Điều tra thành phần loài vi tảo phân bố trong hồ chứa Phú Vinh (thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH PHẠM THỊ DUNG ĐIỀU TRA THÀNH PHẦN LOÀI VI TẢO PHÂN BỐ TRONG HỒ CHỨA PHÚ VINH (THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI, TỈNH QUẢNG BÌNH) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC (Chuyên ngành: Thực vật học) Nghệ An - 2014 0 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH PHẠM THỊ DUNG ĐIỀU TRA THÀNH PHẦN LOÀI VI TẢO PHÂN BỐ TRONG HỒ CHỨA PHÚ VINH (THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI, TỈNH QUẢNG BÌNH) Chuyên ngành: Thực vật học Mã số: 60 42 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN LÊ ÁI VĨNH Nghệ An - 2014 1 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của nhiều đơn vị, tổ chức và cá nhân. Tôi xin được bày tỏ sự biết ơn đến Phòng Đào tạo Sau đại học, Khoa Sinh học, Bộ môn Thực vật học và Trung tâm thực hành thí nghiệm – Trường Đại học Vinh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu. Tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Nguyễn Lê Ái Vĩnh đã hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình để tôi được học tập, rèn luyện, nâng cao năng lực nghiên cứu của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn sự góp ý, chỉ bảo và giúp đỡ của các giảng viên trong Khoa Sinh học, Bộ môn Thực vật học, Trung tâm Thực hành thí nghiệm để tôi có thể hoàn thành luận văn này. Trong quá trình thu thập số liệu và viết luận văn, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của Lãnh đạo Công ty Cấp thoát nước tỉnh Quảng Bình, sự động viên của gia đình và bạn bè và sự giúp đỡ của GS. Makoto M. Watanabe đã nhiệt tình cung cấp chủng giống Botryococcus braunii để tôi thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm sự giúp đỡ, động viên quý báu đó. Nghệ An, tháng 10 năm 2014 2 MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Các hệ thống phân loại tảo. 3 1.2. Tình hình nghiên cứu vi tảo trên thế giới và ở Việt Nam. 6 1.2.1. Tình hình nghiên cứu vi tảo trên thế giới. 6 1.2.2. Tình hình nghiên cứu vi tảo ở Việt Nam. 8 1.3. Chất lượng nước trong các thủy vực trên thế giới và ở Việt Nam. 12 1.3.1 Một số thông số đánh giá chất lượng nước. 12 1.3.2. Chất lượng nước trong các thủy vực trên thế giới và Việt Nam. 13 1.4. Một số ảnh hưởng của vi tảo. 16 1.4.1. Khả năng gây hại của vi tảo. 16 1.4.2. Tiềm năng sản xuất nhiên liệu sinh học từ vi tảo. 19 1.5. Một số đặc điểm về địa điểm nghiên cứu - hồ chứa Phú Vinh (Đồng Hới - Quảng Bình). 20 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1. Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu. 22 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu. 22 2.1.2. Thời gian nghiên cứu. 22 2.13. Địa điểm nghiên cứu. 22 2.2. Nội dung nghiên cứu 23 2.3. Phương pháp nghiên cứu. 23 2.3.1. Phương pháp thu mẫu. 23 2.3.2. Phương pháp phân tích một số chỉ tiêu thủy lý, thủy hóa. 24 2.3.3. Phương pháp phân tích mẫu tảo. 24 2.3.4. Phương pháp nuôi thử nghiệm chủng Tảo lục Botryococcus braunii BOT- 144. 26 3 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 28 3.1. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu thủy lý, thủy hóa ở hồ Phú Vinh – Đồng Hới – Quảng Bình. 28 3.1.1. Độ pH. 28 3.1.2. Độ trong. 