BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
------*****------

PHẠM THỊ HỒNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN NƯỚC Ô NHIỄM
TẠI MỘT SỐ SÔNG KHU VỰC HÀ NỘI ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG
VÀ NHỮNG BẤT THƯỜNG NHIỄM SẮC THỂ TRONG PHÂN BÀO
CỦA CÂY HÀNH (ALLIUM) VÀ THÀI LÀI TÍM (TRADESCANTIA)

Chuyên ngành: Di truyền học
Mã số: 60.42.01.21

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Xuân Viết

HÀ NỘI - 2014


Lời cảm ơn
--------------Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này, tôi đa
nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị và
các bạn. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin được bày tỏ lới cảm
ơn chân thành tới:
PGS. TS Nguyễn Xuân Viết, người thầy kính mến đa hết lòng giúp đỡ,
dạy bảo, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình
học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo sau đại học, quý thầy cô giáo khoa
Sinh học - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô trong tổ

ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn. Ở các thành phố
lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước
do không có công trình và thiết bị xử lý chất thải.
Theo số liệu thống kê được, tổng lượng nước thải ở thành phố Hà Nội
lên tới 300.000 - 400.000 m3/ngày; hiện mới chỉ có 5/31 bệnh viện có hệ
thống xử lý nước thải, chiếm 25% lượng nước thải bệnh viện; 36/400 cơ sở
sản xuất có xử lý nước thải; lượng rác thải sinh hoại chưa được thu gom
khoảng 1.200m3/ngày đang xả vào các khu đất ven các hồ, kênh, mương
trong nội thành; chỉ số BOD, oxy hoà tan, các chất NH4, NO2, NO3 ở các
sông, hồ, mương nội thành đều vượt quá quy định cho phép.
Qua khảo sát, phần lớn người dân ở dọc hai bên dòng sông phụ thuộc
vào nguồn nước sông chảy qua địa bàn để tưới tiêu và nuôi trồng thủy sản,
thậm chí còn tận dụng mặt nước, đất đai ven sông để trồng rau, sử dụng nước
để rửa rau...Theo PGS.TS Nguyễn Duy Thịnh (Viện Công Nghệ Sinh học và
5


Công nghệ thực phẩm, giảng viên trường Đại học Bách khoa Hà Nội):
“Nguồn nước nhiễm bẩn, ô nhiễm có thể mang theo các chất như lưu huỳnh,
chì, thủy ngân…qua rễ lên thân rau sau khi tưới, đồng thời các chất bẩn lại
bám trên bề mặt rau khi rửa vào nguồn nước ô nhiễm khiến rau bị nhiễm độc.
Ngoài ra nguồn nước bẩn còn là môi trường thuận lợi để các loại trứng giun,
sán phát triển và kí sinh trong rau”. Vì vậy, khuyến cáo sử dụng nguồn nước ô
nhiễm với những rủi ro về mặt sinh học là rất cần thiết.
Mặt khác, trong các báo cáo đánh giá thực trạng ô nhiễm nguồn nước ở
nước ta, hầu như còn thiếu các số liệu đánh giá rủi ro di truyền của các chất
gây ô nhiễm. Nghiên cứu phát hiện các tổn thương di truyền do các chất ô
nhiễm trong các nguồn nước gây đột biến lên một số loài thực vật chỉ thị sẽ
cung cấp các thông số độc tính di truyền có giá trị để ứng dụng trong quản lý
và sử dụng nguồn nước phục vụ sản xuất.


3.1. Thu thập và phân tích tư liệu về thực trạng chất lượng nguồn nước
của Sông Nhuệ, Sông Tô Lịch, Sông Lừ và Sông Sét ở khu vực Hà Nội.
3.2. Phân tích ảnh hưởng của nguồn nước sông ô nhiễm đến số lượng
và chiều dài rễ trung bình của các đối tượng nghiên cứu.
3.3. Phân tích hiệu quả di truyền tế bào học của nguồn nước ô nhiễm
đến những bất thường chỉ số phân bào và bất thường NST trong phân bào
nguyên phân ở tế bào đỉnh rễ:
3.4. Phân tích các dạng bất thường NST và tần số phát sinh các dạng bất
thường NST trong phân bào giảm nhiễm ở tế bào bao phấn của thài lài tím.

