Nội dung

HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ 6 ĐỘC TỐ TẢO LAM TRONG NƢỚC HỒ DẦU TIẾNG: MỐI NGUY HẠI TIỀM ẨN CHO SỨC KHOẺ CỘNG ĐỒNG PHẠM THANH LƢU Viện Sinh học Nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam NGUYỄN THANH SƠN Viện Môi trường và Tài nguyên ĐÀO THANH SƠN Trường Đại học Bách khoa, Tp. Hồ Chí Minh MOTOO UTSUMI Đại học Tsukuba Tảo lam nở hoa xảy ra khá phổ biến ở các thuỷ vực trên thế giới, trong đó một số trƣờng hợp có khả năng sinh ra một số độc tố (microcystins, cylindropermopsins, axitoxins, saxitoxins). Ở nhiều nƣớc trên thế giới, độc tố tảo lam đang gây ra nhiều nguy hại cho hệ sinh thái và đe dọa đến sức khoẻ con ngƣời (Duy et al., 2000) [5]. Nhóm độc tố microcystins (MCs), có cấu trúc dạng vòng gồm 7 amino axits (hình 1), đƣợc tìm thấy khá phổ biến trong các thuỷ vực nƣớc ngọt nội địa. Hình 1: Cấu trúc hoá học của 3 dạng microcystin thƣờng gặp (nguồn: Duy et al., 2000) Tuỳ thuộc vào loại độc tố và nồng độ xâm nhiễm, các tác động đến sức khoẻ con ngƣời cũng nhƣ các triệu chứng lâm sàng biểu hiện khác nhau. Hậu quả tác động tức thời từ ngứa, sƣng tấy ngoài da, đến các triệu chứng chóng mặt, buồn nôn, đau bụng, tiêu chảy, đau đầu, tê liệt, suy hô hấp và nặng có thể tử vong. Những tác động lâu dài đến sức khoẻ con ngƣời nhƣ viêm nhiễm dạ dày, viêm gan, ung thƣ,... Nhiều ca ngộ độc do độc tố tảo lam đã đƣợc nghi nhận ở các quốc gia trên thế giới cho thấy sự nguy hiểm của loại độc tố này (Chorus et al., 1999) [2]. Điển hình vào năm 1959 ở Canada, 13 ngƣời ở vùng Saskatchewan bị ngộ độc với các triệu chứng nhƣ co rút dạ dày, nôn mửa, tiêu chảy, sốt, đau đầu; ở Mỹ năm 1975, xấp xỉ 62% số ngƣời sử dụng nguồn nƣớc cấp nhiễm độc tố tảo lam từ sông Ohio có triệu chứng đau bụng và 1500 HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ 6 tiêu chảy; năm 1988 ở Brazil, 2000 trƣờng hợp ở bang Bahia bị viêm nhiễm dạ dày, 88 trƣờng hợp tử vong do sử dụng nguồn nƣớc từ đập Itaparita, mặc dù đã qua đun sôi. Kết quả điều tra cho thấy nguyên nhân là do sử dụng nguồn nƣớc có chứa tảo Microcystis và Anabaena ở mật độ cao tƣơng đƣơng 106 tế bào mL–1. Năm 1996 cũng tại nƣớc này ở khu vực Caruaru, hơn 100 trƣờng hợp bị viêm gan cấp tính, 52 trƣờng hợp tử vong sau khi sử dụng nguồn nƣớc cấp, các triệu chứng lâm sàng nhƣ hoa mắt, chóng mặt, đau đầu, đau bụng, nôn mửa, tê liệt,... microcystins và cylindropermopsins đƣợc tìm thấy trong nguồn nƣớc cấp, trong các bồn chứa, cả trong hệ thống xử lý nƣớc cấp, trong máu và trong các tế bào gan của các bệnh nhân (Chorus et al., 1999) [2]. Hậu quả tác động lâu dài của MCs cũng đã đƣợc ghi nhận trong các công trình nghiên cứu dịch tễ tại Trung Quốc, nơi ngƣời ta phát hiện tỷ lệ ung thƣ gan sơ cấp ở những ngƣời sử dụng nƣớc uống từ nguồn nƣớc bề mặt bị nhiễm microcystins cao hơn nhiều so với những ngƣời sử dụng nguồn nƣớc từ giếng khoan (Chorus et al., 1999) [2]. Vì những tác hại