Tóm tắt Luận án Nghiên cứu sự phân bố và chu chuyển của asen trong các thành phần chính của hệ sinh thái Hồ Tây, Hà Nội

ở Việt Nam và các nghiên cứu về As ở Việt Nam 1.1.2.1. Thực trạng ô nhiễm As ở Việt Nam: Diện tích vùng ảnh hưởng bởi As ở Việt Nam lên đến hơn 11000 km 2và hàm lượng As dao động ở mức từ 1 đến 3050 µg/l. Ước tính rằng số người phơi nhiễm với hàm lượng As cao hơn 50µg/l ở khu vực miền Bắc Việt Nam dao động từ 0,5 triệu đến 10 triệu người và 5,8 đến 10 triệu người có nguy cơ phơi nhiễm với nồng độ As cao hơn 10 µg/l. 6 1.1.2.2. Các nghiên cứu As ở Việt Nam: Nghiên cứu về As ở Việt Nam được bắt đầu từ năm 1995chia thành 2 giai đoạn: trước năm 2000 và sau năm 2000. Giai đoạn trước năm 2000:Các nghiên cứu của Hồ Vương Bính, Đỗ Trọng Sự,Đỗ Văn Ái, Đặng Văn Can... cho thấy sự có mặt của As trong địa chất ở các khu vực của Việt Nam. Giai đoạn sau năm 2000: nghiên cứu nổi bật của Berg, M. (2001); của Phạm Hùng Việt (2005)... cho thấy, hàm lượng As trong nước ngầm của Hà Nội dao động từ 1-3050 µg/l. 1.1.3. Ảnh hưởng của As đến sức khỏe con người và sinh vật As vô cơ là chất gây ung thư đối với con người, gây độc cấp tính và độc mãn tính cho cá thể, quần thể và quần xã sinh vật. Phơi nhiễm trong thời gian dài với As trong nước uống có thể dẫn đến ung thư da, phổi, thận, bàng quang, ruột kết 1.2. Sự chu chuyển của kim loại nặng và As trong hệ sinh thái nƣớc ngọt Nhiều nghiên cứu liên quan đến sự chu chuyển của các kim loại nặng và As đã được thực hiện. Trong đó, Rahmana (2012) đã nhấn mạnh: tại các nước châu Á và Đông Nam Á, phần đông dân số sử dụng cá nước ngọt làm thức ăn hàng ngày thì việc dự đoán nguy cơ rủi ro là rất cần thiết. Tuy nhiên, các nghiên cứu về dạng As trong cá và các động vật khác ở khu vực này còn rất hạn chế. 1.3. Sử dụng mô hình toán để mô phỏng sự chu chuyển của kim loại nặng và các chất ô nhi m trong hệ sinh thái ở nƣớc Nghiên cứu của DiToro (1971), Miller (1971); Hannon (1973); Lehman (1975), Gillet 1974, Hill (1976), Lassiter (1976, 1978), Thomann (1974), Curtis (1977), Baccini (1977), Knut Lehre Seip 7 (1979), Jorgensen (1979, 1983), Jerals L. Schnoor (1996), Simona Pintilie (2007) đã mô phỏng sự vận chuyển của các kim loại nặng, hoặc chất độc, chất dinh dưỡng trong hệ sinh thái ở nước. 1.4. Sự tích tụ As trong các thủy sinh vật và đánh giá nguy cơ rủi ro của As trong chúng đến sức khỏe con người 1.4.1. Sự tích tụ sinh học của As trong cá nước ngọt Nghiên cứu của Williams và cộng sự (2006) đã cho thấy khả năng tích tụ sinh học của As trong cá nước ngọt dựa trên kết quả của 12 nghiên cứu khác nhau và đưa ra chỉ số BAF và chỉ số BCF (nồng độ sinh học)của nhiều loài sinh vật ở các bậc dinh dưỡng khác nhau ở cả hệ sinh thái nước ngọt và nước mặn. 1.4.2. Nghiên cứu về đánh giá nguy cơ rủi ro của As trong các loài thủy sản đối với sức khỏe con người Các nghiên cứu của Sandeep Kar và cộng sự (2011), Peter J. Peshut và cộng sự (2007), Chung-Min Liao và cộng sự (2003), Chen- Wuing Liu và cộng sự (2007) cho thấy, rủi ro ung thư đối với con người liên quan đến hàm lượng As vô cơ trong cá, trai và một số loài thủy sản; và khuyến cáo “không nên ăn nội tạng cá để tránh các nguy cơ ung thư”. 