Đa dạng thành phần loài tảo lục, vi khuẩn lam và chất lượng nước hồ chứa vực mẫu ở thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH HỒ TRƯỜNG THI ĐA DẠNG THÀNH PHẦN LOÀI TẢO LỤC, VI KHUẨN LAM VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ CHỨA VỰC MẤU Ở THỊ XÃ HOÀNG MAI, TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành: Thực vật học Mã số:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

HỒ TRƯỜNG THI

ĐA DẠNG THÀNH PHẦN LOÀI TẢO LỤC, VI KHUẨN LAM

VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ CHỨA VỰC MẤU

Ở THỊ XÃ HOÀNG MAI, TỈNH NGHỆ AN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC

Nghệ An - 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

HỒ TRƯỜNG THI

ĐA DẠNG THÀNH PHẦN LOÀI TẢO LỤC, VI KHUẨN LAM

VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ CHỨA VỰC MẤU

Ở THỊ XÃ HOÀNG MAI, TỈNH NGHỆ AN

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 Mai Văn Chung

Nghệ An – 2014

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ về mọi mặt của các

cơ quan, đơn vị, các thầy, cô giáo cũng như gia đình và bạn bè

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Đào tạo Sau đại học, Trường đại học Vinh đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy, cô giáo Bộ môn Sinh học và các bộ môn liên quan đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập

Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Mai Văn Chung, người thầy

đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, cùng tập thể anh chị

em lớp Cao học 20 Sinh học đã động viên, ủng hộ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện này

Tác giả

Hồ Trường Thi

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN iv

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

Chương I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tình hình nghiên cứu tảo lục và VKL 3

1.1.1 Một số dẫn liệu về nghiên cứu tảo lục và VKL trên thế giới 3

1.1.2 Một số dẫn liệu về nghiên cứu tảo lục và VKL ở Việt Nam 6

1.2 Mối quan hệ giữa chất lượng nước và vi tảo 9

Chương II: PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 13

2.1 Đối tượng nghiên cứu 13

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 13

2.2.1 Địa điểm nghiên cứu 13

2.2.2 Thời gian nghiên cứu 14

2.3 Phương pháp nghiên cứu 14

2.3.1.Thu mẫu nước 14

2.3.2 Thu mẫu tảo 14

2.4 Phương pháp phân tích 15

2.4.1 Phân tích mẫu nước 15

2.4.2 Phân tích mẫu tảo 16

2.4.3 Xử lý số liệu 17

Chương III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 18

3.1 Kết quả phân tích chất lượng nước hồ Vực Mấu-Thị xã Hoàng Mai-Nghệ An 18

3.1.1 Một số chỉ tiêu thủy lý 18

3.1.1.1 Nhiệt độ 18

3.1.1.2 Một số chỉ tiêu thủy hóa 21

3.1.2.1 pH 21

3.1.2.2 Oxy hòa tan (Dissolved oxygen: DO) 22

3.1.2.3 Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD) 24

3.1.2.4 Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand – BOD) 25

3.1.2.5 Hàm lượng muối amoni (NH4+) 26

3.1.2.6 Hàm lượng photphat (PO43-) 27

3.2.2.7 Sắt tổng số (Fets) 29

3.1.3 Nhận xét chung về chất lượng nước ở hồ Vực Mấu 30

3.2 Kết quả phân tích thành phần loài vi tảo trong hồ Vực Mấu 30

3.2.1 Danh mục thành phần loài 30

3.2.2 Sự phân bố các taxon trong các ngành tảo lục và VKL ở hồ Vực Mấu 38 3.2.3 Sự phân bố các taxon trong các bộ thuộc ngành tảo lục và VKL ở hồ Vực Mấu 38

3.2.4 Sự phân bố taxon trong các họ và chi thuộc ngành tảo lục và VKL ở hồ Vực Mấu 39

3.2.5 Sự khác nhau về thành phần loài theo các mặt cắt 41

3.2.6 Sự thay đổi thành phần loài giữa các đợt nghiên cứu 43

3.2.7 Sự biến động số lượng tế bào tảo 45

3.3 Mối quan hệ giữa thành phần loài, số lượng tế bào vi tảo với các yếu tố sinh thái 46

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 48

A KẾT LUẬN 48

B ĐỀ NGHỊ 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

Đợt 1 : đợt thu mẫu thứ nhất (ngày 27/12/2013) Đợt 2 : đợt thu mẫu thứ hai (ngày 24/5/2014) Đợt 3 : đợt thu mẫu thứ ba (ngày 10/8/2014)

DO : ôxy hòa tan COD : nhu cầu oxy hóa học

Fets : sắt tổng số QCVN: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia BTNMT: Bộ tài nguyên môi trường

VKL : Vi khuẩn Lam TB/l (hoặc tb/l): tế bào/l

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1: Nhiệt độ không khí hồ Vực Mấu 18

Bảng 3.2: Nhiệt độ nước hồ Vực Mấu 18

Bảng 3.3: Độ trong của nước nước hồ Vực Mấu (cm) 20

Bảng 3.4: Độ pH nước nước hồ Vực Mấu 21

Bảng 3.5: Oxy hòa tan (DO) trong nước hồ Vực Mấu (mgO2/l) 23

Bảng 3.6: Nhu cầu ôxy hóa học (COD) của nước hồ Vực Mấu (mgO2/l) 24

Bảng 3.7: Nhu cầu ôxy sinh học (BOD5) của nước hồ Vực Mấu (mgO2/l) 25

Bảng 3.8: Hàm lượng amoni trong nước hồ Vực Mấu (mg/l) 27

Bảng 3.9: Hàm lượng muối photphat PO43 - nước hồ Vực Mấu (mg/l) 28

Bảng 3.10: Hàm lượng sắt tổng số (Fets) nước hồ Vực Mấu 29

Bảng 3.10: Danh mục thành phần loài tảo lục (Chlorophyta), VKL(Cyanobacteria) ở hồ Vực Mấu-TX.Hoàng Mai-Nghệ An 32

Bảng 3.11 Sự phân bố các taxon trong các lớp 38

Bảng 3.12 Sự phân bố các taxon trong các bộ 38

Bảng 3.13: Sự phân bố thành phần loài theo mức độ họ và chi 39

Bảng 3.14 So sánh tỷ lệ thành phần loài giữa các bộ tảo 40

Bảng 3.15 Sự biến động thành phần loài theo mặt cắt nghiên cứu 42

Bảng 3.16 Sự biến động thành phần loài qua các đợt nghiên cứu 44

Bảng 3.17: Kết quả định lượng tế bào vi tảo ở hồ Vực Mấu ( x 105 tế bào/lít) 45

Bảng 3.18: Các chỉ số chất lượng nước và số lượng loài cùng số lượng tế bào vi tảo ở hồ Vực Mấu 47

DANH MỤC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH VẼ

Hình 2.1: Sơ đồ vị trí thu mẫu ở hồ chứa Vực Mấu, Thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An 13

Biểu đồ 3.1: Biến động nhiệt độ không khí qua các đợt nghiên cứu(t0C) 19

Biểu đồ 3.2: Biến động nhiệt độ nước nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu (t0C) 19

Biểu đồ 3.3: Độ trong của nước nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu 20

Biểu đồ 3.4: Độ pH nước nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu 21

Biểu đồ 3.5: Biến động hàm lượng oxy hòa tan nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu 23

Biểu đồ 3.6: Biến động chỉ số COD nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu 24

Biểu đồ 3.7: Biến động nhu cầu oxy sinh học (BOD5) nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu 26

Biểu đồ 3.8: Biến động hàm lượng amoni nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu 27

Biểu đồ 9: Biến động hàm lượng photphat nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu 28

Biểu đồ 3.10 Biến động hàm lượng sắt t.số nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu 30

MỞ ĐẦU

Vi tảo (Microalgae) là nguồn thức ăn quan trọng của động vật thủy sinh, không có vi tảo thì không có nghề cá (Hollerback, 1951) Vi tảo là mắt xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn tự nhiên của vực nước, thực vật nổi chứa nhiều chất dinh dưỡng khác nhau, đặc biệt là protein (50 - 70% trọng lượng khô), do vậy, chúng là thức ăn rất cần thiết cho sự phát triển của nhiều loài động vật nhỏ ở nước (những động vật này lại là thức ăn tốt cho tôm cá) Nhiều loài vi tảo có lượng chất dinh dưỡng cao,