nguy hiểm nêu trên, WHO (1998) thiết lập tiêu chuẩn giới hạn nồng độ MCs (tƣơng đƣơng với microystin-LR) trong nƣớc uống là 1µg L–1 (Chorus et al., 1999) [2]. Theo các số liệu thống kê ở Tp Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận nhƣ Bình Dƣơng và Tây Ninh có đến 70% dân số xấp xỉ 6 – 7 triệu ngƣời sử dụng nƣớc cấp sinh hoạt từ hồ Dầu Tiếng và sông Sài Gòn. Một số nghiên cứu gần đây đã ghi nhận tảo lam nở hoa với tần suất ngày càng cao trong nguồn nƣớc ở một số thuỷ vực quanh Thành phố Hồ Chí Minh (Dao et al., 2010; Dƣơng Đức Tiến, 1996) [4, 10]. Tuy nhiên, trong tiêu chuẩn an toàn cấp nƣớc ở nƣớc ta chƣa có tiêu chuẩn quy định về nồng độ của độc tố tảo, việc quan trắc độc tố tảo lam cũng chƣa đƣợc quan tâm. Trong khi đó tình hình về bệnh có nghi can nhiều đến độc tố tảo nhƣ các bệnh về gan, thần kinh, tiêu hoá, ung thƣ và nhiều dấu hiệu bệnh khác nhƣng nguyên nhân từ độc tố tảo thƣờng không đƣợc nhắc đến. Bài viết này nhằm cung cấp và bổ sung thêm một số thông tin cơ bản về độc tố tảo lam ở hồ Dầu Tiếng-làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất những giải pháp phòng và chống tảo độc; cảnh báo khả năng ô nhiễm nguồn nƣớc sinh hoạt cho nhiều vùng dân cƣ thuộc các địa phƣơng sử dụng nguồn nƣớc từ hồ Dầu Tiếng nhƣ Tây Ninh, Bình Dƣơng và TP Hồ Chí Minh. I. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Đối tƣợng nghiên cứu - Thành phần tảo lam ở các vùng tảo có hiện tƣợng nở hoa ở nƣớc hồ Dầu Tiếng; - Lƣợng độc tố microcystins trong tảo lam ở nƣớc hồ Dầu Tiếng. 2. Phƣơng pháp nghiên cứu - Thu thập tảo lam: Mẫu tảo lam đƣợc thu bằng lƣới vớt thực vật phiêu sinh kiểu Juday hình nón với kích thƣớc mắt lƣới là 25 µm. Mẫu đƣợc cố định ngay tại hiện trƣờng bằng dung dịch formaline, nồng độ formaline cuối cùng trong mẫu vào khoảng 4%. - Mẫu tảo lam nở hoa đƣợc lọc qua giấy lọc sợi thuỷ tinh GF/C, sấy khô qua đêm ở 45°C và lƣu trữ ở điều kiện phòng thí nghiệm cho đến khi phân tích. - Định danh các loài tảo lam: dựa trên cơ sở hình thái học bằng cách so sánh và đối chiếu với các tài liệu phân loại tảo lam của các tác giả trong và ngoài nƣớc nhƣ Dƣơng Đức Tiến (1996) [10], Komárek (1999, 2005) [7, 8], Cronberg (2006) [3]. - Phân tích độc tố MCs: 1501 HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ 6 + MCs từ sinh khối tảo lam đƣợc chiết xuất, tinh sạch và phân tích theo phƣơng pháp của Barco et al. (2005) [1]. Theo đó sinh khối tảo lam trƣớc tiên đƣợc ly trích 1 lần trong 100% MeOH (60 phút), sau đó ly trích 2 lần trong 75% MeOH (2 × 60 phút). Mỗi lần ly trích kèm theo phá vỡ mẫu bằng sóng siêu âm, ly tâm mẫu ở 6000 g, 4°C, 5 phút. Dịch trong của các lần ly trích đƣợc kết hợp lại, bay hơi ở nhiệt độ phòng, tái hòa tan trong MeOH (100%), lọc qua màng lọc Minisart RC4 (0.2 µm, Göttingen, Đức). + Độc tố MCs đƣợc phân tích bằng hệ thống cao áp sắc ký lỏng (HPLC). Hệ thống HPLC (Shimadzu, Nhật Bản) đƣợc trang bị