29 3.1.3. Nhiệt độ. 30 3.1.4. Hàm lượng ô xy hòa tan (Dissolved oxygen: DO). 31 3.1.5. Nhu cầu ô xy hóa hóa học (Chemical oxygen demand: COD). 32 3.1.6. Hàm lượng muối amoni (NH 4 + ) - (mg/l). 33 3.1.7. Hàm lượng muối photphat (PO4 3- ). 34 3.1.8. Đánh giá sơ bộ chất lượng nước hồ Phú Vinh – Đồng Hới – Quảng Bình. 35 3.2. Kết quả phân tích thành phần vi tảo ở hồ Phú Vinh (Đồng Hới – Quảng Bình). 35 3.2.1. Thành phần loài vi tảo trong thủy vực nghiên cứu. 35 3.2.2. Đánh giá mức độ đa dạng của các taxon 48 3.3. Kết quả phân tích mật độ vi tảo trong các ngành đã tìm thấy trong khu vực nghiên cứu. 50 3.3.1.Mật độ các ngành vi tảo. 50 3.3.2. Mật độ một số chi đa dạng nhất. 54 3.4. Một số thảo luận về vi tảo phân bố trong hồ chứa Phú Vinh. 55 3.4.1. Mối quan hệ giữa thành phần, số lượng vi tảo với một số chỉ tiêu thủy lý thủy hóa. 55 3.4.2. Sự nở hoa của Vi khuẩn lam Microcystis trong địa điểm nghiên cứu. 58 3.5. Thử nghiệm sử dụng nước hồ Phú Vinh để nuôi chủng tảo lục Botryococcus braunii Kützing (BOT-144). 59 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC 1. 71 PHỤ LỤC 2. 89 4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN COD: Nhu cầu oxy hóa học (Chemical oxigen Demand) DO: Oxy hòa tan (Dissolved oxygen) QCVN: Quy chuẩn Việt Nam BTNMT: Bộ tài nguyên và môi trường Đ1 – Đ9 : Điểm 1 đến Điểm 9 5 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Tọa độ GPS các điểm thu mẫu ở hồ Phú Vinh 23 Bảng 3.1. Biến động pH qua các đợt nghiên cứu 28 Bảng 3.2. Biến động độ trong qua các đợt nghiên cứu 29 Bảng 3.3. Biến động Nhiệt độ nước qua các đợt nghiên cứu ( 0 C). 30 Bảng 3.4. Biến động DO qua các đợt nghiên cứu (mg/l). 31 Bảng 3.5. Biến động COD qua các đợt nghiên cứu (mg/l). 32 Bảng 3.6. Biến động NH 4 + qua các đợt nghiên cứu (mg/l). 33 Bảng 3.7. Biến động PO 4 3- qua các đợt nghiên cứu (mg/l). 34 Bảng 3.8. Danh lục thành phần loài vi tảo ở hồ Phú Vinh 36 Bảng 3.9. Sự phân bố các taxon trong các ngành vi tảo 48 Bảng 3.10. Một số chi đa dạng về thành phần loài nhất. 49 Bảng 3.11. Số lượng loài/dưới loài vi tảo trong các đợt nghiên cứu. 50 Bảng 3.12. Mật độ các ngành vi tảo trong khu vực nghiên cứu. 51 Bảng 3.13. Mật độ trung bình một số chi đa dạng nhất. 54 Bảng 3.14. Một số chỉ tiêu thủy lý, thủy hóa và thành phần, số lượng vi tảo qua các đợt nghiên cứu. 55 Bảng 3.15. Mật độ trung bình của chi Microcystis trong địa điểm nghiên cứu. 58 Bảng 3.16. Kết quả nuôi thử nghiệm chủng BOT-144. 60 DANH MỤC BIỂU ĐỒ. Biểu đồ 3.1. Một số chi đa dạng nhất qua các đợt nghiên cứu. 49 Biểu đồ 3.2. Mật độ vi tảo của các ngành qua các đợt nghiên cứu. 54 Biểu đồ 3.3. Trọng lượng khô của chủng BOT-144 sau 20 ngày nuôi. 62 DANH MỤC HÌNH ẢNH. Hình 2.1: Sơ đồ các điểm thu mẫu tại hồ Phú Vinh (Đồng Hới, Quảng Bình). 22 Hình 3.1. Sự nở hoa nước của chi Microcystis và Botryococcus tại hồ Phú Vinh 59 Hình 3.2. BOT-144 trong môi trường AF6. 