đã và đang được nghiên cứu và nuôi trồng làm thức ăn cho các động vật ở nước cũng như các đối tượng nuôi trồng thủy sản Theo Boyr (1990), năng suất sơ cấp của thực vật nổi là nguồn thức ăn và nguồn cung cấp oxy hòa tan rất quan trọng cho các động vật ở nước Sự quang hợp của vi tảo đóng vai trò hết sức quan trọng để duy trì oxy trong nước (dẫn theo [2])

Ngành Tảo lục (Chlorophyta) có khoảng 500 chi với 8000 loài Ở Việt Nam đã phát hiện được 539 loài và dưới loài (dẫn theo [9]) Ngành này bao gồm nhiều loài đơn bào hoặc tập đoàn Tuy nhiên, cũng có nhiều dạng đa bào sống bám đáy, bám đá hoặc bám vào các giá thể vào các thời kỳ đầu của vòng đời nhưng sau đó tách rời giá thể vào thời kỳ đầu của vòng đời nhưng sau đó tách rời giá thể sống trôi nổi tạo thành những sợi tảo lớn Tảo lục phân bố chủ yếu sống ở nước ngọt, chỉ 10% sống ở biển và đại dương Các loài tảo lục nước ngọt thường

có tính toàn cầu, chỉ một ít loài có tính đặc hữu Ở môi trường biển, trong các vùng nhiệt đới thường có cấu trúc thành phần loài gần giống nhau Một số tảo lục sống khí sinh trên vỏ cây, đất và đá Một số sống được trong môi trường khắc

nghiệt, ví dụ loài Chlamydomonas nivalis gặp ở núi cao thường xuyên có tuyết

Vi khuẩn lam-VKL (Cyanobacteria) là một ngành vi tảo có cấu tạo đơn bào, trong khi một số loài khác tạo thành các chuỗi tế bào, thỉnh thoảng có một số tế bào

dị hình Những loài vi khuẩn này đã đóng vai trò quan trọng trong các chu trình sinh địa hóa tự nhiên VKL có sức sống rất dẻo dai, hiện diện trong nhiều loại môi trường: trên giá thể (trên mặt bùn của ruộng, mương, trên vỏ cây ẩm, trên các phiến đá ), trong nước, trong không khí, ngay cả những nơi có điều kiện rất khắc nghiệt

chẳng hạn suối nước nóng trên 70°C hay trên những vùng núi tuyết Ngành này có khoảng 15 chi với 2000 loài Ở Việt Nam được 344 loài và dưới loài (dẫn theo [9])

Vực Mấu là hồ chứa nước với tổng lưu vực trữ nước là 215 km2, trữ lượng thiết kế 75 triệu m3 nước; cấp nước tưới cho hơn 4600 ha đất canh tác; cấp nước sinh hoạt cho gần 40.000 hộ dân khu đô thị Hoàng Mai và huyện Quỳnh Lưu và khu công nghiệp với dung lượng khoảng 11,39 triệu m3/năm Đây còn là nơi nuôi trồng thuỷ sản và cung cấp nguồn nước nuôi trồng thuỷ sản trong khu vực là 400 ha, đồng thời góp phần cắt giảm lũ cho hạ lưu Vực Mấu còn là hồ bán nhân tạo có kiểu kiến trúc đẹp nên đã được đưa vào khai thác du lịch sinh thái

Nghiên cứu về vi tảo nói chung, tảo lục và VKL nói riêng, ở hồ Vực Mấu đang còn là mảng trống Việc đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước cũng như điều tra các loài vi tảo nhằm tìm ra các loài có ý nghĩa khoa học và có giá trị cho nuôi trồng thủy sản hay chỉ thị chất lượng môi trường nơi đây là thực sự cần

thiết Vì vậy chúng tôi tiến hành nghiên cứu: “Đa dạng thành phần loài tảo lục,

vi khuẩn lam và chất lượng nước hồ chứa Vực Mấu ở thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An”

Mục đích nghiên cứu của đề tài là:

- Đánh giá chất lượng nước, thành phần loài và số lượng cá thể, tảo lục và vi khuẩn lam (VKL) cũng như mối liên quan giữa chất lượng nước với sự phân

bố của vi tảo

Nội dung nghiên cứu bao gồm:

- Phân tích, đánh giá chất lượng nước hồ Vực Mấu ở thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An

- Xác định thành phần loài tảo lục, VKL cũng như số lượng tế bào vi tảo và sự biến động của chúng

- Xem xét mối quan hệ thành phần loài, mật độ phân bố với một số yếu tố sinh thái

Chương I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tình hình nghiên cứu tảo lục và VKL

1.1.1 Một số dẫn liệu về nghiên cứu tảo lục và VKL trên thế giới

Việc nghiên cứu vi tảo nói chung, tảo lục (Chlorophyta) và VKL (Cyanobacteria) nói riêng, đã có từ lâu và được tiến hành theo nhiều hướng khác nhau, trước tiên là điều tra phân loại, sau đó đi sâu vào nghiên cứu bản chất của các quá trình trao đổi chất trong cơ thể tảo và cuối cùng là nghiên cứu ứng dụng nhằm

mục đích phục vụ lợi ích của con người (dẫn theo [11])

Sự phân loại vi tảo trước đây chủ yếu dựa vào hình thái, cấu trúc tế bào, đặc điểm

tế bào sinh sản và chu trình sinh sản Nhiều công trình nghiên cứu cũng như các công trình chuyên khảo phục vụ cho việc điều tra phân loại được ra đời như: Zabelina và Kisselev (1951), Kisselev (1954), Popova (1955, 1976), Kosschikov (1953), Gollerbakh (1953), Ergashev (1979), Asaulz (1975), Palamar - Mordvinseva (1982) (dẫn theo [20])

Đến thế kỷ XX, bên cạnh những đặc điểm đó khoa học cho phép đi sâu vào các lĩnh vực hình thái cá thể trở lên, phân loại các taxon bậc ngành theo đặc điểm cấu trúc hiển vi của roi, của màng tế bào, các sản phẩm dự trữ dưới góc độ bản chất hoá học, thành phần chất màu… Bên cạnh đó, các chỉ tiêu sinh lý, sinh hoá (độ độc, hoạt chất), di truyền của các chi, các loài đã trở thành những dấu hiệu và đặc điểm phân loại các taxon ở mức độ loài và dưới loài (dẫn theo [20])

Đối với tảo lục, việc phân loại theo nguyên tắc truyền thống được sử dụng là dựa vào các kiểu cấu trúc hình thái của tản Theo đó, Fritsch (1935) chia tảo lục thành 6 bộ, theo Round (1971) chia tảo lục thành 6 ngành bao gồm 6 lớp và 37 bộ; nhưng với Bold và Wynne (1985) thì tảo lục chỉ có 1 ngành với 15 bộ, trong khi theo Vanden Hoek và cộng sự (1995), Cholophyta gồm 11 lớp (dẫn theo [4])

Ngành tảo lục (Chlorophyta) phân thành 5 lớp: Lớp Volvocophyceae gồm những dạng có cơ thể dinh dưỡng là những tế bào có roi chuyển động và những tập đoàn tế bào đó Lớp Protococophyceae có cơ thể dinh dưỡng là những tế bào không chuyển động có màng tế bào chặt và những tập đoàn của tế bào đó Lớp Ulotriphyceae gồm những cơ thể dạng sợi hoặc bản đa bào Lớp Siphonophyceae gồm những dạng không có cấu trúc tế bào, tản của chúng có kích thước lớn phức

tạp và tồn bộ cơ thể chỉ là một tế bào khổng lồ, dạng ống chứa nhiều nhân Lớp Conjugatophyceae gồm những dạng cĩ cấu trúc đơn bào đối xứng và các dạng sợi sinh sản hữu tính [27]

Trên thế giới, việc nghiên cứu thực vật nổi ở các hệ thống sơng đã cĩ nhiều thành tựu Ở nước Nga, cơng trình nghiên cứu của Shtina (1941) nghiên cứu ở sơng Kama Tác giả đã phát hiện được 420 lồi thực vật nổi trong đĩ ở ngành tảo lục: bộ Protococcales cĩ 84 lồi, bộ Desmiales cĩ 26 lồi Mặt khác trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã nhận ra rằng sự biến động theo mùa của thực vật nổi ở sơng Kama giữa các năm là cơ bản giống nhau, tuy cĩ lệch nhau một ít do cĩ liên quan đến chế

độ thủy văn của từng năm Số lượng thực vật nổi dao động từ 20.000- 13.000.000 tế bào/ lít, nhĩm chủ đạo thuộc về tảo silic trong suốt cả năm, mặc dầu cĩ một số tháng thì ưu thế lại thuộc về tảo lục và VKL và đỉnh cao nhất vào mùa hè (đầu tháng 8 đến giữa tháng 9), thấp nhất vào mùa đơng (dẫn theo [4])

