nghiên cứu sử dụng cá ngựa vằn (danio rerio) làm sinh vật cảnh báo sớm ô nhiễm nguồn nước cho nhà máy nước cấp thành phố đà nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA SINH – MÔI TRƢỜNG PHAN THỊ ANH PHƢƠNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁ NGỰA VẰN (Danio rerio) LÀM SINH VẬT CẢNH BÁO SỚM Ô NHIỄM NGUỒN NƢỚC CHO NHÀ MÁY NƢỚC CẤP THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đà Nẵng, tháng 5 năm 2015 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA SINH – MÔI TRƢỜNG PHAN THỊ ANH PHƢƠNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁ NGỰA VẰN (Danio rerio) LÀM SINH VẬT CẢNH BÁO SỚM Ô NHIỄM NGUỒN NƢỚC CHO NHÀ MÁY NƢỚC CẤP THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG NGÀNH QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ThS. NGUYỄN VĂN KHÁNH Niên khóa 2011 - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả khóa luận Phan Thị Anh Phƣơng LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Văn Khánh đã hƣớng dẫn cho tôi trong suốt thời gian qua. Đồng thời tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Sinh – Môi Trƣờng, trƣờng Đại học Sƣ Phạm, Đại học Đà Nẵng đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành khóa luận này. Đà Nẵng, tháng 5 năm 2015 Sinh viên: Phan Thị Anh Phƣơng MỤC LỤC MỤC LỤC 2 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 4 DANH MỤC BẢNG 5 DANH MỤC HÌNH 6 MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục tiêu của đề tài 2 3. Ý nghĩa của đề tài 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. TÌNH HÌNH Ô NHIỄM NƢỚC TRÊN THẾ GIỚI 3 1.2. TÌNH HÌNH Ô NHIỄM NƢỚC Ở VIỆT NAM 4 1.3. GIỚI THIỆU VỀ SINH VẬT CẢNH BÁO 6 1.3.1. Sinh vật cảnh báo 6 1.3.2. Nguyên lý sử dụng 6 1.3.3. Tiêu chí lựa chọn 9 1.4. TỔNG QUAN HỆ THỐNG DÙNG SINH VẬT CẢNH BÁO SỚM 9 1.4.1. Tình hình nghiên cứu sinh vật cảnh báo sớm ô nhiễm trên thế giới 9 1.4.2. Tình hình nghiên cứu sinh vật cảnh báo sớm ô nhiễm ở Việt Nam 11 CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 15 2.1.1. Vật liệu thí nghiệm 15 2.1.2. Loài cá sử dụng thử nghiệm 15 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 16 2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.3.1. Phƣơng pháp hồi cứu tài liệu 16 2.3.2. Phƣơng pháp thí nghiệm độc học 16 2.3.3. Phƣơng pháp thí nghiệm theo dõi sự thay đổi hành vi của cá 17 2.3.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu 18 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 19 3.1. KẾT QUẢ LC 50 -24h 19 3.1.1. Nhiệt độ, pH, DO trong thời gian làm thí nghiệm 19 3.1.2. Giá trị LC 50 -24h của NaOCl đối với cá Ngựa vằn 20 3.2. KẾT QUẢ THEO DÕI HÀNH VI BƠI CỦA CÁ NGỰA VẰN TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC CẤP VÀ NƢỚC SÔNG 21 3.2.1. Nhiệt độ, pH, DO trong thời gian làm thí nghiệm 21 3.2.2. Hành vi bơi của cá trong thời gian làm thí nghiệm 21 