ISSN 1859 1531 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 9(82) 2014 47 SỬ DỤNG ĐỘNG VẬT KHÔNG XƯƠNG SỐNG CỠ LỚN ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG THU BỒN KHU VỰC HUYỆN ĐIỆN BÀN, TỈNH QUẢNG NAM[.]
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 9(82).2014 47 SỬ DỤNG ĐỘNG VẬT KHÔNG XƯƠNG SỐNG CỠ LỚN ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG THU BỒN KHU VỰC HUYỆN ĐIỆN BÀN, TỈNH QUẢNG NAM USING MACROINVERTEBRATES TO ASSESS THE QUALITY OF THU BON RIVER WATER IN DIEN BAN DISTRICT, QUANG NAM PROVINCE Phạm Thị Hồng Hà, Nguyễn Văn Khánh, Đinh Thị Ngọc Anh, Đàm Minh Anh Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng, Email: minhanhcsm@gmail.com Tóm tắt - Sử dụng động vật không xương sống (ĐVKXS) cỡ lớn để đánh giá chất lượng nước là phương pháp quan trắc sinh học nhanh, áp dụng diện rộng, cung cấp dẫn liệu thời gian và dễ sử dụng Ở Việt Nam, kết cho thấy việc đánh giá chất lượng môi trường nước ĐVKXS cỡ lớn cho kết tương đương với việc sử dụng số lý hóa, điều này khẳng định là phương pháp phù hợp với điều kiện nước ta Bài báo này trình bày kết khảo sát thành phần ĐVKXS cỡ lớn ở sông Thu Bồn nhằm đánh giá chất lượng nước mặt khu vực nghiên cứu thông qua số BMWPVIET và số ASPT Kết nghiên cứu xác định 29 họ thuộc 14 và lớp Oligochaeta có bảng điểm BMWPVIET Chỉ số sinh học ASPT tính theo hệ thống điểm BMWPVIET cho thấy nước sông Thu Bồn và Vĩnh Điện ở mức ô nhiễm trung bình α với điểm số ASPT dao động từ đến 4,2 điểm Abstract - Using macro invertebrates to assess the quality of water is considered to be a rapid biomonitoring method that can be applied on a large scale, easily used with a provision of time data The research findings reveal that in Vietnam, the assessment of water quality utilizing macro invertebrates has provided results corresponding to physics and chemistry indicators, which shows that the method is suitable to conjunctures in Vietnam This article presents the results of a survey on the composition of macro invertebrates in Thu Bon river in order to assess the surface water quality in monitored regions via indices BMWPVIET and ASPT The research results show the identification of the appearance of 29 families that belong to the 14 orders of the class Oligochaeta mentioned in the BMWPVIET score-board The biological indices ASPT determined via the BMWPVIET score-board prove that the waters of Thu Bon river and Vinh Dien are polluted at the medium level α and the ASPT score fluctuates from to 4.2 Từ khóa - giám sát sinh học; BMWP; ASPT; Thu Bồn; Vĩnh Điện Key words - Biomonitoring; BMWP; ASPT; Thu Bon; Vinh Dien Đặt vấn đề ĐVKXS cỡ lớn sống môi trường nước ngọt, bao gồm ấu trùng trùng, thân mềm, giun tơ, đỉa, giáp xác… có kích thước lớn mm nhìn thấy