Komarenco (1968) đã nghiên cứu thực vật nổi lưu vực sơng Iacutxco và đã phát hiện được 211 lồi và dưới lồi, trong đĩ cĩ 36 lồi tảo lục Ngồi ra, tác giả cịn đánh giá số lượng thực vật nổi và đặc điểm của chúng cũng như sự phân bố theo nhĩm sinh thái Kết quả cho thấy cĩ 81,5% số lượng lồi sống ở đáy, chỉ cĩ 18,5% số lồi sống trơi nổi Nếu xét theo sự vận động của nước thì cĩ 4,7% tổng số lồi ưa nước chảy, cịn 95,3% là ưa nước đứng (dẫn theo [4])

Bộ Chloroccales của ngành Chlorophyta đã được quan tâm nghiên cứu ở nhiều quốc gia trên thế giới Ở Ấn Độ việc nghiên cứu đã cĩ từ rất lâu Năm 1860, Wallich đã ghi nhận một số lồi Chloroccales ở Bengal Ơng đã mơ tả thêm 2 lồi

mới thuộc chi Tetrặdron Trong đĩ suốt thời gian từ 1937- 1945 và 1949- 1959,

Philipose đã ghi nhận ở Ấn Độ cĩ 56 chi thuộc 15 họ và 208 lồi [41]

Ngồi các mục đích như đã nêu trên, tảo lục cịn được sử dụng để chống ơ nhiễm mơi trường nước, nhằm lập lại cân bằng sinh thái trong các thuỷ vực Hướng ứng dụng này được Oswald và cộng sự ở trường Đại học California đề cập đầu tiên vào năm 1975 và hiện nay được triển khai rộng rãi, cĩ hiệu quả kinh tế cao (dẫn theo [22])

Ergashev (1982) đã nuơi Chlorella, Scenedesmus, Ankistrodesmus trong

mơi trường nhân tạo, sau khi đạt sinh khối lớn đem thả vào mơi trường nước thải

kết quả cho thấy, chất lượng nước được phục hồi, hàm lượng các chất hữu cơ, cặn

lơ lửng, độ ôxi hoá hoá học giảm đồng thời xuất hiện thêm nhiều sinh vật có lợi (dẫn theo [20])

Đối với VKL - Cyanobacteria, cho đến nay trên thế giới vẫn chưa có một quan điểm thống nhất về hệ thống phân loại Nếu trước đây VKL được xếp vào một taxon của ngành tảo (Cyanophyta) thì ngày nay, chúng được xếp vào nhóm Prokaryota với tên gọi là Cyanobacteria Nhưng đứng về mặt tảo học, khi khảo sát về

sự đa dạng sinh học, môi trường sống của VKL luôn đi đôi với ngành tảo khác

Agardh (1824) và Kuetzing (1843) là những người đầu tiên nghiên cứu về VKL Người đặt nền móng cho hệ thống phân loại VKL là Thuret (1875) và sau đó được Kichner (1900) bổ sung Tiếp theo là nhiều công trình nghiên cứu về VKL của các nhà khoa học khác đã khiến cho tri thức về chúng càng sâu sắc và phong phú như: Borch (1914, 1916, 1917), Elenkin (1916, 1923, 1936), Geitler (1925, 1932) (dẫn theo [45])

Ở châu Á, Nhật Bản và Ấn Độ là hai nước có nhiều thành tựu về nghiên cứu VKL trong đất, nhất là trong lĩnh vực sinh thái, sinh lý, cố định nitơ và sử dụng chúng làm nguồn phân bón sinh học để cải tạo đất nông nghiệp và tăng năng suất cây trồng [39] Nhà tảo học Ấn Độ Desikachary (1959) đã phản ánh sự phong phú các taxon tảo VKL thường gặp tại khu vực khí hậu nóng ẩm và nhiều mưa này [33]

Những thành tựu nghiên cứu tảo đất gắn liền với những phát kiến trong lĩnh vực vi sinh vật đất của Vinogratski, đặc biệt là công trình nghiên cứu của Frank (1889), người đầu tiên đã có nhận xét về khả năng đồng hoá nitơ khí quyển của VKL Hơn 20 năm sau Drew (1928) đã phân lập được 3 loài VKL sạch vi khuẩn, kết quả cho thấy chúng có khả năng đồng hoá nitơ phân tử Về sau có các công trình nghiên cứu của Fogg (1942; 1951; 1956; 1962); Singh (1942; 1961); Herisset (1946; 1952) đã khẳng định không phải tất cả các loài VKL đều có khả năng cố định nitơ khí quyển mà chỉ có một số trong chúng biểu thị khả năng này, phần lớn

VKL cố định nitơ (VKLCĐN) đa số thuộc về các họ như: Anabaenaceae,

Nostocaceae, Rivulariaceae và Scytonemataceae (dẫn theo [14])

Ngoài ra, các nhà khoa học còn quan tâm tới độc tố do VKL tiết ra Từ năm

1940, việc phân lập VKL độc đã được Theodose Alson (đại học tổng hợp

Minnesoto - Mỹ) tiến hành Ông đã phân lập được một số chủng VKL thuộc các chi

Microcystis và Anabaena (dẫn theo [44])

1.1.2 Một số dẫn liệu về nghiên cứu tảo lục và VKL ở Việt Nam

Những công trình nghiên cứu đầu tiên về tảo ở Việt Nam được các nhà khoa học nước ngoài tiến hành, đến năm 1960 mới có công trình nghiên cứu của người Việt Nam

Năm 1963, Shirota đã nghiên cứu một số vực nước có địa hình, loại hình khác nhau từ Huế vào Rạch Giá đã phát hiện được 43 loài thuộc bộ Protococcales, chúng tập trung vào 8 họ, trong đó có họ Hydrodictyaceae và họ Oocystaceae chiếm

ưu thế [42] Sau đó, nhà thực vật người Pháp Loureiro (1973) là người đầu tiên mô

tả về loài tảo lục Ulva pisum (dẫn theo [20])

Năm 2003, Nguyễn Văn Tuyên và cộng sự đã công bố 295 loài và dưới loài

ở hồ chứa Trị An và Dầu Tiếng trong đó có 114 loài tảo lục [29]

Ở miền Bắc Việt Nam, Hortobagyi (1966- 1969) điều tra về tảo Hồ Gươm –

Hà Nội đã công bố 128 taxon (dẫn theo [20]) Năm 1980, với công trình nghiên cứu khu hệ tảo nước ngọt miền Bắc Việt Nam, Nguyễn Văn Tuyên đã công bố 979 loài

và dưới loài, trong đó tảo lục có tới 388 loài (chiếm tới 40% tổng số loài) [28] Năm

1982, trong Luận án tiến sĩ về tảo trong các thủy vực nội địa ở Việt Nam, Dương Đức Tiến đã công bố 1400 loài vi tảo trong đó có 124 loài tảo lục [25]

Năm 1997, Lê Hoàng Anh, Dương Dức Tiến, khi nghiên cứu vi tảo ở sông Nhuệ đã phát hiện được 105 loài trong đó có 36 loài thuộc bộ Protococcales, các chi

Pediastrum và Scenedemus đóng vai trò chủ đạo [1]

Ở khu vực miền Trung, Võ Hành (1983) nghiên cứu ở hồ chứa ở Kẻ Gỗ (Hà Tĩnh) đã công bố 34 loài tảo lục thuộc bộ Chlorococcales trong tổng số 191 loài thực vật nổi đã phát hiện được [6] Năm 1994, tác giả phát hiện 45 loài tảo lục thuộc bộ Chlorococcales sống ở khu vực Bình Trị Thiên và bổ sung 19 taxon mới đối với khu vực này Năm 1995, ông lại công bố 65 taxon bậc loài và dưới loài thuộc bộ này khi nghiên cứu 121 thủy vực nước ngọt thuộc 5 tỉnh Bắc Trung

bộ (dẫn theo [20])

Tôn Thất Pháp (1993) đã nghiên cứu thực vật thủy sinh ở phá Tam Giang (Thừa Thiên Huế) công bố 238 taxon bậc loài và dưới loài trong đó tảo lục có 39 taxon (dẫn theo [20])

Lê Thị Thúy Hà, Võ Hành (1999) trong công trình “Chất lượng nước và thành phần loài vi tảo (Microalgae) ở sông La – Hà Tĩnh” đã xác định được thành phần loài vi tảo sống ở sông La: 136 loài vi tảo thuộc 5 ngành (VKL, tảo lục, tảo giáp, tảo silic, tảo mắt) trong đó tảo lục 20 loài, chiếm 27,21% [5]

