tiểu luận chỉ thị sinh học môi trường: môi trường nước

tiểu luận chỉ thị sinh học môi trường: môi trường nước. Ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm nguồn nước nói riêng là kẻ thù chung của nhân loại. Nhiệm vụ chủ yếu của những người làm công tác bảo vệ môi trường là trừ bỏ ô nhiễm, làm cho môi trường trở thành trong sạch. Muốn trừ bỏ ô nhiễm môi trường thì phải tìm hiểu, nắm vững nó, chỉ có như thế mới mới lập được những kế hoạch hữu hiệu và sử dụng biện pháp thích hợp để trừ bỏ. Để biết được chất gây ô nhiễm môi trường, con người phải giám sát, đo lường môi trường thông qua việc dùng những chất chỉ thị hay sinh vật chỉ thị. Trên thế giới hiện nay chỉ thị môi trường đã và đang được sử dụng rộng rãi, nhờ đó ta có thể nghiên cứu được quy luật về nguồn gốc, phân bố, di chuyển và biến hóa của các chất gây ô nhiễm môi trường, từ đó đưa ra những dự đoán về xu thế ô nhiễm hoặc xác định được đối tượng gây ô nhiễm cần khống chế, lấy đó làm căn cứ khoa học để nghiên cứu các đối sách khống chế ô nhiễm và tiến hành quản lý môi trường.

A-Mở đầu:

Môi trường là vấn đề nóng bỏng Sinh thái, tài nguyên môi trường đã và đang

bị phá huỷ một cách nghiêm trọng từng ngày, từng giờ với tốc độ thoái hoá nhanh chóng

Loài người ngày nay đang phải trả giá cho những gì mà các nước phát triển đã làm đối với môi trường cách đây hàng trăm năm Do vậy, nhân loại đã và đang

ý thức được rằng, nếu các vấn đề môi trường không được xem xét, đánh giá đầy đủ và kỹ lưỡng thì tăng trưởng kinh tế và công nghiệp hoá với tốc độ hiện nay nhất định sẽ đi kèm với huỷ hoại môi trường

Hình 1: ô nhiễm nguồn nước

Ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm nguồn nước nói riêng là kẻ thù chung của nhân loại Nhiệm vụ chủ yếu của những người làm công tác bảo vệ môi trường là trừ bỏ ô nhiễm, làm cho môi trường trở thành trong sạch Muốntrừ bỏ ô nhiễm môi trường thì phải tìm hiểu, nắm vững nó, chỉ có như thế mới

mới lập được những kế hoạch hữu hiệu và sử dụng biện pháp thích hợp để trừbỏ.

Để biết được chất gây ô nhiễm môi trường, con người phải giám sát, đo lường môi trường thông qua việc dùng những chất chỉ thị hay sinh vật chỉ thị Trên thế giới hiện nay chỉ thị môi trường đã và đang được sử dụng rộng rãi, nhờ đó

ta có thể nghiên cứu được quy luật về nguồn gốc, phân bố, di chuyển và biến hóa của các chất gây ô nhiễm môi trường, từ đó đưa ra những dự đoán về xu thế ô nhiễm hoặc xác định được đối tượng gây ô nhiễm cần khống chế, lấy đó làm căn cứ khoa học để nghiên cứu các đối sách khống chế ô nhiễm và tiến hành quản lý môi trường

Trong công tác quản lí môi trường hiện nay việc đánh giá chất lượng môi trường thông qua phương pháp phân tích chỉ tiêu lí hóa đang được sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, phương pháp chỉ có thể phản ánh tình trạng đất ngay tại thời điểm lấy mẫu khó có thể dự báo chính xác về các tác động lâu dài của chúng đến môi trường nước, phải quan trắc liên tục với tần suất cao gây tốn kém Nhưng phương pháp quan trắc sinh học lại khắc phục được một số hạn chế của phương pháp trên như cung cấp dữ liệu về thời gian, tiện lợi trong sử dụng và cho kết quả nhanh, trực tiếp về ảnh hưởng của hiện trạng ô nhiễm đến sự phát triển của hệ thống sinh vật trong nước Mỗi đối tượng sinh vật có điều kiện nhất định về yêu cầu sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng O2, khả năng chống chịu một hàm lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường sống Do đó sự hiện diện hay không của chúng biểu thị một điều kiện sinh thái của môi trường sống nằm trong hay vượt quá giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của sinh vật đó

