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

2

MỤC LỤC

Đặt vấn đề .3
1. Đối tượng đánh giá của Chương trình quan trắc dùng Bộ chỉ thị
sinh học .4
2. Mục tiêu của việc phân tích, đánh giá kết quả quan trắc môi
trường lưu vực sông sử dụng Bộ chỉ thị sinh học .5
3. Các tiêu chí phân tích, đánh giá kết quả quan trắc dùng Bộ chỉ
thị sinh học rút gọn 6
3.1. Các tiêu chí phân tích kết quả thuỷ sinh trong quan trắc dùng
Bộ chỉ thị sinh học 6
3.1.1. Đối chiếu với các tiêu chí đề xuất Bộ chỉ thị sinh học áp dụng
vào quan trắc môi trường nước 6
3.1.2. Đối chiếu với các kết quả lý hoá .8
3.2. Các tiêu chí đánh giá kết quả quan trắc dùng Bộ chỉ thị sinh học 11
3.2.1. Đánh giá các loài sinh vật chỉ thị theo đặc tính phân bố theo lưu
vực 11
3.2.2. Đánh giá các loài sinh vật chỉ thị theo đặc tính phân bố theo thời
gian .14
Kết luận .16









3

Đặt vấn đề
Trong thực tế hiện nay, chưa có chương trình quan trắc đơn lẻ nào có
thể đáp ứng được toàn bộ các yêu cầu của hoạt động giám sát bảo vệ môi
trường lưu vực sông, và sử dụng Bộ chỉ thị sinh học là một trong các phương
pháp hiệu quả để thực thi mục tiêu trên đang được thử nghiệm và triển khai
ở phạm vi một số đề tài và chương trình nghiên cứu. Điểm mạnh nhất của
chỉ thị sinh học so với các phương pháp hoá lý thông thường là có thể theo
dõi những biến đổi lâu dài, có tính tích luỹ thông qua các nhóm sinh vật
nhạy cảm với những biến đổi môi trường.
Tuy nhiên mỗi nhóm sinh vật có tập tính phân bố và sinh sống nhất
định, không hoàn toàn nhất quán với những biến đổi về chất lượng của môi
trường nước, và các phương pháp tính toán dùng sinh vật chỉ thị cũng rất đa
dạng và việc áp dụng chúng đòi hỏi cần nhiều nghiên cứu và thử nghiệm
trong thời gian dài và với nhiều khu vực khác nhau. Vì vậy cần dung hoà và
chọn lựa giữa các loài chỉ thị cũng như phương pháp tính toán để có thể xây
dựng Bộ chỉ thị sinh học thích hợp nhất trong quan trắc môi trường nước các
lưu vực sông ở Việt Nam.
Mục đích chính của việc xây dựng bộ chỉ thị sinh học áp dụng vào quan
trắc môi trường là nhằm triển khai rộng rãi một phương pháp thu thập và
phân tích các thông số môi trường dễ áp dụng, rẻ và hiệu quả; bổ sung vào
phương pháp phân tích các thông số lý hoá đang triển khai hiện nay, phục vụ
đánh giá diễn biến môi trường nước các lưu vực sông ở Việt Nam một cách
hiệu quả. Trước mắt, ở phạm vi đề tài khoa học công nghệ 2008 - 2009, mục
tiêu cụ thể của Bộ chỉ thị sinh học rút gọn áp dụng vào quan trắc môi trường
là nhằm đánh giá diễn biến ô nhiễm hữu cơ lưu vực sông Nhuệ - Đáy, đánh
giá tính khả thi và khả năng nhân rộng việc áp dụng bộ chỉ thị sinh học này
ra các vùng khác của Việt Nam. Chuyên đề “Đề xuất các tiêu chí phân tích,
đánh giá kết quả quan trắc môi trường LVS sử dụng bộ chỉ thị sinh học”
sẽ đưa ra các tiêu chí để xem xét và đánh giá kết quả quan trắc sinh học triển
khai ở lưu vực sông Nhuệ - Đáy năm 2009.

4


4. Đối tượng đánh giá của Chương trình quan trắc dùng Bộ chỉ thị sinh
học
Việc triển khai Bộ chỉ thi sinh học vào quan trắc môi trường lưu vực
sông được thử nghiệm ở lưu vực sông Nhuệ - Đáy với 03/07 nhóm sinh vật
chỉ thị đã đề xuất trong Bộ chỉ thị sinh học đầy đủ, bao gồm:
- Thực vật nổi: Gồm tập hợp các nhóm thực vật sống trôi nổi trong
nước, thành phần chủ yếu là các loài tảo (tảo lục, tảo lam, tảo vàng, tảo silic,
tảo giáp) và vi khuẩn. Độ phong phú của TVN phụ thuộc vào hàm lượng các
chất dinh dưỡng (trước hết là nitơ, photpho, kali) có trong môi trường nước.
Đây là đặc điểm quan trọng để chọn TVN làm sinh vật chỉ thị cho môi
trường nước bị ô nhiễm hữu cơ.
- Động vật nổi: Đây cũng là một nhóm sinh vật phổ biến trong môi
trường nước, sống trôi nổi và không có khả năng tự di động. Thông qua việc
phân tích mật độ và thành phần phong phú các nhóm ĐVN trong mỗi vùng
nước có thể đánh giá được diễn biến chất lượng môi trường nước.
- Động vật không xương sống cỡ lớn: Nhóm ĐVKXSCL là đối tượng
được sử dụng phổ biến trong hoạt động đánh giá 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 ở
nước ta trong quan trắc ô nhiễm hữu cơ.
Các nhóm sinh vật trên được lấy mẫu theo chương trình quan trắc đã
thiết lập và phân tích theo các thông số sau:
- Chỉ số đa dạng: Áp dụng cho nhóm thực vật nổi và động vật nổi. 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 phản ánh những tác động của điều kiện môi trường. Môi trường càng
suy thoái và ô nhiễm thì tính đa dạng của toàn bộ quần xã càng suy giảm và
sự phát triển của một nhóm hoặc một số nhóm loài thích nghi cao với ô
nhiễm càng tăng. Bởi vậy, các nhà chuyên môn đã xác định chất lượng môi
trường gián tiếp theo chỉ số đa dạng. Ở phạm vi đề tài này có hai loại chỉ số
đa dạng được áp dụng để tính toán là chỉ số Chỉ số Shannon-Weiner (H’) và
chỉ số Margalef (D).
- Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon: Tính toán tỷ lệ về thành phần loài giữa
các taxon để xác định mức độ dinh dưỡng của thuỷ vực 5
- Cách tính điểm BMWP và ASPT: Áp dụng cho một số họ
ĐVKXSCL, việc tính toán dựa vào sự lựa chọn các nhóm tham gia tính
điểm bao gồm các họ có tính nhạy cảm cao nhất, sau đó là các họ có tính
nhạy cảm giảm dần và cuối là các họ có khả năng thích nghi với điều kiện
môi trường thay đổi. Sau khi có điểm tổng cộng BMWP sẽ tính điểm số
trung bình ASPT, là chỉ số sinh học tương ứng với các mức chất lượng nước.
Kết quả đánh giá chất lượng môi trường nước sông Nhuệ - Đáy dùng 3
nhóm sinh vật chỉ thị dựa vào các thông số trên sẽ được so sánh với các kết
quả quan trắc dùng các thông số lý hoá thông thường để xem xét, đối chứng
về diễn biến môi trường lưu vực sông khảo sát.
5. Mục tiêu của việc phân tích, đánh giá kết quả quan trắc môi trường
lưu vực sông sử dụng Bộ chỉ thị sinh học
- Kiểm tra, đối chiếu kết quả quan trắc môi trường lưu vực sông sử
dụng bộ chỉ thị sinh học của đề tài với kết quả quan trắc lý hoá trong cùng đề
tài, đối chiếu với các chương trình nghiên cứu khác có sử dụng Bộ chỉ thị
sinh học: Việc so sánh này cho phép đánh giá một cách toàn diện hiện trạng
chất lượng nước lưu vực sông tiến hành quan trắc, mặt khác cho thấy điểm
mạnh và yếu của phương pháp quan trắc sử dụng bộ chỉ thị sinh học của đề
tài so với các phương pháp quan trắc lý hoá thông thường và so với các Bộ
chỉ thị sinh học của các đề tài, chương trình khác. Đây là mục tiêu chính và
