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
PHẦN I. MỞ ĐẦU 2
I.1. Mục tiêu . 3
I.2. Phạm vi áp dụng . 3
I.3. Đối tượng áp dụng 3
I.4. Đối tượng nghiên cứu . 3
I.4.1. Nhóm sinh vật 3
I.4.2. Các loại chỉ thị . 5
PHẦN II. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP VÀ QUY TRÌNH LẤU MẪU . 6
II.1. Lựa chọn địa điểm lấy mẫu 6
II.2. Lấy mẫu tại hiện trường 7
II.2.1. Các dụng cụ thu mẫu . 7
II.2.2. Phương pháp lấy mẫu tại hiện trường . 10
II.3. Xử lý và bảo quản mẫu tại hiện trường 12
II.3.1. Phân loại và xử lý mẫu tại hiện trường . 12
II.3.2. Bảo quản mẫu tại hiện trường 13
PHẦN III. PHÂN TÍCH MẪU TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 15
PHẦN IV. PHÂN TÍCH SỐ LIỆU VÀ LẬP BÁO CÁO 16
IV.1. Phương pháp phân tích số liệu . 16
IV.1.1 Thực vật nổi . 16
VI.1.1.1. Loài/chi tảo chỉ thị . 16
VI.1.1.2. Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon . 16
VI.1.1.3. Chỉ số đa dạng (H', D) . 18
IV.1.2. Thực vật bám (Periphyton) 19
IV.1.3. Thực vật thuỷ sinh lớn (Macrophyta) . 20
IV.1.3.1. Loài chỉ thị . 20
IV.1.3.2. Tích tụ kim loại nặng . 20
IV.1.4. Động vật nổi 20
IV.1.4.1. Loài chỉ thị . 20
IV.1.4.2. Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon . 22
IV.1.4.3. Chỉ số đa dạng (H’, D) 22
IV.1.5. Động vật không xương sống đáy cỡ lớn (Macrobenthos) (ĐVKXSĐCL)
. 22
IV.1.6. Động vật KXS đáy cỡ trung bình và giun tròn (Nematoda) . 24
IV.1.7. Cá . 25
IV.1.7.1. Chỉ số sinh học tổ hợp (Intergrated Biological Index - IBI) . 25
IV.1.7.2. Tích tụ kim loại nặng . 27
IV.2. Lập báo cáo kết quả quan trắc . 27
PHẦN V. TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 3

PHẦN I. MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, sự phát triển kinh tế xã hội đã đem lại nhiều
thành quả tích cực cho xã hội nhưng đồng thời nó cũng để lại nhiều hệ quả tiêu
cực làm suy thoái môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng. Chất
lượng nước của các con sông đang có dấu hiệu suy thoái và ô nhiễm nghiêm
trọng, đặc biệt là ở những khu vực trung lưu và hạ lưu của lưu vực. Các số liệu
quan trắc lý hoá không đủ đáp ứng nhu cầu về thông tin của công tác bảo vệ môi
trường giai đoạn này.
Sử dụng Bộ chỉ thị sinh học vào quan trắc môi trường lưu vực sông có thể
cung cấp những thông tin hữu ích về chất lượng môi trường ở đó. Những thông
tin này cho phép phát hiện được những thay đổi thực tế về chất lượng môi
trường ở một hay nhiều địa điểm, đặc biệt là những biến đổi có tính tích luỹ theo
thời gian, khó xác định ngay tại một thời điểm lấy mẫu. Số liệu quan trắc sinh
học cũng giúp phát hiện những khác biệt về không gian trong chất lượng môi
trường nước của một dòng sông hay một lưu vực, và là thông tin quan trọng bổ
sung vào số liệu quan trắc lý hoá để phục vụ cho việc ra những quyết định trong
lĩnh vực bảo vệ môi trường các lưu vực sông.
I.1. Mục tiêu
Hướng dẫn việc áp dụng các chỉ thị sinh học nhằm đánh giá chất lượng
nước của các thuỷ vực nước chảy trong điều kiện có đầy đủ các trang thiết bị
nghiên cứu, chuyên gia phân loại nghiên cứu sâu trong các lĩnh vực, kinh phí
cho phép.
I.2. Phạm vi áp dụng
Bản hướng dẫn này được áp dụng trong quan trắc chất lượng nước sông,
bao gồm toàn bộ lưu vực từ thượng nguồn đến hạ nguồn các con sông.
Bản hướng dẫn này không đề cập sâu những nội dung mang tính định
nghĩa về bản chất và thuộc tính của các nhóm sinh vật chỉ thị, và không giới
thiệu chi tiết về phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm.
I.3. Đối tượng áp dụng
Bản hướng dẫn này phục vụ đối tượng là những chuyên gia trong lĩnh vực
sinh học, các nhà quan trắc môi trường nhằm nâng cao năng lực trong công tác
quan trắc nước và phân tích, đánh giá môi trường sử dụng chỉ thị sinh học.
I.4. Đối tượng nghiên cứu
I.4.1. Nhóm sinh vật
Bộ chỉ thị sinh học đầy đủ sử dụng các nhóm đối tượng sau:
- Thực vật nổi (Phytoplankton)
- Thực vật bám (Periphyton)
- Thực vật thuỷ sinh lớn (Macrophyta) 4
- Động vật nổi (Zooplankton)
- Động vật không xương sống đáy cỡ lớn (Macrobenthos)
- Động vật không xương sống đáy cỡ trung bình và giun tròn (Nematoda)
- Cá (Pisces)
Việc kết hợp nhiều nhóm đối tượng và nhiều loại chỉ thị sẽ cho phép có
được những đánh giá đúng đắn nhất về chất lượng nước trong mỗi thuỷ vực.
Thực vật nổi (Phytoplankton)
Trong các thuỷ vực, tảo là một nhóm thực vật chỉ thị quan trọng để đánh
giá chất lượng nước. Tảo là nhóm sinh vật phổ biến được lựa chọn làm sinh vật
chỉ thị để đánh giá chất lượng, xác định nguyên nhân gây ô nhiễm, dự báo diễn
biến môi trường thủy vực vì tảo có ưu điểm là có phân bố rộng, dễ thu mẫu, kinh
phí thấp và thuận tiện cho việc tính toán các chỉ số.
Thực vật bám (Periphyton)
Quần xã thực vật bám đáy là chỉ thị rất tốt về ô nhiễm cục bộ cho loại thủy
vực nước chảy, đặc biệt là suối. Thực vật bám đáy nước ngọt là các loài tảo
(thuộc tảo lục, tảo silíc hoặc tảo lam), có dạng đơn bào, hoặc dạng sợi, thường
bám trên các giá thể ở đáy như sỏi, đá tảng. Thực vật bám đáy có dạng khảm,
dạng màng mỏng, màng dày, sợi .
Thực vật thuỷ sinh lớn (Macrophyta)
Các loài thực vật thuỷ sinh lớn được sử dụng phổ biến làm sinh vật chỉ thị
cho môi trường nước để đánh giá mức độ dinh dưỡng thông qua phát triển sinh
khối và mức độ ô nhiễm kim loại nặng thông qua khả năng tích tụ của chúng.
Các thực vật thủy sinh bậc cao thường tích lũy kim loại nặng với hàm lượng cao
trong thân, cành, lá và chồi nên thuận lợi cho phân tích sinh phẩm hơn các nhóm
chỉ thị khác. Mặt khác, các thực vật thuỷ sinh bậc cao dễ quan sát và thu mẫu vật
nên được chọn để lấy mẫu thử nghiệm.
Động vật nổi (Zooplankton)
Động vật nổi cũng là một nhóm có ưu thế thường được chọn làm chỉ thị
sinh học do chúng đa dạng về thành phần loài, dễ thu mẫu, so sánh và tính toán
các chỉ số.