mắt thường ĐVKXS cỡ lớn nhóm động vật có đa dạng cao, đối tượng lý tưởng cho nghiên cứu thay đổi đa dạng sinh học, vậy, đối tượng nghiên cứu làm thị cho việc đánh giá chất lượng môi trường nước mặt [1] Chúng loài khác mức độ nhạy cảm chịu tác động nhanh chóng tác nhân nhiễm, độ phong phú cao, dễ thu mẫu, dễ nhận dạng phân loại; có đời sống tương đối ổn định, vòng đời dài nên phản ánh điều kiện mơi trường nơi chúng sống Vì vậy, phương pháp ngày phát triển nước ôn đới nhiệt đới Tuy nhiên, việc sử dụng ĐVKXS cỡ lớn quan trắc có giới hạn định như: tốc độ dòng chảy; chất tự nhiên đáy xác định quần xã ĐVKXS; phân bố loài ĐVKXS cỡ lớn địa lý; tỷ lệ; tần suất xuất không giống tồn khu vực sơng [2], [3] Vì vậy, cần phải tiến hành nhiều nghiên cứu diện rộng, nhiều thủy vực với đặc điểm điều kiện tự nhiên khác để tăng tính hiệu góp phần xây dựng hệ thống điểm BMWPVIET thống Nghiên cứu cung cấp thêm thông tin khả ứng dụng phương pháp đánh giá nhanh giám sát chất lượng nước sông khu vực miền Trung, Việt Nam Huyện Điện Bàn huyện phát triển tỉnh Quảng Nam với hệ thống sơng ngịi phân bố tương đối chủ yếu bắt nguồn từ hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn Tuy nhiên, năm gần đây, hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, xây dựng cơng trình thủy điện sinh hoạt người dân gây áp lực lớn đến chất lượng môi trường nước sông Theo báo cáo môi trường quốc gia năm 2012 báo cáo trạng, lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn bị ô nhiễm chất hữu cơ, hàm lượng chất rắn lơ lửng tương đối lớn có xu hướng tăng theo thời gian Bên cạnh đó, ảnh hưởng biến đổi khí hậu, nước biển dâng dẫn đến xâm nhập mặn làm cho cấu trúc hệ sinh thái bị thay đổi [4], [5] Trong công cụ quan trắc lý hóa cịn nhiều hạn chế, đánh giá đơn lẻ tiêu, quan trắc thời điểm thu mẫu, phương tiện nghiên cứu đại thiếu, giá thành cao Phương pháp quan trắc sinh học nói chung phương pháp quan trắc chất lượng mơi trường nước sử dụng ĐVKXS cỡ lớn nói riêng với nhiều ưu điểm đánh giá nhanh, cung cấp dẫn liệu thời gian, tiện lợi sử dụng, đặc biệt thân thiện với môi trường xem phù hợp với điều kiện Việt Nam, có tính hiệu đánh giá nhanh phản ánh kết lâu dài tác động tổng hợp ô nhiễm hệ sinh thái Đối tượng và phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu họ ĐVKXS cỡ lớn (> mm) nằm hệ thống điểm BMWPVIET phân bố khu vực sông Thu Bồn thuộc huyện Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam: Điện Hồng (KV1), Điện Thọ (KV2), Điện Phong (KV3), Điện Phương (KV4), Vĩnh Điện (KV5), Điện Nam Bắc (KV6) Điện Ngọc (KV7) Đề tài tiến hành thu mẫu vào đợt: tháng 2, tháng 4, tháng 6/2012 Mẫu ĐVKXS cỡ lớn thu vợt pondnet gàu Dredge theo phương pháp Nguyễn Xuân Quýnh cộng [4] Sau phân loại, đánh mã số bảo quản Phạm Thị Hồng Hà, Nguyễn Văn