Nguyễn Đình San (2001) khi nghiên cứu về “Vi tảo trong một số thủy vực

bị ô nhiễm ở các tỉnh Thanh Hóa - Nghệ An- Hà Tĩnh và vai trò của chúng trong làm sạch nước thải” đã công bố 196 loài và dưới loài thuộc 60 chi, 31 họ, 11 bộ tập trung trong 5 ngành, có 16 loài bổ sung cho khu hệ tảo Việt Nam Trong đó ngành Chlorophyta chiếm 41,33% tổng số loài phát hiện và số loài nhiều nhất

thuộc về chi Scenedesmus [20] Trong một nghiên cứu khác năm 2006, nhóm

nghiên cứu của tác giả tác giả đã xác định được 63 loài và dưới loài thuộc 27 chi,

14 họ và 4 bộ của ngành tảo lục trong một số thủy vực nuôi thủy sản nước lợ ở tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh [21]

Năm 2004, trong luận án tiến sĩ của mình với đề tài “Khu hệ thực vật nổi ở vùng Tây Nam hệ thống sông Lam (Nghệ An – Hà Tĩnh)”, Lê Thị Thúy Hà đã công

bố 409 loài và dưới loài vi tảo, trong đó bộ Chlorococcales có 85 loài và dưới loài,

23 chi, 9 họ [4]

Võ Hành và Mai Văn Sơn (2009) nghiên cứu “Sự đa dạng ngành tảo lục (Chlorophyta) hạ lưu sông Mã – Thanh Hóa” đã ghi nhận 127 loài và dưới loài thuộc 30 chi, 12 họ, 3 bộ, 2 lớp trong đó Protococcophyceae chiếm ưu thế với 102 loài Các tác giả cũng công bố 38 loài và dưới loài lần đầu tiên ghi nhận cho khu hệ tảo thủy vực nội địa Việt Nam [10]

Tổng hợp các đặc điểm cơ bản về hình thái phân loại và phân bố các loài tảo lục ở Việt Nam, Dương Đức Tiến và Võ Hành (1997) trong cuốn “Tảo nước ngọt Việt Nam, phân loại tảo Lục (Chlorococcales)” đã mô tả chi tiết đặc điểm phân loại hơn 800 loài và dưới loài tảo lục ở Việt Nam cũng như các địa điểm phân bố của chúng [27]

Đối với VKL, người Việt Nam nghiên cứu và công bố kết quả đầu tiên về VKL, đó là Cao Ngọc Phương (1964) Bà đã viết về 23 taxon VKL đất ở Sài Gòn

và Đà Lạt, trong đó có 11 chi với 2 chi có tế bào dị hình và 9 chi không có tế bào dị hình, một loài mới đối với khoa học là Phormidium vietnamense và một thứ

(varietas) mới Gloeocapsa punctata var phanhiangii (dẫn theo [24]).

Trong lĩnh vực nghiên cứu tảo nước ngọt ở khu vực miền Bắc, Nguyễn Văn Tuyên, với công trình nghiên cứu khu hệ tảo nước ngọt ở miền Bắc Việt Nam năm

1980, đã công bố 979 loài và dưới loài [28] Trong bài báo về "VKL cố định đạm trên đất trồng lúa miền Bắc Việt Nam" của Dương Đức Tiến (1977) đã công bố 13 loài VKL thuộc 6 chi với đặc điểm phân loại và khả năng cố định đạm của chúng Sau đó Trần Văn Nhị, Dương Đức Tiến (1984) đã nâng tổng số VKL cố định đạm ở Việt Nam lên tới 40 taxon (dẫn theo [7]) Ngoài ra, Dương Đức Tiến (1982) còn có công trình nghiên cứu lớn về khu hệ tảo của các thuỷ vực nội địa Việt Nam Tác giả

đã công bố 1.402 loài và dưới loài, trong đó có 344 loài VKL [23] Với những nghiên cứu về phân loại, khu hệ VKL và tảo lục ở Việt Nam còn có những công trình nghiên cứu về mối liên hệ giữa các kiểu hình thuỷ vực đối với đời sống của tảo Theo hướng này, năm 1988, Dương Đức Tiến xuất bản cuốn "Đời sống các loài tảo" khắc họa vai trò, ý nghĩa của tảo trong tự nhiên và đời sống con người cũng như triển vọng sử dụng chúng [24] Sau đó vào năm 1996, tác giả cũng đã định loại

và mô tả 214 loài VKL thường gặp cùng với sự phân bố, sinh thái của chúng [26] Kết quả nhiều năm điều tra quan sát, theo dõi, phân tích môi trường sinh thái và bằng phương pháp nuôi trồng, Dương Đức Tiến (2000) đã thống kê được 314 loài tảo đất trong đó có 117 loài VKL Ông cũng cho thấy trong các loại hình đất trồng lúa, đất trồng màu, đất đồi và đất hoang hoá thì số lượng loài trong đất trồng lúa nhiều hơn cả [26]

Phùng Thị Nguyệt Hồng (1992) đã công bố công trình nghiên cứu về VKL ở châu thổ sông Mê-kông với 94 taxon, trong đó có một số loài mới đối với khoa học:

Tolypothrix hatienensis, Hapalosiphon parmlus var minor và Hapalosiphon welwitachii var vietnamensis, cùng với một số chi có tế bào dị hình thường gặp

như: Anabaena, Cylindrospermum, Nostoc và Scytonema [13].

Những công trình nghiên cứu về VKL cộng sinh trong bèo hoa dâu của Nguyễn Hữu Thước, Nguyễn Văn Mẫn (1982, 1983); nghiên cứu về VKL cố định đạm của Nguyễn Đức (1984 - 1985), Trần Hài, Trần Văn Nhị (1985); Đặng Diễm Hồng và Nguyễn Hữu Thước(1987), Trần Quang Anh, Nguyễn Thị Dần (1987), Trần Văn Nhị (1991), Dương Đức Tiến, Dương Quỳnh Hương (1993), Trần Đăng

Kế (1994), Ngô Kế Sương và cộng sự (1994), Trần Văn Tựa (1993, 1994) và Đoàn Đức Lân (1994) (dẫn theo [24])

Ở khu vực miền Trung, Đỗ Thị Trường, Võ Hành (1999), khi nghiên cứu VKLtrên đất trồng lúa của 14 xã thuộc huyện Hoà Vang (tp Đà Nẵng) đã phát hiện

được 45 loài và dưới loài, trong đó chi Osillatoria và Nostoc chiếm ưu thế, có 3 loài

có khả năng cố định nitơ thuộc các chi Anabaena và Nostoc [30] Nguyễn Lê Ái

Vĩnh, Võ Hành (2001) đã phát hiện được 69 loài và dưới loài thuộc 15 chi, 5 họ khi nghiên cứu VKL trên đất Thạch Hà - Hà Tĩnh [31] Nguyễn Công Kình (2001), khi nghiên cứu mẫu đất từ các cánh đồng lúa của thành phố Vinh và vùng lân cận đã phát hiện được 10 loài và dưới loài VKL [16] Hồ Sỹ Hạnh (2007) đã công bố 129 taxon bậc loài và dưới loài VKL trong các loại hình đất trồng tỉnh Đắc Lắc, trong đó ở đất trồng lúa gặp 101 loài và dưới loài, đất trồng bông gặp 55 loài và dưới loài, ở đất trồng cà phê gặp 26 loài và dưới loài [11]

Đối với vi tảo trong các thủy vực, Nguyễn Đình San (2001) đã phát hiện được 29 loài VKL trong các thuỷ vực nước ngọt bị ô nhiễm của các tỉnh Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh [20] Công trình nghiên cứu của Lê Thị Thuý Hà (2004) đã phát hiện được 56 loài VKL ở sông Cả [4]

Mới đây, Nguyễn Lê Ái Vĩnh và cộng sự (2012), đã nghiên cứu về đặc điểm hình thái, phả hệ phát sinh của một số loài VKL gây nở hoa nước trong các thủy vực nước ngọt ở Nghệ An, Hà Tĩnh và Quảng Bình [45]

1.2 Mối quan hệ giữa chất lượng nước và vi tảo

Thực vật nổi nói chung, tảo lục và VKL nói riêng, sống trong môi trường nước,

vì vậy mà giữa vi tảo và nước có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, tác động qua lại với nhau Các yếu tố môi trường nước như: nhiệt độ, ánh sáng, pH, hàm lượng ôxi hoà tan

và các muối dinh dưỡng ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp lên sự tồn tại, phát triển của thuỷ sinh vật nói chung và vi tảo nói riêng

