Thạc Sĩ Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm xây dựng, thử nghiệm bộ chỉ thị sinh học phục vụ quan tr

1
MỤC LỤC

Trang
I. MỞ ĐẦU 2
II. NỘI DUNG .3
II.1. XÁC ĐỊNH VÀ ĐỀ XUẤT BỘ CHỈ THỊ SINH HỌC CHO HỆ SINH
THÁI LƯU VỰC SÔNG NHUỆ ĐÁY 3
II.1.1. Sử dụng động vật đáy cỡ lớn (Macrobenthos) để đánh giá nhanh chất
lượng nước .4
II.1.2. Sử dụng chỉ số đa dạng đánh giá chất lượng nước .5
II.2. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH QUAN TRẮC LVS NHUỆ ĐÁY 7
II.2.1. Xác định kiểu/loại quan trắc .8
II.2.2. Ranh giới khu vực quan trắc .9
III. Thành phần môi trường và thông số quan trắc . 10
IV. Cấu trúc mạng lưới và các điểm quan trắc môi trường nước lưu vực sông
Nhuệ - sông Đáy 12
IV.1. Cấu trúc mạng lưới . 12
IV.2. Các điểm quan trắc . 13
IV.2.1. Số lượng các điểm quan trắc (bảng tổng hợp theo khu vực quan trắc)
13
IV.2.2. Thông tin về các điểm quan trắc 14
IV.2.3. Sơ đồ các điểm quan trắc .28
V. Thời gian và tần suất quan trắc 29
VI. Phương pháp quan trắc . 29
VI.1. Phương pháp lấy mẫu và đo đạc tại hiện trường 29
VI.2. Phương pháp đo đạc và phân tích 30
VII. Chế độ kiểm chuẩn thiết bị 32
VIII. KẾT LUẬN 33 2
I. MỞ ĐẦU
Hoạt động quan trắc môi trường ở Việt Nam ngày càng tốt lên kể từ khi
Luật Bảo vệ Môi trường được ban hành và áp dụng. Trong hoạt động quan trắc
môi trường nói chung không chỉ có hoạt động của các trạm Quan trắc thuộc mạng
lưới Quan trắc môi trường Quốc gia còn có các trạm thuộc các địa phương và
một số ngành có liên quan khác.
Trong thời gian qua, với nhiều nỗ lực và cố gắng, công tác bảo vệ môi
trường ở nước ta đã có những chuyển biến tích cực. Hệ thống chính sách, cơ chế
từng bước được xây dựng và hoàn thiện phục vụ ngày càng hiệu quả cho công tác
bảo vệ môi trường và mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội bền vững. Tài nguyên
thiên nhiên đóng vai trò cực kỳ quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội
của quốc gia. Thông tin, dữ liệu về tài nguyên và môi trường còn cung cấp cho
các cơ quan quản lý nhà nước các cấp về thực trạng và diễn biến ô nhiễm của các
thành phần môi trường, từ đó đề ra các biện pháp, chính sách giảm thiểu, xử lý ô
nhiễm nhằm phục hồi môi trường.
Các nghiên cứu đã cho thấy, sử dụng sinh vật chỉ thị đánh giá môi trường
có thuận lợi, hiệu quả hơn so với phương pháp lý hoá học nhờ khai thác khả năng
tích tụ các chất ô nhiễm trong cơ thể sinh vật và giá trị biểu thị tác động tổng hợp
các yếu tố môi trường của sinh vật. Cho tới nay, nhiều nước trên thế giới đã xây
dựng bộ chỉ thị sinh học riêng cho quốc gia để đánh giá chất lượi môi trường
nước. Xuất phát từ tình hình thực tế, cần thiết phải xây dựng một bộ chỉ thi sinh
học môi trường nước của Việt Nam
Chuyên đề này sẽ đề cập đến việc thiết kế chương trình quan trắc môi
trường nước lưu vực sông Nhuệ Đáy sử dụng bộ chỉ thị sinh học. 3
II. NỘI DUNG
II.1. XÁC ĐỊNH VÀ ĐỀ XUẤT BỘ CHỈ THỊ SINH HỌC CHO HỆ SINH
THÁI LƯU VỰC SÔNG NHUỆ ĐÁY
Trong thực tế hiện nay, đã có những công tác thu thập sinh vật nổi, sinh vật
đáy ở các trạm giám sát môi trường nước ở nước ta, tuy vậy, cần xác định bộ chỉ
thị sinh học để sử dụng trong sinh giám sát chất lượng nước phù hợp với điều
kiện sinh thái của thủy vực và thực tế của Việt Nam.
