Sử dụng các chỉ số sinh học tảo để đánh giá ô nhiễm dinh dưỡng và hữu cơ ở một số thủy vực thuộc nội thành huế

TRỈÅÌN G ÂẢI HC NÄNG LÁM HÚ Khoa Thy Sn KHỌA LÛN TÄÚT NGHIÃÛP TÃN ÂÃƯ TI : Sử dụng số sinh học tảo để đánh giá nhiễm dinh dưỡng hữu số thủy vực thuộc nội thành Huế Sinh viãn thỉûc hiãûn : Phảm Thanh Phỉång Låïp : Qun lê ti ngun rỉìn g 46 Giạo viãn hỉåïn g dáùn : Th.S Dỉång Vàn Thn h Bäü män : Âiãưu tra quy hoảc h rỉìn g NĂM 2016 Lêi C¶m ¥n !!! Trong thời gian bắt đầu tiến hành thực tập địa bàn nghiên cứu đến nay, tơi hồn thành khóa luận tốt nghiệp với đề tài: “Sử dụng số sinh học tảo để đánh giá nhiễm dinh dưỡng hữu số thủy vực thuộc nội thành Huế” Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp tơi nhận nhiều quan tâm giúp đỡ thầy giáo khoa Thủy sản, trường Đại học Nơng Lâm Huế Đặc biệt giúp đỡ tận tình chu đáo giáo ThS Hồ Thị Thu Hồi, người hướng dẫn giúp đỡ tơi tận tình suốt thời gian thực tập vừa qua Cuối tơi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè động viên, giúp đỡ tơi suốt thời gian thực tập tốt nghiệp Mặc dù tơi có nhiều cố gắng hạn chế thời gian kinh nghiệm thân khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong đóng góp ý kiến q thầy cơ, bạn bè để đề tài tơi hồn thiện Huế, tháng năm 2016 Sinh viên Lê Thị My Ly DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Chỉ số nhiễm chi tảo Bảng 3.1 Vị trí điểm thu mẫu 18 20 Bảng 3.2 Các thơng số mơi trường dụng cụ đo .21 Bảng 3.3 Các đợt thu mẫu thời gian 21 Bảng 3.4 Xếp loại chất lượng nước theo số đa dạng H’ 22 Bảng 4.1 Các chi tảo có giá trị mật độ chiếm ưu ngành tảo Lam, tảo Lục 29 Bảng 4.2 Chỉ số Palmer tính theo chi 30 Bảng 3.4 Giá trị thơng số mơi trường khu vực nghiên cứu so sánh với quy chuẩn .34 DANH MỤC BIỂU Biểu đồ 4.1 Cấu trúc thành phần lồi tảo hồ .24 Biểu đồ 4.2 Số lượng lồi điểm nghiên cứu hồ .25 Biểu đồ 4.3 Biến động mật độ tảo điểm nghiên cứu 26 Biểu đồ 4.4 Tỉ lệ mật độ ngành tảo qua đợt nghiên cứu .28 Biểu đồ 4.5 Biến động giá trị số Chlorophycean điểm nghiên cứu 32 Biểu đồ 4.6 Giá trị số Shannon - Wiener qua điểm nghiên cứu 33 DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Vị trí hồ thu mẫu 19 MỤC LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề .1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Một số khái niệm liên quan đến lĩnh vực nghên cứu 2.1.1 Khái niệm tảo phù du .3 2.1.2 Khái niệm thị sinh học sinh vật thị .3 2.1.3 Sử dụng thực vật phù du làm sinh vật thị 2.1.4 Chỉ số sinh học sử dụng đánh giá chất lượng nước 2.1.4.1 Chỉ số nhiễm hữu ( số Palmer) 2.1.4.2 Chỉ số đa dạng H’ (chỉ số Shannon- Weaver) 2.1.4.3 Chỉ số dinh dưỡng (chỉ số Chlorophycean, Thunmark 1945) 2.2 Sơ lược tình hình nghiên cứu sinh vật thị tảo đánh giá chất lượng nước 2.2.1 Trên giới 2.2.2 Việt Nam 10 2.3 Điều kiện tự nhiên- khí hậu đặc điểm khu vực nghiên cứu 15 2.3.1 Điều kiện tự nhiên- khí hậu 15 2.3.2 Sơ lược đặc điểm khu vực nghiên cứu 15 PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 3.1 Đối tượng nghiên cứu 18 3.2 Thời gian nghiên cứu .18 3.3 Nội dung nghiên cứu .18 3.4 Địa điểm nghiên cứu .18 3.5 Phương pháp