Khánh, Đinh Thị Ngọc Anh, Đàm Minh Anh 48 cồn 70 phịng thí nghiệm Mơi trường, khoa Sinh - Môi trường, trường Đại học Sư phạm, ĐHĐN Việc định loại hình thái mẫu động vật theo khóa định loại Nguyễn Xuân Quýnh cộng (2001); Đặng Ngọc Thanh cộng (1980) Xác định điểm số BMWP họ dựa bảng điểm BMWPVIET; Chỉ số ASPT tính theo cơng thức [4]: n BMWP ASPT = i =1 N − N: tổng số họ tham gia tính điểm; − BMWP: tổng điểm số BMWP; − ASPT: số trung bình taxon (bậc họ) Thơng qua số ASPT tính để đánh giá chất lượng môi trường nước sông theo thang xếp loại Richard Orton, Anne Bebbington (1995) Stephen Eric Mustow (1997) [4] Xử lý số liệu thống kê vẽ biểu đồ phần mềm Exel So sánh giá trị trung bình số ASPT phương pháp phân tích phương sau (ANOVA) kiểm tra LSD (α = 0,05) Hình Sơ đồ vị trí nghiên cứu Kết nghiên cứu 3.1 Thành phần họ ĐVKXS cỡ lớn khu vực nghiên cứu Cấu trúc quần xã ĐVKXS thị tốt cho chất lượng nước điều kiện môi trường (Resh, 1995; Deshon,1995) Mức độ nhiễm hay tính chất nhiễm môi trường ảnh hưởng đến tỷ lệ nhóm thủy sinh vật định tính lẫn định lượng Chất lượng môi trường nước tác động đến thủy sinh vật thể sống có phản ứng cách tự nhiên để phù hợp với điều kiện sống biến đổi môi trường Chúng tiến hành nghiên cứu thành phần họ ĐVKXS cỡ lớn để đánh giá ảnh hưởng chất lượng môi trường nước đến cấu trúc quần xã ĐVKXS cỡ lớn khu vực nghiên cứu Qua đợt thu mẫu 21 điểm thuộc khu vực nghiên cứu, xác định 36 họ ĐVKXS cỡ lớn thuộc ngành: Giun đốt (Annelida), Chân khớp (Arthropoda), Thân mềm (Mollusca) Trong 36 họ ĐVKXS cỡ lớn thu qua đợt thu mẫu, có 29 họ nằm bảng điểm BMWPVIET thuộc 13 lớp Oligochaeta Chiếm ưu Odonata Coleoptera với họ chiếm 17,24%; Basommatophora Heteroptera có họ chiếm 10,34%; cịn lại có số lượng từ - họ Bảng Danh sách họ ĐVKXS cỡ lớn tại khu vực nghiên cứu Stt Bộ Họ Odonata Gomphidae Lestidae Aeshnidae Cordulegastridae Coenagrionidae Coleoptera Elmidae Chrysomelidae Hydrophilidae Psephenidae 10 Gyrinidae 11 Rhynchobdellida Psiciolidae 12 Glossiphoniidae 13 Basommatophora Lymnaeidae 14 Planorbidae 15 Ancylidae 16 Neotaenioglossa Bithyniidae 17 Thiaridae 18 Architaenioglossa Viviparidae 19 Heteroptera Belostomatidae 20 Pleidae 21 Nepidae 22 Diptera Psycholidae (*) 23 Empididae (*) 24 Chironomidae 25 Mytiloida Mytilidae 26 Arachnida Arachnidae (*) 27 Unionoida Unionidae 28 Sorbeoconcha Pachychilidae (*) 29 Veneroida Corbiculidae 30 Decapoda Palaemonidae 31 Parathelphusidae 32 Mesogastropoda Fluminicolidae (*) 33 Pilidae 34 Plecoptera Chloroperlidae (*) 35 Dưới lớp Oligochaeta 36 Lớp Polychaeta (*) Ghi chú: (*) họ thu khu vực nghiên cứu khơng có bảng điểm BMWPVIET So sánh với số nghiên cứu khác phương pháp cho thấy: sông Thu Bồn, sơng Vĩnh Điện có số họ thấp nhiều so với khu vực Ao Vua, sông Cà Lồ sông Nhuệ với 