4.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đề tài cung cấp cơ sở khoa học sinh học để đánh giá mức độ rủi ro do ô
nhiễm nguồn nước đến tế bào thông qua kết quả phân tích các rủi ro di truyền
tế bào. Đồng thời cung cấp cơ sở dẫn liệu cho các nghiên cứu khoa học về
môi trường và sinh thái.
Dự báo những ảnh hưởng tiềm tàng, dài hạn có thể gây ra đột biến cho
cơ thế động thực vật và trực tiếp hoặc gián tiếp có thể ảnh hưởng tới con
7


người mà chúng ta chưa thể biết được, giúp con người có ý thức sử dụng, bảo
quản, giữ gìn môi trường sống xung quanh mình.

5.

Thời gian và địa điểm nghiên cứu
- Thời gian nghiên cứu: Đề tài được tiến hành từ tháng 9/2013 đến

nhiều hoạt động : tiêu hóa, hấp thu...đều cần có nước. Ngoài ra nước có nhiệm
vụ thanh lọc và giải phóng những độc tố xâm nhập và cơ thể qua đường tiêu
hóa và hô hấp một cách có hiệu quả. Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy nước là
thành phần chủ yếu của lớp sụn và chất hoạt dịch, khi bộ phận này được cung
cấp đủ nước, sự va chạm trực tiếp sẽ giảm đi, từ đó giảm nguy cơ viêm khớp.
Trong quá trình hình thành sự sống trên trái đất thì nước và môi trường
nước đóng vai trò quan trọng. Nước tham gia vào vai trò tái sinh thế giới hữu
cơ (tham gia vào quá trình quang hợp). Trong quá trình trao đổi chất nước
đóng vai trò trung tâm, những phản ứng hóa học diễn ra với sự tham gia bắt
buộc của nước. Nước là dung môi của nhiều chất và đóng vai trò dẫn đường
cho các muối đi vào cơ thể.

9


Hậu quả chung của tình trạng ô nhiễm nước đến con người là tỉ lệ
người mắc các bệnh cấp và mạn tính liên quan đến ô nhiễm nước như viêm
màng kết, tiêu chảy, ung thư…ngày càng tăng. Người dân sinh sống quanh
khu vực ô nhiễm ngày càng mắc nhiều loại bệnh tình nghi là do dùng nước
bẩn trong mọi sinh hoạt. Ngoài ra ô nhiễm nguồn nước còn gây tổn thất lớn
cho các ngành sản xuất kinh doanh, các hộ nuôi trồng thủy sản.
Các nghiên cứu khoa học cũng cho thấy, khi sử dụng nước nhiễm asen
để ăn uống, con người có thể mắc bệnh ung thư trong đó thường gặp là ung
thư da. Ngoài ra, asen còn gây nhiễm độc hệ thống tuần hoàn khi uống phải
nguồn nước có hàm lượng asen 0,1mg/l. Vì vậy, cần phải xử lý nước nhiễm
asen trước khi dùng cho sinh hoạt và ăn uống.
Người nhiễm chì, mangan lâu ngày có thể mắc bệnh thận, thần kinh,
nhiễm amoni, nitrat, nitrit gây mắc bệnh xanh da, thiếu máu, có thể gây ung
thư. Metyl tert-butyl ete (MTBE) là chất phụ gia phổ biến trong khai thác dầu
lửa có khả năng gây ung thư rất cao. Nhiễm natri (Na) gây bệnh cao huyết áp,

Phân bào nguyên nhiễm là phương thức qua đó tế bào mẹ truyền thông
tin di truyền cho các tế bào con. Thông tin di truyền trong ADN của NST
được nhân đôi qua pha S và được nhân đôi về 2 tế bào con. Nhờ đó mà số
lượng NST được bảo tồn qua các thế hệ [2].
Quá trình nguyên phân khá phức tạp, được điều tiết một cách chặt
chẽ và được chia thành 4 kỳ: kỳ đầu, kỳ giữa, kỳ sau và kỳ cuối.


Kỳ đầu

11


Chất nhiễm sắc trở nên xoắn và cô đặc lại hình thành các NST. Mỗi một
NST gồm hai nhiễm sắc tử chị em được đính với nhau bởi một vùng được gọi là
trung thể. Màng nhân, nhân con biến mất và thoi vô sắc được hình thành.


Kỳ giữa
Khi màng nhân biến mất thì thoi phân bào di chuyển chiếm ngay vị trí
trung tâm. Các NST được đính với tơ vô sắc tại tâm động. NST ở kỳ trung
gian đóng xoắn cực đại. Do tác động của các sợi tâm động, các NST được xếp
thành một hàng ở mặt phẳng xích đạo.



