Quan trắc sinh học và chỉ thị môi trường đất

Ý nghĩa của số liệu quan trắc sinh học: - Dù môi trường có ô nhiễm hay không thì sự khác nhau về vật lý cũng như hóa học giữa các con sông đều có thể có ảnh hưởng lên quần xã sinh vật đá

Quan trắc môi trường: là một quá trình đo đạc thường xuyên một hoặc nhiều chỉ tiêu về tính chất vật lý, hóa học và sinh học của các thành phần môi trường, theo một kế hoạch lập sẵn về thời gian,

không gian, phương pháp và quy trình đo lường, để cung cấp các thông tin cơ bản có độ tin cậy, độ chính xác cao và có thể đánh giá được diễn biến chất lượng môi trường.

Quan trắc sinh học:

Có nhiều định nghĩa về quan trắc sinh học, trong đó định nghĩa

được coi là đầy đủ nhất là: “Quan trắc sinh học là việc sử dụng có

hệ thống các phản ứng sinh học để đánh giá sự thay đổi môi trường trong chương trình giám sát chất lượng nước Trong đó những sự thay đổi này thường là do nguồn tác động của con người.

Giám sát sinh học: là sự kiểm kê tĩnh các sinh vật, các biến đổi và những quá trình trong một môi trường đã chọn

I QUAN TRẮC SINH HỌC

1 Một số khái niệm:

I QUAN TRẮC SINH HỌC

2 Vai trò, ý nghĩa của quan trắc sinh học trong đánh giá

ô nhiễm môi trường:

-Các phương pháp quan trắc sinh học có thể tạo ra những ưu việt đáng

kể so với phương pháp hóa học.

I QUAN TRẮC SINH HỌC

3 Ý nghĩa của số liệu quan trắc sinh học:

- Dù môi trường có ô nhiễm hay không thì sự khác nhau về vật lý cũng như hóa học giữa các con sông đều có thể có ảnh hưởng lên quần xã sinh vật đáy

- Pinder và đồng nghiệp (1997) đã chỉ ra rằng hệ thống tính điểm

BMWP và điểm số trung bình cho các đơn vị phân loại – ASPT có thể khác nhau một cách đáng kể ở các con kênh kề nhau có chất

lượng nước như nhau, nhưng khác nhau về những đặc điểm vật lý.

- Theo Wright và cộng sự (1993): Những biến đổi được thừa nhận là

có tác động nhiều đến các quần xã động vật không xương sống cỡ lớn bao gồm vĩ độ, kinh độ, độ dốc và độ cao, khoảng cách từ

nguồn, chiều rộng và độ sau trung bình, nền đáy và độ kiềm.

I QUAN TRẮC SINH HỌC

4 Những phương pháp chính được sử dụng trong quan trắc sinh học:

Loại giám sát Sinh vật chính

được sử dụng nhiễm chính được Những chất ô

đánh giá

Nghiên cứu cấu trúc

quần xã Động vật KXS, thực vật lớn. Chất thải hữu cơ và chất nguy hại.

Các chỉ thị sinh học Động vật KXS cỡ

lớn, thực vật lớn, tảo, địa y

Chất thải hữu cơ giàu dinh dưỡng, axit hóa, khí độc Phương pháp vi sinh

vật Vi khuẩn Vật liệu phân và hữu cơ.

Vật tích tụ Thực vật lớn, động

vật KXS, CXS. Chất nguy hại, chất phóng xạ.

Phép thử sinh học Vi sinh vật, thực vật

lớn, động vật KXS, động vật CXS nhỏ.

Chất hữu cơ, các khí độc, chất thải độc hại.

5 Lựa chọn sinh vật chỉ thị để quan trắc sinh học:

Một số loài sinh vật được dùng làm sinh vật chỉ thị:

-Tảo (tảo lam, tảo lục…)

-Thực vật lớn (bèo, lau, sậy…)

II QUAN TRẮC SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT

1 Đánh giá khái quát về môi trường đất Việt Nam:

Môi trường đất Việt Nam rất đa dạng, phong phú và phức tạp Đặc điểm và tính chất của nó phụ thuộc vào các yếu tố ngoại cảnh như: khí hậu, địa hình, chế độ nước, thảm thực vật Các yếu tố này không phải đồng nhất trên toàn lãnh thổ mà phân hoá rất sâu sắc, tạo nên những vùng địa lý phức tạp tác động sâu sắc tới các quá trình thổ nhưỡng cơ bản, hình thành nên các nhóm đất và loại đất với đặc tính khác nhau Chia thành 6 nhóm đất chính:

Nhóm đất xám Nhóm đất phù sa Nhóm đất cát biển (Arenosols) Nhóm đất phèn (Thionic Fluvisols) Nhóm đất mặn (Salic Fluvisols) Nhóm đất đỏ (Ferralsols)