nghiên cứu 19 3.5.1 Thu thập tài liệu liên quan 20 3.5.2 Thu cố định mẫu ngồi thực địa 20 3.5.2.1 Thu mẫu thực vật phù du 20 3.5.2.2 Thu mẫu nước để đo thơng số mơi trường 20 3.5.2.3 Tần suất, thời gian thu mẫu .21 3.5.3 Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm 21 3.5.3.1 Phân tích mẫu nước 21 3.5.3.2 Phân tích mẫu tảo phù du 21 3.5.4 Phương pháp đánh giá chất lượng nước .22 3.5.4.1 Đánh giá mức độ nhiễm hữu số Palmer, 1969 .22 3.5.4.2 Đánh giá mức độ dinh dưỡng số Chlorophycean (Thunmark, 1945) 22 3.5.4.3 Đánh giá mức độ đa dạng thủy vực số H’ (chỉ số Shannon- Weaver, 1949) 22 3.5.4.4 So sánh với tiêu chất lượng nước 23 3.5.5 Phương pháp xử lí số liệu 23 PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .24 4.1 Đặc điểm thành phần lồi mật độ tảo phù du khu vực nghiên cứu 24 4.1.1 Cấu trúc thành phần lồi tảo phù du .24 4.1.2 Biến động số lượng lồi tảo phù du .25 4.1.3 Mật độ tảo phù du điểm nghiên cứu 26 4.1.3.1 Mật độ tảo chung .26 4.1.3.2 Mật độ tảo cụ thể ngành 27 4.2 Đánh giá chất lượng nước dựa số sinh học tảo phù du 30 4.2.1 Đánh giá chất lượng nước số Palmer (1969) 30 4.2.1.2 Đánh giá chất lượng nước số Chlorophycean (Thunmark, 1945) 31 4.2.1.2 Đánh giá chất lượng nước số H’ (Shannon- Weaner, 1949) 32 4.3 Đánh giá chất lượng mơi trường nước khu vực nghiên cứu tiêu lý hóa .33 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 37 5.1 Kết luận 37 5.2 Kiến nghị .37 TÀI LIỆU THAM KHẢO .39 PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Việt Nam lãnh thổ có nhiều loại hình thủy vực Bên cạnh nguồn lợi hải sản, đất nước ta có tiềm lớn nguồn lợi thủy sản nước Trong khu vực nội địa, có hàng nghìn dòng sơng, hàng chục hồ tự nhiên, hàng trăm hồ nhân tạo có kích thước lớn nhỏ, ao chm gắn liền với sống nơng thơn diện tích ruộng lúa nước rộng lớn Bất nơi có nước, nơi có sống Tảo (Algae) Sự hiểu biết tảo giúp đánh giá, khai thác sử dụng mặt nước cách hợp lí Năng suất thủy vực gắn chặt với thành phần sinh khối tảo Nhiều lồi tảo thị cho tính chất mơi trường nước, mặt khác sinh vật quang tự dưỡng, tảo nước tham gia tích cực q trình làm giảm nhiễm, thúc đẩy tự làm thủy vực Trong điều kiện khí hậu nước nóng ẩm, vi tảo phát triển mạnh vật liệu xây dựng, làm xấu giá trị cơng trình [1] Để có biện pháp bảo vệ mơi trường xử lí hữu hiệu chất gây hại, phải có hiểu biết tảo, độc tố tảo gây Kinh thành Huế trung tâm quần thể di tích Cố Huế, có tổng diện tích khoảng 520 Trong khu vực Kinh thành có phường (Thuận Lộc, Thuận Hòa, Thuận Thành Tây Lộc) với dân số khoảng 63.000 người Hệ thống kênh hồ Kinh thành gồm kênh Ngự Hà 40 hồ lớn nhỏ với diện tích khoảng 51 Hệ thống kênh hồ từ xưa đóng nhiều chức nước, điều tiết ngập lụt ngập úng, tạo cảnh quan, giao thơng thủy, tưới tiêu [2] Tuy nhiên, tình trạng nhiễm mơi trường nước ngày diễn nghiêm trọng, hầu hết hồ phường Thuận Lộc, Thuận Thành, Thuận Hòa, Tây Lộc khơng lưu thơng, trở thành ao tù, nơi chứa đựng nước cư dân quanh vùng Hiện nay, nhiều quốc gia giới nghiên cứu khả ứng dụng sinh vật thị vào việc quan trắc, giám sát đánh giá chất lượng nước Thơng qua phương pháp đưa kết khái