B-Nội dung:

I Khái niệm

1.Khái niệm về chỉ thị sinh học môi trường

a Chỉ thị môi trường: ( Environmental Indicator)

Chỉ thị môi trường là một hoặc một tập hợp các thông số môi trường( tác nhânhóa, lý, sinh vật) chỉ ra đặc trưng nào đó của môi trường

Trong thực tế, một thành phần môi trường( đất, nước, không khí, sinh vật) baogồm vô số các thông số hóa, lý, sinh học Việc xác định, quan trắc tất cả các thông số này cũng không thể đánh giá được chất lượng môi trường nếu không dựa vào một thông số chủ đạo có giá trị chỉ thị

Dựa vào bản chất các hệ sinh thái, người ta nhận ra rằng sự xuất hiện tăng hoặc giảm về nồng độ( hay cường độ) hoặc sự biến mất của một số thông số( hay tác nhân) đã cho phép xác định được đặc điểm của thành phần môi trường cần nghiên cứu Các tác nhân đó được gọi là chỉ thị môi trường

Để xác định mức độ ô nhiễm nguồn nước do các yếu tố độc hại( kim loại nặng

và các hóa chất độc vi lượng) nhiều khi ta không xác định được sự có mặt của chúng trong nước( vì nồng độ quá thấp) nhưng có thể xác định qua sinh vật chỉthị( vi khuẩn, động vật đáy, …) vì khả năng tồn lưu lâu dài của các hóa chất độc trong loài sinh vật này

b Chỉ thị sinh thái môi trường( Environmental Elogical Indicator):

Chỉ thị sinh thái môi trường chuyên nghiên cứu về các khoa học lấy sinh vật ( thực vật, động vật và vi sinh vật) làm chỉ thị cho tình trạng, mức độ trong lànhhay ô nhiễm, thích hợp hay không đối với sinh vật của môi trường sinh thái

c Chỉ thị sinh học( Bioindicator):

Từ đặc điểm sinh học của nguồn nước tự nhiên, chúng ta thấy rõ là một số loàithủy sinh có thể phát triển tốt trong môi trường này nhưng lại kém hoặc khôngthể phát triển trong môi trường khác Đây là cơ sở để lựa chọn chỉ thị sinh học

để quan trắc chất lượng nước và đánh giá tác động đến môi trường nước Vậy chỉ thị sinh học( biological indicator) là khoa học nghiên cứu một loài hoặc mộtsinh vật dùng để định mức chất lượng hoặc sự biến đổi của môi trường

d Chỉ thị vi sinh( Indicator Microorganisms):

Để đánh giá mức độ ô nhiễm nước do chất thải sinh hoạt, ngoài các thông số hóa, lý ta chỉ cần quan trắc các vi sinh chỉ thị: E-coli, tổng Coliform và các vi sinh vật gây bệnh( pathogen), trong đó E-coli là chỉ thị thường dùng nhất vì đặctrưng cho môi trường bị nhiễm phân và dễ xác định trong điều kiện thực địa

e Sinh vật chỉ thị( Bio-indicator):

Sinh vật chỉ thị môi trường là những đối tượng sinh vật có yêu cầu nhất định

về điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng ôxy, khả năng chống chịu một hàm lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi

trường sống Do đó, sự hiện diên hay không của chúng biểu thị một tình trạng

điều kiện sinh thái của môi trường sống nằm trong hay vượt giới hạn nhu cầu

và khả năng chống chịu của đối tượng sinh vật đó

Đối tượng sinh vật là sinh vật chỉ thị môi trường có thể là cấc loài sinh vật hoặccác tập hợp loài

Các điều kiện sinh thái chủ yếu là các yếu tố vô sinh: hàm lượng chất dinh dưỡng, nhu cầu ôxy, chất độc và các chất gây ô nhiễm khác