1.5. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực hồ Tây Hồ Tây là một hồ nước ngọt tự nhiên lớn nhất trong các hồ thuộc đồng bằng sông Hồng, với hệ động - thực vật phong phú. 1.5.1. Điều kiện tự nhiên Mặt nước hồ Tây rộng khoảng 520 ha, chu vi khoảng 18 km, dung tích nước gần 9 triệu m3. Độ sâu của mực nước hồ từ 0,2 - 2,8 m, tầng đáy hồ là một lớp bùn dày 0,2-1,5m gồm cát lẫn đất sét, tại cống thải lớp bùn đáy dày hơn so với các vùng khác. 8 1.5.2. Chế độ khí hậu, thuỷ văn và địa chất hồ Tây Khí hậu: Hồ Tây nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa điển hình,với 2 mùa rõ rệt, mùa nóng từ tháng IV đến tháng X và mùa lạnh từ tháng XI đến tháng IV năm sau. Thuỷ văn: Có 8 cửa cống chính, ngoài ra, có đến hàng chục cống thoát nước từ các khu vực xung quanh đổ vào hồ. Trầm tích hồ Tây gồm2 hệ: trầm tích sông và trầm tích hồ. 1.5.3. Đặc điểm kinh tế xã hội khu vực quanh hồ Tây Hồ Tây thuộc quận Tây Hồ, với diện tích 24,39 km2, gồm 8 phường, trong đó, 6 phường liên quan trực tiếp đến hồ Tây. Dân số là 160,3 nghìn người. Xung quanh hồ có khoảng 150 nhà hàng, khách sạn phục vụ ăn uống, vui chơi, giải trí... 1.5.4. Đa dạng sinh học hồ Tây Khu hệ động, thực vật ở hồ Tây khá phong phú, với 72 loài tảo thuộc 5 ngành; Động vật nổi có 37 loài và nhóm loài thuộc 27 giống, 17 họ. Có 68 loài thuộc 43 họ động vật không xương sống cỡ lớn, có 46 loài cá thuộc 16 họ và 6 bộ. Trước đây, hồ có khoảng 18 loài thực vật thuỷ sinh, khoảng 24 loài chim thuộc 15 họ và 6 bộ, và 8 loài ếch nhái thuộc 4 họ. 1.5.5. Các nghiên cứu về As và kim loại nặng ở hồ Tây Các công bố của Phạm Thị Thu Nga (2007), Trần Tứ Hiếu (2008), Lưu Thị Lan Hương(2010, 2011, 2014), Hoàng Thị Hoa (2014)... đã cho thấy hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích và một số sinh vật trong hồ ở mức cao, tuy nhiên, các công bố về As còn rất hạn chế. 9 CHƢƠNG II. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng và thời gian thu mẫu 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu Hàm lượng As trong nước (dạng hòa tan và dạng tổng số), trầm tích; động vật nổi, thực vật nổi, các loài cá (mè trắng hoa nam, trôi ấn, chép, rô phi vằn, trắm cỏ) và động vật đáy: trai, ốc. 2.1.2. Các vị trí và thời gian thu mẫu Sơ đồ các vị trí lấy mẫu được trình bày trong hình 2.1. Hình2.1: Sơ đồ vị trí các điểm thu mẫu Thời gian nghiên cứu: Các số liệu điều tra được thu trong 4 năm từ tháng 2/2011 đến tháng 10/2014, mỗi năm 2 đợt và 1 đợt vào tháng 5 năm 2016 để kiểm tra lại các kết quả chạy mô hình. 2.2. Phƣơng pháp thu và phân tích mẫu 2.2.1. Phƣơng pháp thu thập mẫu vật ngoài thực địa * Đối với mẫu nước: Mẫu nước được axit hóa đến pH ≤2 bằng HNO3 65%. Để phân tích As hoà tan: sau khi lấy, mẫu nước được lọc qua filter 0,45 µm, rồi bổ sung thêm HNO3 đến pH =2. Ghi chú: 1. Cống Cái (công viên nước Hồ Tây) 2. Cống Xuân La 3. Giữa hồ trên 4. Cống Trích Sài- phường Bưởi 5. Cống Đõ 6. Giữa hồ dưới 