Ánh sáng ảnh hưởng đến sự phân bố theo chiều sâu của các loài tảo, trong

đó VKL và tảo lục chiếm ưu thế ở tầng nước mặt, tầng giữa là tảo nâu, sâu hơn

là tảo silic [7]

Nhiệt độ là yếu tố có vai trò nhịp điệu cuộc sống của thuỷ sinh vật Cùng với ánh sáng, sự biến đổi chế độ nhiệt gây nên biến động số lượng vi tảo (dẫn theo [2]) Vào mùa xuân, nhiệt độ từ 10 đến 150C, vi tảo phát triển mạnh Mùa hạ, nhiệt độ nước tăng cùng với cường độ và thời gian chiếu sáng cao thì các tảo ưa lạnh nhường chỗ cho các loài VKL, tảo lục phát triển mạnh Sang mùa thu, nhiệt độ giảm xuống

và tảo silic lại chiếm ưu thế, sang mùa đông, nhiệt độ, cường độ chiếu sáng đều thấp làm cho tảo ở trạng thái nghỉ hoặc phát triển yếu Như vậy, nhiệt độ không những là nguyên nhân chủ yếu gây ra sự biến động số lượng vi tảo theo mùa mà còn gây ra

sự thay đổi về thành phần loài của chúng Sự ảnh hưởng trực tiếp của nhiệt độ lên quá trình sinh trưởng, phát triển của tảo hình thành nên các loài rộng nhiệt đến hẹp nhiệt, loài cao nhiệt đến thấp nhiệt Điều đặc biệt chú ý, toàn bộ quá trình tồn tại, phát triển và tử vong của vi tảo bị ảnh hưởng bởi sự biến động của hàm lượng muối dinh dưỡng hoà tan trong nước (N, P, Si, ) cũng như độ pH, Nếu những chỉ số trên vượt quá khả năng giới hạn cho phép sẽ dẫn tới hiện tượng ô nhiễm nước Trong khi đó tảo lại sử dụng CO2, nitơ, photpho vô cơ để cấu tạo nên tế bào dưới tác dụng của năng lượng ánh sáng mặt trời, đồng thời thải O2 để cho các động vật

và vi khuẩn ở nước sử dụng (làm giàu O2 cho nước) Do đó, trong nước giàu nguồn

N, P đặc biệt là P sẽ là điều kiện cho tảo lục và VKL phát triển, và như vậy sẽ làm giảm sự ô nhiễm nước

Trong nước nitơ tồn tại ở dạng đạm NO3-, NH4+ là sản phẩm của quá trình amin hoá các chất hữu cơ hoặc do thuỷ sinh vật bài tiết Theo Fogg (1952), vi tảo hấp thu muối NH4+ nhanh hơn NO3- Vì vậy nếu trong môi trường có cả NH4+ và

NO3+ thì NH4+ được hấp thu trước tiên Kết quả nghiên cứu của Guxeva (1952) cho thấy, nhu cầu về đạm không giống nhau ở các loài tảo Tảo lục và VKL có nhu cầu

về đạm cao hơn tảo silic (dẫn theo [7]) Người ta cho rằng, việc làm sạch nước thải khỏi các chất hữu cơ hoà tan chủ yếu là do vi khuẩn có trong nước, tảo chỉ sinh ra

oxi và một số loài có rễ để VKL bám vào, cùng tán lá che chắn cho các tia tử ngoại của ánh nắng để vi khuẩn khỏi chết, tạo điều kiện cho vi khuẩn hoạt động tốt hơn

Vì vậy vai trò của tảo là khử nguồn amoni hoặc nitrat cùng nguồn photpho có ở trong nước Mặc dù vậy nếu trong nước có nhiều nguồn dinh dưỡng nitơ, photpho

sẽ gây hiện tượng phì dưỡng làm cho tảo phát triển dày đặc gây nên "nở hoa nước" lúc này sẽ kìm hãm sự sinh trưởng và phát triển của các cá thể khác trong nước Mặt khác nếu trong nước có chứa các nguyên tố Cd, Hg, Zn, Pb, halogen chúng sẽ làm giảm sự quang hợp của tảo

Đối với photpho hoà tan trong nước chủ yếu ở dạng photphat hữu cơ, song thực vật phù du lại chỉ sử dụng dạng photphat vô cơ mà thôi So với các muối của

H2PO4-, HPO42- thì nhu cầu của tảo đối với PO43- là cần thiết hơn cả và không thể thay thế [41] Với photpho việc nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của nó lên sự sinh trưởng rất khó khăn vì hầu như quanh năm hàm lượng nguyên tố này trong thuỷ vực

có giá trị rất nhỏ Theo nghiên cứu cho thấy trong các thuỷ vực nước ngọt vùng Trung Á, hàm lượng photpho tổng số dao động từ 0,02 - 0,58mg/l, trong lúc đạm tổng số đạt tới 6,2 mg/l [37]

Trong nước sắt (Fe) có vai trò rất lớn đối với vi tảo bởi các ion Fe2+, Fe3+ là thành phần không thể thiếu của Cytocrom, Ferodoxin - cần thiết cho quá trình quang hợp Nguyên tố này thường xuyên thay đổi hoá trị và luôn tham gia vào các phức chất nên việc xem xét ảnh hưởng của nó lên tảo rất khó khăn Nghiên cứu của Nguyễn Đình San (2001) có giới thiệu rằng, tảo silic có nhu cầu sắt cao hơn tảo lục, còn VKL có nhu cầu ít nhất [20]

Bên cạnh sự tác động của các yếu tố môi trường nước đối với đời sống của vi tảo thì đồng thời vi tảo có tác động ngược lại với môi trường nước Một số tảo có khả năng hấp thu những kim loại nặng, sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn ô

nhiễm cho nước Những nghiên cứu đã phát hiện các tế bào tảo Chlorella emeronii

cố định đã tích luỹ hiệu quả và làm bay hơi Hg trong các thí nghiệm dài kỳ Nghiên cứu tế bào VKL cố định đạm cũng cho thấy khả năng hấp thụ Cu một cách hiệu quả

[3] Scenedesmus, Chlorella được phát hiện có khả năng tích luỹ Cu2+, Pb, Cr3+, từ 67- 96% [3] Nhờ sử dụng mạnh các chất đó mà tảo phát triển mạnh, là nguồn thức

ăn cho tôm, cá, tạo điều kiện cho nghề nuôi trồng thuỷ sản phát triển, sự phát triển

của vi tảo ở một giới hạn nhất định sẽ có ý nghĩa trong quá trình tự làm sạch nước Tuy nhiên có một số loài tảo sự phát triển của chúng lại có hại cho nước vì nó chứa

một số độc tố có hại cho động vật thuỷ sản như chi Nostoc, Anabaena,

Microcystis,

Việc nghiên cứu sử dụng vi tảo để làm sinh vật chỉ thị cũng đã được nghiên cứu nhiều thập kỷ này Năm 1946 Butcher thấy một số loài VKL chỉ thị cho các mức độ ô nhiễm hữu cơ khác nhau của môi trường nước Năm 1969 Palmer đã nghiên cứu thống kê được 21 chi thuộc 4 ngành tảo khác nhau trong đó có tảo lục

và VKL chỉ thị cho thuỷ vực bị ô nhiễm nặng, ví dụ như các loài thuộc chi

Microcystic, Scendesmus,… (dẫn theo [20])

Nhìn chung, giữa môi trường nước và vi tảo có môi quan hệ chặt chẽ với nhau Ngoài khả năng hoà tan các chất dinh dưỡng để cung cấp thức ăn cho vi tảo thì nước còn có khả năng điều hoà nhiệt độ, vận chuyển và hoà tan oxi, mặt khác nước có những đặc tính riêng như có khối lượng riêng cao, độ nhớt thấp nên làm gảm sức cản của nước đối với sự di chuyển của tảo, giúp tảo di chuyển dễ dàng mà

ít tốn năng lượng và dễ nổi

Chương II:

PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là một số chỉ tiêu chất lượng nước, đặc điểm thành phần loài tảo lục, VKL ở hồ chứa Vực Mấu - thị xã Hoàng Mai - tỉnh Nghệ An