57 họ thuộc 12 (Lê Thu Hà, Nguyễn Xuân Quýnh, 1999); suối Quang (huyện Bắc Quang, tỉnh Hà Giang) với 46 họ thuộc 11 (Vương Thị Hòa, Nguyễn Mạnh Cường, 2005) Đối với khu vực đánh giá nhiễm kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, kênh Tham Lương - Vàm Thuật, kênh Tàu Hủ - Bến Nghé khu vực Nam sông Sài Gịn (Trương Thanh Cảnh, Ngơ Thị Trâm Anh, 2006) khu vực nghiên cứu có số lượng họ tương đương 29 họ; sông Cầu Đỏ - Túy Loan (Nguyễn Văn ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 9(82).2014 49 Khánh, 2011) với 20 họ thuộc 16 lớp số lượng họ nghiên cứu cao số lượng lại thấp [7], [8], [9] Bảng2 Số lượng họ ĐVKXS cỡ lớn tại khu vực nghiên cứu nằm hệ thống BMWPVIET Stt 10 11 12 13 14 Bộ Odonata Coleoptera Basommatophora Diptera Neotaenioglossa Dưới lớp Oligochaeta Mesogastropoda Heteroptera Veneroida Decapoda Architaenioglossa Mytiloida Rhynchobdellidae Uninoidae Tổng cộng SL họ 5 1 1 29 Tỷ lệ (%) 17,24 17,24 10,34 3,45 6,90 3,45 3,45 10,34 3,45 6,90 3,45 3,45 6,90 3,45 100 3.2 Đánh giá chất lượng môi trường nước thông qua điểm số BMWPVIET số ASPT 3.2.1 Kết phân tích điểm số BMWP Kết nghiên cứu vào tháng cho thấy, điểm số BMWPVIET dao động khoảng 14,67 32,00 điểm, trung bình 21,33±5,62 điểm Vào tháng điểm số BMWPVIET dao động khoảng 19,70 38,00 điểm, trung bình 26,58±6,02 điểm Nhìn chung, điểm số BMWPVIET tháng tháng có dao động khơng có xu hướng rõ rệt Tuy nhiên, vào tháng điểm số BMWPVIET thấp, dao động khoảng 13,00 21,33 điểm, trung bình 17,04±3,30 điểm; số họ xuất vào tháng có 18/29 họ, chủ yếu họ có điểm số thấp (3 điểm) tần suất xuất họ có điểm số cao giảm dần cho thấy: Chất lượng nước khu vực nghiên cứu vào tháng có dấu hiệu suy giảm, dẫn đến gia tăng họ có tính chống chịu giảm họ nhạy cảm Điều giải thích sơng Thu Bồn tình trạng khai thác cát diễn mạnh, làm gia tăng độ đục biến động cấu trúc đáy Ngoài cịn có tượng sạt lở hai bên bờ làm gia tăng độ đục nước suy giảm thực vật thủy sinh Bảng Điểm số BMWPVIET tại khu vực nghiên cứu Khu vực Đợt TB±SD 32,00±3,10 24,33±3,51 21,67±9,07 20,33±3,21 19,00±3,61 17,33±3,21 14,67±6,43 Đợt TB±SD 38,00±4,36 27,70±9,71 23,00±4,58 22,33±3,21 29,33±10,60 26,00±12,12 19,70±6,03 Đợt TB±SD 18,33±5,13 13,67±4,16 14,33±5,51 13,00±1,73 19,33±9,71 21,33±7,51 19,30±7,51 Hình Điểm số BMWPVIET khu vực nghiên cứu qua đợt thu mẫu 3.2.2 Kết phân tích số ASPT đánh giá xếp loại chất lượng nước Dựa kết điểm số BMWPVIET, tiến hành đánh giá biến thiên số ASPT khu vực qua đợt nghiên cứu Chỉ số ASPT dao động khoảng 3,00 4,23, khu vực khơng có khác có ý nghĩa Nhìn chung số ASPT vào tháng tháng khơng có biến động nhiều Tuy nhiên vào tháng số ASPT có xu hướng giảm so với hai đợt trước, nằm khoảng 3,003,63 Nguyên nhân dẫn đến suy giảm bất thường điểm số BMWP số ASPT vào đợt nhà