7. Cống Trúc Bạch 8. Cống khách sạn Thắng Lợi (ao Vả) 9. Quảng An (gần phủ Tây Hồ) 10 * Đối với mẫu trầm tích: Trầm tích được đồng nhất sau khi lấy và trước khi cho vào từng túi riêng. * Đối với mẫu động vật nổi (ĐVN) và thực vật nổi (TVN):Lưới thu TVN có kích thước mắt lưới 20-70 µm được lồng phía trên lưới thu ĐVN kích thước mắt lưới 100-120 µm. * Đối với các mẫu động vật thủy sinh (cá, trai, ốc): cá, trai ốc được mua của ngườibắt cá, trai ốc ven hồ. 2.2.2. Phương pháp chuẩn bị và phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm a) Chuẩn bị mẫu trước khi vô cơ hóa: từng loại mẫu được chuẩn bị theo quy trình phù hợp trước khi vô cơ hóa. b)Vô cơ hoá mẫu: Từng loại mẫu được vô cơ hóa theo quy trình phù hợp c) Xác định hàm lượng As trong các mẫu: hàm lượng As được xác định bằng phương pháp phổ khối plasma (ICP-MS). 2.2.3. Phương pháp hồi cứu: Thu thập các bài báo, tài liệu và các thông tin liên quan đến vấn đề nghiên cứu. 2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu: các số liệu được xử lý bằng các phần mềm Excell 2003 và phần mềm Graphpad Prism 5. 2.2.5. Phương pháp tính toán sinh khối các nhóm sinh vật ở hồ: Tùy từng đối tượng mà áp dụng phương pháp tính toán sinh khối phù hợp dựa theo tài liệu và số liệu phân tích 2.3. Phƣơng pháp tính toán hệ số tích tụ sinh học (BAF) Công thức chung để tính toán hệ số tích tụ sinh học là: (2.1) Trong đó: Ct (mg/kg) là hàm lượng hóa chất trong mô cơ thể Cw (mg/l) là nồng độ hóa chất hoà tan trong nước. 11 2.4. Phƣơng pháp đánh giá rủi ro ung thƣ và nguy cơ tổn thƣơng Công thức ước tính nguy cơ ung thư CR như sau: (2.2) Công thức ước tính nguy cơ tổn thương (HQ) như sau: (2.3) Trong đó: CR: nguy cơ gây ung thư ước tính;Cb: hàm lượng As vô cơ trong cá (mg/ kg); IR: tỉ lệ cá mà con người ăn (g/ngày) ở người Việt Nam là 60 g/ngày. CPSo: độ dốc tiềm năng gây ung thư vòm miệng (kg.ngày/mg) EF: tần số tiếp xúc (phơi nhiễm) (350 ngày/năm); ED: tổng thời gian tiếp xúc (phơi nhiễm) (30 năm); Bwa: là trọng lượng cơ thể người Việt trưởng thành (50 kg); Atc: thời gian trung bình gây ung thư của một chất độc (25550 ngày). HQ: nguy cơ tổn thương; RfD: liều chiếu (mg/kg/ngày) Atn: thời gian trung bình không gây ung thư (ED * 365 ngày/năm). 2.5. Phƣơng pháp toán học và mô hình hóa: 2.5.1. Xác định các yếu tố của mô hình: xác định các biến trạng thái, các phương trình, các thông số, các hằng số liên quan 2.5.2. Thẩm định: Kiểm tra tính lozic trong mô hình 2.5.3. Phân tích độ nhạy: Tìm yếu tố nhạy cảm trong mô hình 2.5.4.Điều chỉnh (calibration): Kiểm tra sự phù hợp của các dữ liệu và điều chỉnh cho phù hợp. 2.5.5. Phê chuẩn (validation):đánh giá mô hình thông qua tiêu chuẩn về độ lệch giữa mô hình dự đoán và thực tế. Cơ sở thiết lập các phương trình toán cho sự vận chuyển của một chất độc trong một hệ sinh thái thủy vực theo Jorgensen, 1983 gồm các phương trình cơ bản sau đây: 12 * Trong môi trường nước: * Trong sinh vật: sự biến động về sinh khối và hàm lượng chất độc của từng thành phần (theo bậc dinh dưỡng) theo thời gian được biểu thị qua hệ phương