Động vật phù du và ảnh hưởng của môi trường nước tại trạm xử lý nước thải Bình Hưng Hòa lên Daphnla Magna

QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGÔ THỊ THANH HUYỀN ĐỘNG VẬT PHÙ DU VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA MÔI TRƢỜNG NƢỚC TẠI TRẠM XỬ LÝ NƢỚC THẢI BÌNH HƢNG HÒA LÊN DAPHNIA MAGNA Chuyên ngành : Sinh thái học Mã số : 60.42.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. ĐÀO THÀNH SƠN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NĂM 2012 -iii- TÓM TẮT Đề tài “Động vật phù du và ảnh hưởng của môi trường nước tại trạm xử lý nước thải Bình Hưng Hòa lên Daphnia magna” được thực hiện nhằm (1) nghiên cứu về động vật phù du và ảnh hưởng của các yếu tố lý hóa, thực vật phù du lên quần xã động vật phù du; (2) đánh giá chất lượng nước thải dựa vào các chỉ số sinh học trên cơ sở thành phần loài và mật độ động vật phù du; (3) tìm hiểu ảnh hưởng mãn tính của nước thải lên D. magna. Các yếu tố lý hóa môi trường (nhiệt độ, pH, độ đục, độ dẫn điện, tổng chất rắn hòa tan, hàm lượng oxy hòa tan), thực vật phù du và động vật phù du được quan trắc hàng tháng, từ tháng 4 - 9/2011 tại 6 hồ xử lý nước thải. Bên cạnh đó, thí nghiệm phơi nhiễm mãn tính của nước thải trước và sau xử lý lên D. magna được thực hiện kéo dài trong 30 ngày. Nhiệt độ và pH là hai yếu tố môi trường ổn định nhất ở các hồ xử lý nước thải trong khi độ đục nước thải có sự khác biệt, cao ở hồ bơm trục vít, hồ sục khí và giảm mạnh ở các hồ còn lại. Giá trị độ dẫn điện và tổng chất rắn hòa tan cao ở tất cả các hồ xử lý. Hàm lượng oxy hòa tan cao, ổn định ở hồ hoàn thiện 2, 3, hồ sục khí, và khá thấp ở hồ lắng và bơm trục vít. Thành phần loài thực vật phù du nước ngọt làm thức ăn cho động vật phù du là các loài thực vật phù du lớp Chlorophyceae và Bacillariophyceae. Qua sáu đợt khảo sát, 50 loài thuộc 29 giống, 26 họ, 11 bộ, 8 lớp, 5 ngành và 6 dạng ấu trùng động vật phù du đã được ghi nhận và minh họa bằng hình chụp. Theo hiểu biết của tôi, trong số những loài động vật phù du tìm thấy, có hai loài (Asplanchna amphora, Lecane robusta) lần đầu được ghi nhận cho Việt Nam trên cơ sở hình thái học. Sự biến hình ở loài Brachionus calyciflorus, B. caudatus và B. angularis cũng được ghi nhận. Mật độ cá thể động vật phù du tương quan thuận đối với độ đục, độ dẫn điện, tổng chất rắn hòa tan. Kết quả phơi nhiễm mãn tính cho thấy nước thải trước xử lý ảnh hưởng mạnh lên tỉ lệ sống sót, ngày thành thục, số con non sinh ra và hiện tượng sẩy thai ở D.magna so với nước thải sau xử lý. Trong khi đó, nước thải sau xử lý tác động mạnh lên số lượng cá thể D. magna sinh con non bị dị dạng so với nước thải trước xử lý. -iv- SUMMARY The project “Zooplankton and effects of wastewater at Binh Hung Hoa wastewater treatment station on Daphnia magna” aims to (1) study zooplankton and effects of physical-chemical parameters, phytoplankton on zooplankton; (2) evaluate the quality of wastewater based on biological indices which on species composition and abundance of zooplankton; (3) investigate the chronic effects of wastewater on D. magna. The aquatic environment parameters (including temperature, pH, turbidity, electric conductivity, total dissolved solids, dissolved oxygen), phytoplankton, and zooplankton, were monthly minitored from April- September 2011 at six wastewater treatment ponds. Besides, chronic exposures of untreated and treated wastewater on D. magna were conducted for 30 days Water temperature and pH in the ponds were the two most stable parameters while turbidity was not. They were higher at intake water pond and aerated pond and lower at the other ponds. Values of total dissolved solids and electric conductivity were high at all treament ponds. Dissolved oxygen was high, stable at maturation ponds 2, 3 and aerated pond and very low at sedimentation pond and intake water pond. The species composition of freshwater phytoplankton as food for zooplankton belong to Chlorophyceae and Bacillariophycea classes. During 6 times of monitoring, 50 species belong to 29 genera, 26 families, 11 orders, 8 classes, 5 divisions and 6 larvae of zooplankton were recorded and illustrated with photos. To my knowledge, among the recorded zooplankton species, two species (Asplanchna amphora, Lecane robusta) were the firstly for Vietnam based on morphological identification. The cyclomorphosis change to Brachionus calyciflorus, B. caudatus, B. angularis was also observed. Abundance of zooplankton correlated possitively with turbidity, electric conductivity and total dissolved solids. Results of chronic exposures showed that untreated wastewater had stronger adverse effects on survivorship, maturation, fecundity and abortion of D. magna than treated wastewater. In addition, treated wastewater induced more malformation to D. magna than untreated one. LỜI CẢM ƠN Để thực hiện và hoàn thành tốt luận văn, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến TS. Đào Thanh Sơn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Đặc biệt, đã giúp tôi phân tích định tính và định lượng mẫu thực vật phù du trong các đợt khảo sát của đề tài. Xin trân trọng cảm ơn KS. Phạm Văn Miên đã giúp đỡ tôi trong quá trình phân loại động vật phù du và truyền đạt kinh nghiệm quí báu về thực nghiệm trong quá trình thao tác thực địa, định danh mẫu. Chân thành cảm ơn ThS. Phạm Thanh Lưu, CN. Nguyễn Thanh Sơn, CN. Bùi Lê Thanh Khiết thuộc Phòng Độc học Môi trường, Viện Môi trường và Tài nguyên đã giúp đỡ tôi trong quá trình lấy mẫu và chia sẻ kiến thức trong xử lý số liệu. Cảm ơn ThS. Bùi Thị Như Phượng, KS. Đinh Thị Tuyền thuộc Phòng Chất lượng nước, Viện Môi trường và Tài nguyên đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình đo đạc các yếu tố lý hóa môi trường nước ngoài thực địa. Tôi xin cảm ơn anh Trần Quốc Vinh, trưởng phòng quản lý và dịch vụ Môi trường và các anh, chị thuộc Trạm xử lý nước thải Bình Hưng Hòa đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình lấy mẫu và chia sẻ nhiều tài liệu giá trị phục vụ cho quá trình nghiên cứu. Cảm ơn tất cả các bạn học viên cao học khóa 19 Sinh thái học đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt chặng đường học tập và nghiên cứu. Sau cùng, cảm ơn lời động viên tinh thần của những người thân yêu đã giành cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2012 Ngô Thị Thanh Huyền. -1- MỞ ĐẦU Động vậ ạy cảm đối với môi trườ . Sự thay đổi của môi trường nước ảnh hưởng lên sự thay đổi trong quần xã động vật phù du. Kế tiế , động vậ n trọng trong chuỗi thứ . Sự đa dạng về thành phần loài, sinh khối và sự phong phú của quần xã động vật phù du có thể sử dụng để xác định sức khỏe (chất lượng) củ ệ [52]. ớc ngọ ể . Tuy nhiên cho đến nay, những công bố khoa học về động vật ph ở Việ ều. Ảnh hưởng của các yếu tố , sinh học lên quần xã động vậ ả . Daphnia magna là một trong những sinh vật chuẩn trong nghiên cứu độc học sinh thái nhờ vào những ưu điểm nổi bật như độ nhạy của chúng đối với các hợp chất gây độc dễ dàng được nhận biết và kiểm soát, có khả năng phân bố rộng và sinh sản với số lượng nhiều bằng hình thức trinh sản [13]. Trên thế giới, nhiều nghiên cứu nhằm đánh giá tác động của các chất độc trong thủy vực lên sinh vật, hệ sinh thái đã được thực hiệ ố [19 D. magna . , ả -2- . Cho đến nay, chất lượng môi