máy thủy điện xây dựng hoạt động thượng nguồn làm giảm lưu lượng nước đổ hạ lưu vào mùa khô, đồng thời nạn khai thác cát, sạn diễn mạnh làm suy giảm chất lượng nước, biến đổi dòng chảy, xáo trộn cấu trúc đáy, gia tăng độ đục xói lở hai bên bờ ảnh hưởng đến hệ thực vật thủy sinh vốn giá thể loài ĐVKXS Hệ thống xếp loại mối liên hệ số sinh học ASPT chất lượng môi trường nước Richard Orton, Anne Bebbington, Jonh Bebbington (1995) cho thấy, chất lượng môi trường nước tất khu vực nghiên cứu mức xếp loại ô nhiễm “nước bẩn vừa α” qua đợt nghiên cứu So sánh kết nghiên cứu với số nghiên cứu phương pháp tác giả khác cho thấy: chất lượng nước sông Thu Bồn - Vĩnh Điện tương đương với số khu vực sông Cà Lồ đánh giá mức “nước bẩn vừa α” (Lê Thu Hà cs 2002); lưu vực sông Cầu Đỏ - Túy Loan đánh giá mức “nước bẩn vừa α” (Nguyễn Văn Khánh cs, 2010) tốt nhiều so với nghiên cứu khác như: kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, kênh Tham Lương - Vàm Thuật, kênh Tàu Hủ - Bến Nghé khu vực Nam sơng Sài Gịn đánh giá mức “Nước bẩn vừa α” đến “Nước bẩn” (Trương Thanh Cảnh, Ngô Thị Trâm Anh, 2007) [8] Bảng Chỉ số ASPT của khu vực nghiên cứu Khu vực KV1 KV2 KV3 KV4 KV5 KV6 KV7 Đợt 4,22±0,14 4,07±0,11 3,58±0,52 3,73±0,9 3,81±0,2 3,73±0,5 3,48±0,46 Đợt 4,23±0,20 3,72±0,30 3,61±0,42 3,52±0,19 3,98±0,42 3,78±0,69 3,46±0,28 Đợt 3,63±0,32 3,38±0,37 3,28 ± 0,25 3,00±0,00 3,61±0,18 3,52±0,2 3,17±0,29 Phạm Thị Hồng Hà, Nguyễn Văn Khánh, Đinh Thị Ngọc Anh, Đàm Minh Anh 50 Kết luận Kết nghiên cứu xác định 14 lớp Oligochaeta, với 29 họ ĐVKXS cỡ lớn nằm hệ thống điểm BMWPVIET Chiếm ưu Odonata Coleoptera với họ chiếm 17,24%; Basommatophora Heteroptera có họ chiếm 10,34%; cịn lại có số lượng từ - họ Hình Chỉ số ASPT khu vực nghiên cứu qua đợt thu mẫu Từ kết nghiên cứu cho ta thấy chất lượng nước hệ thống sơng có dấu hiệu nhiễm nhẹ, có xu hướng tăng dần từ hạ nguồn đến khu vực thượng nguồn Nguyên nhân khu vực thượng nguồn chịu nhiều tác động từ hoạt động xây dựng khai thác thủy điện, khai thác khoáng sản, khai thác cát, sạn hoạt động xả thải khu vực hạ lưu có tác động đến chất lượng nước sơng… Điều gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái nước, làm giảm đa dạng thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn đồng thời giảm mật độ sinh khối sinh vật Bên cạnh đó, theo kết phân tích định kỳ Sở Tài nguyên Môi Trường tỉnh Quảng Nam, chất lượng môi trường nước mặt có hệ thống sơng Vu Gia Thu Bồn sông Vĩnh Điện tiêu lý hóa, kim loại nặng… nằm giới hạn cho phép Tuy nhiên, số khu vực hệ thống sơng chất lượng mơi trường nước có dấu hiệu suy giảm, cụ thể ô nhiễm chất hữu tiêu BOD, COD, SS… vượt giới hạn cho phép có xu hướng tăng dần từ hậu nguồn sông đến vùng thượng nguồn [4], [5] Như vậy, so với việc sử dụng số lý hóa để