Sinh vật chỉ thị trong môi trường nước là những cá thể, quần thể hay quần xã

có khả năng thích ứng hoặc rất nhạy cảm với môi trường nhất định Các sinh vật chỉ thị có thể là 1 loài, 1 nhóm loài, có thể tương quan giữa các nhóm loài hoặc tổng số loài trong quần xã và chỉ số đa dạng Chúng có thể chỉ thị về độ sạch, độ nhiễm bẩn của thủy vực( gắn liền với độ giàu, ngheo dinh dưỡng) chỉ thị về chất lượng nước: nước cứng, nước mềm, nồng độ muối, độ nhiễm phèn,nhiễm độc

g Loài chỉ thị( Indicator Species)

Là loài sinh vật được sử dụng trong khảo sát, đánh giá sự tồn tại của một số điều kiện môi trường vật lý

h Cây chỉ thị( Indicator Plant):

Là những cây dùng để nhận biết mức độ môi trường Những cây này có đặc tính sinh học thích nghi cao với điều kiện môi trường đặc biệt hoặc dễ bị chết,

bị ảnh hưởng Ngoài ra còn có động vật chỉ thị( Indicator Animals)

2 Khái niệm mở rộng về sinh vật chỉ thị

Vì vậy SVTT không chỉ có khả năng chỉ thị cho môi trường nhất định mà còn dễ

bị phát hiện hơn qua những phân tích hoá học

Trong số các sinh vật loại này rêu thường được sử dụng rộng rãi nhất, tảo, thực vật lớn cũng thường được sử dụng, cá và động vật không xương sống cũng có thể sử dụng

c Sinh vật thăm dò và cảnh báo

Là những loài sinh vật bản địa đơn lẻ, có khả năng thể hiện phản ứng có thể

đo được đối với chất ô nhiễm

Sinh vật thăm dò và cảnh báo được sử dụng như một chỉ thị cảnh báo sớm về

sự có mặt các chất ô nhiễm trong môi trường

II Cơ sở khoa học của việc sử dụng sinh vật chỉ thị môi trường

Trong hoạt động sống của mình, sinh vật luôn có xu hướng thiết lập một sự cân bằng với các điều kiện của môi trường Các loài sinh vật chịu sự chi phối của môi trường đồng thời là sự biến đổi thích nghi của chúng với các sự thay đổi của môi trường Vì vậy, khi các nhân tố môi trường thay đổi sẽ kéo theo các phản ứng thích nghi của sinh vật Đến một ngưỡng nhất định một số loài không còn khả năng chống chịu với các thay đổi đó sẽ bị mất đi đồng thời là sựxuất hiện của các nhóm loài thích nghi với môi trường đó Do vậy hoàn toàn cóthể dựa vào các sinh vật để xem xét đánh giá chất lượng môi trường nói chung

và chất lượng môi trường nước nói riêng

Thành phần loài của một quần xã sinh vật được xác định bởi các yếu tố môi trường

Tất cả các cơ thể sống đều chịu tác động của các yếu tố môi trường sống, môi trường sống này cũng có thể bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh đặc biệt bị tấc động mạnh bởi các điều kiện vật lí và hóa học

Yếu tố tác động vào môi trường có thể hay không gây hại cho sinh vật nào đó, thì sinh vật này sẽ bị hay không bị loại trừ ra khỏi quần thể, làm nó trở thành sinh vật chỉ thị cho môi trường

Như vậy, cơ sở cho việc sử dụng sinh vật làm vật chỉ thị môi trường dựa trên hiểu biết về khả năng chống chịu của sinh vật với các yếu tố của điều kiện sinh thái ( yếu tố vô sinh) với tác động tổng hợp của chúng

Các yếu tố sinh thái vô sinh của môi trường có thể là: ánh sáng, nhiệt độ, nước hay ẩm độ, các chất khí, các chất dinh dưỡng dễ tiêu

1 Tác động của các yếu tố vô sinh lên sinh vật

- Ưa sáng: phi lao, bồ đề , thuốc lá, cà rốt , lúa , ngô

- Ưa tối: cà độc dược, hành , dương xỉ, rêu, tảo silic (có khả năng quang hợp khi ánh sáng ở ngưỡng tối thiểu của cây trồng với ánh sáng có thể chia ra cây nhiệt đới , cây ôn đới, cây á nhiệt đới

Theo P.Ư của cây trồng với thời gian chiếu sáng có thể chia ra: cây có PƯ ngày ngắn và ngày dài

b.Nhiệt độ

Trong một phạm vi nhất định, nhiệt độ càng tăng, càng tăng tốc độ phát triển của sinh vật