trường nước thải trong quá trình xử lý và sau xử lý tạ ) dựa trên các yếu tố lý hóa. Tuy nhiên, thông tin, kết quả các yếu tố sinh học vẫn chưa được định kỳ khảo sát. Nhằm góp phần và bổ sung đánh giá chất lượng môi trường nước thải Bình Hưng Hòa được toàn diện và hiệu quả hơn, đề tài “Đ t Daphnia magna” ất lượng nước thải trên cơ sở thành phần loài và mật độ động vật phù du, cảnh báo về mức độ an toàn của chất lượng nước thải trước xử lý (đầu vào) và sau xử lý (đầu ra) tại trạm xử lý nước thải Bình Hưng Hòa. -3- Chƣơng 1: , sông, đạ ớ ủy vực nước ngọ ụ - (100µm-1cm) và có vỏ (nhỏ hơn 8mm)) [34]. Ở các hồ tự nhiên, giáp xác và luân trùng là hai nhóm động vật phù du chiếm ưu thế về năng suất và sinh khối. Ngoài ra, các loài giáp xác bơi nghiêng và , , ,… [60]. ế ẫ ộng vậ [17 (đặc biệt ở các hồ giàu dinh dưỡ , mật độ động vật phù du nguyên sinh có thể lớn hơn 140.000 cá thể/ml [23 [25]. Bên cạ ủ ớ [34]. -4- ủy vự ạn chế ật độ quầ ộng vật phù du nguyên sinh [31]. Ở các thủy vực có độ đụ ả năng lọ ếm ưu thế ở [32]. 1.1.2.1 Động vật phù du nguyên sinh [56] Động vật phù du nguyên sinh (Protozoa) là những sinh vật có nhân thực, thường là đơn bào như Epistylis plicatilis, Difflugia lebes (Hình 1.1). Chúng gồm các nhóm ciliates, flagellates và nhóm sarcodines. Hình 1.1: Một số loài động vật phù du nguyên sinh. a: Epistylis plicatilis; b: Difflugia lebes. Thước đo = 50µm (ảnh: Thanh Huyền). Cilia và flagella được phân biệt dựa trên hình thái và chức năng. Trong đó, cilia có hình dạng cơ thể thường ngắn, mập và di chuyển trong nước nhanh hơn so với các loài flagella. Tốc độ bơi của ciliate và flagellate ít phụ thuộc vào kích thước cơ thể. Trung bình, tốc độ bơi của động vật phù du flagellates khoảng 0,2mm/s và của động -5- vật phù du ciliates khoảng 1mm/s. Ở các thủy vực nước ngọt, động vật phù du sarcodine rất hiếm gặp, ngay cả trong các thủy vực giàu dinh dưỡng. Chúng thường hiện diện chủ yếu ở gần tầng đáy hoặc tầng đáy. [57] (Rotifera) được mô tả lần đầu tiên bởi Leeuwenhoek (1703), phần lớ . . a: Keratella tropical; b: Brachionus donneri; c: B. quadridentatus; d: Hexathra mira. Thước đo = 50µm (ảnh: Thanh Huyền). tr (lorica). (ví dụ d c b a a -6- Keratella). Đỉ Brachionus urceolaris, Conochilus unicornis . Mi mastax (trophi (ăn thực vật phù du chủ yế ố . Trong tự 200-300 đế . Động vật phù du giáp xác (Crustacea) nước ngọt phần lớn gồm các loài râu ngành, có vỏ, chân chèo. Trong đó, các loài râu ngành và chân chèo chiếm số lượng lớ ở . Ngoạ Pleuroxus striatus, Dunhevedia crassa ỏ đượ : đầu, ngực và chân. Cơ thể . Râu ngành (C - ằ 1.3) [60]. [...]... thích hợp cho động vật phù du sống và phát triển là 25-33°C, phù hợp với điều kiện nhiệt độ nước mặt tại các hồ xử lý nước thải Bình Hưng Hòa [9] Đồng thời, giá trị pH tại các hồ xử lý nước thải ít có sự khác biệt so với giá trị pH nước -30- thải trong các khu công nghiệp thải ra sông Sài Gòn, thích hợp cho sự sống và phát triển của quần xã động vật phù du, đặc biệt là các loài động vật phù du ngành Rotifera... (ảnh: Thanh Huyền) Nhiều loài động vật phù du di chuyển xuống tầ chuyển lên mặt nước vào ban đêm Điều này có nghĩa là động vật phù du ở vị trí thấp hơn vào ban ngày và do đó có thể hạn chế được sự nhận biết của kẻ thù Vào ban đêm, động vật phù du có thể bơi lên bề mặt và tiêu thụ thực vật phù du một cách an toàn Sự di chuyển của các loài động vật phù du phụ thuộc vào vị trí hơn là -12- phụ thuộc vào... Scenedesmus sp a: D magna ; b: D magna (8 n Scenedesmus sp (ảnh: Thanh Huyền) nghiên cứu 2.2.1 Khu vực nghiên cứu ừ - ủ ả yế ột phần nhỏ ử )n ệ thống xử lý nước thải tại trạm xử lý nước thải Bình Hưng Hòa liên tục và