3.3. KẾT QUẢ THEO DÕI HÀNH VI BƠI CỦA CÁ NGỰA VẰN TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC SÔNG CHỨA 10%, 20%, 30% VÀ 40% LC 50 -24h 24 3.3.1. Nhiệt độ, pH, DO trong thời gian làm thí nghiệm 24 3.3.2. Hành vi bơi của cá trong thời gian làm thí nghiệm 25 CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 32 4.1. KẾT LUẬN 32 4.2. KIẾN NGHỊ 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BEWS Hệ thống sinh vật cảnh báo sớm ĐVKXS Động vật không xƣơng sống KCN Khu công nghiệp KLN Kim loại nặng OECD Tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế TCCP Tiêu chuẩn cho phép DANH MỤC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 3.1 Nhiệt độ, pH và oxy hòa tan trong thời gian làm thí nghiệm LC 50 19 3.2 Tỷ lệ cá Ngựa vằn chết theo nồng độ NaOCl và giá trị LC 50 20 3.3 Thông số đầu vào và đầu ra của thí nghiệm 21 3.4 Kết quả quãng đƣờng di chuyển của cá trong 5h 24 3.5 Thông số đầu vào và đầu ra của thí nghiệm 25 DANH MỤC HÌNH Số hiệu hình vẽ Tên hình Trang 2.1 Cá Ngựa vằn (Danio rerio Hamilton, 1822) 15 2.2 Bố trí thí nghiệm LC 50 -24h 17 2.3 Cá Ngựa vằn trong thí nghiệm LC 50 17 2.4 Sơ đồ thí nghiệm giám sát hành vi cá Ngựa Vằn 18 3.1 Biểu đồ thể hiện sự tƣơng quan giữa phần trăm cá Ngựa vằn chết phụ thuộc vào nồng độ NaOCl trong 24h 20 3.2 Quãng đƣờng di chuyển và khoảng giới hạn của cá Ngựa vằn trong môi trƣờng nƣớc cấp 22 3.3 So sánh quãng đƣờng di chuyển của cá trong môi trƣờng nƣớc cấp - nƣớc sông 23 3.4 Quãng đƣờng di chuyển và khoảng giới hạn của cá Ngựa vằn trong môi trƣờng nƣớc sông 26 3.5 Quãng đƣờng di chuyển của cá trong môi trƣờng nƣớc sông và nƣớc sông chứa 10% LC 50 27 3.6 Quãng đƣờng di chuyển của cá trong môi trƣờng nƣớc sông và nƣớc sông chứa 20% LC 50 28 3.7 Quãng đƣờng di chuyển của cá trong môi trƣờng nƣớc sông và nƣớc sông chứa 30% LC 50 29 3.8 Quãng đƣờng di chuyển của cá trong môi trƣờng nƣớc sông và nƣớc sông chứa 40% LC 50 30 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Bảo vệ chống ô nhiễm môi trƣờng và quản lý nguồn nƣớc đang là những vấn đề cấp bách trên toàn cầu. Chất lƣợng nƣớc thƣờng xuyên bị ảnh hƣởng bởi các quá trình bất lợi nhƣ suy thoái đất, biến đổi khí hậu, các tác động trực tiếp hay gián tiếp của con ngƣời [20]. Theo Viện Khoa học sự sống quốc tế [20], nhiều nhà quản lý nhà máy xử lý nƣớc cấp nhận thấy rằng chất ô nhiễm từ nông nghiệp, nƣớc thải chƣa xử lý… là mối đe dọa hàng đầu đến việc cung cấp nƣớc. Việc áp dụng công nghệ sinh tin học để giám sát nguồn nƣớc mặt ô nhiễm mang lại hiệu quả khả quan xong vẫn còn rất mới mẻ ở Việt Nam. Hiện nay, nhiều nghiên cứu quan tâm đến việc dùng cá nhƣ một sinh vật chỉ thị (biomarker) cho việc giám sát ô nhiễm nguồn nƣớc bằng cách phân tích hành vi để xác định nguồn nƣớc bị ô nhiễm hay không. Ý tƣởng là khi nguồn nƣớc bị ô nhiễm, các chất ô nhiễm sẽ ảnh hƣởng lên