II QUAN TRẮC SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT

1 Đánh giá khái quát về môi trường đất Việt Nam:

Môi trường đất Việt Nam đang bị biến đổi dưới những tác động của con người và tự nhiên Những quá trình đó gồm có:

Quá trình xói mòn đất, rửa trôi Quá trình sa mạc hoá

Quá trình xâm nhập mặn Quá trình phèn hoá

Quá trình glây hoá Quá trình cát bay ở bờ biển Quá trình ô nhiễm do chất thải, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật

II QUAN TRẮC SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT

2 Kỹ thuật quan trắc môi trường đất:

Quan trắc môi trường đất được thực hiện theo những bước cơ bản sau:

1 Xác định đối tượng quan trắc môi trường đất

2 Lựa chọn địa điểm quan trắc nhằm xác định đúng vấn đề cần quan

trắc

3 Lựa chọn một địa điểm QT/PT môi trường đất

4 Lựa chọn các thông số quan trắc Để lựa chọn thông số quan trắc của

một đối tượng nào đó, trước hết cần xác định rõ vấn đề cần quan trắc Từ các vấn đề cần quan trắc sẽ đề xuất các thông số cụ thể

5 Tần suất và thời gian quan trắc Thời điểm và tần suất quan trắc phân

tích phụ thuộc vào mục tiêu quan trắc, đối tượng quan trắc và các yếu tố ngoại cảnh

6 Lựa chọn phương pháp phân tích Các phương pháp phân tích sử

dụng là các phương pháp chuẩn TCVN, TCN, ISO Nếu không có các

phương pháp chuẩn thì có thể chọn các phương pháp đã được công bố hoặc

là phương pháp đặc thù của phòng thí nghiệm đã được kiểm định

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

1 Một số khái niệm:

Chỉ thị môi trường ( Environmental Indicator) : là 1 hoặc tập hợp các thông số

môi trường( hóa, lý, sinh vật) chỉ ra đặc trưng nào đó của môi trường.

Thực tế, môi trường chứa vô số các thông số hóa, lý, sinh học không thể xác

định hết tất cả các thông số  dựa vào 1 trong 1 số thông số chính có giá trị chỉ thị.

Sự biến động, hiện diện một số thông số xác định được đặc điểm của thành phần môi trường: tác nhân đó được gọi là chỉ thị môi trường.

Chỉ thị sinh thái môi trường( Environmental Elogical Indicator): nghiên cứu về các khoa học lấy sinh vật làm chỉ thị cho tình trạng, mức độ trong lành hay ô

nhiễm, thích hợp hay không đối với sinh vật của môi trường sinh thái.

Chỉ thị sinh học( Bioindicator): nghiên cứu một loài hoặc một sinh vật dùng để định mức chất lượng hoặc sự biến đổi của môi trường.

Sinh vật chỉ thị( Bio-indicator): cá thể, quần thể hay quần xã có khả năng thích ứng hoặc rất nhạy cảm với môi trường nhất định

Sinh vật chỉ thị là các loài SV mà sự hiện diện và thay đổi số lượng các loài chỉ thị cho sự ô nhiễm hay xáo trộn của môi trường

Các loài này thường có tính mẫn cảm cao với các điều kiện sinh lý, sinh hoá.

Chỉ số sinh học: các chỉ số dùng để quan trắc chất lượng môi trường dựa trên tính mẫn cảm của sinh vật với sự biến đổi của môi trường

2 Phân loại sinh vật chỉ thị môi trường:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

 Mẫn cảm: chỉ thị đặc trưng cho các điều kiện môi trường không điển

hình, dùng để dự đoán môi trường

 Các công cụ thăm dò: các loài xuất hiện tự nhiên trong MT dùng để đo

sự phản ứng của loài với sự biến đổi MT (biến động nhóm tuổi, sinh sản, kích thước quần thể, tập tính…)

 Các công cụ khai thác: các loài chỉ thị cho sự xáo trộn hay ô nhiễm môi

3 Ứng dụng của sinh vật chỉ thị môi trường:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

 Đánh giá sinh thái: đặc biệt là các khu vực cần bảo tồn

 Đánh giá môi trường: chỉ thị sự ô nhiễm; cung cấp các thông số môi trường, phục vụ cho công tác quản lý môi trường.

 Xác định yếu tố chính gây ảnh hưởng đến môi trường nhằm

xây dựng chiến lược ưu tiên quản lý và xử lý môi trường

 Đánh giá hiệu quả các chính sách môi trường

 Làm bản đồ về sự mẫn cảm môi trường

4 Đặc điểm của sinh vật chỉ thị môi trường:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

 Dễ phân loại

 Dễ thu mẫu

 Tính thích nghi cao; Phân bố rộng

 Có các dẫn liệu tự sinh thái học phong phú

 Có tầm kinh tế quan trọng (bao gồm có lợi và có hại)

 Có sự tích luỹ chất ô nhiễm do liên quan đến sự phân bố và phản ánh

mức độ môi trường

 Dễ nuôi cấy trong phòng thí nghiệm

 Có tính biến dị thấp về mặt di truyền và vai trò trong quần xã

 Nhạy cảm với điều kiện MT thay đổi bất lợi hay có lợi cho SV

 SV có độ thích ứng hẹp thường chỉ thị tốt hơn loài thích ứng rộng

 SV có cơ thể lớn thường có khả năng làm chỉ thị tốt hơn những SV có

cơ thể nhỏ

 Tỷ lệ số lượng của các loài và QX cũng cần chú ý trong khi xác định

sinh vật chỉ thị

5 Các phản ứng của sinh vật chỉ thị môi trường:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

Thích nghi hình thái: Phản ứng thích nghi nhanh trong một khoảng

thời gian khi có sự biến đổi của môi trường

- Biên độ dao động phụ thuộc vào mức độ tác động của môi trường

và tính chất di truyền của sinh vật

- Phản ứng thích nghi nhanh trong một khoảng thời gian khi có sự biến đổi của môi trường

- Biên độ dao động phụ thuộc vào mức độ tác động của môi trường

và tính chất di truyền của sinh vật

Thích nghi di truyền: Hình thành các đặc điểm cơ thể không tphụ thuộc

vào sự xuất hiện các yếu tố môi trường

Tăng khả năng chịu đựng của sinh vật bằng các biến đổi sinh lý,

sinh hóa, hình thái… để sẵn sàng đối phó với sự biến đổi môi

trường

Biến động về số lượng: chủ yếu thông qua mối quan hệ dinh dưỡng

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

6.1 Giun đất

Giun đất, nếu xét về thành phần loài và sự biểu

hiện số lượng là nhóm động vật không xương

sống chỉ thị rất tốt cho chất lượng của môi

trường đất, cho độ phì nhiêu của đất, cho nguồn

gốc phát sinh và mức độ biến đổi của cảnh quan

(Thái Trần Bái, 1987)

Thành phần và mật độ tương đối của các loài

giun đất trong một vùng đất không chỉ là yếu tố

chỉ thị để xét các vấn đề về nguồn gốc vùng đất

mà còn để xác định các giai đoạn trong diễn thế

sinh thái của vùng đó

Ngoài ra, giun đất còn là vật chỉ thị cho tính chất

đất Ví dụ: Giun quắn (Pheretima posthuma) chỉ

thị cho đất cát pha còn P elongata thường sống

trong đất có thành phần cơ giới nặng…

Giun đất

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

6.2 Thực vật

Thực vật có thể trở thành sinh vật chỉ thị

cho sự thiếu hoặc thừa dinh dưỡng trong

đất

Thực vật đòi hỏi chất dinh dưỡng cần

thiết cho sự sinh trưởng và đảm bảo các

chức năng bình thường khác Do đó, khi

đất thiếu hoặc thừa chất dinh dưỡng thì

cây trồng sẽ không thể sinh trưởng phát

triển bình thường mà sẽ có những biểu

hiện bất thường mà ta có thể nhìn thấy

bằng mắt thường như cháy lá, vàng lá,

hoại tử, còi cọc… Dựa vào đó ta có thể

chủ động bổ sung hoặc cân đối chất

dinh dưỡng trong đất để cây trồng phát

triển tốt nhất

Bệnh vàng lá do thiếu

nito ở cà chua

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

6.3 Sinh vật chỉ thị đất phèn:

 Đặc điểm của đất phèn:

 pH thấp

 giàu các chất độc dạng ion Al3+, Fe3+, SO4

2- ngập nước quanh năm hay ngập 1 thời gian

 hoá phèn nhanh chóng khi khô nước

 Thường có màu đen hoặc nâu ở tầng đất, mặt

 Có mùi đặc trưng của lưu huỳnhvà H2S

Vi sinh vật trong đất phèn:

 Vi khuẩnThiobacillus thiodans, Thiobacillus Femorxidans

 Sống được ở độ pH= 2

 Lấy năng lượng từ phản ứng oxi hóa khử trong quá trình tạo phèn

 Thiobacillus Ferorxidans có vai trò xúc tác trong quá trình oxi hóa khử Fe2+ thành Fe3+

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

Lác biển (Cyperus malaccensis)

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

6.3 Sinh vật chỉ thị đất phèn:

Thực vật chỉ thị đất phèn:

Thực vật chỉ thị đất phèn nhiều:

Năng bộp (Eleocharis dulcis)

Năng chỉ (Eleocharis ochrostachys)