cột lọc C18 làm bằng silica (Waters SunFireTM, Ireland), vận hành ở 40°C, sử dụng pha động là dung dịch 0.05 M phosphate (pH 2.5) trong MeOH (50/50, v/v), ở tốc độ 0,58 mL phút-1. + Các đồng phân của MC sẽ đƣợc xác định bằng đầu đọc UV ở bƣớc sóng 238 nm nhờ sử dụng MC chuẩn từ công ty Wako, Nhật Bản. Mẫu đƣợc thu vào các tháng 7, 8, 9 và 10 năm 2011. Hình 2: (a) bản đồ hồ Dầu Tiếng và () vị trí thu mẫu, (b) tảo lam nở hoa, (c) trại nuôi vịt trong lòng hồ và (d) hoạt động đánh bắt cá của ngƣ dân địa phƣơng II. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Các chỉ tiêu hoá lý Kết quả đo nhiệt độ, pH và hàm lƣợng oxy hoà tan đƣợc trình bày ở bảng 1. Trong đó nhiệt độ nƣớc mặt khá cao và ít dao động từ 29,1- 30,4°C giữa các lần thu mẫu (tháng 7-10). Ngƣợc lại pH và oxy hoà tan có biên độ dao động nhiều từ 7,1-9,1 và từ 5,5-8,3 mg L–1. pH và hàm lƣợng oxy cao hơn ở các thời điểm có tảo lam nở hoa (tháng 7 và tháng 8) và thấp hơn ở các thời điểm không có tảo lam nở hoa (tháng 9 và tháng 10). Điều này cho thấy có mối liên quan giữa pH và DO đối với sự phát triển và hiện tƣợng nở hoa của tảo lam. 1502 HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ 6 Bảng 1 Kết quả đo nhiệt độ, pH và hàm lƣợng oxy hoà tan Ngày thu mẫu 17/07/2011 06/08/2011 15/09/2011 01/10/2011 Nhiệt độ (°C) 29,5 30,4 29,1 29,2 DO (mg L–1) 8,3 7,8 6,3 5,5 pH 9,1 8,9 7,2 7,1 2. Thành phần loài tảo lam Đã ghi nhận đƣợc 12 loài tảo lam thuộc 3 nhóm chính là Anabaena (2 loài), Microcystis (3 loài) và Oscillatoria (2 loài). Ngoài ra một số nhóm tảo lam khác nhƣ Aphanizomenon, Arthrospira, Cylindrospermopsis, Pseudanabaena và Phormidium cũng xuất hiện với tần suất thấp (bảng 2). Mặc dù bên cạnh sự hiện diện của nhiều nhóm tảo lam khác nhau, nhóm Microcystis luôn luôn chiếm ƣu thế ở tất cả các tháng từ tháng 7 đến tháng 10, đặc biệt là loài M. aeruginosa. Đây là loài tảo phát triển mạnh nhất và gây hiện tƣợng nở hoa trong tháng 7 và tháng 8 ở hồ Dầu Tiếng. Chúng cũng xuất hiện phổ biến và gây ra hiện tƣợng nở hoa ở nhiều quốc gia khác trên thế giới. Nhiều nghiên cứu cho thấy, 75% trƣờng hợp nở hoa của tảo lam có khả năng sản sinh ra độc tố (Chorus et al., 1999) [2]. Bảng 2 Thành phần loài tảo lam ghi nhận ở khu vực khảo sát STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tên loài Nostocales Anabaena nygaardii Anabaena sp. Aphanizomenon sp. Cylindrospermopsis raciborskii Chroococcales Microcystis aeruginosa Microcystis botrys Microcystis wesenbergii Oscillatoriales Arthrospira massartii Oscillatoria perornata Oscillatoria princeps Phormidium sp. Synechococcales Pseudanabaena limnetica Đợt thu mẫu/tần suất xuất hiện 17/7/2011 6/8/2011 15/9/2011 1/10/2011 + + + + + + + ++ +++ ++ ++ ++ + ++++ +++ + ++++ +++ + ++++ +++ + ++++ ++ + + ++ + + + + + + + + + + + ++ + + Ghi chú: (+) hiếm gặp; (++) thƣờng gặp; (+++) rất thƣờng gặp; (++++) loài ƣu thế Do chỉ khảo sát thu mẫu ở một