Kỳ sau
Đặc điểm của kỳ sau là sự tách đôi của hai nhiễm sắc tử chị em khỏi
nhau và trở thành thể nhiễm sắc con độc lập và di chuyển về hai cực nhờ
sự co ngắn của sợi tâm động phối hợp với sự kéo dài của các sợi cực và

 Phân bào giảm nhiễm
Sự xuất hiện sinh sản hữu tính là bước tiến hóa lớn của sinh vật. Phân
bào giảm nhiễm tạo điều kiện cho sự hình thành giao tử mang bộ NST đơn
bội trong quá trình sinh sản hữu tính. Khi hai giao tử đực và giao tử cái thụ
tinh hòa hợp để tạo thành hợp tử, bộ lưỡng bội được khôi phục. Do đó bảo
đảm sự ổn định bộ NST qua các thế hệ nhờ sự luân phiên: phân bào giảm
nhiễm (n) - thụ tinh (2n) - phân bào giảm nhiễm (n) - thụ tinh (2n) v.v.. Nếu
không có phân bào giảm nhiễm thì qua các thế hệ bộ NST của loài sẽ tăng từ
2n → 4n → 8n v.v..
Phân bào giảm nhiễm xảy ra ở tế bào sinh dục đi vào giai đoạn chín.
Quá trình phân bào giảm nhiễm trải qua 2 lần phân bản liên tiếp: phân bào
giảm nhiễm I và phân bào giảm nhiễm II. Mỗi lần phân bào đều trải qua các
kỳ biến đổi của NST. Kết quả của quá trình phân bào giảm nhiễm là tạo ra các
tế bào đơn bội, có số lượng NST đã giảm xuống chỉ còn 1 nửa so với NST
trong tế bào soma.



Phân bào giảm nhiễm I.
Kỳ đầu I
Phân bào giảm nhiễm I có thời gian kéo dài và rất phức tạp. Kỳ đầu I
được phân thành năm giai đoạn:
Giai đoạn Leptonema: Xuất hiện các sợi nhiễm sắc xoắn, co ngắn có
mang trung tiết, sắp xếp định hướng thành hình sao và đính vào màng nhân.
13


Giai đoạn Zygonema: Sự sắp xếp có định hướng của các sợi nhiễm sắc
tạo điều kiện cho sự tiếp hợp cặp đôi của các thể nhiễm sắc tương đồng.
Giai đoạn Pachinema: Được đặc trưng bởi hiện tượng trao đổi chéo

Lúc này, NST trong mỗi tế bào con có n nhiễm sắc thể kép, có nguồn gốc từ
bố hoặc từ mẹ [2].



Phân bào giảm nhiễm II

14


Tiếp theo phân bào I, hai tế bào con trải qua một kỳ trung gian rất ngắn:
nhân con ở trạng thái nghỉ ngắn nhưng không có quá trình tổng hợp ADN và
nhân đôi NST. Rồi chuyển sang phân bào II.
Lần phân bào II cũng trải qua các kỳ: kỳ đầu II, kỳ giữa II, kỳ sau II,
kỳ cuối II và phân chia tế bào chất để tạo thành hai tế bào mới mang bộ
NST đơn bội. Người ta nói lần phân bào II là phân bào cân bằng và nó
tương tự với phân nguyên phân vì sự phân ly ở kỳ sau II giống hệt nguyên
phân. So với tiến trình phân bào I thì phân bào II xảy ra nhanh chóng với
thời gian chỉ chiếm 1 – 10%.
Kết quả là qua hai lần phân bào, từ một tế bào 2n kép đã tạo nên bốn
giao tử chứa số lượng NST đơn bội n [2].
Nếu như những hoạt động này của NST bị rối loạn do những nguyên
nhân bên trong hoặc bên ngoài môi trường có thể làm xuất hiện những dạng
đột biến NST và dẫn đến những hậu quả về mặt di truyền qua các thế hệ.
Đột biến NST có thể xảy ra làm thay đổi số lượng NST (đột biến đa bội
hoặc dị bội) hoặc làm thay đổi cấu trúc NST (bao gồm các trường hợp mất
đoạn, lặp đoạn hoặc đảo đoạn).
Đột biến cấu trúc NST có thể xảy ra ở giai đoạn trước khi tái bản ADN
(sai hình cấp độ NST) hoặc ở giai đoạn sau tái bản ADN (sai hình ở cấp độ
cromatit), làm rối loạn quá trình phân chia của tế bào.