Sinh vật có thể phản ứng với nhiệt độ bằng nhiều hình thức khác nhau

Khi nhiệt độ cao, cây tích luỹ nhiều đường, muối, tăng khả năng giữ nước, thoát hơi nước Cây non thường chịu lạnh tốt hơn già

Khi bị nóng động vật có thể toả nhiệt, dẫn nhiệt, bốc hơi, giãn các mạch máu ngoại vi Khi lạnh nó co mạch, hình thành lớp lông và mỡ dưới da dày, tăng sảnnhiệt hoặc run rẩy.

Theo P.Ư của cây trồng với nhiệt độ có thể chia ra cây nhiệt đới , cây ôn đới, cây á nhiệt đới

c.Nước và ẩm độ

Nước có vai trò rất quan trọng đối vối sinh vật

Phân loại sinh vật theo mức độ phụ thuộc vào nước:

-Sinh vật ở nước: cá, thực vật thuỷ sinh

-SV ưa ẩm cao: lúa , cói, lác

-SV ưa ẩm vừa: tếch , các cây họ Bạch đàn , trầu không

-SV ưa ẩm thấp, chịu hạn: xương rồng , bỏng nẻ , thầu dầu , trúc đào, sú , vẹt

dù , cà phê chè, phi lao , tiêu , rêu, địa y

d Các chất khoáng hoà tan ( muối)

Chất khoáng có vai trò quan trọng trong cơ thể sinh vật, giúp điều hoà các quá trình sinh hoá, áp suất thẩm thấu của dịch mô và các hoạt động chức năng khác Sinh vật có khả năng hấp thu chất khoáng khác nhau

Đối với cây trồng dinhdưỡng khoáng quyết định đến tình trạng sinh trưởng, năng suất, chất lượng sản phẩm cây trồng

Theo yêu cầu dinh dưỡng của thực vật có 14 chất khoáng là dinh dưỡng thiết yếu cần cung cấp, được chia thành 3 nhóm theo nhu cầu: đa lương (N,P,K), trung lượng(Ca,Mg,S,Si) và vi lượng (Fe,Mn,Cu,Zn,Bo,Mo,Cl) (B.QH)

Môi trường mất cân đối hàm lượng các chất khoáng có thể dẫn đến gây rối loạn quá trình trao đổi chất làm sinh vật mắc bệnh

2 Khả năng biến đổi đê thích nghi của sinh vật khi môi trường thay đổi

Sự phản hồi của sinh vật đối với tác động từ môi trường:

Sinh vật phản ứng lên tác động của môi trường bằng hai phương thức: chạy trốn (động vật), hoặc thích nghi

Sự thích nghi của sinh vật có thể : thích nghi hình thái và thích nghi di truyền.+ Thích nghi hình thái xảy ra trong suốt thời gian sống của cơ thể sinh vật dưới tác động của các yếu tố môi trường

+ Thích nghi di truyền xuất hiện trong quá trình phát triển cá thể, không phụ thuộc vào sự có hay vắng mặt của các trạng thái môi trường, được xác định và củng cố bởi các yếu tố di truyền.

Diễn thế sinh thái và tác động đến sinh vật chỉ thị môi trường: tác động làm biến đổi môi trường sống gây thay đổi quàn xã sinh vật

Tất cả các hoạt động kinh tế liên quan đến hệ sinh thái luôn chịu ảnh hưởng vàtác động vào quá trình diễn thế sinh thái

Nguyên nhân xảy ra diễn thế:

+ Nguyên nhân bên trong: gây nên nội diễn thế nằm trong tính chất của chính

hệ sinh thái, sự sinh sản và cạnh tranh sinh tồn của các SV

+ Nguyên nhân bên ngoài: bao gồm các yếu tố từ bên ngoài tác động lên hệ sinh thái làm thay đổi nó, gây nên ngoại diễn thế

Tác động làm biến đổi của môi trường gây ảnh hưởng trên cơ thể sống có thể quan sát:

- Những thay đổi về thành phần loài hoặc các nhóm ưu thế

- Những thay đổi về đa dạng loài

- Tăng tỷ lệ chết trong quần thể

- Thay đổi sinh lý và tập tính trong các cá thể

- Những khiếm khuyết về hình thái và tế bào trong các cá thể

- Sự tích luỹ dần các chất gây ô nhiễm trong các mô của những cá thể

Do ảnh hưởng của diễn thế sinh thái mà các chỉ thị sinh học có thể sử dụng để đánh giá tình trạng sinh thái, đặc biệt là điều kiện khu cần bảo tồn

III Tính chất sinh vật chỉ thị môi trường:

Khả năng chống chịu của sinh vật với các yếu tố vô sinh của môi trường và tác động tổng hợp của chúng ( là 1 đặc điểm –tính chất của sinh vật chỉ thị)

Đặc điểm phản hồi lên tác động nhân tố của môi trường bằng 2 hình thức chạytrốn và thích nghi (đặc điểm thứ 2 của sinh vật chỉ thị)

Tính chỉ thị môi trường của sinh vật chỉ thị được thể hiện ở các bậc khác nhau:+Sinh vật chỉ thị-dấu hiệu về sinh lí, sinh hóa, tập tính, tổ chức tế bào của sinh vật chỉ thị

+Quần thể sinh vật chỉ thị-cấu trúc quần thể của các loài chỉ thị

+Quần xã sinh vật chỉ thị-một số nhóm sinh vật chỉ thị nào đó (sinh vật nổi, sinh vật đáy)

Nhờ tính chất của sinh vật chỉ thị có thể sử dụng khả năng tích tụ các chất ô nhiễm trong cơ thể và giá trị biểu thị tác động tổng hợp của các yếu tố môi

trường lên sinh vật để đánh giá môi trường thuận lợi và hiệu quả hơn so với phương pháp lí hóa học.

-Vai trò của CTSH trong đánh giá môi trường

Sự thiếu hay thừa dinh dưỡng gây ảnh hưởng lớn đến tình trạng sinh trưởng

và sức sản xuất của thực vật làm trên lá thực vật xuất hiện những dấu hiệu bất thường có thể quan sát được bằng mắt (Cây còi cọc, vàng lá, màu tía, mất màu, hoại tử)

Ngộ độc làm thực vật có những dấu hiệu dị thường (thấp lùn, lá bị mất màu xanh,vàng lá, hoại tử, cây có thể chết)

Dựa vào những dấu hiệu nêu trên ở thực vật cho phép đánh giá nhanh, rẻ tiền,

và hiệu quả về những chất ô nhiễm ở các nồng độ khác nhau

Trong những trường hợp cần thiết, bổ sung phương pháp phân tích đất, nước

IV Tiêu chuẩn sử dụng sinh vật chỉ thị môi trường:

Khi sử dụng sinh vật chỉ thị, người ta cần căn cứ vào các đặc điểm sau:

- Vật chỉ thị dễ dàng định loại( readily identified) Dễ thu mẫu

- Tính thích nghi cao của loài sinh vật đó Ví dụ, cây năng( Eleocharis Dulcis) chịu được môi trường có độ phèn rất cao, pH có thể ở 2,5 hay là Ecoli có thể sống tốt trong môi trường nước ô nhiễm hữu cơ cao

- Có khả năng tích trữ chất ô nhiễm, đặc biệt là phản ánh mức độ môi trường

vì sự phân bố của chúng liên quan đến mức độ ô nhiễm môi trường

- Dễ dàng nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, có tính biến dị thấp về mặt di truyền cũng như vai trò của chúng trong quần xã sinh vật

- Tính nhạy cảm với điều kiện môi trường thay đổi bất lợi hay có lợi cho sinh vật Ví dụ, con tôm rất nhạy cảm khi điều kiện môi trường đất nước bị ô nhiễmphèn hay độ phú dưỡng quá cao; khi ấy hoặc tôm sẽ chết hàng loạt hoặc bỏ đi nơi khác Hoặc là khi môi trường thuận lợi thì sếu cổ đỏ bay về sinh sống ở Tràm Chim, Đồng Tháp Nhưng có thời kì trước đây, sếu đã bay đi nơi khác bởi

vì điều kiện môi trường không thích hợp

- Các loài sinh vật có độ thích ứng hẹp thường là vật chỉ thị tốt hơn loài thích ứng rộng Các loài này không nhiều trong hệ sinh thái quần xã Thí dụ, cây đước phát triển tốt ở môi trường rừng ngập mặn, nó chỉ thị cho mối trường ngập mặn Ngược lại, đối với cây cỏ hôi, độ rộng muối lớn, thì không có khả năng làm chỉ thị cho môi trường ngập mặn

