ỨNG DỤNG CHỈ THỊ SINH học TRONG QUAN TRẮC môi TRƯỜNG nước TỔNG cục môi TRƯỜNG TRUNG tâm QUAN TRẮC môi TRƯỜNG hải phòng

ỨNG DỤNG CHỈ THỊ SINH HỌC TRONG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG TRUNG TÂM QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG Hải Phòng, 62014 Bà Lê Hoàng Anh PGĐ. Trung tâm Quan trắc Môi trường TỔNG QUAN Quan trắc môi trường gồm 3 thành phần cơ bản: lý, hóa học và sinh học; Chỉ thị sinh học là sử dụng một cách có hệ thống các đáp ứng sinh học của các sinh vật chỉ thị để đánh giá sự biến đổi chất lượng môi trường. Quan trắc dựa vào sinh vật chỉ thị (Biomonitors) là công cụ quản lý môi trường nước hiệu quả, hỗ trợ đáng kể cho các chương trình quan trắc lý – hóa học vì không đòi hỏi thiết bị đắt tiền, chi phí không cao khi thu mẫu và phân tích, không yêu cầu trình độ chuyên môn cao để thực hiện khâu thu mẫu và định loại loài; Ứng dụng chỉ thị sinh học trong quan trắc môi trường nước đang trở nên rất phổ biến với nhiều loại công nghệ đa dạng (tùy mục đích và yêu cầu quan trắc). Ưu thế dùng các nhóm sinh vật làm chỉ thị chất lượng nước: Rất đa dạng về thành phần và số lượng loài trong tự nhiên, thuận tiện ứng dụng trong các chương trình quan trắc; Có phân bố ổn định theo lưu vực; có khả năng phản ánh vấn đề ô nhiễm tại các điểm khi việc xả thải đã kết thúckhông quan sát thấy; VAI TRÒ CỦA SINH VẬT CHỈ THỊ TRONG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC

ỨNG DỤNG CHỈ THỊ SINH HỌC TRONG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG TRUNG TÂM QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG Hải Phòng, 6/2014 Bà Lê Hoàng Anh PGĐ Trung tâm Quan trắc Môi trường TỔNG QUAN - Quan trắc môi trường gồm thành phần bản: lý, hóa học và′ sinh học; Chỉ thị sinh học sử dụng cách có hệ thống đáp ứng′ sinh học sinh vật thị để đánh giá biến đổi chất lượng môi trường Quan trắc dựa vào sinh vật thị (Biomonitors) công cụ′ quản lý môi trường nước hiệu quả, hỗ trợ đáng kể cho chương trình quan trắc lý – hóa học không đòi hỏi thiết bị đắt tiền, chi phí không cao thu mẫu phân tích, không yêu cầu trình độ chuyên môn cao để thực khâu thu mẫu định loại loài; Ứng dụng thị sinh học quan trắc môi trường nước đang′ trở nên phổ biến với nhiều loại công nghệ đa dạng (tùy mục đích yêu cầu quan trắc) Ưu dùng nhóm sinh vật làm thị chất lượng nước: Rất đa dạng thành phần số lượng loài tự′ nhiên, thuận tiện ứng dụng chương trình quan trắc; Có phân bố ổn định theo lưu vực; có khả phản ánh′ vấn đề ô nhiễm điểm việc xả thải kết thúc/không quan sát thấy; VAI TRÒ CỦA SINH VẬT CHỈ THỊ TRONG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 thúc/không quan sát thấy; Nhiều loài nhạy cảm với ô nhiễm, cho phép phát hiện′ nhiều vấn đề ô nhiễm, đặc biệt ô nhiễm số hợp chất dạng vết khó phát qua phân tích mẫu lý – hóa học việc phân tích tốn kém; Nhiều nhóm sinh vật có vòng đời đủ dài, phản ánh được′ diễn biến chất lượng môi trường thời gian dài không đòi hỏi tần suất quan trắc liên tục; Một số loài đặc biệt phù hợp cho phân tích trong′ phòng thí nghiệm CÁC ỨNG DỤNG TRONG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC Một số hướng ứng dụng phổ biến nay: 1- Phân tích độc học môi trường; 2- Đánh giá nhanh chất lượng nước (phục vụ mục đích khai thác nước uống, nước sinh hoạt, quản lý môi trường); 3Đánh giá, quan trắc diễn biến chất lượng nước lưu Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 