61 Hình 3.3. BOT-144 trong nước hồ Phú Vinh. 61 Hình 3.6. Tập đoàn B. braunii nuôi trong AF6 (x 400) 61 Hình 3.7. Tập đoàn B. braunii nuôi trong nước hồ Phú Vinh (x 400) 61 Hình 3.8. Tập đoàn B. braunii nuôi trong AF6 (x200) 62 Hình 3.9. Tập đoàn B. braunii nuôi trong nước hồ Phú Vinh (x200) 62 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Tảo (Algae) là những thực vật quang hợp, cơ thể đơn bào hoặc đa bào. đa dạng về mặt hình thái cũng như môi trường sống. Chúng sống chủ yếu ở nước và cơ thể không có cấu tạo phức tạp như thực vật ở cạn. Tảo được xếp vào nhóm thực vật bậc thấp. Người ta chia tảo thành hai nhóm là vi tảo (microalgae) và tảo lớn (macroalgae). Trong đó, vi tảo chiếm số lượng đông đảo hơn cả về thành phần loài, khu phân bố, mật độ… Theo Guiry & Nic Dhonncha (2004), trên thế giới có khoảng 55.000 loài tảo bao gồm cả tảo nước ngọt, tảo nước lợ, tảo biển và tảo đất. Danh sách này vẫn tiếp tục được bổ sung thêm các loài mới. Vi tảo là nhóm sinh vật sản xuất quan trọng và không thể thiếu trong các hệ sinh thái nước. Chúng góp phần giữ sạch môi trường nước, là nguồn thức ăn không thể thiếu cho động vật thủy sinh, là mắt xích quan trọng trong nhiều chu trình sinh địa hóa, trong đó có chu trình cacbon. Ngày nay, vi tảo càng được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu bởi những tác động tích cực lẫn tiêu cực của chúng đến đời sống con người. Vi tảo ngày càng được ứng dụng nhiều hơn trong việc sản xuất thực phẩm, thức ăn vật nuôi, dược phẩm, mỹ phẩm, xử lý môi trường và sản xuất nhiên liệu sinh sinh học Bên cạnh đó, sự nở hoa nước và khả năng sinh độc tố của nhiều loài vi tảo trong các thủy vực có thể làm mất cảnh quan môi trường, tạo nên mùi khó chịu, là nguy cơ tiềm tàng ảnh hưởng đến sức khỏe con người và vật nuôi, và có thể cản trở nhiều quá trình sản xuất trong các thủy vực. Ở Việt Nam, trong đó có khu vực Bắc Trung Bộ, thành phần loài vi tảo trong các thủy vực nước ngọt, đặc biệt là trong các hồ chứa cung cấp nước sinh hoạt đã được nghiên cứu khá nhiều. Những nghiên cứu đã góp phần vào việc quản lý nguồn tài nguyên nước ngọt được tốt hơn, đồng thời làm phong phú thêm danh lục các loài vi tảo ở các địa phương. Hồ chứa Phú Vinh (tọa độ 17 0 27’30’’N 106 0 32’42’’E) là đại công trình thủy lợi của tỉnh Quảng Bình. Hồ được xây dựng vào năm 1992, là hồ tích và cấp nước ngọt cho thành phố Đồng Hới. Hồ có diện tích khoảng 4,7km 2 , chứa khoảng 140 triệu m 3 nước ngọt. Hiện nay, hồ Phú Vinh đang cung cấp khoảng 80% nhu cầu nước sinh hoạt của thành phố Đồng Hới. Trong khi khảo sát thực địa, chúng tôi thấy sự nở hoa nước của vi tảo ở hồ Phú Vinh đã gây tắc nghẽn hệ thống lọc của trạm xử lý nước sinh hoạt đặt tại hồ, đồng thời thành phần loài vi tảo trong 2 hồ chưa được điều tra nghiên cứu đầy đủ. Do đó, chúng tôi đã lựa chọn và thực hiện đề tài “Điều tra thành phần loài vi tảo phân bố trong hồ chứa Phú Vinh- thành phố Đồng Hới- tỉnh Quảng Bình” Mục tiêu của đề tài nhằm định loại được các loài vi tảo tìm thấy trong hồ chứa Phú Vinh (thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình); xác định được những loài chủ yếu gây nên sự nở hoa nước trong hồ; đồng thời tìm hiểu mối quan hệ sinh thái giữa một số chỉ tiêu thủy lý, thủy hóa với sự phân bố của các loài đó. 3 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Các hệ thống phân loại tảo. Hiện nay vẫn tồn tại khá nhiều hệ thống phân loại tảo hoạt động song song và tùy theo quan điểm của từng tác giả, việc phân loại này được sắp xếp theo một số hệ thống sau: Trong lịch sử nghiên cứu, nền tảng của phân loại tảo đã được đưa ra bởi Linnaeus (1753) và A.L. de Jussieu (1789), sau đó là Vaucher (1803), Hodwig (1798), Roth (1797-1805), Lamouroux (1805-1816 ), Lyngbye (1820) và Harvey (1836) đã cố gắng phân loại tảo một cách khoa học hơn. Sau này Kutzing (1861), Bohlin (1901), Luther (1899), Robenhorst (1869), Hasel (1902), Strasburger (1897), Kjellman (1883), Kuckuck (1912), Kylin (1906), Engler và Prantl (1912), và Blackman và Tansley (1902) cũng đưa ra một số quan điểm phân loại tảo [theo 70]. Các tác giả ở Liên Xô (cũ) sắp xếp tảo trong 10 ngành: Tảo lam (Cyanophyta), Tảo hai roi (Pyrrophyta = Dinophyta), Tảo vàng ánh (Chrysophyta), Tảo vàng (Xanthophyta), Tảo silic (Bacillariophyta), Tảo nâu (Phaeophyta), Tảo đỏ (Rhodophyta), Tảo mắt (Euglenophyta), Tảo lục (Chlorophyta), và Tảo vòng (Charophyta). Pascher (1931) chia tảo thành 8 ngành: Chrysophyta (Tảo vàng ánh), Rhodophyta (Tảo đỏ), Phaeophyta (Tảo nâu), Pyrrophyta (Tảo giáp), Euglenophyta (Tảo mắt), Chlorophyta (Tảo lục), Charaphyta (Tảo vòng) và Cyanophyta (Tảo lam). J.E. Tilden (1933) dựa trên sản phẩm dự trữ, sắc tố và roi phân tảo thành năm lớp là Chlorophyceae, Myxophyceae, Rhodophyceae, Phaeophyceae, Chrysophyceae [theo 70] F.E. Fritsch (1935-1945) trong hai tập sách “Structure and reproduction of algae” (Cấu trúc và sinh sản của tảođã đưa ra một hệ thống phân loại tảo gồm 11 lớp dựa vào sản phẩm dự trữ, sắc tố, roi, đặc điểm sinh sản. Đó là: Chlorophyceae, Xanthophyceae, Chrysophyceae, Bacillariophyceae, Criptophyceae, Dinophyceae, Chloromonadineae, Euglenieae, Phaeophyceae, Rhodophyceae và Myxophyceae [theo 70]. Năm 1950, Smith đã sắp xếp tảo thành 7 ngành là Chlorophyta, Euglenophyta, Chrysophyta, Phaeophyta, Pyrrophyta, Cyanophyta, Rhodophyta căn [...]... dung nghiên cứu - Điều tra thành phần loài vi tảo phân bố trong hồ chứa Phú Vinh - Điều tra sự biến động về thành phần và số lượng loài vi tảo trong hồ Phú Vinh qua một số thời điểm trong năm - Phân tích một số chỉ tiêu chất lượng nước (nhiệt độ, độ trong, pH, DO, NH4+, PO43-) của hồ chứa Phú Vinh trong một số thời điểm trong năm - Đánh giá mối quan hệ giữa thành phần và số lượng loài vi tảo với các chỉ... kê được 236 loài vi tảo, trong đó ngành Tảo lam có 31 loài, Tảo 12 vàng ánh có 4 loài, Tảo vàng có 3 loài, Tảo silic có 40 loài, Tảo lục có 133 loài, Tảo mắt có 18 loài, Tảo giáp có 8 loài [4] Năm 2006, Nguyễn Thị Mai đã xác định được 107 loài và dưới loài tảo lục ở hồ chứa Bến En - Thanh Hóa, trong đó bộ Chlorococcales có 85 loài và dưới loài thuộc 11 họ, 22 chi, các chi chiếm ưu thế là Tetradron, Scenedesmus,... công bố từ trước đến nay, các tác giả đã thống kê được 1683 (loài và dưới loài) , trong đó ưu thế thuộc về ngành tảo lục (với 635 loài và dưới loài) , thứ đến là tảo Silíc và tảo Lam [theo 9] Dương Đức Tiến (1982) đã tìm thấy 1402 loài và dưới loài vi tảo trong các thủy vực nội địa, trong đó có 530 loài Tảo lục, 388 loài Tảo silic, 344 loài Tảo lam, 78 loài Tảo mắt, 30 loài Tảo hai roi, 14 loài Tảo vàng,... Đợt 4: 29/2/2014 2.13 Địa điểm nghiên cứu Trong mỗi đợt thu mẫu vi tảo và mẫu nước tại hồ Phú Vinh (Đồng Hới, Quảng Bình), chúng tôi đã tiến hành thu mẫu tại 9 điểm theo sơ đồ trong hình 2.1 Hình 2.1: Sơ đồ các điểm thu mẫu tại hồ Phú Vinh (Đồng Hới, Quảng Bình) 23 Bảng 2.1: Tọa độ GPS các điểm thu mẫu ở hồ Phú Vinh (Đồng Hới- Quảng Bình) Điểm 1: Đ1 17°26'56.9"N 106°33'05.2"E Điểm 9: Đ9 17°27'26.0"N... Cyanophyta (28 loài) , Euglenophyta (7 loài) , Pyrrophyta (1 loài) [8] Năm 2003, trong công trình “Đa dạng sinh học tảo trong các thủy vực nội địa Vi t Nam, triển vọng và thử thách”, Nguyễn Văn Tuyên đã thống kê khu hệ tảo Vi t Nam có 1539 loài và dưới loài, trong đó: Tảo lam: 264 loài, Tảo giáp: 17 loài, Tảo silíc: 409 loài, Tảo lục: 614 loài, Tảo mắt: 214 loài, Tảo vàng ánh: 13 loài và Tảo vàng gặp 8 loài [39]... (1999), trong công trình “Chất lượng nước và thành phần loài vi tảo (microalgae) ở sông La - Hà Tĩnh”, đã xác định được 136 loài và dưới loài thuộc 5 ngành vi tảo trong đó Tảo lục: 36 loài (27,21%), Tảo silic: 60 loài (42,12 %), Tảo mắt: 19 loài (13,97%), Tảo lam: 18 loài (13,23%) còn lại là Tảo giáp: 2 loài (1,47%) [11] Lưu Thị Thanh Nhàn (2000), khi khảo sát thực vật nổi huyện Bình Chánh, thành phố Hồ. .. và cộng sự (2011), đã phát hiện 170 loài và dưới loài vi tảo ở sông Nhuệ - Đáy gồm 5 ngành, trong đó có Tảo silic (67 loài) , Tảo mắt (43 loài) , Tảo lục (31 loài) , Vi khuẩn lam (26 loài) , Tảo giáp (3 loài) [30] Nguyễn Lê Ái Vĩnh (2013), khi nghiên cứu thành phần loài và độc tố microcystin của Vi khuẩn lam Microcystis gây nở hoa nước ở hồ Phú Vinh đã thống kê được 7 loài M aeruginosa (Kützing) Lemmermann,... Trương về tảo Silic và tảo Hai roi (1962- 1963) được xem là tài liệu định loại đầu tiên do người Vi t Nam thực hiện với 154 loài Tảo silic ở vịnh Nha Trang [37] Shirota A.(1966) đã khảo sát 21 vực nước từ Huế đến Rạch Giá đã công bố 388 loài vi tảo (gồm: 57 loài Tảo mắt, 29 loài Tảo lam, 43 loài Tảo vàng, 10 loài Tảo giáp, 103 loài Tảo silic, 4 loài Tảo roi lệch) [71] Trần Trường Lưu (1970) trong báo... Đồng Hới Hồ Phú Vinh trở thành niềm tự hào của Quảng 21 Bình trong vi c cung cấp nước cho thành phố Đồng Hới đồng thời góp phần tiêu úng, chống hạn cho ngành nông nghiệp Hồ có lưu vực rộng, hệ thống hồ có ba đập đất dài (một đập chính và hai đập phụ) nằm phân tán Công trình được hưởng huy chương vàng chất lượng cao và là công trình tiêu biểu thập kỷ 90 Tại thành phố Đồng Hới, nhà máy nước Phú Vinh đã... 98 chi tảo sông trong báo cáo “Kết quả điều tra cơ bản sông miền Bắc Vi t Nam”, trong đó Tảo silíc: 33 loài, Tảo lục: 36 loài, Vi khuẩn lam: 19 loài, Tảo mắt: 5 loài, Tảo giáp: 2 loài, Tảo vàng: 2 loài, Tảo vàng ánh: 1 loài [22] Võ Hành, Nguyễn Đình San, Lê Thị Thuý Hà và các cộng sự từ năm 1979 trở lại đây đã nghiên cứu một cách có hệ thống khu hệ tảo các loại hình thuỷ vực nước ngọt thuộc các tỉnh . DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH PHẠM THỊ DUNG ĐIỀU TRA THÀNH PHẦN LOÀI VI TẢO PHÂN BỐ TRONG HỒ CHỨA PHÚ VINH (THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI, TỈNH QUẢNG BÌNH) LUẬN VĂN THẠC. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH PHẠM THỊ DUNG ĐIỀU TRA THÀNH PHẦN LOÀI VI TẢO PHÂN BỐ TRONG HỒ CHỨA PHÚ VINH (THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI, TỈNH QUẢNG BÌNH) Chuyên ngành: Thực. bộ chất lượng nước hồ Phú Vinh – Đồng Hới – Quảng Bình. 35 3.2. Kết quả phân tích thành phần vi tảo ở hồ Phú Vinh (Đồng Hới – Quảng Bình). 35 3.2.1. Thành phần loài vi tảo trong thủy vực nghiên