Như vậy, để phù hợp với điều kiện thực tế, đặc biệt tính khả thi trong việc
sử dụng các chỉ thị sinh học bao gồm cả chỉ số sinh học đánh giá chất lượng môi
trường nước nói chung, môi trường nước của lưu vực sông Nhuệ Đáy nói riêng,
có thể đề xuất những chỉ thị sinh học chỉ thị cho các kiểu ô nhiễm nước chính
như sau:
Chỉ thị ô nhiễm hữu cơ
ã Nhóm sinh vật chỉ thị/quần xã sinh vật như Động vật KXS đáy cỡ lớn với
bảng tính điểm BMWP để đánh giá nhanh chất lượng nước chảy một cách
định lượng.
ã Các chỉ số đa dạng (H’, D).
ã Chỉ số sinh học tổ hợp IBI (tính riêng cho cá)
Chỉ thị ô nhiễm kim loại nặng (Hg, Pb .)
Thông qua phân tích sinh phẩm của:
ã Nhóm trai sông họ Unionidae
ã Nhóm rong
Chỉ thị mức độ dinh dưỡng thủy vực
ã Mật độ tảo lam tấm (Microcystic spp.) và tảo si líc (Melosira spp.)
ã Nhóm trùng bánh xe (Rotatoria), tảo mắt (Euglenophyta). 4
Ngoài ra, thời gian gần đây, trong dự án xây dựng bộ chỉ số đa dạng sinh
vật cho Việt Nam, Mai Đình Yên (2007) đã xây dựng bộ chỉ số quan trắc đa dạng
sinh học ĐNN nội địa bao gồm 15 chỉ số. Trong đó, có 2 chỉ số liên quan đến
hính thái thuỷ vực, 3 chỉ số liên quan tới chỉ số đa dạng, 3 chỉ số liên quan tới cá
và 4 chỉ số liên quan đến đa dạng thành phần loài động, thực vật bao gồm cả các
nhóm sinh vật ngoại lai xâm hại.
II.1.1. Sử dụng động vật đáy cỡ lớn (Macrobenthos) để đánh giá nhanh chất
lượng nước
Nhóm động vật đáy cỡ lớn từ lâu đã là đối tượng được nghiên cứu sử dụng
trong sinh giám sát môi trường nước bởi đây là một nhóm đa dạng có chu kỳ
sống khá lâu. Các loài động vật đáy sống tĩnh tại có phản ứng mạnh và thường có
thể dự báo các ảnh hưởng đến môi trường. Nhóm động vật đáy cỡ lớn ở sông suối
và hồ đã sớm được sử dụng trong sinh giám sát ô nhiễm hữu cơ. Trên cơ sở các
nhóm động vật đáy, hệ thống tính điểm số BMWP (Biological Monitoring
Working Party) (Armitage et al., 1983) đã được các nhà sinh thái học Anh sử
dụng để tiêu chuẩn hoá việc đánh giá chất lượng nước. Hệ thống điểm BMWP
đang hiện hành một số bảng tính điểm. Trong đó, có hệ áp dụng ở Anh (theo
Armitage et al., 1983) gọi là hệ tính điểm BMWP Anh , một hệ khác được cải tiến
và áp dụng ở Thái Lan (theo Stephan Mustow, 1997) gọi là hệ tính điểm BMWP
Thái .
Ở Việt Nam, trong khuôn khổ hợp tác giữa một số cơ sở nghiên cứu của
Anh như Hội Nghiên cứu thực địa và Viện Sinh thái nước ngọt với Khoa Sinh
học Đại học KHTN-Đại học Quốc gia Hà Nội, các nhà khoa học hai nước đang
nghiên cứu, điều chỉnh hệ thống tính điểm BMWP phù hợp với Việt Nam. Tập
hợp các hệ thống tính điểm đã có, hệ thống tính điểm BMWP Vietnam phù hợp với
đặc điểm khu hệ ĐVKXS và điều kiện môi trường tự nhiên của Việt Nam đã
được đề xuất và sử dụng thử để tính toán và phân hạng chất lượng nước trong
một số đề tài. Hệ thống này sử dụng bậc phân loại (taxon) động vật đáy chỉ tới
họ. 5
II.1.2. Sử dụng chỉ số đa dạng đánh giá chất lượng nước
Về lý thuyết, chỉ số đa dạng được xây dựng để đánh giá mức độ đa dạng
thành phần loài của quần xã sinh vật. Ở góc độ sinh thái học, các mức độ đa dạng
còn chịu tác động của điều kiện môi trường. Bởi vậy, các nhà chuyên môn đã xác
định chất lượng môi trường gián tiếp theo chỉ số đa dạng. Tuy nhiên, tuỳ theo
điều kiện thực tiễn, các bậc phân hạng môi trường theo chỉ số đa dạng của các
quần xã sinh vật ở nước, ở trên cạn có thể là khác nhau. Trong đánh giá môi
trường nước, Stau et all. (1970) đã đưa ra bảng so sách mức độ phân hạng môi
trường nước theo chỉ số đa dạng.