hoạt động của các vi sinh vật sống trong đó. Từ đó, bằng cách quan sát sự thay đổi hành vi của vi sinh vật ta có thể xác định sự ô nhiễm và các chất gây ô nhiễm. Tuy nhiên, sinh vật đƣợc sử dụng với các phƣơng pháp này thƣờng thích nghi với điều kiện sống bản địa; việc tìm ra các sinh vật giống hệt nhƣ vậy để áp dụng cho bài toán ở Việt Nam là một vấn đề khó khăn bởi nhiều khả năng chúng không tồn tại trong điều kiện khí hậu ở Việt Nam. Từ cơ sở khoa học và thực tiễn trên, tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu sử dụng cá Ngựa vằn (Danio rerio) làm sinh vật cảnh báo sớm ô nhiễm nguồn nƣớc cho nhà máy nƣớc cấp tại thành phố Đà Nẵng”. Nghiên cứu này nhằm phân tích các phản ứng sinh học đặc trƣng của sinh vật cảnh báo đối với sự thay đổi chất lƣợng nguồn nƣớc, từ đó có thể cảnh báo sớm ô nhiễm. [...]... tổng quát Nghiên cứu sử dụng loài cá Ngựa Vằn làm sinh vật cảnh báo ô nhiễm nƣớc cho nhà máy nƣớc cấp thành phố Đà Nẵng 2.2 Mục tiêu cụ thể Xác định nồng độ LC50 – 24h của cá Ngựa vằn đối với độc chất Natri Hypochlorit (NaOCl) Xác định các thay đổi hành vi của cá khi tiếp xúc với chất ô nhiễm 3 Ý nghĩa của đề tài Đề tài theo dõi hành vi của cá Ngựa vằn (Danio rerio) trong môi trƣờng nƣớc sông thuần... trong môi trƣờng nƣớc sông thuần túy và môi trƣờng nƣớc sông có chất giả ô nhiễm (NaOCl) với các nồng độ khác nhau, từ đó xét xem cá có thay đổi hành vi bơi khi ở môi trƣờng có chất ô nhiễm hay không Trên cơ sở đó đề xuất khả năng sử dụng cá Ngựa vằn làm sinh vật cảnh báo sớm ô nhiễm cho nhà máy nƣớc cấp thành phố Đà Nẵng 2 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TÌNH HÌNH Ô NHIỄM NƢỚC TRÊN THẾ GIỚI Trung bình... NGHIÊN CỨU 2.3.1 Phƣơng pháp hồi cứu tài liệu Thu thập và tổng hợp thông tin từ các nguồn tài liệu về sinh vật cảnh báo, phƣơng pháp thử nghiệm độc học cấp tính, phƣơng pháp giám sát sinh học, hệ thống cảnh báo sớm ô nhiễm nguồn nƣớc dựa trên hành vi phản ứng của sinh vật và các nghiên cứu về cá Ngựa vằn đƣợc sử dụng trong thử nghiệm 2.3.2 Phƣơng pháp thí nghiệm độc học a) Xác định khoảng gây độc cho. .. hoạt động nhƣ một chỉ thị cảnh báo sớm về sự có mặt các chất ô nhiễm trong môi trƣờng Ví dụ nhƣ hiện nay việc sử dụng báo hiệu của cá khi xuất hiện những nhiễu loạn sinh lý thông thƣờng ở các loài cá mẫn cảm ô nhiễm đang đƣợc nghiên cứu và áp dụng rộng rãi [7] 1.3.2 Nguyên lý sử dụng Ở mỗi sinh vật “stress” là điều không thể tránh khỏi, nhƣng phản ứng không đặc trƣng của sinh vật đến bất kỳ yếu tố nào... cả khu vực thành thị lẫn nông thôn 5 1.3 GIỚI THIỆU VỀ SINH VẬT CẢNH BÁO 1.3.1 Sinh vật cảnh báo Sinh vật chỉ thị là loài mẫn cảm với điều kiện sinh lý và sinh hóa, nghĩa là chúng hoặc hiện diện hoặc có những phản ứng khác thƣờng hoặc thay đổi số lƣợng cá thể các loài chỉ thị do môi trƣờng bị ô nhiễm hay môi trƣờng sống bị xáo trộn Các sinh vật chỉ thị môi trƣờng khác nhau có thể xếp thành các nhóm theo... đặc trƣng luôn là những sự lựa chọn hàng đầu cho các hệ thống giám sát [16] 1.4 TỔNG QUAN HỆ THỐNG DÙNG SINH VẬT CẢNH BÁO SỚM 1.4.1 Tình hình nghiên cứu sinh vật cảnh báo sớm ô nhiễm trên thế giới Phƣơng pháp sử dụng sinh vật để giám sát sự ô nhiễm nguồn nƣớc là một vấn đề mới trên phạm vi thế giới và hứa hẹn nhiều kết quả tốt hơn các phƣơng pháp đo đạc các thông số lý hóa truyền thống Đặc điểm khác biệt... trƣờng; (4) Nhƣ một công cụ tích lũy sinh học là các loài tích lũy sinh học bao gồm hóa chất trong mô của chúng; (5) Các sinh vật thử nghiệm là các sinh vật chọn lọc đôi khi có thể đƣợc sử dụng nhƣ là các chất trong thí nghiệm để xác định sự hiện diện hoặc nồng độ các chất ô nhiễm [7] Vậy sinh vật cảnh báo là những sinh vật mẫn cảm, có những biểu hiện phản ứng có thể đo đƣợc đối với ô nhiễm và do đó hoạt... đã áp dụng hệ thống này giám sát ô nhiễm các sông ở Quảng Nam và Đà Nẵng đã cho những kết quả nghiên cứu khả quan về hiệu quả giám sát đối với chất lƣợng nƣớc sông [6] Do đó, việc xây dựng mô hình để phát hiện ô nhiễm nguồn nƣớc ở Việt Nam bằng cách sử dụng các sinh vật (cá) phù hợp với môi trƣờng sống của nƣớc ta sẽ có ý nghĩa quan trọng 14 CHƢƠNG 2 ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1... gây ô nhiễm [7] Những sinh vật này đƣợc gọi là sinh vật chỉ thị ô nhiễm Trong hệ thống BEWS, sinh vật cảnh báo là cảm biến chính – có chức năng cung cấp những dấu hiệu để cảnh báo sớm sự biến động môi trƣờng Để ghi nhận những phản ứng nhanh chóng, chức năng sinh lí hay hành vi của sinh vật sẽ đƣợc sử dụng nhƣ là những thông số đáp ứng Những thông số này phải phản ánh đƣợc sự thay đổi điều kiện môi trƣờng,... 2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 2.1.1 Vật liệu thí nghiệm Hóa chất sử dụng là Natri hypochlorite (NaOCl) tinh khiết Nƣớc thí nghiệm:  Sử dụng nƣớc cấp của thành phố Đà Nẵng, nƣớc đƣợc để trên 24h trƣớc khi dùng cho thí nghiệm để khử bớt Clo  Sử dụng nƣớc sông đƣợc lấy tại sông Cẩm Lệ, đoạn đi qua nhà máy nƣớc Cầu Đỏ, nƣớc sông đƣợc xác định độ mặn trƣớc khi tiến hành thí nghiệm 2.1.2 Loài cá sử dụng thử nghiệm . NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁ NGỰA VẰN (Danio rerio) LÀM SINH VẬT CẢNH BÁO SỚM Ô NHIỄM NGUỒN NƢỚC CHO NHÀ MÁY NƢỚC CẤP THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG NGÀNH QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG CÁN BỘ. Nghiên cứu sử dụng cá Ngựa vằn (Danio rerio) làm sinh vật cảnh báo sớm ô nhiễm nguồn nƣớc cho nhà máy nƣớc cấp tại thành phố Đà Nẵng . Nghiên cứu này nhằm phân tích các phản ứng sinh học đặc. HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA SINH – MÔI TRƢỜNG PHAN THỊ ANH PHƢƠNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁ NGỰA VẰN (Danio rerio) LÀM SINH VẬT CẢNH BÁO SỚM Ô NHIỄM NGUỒN NƢỚC CHO NHÀ