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

6.3 Sinh vật chỉ thị đất phèn:

Thực vật chỉ thị đất phèn:

Thực vật chỉ thị đất phèn nhiều:

Cỏ bàng (Lepironia articulata)

Cây sậy (Phragmites karka)

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

6.3 Sinh vật chỉ thị đất phèn:

Rong tảo chỉ thị vùng đất phèn:

Ở những vùng có nước phèn đứng hoặc ở

ruộng lúa còn nhiều phân hữu cơ, vùng sình

lầy nhiều phân hữu cơ Phổ biến là tảo lục,

thanh tảo, kim tảo, hoa tảo…

 Loài trai sinh sống được trong một số thủy vực nội đồng nhiễm phèn chua nhẹ

 Nhóm ốc tuyệt đối không sống được ở những nền đáy thủy vực còn bị ô nhiễm độc do phèn

 Nhóm côn trùng thủy sinh phát triển : ấu trùng muỗi lắc

(Chiromidae) & ấu trùng chuồn chuồn ở thủy vực nội đồng bị nhiễm phèn nặng.

 Nhóm giun ít tơ

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

6.3 Sinh vật chỉ thị đất phèn:

Động vật chỉ thị đất phèn:

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

6.4 Sinh vật chỉ thị đất mặn - phèn:

Chỉ thị cho vùng đất mặn và đất mặn – phèn điển hình là những cây ngập mặn rất đa dạng và phong phú thuộc các họ như: ô rô, ráy, dừa, mắn, ráng, đước, rau muối, bàng, cói, sim…

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

6.4 Sinh vật chỉ thị đất mặn - phèn:

Cây đước

Dừa nước (Nypa fritican)

Mắm (Avicennia)

Động vật: Sinh vật được coi là chỉ thị cho môi trường ngập mặn

là địa sâm.

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

6.4 Sinh vật chỉ thị đất mặn - phèn:

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

6.5 Sinh vật chỉ thị đất cát biển:

Đất cát biển có thảm thực vật tự nhiên rất phong phú cùng những loài thực vật mà chỉ có ở đây mà nơi khác không có như: cây phong ba, cỏ quắn xanh, rau cóc, cỏ lông chông…

Cây phong ba

Cỏ lông chông

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

6.6 Sinh vật chỉ thị đất thoái hóa, chua:

Cỏ tranh là loài chiếm ưu thế, ngoài ra còn có các loại cây khác như lau, chít, chè vè, cỏ may…

Lan là loài thực vật chỉ thị cho môi trường cảnh quan, sự có mặt của chúng và sự phát triển bình thường thể hiện môi trường sinh thái rừng ít bị thay đổi.

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

6.7 Sinh vật chỉ thị sinh học rừng:

Thu Đông

Động vật chỉ thị sinh học rừng:

 Các loài đặc hữu, quý hiếm :

Phân bố hẹp, thích ứng với môi trường sinh thái nhất định.

Khi các yếu tố môi trường vượt quá giới hạn cho phép → số lượng cá thể suy giảm hoặc không còn hiện diện ở đó.

6 Một số sinh vật chỉ thị sinh học môi trường đất:

III SINH VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

6.7 Sinh vật chỉ thị sinh học rừng:

Tác động của các kiểu rừng đến một số loài đặc trưng

xanh Rừng bị phá hoặc bị chuyển đổi sử dụng

Bò rừng Nhiều Thấp Không gặp

Loài thuộc họ Vượn Thấp Nhiều Thấp

-1 Ứng dụng của sinh vật chỉ thị trong đời sống sản xuất:

Nhờ sự phân bố của sinh vật chỉ thị, người ta có thể nhanh chóng nhận xét sơ bộ về môi trường ở nơi đó Từ đó có

những phương hướng cho việc sử dụng đất có hiệu quả Điều này có ý nghĩa trong trồng trọt

Ví dụ: Đối với đất bạc màu, có sự hiện diện nhiều cỏ tranh

cần cải tạo đất trước khi trồng trọt, với đất chua ( có nhiều sim, mua) phải bón vôi để giảm độ chua…

IV ỨNG DỤNG CỦA SINH VẬT CHỈ

THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

2 Nhận diện và xử lý ô nhiễm môi trường đất :

Những sinh vật chỉ thị có hệ số tích luỹ các chất gây ô nhiễm

phân loại nhận diện nhóm sinh vật chỉ thị có biện pháp kịp thời xử lý và khắc phục ô nhiễm

Ví dụ: Chỉ thị sự ô nhiễm của các vùng đất bị nhiễm kim

loai nặng bằng các sinh vật chỉ thị như: giun đất; vi sinh vật trong đất

IV ỨNG DỤNG CỦA SINH VẬT CHỈ

THỊ MÔI TRƯỜNG ĐẤT