vực sông, suối, hồ theo mùa theo năm; 4- Bảo tồn, phân tích đa dạng thành phần loài khu vực; 5- Nghiên cứu khoa học (Ví dụ: đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu, xâm nhập mặn ) o Chủ yếu dựa vào thị sinh học để đánh giá chất lượng môi trường nước; o Nguyên lý: Kết thu mẫu thực địa phân tích một/một số sinh vật thị quy đổi số, thị đo lường, hay mô hình mô tả hệ sinh thái /trạng thái sinh vật, qua đánh giá trạng diễn biến môi trường cư trú sinh CÁC ỨNG DỤNG PHỔ BIẾN Ở VIỆT NAM Đối với chương trình quan trắc dùng sinh vật thị nước: Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 đánh giá trạng diễn biến môi trường cư trú sinh vật thị MỘT SỐ LOẠI CHỈ THỊ SINH HỌC TRONG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC Theo loài thị: Phổ biến nay: o Thực vật nổi: số loài thuộc ngành tảo lục, tảo lam, tảo vàng, tảo silic, tảo giáp; o Động vật nổi: số loài giáp xác sống trôi tầng nước mặt; o Động vật không xương sống đáy cỡ lớn: phổ biến loài ngành thân mềm, giun đốt, ấu trùng côn trùng… o Một số loài cá nước ngọt, nước lợ, nước mặt Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 Theo tính thị: o Sinh vật nhạy cảm (Biosensor): Có nhạy cảm cao với biến đổi môi trường o Sinh vật tích tụ (Bioaccumulator): có khả tích lũy kim loại nặng thể nồng độ cao môi trường xung quanh Ví dụ: ốc, trai, hến, rong… o Một số loài cá nước ngọt, nước lợ, nước mặt Theo cấp độ thị: cấp chính: o Chỉ thị loài: phân tích tế bào, mô phận sinh vật thị; o Chỉ thị loài: Thông qua định tính định lượng sinh vật thị;♣ Phổ biến nhóm cá, giun, trai ốc, loài côn trùng…♣ o Chỉ thị quần xã : dựa phép đo nhóm sinh vật cụ thể MỘT SỐ LOẠI CHỈ THỊ SINH HỌC TRONG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 20/6/2014 o Chỉ thị quần xã : dựa phép đo nhóm sinh vật cụ thể quần xã Ví dụ: Chỉ số đa dạng (Margalef, Shannon-Wiener…);♣ Chỉ số ô nhiễm (BMWP, ASPT, ASTPT…);♣ Chỉ số sinh học tổng hợp (chỉ số tổng hợp cá IBI, số tổng♣ hợp dựa vào động vật KSXĐCL MMIF…); Chỉ số tính toàn vẹn, ♣ o Chỉ thị hệ sinh thái: đo đạc suất sơ cấp trình hô hấp quần xã Các nhóm sinh vật thường dùng: Thực vật nổi: loài tảo giáp, tảo mắt, tảo silic, tảo lam, tảo♣ lục; Động vật nổi: ví dụ giáp xác chân chèo, trùng bánh xe…♣ Động vật không xương sống cỡ lớn.♣ Các thị sinh học đánh giá chất lượng môi trường: Chỉ số đơn lẻ:′ Chỉ số đa dạng: Margalef, Shannon-Wiener, Simpson;♣ Toàn lưu vực T.Lục 44% T.Lam 13% T.Mắt 15% T.Giáp 1% T.Silic 27% CHƯƠNG TRÌNH QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC DÙNG SINH VẬT CHỈ THỊ Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 Chỉ số đa dạng: Margalef, Shannon-Wiener, Simpson;♣ Chỉ số ô nhiễm: BMWP-Viet, ASPT;♣ 0,9 MMI o Đa số: Là việc kết hợp nhiều số, cho phép tích hợp nhiều nguồn thông tin (về đa dạng loài, tính nhạy cảm, thị ô nhiễm…) vào số nhất; => Là hướng quan tâm thời gian gần nước CHƯƠNG TRÌNH QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC DÙNG SINH VẬT CHỈ THỊ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 SC A-1 SC A-2 SC A-3 SC A-4 SC A-5 SC A-6 SC O-1 SC O-2 SC O-3 SC O-4 SC O-5 SD U SP H SC C SN T Sông Cầu Sông Công Các sông khác MMI Lớp Lớp Lớp Lớp Lớp Ví dụ số tổng hợp BBI (Bỉ) MMI (Việt Nam) Ngoài phương pháp sử dụng thị sinh học để đánh giá chất lượng môi trường nước, số phương pháp dựa vào công nghệ, thiết bị đại phổ biến Việt Nam Điển hình như: o Phân tích ô