Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm xây dựng, thử nghiệm bộ chỉ thị sinh học phục vụ quan trắc môi trường các lưu vực sông của việt nam áp dụng thử nghiệm cho lưu vực sông nhuệ đáy tổng quan về các hệ thống chỉ

TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG TRUNG TÂM QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG Chuyên đề Tổng quan hệ thống thị sinh học cho môi trường nước lưu vực sông nước giới Người thực hiện: Nguyễn Hồng Hạnh 7629-2 28/01/2010 Hà Nội, 2008 CHUYÊN ĐỀ THU THẬP TÀI LIỆU, TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG CHỈ THỊ SINH HỌC CHO MÔI TRƯỜNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CỦA CÁC NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI MỞ ĐẦU Ngày nay, vấn đề bảo vệ môi trường ngày trở nên cấp thiết khơng cịn giới hạn phạm vi quốc gia hay khu vực riêng lẻ Phương pháp để đánh giá thực trạng diễn biến chất lượng môi trường tiến hành quan trắc liên tục điều kiện mơi trường khu vực Thực tế cho thấy, kết quan trắc dựa vào thơng số lý hố khơng đủ, cần thiết phân tích mối tương quan diễn biến mơi trường phản ứng điều kiện sinh học tác động hoạt động nhân sinh Đối với lĩnh vực môi trường nước, nhà khoa học giới có cơng trình nghiên cứu dựa vào sinh vật thị vòng 150 năm qua Palmer (1980) xác định 46 loài tảo nước thị cho nước sạch, 50 loài lồi thường có mặt vùng nước nhiễm hữu Green et al (1985) nhận thấy mơi trường nước bị nhiễm chất độc thành phần khu hệ sinh vật bị tác động Raymond et al (2003) công bố sinh vật thị 19 hồ chứa New England nhóm phân loại tảo Silic, động vật phù du, động vật đáy, cá chim Roast et al (2003) sử dụng thường xuyên ấu trùng giáp xác phù du giai đoạn Mysis thí nghiệm chuẩn việc tìm nhanh chất gây ô nhiễm kim loại khu vực cửa sông.v.v Các nghiên cứu giới ứng dụng thị sinh học vào quan trắc nước sông có bề dày phát triển lâu dài, vào thực nghiệm với nhiều kết khả quan Từ nghiên cứu ban đầu, nhiều loại thị sinh học phương pháp đánh giá dựa vào thị sinh học phát triển cải tiến, điều chỉnh phù hợp với điều kiện cụ thể quốc gia, khu vực Thực tế hoạt động cho thấy, sinh vật thị có nhiều ưu điểm ứng dụng vào quan trắc nước so với phương pháp truyền thống Nhằm bước tiếp cận xây dựng thị áp dụng cho quan trắc môi trường nước nước ta, chuyên đề lựa chọn số cơng trình nghiên cứu điển hình nước để sâu vào phân tích Các nghiên cứu lựa chọn để đánh giá dựa tiêu chí khả áp dụng rộng rãi, mức phổ biến phù hợp hoàn cảnh thực tế nước ta I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ I.1 Lịch sử nghiên cứu thị sinh học giới Việc sử dụng quần thể động vật không xương sống, tảo, nấm, vi sinh vật vào việc nghiên cứu lưu vực sông phục vụ công tác bảo vệ, quản lý khai thác tài nguyên nước, trình bày trên, có lịch sử gần 150 năm Và với nhu cầu sử dụng nguồn nước tự nhiên bảo tồn loài thuỷ sinh ngày gia tăng yêu cầu quan trắc sinh học lưu vực sông trở nên quan trọng khả áp dụng rộng rãi, thân thiện môi trường giá thành rẻ phương pháp (USGAO 1991; Adler et al 1993) Bảng Các mốc lịch sử phát triển thị sinh học cho môi trường nước Năm Sự kiện 1894 Thành lập trạm quan trắc môi trường nước ứng dụng phương pháp sinh học nghiên cứu tác động ô nhiễm 1901 Dự thảo Khái niệm hệ thống phân loại sinh vật thị đời 1908 Xây dựng Các thị sinh học đánh giá ô nhiễm nước 1913 Báo cáo nghiên cứu mối liên hệ ô nhiễm sông với tác động lên quần xã sinh vật thuỷ sinh 1949 Lập biểu đồ so sánh tương quan số lượng cá thể quần thể thuỷ sinh vật có phản ứng với ô nhiễm 1954-1955 Các số sinh học định lượng tổng số cá thể động vật đáy (Hệ số sinh học Beck hệ số ô nhiễm Pantle Buck) 1966 Hệ số đa dạng loài Shannon – Wiener ứng dụng nghiên cứu ô nhiễm sinh học 1976 Chỉ số quần thể cá có sức chịu đựng tốt với môi trường (kết hợp hệ số đa dạng Shannon – Wiener với số lượng cân nặng cá) 1981 Chỉ số sinh học tổng hợp IBI đánh giá loài cá (Chỉ số tổng hợp dựa vào đánh giá thuộc tính quần thể cá) 1984 Xây dựng đường mức tối đa phong phú lồi cá để phát triển thơng số cho số IBI 1987 Công bố vùng sinh thái, 10 thông số áp dụng cho quần xã động vật không xương sống điều kiện đối chứng thành lập số sinh học Bang Ohio 1989 Dự thảo Đánh giá nhanh sinh học áp dụng cho cá động vật đáy 1990 Tiêu chuẩn sinh học đưa vào Bộ tiêu chuẩn chất lượng nước 1993 Thành lập Ban tư vấn khoa học thuộc Cục bảo vệ môi trường Mỹ để xây dựng Dự thảo hướng dẫn kỹ thuật phát triển Tiêu chuẩn sinh học áp dụng cho vùng sơng suối Các cơng trình nghiên cứu có lịch sử từ kỷ trước xuất phát từ quan sát cá thể có nước bị nhiễm có khác biệt với cá thể có nước Trong thời kỳ này, có gần 50 cơng trình khác thực để đánh giá chất lượng sinh học nước (Schwoerbel, 1970; Sladecek, 1973; Persoone De Pauw, 1979; Woodiwiss,1980) Mặc dù có nhiều cơng trình nghiên cứu thành công ứng dụng sinh vật thị vào quan trắc môi trường nước nhiều cấp độ quản lý (Suter 1993; Karr 1993 a,b), nhiều tồn vấn đề cần giải ứng dụng thử nghiệm đánh giá chất lượng môi trường nước Mỗi quốc gia có cơng trình nghiên cứu áp dụng, điều chỉnh thị sinh học phù hợp với điều kiện vùng sông suối cụ thể I.2 Xây dựng thị sinh học - Các bước tiếp cận Để xây dựng thị sinh học áp dụng rộng rãi cho lưu vực sông, nhà khoa học nhiều quốc gia có cơng trình nghiên cứu qua thời gian dài với nhiều thử nghiệm giải vấn đề phát sinh, tập trung vào số câu hỏi sau: - Đặc điểm vùng nghiên cứu: Chất lượng môi trường sông phản ánh sinh vật sinh sống mơi