trình sau: Trong đó: n: là bậc dinh dưỡng của sinh vật * Trong trầm tích: Sự biến động hàm lượng trong trầm tích theo thời gian được thể hiện qua phương trình Trong đó: Bio(n): Sinh khối, bậc dinh dưỡng thứ n BIOL: Tốc độ phân huỷ sinh học trong trầm tích (24 h -1 ) EXC(n): Tốc độ bài tiết, tỉ lệ với γ (n) MORT (n): Tỉ lệ chết ở bậc dinh dưỡng thứ n MY(n): Tốc độ sinh trưởng của sinh vật ở bậc dinh dưỡng thứ n n: Bậc dinh dưỡng (n=0 là môi trường nước) rat(0): Tỉ số lắng đọng của chất lơ lửng ở lớp trầm tích hoạt động rat (1): Tỉ số lắng đọng của thực vật nổi xuống lớp trầm tích hoạt động RESP (n): Tốc độ hô hấp, ở bậc dinh dưỡng thứ n SOL: Tốc độ hoà tan của kim loại nặng trong trầm tích (mg/kg khối lượng khô trong 24 giờ = mg/kg/ngày) TOX (n): Hàm lượng của chất độc (độc tố) ở bậc dinh dưỡng thứ n UT: Tốc độ hấp thụ độc tố YF(n): Hiệu quả tiêu hóa ở bậc dinh dưỡng n YT(n): Tác động gây độc ở bậc dinh dưỡng n γ (n): Nồng độ của chất độc hại (mg/kg sinh khối) = TOX (n)/BIO (n) γ(s): Nồng độ của độ tố trong trầm tích (mg/kg khối lượng khô) 13 CHƢƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Hiện trạng chất lượng môi trường nước hồ Tây, Hà Nội 3.1.1. Đặc tính thủy lý * Nhiệt độ: vềmùa khô nhiệt độ của nước hồ dao động từ 21, 25˚C - 22˚C, trong mùa mưa nhiệt độ trung bình của nước dao động từ 24,25˚C - 26,90˚C; Biên độ nhiệt dao động trong nước các mùa là không lớn trung bình là 4,75 oCvà hồ Tây không bị ô nhiễm nhiệt. * Độ dẫn điện: Sự chênh lệch về độ dẫn điện tại các điểm nghiên cứu ở hồ Tây là khá thấp, mùa mưa (41,19 mS/m) thấp hơn so với mùa khô (47,89 mS/m), do lượng nước mưa trong mùa mưa làm giảm nồng độ của các ion hòa tan trong nước. * Độ đục: Độ đục trong nước hồ Tây thay đổi theo mùa: mùa khô dao động từ 21 - 37,5 mg/l, cao hơn so với mùa mưa (18,5 - 26,5 mg/l). Đặc biệt, điểm Đ8có độ đục cao nhất (37,5 mg/l) gấp 1,5 lần so với các điểm khác. 3.1.2. Đặc tính hóa học của nước * pH: pH ở hồ Tây dao động ở mức kiềm nhẹ (7,23 - 8,79) nằm trong giới hạn cho phép của chất lượng nước loại B của QCVN 08- MT: 2015/BTNMT (5,5 - 9,0). Sự chênh lệch pH theo mùa không lớn: mùa khô dao động từ 7,23 - 8,05; mùa mưa từ 8,43 - 8,79. Vào mùa mưa pH tại hầu hết các điểm nghiên cứu đều cao hơn giới hạn cho phép QCVN 38: 2011/BTNMT. * Nồng độ oxy hòa tan (DO) DO trong nước hồ Tây còn ở mức cao và có sự chênh lệch theo mùa: mùa mưa dao động từ 3,95 - 6,51 mg/l, cao hơn mùa khô (2,7 - 5,45 mg/l). DO toàn hồ trong cả hai mùa vẫn nằm trong giới hạn cho 14 phép QCVN 08-MT: 2015/BTNMT [B1, 2]. Ngoại trừ, điểm Đ7 có DO thấp hơn một nửa so với các điểm khác trong hồ và chỉ bằng 0,4 lần so với tiêu chuẩn B1, QCVN08-MT: 2015/BTNMT. * Nhu cầu oxy hóa học (COD) COD trong mùa mưa dao động từ 48,0 đến 55,2 mg/l cao gấp 2 lần so với mùa khô (dao động từ 22,4 - 28,0 mg/l). Do vào mùa mưa, lượng nước mưa đổ vào hồ mang theo nhiều chất hữu cơ khó phân hủy sinh học nên COD cao hơn so với mùa khô. COD tại hầu hết các điểm nghiên cứu đều nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn Việt Nam (QCVN08- MT: 2015/BTNMT [B]). Tại các điểm cống như cống Cái, cống Trúc Bạch, cống Xuân La, COD cao hơn so với các điểm khác. * Nhu cầu oxy hóa sinh học (BOD5) Hàm lượng BOD5 của hồ Tây dao động trong khoảng từ 14,4 - 19,2 mg/l (mùa mưa), phù hợp với tiêu chuẩn B2- QCVN 08- MT:2015, và 8,6 - 12,1 (mùa khô) phù hợp với tiêu chuẩn B1-QCVN 08-MT: 2015. *Hàm lượng phospho tổng số và nitơ tổng số trong nước hồ Tây Hàm lượng nitơ tổng số trung bình vào mùa khô dao động từ 3,3 đến 4,5 mg/l cao gấp 2,3 lần so với mùa mưa, đặc biệt, tại cống Trúc Bạch hàm lượng cao gấp 3-4 lần so với các điểm khác trong hồ. Hàm lượng phospho tổng số, trên toàn hồ trong mùa khô, dao động từ 0,4 đến 3,5 mg/l; trong mùa mưa dao động từ 0,2 đến 1,22 mg/l. Hàm lượng phospho tổng mùa khô cao gấp 1,96 lần so với mùa mưa. Đặc biệt, tại cống Trúc Bạch, hàm lượng phospho tổng số cao gấp 5,0 - 8,8 lần so với các điểm khác. 15 3.2. Hiện trạng phân bố của As trong các thành phần của hệ sinh thái hồ Tây, Hà Nội 3.2.1. Nồng độ As trong nước * Nồng độ As hòa tan trong nước: có sự biến động theo mùa (p<0,0001). Về mùa mưa, nồng độ As trung bình trong nước dao động từ 9,14 µg/l đến 11,20 µg/l. Trong mùa khô, dao động từ 10,045 đến 14,93µg/l. As hòa tan trong nước khác biệt nhau giữa các năm (p<0,05): trung bình năm 2011 là 7,962 µg/l, năm 2012 là 13,176, năm 2013 là 13,685 và năm 2014 là 13,237 µg/l, do chịu ảnh hưởng của nồng độ As trong nước thải và nước mưa. *Hàm lượng As tổng số trong nước: dao động từ 20,317 đến 36,7µg/l. Vào mùa mưa, hàm lượng As tổng số trong nước trung bình toàn hồ là 21,653 µg/l thấp hơn 0,7 lần so với mùa khô và sự khác biệt theo mùa là có ý nghĩa thống kê (p<0,05). Điểm cống Trúc Bạch có hàm lượng cao nhất (36,70 µg/l), tiếp đến là điểm giữa hồ dưới (34,23 µg/l) và cống Đõ (33,40 µg/l), các điểm còn lại, dao động từ 27,5 đến 30,7 µg/l. Hàm lượng As tổng số trung bình trong nước toàn hồ cao hơn gấp 2,26 lần so với nồng độ As hoà tan. 3.2.2. Hàm lượng As trong trầm tích hồ Tây Hàm lượng As trong trầm tích hồ Tây dao động từ 11,0-23,4 mg/kg khối lượng khô, trung bình toàn hồ là 14,7 mg/kg khối lượng khô, nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 43: 2012/BTNMT - quy chuẩn về chất lượng trầm tích (17mg/kg chất khô). Ngoại trừ, điểm 6, 7 có hàm lượng As cao hơn so với QCVN 43:2012/BTNMT tương ứng là 1,4 và 1,1 lần. Hàm lượng As trong trầm tích tại các điểm thuộc hồ dưới nhìn chung cao hơn 1,2 lần so vớikhu vực hồ 16 trên. Do khu vực hồ dưới gần với trung tâm thành phố hơn nên các nguồn thải và lượng thải đổ vào hồ lớn hơn so với khu vực hồ trên. 3.2.3. Hàm lượng As trong thực vật nổi (TVN) Hàm lượng As trong thực vật nổi dao động tuỳ theo mùa. Vào mùa mưa, hàm lượng As trong TVN dao động từ 4,09 đến 9,65 mg/kg khối lượng khô, trung bình là 6,23 mg/kgvà khá đồng đều trên toàn hồ. Mùa khô là 14,81 mg/kg, cao hơn 2,38 lần so với mùa mưa.Vào mùa khô, As trong TVN tại điểm cống Trúc Bạch đạt cao nhất (20,36) mg/kg, tiếp đến điểm cống Xuân La (18,29 mg/kg) cao gấp 1,5 đến 2 lần các điểm còn lại. 3.2.4. Hàm