Vi khuẩn lam và độc tố của chúng là những thành phần tất yếu trong tự nhiên. Tuy vậy, con người đã và đang có những tác động xấu vào môi trường tự nhiên nói chung và thủy vực nói riêng, làm cho sự bùng phát hay nở hoa của vi khuẩn lam ngày càng thường xuyên hơn với mức độ nghiêm trọng hơn. Điều đáng lo ngại là độc tố vi khuẩn lam có rất nhiều tác động xấu lên sinh vật, kể cả con người. Cho đến nay, đã có rất nhiều sự cố xấu gây ra do nở hoa và độc tố vi khuẩn lam trên thế giới. Tổ chức sức khỏe thế giới (WHO) đã đưa ra chỉ tiêu độc tố vi khuẩn lam vào trong qui định của nước uống với hàm lượng microcystin, một loại độc tố vi khuẩn lam phổ biến nhất, với quy định rất nghiêm ngặt. Theo đó, hàm lượng độc tố microcystin trong nước uống phải dưới 1 µg/lít, ngang bằng với quy định về hàm lượng thủy ngân trong nước uống (WHO, 1996).
Khởi công xây dựng từ 1979 và hoàn tất vào năm 1985, hồ Dầu Tiếng là một hồ chứa đa chức năng như ngăn lũ, cấp nước sinh hoạt, tưới tiêu, rửa mặn, cải thiện chất lượng nước sông Sài Gòn và nuôi trồng thủy sản. Hồ Dầu Tiếng (hình 1) là nguồn nước cấp trực tiếp và gián tiếp (thông qua sông Sài Gòn) cho sinh hoạt của hàng triệu dân ở Tây Ninh và TP. HCM. Khu vực gần sông Tha La ở Tây Ninh và Rạch Chàm ở Bình Phước (thượng lưu hồ Dầu Tiếng) có các nhà máy cao su. Nước thải của các nhà máy máy đổ vào hai con sông này và sau đó bị đưa vào lòng hồ Dầu Tiếng. Ngoài ra, các bãi bồi ven cồn ở giữa hồ và vùng ven bờ của hồ Dầu Tiếng là khu vực được người dân địa phương sử dụng trồng khoai mì vào mùa khô và đầu mùa mưa. Sau khi thu hoạch lấy củ, thân và lá khoai mì bị thải trực tiếp xuống lòng hồ. Ngoài ra, hoạt động chăn nuôi gia súc (trâu bò) và gia cầm (vịt) với số lượng lớn ở khu vực mép nước ven hồ là nguồn ô nhiễm nước cục bộ. Các nguồn thải nêu trên, góp phần đáng kể làm tăng nguồn dinh dưỡng hữu cơ trong nước, thúc đẩy cho sự bùng phát của vi khuẩn lam trong hồ.
Hình 1: Hồ Dầu Tiếng ở khu vực giao nhau của ba tỉnh Tây Ninh,
Bình Dương và Bình Phước
Cá sọc ngựa là một loài cá thuộc họ cá chép, có kích thước khá nhỏ (con trưởng thành dài khoảng 5 cm). Loài cá này có nhiều đặc tính ưu việt cho các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và trong vài thập niên qua, nó đuợc sử dụng khá phổ biết trong nghiên cứu độc học trên thế giới. Các công bố khoa học trên thế giới cho thấy độc tố vi khuẩn lam có nhiều ảnh hưởng xấu lên cá như thay đổi hành vi, suy giảm sự đẻ trứng, giảm sức sống và sự phát triển, gây dị dạng, làm thay đổi quả trình điều hòa áp suất thẩm thấu, gây xuất huyết nội bào, hoại tử và tổn thương gan, thận và mang, xáo trộn các quá trình điều hòa sinh lý bên trong cơ thể cá. Tuy nhiên, cho đến nay chưa có công bố về ảnh hưởng của độc tố vi khuẩn lam có nguồn gốc từ Việt Nam lên cá. Do đó, trong nghiên cứu này, mẫu vi khuẩn lam tạo váng (phát triển mạnh) ở hồ Dầu Tiếng (vào tháng 7 và 8/2011) và một chủng vi khuẩn lam Microcystis aeruginosa (Ma) phân lập được từ hồ Dầu Tiếng được sử dụng để: (1) xác định hàm lượng độc tố microcystin và (2) đánh giá độc tính sinh thái vi khuẩn lam lên cá sọc ngựa (zebrafish, danio rerio).
Kết quả phân tích bằng thiết bị cao áp sắc khí lỏng (HPLC) đã cho thấy mẫu vi khuẩn lam tạo váng và chủng Ma có nguồn gốc từ hồ Dầu Tiếng (hình 2a, b) có chứa độc tố microcystin với hàm lượng khá cao, lần lượt là 250 và 3700 µg microcystin/g trọng lượng khô sinh khối vi khuẩn lam. Hàm lượng độc tố trong mẫu khá lớn, tiềm ẩn nguy cơ ngộ độc trong nguồn nước uống cho người dân địa phương và khu vực hạ du sông Sài Gòn. Bên cạnh đó, hiện tượng cá chết do vi khuẩn lam bùng phát cũng được ghi nhận ở ven bờ hồ Dầu Tiếng (hình 2c).