- Các loài có cơ thể lớn thường có khả năng làm chỉ thị tốt hơn những loài có

cơ thể nhỏ Bởi vì trong một dòng năng lượng nào đó, sinh khối lớn hay năng

suất toàn phần được duy trì tốt hơn nếu sinh khối đó thuộc về sinh vật lớn Tốc độ vòng đời các sinh vật nhỏ có thể rất cao Vì vậy từng loài có mặt trong thời điểm nghiên cứu có thể không phải là sinh vật chỉ thị tối ưu.

- Trước khi tách một loài ra khỏi loài kia hoặc sử dụng một loài nào đó làm sinh vật chỉ thị, cần phải xem xét các dấu hiệu thực nghiệm và tính chất từng yếu tố giới hạn

- Tỷ lệ số lượng của các loài và cả quần xã cũng cần chú ý trong khi xác định sinh vật chỉ thị Thường thì số lượng của chúng phát triển nó phản ánh đầy đủ tính thích ứng của sinh vật đối với môi trường Ví dụ, ở vùng nào cây mua phát triển mạnh, mọc đầy các đồi núi, ta biết ngay rằng ở môi trường đó đất hơi chua hoặc chua( pH = 4 - 5)

- Khi lựa chọn sinh vật chỉ thị chúng ta cần tìm hiểu ảnh hưởng của sự phát triển sinh vật có lợi hay có hại cho môi trường sống của con người và môi trường sinh thái

Tổ hợp các chỉ thị môi trường trong đánh giá tác động đến các hệ sinh thái:Một hệ sinh thái bao gồm các thành phần vô sinh( địa hình, đất, nước, thủy văn, không khí, khí hậu) và hữu sinh( vi sinh, sinh vật dưới nước, sinh vật trên cạn) Các thành phần trong môi trường có quan hệ hỗ tương với nhau và chínhchất lượng môi trường quyết định sự tồn tại và phát triển của sinh vật Do vậy bằng cách quan sát, phân tích tổ hợp các chỉ thị môi trường ta có thể xác định

sơ bộ đặc điểm, năng suất sinh học, trạng thái, xu hướng diễn biến và khả năng

sử dụng của một hệ sinh thái hay một vùng sinh thái

Ví dụ, tại vùng dồng bằng Sông Cửu Long, chỉ cần quan sát sự hiện diện của câydừa nước( Nipa fruiticans) cho ta biết đây là vùng thấp, ngập triều, nước bị nhiễm mặn một khoảng thời gian trong năm Sự có mặt cây bần( sonneratia spp.) cho ta biết ở đó là vùng ven sông, nhiễm mặn nhẹ; sự có mặt cây

đước( Rhyzophyta spp.) cho ta biết đây là vùng bãi lầy, thấp, nhiễm mặn trung bình đến cao; cây mắm( Avicennia spp.) chỉ vùng bãi bồi, độ mặn cao quanh năm; cây chà là nước ( phoenix paludosa) chỉ vùng đất cao nhưng nhiễm mặn

Vào cuối thế kỉ 19, nghiên cứu về ô nhiễm hồ đã bắt đầu phát triển như một

bộ phận quan trọng trong nghiên cứu môi trường nước

Đầu tiên một số tác giả đã sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn để đánhgiá ô nhiễm hữu cơ các thủy vực ( ưu điểm: thu thập, định lượng, bảo quản dễ,thuận lợi cho giám định)

Sau đó nhiều nhà nghiên cứu khác đã dùng các nhóm sinh vật khác làm sinh vật chỉ thị ô nhiễm hữu cơ nguồn nước thành công

+Liebman (1942) đã rất coi trọng việc sử dụng các sinh vật, đặc biệt là sinh vật

sử dụng trong đánh giá ô nhiễm hữu cơ nguồn nước

+Butcher (1946) đã sử dụng tảo làm sinh vật chỉ thị cho ô nhiễm hữu cơ và ô nhiễm kim loại năng (chính xác hơn) nguồn nước.