lượng As trong động vật nổi (ĐVN) As trong ĐVN trung bình tại các điểm nghiên cứu vào mùa khô (30,18mg/kg khối lượng khô) cao gấp 1,69 lần so với mùa mưa (17,88 mg/kg) và trung bình toàn hồ là 24,028 mg/kg, cao gấp 2,28 lần so với TVN (10,52 mg/kg). Điều đó cho thấy rằng có sự khuếch đại sinh học của As từ TVN sang ĐVN. Hàm lượng As trong ĐVN trung bình tại điểm giữa hồ dưới đạt cao nhất (29,85 mg/kg) gấp 4,0 - 4,6 lần so với các điểm ở hồ trên, liên quan đến nguồn thải đổ vào hồ. 3.2.5 Hàm lượng As trong một số loài cá ở hồ Tây, Hà Nội Hàm lượng As cao nhất trong cá rô phi vằn (0,690 mg/kg khối lượng tươi), tiếp đến là trong cá trôi ấn (0,499 mg/kg), trong cá mè trắng hoa nam (0,413mg/kg) và cuối cùng là trong cá chép và cá trắm có hàm lượng As gần tương đương nhau (tương ứng là 0,263 và 0,261 mg/kg). Nhìn chung, hàm lượng As trong các loài cá ở hồ Tây vẫn nằm trong giới hạn cho phép của Việt Nam, Úc, Thái Lan nhưng cao hơn tiêu chuẩn của Trung Quốc từ 2,6 đến 6,9. 17 Trong các mô, nhìn chung, hàm lượng As quan sát thấy cao nhất trong mô gan, ruột và thấp nhất trong mô cơ thịt. * Hàm lượng As trong Cá chép (Cyprinus carpio): cao nhất trong mô gan (0,460 mg/kg khối lượng tươi), tiếp đến là trong xương (0,336 mg/kg), cao hơn trong ruột (0,271 mg/kg) và thấp nhất là trong thịt cá (0,254 mg/kg). * Hàm lượng As trong cá rô phi vằn (Oreochromis niloticus): Trong ruột, hàm lượng As là cao nhất (1,596 mg/kg khối lượng tươi), gấp 1,7 lần trong thịt và xương (tương ứng là 0,621 và 0,615 mg/kg), tiếp đến là trong gan (1,046 mg/kg). *Hàm lượng As trong cá mè trắng hoa nam (Hypophthalmichthys molitrix): As trong các mô giảm dần theo thứ tự: ruột (0,656 mg/kg khối lượng tươi), xương (0,635 mg/kg), gan (0,522 mg/kg), thịt (0,362 mg/kg). *Hàm lượng As trong cá trôi ấn (Labeo rohita): As trong ruột là cao nhất (1,920 mg/kg khối lượng tươi), cao gấp 6,38 lần trong thịt (0,301 mg/kg), gấp khoảng 2 lần trong xương (0,731 mg/kg) và trong gan (0,886 mg/kg). As rất cao trong ruột cá trôi có thể do sự đóng góp của hàm lượng As trong thức ăn của cá là mùn bã hữu cơ chưa tiêu hóa hết. * Hàm lượng As trong cá trắm cỏ (Ctenopharyngodon idella): Hàm lượng trong gan là cao nhất (0,495 mg/kg khối lượng tươi), tiếp đến là trong ruột (0,423 mg/kg) và trong xương (0,325 mg/kg), thấp nhất là trong thịt cá (0,225 mg/kg). 3.2.6. Hàm lượng As trong một số loài động vật đáy (ĐVĐ) Hàm lượng As thấp nhất trong ốc vặn (0,31 mg/kg khối lượng tươi), tiếp đến là trai cánh và trai phồng (với mức tương ứng là 0,528 18 và 0,529 mg/kg) và cao nhất là trùng trục (0,6 mg/kg). Nhìn chung, As trong ĐVĐ ở hồ Tây vẫn trong giới hạn cho phép của Việt Nam, của Úc và của Thái Lan. Tuy nhiên, As trong trai cánh, trai phồng và trùng trục đã cao hơn giới hạn cho phép của Trung Quốc từ 1,05 đến 1,2 lần. Hàm lượng As trong trai cánh, trai phồng, ốc vặn tại điểm 7 và điểm 9 cao hơn so với điểm 1 và điểm 8 từ 1,1 đến 2 lần. Do đó hàm lượng As trong ĐVĐ ở hồ Tây phụ thuộc khá chặt vào hàm lượng As trong trầm tích. 3.3. Sự tích tụ sinh học của As