Để đánh giá tính đa dạng của một quần xã thuỷ sinh vật trong thiên nhiên,
người ta thường dùng cách tính toán một số hệ số đa dạng sinh học dùng cho một
số quần xã là đối tượng so sánh về tính đa dạng. Nguyên tắc của các phương pháp
tính toán này dựa trên mối quan hệ giữa số loài và số cá thể có trong một quần xã
thuỷ sinh vật, và theo qui luật tính đa dạng của quần xã thay đổi khi hệ sinh thái
thuỷ vực có biến đổi, đặc biệt khi bị ô nhiễm.
Ưu điểm của cách tính các hệ số này là dễ thực hiện, áp dụng được cho
mọi loại thuỷ vực, mọi loại quần xã; không phụ thuộc vào vị trí địa lý, thành phần
phân loại học. Mặt hạn chế của phương pháp này là chỉ áp dụng được cho một
thuỷ vực có độ lớn nhất định, không cho biết được các thông tin về thành phần
phân loại của loài do chỗ các loài có giá trị tính toán như nhau, và có hạn chế khi
đánh giá mức độ biến đổi sinh thái của thuỷ vực vì ngay cả khi thuỷ vực ở tình
trạng tự nhiên, tính đa dạng cũng có thể thay đổi do những nguyên nhân khác.
6
Hệ số Shannon-Weiner
N
Ni
N
Ni
H
s
i
ln
1=
∑ ư = ′

Hoặc
N
ni
N
ni
H 2 lg ∑ư = ′
S: Tổng số loài trong một mẫu thu
Ni: Số cá thể của loài i trong mẫu thu
N: Tổng số cá thể trong mẫu
Hệ số Shannon H′ thường được dùng phổ biến trong việc đánh giá mức độ
ô nhiễm một thuỷ vực căn cứ vào hiện trạng tính đa dạng của quần xã thuỷ sinh
vật sống trong đó, theo một bảng tính sẵn, có gía trị từ H′>4.5 (rất sạch) tới
H′ <1 (rất bẩn).
Các hệ số có ý nghĩa tương tự với hệ số H′:
Hệ số Margalef
N
S
D
ln
1ư
=
Trong đó: D là chỉ số đa dạng Margalef; S là tổng số loài trong mẫu; N là tổng số
lượng cá thể trong mẫu.
Hệ số Simpson
)1 (
)1 (
ư
ư
∑ =
N N
Ni Ni
S
S: Tổng số loài trong một mẫu thu
Ni: Số cá thể của loài i trong mẫu thu
N: Tổng số cá thể trong mẫu


7
Bảng 2. Xếp hạng chất lượng nước theo chỉ số đa dạng
Chỉ số đa dạng Chất lượng nước
< 1 Rất ô nhiễm
1 - 2 Ô nhiễm
> 2 - 3 Hơi ô nhiễm
> 3 - 4,5 Sạch
> 4,5 Rất sạch

Nguồn : Stau et al., (1970).
Đối tượng sử dụng để tính chỉ số đa dạng tùy theo điều kiện thực tế có thể lựa
chọn:
- Thực vật nổi;
- Động vật nổi;
-Động vật đáy (có thể bao gồm tôm, cua, trai, ốc, giun ít tơ, giun tròn tự do sống
đáy .);
-Cá
II.2. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH QUAN TRẮC LVS NHUỆ ĐÁY
Nguyên tắc thiết kế của chương trình
- Phù hợp với các quy định trong các bộ luật: Luật Tài nguyên nước, Luật
Bảo vệ môi trường, Luật Bảo vệ rừng và các văn bản pháp quy hiện hành có liên
quan.
- Không tách rời Chiến lược bảo vệ môi trường quốc gia, chiến lược quốc
gia về tài nguyên nước và chiến lược phát triển KT - XH của các tỉnh thuộc lưu
vực sông. 8
- Đảm bảo tính hệ thống của môi trường nước trong lưu vực, không bị chia
cắt bởi các ranh giới hành chính (nguyên tắc trực thuộc).
- Đối tượng quan trắc ưu tiên tập trung vào các đoạn sông bị ô nhiễm, các
dòng chính có ảnh hưởng trực tiếp và sâu rộng đến nhu cầu sử dụng nước cho các
đối tượng dùng nước (nguyên tắc sàng lọc).