qt, xác tốn chất lượng nguồn nước Do để quản lý chất lượng nước thủy vực tốt cần có giải pháp cụ thể, việc sử dụng số sinh học tảo để đánh giá nhiễm dinh dưỡng hữu thủy vực nhu cầu cấp thiết quan trọng cần quan tâm Từ vấn đề trên, đồng ý giáo viên hướng dẫn, tơi định thực đề tài: “Sử dụng số sinh học tảo để đánh giá nhiễm dinh dưỡng hữu số thủy vực thuộc nội thành phố Huế” 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Xác định thành phần lồi mật độ tảo khu vực nghiên cứu Đánh giá nhiễm dinh dưỡng hữu hồ: hồ Tịnh Tâm, hồ Tân Miếu, hồ Trần Hưng Đạo thuộc thành phố Huế số sinh học tảo Tìm hiểu biến động thành phần lồi mật độ tảo khu vực nghiên cứu Sử dụng số sinh học tảo đánh giá nhiễm dinh dưỡng hữu địa điểm nghiên cứu PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Một số khái niệm liên quan đến lĩnh vực nghên cứu 2.1.1 Khái niệm tảo phù du Tảo thực vật bậc thấp, nghĩa thực vật bào tử, có tản (cơ thể khơng phân thành thân, rễ, lá), tế bào chứa diệp lục sống chủ yếu nước Hiện tảo xác nhận tập hợp số ngành thực vật đặc biệt, độc lập nguồn gốc tiến hóa Như từ “tảo” có ý nghĩa sinh học lớn, bao gồm thực vật bậc thấp có diệp lục sống chủ yếu nước chiếm 1/3 sinh khối thực vật trái đất Căn vào màu sắc người ta chia thành 10 ngành: tảo Lam (Cyanophyta), tảo Giáp (Dinophyta), tảo Vàng Ánh (Chrysophyta), tảo Silic (Bacillariophyta), tảo Vàng (Xanthophyta), tảo Nâu (Phaeophyta), tảo Đỏ (Rhodophyta), tảo Mắt (Euglenophyta), tảo Lục (Chlorophyta), tảo Vòng (Charophyta) [3] Tảo phân bố rộng rãi, từ đỉnh núi cao đến đáy biển sâu Những tảo sống lớp nước phía gọi tảo phù du (Phytoplankton) tảo sống bám đáy thủy vực, bám vật sống hay thành tàu thuyền gọi tảo Đáy (Phytobentos) [5] 2.1.2 Khái niệm thị sinh học sinh vật thị Chỉ thị sinh học (Bioindicator): hiểu thơng số liên quan đến sinh vật sử dụng để đánh giá chất lượng biến đổi mơi trường Các thơng số loại nhóm lồi mà số chức năng, mật độ tồn chúng sử dụng để xác định tính ngun vẹn mơi trường hệ sinh thái [4] Khái niệm chung thị sinh học người thừa nhận “Những đối tượng sinh vật có u cầu định điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxi khả chống chịu hàm lượng định yếu tố độc hại mơi trường sống đó, diện chúng biểu thị tình trạng điều kiện sinh thái mơi trường sống nằm giới hạn nhu cầu khả chống chịu đối tượng sinh vật đó”[6] Sinh vật thị( Bio-indicator): cá thể, quần thể hay quần xã có khả thích ứng nhạy cảm với mơi trường định Sinh vật thị lồi sinh vật mà diện thay đổi số lượng lồi thị cho nhiễm hay xáo trộn mơi trường Các lồi thường có tính mẫn cảm cao với điều kiện sinh lý, sinh hố Những đối tượng sinh vật có u cầu định điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, DO, khả chống chịu hàm lượng định yếu tố tác động Sự diện chúng biểu thị tình trạng định điều kiện sinh thái nằm giới hạn nhu cầu khả chống chịu sinh vật [7] 2.1.3 Sử dụng thực vật phù du làm sinh vật thị Tảo chọn sinh vật thị đặc tính bật sau: - Với ưu kích thước nhỏ, việc đánh giá thay đổi số lượng lớn cá thể quần xã tảo tiến hành dễ dàng - Tảo nhìn chung có tốc độ sinh sản nhanh, chu kỳ sống