trong các thành phần của hệ sinh thái hồ Tây, Hà Nội và nguy cơ ảnh hƣởng của As từ cá tới con ngƣời 3.3.1.Sự tích tụ sinh học As của các loài thủy sinh trong hồ Tây Hệ số tích tụ As của các loài và nhóm sinh vật giảm dần theo thứ tự: ĐVN (210,21), TVN (92,03), cá rô phi vằn (59,44), trùng trục (51,46), trai sông (45,33), cá trôi ấn (42,80), cá mè trắng hoa nam (35,42), ốc vặn (26,59), cá chép (22,56), cá trắm cỏ (22,39). Kết quả này cho thấy, không có sự khuếch đại sinh học As qua các bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái hồ Tây. 3.3.2. Nguy cơ ảnh hưởng của As từ cá tới con người Giá trị CR đối với cá ở hồ Tây dao động từ 0,67*10-6 đến 45,94*10 -6, phụ thuộc vào tỉ lệ As vô cơ trong mô cơ cá và tùy thuộc vào loài. Nếu As vô cơ trong cơ cá là 0,4% As tổng số, thì nguy cơ gây ung thư không xảy ra đối với người tiêu thụ cá chép, trắm cỏ và trôi, nhưng có thể xảy ra đối với người sử dụng cá mè trắng và cá rô phi vằn với mức tương ứng là 1,07*10-6 và 1,84*10-6. Khi hàm lượng As vô cơ trong cá là 4% và 10% so với As tổng số thì giá trị CR đã vượt ngưỡng an toàn từ 6,7 đến 45,94 lần ở tất cả 19 các loài và nguy cơ ung thư tăng dần theo thứ tự: cá trắm cỏ, cá chép, cá trôi ấn, cá mè trắng hoa nam, cá rô phi vằn. Nguy cơ tổn thương: Kết quả cho thấy, trong 3 trường hợp As vô cơ là 0,4%, 4% và 10% As tổng số (trong cơ thịt cá) đều không gây ra nguy cơ tổn thương đến sức khỏe của con người và không gây ra tác động rủi ro cho hệ sinh thái. 3.4. Mô hình hóa sự chu chuyển của As trong hệ sinh thái hồ Tây 3.4.1. Cơ sở khoa học để xây dựng mô hình chu chuyển Phương pháp của Sviezhev (1984), Frederick E. Smith (1970)và Jorgensen (1980), được áp dụng để thiết lập mô hình chu chuyển của As ở hệ sinh thái hồ Tây(hình 3.14). Hình 3.14. Mô hình sự chu chuyển của As qua các thành phần của hệ sinh thái hồ Tây, Hà Nội 20 Quá trình thực hiện bài toán mô phỏng gồm 4 bước * Bước 1: Xác định hàm lượng As trong các thành phần: nồng độ As trong nước, As trong TVN, ĐVN, cá mè, cá rô phi, cá chép, cá trôi, ĐVĐ. *Bước 2: Phân tích mối quan hệ giữa các thành phần: Sự vận chuyển của As trong các thành phần được thể hiện trong bảng 3.14) và hệ phương trình 3.1 thể hiện mối quan hệ giữa các thành phần. Bảng 3.14: Ma trận thể hiện mối quan hệ giữa các thành phần trong hệ sinh thái hồ Tây Các thành phần Nước (1) TVN (2) ĐVN (3) Cá ĐVĐ (8) Trầm tích (9) Mè 4) Cá (5) Rô phi (6) Trôi (7) Đầu vào As trong nước thải, nước mưa (A) Nước (1) Y11 Y21 Y31 Y41 Y51 Y61 Y71 Y81 Y91 TVN (2) Y12 Y22 Y32 Y42 Y52 Y62 Y72 Y82 Y92 ĐVN (3) Y13 Y23 Y33 Y43 Y53 Y63 Y73 Y83 Y93 Cá Mè (4) Y14 Y24 Y34 Y44 Y54 Y64 Y74 Y84 Y94 Chép (5) Y15 Y25 Y35 Y45 Y55 Y65 Y75 Y85 Y95 Rô phi(6) Y16 Y26 Y36 Y46 Y56 Y66 Y76 Y86 Y96 Trôi (7) Y17 Y27 Y37 Y47 Y57 Y67 Y77 Y87 Y97 ĐVĐ (8) Y18 Y28 Y38 Y48 Y58 Y68 Y78 Y88 Y98 Trầm tích (9) Y19 Y29 Y39 Y49 Y59 Y69 Y79 Y89 Y99 Các đầu ra Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Trong đó:A: hàm lượng As từ các nguồn vào hồ Yij: As chuyển từ thành phần i sang thành phần j.Zi: đầu ra của thành