+Kabler (1957) đã dùng nhóm vi khuẩn Ecoli làm chỉ thị cho ô nhiễm nước uống

+Lackey (1957) chỉ ra rằng, nếu xả trực tiếp nước thải vào sông suối thì hàm lượng ô xy sẽ giảm mạnh làm nhiều loài chêt, trừ một số loài trùng tiêm mao kịkhí và trùng roi không màu (là sinh vật chỉ thị)

+Dondoroff (1957) sử dụng các loài cá (có khả năng chống chịu nhiệt độ, hàm lượng ôxy, độ pH) làm sinh vật chỉ thị

+Patrick (1963) chỉ rõ: có thể dùng tảo silic để xác định mức độ ô nhiễm nước,

do chúng rất nhạy cảm với tính chất vật lí và hóa học của nước

Hiện nay, nhiều loài sinh vậtđược sử dụng làm chỉ thị sinh học môi trường để đánh giá mức độ ô nhiễm, xác định nguồn ô nhiễm, địa điểm ô nhiễm và thời gian ô nhiễm

Nhiều loài thực vật ( cây thuốc lá, cây lúa mạch, rêu tảo, ) và động vật

( nhuyễn thể hai mảnh vỏ, cá chim…) được sử dụng rộng rãi để đánh giá mức

độ ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước

Ở nhiều nước hiện nay đã hình thành phương pháp sử dụng hiệu quả các sinh vật chỉ thị để giám sat quan trắc nuôi trồng

Tại Nhật Bản, Mỹ, Úc và Ấn Độ Đã dùng trai nước ngọt, trai nước mặn, rêu và

cỏ biển để kiểm soát chất lượng nước về mức độ ô nhiễm kim loại nặng, các

chất gây hiệu ứng nhà kính, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và các chất phóng xạ.

Hình 2: Trai sông

Ở Đan mạch, Ý, Úc đã và đang được sử dụng rộng rãi loài cỏ lươn (Zostera marina) và loài trai (Mytilus edulis) trong phát hiện nguồn phát thải và đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng của các thủy vực

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu sử dụng sinh vật chỉ thị để đánh giá chất lượng môi trường nước cũng đã được tiến hành:

+Đã lập một khóa định loại động vật không xương sống cỡ lớn, quy định lấy mẫu và hệ thống tính điểm cho quan trắc sinh học ở các thủy vực nước chảy tại Việt Nam

+Sử dụng một số loài thực vật tích tụ: rau muống (Ipomoea aquatic), ngổ nước (Limnophila heterophylla), bèo tây,(eichhornia crassipes), cỏ Hương Bài

(vetiveria zizanioides)…để nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng

Năm 1983 Mez khi phân tích vsv ở nước đã chia thành bốn loại:

+ Loại có trong nước rất sạch

+ Loại có trong nước ô nhiễm nhẹ

+ Loại có trong nước ô nhiễm trung bình

+ Loại có trong nước ô nhiễm nặng

Năm 1902, Ông Kolkwitz và ông Marsson đưa ra khái niệm về “các chỉ thị sinh học của ô nhiễm” trong hệ thống gọi là hệ hoại sinh

Hệ này dựa vào những vùng được làm giàu chất hữu cơ khác nhau, mỗi một vùng đó được đặc trưng bởi những loài động và thực vật đặc trưng

Khái niệm của các tác giả dựa vào việc phát hiện thấy khi nước thải hoặc các chất thải hữu cơ thối rữa được xả thải vào sông, sẽ dẫn đến chuỗi các hiện tượng và phụ thuộc khoảng cách của dòng sẽ xúc tiến những điều kiện môi trường khác nhau và do đó tạo ra diễn thế những quấn xã ở nước xâm nhập vào sông

Từ đó 2 ông đề xuất ra khái niệm tự làm sạch sinh học, thừa nhận 3 mức độ:Vùng có những quá trình khử chiếm ưu thế ‘‘Rất bẩn ’’

Vùng mà các quá trình khử từ từ chấm dứt và chuyển qua những quá trình ôxyhoá.‘‘ Bẩn trung bình ’’

Vùng chỉ có những quá trình ôxh “Ít bẩn’’

Để phân chia các vùng sông tiếp nhận chất thải hữu cơ, có nhiều hệ thông đã được đưa ra.

