Mục lục bài họcĐang ở d08-b2
Thermal Pollution, Heavy Metals, Bioaccumulation and Biomagnification
Thermal pollution
Power stations and factories return cooling water several degrees warmer than they took it. Warm water holds less dissolved oxygen at saturation, while the metabolic rate — and therefore the oxygen demand — of fish and invertebrates rises with temperature. Supply falls exactly when demand climbs, which is why a modest rise of a few degrees can kill. Cooling towers, cooling ponds and staged discharge are the standard mitigations. Thermal shock occurs when a plant shuts down suddenly and the temperature crashes back.
Heavy metals
Mercury from coal combustion and artisanal gold mining, lead from old pipes, paint and past fuel additives, arsenic from natural bedrock and mining, cadmium from batteries and smelting. Bacteria convert inorganic mercury into methylmercury, which is far more readily absorbed and far more neurotoxic.
Two words that are not synonyms
- Bioaccumulation — build-up of a substance within one organism over its lifetime, because uptake exceeds excretion.
- Biomagnification — increase in concentration from one trophic level to the next, so top predators carry the highest burden.
A contaminant biomagnifies only if it is persistent (slow to break down) and fat-soluble (stored rather than excreted).
Ô nhiễm nhiệt. Nhà máy điện và nhà máy công nghiệp trả lại nước làm mát nóng hơn vài độ so với lúc lấy vào. Nước ấm giữ được ít oxy hoà tan hơn ở trạng thái bão hoà, trong khi tốc độ trao đổi chất — tức nhu cầu oxy — của cá và động vật không xương sống lại tăng theo nhiệt độ. Nguồn cung giảm đúng lúc nhu cầu tăng, đó là lý do chỉ chênh vài độ cũng đủ giết. Biện pháp giảm thiểu chuẩn: tháp làm mát, hồ làm mát, xả theo bậc. Sốc nhiệt xảy ra theo chiều ngược lại, khi nhà máy dừng đột ngột và nhiệt độ rơi trở lại.
Kim loại nặng. Thuỷ ngân từ đốt than và khai thác vàng thủ công, chì từ ống nước cũ, sơn cũ và xăng pha chì thời trước, asen từ tầng đá gốc và hoạt động mỏ, cadmi từ pin và luyện kim. Vi khuẩn trong trầm tích chuyển thuỷ ngân vô cơ thành metyl thuỷ ngân — dạng hấp thu qua màng dễ hơn hẳn và độc thần kinh mạnh hơn hẳn.
Hai từ không đồng nghĩa. Tích luỹ sinh học là chất dồn lên trong một cá thể suốt đời nó, vì lượng hấp thu vượt lượng thải ra. Khuếch đại sinh học là nồng độ tăng lên từ bậc dinh dưỡng này sang bậc kế tiếp, nên loài đỉnh chuỗi gánh nồng độ cao nhất. Một chất chỉ khuếch đại được khi nó vừa bền (chậm phân huỷ) vừa tan trong mỡ (bị giữ lại thay vì thải ra). Chất tan trong nước và thải nhanh qua thận thì không khuếch đại.
Trong một hồ chứa, DDT đo được $0{,}0005$ ppm trong nước, $0{,}005$ ppm ở thực vật phù du, $0{,}04$ ppm ở động vật phù du, $0{,}5$ ppm ở cá nhỏ, $2$ ppm ở cá dữ và $75$ ppm trong mô mỡ chim ăn cá. Tính hệ số khuếch đại từ nước lên chim, và chỉ ra bước chuyển nào có hệ số lớn nhất.
Hệ số khuếch đại toàn chuỗi là tỉ số hai đầu:
$$\text{BMF} = \frac{75}{0{,}0005} = 150\,000$$Xét hệ số của từng bước chuyển:
$$\frac{0{,}005}{0{,}0005}=10;\quad \frac{0{,}04}{0{,}005}=8;\quad \frac{0{,}5}{0{,}04}=12{,}5;\quad \frac{2}{0{,}5}=4;\quad \frac{75}{2}=37{,}5$$Bước lớn nhất là từ cá dữ lên chim ăn cá, gấp $37{,}5$ lần. Điều này hợp lý về mặt sinh học: chim ăn cá tiêu thụ khối lượng cá rất lớn so với thể trọng của chính nó, tuổi thọ dài nên thời gian tích luỹ dài, và DDT được cất trong mô mỡ nên hầu như không có đường thải.
Ý nghĩa thực hành: nếu chỉ đo nước, con số $0{,}0005$ ppm sẽ được ghi là an toàn. Chỉ khi đo mô của loài đỉnh chuỗi mới thấy mức $75$ ppm — mức đủ làm vỏ trứng mỏng đi và làm sập quần thể chim săn mồi.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 8 — Aquatic and Terrestrial Pollution gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.