Hình 2: Vi khuẩn lam có độc ở hồ Dầu Tiếng, Microcystis aeruginosa (a), và vi khuẩn lam tạo váng (b), gây chết cá (c, mũi tên). (Ảnh: a: Đào Sơn; b – c: Thanh Lưu)
Để đánh giá độc tính sinh thái vi khuẩn lam từ hồ Dầu Tiếng, dịch chiết vi khuẩn làm từ mẫu tạo váng (Scum) và từ mẫu Ma nuôi trong phòng thí nghiệm được dùng để phơi nhiễm với phôi và ấu trùng cá sọc ngựa. Trong thí nghiệm với phôi cá, dịch chiết từ mẫu tạo váng và mẫu nuôi (Ma) dùng trong thí nghiệm chứa hàm lượng microcystin ở hai nồng độ là 50 và 200 µg/lít. 50 phôi cá được sử dụng cho mỗi thí nghiệm với từng nồng độ độc tố microcystin. Một lô thí nghiệm đối chứng cũng được thực hiện, trong đó, phôi cá được đặt trong môi trường sạch, không chứa độc tố microcystin. Ấu trùng cá nở ra từ phơi nhiễm với dịch chiết vi khuẩn lam có nồng độ 50 µg microcystin/lít, được tiếp tục nuôi trong môi trường có chứa độc tố giống như phôi đã phơi nhiễm hoặc được chuyển sang nuôi trong môi trường đối chứng. Ấu trùng cá từ lô đối chứng được tiếp tục nuôi trong môi trường không chứa độc tố (hình 3). Số ấu trùng trong mỗi lô thí nghiệm biến thiên từ 24 – 50 con.
Hình 3: Sơ đồ thí nghiệm về tỷ lệ nở của phôi và sức sống của ấu trùng cá
trong phơi nhiễm với độc tố vi khuẩn lam.
Đối chứng: môi trường không chức độc tố microcystin.
Scum: dịch chiết lấy từ mẫu vi khuẩn lam tạo váng.
Ma: dịch chiết lấy từ mẫu nuôi Microcystis aeruginosa trong phòng thí nghiệm.
50 µg/L và 200 µg/L: hàm lượng độc tố microcystin trong môi trường nuôi cá của thí nghiệm.
Kết quả thí nghiệm cho thấy, tỷ lệ nở của phôi cá trong các lô đối chứng và trong phơi nhiễm với dịch chiết vi khuẩn lam ở nồng độ độc tố 50 µg microcystin/lít tương đương nhau, từ 96 - 100% (hình 4). Như vậy, ở hàm lượng microcystin này chưa đủ để gây ảnh hưởng cấp tính lên sự phát triển và nở của phôi cá. Tuy nhiên, ở nồng độ độc tố microcystin cao hơn (200 µg/lít), tỷ lệ nở của phôi suy giảm đáng kể, theo đó, phơi nhiễm với dịch chiết từ mẫu nuôi (Ma) chỉ có 72% số phôi thí nghiệm nở thành ấu trùng và dịch chiết từ mẫu tạo váng làm chết đến 60% số phôi trong thí nghiệm (hình 4). Độc tính của dịch chiết từ mẫu vi khuẩn lam tạo váng cao hơn so với độc tính của dịch chiết từ mẫu nuôi. Đồng thời, hàm lượng độc tố cao của microcystin làm chết cấp tính phôi cá và như vậy, trong điều kiện tự nhiên, khi có nở hoa vi khuẩn lam kèm hàm lượng độc tố cao sẽ làm suy giảm sức sống của cá, đặc biệt vào mùa sinh sản. Nở hoa vi khuẩn lam có độc sẽ trực tiếp làm suy giảm nghiêm trọng nguồn lợi thủy sản và tài nguyên sinh học trong thủy vực.
Hình 4: Tỷ lệ nở của phôi cá sọc ngựa ở các lô thí nghiệm đối chứng và phơi nhiễm với dịch chiết chứa độc tố vi khuẩn lam. Chú thích: giống như ở hình 3.