trường đó, điều dẫn đến ý tưởng dùng sinh vật thị để quan trắc chất lượng môi trường sông Tuy nhiên, chất lượng kết tổ hợp tác động đa nguồn, ngồi tác động nhân sinh bao gồm tác động từ diễn biến chu trình tự nhiên đặc trưng cho điều kiện địa hình, khí hậu, mùa năm vùng Những diễn biến phản ánh lên đời sống sinh trưởng, phát triển sinh vật sống mơi trường nước Cùng sơng vị trí đầu nguồn, cuối nguồn hay nhánh sơng có chất lượng không giống hệ sinh vật không đồng (Paulsen et al., 1998; Stoddard et al., 1998; Peterson et al., 1999) Vì muốn đánh giá trạng ô nhiễm sông dựa vào sinh vật thị, bước cần phân loại chất lượng mức độ ô nhiễm vùng nghiên cứu Mục đích việc giải câu hỏi vấn đề nhiễm cần khảo sát - Lựa chọn vùng đối chứng: Từ năm 1960, nhà nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên nhận tầm quan trọng việc ứng dụng sinh vật thị vào quan trắc môi trường nước Tuy nhiên để thực phương pháp đòi hỏi giải nhiều vấn đề, có thách thức việc lựa chọn vùng làm đối chứng Đánh giá kết quan trắc dùng nhóm sinh vật thị vào kết khảo sát vùng có điều kiện tương tự khơng chịu ảnh hưởng bị ảnh hưởng ô nhiễm Các vùng gọi vùng đối chứng, thể chất lượng môi trường vùng khảo sát không chịu tác động hoạt động nhân sinh gây ô nhiễm môi trường (Hughes, 1995) Thực nghiệm quốc gia cho thấy, chọn vùng chịu tác động tổng hợp dạng ô nhiễm mức thấp trung bình làm vùng đối chứng lựa chọn tối ưu vùng hồn tồn khơng có biểu dạng ô nhiễm Và tuỳ theo thông số, vấn đề ô nhiễm cần đánh giá phải lựa chọn vùng đối chứng phù hợp Vì vùng cung cấp đầy đủ liệu đặc trưng nghiên cứu phạm vi vùng rộng lớn Nếu chọn vùng hoàn tồn khơng bị nhiễm làm vùng đối chứng khơng có liệu để đánh giá vùng có mức suy thối mạnh chịu tác động hoạt động người (Gerritsen et al., 1994) Từ thực nghiệm đó, hàng loạt khái niệm vùng đối chứng tiêu chí để lựa chọn cho lưu vực cụ thể xây dựng dựa chủ yếu vào kinh nghiệm hiểu biết nhà khoa học nghiên cứu lâu năm lĩnh vực môi trường nước (Hughes, 1995; Waite et al., 2000; Klemm et al., 2000) - Chọn thị sinh học cho quan trắc lưu vực sông: Từ thực nghiệm cho thấy, việc lựa chọn thị sinh học phù hợp cho quan trắc lưu vực sông phụ thuộc vào nhiều yếu tố khơng có thị sinh học ứng dụng thống cho tất lưu vực sông quốc gia, khu vực khác Mục đích xây dựng thị lựa chọn thị nhạy cảm với ô nhiễm từ hoạt động nhân sinh không thay đổi trước biến đổi điều kiện địa hình hay thời tiết Đây vấn đề thách thức lớn chất hoạt động người tác động lên điều kiện đất đai, sơng ngịi tương tự phản ứng lý hoá tượng tự nhiên Các thị sinh học tổng hợp IBI, BMWP tỏ phù hợp cho kết tốt số độc lập Chính số tổng hợp ứng dụng phát triển mạnh mẽ quốc gia giới II NHỮNG NGHIÊN CỨU ĐẦU TIÊN TRONG LĨNH VỰC SỬ DỤNG SINH VẬT CHỈ THỊ QUAN TRẮC Ô NHIỄM NƯỚC Những nghiên cứu Chadwick (1842; Flinn 1965), Hassall (1850) Cohn (1853) coi bước khởi đầu ứng dụng sinh vật thuỷ sinh làm thị đánh giá ô nhiễm môi trường Những nghiên cứu tác động phát thải ô nhiễm lên chất lượng nguồn nước phục vụ sinh hoạt người dân vào năm thập kỷ 1800 Và nỗ lực thúc đẩy phát triển nghiên cứu, phân tích đánh giá chất lượng nước dùng sinh vật thị áp dụng rộng rãi đến ngày Chất lượng môi trường suy giảm mạnh tác động nghiêm trọng đến sinh vật thuỷ sinh Điển trường hợp sơng Thames, Anh, tồn quần thể cá đáy biến vào năm 1833 ô nhiễm sông làm cho hoạt động đánh bắt cá bị ngừng trệ (Fitter 1945) Nhận thức mối liên quan nguồn gây ô nhiễm mức độ tác động từ nguồn nhiễm dẫn đến hình thành hệ thống phân loại nhiễm II.1 Nhận dạng vùng ô nhiễm II.1.1 Khái niệm Hệ thống nhiễm bẩn Robert Lauterborn nhà khoa học đưa khái niệm vùng nhiễm Ơng nghiên cứu phân khu vực ô nhiễm môi trường nước chảy, khu vực xảy q trình phân huỷ Một năm sau đó, hai nhà khoa học Kolkwitz Masson (1902) đưa hệ thống nhiễm bẩn dựa vào sinh vật thị (trong trường hợp sinh vật phù du) để phân loại suối Nhiều công trình nghiên cứu sau khẳng định giá trị hệ thống phân loại Trong phải kể đến hai nhà khoa học Mỹ, Stephen Forbes Robert Richardson (1928), họ nghiên cứu điều kiện môi trường sông Illinois thông qua thang đánh giá vùng ô nhiễm tương tự thang đánh giá Kolkwitz Marsson II.1.2 Phân loại Hệ thống nhiễm bẩn Việc xây dựng hệ thống phân loại nước ô nhiễm có ý nghĩa lớn việc phản ánh đầy đủ đặc tính nhiễm mức độ nhiễm nước tự nhiên Có nhiều cách tiêu chí để xác định mức độ ô nhiễm phân vùng ô nhiễm Có thể kể tên số cách phân loại vùng ô nhiễm nhà khoa học xây dựng thành công: - Hệ thống phân loại Đức: Do hai nhà sinh học Kolkwitz-Marsson (1902), sau nhiều tác giả khác bổ sung Họ công bố danh sách 300 loài, bao gồm sinh vật đáy sinh vật phù du, có liên quan đến vùng nhiễm Sau danh sách bổ sung thêm 200 loài, chủ yếu vi khuẩn động vật phù du - Stephen Forbes Robert Richardson (1928), phân loại nước bốn dạng: nhiễm vi khuẩn, bị ô nhiễm, bị nhiễm bẩn nước Kết dựa vào nghiên cứu tổng hợp điều kiện hoá học nước, nghiên cứu sinh vật thuỷ sinh (sinh vật phù du, động vật đáy cỡ lớn loài cá) dựa 1911 tài liệu xác nhận đoạn sông dài 107 dặm cửa kênh nước Chicago bị nhiễm (Forbes Richardson, 1913) - Zhadin (1964) xây dựng hệ thống phân loại vào độ ô nhiễm hữu ô nhiễm độc tố dùng sinh vật có khả chịu độc, tích luỹ chuyển hoá chất độc làm sinh vật thị Tác giả chia ô nhiễm nước thành ba loại: + Ô nhiễm chất dinh dưỡng, hữu (saprobe); + Nhiễm độc (toxobe); + Vừa ô nhiễm chất hữu vừa nhiễm độc (saprotoxobe): Nước bị nhiễm độc lại chia thành bốn bậc: oligo-meso-poly hypertoxobe - Nhà khoa học Tiệp Khắc Sladecek (1963) xây dựng hệ thống phân loại ô nhiễm chi tiết nữa: chia nước tự nhiên thành bốn nhóm: + Nước (katarobe); + Nước nhiễm bẩn (limnosaprobe); + Nước nhiễm bẩn nặng (eusaprobe); + Nước nhiễm bẩn vơ (transaprobe): Trong nhóm chia ba loại nước: có chất độc (antisaprobe), có chất phóng xạ (radiosaprobe) nước bẩn nguyên nhân lý học (cryptosaprobe) - Nhà khoa học Ailen Johnson (2001) xác định năm mức tác động (hay năm phân loại thực trạng sinh thái) theo hệ thống thang điểm giá trị chất lượng (Q-value Rating System): + Mức Q5, Q4-5: chất lượng “rất tốt”; + Mức Q4: chất lượng “tốt”; + Mức Q3-4: chất lượng “trung bình”; + Mức Q3, Q2-3: chất lượng “kém”; + Mức Q1, Q1-2, Q2: chất lượng “rất kém” Chất lượng môi trường tốt tương ứng cho loại môi trường không bị xáo trộn khơng chịu tác động hoạt động nhân sinh, có điều kiện sinh thái tốt, dùng làm mơi trường đối chứng Trong mức từ Q3-Q1 thể cho môi trường không mong muốn, yếu tố sinh thái chịu tác động ô nhiễm hoạt động từ người, dao động từ mức bị tác động vừa đến tác động nghiêm trọng, làm thay đổi toàn cấu trúc thành phần loài sống môi trường II.2 Vùng đối chứng II.2.1 Điều kiện xác định vùng đối chứng Các điều kiện đối chứng yếu tố quan trọng nghiên cứu chất lượng môi trường, ngày xây dựng phát triển phục vụ quan trắc sinh học đánh giá sinh học mơi trường thuỷ sinh Ví dụ Mỹ, điều kiện đối chứng yêu cầu bắt buộc có Tiêu chuẩn sinh học Cục Bảo vệ môi trường Mỹ xây dựng (Davis and Simon, 1995) Các điều kiện nghiên cứu phân loại sông đánh giá chất lượng nước Mỹ (Wright, 1995) Canada xây dựng điều kiện đối chứng trọng điểm xem xét Chương trình Bảo vệ sơng cấp quốc gia (Parsons and Norris, 1996) Các sông đánh giá mặt chất lượng trạng hệ sinh thái so sánh với môi trường đối chứng Mơi trường đối chứng mơi trường bền vững, bền vững mơi trường có tác động nhân sinh gây nhiễm q trình hoàn toàn tự nhiên nằm khả tái tạo, tái phục hồi môi trường (Logan, 2001) Vùng đối chứng xác định vùng có mơi trường với điều kiện lý tưởng khơng có dấu hiệu ô nhiễm hay mức ô nhiễm tối thiểu áp lực hoạt động người Các điều kiện để xác định vùng đối chứng xác định làm lựa chọn nhóm sinh vật thị phù hợp cho môi trường (European Commission, 2000; REFCOND, 2003) Các điều kiện bao gồm: - Mơi trường có chất lượng mong muốn, khơng chịu tác động hoạt động nhân sinh, thoả mãn điều kiện: môi trường phản ánh đầy đủ yếu tố thuỷ lý hố, sinh học mơi trường khơng có tác động nhiễm người; mức biểu thông số ô nhiễm đo sử dụng thiết bị phát ô nhiễm đại dùng phổ biến đạt ngưỡng tuyệt đối không ô nhiễm mức thấp nhất; mức tích tụ số dạng ô nhiễm nhân tạo đặc biệt biểu mức trung bình tương tự mơi trường không bị ô nhiễm (European Commission, 2000; REFCOND, 2003); - Đại diện cho môi trường nghiên cứu với đầy đủ yếu tố tự nhiên, dễ phân tích đánh giá (Hughes,1995); - Các điều kiện xem đặc trưng cho nhóm mơi trường chịu tác động ô nhiễm kết lựa chọn thuộc tính vật lý, hố học sinh học (Reynoldson et al., 1997); - Các vùng đại diện có tính thị cho điều kiện môi trường mong muốn khơng có áp lực nhiễm người (Johnson,1999) II.2.2 Lựa chọn vùng đối chứng thích hợp Trong nhiều trường hợp, vùng đối chứng lựa chọn không thoả mãn điều kiện tiêu chuẩn đề Ví dụ trường hợp Trung tâm Bắc Hoa Kỳ, người ta xây dựng khái niệm tiêu chuẩn cho vùng đối chứng, thực tế 44 tổng số 60 vùng chọn làm vùng đối chứng (chiếm 73%) lại không đáp ứng tiêu chuẩn để ban đầu (Hughes, 1995; Waite et al., 2000; Klemm et al., 2002) Tiêu chuẩn đưa vùng đối chứng bao gồm khả trung hoà axit (acid neutralization capacity - ANC) > 50 eq/L, Tổng P 15 (căn theo Tiêu chuẩn Phân tích nhanh thơng số sinh học Cục Bảo vệ môi trường Mỹ; Barbour et al., 1999) số tiêu chuẩn xây dựng dựa phân tích hố mơi trường nước đánh giá mối quan hệ chặt chẽ yếu tố với tác động từ hoạt động người Vùng đối chứng phải thoả mãn tất tiêu chuẩn Hàm lượng Clo, tổng N tổng P có xu hướng tăng với nồng độ hố chất phục vụ nơng nghiệp, điểm ANC thấp thị cho mưa axit SO4 liên quan tới thoát nước từ vùng khai thác (Herlihy et al., 1990; Herlihy et al.,1993; Herlihy et al., 1998) Vì vậy, thông số đo cho giá trị cao đồng nghĩa với mức ô nhiễm lớn Thực tế vùng đối chứng chọn lựa, chủ yếu theo kinh nghiệm nhà khoa học lâu năm, bao gồm vùng đặc trưng biểu chịu ảnh hưởng từ hoạt động nhân sinh Có vùng cho giá trị tổng N > 3000 eq/L thể môi trường bị tác động hoạt động đô thị sản xuất nông nghiệp Giá trị Clo > 3000 eq/L thể mức ô nhiễm nặng thang điểm đo biểu đặc trưng cho ô nhiễm từ phát triển đô thị Có thể lý giải số vị trí mẫu lựa chọn làm vùng đối chứng chưa đủ, tất nguồn ô nhiễm hoạt động nhân sinh Sau nhà khoa học thay phương pháp so sánh đơn giản vùng đối chiếu với vùng cần khảo sát phương pháp xây dựng Bộ thông số tổng hợp bao gồm nhiều yếu tố đặc trưng • Thực so sánh thành phần quần xã dự báo (mong đợi) thành phần tìm thấy điểm kiểm chứng báo cáo số tiêu chuẩn; Đây cách tiếp cận đa-biến đổi ứng dụng Mỹ, dựa tảng thị RIVPACS (River Invertebrate Assessment Scheme, Wright 1995) tạo nên hợp phần trung tâm AUSRIVAS IV.3.2 Chỉ thị dùng để phát thay đổi thường xuyên thay đổi khơng thường xun Một thị cảnh báo sớm miêu tả biểu phản hồi sinh học, vật lý hố học, đo đạc mối quan hệ với tác nhân đó, ưu tiên cho ảnh hưởng bất lợi quan trọng xảy hệ thống quan tâm Bản chất khái niệm thị cảnh báo sớm ảnh hưởng phát hiện, báo trước, tác động môi trường Do "cảnh báo sớm" cung cấp hội cho việc thực thi định quản lý trước xuất vấn đề nguy hại cho mơi trường Các thuộc tính lý tưởng thị cảnh báo sớm bàn thảo nhiều (Cairns & van der Schalie 1980, Cairns et al 1993, McCormick & Cairns 1994), Dam et al (1998) tóm tắt Để trở thành thị cảnh báo sớm, biểu phản hồi thị cần: • Trước hạn: tồn cấp tổ chức sinh học lý học, để cung cấp dẫn suy thoái, vài dạng ảnh hưởng bất lợi, trước vấn đề môi trường nghiêm trọng xảy ra; • Nhạy cảm: phát tác động quan trọng tiềm tàng trước chúng xảy ra, thị cảnh báo sớm cần nhạy cảm với tác nhân mức thấp giai đoạn sớm; • Có tính chuẩn đốn: cần tương ứng riêng biệt với tác nhân, nhóm tác nhân, nhằm tăng độ tin cậy việc xác định ngun nhân tác động; • Có thể áp dụng rộng rãi: lựa chọn, thị cảnh báo sớm cần dự báo tác nhân tiềm tàng từ phổ rộng tác nhân; • Có tương quan với ảnh hưởng môi trường tại: tác nhân cịn tiếp tục tác động biểu phản hồi tiếp tục thể hiện, cuối đưa đến tác động mơi trường quan trọng; • Có hiệu thời gian kinh phí: cần cung cấp thơng tin nhanh chóng đủ để bắt đầu hoạt động quản lý hiệu trước tác động mơi trường quan trọng xảy ra, chi phí đo đạc để cung cấp lượng thông tin không đắt; • Có tương quan vùng xã hội: cần có mối quan hệ hệ sinh thái đánh giá với giá trị hiển nhiên, rõ ràng, bên liên quan quan sát, dự báo phép đo; • Dễ dàng đo đạc: đo đạc cách tiêu chuẩn với độ tin cậy biết sai số đo đạc thấp; • Bất biến khơng gian thời gian: có khả nhận biết thay đổi nhỏ, phân biệt rõ ràng biểu phản hồi tạo vài nguồn tác động người, mà khơng tác nhân tự nhiên (ví dụ, tín hiệu cao: tỷ lệ tiếng ồn); • Khơng bị phá vỡ: phép đo đạc cho thị cần không bị phá vỡi hệ sinh thái đánh giá Tầm quan trọng thuộc tính nhấn mạnh lựa chọn thị để đánh giá hiệu đánh giá suy thối mơi trường tiềm tàng Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng, thị cảnh báo sớm có tất thuộc tính điều khơng thể Nhiều trường hợp, vài thuộc tính số mâu thuẫn nhau, khơng thể đạt Ví dụ, dấu hiệu sinh học có tính chất sinh hố cung cấp thị tốt xuất chất gây nhiễm đó, khơng thể có mối tương quan với tác nhân ảnh hưởng cấp độ cao vủa tổ chức sinh vật (ví dụ hệ sinh thái) Ngồi ra, dấu hiệu sinh học khơng thể áp dụng cho chất gây ô nhiễm khác Tương tự vậy, chương trình quan trắc dài hạn cung cấp liệu giới hạn tuyệt vời, từ trạng thái nhỏ thể rõ ràng, khơng hiệu thời gian lẫn kinh phí Sau cùng, khơng phải tất thuộc tính đạt cho thị Do đó, định địi hỏi thuộc tính thích hợp đạt mục tiêu xác định, thị chọn lựa dựa sở thuộc tính Ở đây, phản ứng đạt ngưỡng gần chết sinh vật (sub-lethal organism responses) đánh giá nhanh sinh học (RBA) đưa thị nhận biết sớm hữu ích phù hợp Phương pháp dùng phản ứng đạt ngưỡng gần chết sinh vật đánh giá nhanh sinh học (RBA) kết hợp yêu cầu khác thị nhận biết sớm Đo đạc dùng phương pháp phản ứng đạt ngưỡng gần chết sinh vật thích hợp nhận biết kịp thời ảnh hưởng chất định điểm đặc biệt Cịn RBA lại thích hợp với xác định vấn đề tồn phạm vi khơng gian rộng, có thuộc tính chi phí thấp, áp dụng rộng, phản ứng với phổ rộng tác động, thuộc tính liên quan đến sinh thái, vùng xã hội Cả hai phương pháp có vai trị bổ trợ cao kết hợp với Cuối cùng, thông tin dự báo trước dạng tác nhân hóa học gây nhiễm, kể dạng ô nhiễm tiềm tàng hệ sinh thái, cần thiết lựa chọn thị cho phép đánh giá Chúng cung cấp hội để tối đa hóa thơng tin thu giảm rủi ro phép sai số Đây thông tin thiếu hệ thống cảnh báo sớm tổng hợp IV.3.3 Đánh giá đa dạng sinh học Như nêu mục trên, thị "nhận biết sớm" không đáp ứng mục đích quản lý việc nhận diện thay đổi, mục đích quản lý liên kết với nhận diện thay đổi mức quần thể, quần xã hệ sinh thái sinh vật Chỉ thị dùng cho mục đích phân loại vào nhóm gọi "chỉ thị đa dạng sinh học" Có hai cách dùng thị Cách thứ để nhận biết phản ứng cấp hệ sinh thải tác động, cách thứ hai để đánh giá thay đổi đa dạng sinh học trạng bảo tồn Thường hai cách chồng gối lên Chỉ thị chọn lựa cho quan trắc đánh giá dạng cần phản ánh thích đáng điều kiện sinh thái tính tồn vẹn vùng điểm quan tâm Có ba nhóm thị hữu ích cho mục đích này: thơng số quần thể, đo đạc cấp quần xã đo đạc q trình hệ sinh thái Các nhóm thị phụ thuộc chủ yếu vào mục tiêu quản lý, thị trước lựa chọn lại khó tốn quan trắc Vì vậy, thị thay cần đo đạc thay vào Ví dụ, cho mục đích quản lý tập trung vào trạng bảo tồn loài cá hiếm, số lượng cá thể thấp cho quan trắc định lượng định tính quần thể, đó, chương trình quan trắc cần bao gồm số thị khác cấu trúc thảm thực vật thuỷ sinh cung cấp nơi cư trú chủ yếu cho loài cá Các thuộc tính mong muốn cho thị cho mục đích đánh giá đa dạng sinh học, trạng bảo tồn đáp ứng mức hệ sinh thái tóm tắt bảng 9, với ví dụ phân nhóm phương pháp thích hợp với nhóm thị Bảng Các nhóm thị thuộc tính mong muốn chúng cho mục đích đánh giá đa dạng sinh học, trạng bảo tồn đáp ứng mức hệ sinh thái Nhóm thị Các thuộc tính mong muốn cho mục đích đánh giá đa dạng sinh học/ trạng bảo tồn / đáp ứng mức hệ sinh thái Quần thể mục tiêu quản lý Hoặc Các thông số quần thể Quần thể "loài chủ đạo" cung cấp sinh cảnh cho quần xã quan tâm Quần xã mục tiêu quản lý Hoặc Đo đạc quần xã Quần xã cung cấp sinh cảnh tài nguyên cho bảo tồn hệ sinh thái Hoặc Đo đạc quần xã thay (hoặc liên quan đến) chức đa dạng hệ sinh thái Quá trình quan trọng việc Đo đạc thực trước hệ thống trình hệ Liên kết với thuộc tính cấu sinh thái trúc đánh giá Ví dụ Các lồi bị đe doạ có giá trị quan trọng kinh tế xã hội VD: Độ phủ lồi cỏ biển Nhóm phương pháp áp dụng Định lượng Hoặc Đánh giá nhanh Cấu trúc quần xã cá nước Cấu trúc thảm thực vật vùng đất ngập nước Cấu trúc quần xã động vật không xương sống cỡ lớn Đo đạc suất sơ cấp q trình hơ hấp dịng chảy Định lượng Hoặc Đánh giá nhanh Định lượng Các thông số quần thể chọn cho đánh giá đa dạng sinh học bảo tồn hai lý Thứ nhất, trạng bảo tồn tính tồn vẹn sinh thái học có liên quan với lồi định Đây lồi bị đe doạ, lồi có giá trị kinh tế - xã hội (ví dụ, cho hoạt động câu cá giải trí) Nói cánh khác, thân lồi có tầm quan trọng cấu trúc hệ sinh thái Ví dụ, dạng thực vật bậc cao thuỷ sinh loài tảo lớn thành phần quan trọng sinh cảnh nhiều loài động, thực vật khác hệ sinh thái nước biển Đôi khi, hoạt động cạnh tranh hay săn mồi lồi động vật dẫn đến tồn với nhiều loài khác Ưu điểm việc sử dụng thơng số quần thể phương pháp định lượng dễ thực hiện, dễ dàng áp dụng thủ tục thống kê thông thường kết giải thích đơn giản cho người nghe Tuy nhiên, phép đo quần thể dùng thay cho thị phức tạp (ví dụ, đa dạng sinh học), mối liên kết thị thị phức tạp cần phải thiết lập vững Một số tranh luận mặt lý thuyết thực tế việc chương trình quan trắc sinh học cần có thị có liên quan đến tập hợp sinh vật quần xã, đối lập với nghiên cứu quần thể loài đơn lẻ (e.g Smith et al 1988, Faith et al 1991, 1995, Cairns et al 1993, Warwick 1993, Humphrey et al 1995) Ban đầu, đo đạc quần xã dường đo đạc trực tiếp đa dạng sinh học Tuy nhiên, phép đo tất loài tạo nên tổ hợp hoàn chỉnh loài sinh vật điểm (ví dụ: tất vi khuẩn, nấm, tảo, thực vật bậc cao, động động không xương sống, động vật có xương sống), thường tổ hợp định (ví dụ: động vật khơng xương sống đáy) đo đạc đại diện cho quần xã hoàn chỉnh Giả thiết việc tổ hợp định thích hợp đại điện cho hệ sinh thái chưa kiểm nghiệm Australia Có hai vấn đề phương pháp luận cần quan tâm sử dụng phương pháp quần xã: mức độ phân loại học sử dụng phương pháp đánh giá nhanh sinh học (RBA) Mức độ phân loại học phụ thuộc vào câu hỏi quản lý nguồn lực để thực quan trắc Nếu mục tiêu quản lý trọng đến đa dạng lồi, phân loại đến mức lồi yêu cầu Tuy nhiên, số tập hợp thực vật động vật chẳng hạn tảo động vật không xương sống cỡ lớn, việc thu mẫu phân loại đến loài cần nhiều kinh phí cấp phân loại cao (chẳng hạn họ, bộ), đồng thời đòi hỏi nguồn lực bổ sung có sở kỹ Do vậy, chương trình tập trung vào thực chất đa dạng loài (đa dạng sinh học, trạng bảo tồn) thường cần thiết phải có phạm vi địa lý hẹp so với chương trình sử dụng mức phân loại học cao RBA đề xuất sử dụng cho mức phân loại cao hơn, có bao gồm thơng tin đa dạng sinh học trạng bảo tồn Đề xuất nhằm mục tiêu xác định đa dạng cấp phân loại "họ" có mối tương cao cao với đa dạng loài Sự phù hợp phương pháp RBA đánh giá đa dạng sinh học có sử dụng phân loại học cấp "họ" nhận ý UK (Wright et al 1998), nghiên cứu tích cực Australia New Zealand (xem ví dụ Vanderklift et al.1996) Tương tự với định cấp độ phân loại học, việc lựa chọn phương pháp định lượng hay phương pháp đánh giá nhanh nhằm thu thập phân tích số liệu Quan tâm mục tiêu đánh giá, ví dụ trình bày bảng Nhìn chung, phương pháp đánh giá nhanh thường rẻ không ổn định phương pháp định lượng Với mục tiêu đánh giá quy mô vùng quy mơ tổng thể, phương pháp định lượng có chi phí cho việc thực thi q cao, phương pháp đánh giá nhanh thích hợp Một số vấn đề ảnh hưởng đến định việc sử dụng phương pháp định lượng hay đánh giá nhanh quan trắc dòng chảy sở quần xã (AUSRIVAS) cung cấp bảng Các thị mức hệ sinh thái bao gồm đo đạc trực tiếp trình hệ sinh thái chẳng hạn suất sơ cấp thô q trình hơ hấp quần xã Theo nghĩa hẹp, thị cung cấp cách trực tiếp dễ hiểu biểu biện chức "dịch vụ" hệ sinh thái, cho dù tất thị sinh học, thay đổi thị diễn đạt nội dung thiết kế thích hợp (chẳng hạn kiểm sốt không gian thời gian) Đối với quan trắc đánh vậy, thân đo đạc cung cấp khả sẵn sàng cho thủ tục định lượng sử dụng phương pháp thống kê thông thường Những thị xây dựng giai đoạn đầu Úc New Zealand Một vấn đề quan trọng sử dụng thị nhằm đánh giá tóm lược trạng hệ sinh thái thay đổi cấu trúc quần xã xuất mà khơng có thay đổi kích thước thị hệ sinh thái Ví dụ, có ảnh hưởng đến thay đổi đa dạng lồi mà khơng gây biến đổi giá trị suất sơ cấp thơ Bảng 10 Các thuộc tính có liên quan phương pháp đánh giá nhanh định lượng quan trắc dòng chảy sở quần xã - AUSRIVAS Mục tiêu quản lý Đánh giá sinh học nhanh Định lượng Quan trắc tác động với quy mơ tổng qt (ví dụ, phát thải nguồn khuyếch tán) phục hồi (ví dụ chương trình khơi phục) Hợp lý Áp dụng giới hạn (do chi phí cao thu mẫu mở rộng phạm vi địa lý lớn) Quan trắc ảnh hưởng điểm xác định (ví dụ phát thải nguồn điểm) Hợp lý đổi với việc phát ảnh hưởng từ mức trung bình đến lớn Hợp lý Báo cáo Hiện trạng Môi trường (hoặc tương tự) Hợp lý Áp dụng giới hạn Phát ảnh hưởng vùng/ nơi cư trú đa dạng thấp tự nhiên Có thể áp dụng giới hạn Hợp lý Phát ảnh hưởng vùng/ nơi cư trú biểu lộ đa dạng theo thời gian mức cao quần xã động vật khơng xương sống cỡ lớn Có thể áp dụng giới hạn trừ có khoảng dao động thích hợp điểm thu mẫu tham khảo để thu mẫu lặp lại nhằm cập nhật hiệu chỉnh mơ hình Hợp lý (cung cấp điểm kiểm soát tương tự với điểm đánh giá khơng có xáo trộn Phát ảnh hưởng khó phát và/hoặc quan trắc trạng nơi mà chi phí Kiểu I II cao Có thể áp dụng giới hạn Hợp lý Cung cấp thông tin đáp ứng cấp hệ sinh thái và/ tầm quan trọng sinh thái tác động Hợp lý (giới hạn ảnh hưởng từ trung bình