Động vật không xương sống đáy cỡ lớn (Macrobenthos) (ĐVKXSĐCL)
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, có phản ứng mạnh và thường có thể dự báo các ảnh hưởng đến
môi trường. Việc thu mẫu cũng dễ tiến hành, không đòi hỏi nhiều dụng cụ và số
lượng người lấy mẫu ít, chi phí lấy mẫu và phân tích mẫu thấp và không ảnh
hưởng đến môi trường tự nhiên. Đây là nhóm phổ biến nhất được các quốc gia
trên thế giới lựa chọn làm chỉ thị sinh học.
5

Động vật KXS đáy cỡ trung bình và giun tròn (Nematoda)
Động vật KXS đáy cỡ trung bình ở đây thực chất là một số nhóm động vật
giáp xác như Copepoda-Haparticoida, Ostracoda .Động vật không xương sống
cỡ trung bình và giun tròn (Nematoda) đã được nghiên cứu và đề xuất làm chỉ
thị sinh học đánh giá chất nước nước sông (TCVN 7220-1: 2002; TCVN 7220-
2: 2002). Ưu điểm của nhóm này là dễ thu mẫu, dễ quan sát và phân tích, nhạy
cảm với những biến đổi nhỏ của môi trường, thể hiện thông qua sự suy giảm của
một số loài nhất định hoặc thậm chí là biến mất hoàn toàn, vì vậy dễ so sánh và
đánh giá những thay đổi môi trường nhỏ thông qua nhóm đối chứng.
Cá
Quần xã cá nhìn chung có một tập hợp loài biểu thị sự biến động mức độ
dinh dưỡng (ăn tạp, ăn thực vật, ăn côn trùng, ăn sinh vật nổi, ăn cá con). Chúng
có thể tích hợp các tác động của các mức dinh dưỡng thấp hơn, bởi vậy, cấu trúc
quần xã cá có thể phản ảnh sự lành mạnh của môi trường tổng hợp. Ngoài ra, cá
là xích cuối cùng trong lưới thức ăn tự nhiên của thuỷ vực, là thức ăn của con
người cho nên chúng có ý nghĩa để đánh giá các tác hại. Cá dễ thu thập và dễ
phân loại được tới loài. Hầu hết các mẫu đều có thể phân loại được trên thực địa
và môi trường sống, đặc điểm phân bố của hầu hết các loài cá đều đã được biết.
I.4.2. Các loại chỉ thị
Với từng nhóm sinh vật sẽ áp dụng một số loại chỉ thị nhất định, bao gồm:
ã Đối với thực vật nổi: Loài chỉ thị; Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon; Chỉ số đa
dạng;
ã Đối với thực vật bám: Loài chỉ thị;
ã Đối với thực vật thuỷ sinh lớn (Macrophyta): Loài chỉ thị;
ã Đối với nhóm động vật nổi: Loài chỉ thị, Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon; Chỉ
số đa dạng;
ã Đối với động vật không xương sống đáy cỡ lớn: Tích tụ kim loại nặng; Hệ
thống điểm BMWP và ASTP;
ã Đối với động vật KXS đáy cỡ trung bình và giun tròn: Phân loại chất
lượng nước theo mức độ phong phú của động vật KXS; Tính mức độ ô
nhiễm theo điểm so sánh tổng họ ĐVKXS đáy cỡ trung bình và giun tròn;
ã Đối với cá: Chỉ số sinh học tổ hợp; Tích tụ kim loại nặng; 6
PHẦN II. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP VÀ QUY TRÌNH LẤU MẪU
II.1. Lựa chọn địa điểm lấy mẫu
Khi tiến hành nghiên cứu ở mỗi dòng sông, nếu các số liệu vật lý hoặc
hoá học ở mỗi địa điểm lấy mẫu đã có sẵn thì là một điều lý tưởng. Nó cho phép
giải thích số liệu sinh học chính xác hơn bằng cách xây dựng một bức tranh về
khu hệ sinh vật, về đặc điểm của các địa điểm với những đặc điểm tương tự. Nó
cũng cho phép điều chỉnh hệ thống điểm số để phản ánh những điều kiện ở Việt
Nam một cách chính xác hơn. Tuy nhiên, do vấn đề tài chính eo hẹp và nguồn
nhân lực còn hạn chế nên không thể thực hiện được tất cả các nội dung nghiên
cứu trong mọi trường hợp. Vì vậy bước đầu tiên khi lấy mẫu để phân tích là cần
lựa chọn vị trí lấy mẫu phù hợp với mục tiêu của nhiệm vụ đề ra.