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

2.2.1 Địa điểm nghiên cứu

Hình 2.1: Sơ đồ vị trí thu mẫu ở hồ chứa Vực Mấu, Thị xã Hoàng Mai,

Điểm III: Góc bờ phía Đông Nam Mặt cắt 2: gồm

Điểm IV: Giữa bờ phía Tây Điểm V: Giữa bờ Đông Nam Điểm VI: Góc bờ phía Nam Mặt cắt 3: gồm

Điểm VII: Bờ Đông Nam Điểm VIII: Giữa bờ phía Nam Điểm IX: Góc bờ phía Nam

2.2.2 Thời gian nghiên cứu

Chúng tôi đã tiến hành thu mẫu trong 3 đợt khác nhau về chế độ khí hậu

- Đợt 1: ngày 27 tháng 12 năm 2013, thời điểm thu mẫu là cuối đông

- Đợt 2: ngày 24 tháng 5 năm 2014, thời tiết đã vào hè

- Đợt 3: ngày 10 tháng 8 năm 2014, thời tiết đã cuối hè – đầu thu

Trong các đợt thu mẫu ngoài hiện trường chúng đều được tiến hành trong khoảng thời gian từ 9 giờ đến 12 giờ cùng ngày

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1.Thu mẫu nước

Mẫu nước dùng để phân tích chỉ tiêu thủy lý, thủy hóa được lấy ở tầng mặt 0-20 cm thu vào chai nhựa PE 1500ml, bảo quản ở 40C và phân tích trong vòng 24h tại phòng thí nghiệm Riêng mẫu nước xác định hàm lượng oxy hòa tan được cố định ngay tại hiện trường theo phương pháp Winkler Mẫu nước được lấy theo QCVN 38:2011/BTNMT [19] Tổng số mẫu nước thu được trong ba đợt là 27

2.3.2 Thu mẫu tảo

Mẫu tảo được thu trùng với các điểm của mẫu nước

+ Thu mẫu định tính: Dùng lưới vớt thực vật nổi N075 vớt qua vớt lại 50 lần sau đó cô đặc lấy 50 ml cho vào chai nhựa PE 150ml

+ Thu mẫu định lượng: Đong 10 lít nước lọc qua lướt vợt thức vật nổi N075

để thu vào chai nhựa PE 150ml

Tất cả các mẫu định tính và định lượng được cố định bằng dung dịch foocmol 4% [8] Tất cả các lọ đều ghi nhãn đầy đủ các thông tin cần thiết (mẫu loại định tính, định lượng, ngày thu, nơi thu)

Mẫu tảo được bảo quản và phân tích tại phòng thí nghiệm Thực vật bậc thấp, khoa Sinh học, Trường đại học Vinh bao gồm 27 mẫu định tính và 27 mẫu định lượng

2.4 Phương pháp phân tích

2.4.1 Phân tích mẫu nước

Để xác định các chỉ tiêu thủy lý, thủy hóa, chúng tôi sử dụng các phương

pháp phân tích theo tài liệu: “Standard methos for examination of water and water

water” của tổ chức Y tế Mỹ, tái bản lần thứ 16 (1985) [32], có tham khảo thêm Quy

chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 38:2011/BTNMT về chất lượng nước mặt do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành năm 2011[19]

- Đo nhiệt độ và pH nước tại hiện trường bằng máy đo pH meter (Đức)

- Đo độ trong bằng đĩa Secchi: Thả xuống nước đến khi mắt không nhìn thấy màu đen - trắng là độ trong cuối cùng

- Oxi hòa tan (Dissolved Oxygen - DO) được xác định bằng phương pháp Winkler

- Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand – BOD) được xác định bằng các xác định lượng oxy hòa tan tiêu hao sau 5 ngày ủ mẫu ở 200C

- Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD) được xác định bằng phương pháp kali pemanganat

- Xác định hàm lượng NH4+ bằng phương pháp so màu với thuốc thử Nessler

2.4.2 Phân tích mẫu tảo

+ Phân tích định tính mẫu tảo:

- Dùng phương pháp hình thái so sánh

- Quan sát chi tiết, mô tả và chụp hình qua kính hiển vi với độ phóng đại 400 lần

- Sử dụng các khóa định loại tảo nước ngọt Việt Nam và một số tài liệu khác

* Đối với ngành tảo lục Chlorophyta:

Các tài liệu định loại được sử dụng là:

- Dương Đức Tiến, Võ Hành (1997): Tảo nước ngọt Việt Nam Phân loại bộ tảo lục (Protococcales) [27]

- Ergashev A.E (1979), Định loại bộ tảo lục nước ngọt châu Á, Tập 1, NXB

“Phan” Taskent, 343 [35]

- Ergashev A.E (1979), Định loại bộ tảo lục nước ngọt châu Á, Tập 2, NXB

“Phan” Taskent, 383 [36]

- Philipose M.T (1967), Chlorococcales, Indian Council of Agricultural

Research, New Delhi [41]

* Đối với ngành VKL Cyanobacteria; các tài liệu định loại là:

- Gollerbakh M.M và cộng sự, Định loại tảo lam, tảo nước ngọt Liên Xô NXBKH Xô Viết Maxcơva 1953 (Tiếng Nga) [38]

- Dương Đức Tiến (1996): Phân loại VKL ở Việt Nam [24]

- Desikachary T.V (1959):Tảo lam, Newdedhi, Ấn độ[34]

Hệ thống các loài vi tảo sau khi được định loại sắp xếp theo Van den Hoek

và cộng sự (1995)[43]

+ Xác định mức độ bắt gặp:

Mỗi mẫu tảo ở được quan sát trên 9 tiêu bản Nếu 1 loài xuất hiện:

- Từ 1 - 3 tiêu bản thì được coi là gặp ít, kí hiệu là (+)

- Từ 4 - 6 tiêu bản thì được coi là thường gặp, kí hiệu là (++)

- Từ 7 - 9 tiêu bản thì được coi là gặp nhiều, kí hiệu là (+++)

+ Phân tích định lượng:

Số lượng tế bào (TB) tảo được xác định trên buồng đếm Goriarev Gọi m là

số TB có trong 25 ô lớn của buồng đếm Do thể tích buồng đếm là 104cm3 (ml) nên

số lượng TB có trong 1ml là (mx104); suy ra, trong 1 lít nước có m x 104 x 103 = m

x 107 TB Khi thu mẫu, ta lọc 10 lít nước thành 50 ml, nghĩa là cô đặc 200 lần (2 x

102) Bởi vậy, số tế bào vi tảo có trong 1 lít nước mẫu thực tế là:

n = 2x10

) 10

x (m

2

7

= 2

1

x m x 105 (TB/L) Trong đó: n- số lượng TB trong 1 lít nước mẫu

m- số lượng TB đếm được trên buồng đếm Goriarev

2.4.3 Xử lý số liệu

- Số liệu thu được được xử lý theo phương pháp thống kê bằng phần mềm ứng dụng Microsoft Excel 5.0

- Kết quả trong các bảng là giá trị trung bình của 3 phép đo đối với các chỉ số

DO, BOD5, COD, NH4+, PO43- và Fets

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Kết quả phân tích chất lượng nước hồ Vực Mấu-thị xã Hoàng Mai-tỉnh Nghệ An

3.1.1 Một số chỉ tiêu thủy lý

3.1.1.1 Nhiệt độ

Nhiệt độ nước phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ không khí Nhiệt độ không khí càng cao thì nhiệt độ nước tăng và ngược lại Điều này tương quan tỷ lệ thuận với cường độ và thời gian chiếu sáng Nhiệt độ nước và không khí hồ Vực Mấu sai khác theo mùa, khi hoạt động nghiên cứu được tiến hành từ cuối mùa đông (27/12/2013) sang đầu thu (16/8/2014)

Đối với nhiệt độ không khí dao động trung bình đợt 1: 21,70C; đợt 2: 31,20C; đợt 3: 340C, sự chênh lệch nhiệt độ giữa các đợt tương đối lớn từ 2,80C-12,30C là do điều kiện khí hậu giữa các mùa khác nhau (bảng 3.1 và biểu đồ 3.1)

Trung bình tại các điểm thu mẫu, nhiệt độ nước dao động trung bình đợt 1: 19,20C; đợt 2: 340C; đợt 3: 32,40C Tuy nhiên sự chênh lệch nhiệt độ giữa các đợt rất lớn, tối đa tới 14,80C (bảng 3.2 và biểu đồ 3.2)

Bảng 3.1: Nhiệt độ không khí hồ Vực Mấu

Điểm thu mẫu

Biểu đồ 3.1: Biến động nhiệt độ không khí qua các đợt nghiên cứu (t 0 C)

Biểu đồ 3.2: Biến động nhiệt độ nước nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu (t 0 C)