đến lớn) Hợp lý ( giới hạn có it liệu "khái niệm" cấp vùng) Cung cấp thông tin đa dạng sinh học và/hoặc trạng bảo tồn điểm Hợp lý (nếu cấp phân loại "họ", liệu pres/abs thể hữu ích phục vụ mục đích liệu loài thu thập được) Hợp lý (thừa nhận cấp phân loại sử dụng cho mục đích có liệu "khai niệm" cấp vùng) Cung cấp thơng tin chuẩn đốn (để xác định ngun nhân ảnh hưởng) Hợp lý (cấp phân loại: họ) Có thể khơng ổn định RBA mẫu định loại đến cấp chi loài giống cho thấy khác đáp ứng chúng tác nhân chất lượng nước IV.3.4 Đánh giá thị sinh học cho quan trắc chất lượng nước trầm tích Như phần trình bày mục trên, thuộc tính dạng thị nói chung dùng cho ba mục đích đánh giá xác định Sau đó, thị sinh học chuyên biệt (đó nhóm thị theo phân loại học, thị tổ chức theo chức theo dinh dưỡng thị liên quan đến tập tính sinh học) cần chọn lọc để đáp ứng thuộc tính Nói chung, dạng tác nhân gây ô nhiễm thông dụng, việc lựa chọn thị ưu tiên xác định theo cách đơn giản (ví dụ, qua nghiên cứu tài liệu) Trong trường hợp đòi hỏi thị chun biệt (chẳng hạn, lồi) trường hợp khơng có sở để suy luận cho việc lựa chọn dạng thị đó, việc lựa chọn xác định theo kinh nghiệm Ví dụ, để đánh giá nguy hại sử dụng liệu thử nghiệm độ độc hại, thay sử dụng cách tiếp cạnh "từ xuống" theo kinh nghiệm, đó, hệ sinh thái bị tác động tác nhân tương tự nghiên cứu ghi nhận yếu tố sinh học thiếu hệ xáo động (Underwood 1991, Cairns et al 1993) Phần cung cấp lý cho việc sử dụng nhóm thị tổng quan chuyên biệt Trong số đó, nhiều thị giới thiệu Hướng dẫn quan trắc đánh giá chất lượng nước hệ sinh thái thuỷ vực Úc New Zewland Các nhóm thị định giá mối quan hệ với khả chúng việc phát sớm yếu tố đo đạc yếu tố đa dạng sinh học, đo đạc nhóm tác nhân tổng quát (như kim loại, chất dinh dưỡng dư thừa) có nước trầm tích (xem bảng 5) a) Chỉ thị sinh học áp dụng cho sông vùng đất ngập nước Về phương diện lịch sử sở toàn cầu, việc xây dựng thị sinh học cho đánh giá chất lượng hệ sinh thái nước có nhiều tiến so với hệ sinh thái biển cửa sông So với hệ sinh thái biển, hệ sinh thái nước có tính dễ bị tổn thương lớn xáo trộn (chẳng hạn, giảm khả pha loãng chất thải lẫn khả đệm hoá chất) xáo trộn người thuỷ vực nội địa lưu vực chúng lớn Các hệ sinh thái nước thường dễ tiếp cận nghiên cứu Do tất lý kể trên, hy vọng việc xây dựng phương pháp chuẩn cho quan trắc sinh học hệ sinh thái có nhiều ưu điểm Những yếu tố khác giải thích cho chậm trễ trình xây dựng thị đánh giá chất lượng nước hệ sinh thái biển cửa sông liệt kê phần sau Thực tế, tất quần thể quần xã động vật, thực vật dùng làm thị xây dựng cho sông, hồ đất ngập nước Australia, chẳng hạn tảo, động vật không xương sống cỡ lớn cá, loài thuỷ sinh thực chịu rủi ro lớn từ thành phần có nước (xem thêm "các taxa khác" bên dưới) • Tảo Tảo thoả mãn nhiều tiêu chí địi hỏi taxa thị hiệu (Hellawell 1986) chúng giữ vai trò tảng chuỗi thức ăn chức hệ sinh thái nên chúng chứng thực xác đáng cho kết luận chương trình quan trắc sinh học Chúng đặc biệt thích hợp cho điều tra có liên quan đến chất dinh dưỡng vơ hữu cơ, có thể, theo lý thuyết, so với thị động vật không xương sống thông thường, chúng thể thay đổi sớm giai đoạn nhiễm bẩn sớm Sinh khối thực vật phù du thường sử dụng quan trắc sinh học hồ thuỷ vực nước chảy chậm bị ngăn dòng để đánh giá mức độ phú dưỡng Trong sông cạn, phương pháp đo sinh khối tảo bám (periphyton) tốc độ tăng trưởng chúng (sự tăng lên sinh khối tự nhiên theo thời gian) sử dụng rộng rãi để đo đạc/quan trắc đa dạng Tỷ lệ tổng vật chất hữu (được đo sinh khối khơ khơng có tro) so với sinh khối tự dưỡng (đo chlorophyll a) periphyton, gọi Chỉ số Tự dưỡng Đây phép đo ảnh hưởng nhiễm hữu dịng chảy hiệu Những kỹ thuật nghiên cứu New Zealand, để phát triển cho chương trình quan trắc Úc chưa hướng dẫn khơng thực dùng được, đặc biệt dòng chảy theo mùa tạm thời Các số sinh học dựa sở phong phú loài quần xã tảo sử dụng rộng rãi quan trắc sinh học bán cầu bắc Đầu tiên, số phân huỷ (saprobic index) sử dụng rộng rãi châu Âu để đo đạc mức độ ô nhiễm hữu Mặc dù số quốc gia áp dụng số phân huỷ, cấp phân loại chúng cho thuỷ vực biên độ rộng ô nhiễm thường nên xem không nhạy cảm, số phản ánh biên độ nhiễm khác giới thiệu Đó số sinh học nói chung số đa dạng sở quần xã tảo silic Nhiều sinh cảnh có taxon tảo phân bố tồn cầu chiếm ưu (thường periphyton dịng chảy) Do sử dụng thơng tin sinh thái học tài liệu sinh cảnh Khi hệ thực vật có taxon địa chiếm ưu thế, sử dụng số đa dạng thích hợp hơn, việc giải thích liệu khơng phụ thuộc vào hiểu biết biên độ sinh cảnh Tuy nhiên, đáp ứng số cần đánh giá cho điều kiện địa phương, khơng có "điểm kỳ diệu" số có mối quan hệ chắn với ô nhiễm Một vấn đề thông thường với nhiều số chúng có sở sinh lý học, mà thường xuất phát từ sở phân bố (và tương quan) Các mơ hình dự báo đưa tiếp cận tương đối việc đánh giá chất lượng nước Việc xây dựng ứng dụng mơ hình thảo luận số tờ báo ứng dụng cho động vật không xương sống cỡ lớn sơng Tiếp cận có khả áp dụng cho tảo không bị giới hạn thủy vực nước chảy Một mơ hình cho tảo si líc sống bám xây dựng cho sông, suối Vương quốc Anh Các tiếp cận mô hình tương tự thử nghiệm Úc Đây mọt phần Chương trình Chất lượng sơng quốc gia Một khó khăn nảy sinh quần xã tảo sử dụng cho đánh giá sinh học khố phân loại học khơng sẵn có cho mơi trường địa phương Điều cần thiết quan trắc bên đo đạc sinh khối đơn giản địi hỏi người điều kiển có kỹ - trạng thái loài mức độ di truyền phân loại học Charles