nối tiếp nhau (Hình 2.2, Hình 2.3) ợc chọn để khảo sát các yếu tố lý hóa và sinh vật tương ứng với từng giai đoạn xử ại trạm xử lý nước thải Bình Hưng Hòa Mẫu thu kí hiệu lần lượt là BH1... Mahassen và Sami (2011) khi nghiên cứu ảnh hưởng mãn tính của nước thải ở ở các giai đoạn xử lý khác nhau tại làng El-Mofti, Ai Cập lên D magna cũng đã kết luận nước thải sinh hoạt từ các bể tự hoại có ảnh hưởng lên sự sống còn, tăng trưởng và sinh sản của D magna Đồng thời, mức độc tính của nước thải giảm dần sau khi được xử lý qua từng giai đoạn Từ đó, tác giả đề xuất nâng cấp hiệu suất của các bể... phù du làm nguồn thức ăn cho động vật phù du tại các hồ xử lý nước thải Kiểm định Kruskal-Wallis được sử dụng để tính toán sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê đối với tỉ lệ sống sót, sự thành thục, sự sinh sản trong thí nghiệm mãn tính ảnh hưởng của nước thải đầu vào và đầu ra ở các nồng độ khác nhau -29- Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Môi trƣờng lý hóa 3.1.1 Các yếu tố vật lý Nhiệt độ nước. .. bị đo nhiệt độ và hàm lượng oxy hoàn tan; c: Lọ đựng mẫu (ảnh: Thanh Huyền) h vật phù du ậ (thực vật phù du và động vậ Riêng các mẫu định tính, định lượng thực vật phù du được phân tích bởi TS Đào Thanh Sơn Sinh vậ -24- , dựa vào hình thái học theo các tài liệu trong và ngoài nướ 51 Trong đó, thực vật phù du được định danh chủ yếu dựa vào tài liệu Prescott (1951) [48] Động vật phù du được định danh... mặt tại các hồ xử lý dao động từ 28-34°C, thấp nhất vào đợt khảo sát tháng 6 và cao nhất vào tháng 4 năm 2011 Giá trị pH của các hồ xử lý qua sáu đợt khảo sát ở mức hơi acid đến kiềm, có giá trị từ 6,5-8,2, thấp nhất vào đợt khảo sát tháng 7 tại hồ hoàn thiện 2 và cao nhất vào đợt tháng 9 tại hồ hoàn thiện 1,2 Trong khi đó, độ dẫn điện của nước ở các hồ xử lý dao động từ 394-881µS/cm, thay đổi mạnh tại. .. tại nước đầu vào xử lý (hồ bơm trục vít), thấp nhất vào đợt khảo sát tháng 5 và cao nhất vào đợt tháng 9 Độ đục tại các hồ xử lý sau 6 đợt khảo sát dao động từ 9-228NTU, thấp nhất vào đợt khảo sát tháng 7 tại hồ lắng và cao nhất vào đợt tháng 9 tại hồ bơm trục vít Độ đục có sự giảm mạnh khi nước thải từ hồ sục khí sang hồ lắng và tăng dần qua các hồ hoàn thiện 1, 2, 3 Ngoài ra, tổng chất rắn hòa tan tại. .. hoàn thiện 2) và BH6 (hồ hoàn thiện 3) (Hình 2.3) -21- Hồ hoàn thiện 1 Hệ thống chắn rác và lắng cát Hồ hoàn thiện 2 Hồ lắng ) Hồ hoàn thiện 3 Hồ bơm trục vít Hồ chứa bùn Xả thải ệ thống xử lý nước thải (Nguồn: Được vẽ lại theo qui trình xử lý tại trạm xử lý nước thải Bình Hưng Hòa 2010) 2.2.1.1 Hồ bơm trục vít (BH1) 0,18m3 ) (Hình 2.2a) (BH2) Mực nướ Tại đây, chất hữu cơ trong nước thải được phân... Trong khi đó, độ đục góp phần vào sự tán xạ và hấp thụ ánh sáng trong nước, chủ yếu do vật chất lơ lửng và chất keo như đất sét, bùn, chất vô cơ và hữu cơ, sinh vật phù du và vi sinh vật Sự hoạt động mạnh của các sinh vật hiếu khí phân hủy bùn hữu cơ ở hồ sục khí là nguyên nhân làm độ đục nước thải giảm mạnh ở cuối hồ lắng Tuy nhiên, sự phát triển mạnh về mật độ sinh vật phù du tại các hồ hoàn thiện sau . Đề tài Động vật phù du và ảnh hưởng của môi trường nước tại trạm xử lý nước thải Bình Hưng Hòa lên Daphnia magna được thực hiện nhằm (1) nghiên cứu về động vật phù du và ảnh hưởng của các. loài và mật độ động vật phù du, cảnh báo về mức độ an toàn của chất lượng nước thải trước xử lý (đầu vào) và sau xử lý (đầu ra) tại trạm xử lý nước thải Bình Hưng Hòa. . tố lý hóa, thực vật phù du lên quần xã động vật phù du; (2) đánh giá chất lượng nước thải dựa vào các chỉ số sinh học trên cơ sở thành phần loài và mật độ động vật phù du; (3) tìm hiểu ảnh hưởng