Kết quả thí nghiệm với ấu trùng cá cho thấy, sau 11 ngày, gần như toàn bộ ấu trùng (96%) trong lô đối chứng và trong lô Scum-đối chứng còn sống. Trong khi đó, tỷ lệ sống của các lô còn lại suy giảm đáng kể. Cụ thể, ấu trùng từ phôi đã phơi nhiễm với dịch chiết từ mẫu tạo váng (chứa 50 µg microcystin/lít), khi tiếp tục nuôi trong môi trường như vậy chỉ còn 16% số cá thể sống sót ở ngày thứ 11. Tương tự như vậy, ấu trùng từ phôi phơi nhiễm với dịch chiết của Ma (chứa 50 µg microcystin/lít) khi tiếp tục phơi nhiễm hay chuyển sang nuôi trong môi trường không có độc tố thì tỷ lệ ấu trùng còn sống lần lượt là 21% và 42% (hình 5). Như vậy, ảnh hưởng của độc tố lên ấu trùng ắt hẳn đã xảy ra từ giai đoạn phôi, và mặc dù không làm chết phôi, thì tác động đó cũng gián tiếp làm suy giảm sức sống ấu trùng sau khi nở ra. Điều này có thể thấy rất rõ khi ấu trùng (từ phôi phơi nhiễm độc tố) được nuôi trong môi trường không chứa độc tố, vẫn có tỷ lệ chết rất cao (58%). Hiển nhiên, sức sống sẽ suy giảm hơn khi những ấu trùng được nuôi trong môi trường có độc.
Hình 5: Tỷ lệ sống của ấu trùng cá sọc ngựa sau 11 ngày thí nghiệm.
Scum: dịch chiết vi khuẩn lam từ mẫu tạo váng chứa 50 µgmicrocystin/lít.
Ma: dịch chiết vi khuẩn lam từ mẫu nuôi Microcystis aeruginosa chứa 50 µg microcystin/lít.
Ngoài ra, trong quá trình thí nghiệm, hiện tượng phôi bị chết hoặc màng phôi bị vỡ chỉ sau 1 – 2 ngày phơi nhiễm với độc tố vi khuẩn lam đã được ghi nhận (hình 6). Hiện tượng này xuất hiện khi phơi nhiễm phôi với dịch chiết chứa hàm lượng độc tố microcystin cao (200 µg/L).
Hình 6: Phôi cá trong các lô thí nghiệm. a: đối chứng (phát triển bình thường),
b - c: phơi nhiễm độc tố bị chết (b) và bị vỡ màng phôi (c).
Đồng thời, một số phôi cá không chết khi phơi nhiễm độc tố, nhưng ấu trùng vẫn thoát ra khỏi vỏ phôi khi chưa phát triển hoàn thiện cũng xảy ra. Từ đó, dẫn đến một số ấu trùng bị dị dạng hoặc bị chết sau 1 – 2 ngày nở trong các thí nghiệm phơi nhiễm với độc tố vi khuẩn lam (hình 7).
Hình 7: Ấu trùng cá sọc ngựa trong các lô thí nghiệm. a: lô đối chứng (ấu trùng bình thường), b – d: ấu trùng chưa phát triển hoàn thiện nhưng vẫn bị tách khỏi màng phôi trong lô phơi nhiễm độc tố, e: ấu trùng bị chết (do tác động của độc tố) sau 1 – 2 ngày nở.
Tóm lại, sự bùng phát của vi khuẩn lam có độc đã xảy ra và hàm lượng độc tố microcystin khá cao đã được xác định từ vi khuẩn lam ở hồ Dầu Tiếng, nguồn cấp nước sinh hoạt cho hàng triệu người dân ở Tây Ninh và Sài Gòn. Nguy cơ ngộ độc của người dân uống nước từ hồ Dầu Tiếng là rất có thể đã xảy ra (có thể mới ở mức độ mãn tính, chưa biểu hiện thành bệnh). Độc tính sinh thái của độc tố vi khuẩn lam từ hồ Dầu Tiếng lên cá sọc ngựa đã được chứng minh. Điều này cho thấy khả năng làm suy giảm tài nguyên thủy sản trong hồ, nguy cơ ảnh hưởng xấu lên đa dạng sinh học và mất cân bằng hệ sinh thái thủy vực là hoàn toàn có thể xảy ra ở hồ Dầu Tiếng. Do đó, nên có biện pháp kiểm soát ô nhiễm, hạn chế phú dưỡng hóa và nở hoa vi khuẩn lam trong hồ. Đồng thời, quan trắc chất lượng nước thường xuyên (bao gồm cả việc theo dõi nhóm vi khuẩn lam có độc, độc tố vi khuẩn lam) ở hồ Dầu Tiếng là điều nên làm vì lý do an toàn sức khỏe cộng đồng, bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên và hệ sinh thái thủy vực.
Đào Thanh Sơn1, Trần Trúc Ly1, Phạm Thanh Lưu2
1Viện Môi trường và Tài nguyên; 2Viện Sinh học Nhiệt đới
STINFO Số 1&2/2013
(Xem thêm bài: Vi khuẩn lam có độc và nguy cơ nhiễm độc từ các hồ cấp nước ở Việt Nam; tác giả Đào Thanh Sơn; Stinfo- số 4/2012)