đánh giá chất lượng mơi trường nước mặt việc sử dụng ĐVKXS cỡ lớn để đánh giá cho kết tương đồng Điều khẳng định việc sử dụng ĐVKXS cỡ lớn để đánh giá chất lượng nước khả thi ứng dụng để đánh giá diện rộng, góp phần giải nhu cầu cấp thiết quan trắc môi trường Điểm số BMWPVIET dao động khoảng 13 38, số ASPT dao động khoảng từ 4,22 Qua phân tích điểm số BMWPVIET số ASPT cho thấy chất lượng nước khu vực nghiên cứu bị ô nhiễm mức “nước bẩn vừa α (α - Mesosaprobe)” [7], [9] Nhìn chung, số BMWPVIET ASPT phản ánh biến động yếu tố mơi trường góp phần khẳng định tính hiệu việc sử dụng ĐVKXS cỡ lớn để đánh giá chất lượng nước đặc biệt thủy vực có dấu hiệu nhiễm hữu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Quýnh, Nguyễn Quốc Việt (2007), Chỉ thị sinh học môi trường, Nhà xuất Giáo dục [2] Giulianoziglio, Mauriziosiligardi, Giovanaflaim (2006), Biological monitoring of rivers applications and perspectives, John Wiley & Sons, Ltd [3] Peter LM Goethals, Data drive development of predictive ecological models for benthic macroinverbrates in rivers, Faculty of Bioengineering Sciences, Ghent University (Belgium) [4] Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Quảng Nam, Báo cáo trạng môi trường năm 2012 [5] Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Quảng Nam, Kế hoạch hành động kiểm soát ô nhiễm môi trường năm 2011 [6] Nguyễn Xuân Quýnh, Clive Pinder, Steve Tilling Mai Đình Yên (2002), Giám sát sinh học môi trường nước ngọt động vật không xương sống cỡ lớn, Đại học Quốc Gia Hà Nội [7] Lê Thu Hà, Nguyễn Xuân Quýnh, Mai Đình Yên (2002), Sử dụng hệ thống điểm BMWP để đánh giá chất lượng số điểm sông suối vùng Hà Nội, Hà Tây Vĩnh Phúc, Tạp chí sinh học 24, tr 21-28 [8] Trương Thanh Cảnh, Ngô Thị Trâm Anh (2007), Nghiên cứu sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn đánh giá chất lượng nước hệ thống kênh tai TP HCM Tạp chí phát triển KH&CN, tập 10, số 1-2007 [9] Nguyễn Văn Khánh, Phạm Thị Hồng Hà, Đàm Minh Anh (2010), Đánh giá chất lượng nước sông Cầu Đỏ - Túy Loan TP Đà Nẵng hệ thống BMWPVIET, Tạp chí khoa học cơng nghê, Đại học Đà Nẵng - Số 5(40) 201 (BBT nhận bài: 19/06/2014, phản biện xong: 02/07/2014) ... lượng mơi trường nước mặt việc sử dụng ĐVKXS cỡ lớn để đánh giá cho kết tương đồng Điều khẳng định việc sử dụng ĐVKXS cỡ lớn để đánh giá chất lượng nước khả thi ứng dụng để đánh giá diện rộng,... ĐVKXS cỡ lớn để đánh giá ảnh hưởng chất lượng môi trường nước đến cấu trúc quần xã ĐVKXS cỡ lớn khu vực nghiên cứu Qua đợt thu mẫu 21 điểm thu? ??c khu vực nghiên cứu, xác định 36 họ ĐVKXS cỡ lớn thu? ??c... Giám sát sinh học môi trường nước ngọt động vật không xương sống cỡ lớn, Đại học Quốc Gia Hà Nội [7] Lê Thu Hà, Nguyễn Xuân Quýnh, Mai Đình Yên (2002), Sử dụng hệ thống điểm BMWP để đánh giá