quan trọng nhất của việc tiến hành nhận định kết quả quan trắc dùng sinh vật
chỉ thị, thông qua đó sẽ đánh giá được tính hiệu quả và khả thi của Bộ chỉ thị
sinh học đã đề xuất.
- Nghiên cứu, đánh giá lại toàn bộ Bộ chỉ thị sinh học đã đề xuất của đề
tài so với kết quả dự kiến cần đạt: các nội dung của phần này bao gồm:
ã Kiểm tra và thống nhất lại Bảng phân loại học và Khoá định loại các
loài áp dụng cho nghiên cứu;
ã Tính đặc trưng, phù hợp của các loài chỉ thị đã chọn trong Bộ chỉ thị
đối với vùng nghiên cứu: Đánh giá qua thành phần loài thu mẫu, vị trí
phân bố và sự phong phú từng loài, tần suất xuất hiện từng nhóm loài
trong từng thời kỳ lấy mẫu; tính đặc trưng và ưu thế của một số nhóm
loài đối với vùng nghiên cứu; đánh giá những nhóm sinh vật thích hợp
và có khả năng cho kết quả tốt thông qua nghiên cứ ở phòng thí
nghiệm; tính phù hợp của các loài trong Bộ chỉ thị để chọn làm chỉ thị
sinh học cho cả vùng nghiên cứu (đối chiếu lại với các tiêu chí đề ra
trong phần lựa chọn sinh vật chỉ thị áp dụng vào quan trắc môi trường);
ã Kiểm chứng danh sách loài chọn từ Bộ chỉ thị sinh học đầy đủ vào
Bộ chỉ thị sinh học rút gọn đã phù hợp chưa: phù hợp cho mục đích 6
đánh giá nhanh chất lượng nước, quan trắc theo dõi diễn biến chất
lượng nước trong năm, quan trắc định tính hay định lượng, những loại
nào đòi hỏi nghiên cứu sâu và nhiều phân tích trong phòng thí nghiệm
phù hợp cho các mục đích nghiên cứu chuyên biệt .;
ã Khả năng áp dụng cho những vùng nghiên cứu tương tự và mở rộng
phạm vi áp dụng Bộ chỉ thị đã đề xuất trong đề tài;
- Phân tích các yếu tố tác động và ảnh hưởng kết quả quan trắc dùng
Bộ chỉ thị sinh học: Thông qua kết quả đạt được từ chương trình quan trắc
dùng Bộ chỉ thị sinh học và đối chiếu với các tiêu chí đề ra của nhiệm vụ có
thể đánh giá những yếu tố tác động đến kết quả thu được, đặc biệt là những
yếu tố ảnh hưởng đến sai số hệ thống, kết quả sai hoặc khả năng áp dụng
thấp cần. Đây cũng là nội dung quan trọng cần xem xét trong quá trình đánh
giá kết quả quan trắc để đưa ra được kết luận phù hợp, tránh trường hợp
đánh giá kết quả sai với thực tế hoặc kết quả vô lý do lỗi trong quá trình lấy
mẫu, sai số trong quá trình tính toán kết quả, .Xác định được các nhân tố
này cũng là một sản phẩm của đề tài, kết quả này cần được đề xuất để khắc
phục hoặc loại bỏ khỏi chương trình quan trắc có sử dụng Bộ chỉ thị sinh
học.
6. Các tiêu chí phân tích, đánh giá kết quả quan trắc dùng Bộ chỉ thị
sinh học rút gọn
Dựa trên cơ sở xác định đối tượng và mục tiêu của việc đánh giá kết
quả quan trắc dùng Bộ chỉ thị sinh học, một số tiêu chí cụ thể để xem xét,
kiểm chứng và phân tích các kết quả quan trắc sinh học trong phạm vi đề tài
được đưa ra, bao gồm:
3.1. Các tiêu chí phân tích kết quả thuỷ sinh trong quan trắc dùng Bộ
chỉ thị sinh học:
3.1.1. Đối chiếu với các tiêu chí đề xuất Bộ chỉ thị sinh học áp dụng vào
quan trắc môi trường nước:
Nhiều nghiên cứu trong nước và nước ngoài đã cho thấy, sử dụng sinh
vật chỉ thị vào quan trắc môi trường có thể đem lại hiệu quả cao 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. Chính vì vậy có nhiều Bộ chỉ thị sinh học được đề xuất
và đưa ra thử nghiệm đối với môi trường nước. Để đánh giá kết quả đạt được
thông qua hoạt động quan trắc sử dụng Bộ chỉ thị sinh học, việc đối chiếu
