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 đề xuất bộ chỉ thị sinh học đầ

TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG TRUNG TÂM QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG Chuyên đề ĐỀ XUẤT BỘ CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẦY ĐỦ VÀ RÚT GỌN CHO THUỶ VỰC NƯỚC CHẢY Ở VIỆT NAM Năm 2008 – 2009 7629-15 28/01/2010 Hà Nội, 2009 Mở đầu: Một số khái niệm • Chỉ thị sinh học: thông số liên quan đến sinh vật sử dụng để đánh giá chất lượng biến đổi môi trường Các thông số lồi nhóm lồi mà số chức năng, mật độ tồn chúng sử dụng để xác định tính ngun vẹn mơi trường hệ sinh thái • Bộ thị sinh học: tập hợp thị sinh học • Bộ thị đầy đủ: toàn thị, sử dụng có đầy đủ, tồn diện điều kiện liệu để xây dựng thị • Bộ thị rút gọn: tập hợp thị đáp ứng điều kiện tại, chọn lọc từ thị môi trường đầy đủ Đề xuất Bộ thị sinh học đầy đủ rút gọn 2.1 Tổng quan Bộ thị sinh học đầy đủ rút gọn Trong điều kiện có đầy đủ trang thiết bị nghiên cứu, chuyên gia phân loại nghiên cứu sâu lĩnh vực, kinh phí cho phép, triển khai Bộ thi sinh học đầy đủ, với nhóm đối tượng sau: • Thực vật (Phytoplankton) • Thực vật bám (Periphyton) • Thực vật thuỷ sinh lớn (Macrophyta) • Động vật (Zooplankton) • Động vật khơng xương sống đáy cỡ lớn (Macrobenthos) • Động vật khơng xương sống đáy cỡ trung bình giun trịn (Nematoda) • Cá (Pisces) Việc kết hợp nhiều nhóm đối tượng nhiều loại thị cho phép có đánh giá đắn chất lượng nước thuỷ vực Trong điều kiện tại, Bộ thị rút gọn đề xuất triển khai cho nhóm đối tượng thực vật nổi, động vật động vật không xương sống đáy cỡ lớn, với loại thị: thị loài, số đa dạng hệ thống tính điểm BMWP Bảng Bộ thị sinh học đầy đủ rút gọn đề xuất cho thuỷ vực nước chảy Nhóm sinh vật Bộ thị rút gọn Chỉ thị loài Chỉ thị loài Chỉ số thị taxon Chỉ số đa dạng Thực vật Thực vật Bộ thị đầy đủ Chỉ số đa dạng Thực vật bám Thực vật thuỷ sinh lớn Chỉ thị loài Động vật Chỉ thị loài Chỉ thị loài Chỉ số thị taxon Chỉ số đa dạng Động vật Chỉ thị loài Chỉ số đa dạng Động vật KXS đáy cỡ lớn Chỉ số đa dạng Tích tụ kim loại nặng Hệ thống điểm BMWP Động vật KXS đáy cỡ trung bình giun tròn Mức độ đa dạng Cá Hệ thống điểm BMWP Chỉ số sinh học tổ hợp (IBI) Tích tụ kim loại nặng 2.2 Căn lựa chọn Bộ thị sinh học rút gọn 2.2.1 Căn lựa chọn cho nhóm đối tượng Bộ thị rút gọn • Động vật thực vật chọn sinh vật thị đặc tính bật sau: + Với ưu kích thước nhỏ, việc đánh giá thay đổi số lượng lớn cá thể quần xã động vật thực vật tiến hành dễ dàng + Thu mẫu động vật thực vật dễ, khơng tốn kém, cần người tham gia + Thực vật nhìn chung có tốc độ sinh sản nhanh, chu kỳ sống ngắn, sử dụng chúng làm thị tác động ngắn hạn + Thực vật nhóm sản sinh sơ cấp, bị ảnh hưởng trực tiếp tác nhân vật lý hóa học • Nhóm ĐVKXSĐCL sơng suối hồ sớm sử dụng giám sát ô nhiễm hữu Các ưu điểm nhóm là: + Nhiều lồi ĐVKXSĐ khả di chuyển sống chỗ, chúng đặc biệt thích hợp cho đánh giá tác động chỗ (các nghiên cứu thượng lưu, hạ lưu sơng) + Nhiều lồi ĐVKXS có có chu kỳ sống phức hợp khoảng năm Các giai đoạn sống nhạy cảm phản ứng nhanh chóng với thay đổi mơi trường sống Nhiều loài ĐVKXSĐCL xác định mức dinh dưỡng chống chịu nhiễm, điều cung cấp thơng tin cho tác động tích lũy + ĐVKXSĐCL dễ dàng phân loại họ, chí dễ dàng xác định nhiều taxa thị bậc phân loại thấp + ĐVKXSĐCL phong phú suối Nhiều suối lớn (cấp cấp 2) nơi cung cấp nguồn đa dạng ĐVKXSĐCL • Thu mẫu dễ, địi hỏi người, dụng cụ rẻ, ảnh hưởng tới mơi trường sống • Nhiều quốc gia thu thập số liệu giám sát chất lượng môi trường nước dựa ĐVKXSĐCL 2.2.2 Căn lựa chọn cho loại thị thuộc Bộ thị rút gọn: a) Chỉ thị đa dạng: Về lý thuyết, số đa dạng xây dựng để đánh giá mức độ đa dạng thành phần loài quần xã sinh vật Ở góc độ sinh thái học, mức độ đa dạng chịu tác động điều kiện môi trường Bởi vậy, nhà chuyên môn xác định chất lượng môi trường gián số đa dạng Để đánh giá tính đa dạng quần xã thuỷ sinh vật thiên nhiên, người ta thường dùng cách tính tốn số hệ số đa dạng sinh học dùng cho số quần xã đối tượng so sánh tính đa dạng Ngun tắc phương pháp tính tốn dựa mối quan hệ số loài số cá thể có quần xã thuỷ sinh vật, theo qui luật tính đa dạng quần xã thay đổi hệ sinh thái thuỷ vực có biến đổi, đặc biệt bị ô nhiễm Ưu điểm cách tính hệ số dễ thực hiện, áp dụng cho loại thuỷ vực, loại quần xã; khơng phụ thuộc vào vị trí địa lý, thành phần phân loại học Mặt hạn chế phương pháp áp dụng cho thuỷ vực có độ lớn định, khơng cho biết thơng tin thành phần phân loại lồi chỗ lồi có giá trị tính tốn nhau, có hạn chế đánh giá mức độ biến đổi sinh thái thuỷ vực thuỷ vực tình trạng tự nhiên, tính đa dạng thay đổi nguyên nhân khác b) Hệ thống tính điểm BMWP hệ số ASPT Hệ thống tính điểm BMWP nghiên cứu áp dụng nhiều quốc gia, Anh, Bỉ, Thái Lan, Ngay Việt Nam, hệ thống thử nghiệm nhiều chương trình, đề tài nghiên cứu, có nhiều dẫn liệu tài liệu tham khảo để đối chiếu kiểm chứng liệu Do yêu cầu phân tích đến bậc phân loại họ, nên việc thu mẫu, phân tích tính điểm theo hệ thống BMWP khơng khó khăn nhiều cho nhân viên phân tích (khơng phải nhà phân loại học) qua khóa tập huấn ngắn c) Chỉ thị loài Đây thị truyền thống, thường sử dụng để đánh giá chất lượng nước Các thị đề xuất Bộ thị sinh học đầy đủ rút gọn 3.1 Thực vật (Phytoplankton) 3.1.1 Loài/chi tảo thị Trong thuỷ vực, tảo nhóm sinh vật thị quan trọng để đánh giá chất lượng nước Ngày nay, nhà sinh học giới sử dụng nhiều loài tảo khác làm sinh vật thị để đánh giá chất lượng, xác định nguyên nhân gây ô nhiễm, dự báo diễn biến môi trường thủy vực Palmer (1980) xác định 46 loài tảo nước thị cho nước sạch, 50 loài loài thường có mặt vùng nước nhiễm hữu Các dẫn liệu Đặng Đình Kim cộng năm gần xác định số loài tảo lam (Cyanophyta) thuộc chi Microcystis, Anabaena thị cho môi trường nước giàu hữu Tuy nhiên, nhóm tảo thường phát triển thuỷ vực nước đứng hồ, ao Với môi trường nước chảy, loài tảo thuộc ngành tảo Vàng ánh (Chrypsophyta) Dinobryon