Tóm lại, tất cả các hệ thống giống nhau về nguyên tắc nhưng khác nhau về danh pháp và định ranh giới vùng

b.Chỉ thị chất lượng nước.

Năm 1922 Suter và moore đã chia ra các vùng, diễn biến ô nhiễm ở mỗi phụ vùng theo thời gian tính ra ngày và khoảng cách tính ra dặm tuần tự kí hiệu = các chữ cái a,b,c …

Phụ vùng điểm khởi đầu

+Một dòng sông thông thường không ô nhiễm được xem là điểm khởi đầu.+ Chu trình sống trong một thế cân bằng ổn định, thích hợp

+ lượng lớn loài tồn tại, nhưng không một giống hay loài nào chiếm ưu thế.+ Các sinh vật đang sống thích ứng với hàng loạt các yếu tố lí hoá thông thường đặc trưng cho vùng

Phụ vùng ô nhiễm

+Với sự xuất hiện ô nhiễm hữu cơ, một loạt các thay đổi bắt đầu

+ Số lượng loài hiện diện có xu hướng giảm cùng với ô nhiễm

+ Số lượng các thể mỗi loài có xu hướng tăng cùng với ô nhiễm

+ Tỉ lệ giữa các loài sinh vật bị đảo lộn do ô nhiễm

Phụ vùng mới bị ô nhiễm.

+Vùng mới bị ô nhiễmbắt đầu hoạt động xả thải dư thừa các chất hữu cơ +Tiếp theo là thời kì hỗn hợp các yếu tố vật lí.

+Nhiều động thực vật bị chết ngạt hoặc bị che lấp bởi vật liệu lơ lửng

+Với việc cung cấp nhiều vật liệu thức ăn, vi khuẩn và vi sinh vật hoại sinh bắt đầu tăng mạnh

+ Sự hạn chế những động vật ăn thịt không chống chịu đã tạo ra sự phát triển mạnh hơn những vi sinh vật hoại sinh và chiếm ưu thế hoàn toàn trong điều kiện này

+Sự phát triển mạnh mẽ những sinh vật, đặc biệt là nấm và vi khuẩn, tạo sức

ép mạnh đến oxy tự do hoà tan để hô hấp và có thể hạn chế hô hấp

+Số lượng các chủng loại sinh vật bị giảm thiểu, nhưng số lượng các cá thể của các loài chống chịu có thể tăng

+Số lượng các loài sinh vật trở nên tối thiểu, số lượng các cá thể có hoặc khôngthể đạt đến cực đại.

Phụ vùng phục hồi

+Vùng nhiễm trùng dần hoà nhập vào vùng phục hồi

+Khi dự trữ thức ăn giảm thì số lượng các sinh vật kị khí và các cơ thể chống chịu ô nhiễm khác cũng giảm

+Khi nhu cầu lớn về oxy giảm thì oxy tự do hoà tan bắt đầu xuất hiện và tương

tự là những sinh vật đòi hỏi oxy

+ Khi vật liệu lơ lửng giảm và chất dinh dưỡng khoáng dễ tiêu tăng do hoạt động do hoạt đông vi sinh vật tảo bắt đầu tăng và thường rất phong phú.+ Quang hợp xảy ra do tảo giải phóng nhiều oxy hơn, cản trở sự phục hồi.+ Tảo cần oxy cho hô hấp và sự phát triển mạnh mẽ của tảo sẽ giảm oxy tự do hoà tan vào ban đêm do không được bổ xung bởi quang hợp

+Một cách tuần tự, vùng này được đặc trưng bởi những thay đổi cực trị vào ban ngày về ôxy hoà tan

+ Cùng với lượng ôxy tương đối đủ để hô hấp và tảo dùng làm thức ăn, sự tăngtrưởng động vât nói chung lại bắt đầu tiếp diễn

+Dòng sông có thể ở vào thời kỳ có sức sản xuất dồi dào và nó kéo dài đến khi

dự trữ năng lượng hoặc thức ăn bị tiêu tan

Phụ vùng nước sạch