ngắn, sử dụng chúng làm thị tác động ngắn hạn - Là nhóm sản sinh sơ cấp, tảo dể bị ảnh hưởng trực tiếp bới tác nhân vật lý hóa học - Thu mẫu tảo dễ, khơng tốn kém, cần người tham gia Với ưu điểm trên, tảo dùng làm thị cho độ axit, nhiễm hữu cơ, phú dưỡng hồ sơng, suối [7] Thực vật phù du nhóm sinh vật sản xuất nên có vai trò lớn, chi phối dòng lượng, vật chất hệ sinh thái thủy vực Bên cạnh đó, chúng nhóm sinh vật thị, phản ảnh chất lượng mơi trường nước sức khỏe sinh thái thủy vực [9] Climdins cộng có nghiên cứu, tổng kết thống kê danh lục số lồi phiêu sinh vật (thực vật động vật phù du) động vât đáy thị cho chất lượng mơi trường nước sử dụng phổ biến quan trắc chất lượng mơi trường nước châu Âu Bắc Mỹ [10] Bên cạnh đó, số sinh học đưa áp dụng cho thực vật phù du (như đa dạng, ưu thế, số tảo) nhằm góp phần đánh giá chất lượng nước, sức khỏe ổn định hệ sinh thái phổ biến nhiều nước giới [11] Cho đến nay, thực vật phù du đưa vào thành nhóm sinh vật quan trọng hàng đầu, chấp nhận sử dụng cho quan trắc chất lượng nước mặt giới [12] Trong quy chuẩn Việt Nam, thực vật phù du, với động vật phù du động vật đáy, đưa vào danh mục tiêu cần phải quan trắc đánh giá chất lượng mơi trường Một số cơng trình liên quan thực cơng bố, cụ thể chi tiết cơng trình tác giả Nguyễn Văn Tun, xuất cách 10 năm, 2003 [13] Mặc dù vậy, nhiều chương trình quan trắc chất lượng nước sơng, yếu tố hóa lý (nhiệt độ, pH, BOD5, nitơ, photpho, ) ln chọn lựa ưu tiên Nếu yếu tố mơi trường (hóa lý) tảng phản ảnh trạng mơi trường rõ ràng tồn diện tiêu/ yếu tố sinh học cho thấy áp lực mơi trường lên sinh vật, hệ sinh thái cách đầy đủ, trọn vẹn mà điều yếu tố hóa lý khơng thể thay Cùng với phát triển nhanh chóng kinh tế xã hội nước ta, đặc biệt sản xuất cơng nghiệp, hoạt động làm cho mơi trường ngày xấu thơng qua lượng chất thải khổng lồ ngày đêm đưa vào mơi trường nói chung thủy vực bao gồm hồ, sơng suối nói riêng Hậu việc xả thải khơng kiểm sốt chất lượng mơi trường nước sơng ngày xấu kéo theo suy giảm đa dạng sinh học thủy vực [8] Trong nghiên cứu này, thực vật phù du chọn làm đối tượng nghiên cứu trạng chất lượng mơi trường nước số thủy vực thành phố Huế Tảo cung cấp thơng tin chất lượng mơi trường nước chủ yếu theo cách: -Thơng tin lâu dài trạng mơi trường: vào mùa hè nở hoa tập đồn Microcystis ao ơn đới thị tình trạng giàu dinh dưỡng tồn trước - Thơng tin thay đổi mơi trường thời gian ngắn: thay đổi ưu nhóm tảo lam (gia tăng sinh khối) giai đoạn cho thấy mơi trường trở nên giàu dinh dưỡng [14] Tảo thị tình trạng dinh dưỡng mơi trường theo cách: Sự thay đổi thành phần tảo ưu tiếp nối theo mùa: + Ao hồ nghèo dinh dưỡng: Tảo kh ưu kéo dài, xuất tảo vàng kim (Uroglena), tảo lục đơn bào (Staurastrum), Ceratium, Gomphosphaeria (tảo lam) + Ao dinh dưỡng trung bình: Tảo kh nở hoa giai đoạn ngắn (Asterionella), theo sau Chrysophyte, đến mùa hè tảo giáp, tảo lam tảo lục nở hoa + Ao hồ giàu dinh dưỡng: Tảo kh bị giới hạn, tảo đơn bào ưu nở hoa tảo đơn bào (Ceratium), tảo lam sợi (Anabaena) tập đồn (Microcystis) vào mùa hè + Ao hồ giàu dinh dưỡng: Là ao hồ có bón phân có cống xã, thường