3.2.1.2 Độ trong

Độ trong là khái niệm phản ánh độ xuyên của ánh sáng vào nước và có ý nghĩa quan trọng đối với đời sống thủy sinh vật Độ trong càng cao càng tạo điều kiện cho quá trình quang hợp của tảo diễn ra mạnh Độ trong của hồ phụ thuộc nhiều vào các chất lơ lửng trong nước, chất màu và các thực vật nổi Độ trong thay đổi và có sự sai khác theo không gian và thời gian

Bảng 3.3: Độ trong của nước nước hồ Vực Mấu (m)

Địa điểm

Đợt 1 1,1 1,2 1,1 1,2 1,1 1,35 1,2 1,15 1,4 1,2 Đợt 2 1,2 1,1 1,2 1,3 1,3 1,3 1,4 1,5 1,4 1,3 Đợt 3 1,2 1,3 1,24 1,4 1,3 1,3 1,1 1,2 1,2 1,25

Độ trong

Điểm thu mẫu

Biểu đồ 3.3: Độ trong của nước nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu

Đối với hồ Vực Mấu, độ trong của hồ tương đối cao và sai khác không nhiều giữa các đợt thu mẫu, cụ thể là: ở đợt 1 trung bình là 1,2m, đợt 2 là 1,3m, còn đợt 3

là 1,25m (bảng 3.3 và biểu đồ 3.3.) Điều này chứng tỏ, nước hồ có độ ổn định nhất định về chất lượng, không có sự xáo trộn lớn về dòng chảy… Điều quan trọng hơn,

đây có thể là kết quả của khả năng tự làm sạch của hồ cao

3.1.2 Kết quả phân tích các chỉ tiêu thủy hóa

3.1.2.1 pH

Độ pH là một chỉ tiêu cho biết quá trình sinh học và hoá học xảy ra trong thuỷ vực Nó có ý nghĩa quan trọng đối với sự phân bố của thuỷ sinh vật, độ pH cao hay thấp đều ảnh hưởng xấu đến biệt ảnh hưởng tới khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng của chúng

Bảng 3.4: Độ pH nước nước hồ Vực Mấu

Điểm thu mẫu pH

Biểu đồ 3.4: Độ pH nước nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu

Độ pH trong một thuỷ vực có thể biến đổi theo ngày đêm (pH tăng vào ban ngày, giảm vào ban đêm) do biến đổi của hàm lượng CO2 trong nước trong quá trình quang hợp Độ pH còn biến đổi theo mùa do biến đổi của quá trình phân huỷ các chất hữu cơ và cũng liên quan đến hàm lượng CO2 trong nước

Ở hồ Vực Mấu, pH có sự tăng dần qua các đợt Từ kết quả nghiên cứu cho thấy: Trị số pH của các điểm nghiên cứu dao động: 6,16 – 7,49 (đợt 1); 7,7 – 7,98 (đợt 2); 8,01 – 8,6 (đợt 3) (bảng 3.4 và biểu đồ 3.4) Sự dao động giữa các điểm thu mẫu trong cùng 1 đợt là không đáng kể So với quy chuẩn cho phép QCVN 38:2011/BTNMT đối với mức nước bề mặt, độ pH ở các điểm nghiên cứu đều nằm trong giới hạn cho phép A1- Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác

3.1.2.2 Oxy hòa tan (Dissolved oxygen: DO)

Đây là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng nước của thủy vực Lượng oxy hòa tan trong nước thấp thì sự ô nhiễm hữu cơ ở thủy vực càng cao do quá trình oxy hóa của chất hữu cơ làm cạn kiệt oxy hòa tan trong nước, vì vậy sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sự tồn tại và phát triển của các thủy sinh vật Chỉ tiêu này cũng phụ thuộc vào các yếu tố: nhiệt độ, ánh sáng, hàm lượng chất hòa tan, áp suất bề mặt gió, mặt thoáng cũng như các sinh vật sống trong nước ở các thời điểm khác nhau (buổi trưa, DO cao nhất do hoạt động quang hợp, còn thấp nhất vào ban đêm do hô hấp của thủy sinh vật), song đánh giá chung DO càng thấp thì mức độ ô nhiễm của thủy vực càng cao

Ở nước hồ Vực Mấu, chỉ số DO tại 9 điểm qua 3 đợt thu mẫu dao động từ 7,0 – 8,1 mgO2/l, trung bình đợt 1 là 7,95 mgO2/l, đợt 2 là 7,7 mgO2/l, đợt 3 là 7,33 mgO2/l Trong đó ở đợt 3 DO có sự chênh lệch nhiều giữa các điểm (điểm 1 là 7,7 mgO2/l và điểm 4 là 7,0 mgO2/l)

Điều này có liên quan đến hoạt động mạnh mẽ của thủy sinh vật: đợt 1 là mùa sinh sản của vi tảo, cường độ quang hợp tỉ lệ thuận với sự gia tăng về số lượng

vi tảo, nên DO trong đợt này cao hơn cả Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Shirota (1966) [42] và Nguyễn Văn Tuyên (1980) [28]

Bảng 3.5: Oxy hòa tan (DO) trong nước hồ Vực Mấu (mgO 2 /l)

Ghi chú: - A1: Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác

- A2: Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh

Biểu đồ 3.5: Biến động hàm lượng DO trong nước hồ Vực Mấu

Trong 3 đợt thu mẫu thì hàm lượng oxy hòa tan trong nước cũng có sự thay đổi, cao nhất là ở đợt 1, giảm dần ở đợt 2,3 và nguyên nhân có thể là nhiệt độ mặt

hồ tăng quá cao có lúc lên đến 41-420C trên mặt nước làm cho giảm khả năng hòa tan của oxi trong nước

Địa điểm

Thời gian

QCVN 38:2011/B TNMT A1 A2

Đợt 1 8,10 8,00 7,90 8,10 7,80 7,82 8,00 7,88 7,98 7,95

≥ 6 ≥ 5

Đợt 2 7,60 7,78 7,50 7,88 7,86 7,68 7,7 7,58 7,68 7,70

Đợt 3 7,70 7,30 7,20 7,00 7,40 7,60 7,50 7,10 7,20 7,33

Tuy nhiên, trị số DO nằm trong giới hạn nước loại A1(QCVN 38:2011/BTNMT) Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác cho thấy nước hồ Vực Mấu đang có chất lượng tốt

3.1.2.3 Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD)

COD được định nghĩa là lượng oxi cần thiết cho quá trình oxi hoá các chất hữu cơ có trong nước, chỉ số COD dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm của thuỷ vực, chỉ số COD càng cao chứng tỏ nước càng ô nhiễm

Bảng 3.6: Nhu cầu ôxy hóa học (COD) của nước hồ Vực Mấu (mgO 2 /l)

Ghi chú: - A1: Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác

- A2: Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử

lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

Đ1 Đ2 Đ3 Đ4 Đ5 Đ6 Đ7 Đ8 Đ9

mgO 2 /l

Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3

COD

Điểm thu mẫu

Biểu đồ 3.6: Biến động chỉ số COD của nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu

Địa điểm

Thời gian

QCVN 38:2011/B TNMT

A1 A2

Đợt 1 1,92 1,6 1,6 2,08 3,84 1,76 1,76 1,76 1,44 1,97

10 15 Đợt 2 3,36 3,2 2,56 2,88 2,88 2,08 1,92 2,4 3,04 2,70

Đợt 3 2,4 2,88 3,52 2,24 2,56 2,72 2,56 3,2 3,04 2,79

Giá trị COD ở cả 3 đợt thu mẫu rất thấp, thấp hơn nhiều so với giới hạn cho phép A1 (QCVN 38:2011/BTNMT) và ít có sự sai khác giữa các đợt (bảng 3.6 và biểu đồ 3.6.) Tuy nhiên có sự dao động tương đối lớn giữa các điểm trong mỗi đợt, nguyên nhân là do giữa các điểm đó có sự khác nhau về hoạt động của các bè nuôi

cá đồng thời nguồn nước từ các suối nhỏ đổ về đã làm xáo trộn mạnh nguồn nước

đổ về, đưa một lượng mùn bã hữu cơ ở tầng nước mặt

3.1.2.4 Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand – BOD)

Nhu cầu oxy sinh hóa phản ánh lượng chất hữu cơ trong nước bị phân hủy hiếu khí bằng con đường sinh học Quá trình này được thực hiện bằng vi khuẩn hiếu khí và lượng oxy tự do tiêu tốn là phản ánh lượng chất hữu cơ trong nước Do vậy thông số này được dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường nước và để giám sát khả năng tự làm sạch của thủy vực