với các tiêu chí đã đề ra trong quá trình lựa chọn và xây dựng Bộ chỉ thị sinh
học là nội dung đầu tiên cần xem xét. 7
Thực tế, do tính đặc thù rất đa dạng về thành phần các loài sinh vật thuỷ
sinh phân bố trong môi trường nước, không thể lựa chọn tất cả các sinh vật
làm loài chỉ thị, nên việc xây dựng Bộ chỉ thị cần căn cứ vào một số tiêu chí
và thứ tự ưu tiên nhất định. Dựa trên các tiêu chí đã đề ra trong bước xây
dựng Bộ chỉ thị, ở khâu đánh giá kết quả quan trắc ứng dụng Bộ chị thị cần
kiểm chứng lại các tiêu chí tương ứng với các nội dung đã đề xuất trong
phần xây dựng Bộ chỉ thị. Các tiêu chí này bao gồm:
a) Tiêu chí về chất lượng số liệu quan trắc sinh vật chỉ thị: Cần xác
định chất lượng số liệu thu được từ sinh quan trắc môi trường nước thông
qua việc đánh giá các tiêu chí đề xuất trong phần xây dựng Bộ chỉ thị sinh
học.
Bảng 1. Xếp hạng các tiêu chí lựa chọn chỉ thị môi trường
A. Phù hợp về chính sách
B. Tính sẵn có của dữ liệu
C. Tính so sánh và so sánh dùng mức chuẩn
D. Được tài liệu hoá đầy đủ và quản lý được chất lượng chỉ thị
E. Có cơ sở về khái niệm và phương pháp luận
F. Tính chính xác của số liệu
G. Độ bao phủ về không gian và thời gian
H. Tính liên tục của số liệu
I. Tính đơn giản và dễ hiểu
Nếu số liệu thu được cho kết quả không rõ ràng, khó so sánh đối chiếu
qua thời gian hoặc không nhất quán với các kết quả quan trắc khác thì cần
nghiên cứu và xem xét lại nguyên nhân của vấn đề do lỗi kỹ thuật lấy mẫu
hay do việc lựa chọn chỉ thị chưa phù hợp.
b) Tiêu chí về đặc tính các nhóm loài sinh vật chỉ thị thu mẫu trong các
đợt quan trắc: Những thuộc tính của các loài sinh vật chỉ thị tốt bao gồm:
ã Nhạy cảm: các nhóm sinh vật thu được có tính nhạy cảm với những
biến đổi môi trường, đặc biệt là với sự thay đổi về nồng độ các chất ô
nhiễm đặc trưng cho dạng ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm kim loại nặng,
.hoặc đặc trưng cho các biến đổi theo mùa và theo điều kiện địa lý
nhất định. Kết quả quan trắc có thể cho thấy một số loài chỉ phân bố ở
khu vực này mà không thấy có ở khu vực khác, đây là những nhóm loài
được coi là nhạy cảm với môi trường, điển hình như một số họ ấu trùng
côn trùng ở nước. ã Đặc trưng: những loài sinh vật chỉ thị có đặc trưng dễ nhận biết sẽ
giúp cho người thực hiện quan trắc nhưng không có nhiều kiến thức
chuyên sâu về sinh học có thể nhận dạng và xác định được loài chỉ thị
cần quan trắc. Qua đánh giá kết quả quan trắc sẽ thấy có một số vùng
lấy mẫu có một hoặc vài loài có tần số xuất hiện cao hơn hẳn so với các
nhóm loài khác cũng như so với các khu vực khác. Sự sai khác này
không chỉ phản ánh biến đổi chất lượng của môi trường mà còn cho
thấy tập tính và sinh cảnh phù hợp với mỗi nhóm thuỷ sinh vật, vì vậy
cần nghiên cứu rõ và loại bỏ những yếu tố khách quan tự nhiên để thu
được kết quả đánh giá chất lượng nước dùng sinh vật làm chỉ thị tốt
nhất. Những loài sinh vật phân bố đồng đều trong cả môi trường ô
nhiễm và môi trường sạch không được coi là một chỉ thị tốt.
ã Tính ứng dụng phổ biến: thể hiện qua các đặc tính: dễ thu mẫu ngoài
thiên nhiên, có số lượng nhiều, kích thước vừa phải, có vòng đời ngắn,
năng suất sinh học cao
ã Phân bố rộng rãi: loài sinh vật phân bố rộng rãi là loài có khả năng
thích ứng cao với nhiều điều kiện môi trường. Phổ biến và phong phú ở
địa phương và ở tất cả thời gian. Một số nhóm loài (ví dụ như nhóm