Hàm lượng N-NH4+, và P-PO43- trong nước sông Nhuệ đều tương đối
cao. N-NH4+ dao động trong khoảng từ 3,1 đến 9,4 mg/L, PO 43- dao động
trong khoảng từ 0,53 đến 3,85mg/L. Tất cả các mẫu đều có giá trị N-NH 4+, và
P-PO43- vượt mức giới hạn tối đa cho phép ở tất cả các loại (A1- B2) từ một
vài lần đến vài chục lần [5].
Sông Nhuệ phần thượng lưu (từ xã Liên Mạc đến Phú Diễn – Bắc Từ
Liêm) chất lượng nước ở mức ô nhiễm rất nhẹ, tuy nhiên khi qua Phú Diễn Từ Liêm ô nhiễm gia tăng rõ rệt, chất lượng nước chỉ đạt loại ô nhiễm trung
bình đến ô nhiễm nặng do nhận nước tưới tiêu nông nghiệp của quận Bắc và
16


Nam Từ Liêm và nước thải làng nghề, sinh hoạt ở hai bên bờ sông. Ô nhiễm
nặng và nghiêm trọng từ khu vực quận Hà Đông trở về hạ lưu (huyện Phú
Xuyên, Ứng Hòa) [9] [10].
2.1.3.2. Thực trạng chất lượng nước sông Tô Lịch
Sông Tô Lịch là sông thoát nước dài nhất nằm trong nội thành Hà Nội
(13.346 km), rộng 30-45m, sâu 2-3m. Sông Tô Lịch ngày nay bắt đầu từ
phường Nghĩa Đô thuộc quận Cầu Giấy (Phía nam đường Hoàng Quốc Việt),
chảy cùng hướng với đường Bưởi, đường Láng và đường Kim Giang về phía
Tây Nam rồi ngoặt sang phía Đông Nam và đổ vào sông Nhuệ ở đối diện làng
Hữu Từ thuộc xã Hữu Hòa, Thanh trì. Mỗi ngày con sông này phải tiếp nhận
trên 150.000m3 nước thải sinh hoạt hòa lẫn nước công nghiệp tập trung ở khu
vực Thượng Đình, cầu Bươu và hàng trăm cơ sở lớn nhỏ xen kẽ trong khu
dân cư. Dọc sông Tô Lịch có 15 cửa xả nước thải. Vào mùa mưa, do nước
mưa làm pha loãng các chất nên mức độ ô nhiễm giảm nhiều.
Theo các nghiên cứu khảo sát thì nước sông Tô Lịch nhiễm bẩn chủ
yếu là COD, BOD, chất rắn lơ lửng (SS), NO2 và coliform cả mùa mưa và
mùa khô, nước sông đen và có mùi hôi nồng nặc, đặc biệt vào những ngày
nắng nóng, nhất là đoạn Kim Giang- Cầu Bươu.
Về mùa khô: Nước sông phần lớn chứa nước thải. Hàm lượng BOD,

96-173mg/l, vượt quy chuẩn cho phép từ 1,92-3,46 lần, COD trung bình vượt
ngưỡng cho phép 2,68 lần, cao nhất vẫn là ở đập Thanh Liệt.
Hàm lượng Amoni tại đập Thanh Liệt lên đến 43,1mg/l, trung bình gấp
30 lần so với ngưỡng cho phép, lượng dầu mỡ trong sông cao nhất ở đập
Thanh Liệt vượt gấp 7 lần so với tiêu chuẩn cho phép, váng dầu có thể tìm
thấy dọc sông. Lượng Coliform lên rất cao, vượt mức hàng nghìn lần. Nước
sông có màu xanh đen, bốc mùi đặc biệt là vào những ngày nắng nóng.
2.1.3.3. Thực trạng chất lượng nước sông Lừ
Sông Lừ ngày nay dài 5,242 km, lòng sông rộng từ 10 đến 20 m, sâu 23m, chảy qua địa bàn các phường Nam Đồng, Trung Tự, Kim Liên, Khương
Thượng, Phương Mai, Phương Liên (quận Đống Đa). Đến Phương Liên, sông
Lừ chia làm hai, một rẽ sang phía Đông tời Giáp Bát và hội lưu với sông Sét,
một chảy tiếp về phía Nam qua Định Công và hội lưu với sông Tô Lịch tại
phía Bắc khu đô thị Linh Đàm gần cầu Dậu, phường Đại Kim, quận Hoàng
Mai. Nhánh hội lưu với Tô Lịch càng gần đến chỗ hội lưu thì dòng chảy càng
bị thu hẹp lại. Mỗi ngày sông tiếp nhận khoảng 50.00m3 nước thải. Kết quả
phân tích nước tại một số điểm trên sông cho thấy nước sông cũng bị ô nhiễm
khá nặng COD, BOD, Coliform vào cả mùa khô và mùa mưa, các chỉ tiêu còn
lại vẫn nằm trong giới hạn cho phép.