khu vực nhỏ trong hồ, nhiều loài tảo lam khác chƣa đƣợc ghi nhận trong nghiên cứu này. Tuy nhiên đây là khu vực có nhiều hoạt động chăn nuôi vịt, nuôi trâu bò, canh tác nông nghiệp (hình 2) do đó có nhiều chất ô nhiễm đƣợc xả thải hoặc rửa trôi trực tiếp xuống lòng hồ gây ra hiện tƣợng phú dƣỡng, tạo điều kiện cho Microcystis thƣờng xuyên phát triển mạnh mẽ ở khu vực này. Bên cạnh đó nghiên cứu này chỉ tập trung phân tích độc tố microcystins, là loại độc tố tảo lam phổ biến nhất trong môi trƣờng nƣớc ngọt. Các nhóm độc tố khác nhƣ độc tố thần kinh anatoxins, cylindropermopxins, saxitoxins thƣờng do các 1503 HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ 6 chủng Anabaena, Cylindropermopsis, Oscillatoria sinh ra chƣa đƣợc nghiên cứu, cần có các nghiên cứu tiếp theo để giải quyết vấn đề này. 3. Hàm lƣợng độc tố microcystins Kết quả phân tích độc tố microcystins gồm 3 đồng phân (MC-RR, MC-YR và MC-LR) cho thấy sự hiện diện của cả 3 đồng phân trong sinh khối tảo lam ở hồ Dầu Tiếng. Đặc biệt trong tháng 7 và tháng 8 có xuất hiện tảo lam nở hoa với lƣợng MCs khá cao từ 532.2 – 617.0 µg g–1 trọng lƣợng khô (TLK), trong đó đồng phân MC-RR có hàm lƣợng cao nhất, tiếp đến là MC-LR và MC-YR. Ở tháng 9 mặc dù không có xuất hiện sự nở hoa nhƣng độc tố MCs cũng hiện diện với hàm lƣợng 50.5 µg g–1 TLK, trong đó đồng phân MC-LR có hàm lƣợng cao nhất, kế đến là MC-RR và MC-YR. Hàm lƣợng độc tố trong tháng 10 dƣới ngƣỡng đo đạc (bảng 3). Độc tố MCs do nhóm Microcystis sinh ra từ 669-2129 µg g–1 TLK đã đƣợc ghi nhận ở hồ Dầu Tiếng (Dƣơng Đức Tiến) [10]. Đây cũng là nhóm loài ƣu thế và sinh độc tố MCs ở hồ Trị An từ 0.45-0.64 mg g–1 TLK (Dao et al., 2010) [4], hồ Núi Cốc từ 726 đến 1116 μg L–1, hồ Hoàn Kiếm từ 116 đến 185 μg L–1(Duong et al., 2014) [6]. Bảng 3 Hàm lƣợng độc tố microcystins trong mẫu tảo lam ở hồ Dầu Tiếng Ngày thu mẫu MC-RR MC-YR MC-LR 27/07/2011 06/08/2011 15/09/2011 01/10/2011 564.6 260.1 21.9 UDL 14.8 93.2 2.4 UDL 37.6 178.9 26.2 UDL Tổng (µg g–1 TLK) 617.0 532.2 50.5 UDL Ghi chú Có nở hoa Không có nở hoa Ghi chú: UDL, dƣới ngƣỡng đo đạc. III. KẾT LUẬN Các nghiên cứu về thành phần tảo lam ở hồ Dầu Tiếng và độc tố tảo lam chƣa đƣợc nghiên cứu trên diện rộng nhƣng đã phát hiện đƣợc 12 loài tảo lam, trong đó có những loài có khả năng sinh độc tố khi có hiện tƣợng tảo lam nở hoa-đặc biệt có nhóm loài ƣu thế có khả năng sinh ra nhóm độc tố gan MCs. Ngƣời dân ở các tỉnh Tây Ninh, Bình Dƣơng và Tp. Hồ Chí Minh nhiều khả năng bị ảnh hƣởng đến sức khoẻ hoặc bị ngộ độc từ việc sử dụng nguồn nƣớc cấp có nhiễm độc tố của tảo lam từ hồ Dầu Tiếng. Điều này rất dễ xảy ra, vì ở nƣớc ta chƣa có hạng mục xử lý độc tố tảo lam trong hệ thống cấp nƣớc, cũng nhƣ chƣa có các chƣơng trình quan trắc độc tố tảo lam trong các hồ cấp nƣớc sinh hoạt. Các nhà quản lý cần sớm có những giải pháp phòng ngừa để hạn chế những tác động xấu đến sức khoẻ con ngƣời do độc tố tảo lam sinh ra. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Barco, M., L. A. Lawton, J. Rivera, J. Caixach, 2005. Optimization of intracellular microcystin extraction for their subsequent analysis by high-performance liquid chromatography. J. Chromatogr. A, 1074: 23–30. 2. Chorus I., J. Bartram, 1999. Toxic cyanobacteria in water: A guide to their public health consequences, monitoring and management. Published on behalf of WHO, Spon Press, London, 416 pp. 1504 HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ 6 3. Cronberg G., H. Annadotter, 2006. Manual on aquatic cyanobacteria: A photo guide and a synopsis of their toxicology. Kerteminde Tryk A/S, 106 pp. 4. Dao, T. S., G. Cronberg, J. Nimptsch, L. C. Do-Hong, C. Wiegand, 2010. Toxic cyanobacteria from Tri An Reservoir, Vietnam. Nova Hedwigia, 90: 433–448. 5. Duy, T., P. S. Lam, G. Shaw, D. Connell, 2000. Toxicology and risk assessment of freshwater cyanobacterial (blue-green algal) toxins in water. Rev. Environ. Contam., 163: 113–185. 6. Duong T. T., S. Jähnichen, T. Le, C. Ho, T. Hoang, T. Nguyen, T. Vu, D. Dang, 2014. The occurrence of cyanobacteria and microcystins in the Hoan Kiem Lake and the Nui Coc reservoir (North Vietnam). Environ. Earth Sci. 71(5): 2419-2427. 7. Komárek J., K. Anagnostidis, 1999. Cyanoprokaryota 1. Teil: Chroococcales. 548 pp. 8. Komárek J., K. Anagnostidis, 2005. Cyanoprokaryota 1. Teil. Oscillatoriales. 759 pp. 9. Pham T. L., T. S. Dao, K. Shimizu, H. L. C. Do, M. Utsumi, 2015. Isolation and characterization of microcystin-producing cyanobacteria from Dau Tieng Reservoir, Vietnam. Nova Hedwigia, (In press). 10. Dƣơng Đức Tiến, 1996. Phân loại vi khuẩn lam Việt Nam. Nxb. Nông nghiệp, Hà Nội. 220 tr. CYANOTOXINS FROM DAU TIENG RESERVOIR: A POTENTIAL SERIOUS RISK TO PUBLIC HEALTH PHAM THANH LUU, NGUYEN THANH SON, DAO THANH SON, MOTOO UTSUMI SUMMARY Dau Tieng Reservoir supplies drinking water for millions of people in southern Vietnam. Recently, increased nutrient loading of the reservoir coupled with year-round warm weather has tended to enhance the growth of cyanobacteria, which are capable of producing hepatotoxin microcystins (MC). In this study, cyanobacterial assemblages and bloom samples from the Dau Tieng Reservoir were used for species identification and MC determination. Microcystin concentrations in bloom samples were quantified by high performance liquid chromatography (HPLC). We identified total of 12 cyanobacterial species belonging to 4 orders: Nostocales (4 species), Chroococcales (3 species), Oscillatoriales (4 species) and Synechococcales (1 species). The MC concentrations from bloom samples ranged from 51 to 617 µg g–1 dry weight (DW). The results shows that it is necessary to implementation of a monitoring program for cyanobacteria and their toxins in water to minimize potential health risks to the ecosystem and human. 1505