Những con sông cụ thể và những địa điểm được lựa chọn để lấy mẫu phải
nằm trong phạm vi rộng. Việc lựa chọn các điểm lấy mẫu là nhằm xác định mức
độ tác động, phạm vi, nguồn gốc của một hiện tượng ô nhiễm cụ thể. Trong
trường hợp này, việc lựa chọn số điểm lấy mẫu ở đầu nguồn và một loạt các
điểm dọc sông nhằm phục vụ việc xác định những ảnh hưởng bất lợi lên quần xã
sinh vật và tác động đó lớn đến mức nào. Có thể cũng phải điều tra lặp lại với
khoảng thời gian đều đặn để xác định mức độ phục hồi theo thời gian. Trong
trường hợp cần kiểm kê chất lượng nước và đa dạng sinh học trong một hệ
thống sông ngòi, hoặc ở mức độ vùng, hoặc ở mức độ quốc gia, số lượng các
điểm lấy mẫu sẽ nhiều hơn và đòi hỏi phải có những điều tra lặp lại, sử dụng
những điểm điều tra bổ sung ở những khoảng thời gian cần thiết, có thể 5 năm
một lần, để quan trắc sự thay đổi về chất lượng của các nguồn nước ngọt.
Với bất cứ mục đích nào thì những địa điểm cụ thể được lựa chọn phải là
điển hình (đặc trưng) cho toàn bộ lưu vực. Do đó, cần xác định trước tiên là yếu
tố sinh cảnh chính của những điểm có thể được lấy mẫu. Những nơi thường bị
tác động do ảnh hưởng cục bộ, không tiêu biểu như các cây cầu, các đập nước,
các đê nhân tạo hoặc các ảnh hưởng xáo trộn do con người hay động vật lội qua
thì nên tránh. Việc lựa chọn vị trí quan trắc đồng thời phải đảm bảo tính an toàn
và không ảnh hưởng đến sức khoẻ người thực hiện.
Các điểm thu mẫu sinh vật đồng thời là các điểm đo đạc và thu mẫu phân
tích các thông số lý hóa như độ pH, độ dẫn nhiệt, hàm lượng ôxy hoà tan trong
nước, nhiệt độ nước . Vì vậy cần lưu ý đến những số liệu cơ bản về đặc điểm vị
trí lấy mẫu, bao gồm: độ sâu, chiều rộng, vận tốc dòng chảy, những mô tả về
thực vật và những đặc điểm trầm tích. Ngoài ra cần ước tính diện tích các vùng
có dạng nền đáy khác nhau (rất cần thiết để cho phép áp dụng quy trình lấy mẫu
ĐVKXS), khoảng thời gian dành cho việc lấy mẫu ở mỗi dạng, nơi sống tương
ứng với vùng mà mỗi loại chiếm cứ. Điều kiện tự nhiên của đáy sông sẽ tác
động đến kết quả thu mẫu đáng kể, vì vậy việc ghi chép các thông tin về vị trí
lẫy mẫu cần phản ánh 5 dạng cấu trúc như trong Bảng 1.

Bảng 1. Mô tả một số đặc điểm của đáy sông
Loại Kích thước hạt Mô tả
Bùn/sét < 0,06 mm Cấu trúc mềm và không gây trầy da tay khi xát
Cát 0,06 – 2 mm
Các hạt cát nhỏ, có cảm giác ráp khi xoa bóp giữa các
ngón tay
Đá cuội/sỏi 2 – 64 mm
Từ cát thô đến đá, vào khoảng nửa kích thước của
nắm tay