- Đổi mới lộ trình thiết kế xây dựng Chương trình quan trắc theo hướng
công khai, có sự tham gia của các địa phương nhằm đáp ứng kịp thời những đòi
hỏi bức xúc của các địa phương (khách quan).
- Tận dụng tối đa mạng lưới điểm quan trắc đã và đang được thực hiện trên
lưu vực nhằm khai thác, kế thừa chuỗi số liệu quan trắc đã có (nguyên tắc kế
thừa).
- Chương trình có tính mềm dẻo, linh hoạt để có thể thích nghi với những
yêu cầu mới, nhất là khi có những biến động phức tạp về môi trường ở lưu vực
sông.
Yêu cầu của chương trình
- Đảm bảo tính khách quan và khoa học cao;
- Đảm bảo thu thập đầy đủ, chính xác và kịp thời các thông tin về tình hình
chất lượng nước mặt của lưu vực sông;
- Đảm bảo tính khả thi và phù hợp với nguồn lực sẵn có để triển khai thực
hiện Chương trình một cách có hiệu quả;
- Tuân thủ đúng các bước trong bản Hướng dẫn đảm bảo chất lượng và
kiểm soát chất lượng (QA/QC) trong quan trắc môi trường của Cục Bảo vệ môi
trường, có bổ sung những điểm mới cho phù hợp với điều kiện thực tế của lưu
vực sông.
II.2.1. Xác định kiểu/loại quan trắc
Tùy thuộc vào mục tiêu, cần xác định kiểu, loại quan trắc là quan trắc nền,
quan trắc tác động hay quan trắc tuân thủ. Quan trắc môi trường nước mặt lưu
vực sông Nhuệ - Đáy thuộc kiểu quan trắc tác động. 9
II.2.2. Ranh giới khu vực quan trắc
Lưu vực sông Nhuệ - Đáy nằm trong phạm vi toạ độ 20 0 ư 21 0 20' vĩ độ Bắc
và 105 0 ư 106 0 30' kinh độ Đông. Các địa phận hành chính của các tỉnh nằm trong
lưu vực quan trắc bao gồm:
- Tỉnh Hoà Bình bao gồm các huyện: Lương Sơn, Kim Bôi, Lạc Thuỷ và Yên
Thuỷ.
- Hà Nội bao gồm: huyện Từ Liêm, huyện Thanh Trì và các quận nội thành.
- Tỉnh Hà Tây bao gồm: thị xã Hà Đông và các huyện: Đan Phượng, Hoài Đức,
Thường Tín, Phú Xuyên, Thanh Oai, ứng Hoà, Chương Mỹ và Mỹ Đức.
- Tỉnh Hà Nam bao gồm: thị xã Phủ Lý và các huyện Duy Tiên, Lý Nhân, Kim
Bảng, Bình Lục và Thanh Liêm.
- Tỉnh Nam Định bao gồm: thành phố Nam Định và các huyện: Nam Trực, Vụ
Bản, Xuân Trường, Trực Ninh, Nghĩa Hưng, ý Yên, Giao Thủy và Hải Hậu.
- Tỉnh Ninh Bình bao gồm: thị xã Ninh Bình, thị xã Tam Điệp và các huyện: Gia
Viễn, Nho Quan, Hoa Lư, Yên Khánh, Yên Mô và Kim Sơn.
Quan trắc môi trường nước được thực hiện trên các sông chính và các
nhánh sông lớn của lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy, bao gồm:
- Sông Nhuệ có chiều dài 72 km (từ Cống Liên Mạc đến cống Lương Cổ).
- Sông Đáy từ Vân Cốc đến cửa sông Đáy dài tổng cộng 245 km.
- Các sông trong nội thành Hà Nội: sông Tô Lịch có chiều dài khoảng 14,6 km;
sông Lừ dài khoảng 5,6 km; sông Sét dài khoảng 5,9 km và sông Kim Ngưu dài
khoảng 11,8 km.
- Sông Thanh Hà có chiều dài 40 km (từ núi đá vôi Kim Bôi đến Đục Khê)
- Sông Tích có chiều dài 110 km (bắt nguồn từ núi Tản Viên đổ vào sông Đáy tại
Ba Thá).
- Sông Hoàng Long có chiều dài dòng chính là 125 km. - Sông Châu Giang còn được gọi là sông Phủ Lý có chiều dài 27 km.
- Sông Đào Nam Định có chiều dài khoảng 34 km (bắt nguồn từ sông Hồng phía
Nam cầu Tân Đệ, qua TP. Nam Định gặp sông Đáy ở Hoàng Nam, huyện Nghĩa
Hưng).