et al (1994) giả thiết tiếp cận palaeolimnological cần kết hợp chặt chẽ chương trình quan trắc sinh học phương pháp xác định xu hướng Ông cho liệu trầm tích quan trọng đánh giá xu hướng nước mặt lẽ cung cấp thơng tin trạng thái tự nhiên điều kiện có trước có thay đổi tác động người, điều kiện tự nhiên mức độ thay đổi xu hướng tự nhiên trước chương trình quan trắc bắt đầu Phú dưỡng axit hoá hai vấn đề chất lượng nước biệt hữu ích nghiên cứu palaeolimnological Cần ý nghiên cứu palaeolimnological thực mơi trường xói lở khơng phù hợp với quan trắc sinh học cho dịng chảy Nghiên cứu có khả áp dụng cửa sông, hồ chứa đất ngập nước • Động vật khơng xương sống cỡ lớn Động vật không xương sống đáy bao gồm tập hợp nhiều loài sinh vật sống đáy sông, hồ vùng đất ngập nước Sinh cảnh thích hợp bao gồm gỗ, thực vật thuỷ sinh, trầm tích sinh vật dạng mịn vơ cát, đá sỏi Những động vật không xương sống có kích cỡ khác nhau, phần lớn nhỏ cm chiều dài cần định loại với hỗ trợ kính phóng đại Các phân loại trùng, giáp xác, thân mềm, giun dẹt giun đốt Phần lớn động vật không xương sống thành phần quan trọng hệ sinh thái Chúng ăn tảo bám (và hạn chế nở hoa số nơi), hỗ trợ phân huỷ hợp chất hữu chu trình sinh dưỡng, đồng thời chúng trở thành thức ăn cho động vật ăn thịt (ví dụ cá) Động vật không xương sống đáy sinh vật thường dùng cho quan trắc sinh học hệ sinh thái nước nhiều nơi, có Australia Bởi lẽ chúng có mặt phần lớn sinh cảnh; tính di chuyển chúng thường bị hạn chế; chúng dễ thu mẫu với kỹ thuật truyền thống; chúng đa dạng đảm bảo biên độ rộng tính nhạy cảm thay đổi chất lượng nước sinh cảnh Có nhiều dạng sống trầm tích, đó, quần xã cư trú, taxon đại diện, phần lớn lựa chọn thông thường cho việc đánh giá độc tính trầm tích Một số lồi động vật không xương sống sống thời gian đủ dài (chẳng hạn thân mềm giáp xác) để trở thành thị tích luỹ sinh học Thông tin sinh cảnh sinh vật khả chống chịu dạng ô nhiễm sử dụng để giải thích chất lượng sinh cảnh mức độ ô nhiễm nước (Đáp ứng taxon khác dạng ô nhiễm hoá học tư liệu đầy đủ cho thuỷ vực thuộc bán cầu bắc Trong thơng tin có phần lớn Úc New Zealand, chúng không tổng hợp từ báo cáo riêng lẻ Với tính phổ cập ưu điểm vốn có quan trắc sinh học cho chất lượng nước, động vật không xương sống cỡ lớn lựa chọn nhóm thị xây dựng cho đánh giá sinh học sơng, suối Úc Chương trình Sức khỏe sông Quốc Gia (Schofield & Davies 1996) Nhiều nghiên cứu công bố sử dụng động vật không xương sống đáy đánh giá chất lượng nước Úc (chẳng hạn, báo chuyên đề Australian Journal of Ecology, Vol 20, Issue (1995) Phân tích liệu động vật khơng xương sống thường hỗ trợ tính tốn nhiều phép đo khác số chẳng hạn số đa dạng phần trăm quần xã bao gồm nhóm nhạy cảm nhiễm Những đo đạc xây dựng số nơi sở hiểu biết khả chống chịu nhiễm số taxon thơng thường Ví dụ, Chỉ số Quần xã Động vật không xương sống cỡ lớn (Macroinvertebrate Community Index (MCI) (Stark 1985, 1993) phát triển New Zealand Hội đồng địa phương sử dụng rộng rãi để xác định quan trắc suy thoái chất lượng nước Tương tự, Chessman (1995) phát triển số SIGNAL (Stream Invertebrate Grade Number — Average Level) cho động vật không xương sống, xác định cho mức phân loại họ vùng đông nam Australia Những số sinh học dựa sở giả thuyết khả chống chịu nhiễm thay đổi lồi taxon lớn Tuy nhiên, có hai vấn đề nảy sinh phát triển áp dụng điểm số khả chống chịu ô nhiễm Úc New Zealand Đầu tiên, phần lớn thông tin khả chống chịu có liên quan đến nhiễm hữu cơ, ngày nhiều vấn đề liên quan đến khả chống chịu axit hoá kim loại nặng (xem ý kiến bên trên); Australia phức tạp phần lớn thông tin khả chống chịu ô nhiễm xuất phát từ nghiên cứu vùng đơng nam tây nam ơn hồ Thứ hai, số nhóm động vật khơng xương sống thơng tin phân loại học mức chi loài; nhiều số khả chống chịu phát triển cho mức họ mức định danh lớn Cần thừa nhận số nhóm, taxon thành phần thay đổi nhiều khả chống chịu chúng Ngồi phân tích thành phần cấu trúc quần xã động vật không xương sống cỡ lớn, đo đạc nhóm chức dinh dưỡng đo đạc quần xã khác sử dụng cho việc xem xét đáp ứng quần xã chất lượng nước Các nhóm chức phản ánh mức độ dinh dương (động vật ăn thực vật, detritivores and động vật ăn thịt) phản ánh nguồn thức ăn Lồi ưu nhóm thức ăn vị trí (chẳng hạn, từ phương pháp nạo vét, phương pháp lọc) thị cho chất nhiễm hố học Mặc dù phương pháp phù hợp Bắc Mỹ (Resh & Jackson 1993), lại phổ biến Úc Choy et al (1997) Choy and Marshall (1999) chứng minh thay đổi nhóm chức dinh dưỡng - với thay đổi thành phần quần xã - mặt cắt dòng chảy, chịu ảnh hưởng biến đổi chế độ dịng chảy đơng nam Queensland (ngăn nước hạ lưu) Cách tiếp cận phụ thuộc vào chức xác taxon nhóm dinh dưỡng, thông tin chúng không tài liệu hố tồn diện cho động vật khơng xương sống dịng chảy Úc • Cá nước Ở số nơi, cá có tiềm sử dụng đánh giá sinh học chất lượng nước Khu hệ cá nước Australiacó tính đa dạng cao miền bắc lục địa, tính đa dạng thấp miền nam nội địa Ngoài ra, phần lớn khu hệ cá nội địa miền nam, bao gồm loài ngoại lai, coi khu hệ cá chiếm ưu số lượng sinh khối nhiều vùng có ảnh hưởng quan trọng đến quần thể cá Được biết đến nhiều số cá chép, cá hồi cá muỗi châu Âu Khu hệ cá có tỷ lệ tương đối cao lồi có giai đoạn sống di trú biển vùng cửa sông Ở New Zealand, phân bố lồi cá có đặc tính riêng Thực vậy, tất vĩ độ, khoảng 75% khu hệ cá địa nước lợ Do đó, việc sử dụng quần xã cá nước cho lĩnh vực đánh giá sinh học chất lượng nước sinh cảnh không khuyến nghị New