xun có tượng ưu tảo đơn bào kích thước nhỏ, vòng đời ngắn Ơ nhiễm hữu ảnh hưởng đến tảo nhiều nhân tố thủy lý hóa mơi trường Tảo sử dụng làm nhân tố đánh giá mức độ dinh dưỡng hữu (Palmer, 1969) bao gồm tảo sống sống đáy chịu đựng nhiễm hữu [14] 2.1.4 Chỉ số sinh học sử dụng đánh giá chất lượng nước Giữa chất lượng mơi trường nước cấu trúc thành phần lồi nhóm sinh vật thuỷ sinh có quan hệ chặt chẽ với thể thơng qua số sinh học Cụ thể, số số sinh học thường sử dụng như: số độ đa dạng sinh học Shannon-Weaner (H') (1949), mơ tả mối quan ̣ cấu trúc định tính định lượng quần xã sinh vật, số đa dạng sinh học Shimpson (1949) mức độ chiếm ưu nhóm lồi; số ưu Bảng 3.4 Giá trị thơng số mơi trường khu vực nghiên cứu so sánh với quy chuẩn Từ kết phân tích cho thấy, hầu hết thơng số mơi trường vượt q quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt QCVN 08:2008/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước mặt bảo vệ đời sống thủy sinh QCVN 38:2011/BTNMT, ngoại trừ thơng số pH Riêng thơng số nhiệt độ độ khơng có quy định 34 Nhiệt độ mơi trường nước phụ thuộc lớn vào nhiệt độ khơng khí Nhiệt độ hồ nghiên cứu dao động từ 21°C đến 25°C Theo thời gian, nhiệt độ tăng dần tất điểm thu mẫu từ đợt đến đợt Độ hồ nghiên cứu đạt giá trị thấp, dao động từ 20 cm (tại THĐ2, đợt 1) đến 30 cm (tại TM1, TM2, TM3, TT2, TT3, đợt 1, 3) Qua đợt thu mẫu, pH đo điểm thu mẫu biến động, riêng TT3 TM3 có chênh lệch đáng kể Giá trị pH điểm TT3 đạt cao (đợt 1) thấp 6,5 (đợt 4) Tại điểm TM3 dao động từ 8,2 (đợt 1) đến 6,3 (đợt 4) So sánh quy chuẩn QCVN 08:2008/BTNMT QCVN 38:2011/BTNMT cho thấy tất điểm nghiên cứu đạt tiêu chuẩn chất lượng nước mặt QCVN 08:2008/BTNMT (từ 5,5-9) Đối với tiêu chuẩn chất lượng nước mặt bảo vệ đời sống thủy sinh QCVN 38:2011/BTNMT, ngoại trừ điểm TT3 (đợt 1) có giá trị pH= vượt ngưỡng cho phép, điểm lại giá trị pH nằm giới hạn cho phép (từ 6,5- 8,5) giá trị cao 8,2 xem thích hợp cho phát triển đời sống sinh vật thủy sinh DO đo dao động từ đến mg/l có xu hướng giảm dần theo thời gian Qua đợt khảo sát, đa số giá trị DO đo điểm thu mẫu khơng nằm giới hạn cho phép Riêng điểm đợt 1, THĐ3, TM1 TT2 (đợt 2) thích hợp với đời sống thủy sinh vật, giá trị DO dao động từ 4- mg/l BOD hàm lượng oxi cần thiết để vi khuẩn oxi hóa hết chất hữu điều kiện yếm khí, nên nhu cầu oxi sinh hóa (BOD) thị để xác định mức độ nhiễm bẩn thủy vực Giá trị BOD 520 phân tích 12 điểm thu mẫu hồ Trần Hưng Đạo điểm thuộc hồ Tịnh Tâm: TT1, TT2, TT3 (đợt 1); TT3 (đợt 3); TT2, TT3 (đợt 4) vượt q giới hạn cho phép QCVN 08:2008/BTNMT Tại 12 điểm nghiên cứu hồ Tân Miếu điểm lại hồ Tịnh Tâm giá trị BOD 520 dao động từ 1- 15 mg/l, với giá trị nằm khoảng cho thấy điểm nghiên cứu khơng bị nhiễm hữu đạt tiêu chuẩn nước mặt QCVN 08: 2008/ BTNMT Theo quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước mặt bảo vệ đời sống thủy sinh QCVN 38: 2011/BTNMT khơng có quy định giá trị BOD520 Hàm lượng NH4+/NH3 biến động mạnh đợt, giá trị cao đạt mg/l (tại TT3, đợt 3) , thấp 0,1 mg/l ( THĐ1, đợt 3) Đại đa số điểm nghiên cứu vượt giới hạn cho phép theo QCVN 08:2008/BTNMT (