thị mơi trường nước sạch, dinh dưỡng Một số lồi thuộc chi Oscillatoria (tảo lam), Scenedesmus, Spyrogira (tảo lục), Melosira (tảo Silic) nhiều lồi ngành tảo Mắt (Euglenophyta) thị cho mơi trường giàu dinh dưỡng, dinh dưỡng trung bình Dựa nghiên cứu nước, kết hợp với khảo sát thực tế, nhóm nghiên cứu đề xuất danh sách chi tảo sử dụng để làm thị cho chất lượng nước (Bảng 2) Bảng Các chi nhóm Thực vật phù du sử dụng để xác định mức độ ô nhiễm môi trường nước Những chi thường có mặt thuỷ vực không ô nhiễm Aulacoseira Cyclotella Fragilaria Pediastrum Staurastrum Dinobryon Những chi thường có mặt thuỷ vực ô nhiễm - Vi khuẩn lam (Tảo lam): o Oscillatoria o Lynbya o Spirulina o Merismopedia o Microcystis o Phormidium - Tảo lục o Chlorella o Scenedesmus o Teraedron o Stigeoclonium o Chlammydomonas o Chlorogonium o Agmenllum - Tảo silic: o Melosira - Tảo mắt o Phacus o Euglena o Pyrobotryp o Lepocmena 3.1.2 Chỉ số tỷ lệ taxon Có thể tính tốn tỷ lệ thành phần loài taxon theo cách Dựa vào số xác định mức độ dinh dưỡng thuỷ vực (1) Tỷ lệ taxon tảo theo Fefoldy Lajos Bảng Tỷ lệ taxon tảo tương ứng với bậc dinh dưỡng nước Tỷ lệ taxon Nghèo dinh dưỡng Dinh dưỡng trung bình Phú dưỡng 0,1-0,3 0,3-3,0 3,0-5,0 1-2,5 2,5-3,1 Chỉ số Diatomae= C/D 0-0,2 0,2-3,0 3,0-6,0 Chỉ số Euglenophyta = E/(Cy+Chl) 0-0,1 0,1-0,4 0,4-0,5 Chỉ số Cyanophyta = Cy/D Chỉ số Chlorococcales = Chl/D Trong đó: Cy = Cyanophyta (số lồi thuộc ngành tảo lam); Chl = Chlorococcales (số loài thuộc Chlorococcales, ngành tảo lục); C = Centrales (số loài thuộc tảo silic trung tâm, ngành tảo silic); D = Desmidiaceae (số loài thuộc họ Desmidiaceae, Desmidiales, ngành tảo lục); E = Euglenophyta (số lồi thuộc ngành tảo mắt) (2) Cơng thức Nygaard (1948) Cy + Chl + C + E Q= D Trong đó: Q = Chỉ tiêu đánh giá Cy = Cyanophyta (số loài thuộc ngành tảo lam); Chl = Chlorococcales (số loài thuộc Chlorococcales, ngành tảo lục); C = Centrales (số loài thuộc tảo silic trung tâm, ngành tảo silic); D = Desmidiaceae (số loài thuộc họ Desmidiaceae, Desmidiales, ngành tảo lục); E = Euglenophyta (số loài thuộc ngành tảo mắt) Bảng Chỉ số Q tương ứng với bậc dinh dưỡng nước Chỉ số đánh giá Nghèo dinh dưỡng Dinh dưỡng trung bình Phú dưỡng Q 5 (3) Công thức Schroevers (1965) Chl - D Q = 100 Chl + D Trong đó: Q = Chỉ tiêu đánh giá Chl = Chlorococcales; D = Desmidiaceae; Bảng Chỉ số Q tương ứng với bậc dinh dưỡng nước Chỉ số đánh giá Nghèo dinh dưỡng Dinh dưỡng trung bình Phú dưỡng Q 20 3.1.3 Chỉ số đa dạng (H'; D) Có thể tính tốn số đa dạng theo cách sau: (1) Chỉ số Shannon-Weiner Ni Ni ln i =1 N N s H′ = −∑ Hoặc H ′ = − ∑ ni ni lg N N S: Tổng số loài mẫu thu Ni: Số cá thể loài i mẫu thu N: Tổng số cá thể mẫu Từ kết Chỉ số Shannon – Weiner (H') tính được, ta đánh giá tính ĐDSH hệ sinh thái theo bậc sau: Bảng So sánh giá trị số Shannon - Weiner với mức độ ĐDSH Giá trị H' Mức ĐDSH >3 Đa dạng sinh học tốt 2–3 Đa dạng sinh học 1–2 Đa dạng sinh học trung bình