Zealand Đánh giá sinh học sử dụng cá nước thực với số biện pháp Úc: Đánh giá thay đổi tính đa dạng, cấu trúc quần thể, thêm bớt số loài đơn lẻ; Đánh giá thay đổi thành phần cấu trúc quần xã; Đánh giá thay đổi sinh lý sinh hố mơ tế bào cá; Đánh giá hàm lượng chất ô nhiễm tế bào mô cá; Đánh giá độc tố học nước xung quanh nguồn nước Những phương pháp chưa kiểm chứng đầy đủ khả ứng dụng quy mô rộng rãi Có số vấn đề thuộc khái niệm với thơng số IBI, cịn thiếu tảng thơng tin tháp dân số lồi cá điều kiện sinh thái chúng Cũng khó xác định mối quan hệ liệu mơi trường phong phú lồi cá cịn thiếu thơng tin cần thiết, hạn chế nghiên cứu cá thể loài riêng biệt Davies (1989, 1992) cho để tiến hành phép tính tốn đánh giá mặt sinh thái địi hỏi phải có số liệu dẫn chứng cụ thể mối liên hệ điều kiện thủy văn phong phú lồi Thêm vào đó, cách tiếp cận dựa vào dẫn chứng so sánh cấu trúc cộng đồng thiết thực phù hợp cho vùng phía Nam nội địa Úc, vùng có đặc trưng đa dạng lồi thấp, dao động tính đa dạng lồi lớn (do bị chi phối từ thiên tai,sự cố bất ngờ), tính trội lồi ngoại lai cao Vì địi hỏi phải có nghiên cứu chi tiết tháp dân số loài cá cho vùng (bao gồm gần tồn diện tích châu lục Úc) Cuối cùng, phép tính đánh giá sinh học cần xem xét phạm vi lồi cá quần thể cá có tương tác với điều kiện lý hóa mơi trường Nhiều lồi cá vùng đất ngập nước vùng nước sơng thích nghi phần chuyển vào sống vùng chuyển giao dữa hai dạng môi trường sống Ở phải kể đến tác động tự nhiên người gây cản trở cho phát triển dân số quần thể cá Điều cần đặc biệt lưu ý đánh giá biến động mật độ lồi cá vùng nước chảy dể có giải pháp quản lý vùng trì quần thể cá Công cụ phù hợp đánh giá quy mô tạm thời quần thể cá tháp sinh khối, nhân tố để phan biệt động vật thuỷ sinh khác (vi khuẩn, động vật đáy…) khả thích nghi với biến đổi mơi trường • Các dạng taxa khác Đối với tổ chức khác (khơng kể lồi tảo lưỡng tiêm), bao gồm thực vật phù du, vi sinh vật, ếch, bị sát nước lồi chim nước, có đạo luật có hiệu lực đưa để áp dụng cho thị cho môi trường nước sông, suối, đất ngập nước hồ Úc New Zealand b) Lựa chọn thị phù hợp cho đánh giá Danh sách dự thảo có liên quan đến thị đưa thống kê dự thảo, kèm nguồn tin cậy Chúng triển khai phổ biến Úc, số New Zealand Mục tiêu đánh giá thực trạng áp lực lên môi trường nước, dựa vào trường hợp phân tích điển hình thực tế triển khai phân tích quan trắc mơi trường Từ đó, nhà quản lý mơi trường xem xét lựa chọn dạng số lượng cần thiết thị phù hợp cho vùng áp dụng phương pháp Khung Lựa chọn thị thích hợp cho đánh giá sinh học Chỉ có nghiên cứu lĩnh vực chương trình đánh giá chất lượng mơi trường nước để lựa chọn sinh vật thị, đặc biệt quan trắc vùng nước chảy Trong nhóm sinh vật thị dùng cho quan trắc mơi trường nước sông, suối, hồ vùng đất ngập nước, nhóm động vật khơng xương sống cỡ lớn nhóm phù hợp Các thị phát triển ban đầu Úc, sau mở rộng Chương trình Sức khỏe sơng Quốc gia (NRHP) (Schofield & Davies 1996) Kết phần từ chương trình NRHP, phần từ nghiên cứu độc lập khác, lượng lớn taxon, công cụ sinh thái kỹ thuật áp dụng thử nghiệm để nâng cao cơng nghệ quan trắc sử dụng nhóm động vật không xương sống cỡ lớn Các thị đơn giản áp dụng rộng rãi hầu hết địa phương vùng lãnh thổ Úc phần lãnh thổ New Zealand Các dự thảo khác, áp dụng cho nhóm taxa đặc biệt, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể vùng nghiên cứu có hay khơng có nhóm taxa khảo sát Thực tế nghiên cứu địi hỏi tính linh động, thay loại bỏ taxa cho phù hợp khu vực nghiên cứu (Humphrey et al 1995) • Bản dự thảo áp dụng cho vùng hồ, sông đất ngập nước Đánh giá độ độc trực tiếp thơng qua thí nghiệm phịng triển khai để đánh giá độ độc nước thải trước thải trực tiếp vào môi trường Một số phương pháp đề xuất để nghiên cứu: Phương pháp 1A(i), (ii): Phân tích tổng thể ngưỡng gần chết dịng sơng/suối phản ứng lồi động vật đáy cá Phương pháp 1B(i), (ii): Đánh giá thị hố học/sinh hố mơi trường thuỷ sinh Method 2A: Thí nghiệm đánh giá độc tố‘Tổng trầm tích’ (đối với trường hợp phân tích trầm tích) Phương pháp 2B: Tích tụ sinh học (đối với tổ chức sử dụng trầm tích làm thức ăn); phản ứng gần ngưỡng chết khác (biểu hành vi) dự thảo Phương pháp 3A(i), (ii): Sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn để quan trắc đánh giá vùng suối Phương pháp 3A(iii), (iv): Sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn để quan trắc đánh giá vùng đất ngập nước sông hồ Phương pháp 3A(v): Cấu trúc quần thể cá vùng nước chảy Phương pháp 3B: Cơ chế trao đổi chất nhánh suối Phương pháp 4(i): Tảo Periphytic Phương pháp 4(ii): Thực vật phù du (Phytoplankton) Phương pháp 4(iii): Các loài tảo lớn (Macroalgae) Phương pháp 5: Xác định thay đổi cấu trúc thảm thực vật đất ngập nước thông qua công cụ viễn thám ... Chọn thị sinh học cho quan trắc lưu vực sông: Từ thực nghiệm cho thấy, việc lựa chọn thị sinh học phù hợp cho quan trắc lưu vực sông phụ thuộc vào nhiều yếu tố khơng có thị sinh học ứng dụng thống. .. nghiên cứu áp dụng, điều chỉnh thị sinh học phù hợp với điều kiện vùng sông suối cụ thể I.2 Xây dựng thị sinh học - Các bước tiếp cận Để xây dựng thị sinh học áp dụng rộng rãi cho lưu vực sông, ...CHUYÊN ĐỀ THU THẬP TÀI LIỆU, TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG CHỈ THỊ SINH HỌC CHO MÔI TRƯỜNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CỦA CÁC NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI MỞ ĐẦU Ngày nay, vấn đề bảo vệ môi trường ngày trở nên cấp thiết