phần i. * Bước 3: Lập mô hình toán cho trạng thái ổn định của các thành phần: trạng thái cân bằng của mỗi thành phần trong hệ sinh thái, được thiết lập khi tổng đầu vào bằng tổng đầu ra. Do đó, để tìm điểm cân bằng của hệ phương trình 3.1, ta giải hệ này bằng cách cho vế phải bằng 0. * Bước 4: Kiểm tra độ nhạy của mô hình: Xác minh những ý nghĩa sinh thái của sự sắp xếp các biến. 21 3.4.2. Kết quả mô phỏng và thảo luận Biến động hàm lượng As trong các thành phần theo thời gian Kết quả mô phỏng cho thấy, nồng độ As trong nước thay đổi theo năm và có xu hướng tăng dần theo thời gian. Nồng độ As trong nước tăng từ mức 0,012 mg/l đến 0,014 mg/l trong thời gian 5 năm. Hàm lượng As trong TVN giảm dần ở năm thứ 2 đến năm thứ 3 và tăng trở lại từ năm thứ 4 đến năm thức 5. Trong ĐVĐ, As có xu hướng tăng giảm không theo quy luật: giảm ở năm thứ 1, 2 tăng lên ở năm 3 sau đó lại giảm đi ở năm 4, 5. Trong ĐVĐ, As tăng lên tỉ lệ thuận với hàm lượng As trong trầm tích (bảng 3.16). Ở 4 loài cá, hàm lượng As có xu hướng tăng theo thời gian, nhưng biến động theo thời gian là rất thấp (bảng 3.16). Hàm lượng As trong cá mè dao động từ 0,412 đến 0,421 mg/kg, trong cá trôi dao động từ 0,499 đến 0,506 mg/kg, trong cá chép dao động từ 0,263 đến 0,280 mg/kg, trong cá rô phi từ 0,694 đến 0,72 mg/kg. Nhìn chung, hàm lượng As trong các loài cá 3.1 Trong đó: A: hàm lượng As từ các nguồn đổ vào hồ Xi: biến trạng thái của thành phần i Yji:hàm trạng thái thể hiện sự chu chuyển As từ thành phần j sang thành phần i Yij: hàm trạng thái thể hiện sự chu chuyển As từ thành phần i sang thành phần j Zi: đầu ra của thành phần i 22 được mô phỏng vẫn nằm trong giới hạn cho phép về an toàn thực phẩm của Việt Nam (QĐ 46- BYT, 2007), của Thái Lan (273 B.E.2546, 2003) và của Úc (FSANZ, 2005, nhưng cao hơn tiêu chuẩn của Trung Quốc (GB 2762, 2012) từ 2,2 đến 7,3 lần. Bảng 3.16: Kết quả mô phỏng hàm lƣợng As trong các thành phần của hệ sinh thái hồ Tây Thời gian Thành phần (mg/kg tƣơng ứng với khối lƣợng tƣơi) Nước (mg/l TVN ĐVN ĐVĐ Trầm tích Cá mè Cá chép Cá trôi Cá rô phi Ban đầu 0,012 1,073 2,451 0,53 4,110 0,413 0,263 0,499 0,693 Năm 1 0,012 1,066 2,428 0,546 4,180 0,412 0,267 0,501 0,701 Năm 2 0,014 1,063 2,403 0,569 4,309 0,408 0,270 0,496 0,699 Năm 3 0,014 1,059 2,419 0,593 4,439 0,412 0,273 0,499 0,707 Năm 4 0,015 1,074 2,412 0,616 4,569 0,417 0,276 0,502 0,715 Năm 5 0,014 1,089 2,414 0,640 4,700 0,421 0,279 0,506 0,724 Để kiểm chứng độ nhạy của mô hình, 4 trường hợp tương ứng với các giá trị As đầu vào khác nhau được mô phỏng. (1): As trong nước thải là 0, As trong nước mưa là 0,003 mg/l, (2): As trong nước mưa là 0, As trong nước thải là 10 µg/l; (3): As trong nước mưa và nước thải đều bằng 0, (4): As trong nước mưa là 0,003 mg/l, nước thải là 20 µg/l. Kết quả mô phỏng được thể hiện trong hình 3.38 (thứ tự (1), (2), (3) và (4) trong hình tương ứng với các trường hợp (1), (2), (3) và (4) của các đầu vào), hàm lượng As trong nước thải là yếu tố ảnh hưởng lớn đến sự thay đổi hàm lượng As trong các thành phần khác nhau của toàn h