Bảng 3.7: Nhu cầu ôxy sinh học (BOD 5 ) của nước hồ Vực Mấu (mgO 2 /l)

Địa điểm

Thời gian I II III IV V VI VII VIII IX TB

QCVN 38:2011/B TNMT

Ghi chú: - A1: Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác

- A2: Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử

lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

Đ1 Đ2 Đ3 Đ4 Đ5 Đ6 Đ7 Đ8 Đ9

mgO 2 /l

Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3

BOD 5

Điểm thu mẫu

Biểu đồ 3.7: Biến động nhu cầu oxy sinh học (BOD 5 ) của nước hồ Vực Mấu qua

các đợt nghiên cứu

Chỉ số BOD5 trong hồ thấp, dao động từ 0,27-0,58 mgO2/l (và thấp hơn rất nhiều so với giới hạn cho phép A1 của QCVN 38:2011/BTNMT) Tuy nhiên, sự chênh lệch BOD5 giữa các điểm trong một đợt và giữa các đợt là tương đối lớn Ở đợt 1 dao động từ 0,1-0,74 mgO2/l; đợt 2 từ 0,01-0,85 mgO2/l; đợt 3 từ 0,1-0,75 mgO2/l Tại điểm 4, BOD5 là 1,6 mgO2/l cao nhất trong các lần thu mẫu Điều này liên quan đến sự có hiện diện và phát triển khác nhau của các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong nước ở mỗi vị trí và thời điểm khác nhau

3.1.2.5 Hàm lượng muối amoni (NH 4 + )

Trong nước, các dạng muối nitơ bao gồm NH4+, NO2- và NO3- … thường tồn tại ở hàm lượng thấp và chuyển hóa qua lại lẫn nhau Nếu có đủ oxy, NO2- biến đổi thành NO3-, trong khi đó nếu thiếu oxythì NO2- sẽ bị khử thành NH4+ Trong môi trường nước tự nhiên, hàm lượng N thường có dạng vết (NH4+ xấp xỉ 0,05mg/l) Trong thủy vực, hàm lượng muối nitơ có mặt trong nước là yếu tố quyết định quá trình sinh trưởng và phát triển của tảo cũng như các sinh vật sống trong thủy vực Đồng thời đây cũng là yếu tố gây hiện tượng nở hoa nước (cùng với muối của photpho-P) khi ở hàm lượng cao

Bảng 3.8: Hàm lượng amoni trong nước hồ Vực Mấu (mg/l)

Địa điểm

Thời gian I II III IV V VI VII VIII IX TB

QCVN 38:2011/BT NMT

A1 A2

Đợt 1 0,08 0,09 0,10 0,03 2,00 0,02 0,06 0,02 0,03 0,27

0,1 0,2 Đợt 2 0,32 0,06 1,02 0,10 0,14 0,06 0,12 0,13 0,10 0,23

Đợt 3 0,05 0,10 0,01 0,10 0,12 0,03 0,14 0,16 0,08 0,09

Ghi chú: - A1: Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác

- A2: Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử

lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh

0 0.5 1 1.5 2 2.5

mg/l

Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3

Hàm lượng NH 4 +

Điểm thu mẫu

Biểu đồ 3.8: Biến động hàm lượng NH 4 + trong nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu

Kết quả ở bảng 3.8 và biểu đồ 3.8 cho thấy, hàm lượng amoni trong nước hồ Vực Mấu thay đổi không nhiều giữa các điểm nghiên cứu trong cả 3 đợt Có sự chênh lệch lớn giữa các điểm thu mẫu số 3 (đợt 2) và số 5 (đợt 1) so với các điểm khác Cụ thể điểm số 5 của đợt 1 có hàm lượng NH4+ là 2 mg/l; điểm số 3 của đợt 2

là 1,02 mg/l, cao vượt trội so với các điểm còn lại

3.1.2.6 Hàm lượng photphat (PO 4 3- )

Nhu cầu photphat của thực vật nổi là rất ít, chủ yếu ở dạng PO43- Trong nước tự nhiên thì hàm lượng muối phophat PO43- thường thấp hơn 0,01mg/l, ở khoảng 0,015mg/l đủ gây hiện tượng “nước nở hoa” Thông thường, sự dư thừa

PO43- ít gây độc với con người và động vật nhưng nếu quá lớn sẽ hạn chế sự sinh trưởng của vi tảo Nhu cầu PO43- của vi tảo lớn hơn nhiều so với HPO42- và

Ghi chú: - A1: Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác

- A2: Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035

mg/l

Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3

Hàm lượng PO 4

3-Điểm thu mẫu

Biểu đồ 9: Biến động hàm lượng PO 4 3- trong nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu

Qua 3 đợt nghiên cứu hàm lượng PO43- có dao động lớn giữa các điểm cũng như giữa các đợt Cụ thể, đợt 1 từ 0,001-0,022 mg/l; đợt 2 từ 0,001-0,02 mg/l; đợt 3

từ 0,004-0,03 mg/l Sự sai khác này, theo chúng tôi, là do khả năng và nhu cầu sử dung muối phốt phát của vi tảo không giống nhau trong các thời điểm khác nhau

Nhìn chung, hàm lượng PO43- thấp hơn giới hạn cho phép của giá trị A1 (QCVN 38:2011/BTNMT)

3.2.2.7 Sắt tổng số (Fe ts )

Sắt là nguyên tố phân bố rộng trong đất, đá và thường có độ tan thấp Do các phản ứng hoá học, các quá trình sinh học, chúng chuyển thành dạng hoà tan Vì thế sắt trong nước có thể tồn tại ở dạng tự do hoặc dạng muối, hàm lượng Fe tự do trong thuỷ vực phụ thuộc vào pH của nước, khi pH ở trong nước thấp thì khả năng hoà tan của Fe cao và ngược lại khi pH ở trong nước cao thì khả năng hoà tan của

Fe thấp Nhu cầu sắt của tảo lục hay VKL là rất ít, được coi là nguyên tố vi lượng

Hàm lượng sắt tổng số trong cả 3 đợt nghiên cứu dao động mạnh giữa các điểm trong mỗi đợt Cụ thể, đợt 1 từ 0,03-0,18 mg/l; đợt 2 từ 0,01-0,14 mg/l; đợt 3

từ 0,04-0,15 mg/l Tuy nhiên, trị số của sắt này đều nằm trong dưới hạn cho phép A1 (QCVN 38:2011/BTNMT)

Bảng 3.10: Hàm lượng sắt tổng số (Fe ts ) trong nước hồ Vực Mấu

Địa điểm

Thời gian

QCVN 38:2011/B TNMT

Ghi chú: - A1: Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác

- A2: Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử

lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

Đ1 Đ2 Đ3 Đ4 Đ5 Đ6 Đ7 Đ8 Đ9

mg/l

Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3

Hàm lượng Fe ts

Điểm thu mẫu

Biểu đồ 3.10 Biến động hàm lượng Fe ts trong nước hồ Vực Mấu qua các đợt nghiên cứu

3.1.3 Nhận xét chung về chất lượng nước ở hồ Vực Mấu

Phân tích các chỉ tiêu thủy lí và thủy hóa cho thấy, nước ở hồ Vực

Mấu-Thị xã Hoàng Mai-Nghệ An trong thời gian nghiên cứu (12/2013 – 8/2014) có chất lượng tốt Các chỉ tiêu: độ trong, pH, COD, DO, BOD, NH4+, PO43-, Fets đều nằm trong giới hạn cho phép nước loại A1 (QCVN 38:2011/BTNMT)-Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác

Đáng chú ý là nhiệt độ trung bình dao động từ 21,70C - 340C, độ trong nằm trong khoảng 1,2 - 1,3m sẽ là điều kiện tốt cho vi tảo quang hợp pH của nước dao động từ 7,12 - 8,4, trung bình chung là 7,78 (kiềm nhẹ) phù hợp với sự phát triển của thủy sinh vật nước ngọt

3.2 Kết quả phân tích thành phần loài vi tảo trong hồ Vực Mấu

3.2.1 Danh mục thành phần loài

Phân tích các mẫu định tính qua 3 đợt thu mẫu đã xác định được 66 taxon bậc loài và dưới loài, thuộc 27 chi, 17 họ, 4 bộ, 2 ngành tảo lục (Chlorophyta) và ngành VKL(Cyanobacteria), trong đó, ngành Chlorophyta có

43 loài (chiếm 65,15%), ngành Cyanobacteria có 23 loài (chiếm 34,85%) (bảng 3.10 và biểu đồ 3.10)