19


20


Bảng 1.2: Chất lượng nước sông Lừ

Nguồn công ty TNHH MTV Thoát nước Hà Nội, 2012
Hàm lượng BOD cao gấp 3 lần so với TCCP, cao nhất là thượng lưu
và hạ lưu của sông. COD cao gấp 2,9 lần so với TCCP. Hàm lượng Amoni


Bảng 1.3: Chất lượng nước sông Sét

Nguồn công ty TNHH MTV Thoát nước Hà Nội, 2012
Mức độ ô nhiễm ở tại cầu Sét cao hơn so với cầu Khỉ nhưng mức độ ô
nhiễm colifrom thì ngược lại, tuy nhiên mức độ ô nhiễm giữa hai cầu không
quá chênh lệch nhau.
2.2. Đánh giá chất lượng nguồn nước sử dụng các loài thực vật chỉ thị
2.2.1 Đánh giá chất lượng nguồn nước sử dụng các chỉ tiêu lý hóa



Các chỉ tiêu vật lý
Màu, mùi, vị

23


Nước tinh khiết không màu, không mùi, không vị. Sự xuất hiện màu,
mùi vị của nước một mặt biểu thị sự thay đổi tính lý học của nước, tác động
đến cảnh quan, thẩm mỹ, mặt khác nó là dấu hiệu về sự thay đổi tính chất hóa
học và sinh học của nước.


Nhiệt độ
Là nhân tố sinh thái quan trọng, nhiệt độ tăng quá cao hoặc quá nhanh
đều tác động xấu đến hệ sinh thái, đặc biệt là những mắt xích nhạy cảm nhất,
như loài hẹp nhiệt, con non, ấu trùng, trứng, cơ quan sinh sản...



trình tự làm sạch.


Nhu cầu oxi hóa (BOD)
Là lượng oxi cần thiết cho quá trình phân hủy các chất hữu cơ có trong
nước bằng con đường sinh học. Thông thường người ta tính BOD cho 5 ngày
đầu tiên, BOD5 (thường chiếm khoảng 70% BOD toàn phần) hoặc BOD 20
(thường chiếm khoảng 95-99% BOD toàn phần). Do đó BOD là đại lượng
gián tiếp biểu thị mức độ ô nhiễm chất hữu cơ trong nước.



Nhu cầu oxi hóa học (COD)
Là lượng oxi cần thiết cho quá trình oxi hóa các chất hữu cơ trong nước
bằng con đường hóa học, được xác định thông qua việc sử dụng một tác nhân
oxi hóa mạnh trong môi trường axit. Phản ứng oxi hóa xảy ra không chỉ với
chất hữu cơ mà còn cả đối với một số chất vô cơ ở dạng khử. Do vậy, COD là
đại lượng biểu thị không chỉ cho chất ô nhiễm hữu cơ mà còn có cả một phần
chất vô cơ. Kết quả phân tích COD phản ánh lượng chất hữu cơ bao gồm sinh
vật có thể oxi hóa được và không oxi hóa được, do đó chỉ số COD >BOD.



Các chỉ tiêu hóa học
Kim loại nặng trong nước là những nguyên tố kim loại có tỷ trọng lớn
(>5), chúng thường có mặt trong tự nhiên với hàm lượng nhỏ nhưng lại có
tính độc cao đối với đời sống sinh vật và con người. Những kim loại nặng
thường được nghiên cứu như As, Pb, Hg, Mn...
Hg là nguyên tố độc phát tán vào nguồn nước từ các nguồn thải tự
nhiên, khai khoáng, công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp sản xuất clo, kiềm.