nhiễm dựa vào sinh vật tích tụ; MỘT SỐ ỨNG DỤNG KHÁC Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 20/6/2014 Phân tích ô nhiễm dựa vào sinh vật tích tụ; o Phân tích độc học môi trường; o Đánh giá nhanh chất lượng nước Có thể đánh giá ô nhiễm kim loại nặng (Cu, Zn, Pb, Asen…)′ môi trường (đất, nước, trầm tích…); Các loài thị phổ biến:′ Động vật hai mảnh (trai, hến, trùng trục, ốc…): ưu điểm chính♣ có định loại rõ, dễ nhận dạng, dễ tích tụ chất ô nhiễm, vòng đời dài; PHÂN TÍCH Ô NHIỄM DỰA VÀO SINH VẬT TÍCH TỤ Là phương pháp phân tích hoá sinh hữu mô thể số′ loài sinh vật có khả nặng tích tụ, qua phát chất ô nhiễm dễ dàng so với phương pháp phân tích lý - hóa học; Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 đời dài; Các loài khác: Cá (ít phổ biến thường có ngưỡng chết♣ với giới hạn nồng độ ô nhiễm định có phân bố không tĩnh tại), giun đất, rong,… Ứng dụng cho thị loài và′ loài; Dựa vào phản ứng gây chết′ (sub-lethal) quan sát thay đổi bất thường di chuyển, sinh sản, làm tổ, hình thái…của loài môi PHÂN TÍCH ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 thái…của loài môi trường có độc chất; Một số sinh vật thị phổ biến: rận nước (daphnia), tảo, con′ trai…thường phổ biến dựa vào nhóm cá (ví dụ cá ngựa vằn); Có thể ứng dụng cho quan trắc trường và/hoặc phân tích,′ theo dõi phòng thí nghiệm; Nồng độ (log) Nguyên lý: hệ thống′ gồm buồng mẫu đo; giám sát 24/24 phát hiện, đưa tín hiệu cảnh báo tự động; Phân tích, phát ô′ nhiễm qua giám sát PHÂN TÍCH ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG Thiết bị quan trắc độc chất dùng rận nước: Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 nhiễm qua giám sát hành vi bơi nhóm rận nước (thông số quy luật di chuyển, tốc độ trung bình, phân bố vị trí bơi tầng nước,…) Bộ nuôi gắn liền máy′ Nguyên lý: Đo ức chế quang′ hợp tảo môi trường có độc tố; Phương pháp đo huỳnh′ quang trực tiếp để xác định nồng độ chlorophyll môi trường xác định nhóm tảo; PHÂN TÍCH ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG Thiết bị quan trắc độc chất dùng tảo: Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 20/6/2014 xác định nhóm tảo; Bộ nuôi tảo gắn liền máy chính.′ Phần mềm quan trắc Tảo Nguồn: Công ty REECO Ứng dụng để đánh giá chất lượng: Nước cấp sinh hoạt, nước′ mặt, nước sông, ao, hồ chứa… Phương pháp dùng cho phòng thí nghiệm, trạm quan trắc đi′ trường; Độ nhạy phương pháp từ trung bình đến cao (ppmppb) các′ dạng hợp chất: độc tố hô hấp, độc tố thần kinh, thuốc diệt loài gây hại; Ví dụ: Hệ thống video giám sát, phân tích hành vi bơi cá để phát′ nhanh chóng nước chứa độc chất; cảnh báo nhanh dùng cho nhiều loài cá; ĐÁNH GIÁ NHANH CHẤT LƯỢNG NƯỚC Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 cho nhiều loài cá; Dùng thiết bị đo nhanh trường (ví dụ đo tảo):′ Đo hàm lượng chlorophyll (in situ);♣ Độ sâu quan trắc tối đa: - 100 m; - 300 m; 1000 m;♣ Bảng mô tả liệu thời gian thực theo độ sâu quan trắc.♣ ĐÁNH GIÁ NHANH CHẤT LƯỢNG NƯỚC Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 width cond DO Baetis … Genetic algorithms Fuzzy logic low high DÙNG CÁC MÔ HÌNH SINH THÁI Phương pháp dùng mô hình, thuật toán dự báo: Dựa vào nguyên lý, quy luật tương tác yếu tố lý - hóa học sinh học 17 Baetis DO %sat depth > 48.6% 48.6%≤ 0.4m≤ > 0.4m ANN Bayesian Belief Networks Decision trees Fuzzy logic Quan trắc dựa vào sinh vật thị công cụ hiệu quả, hỗ trợ′ đắc lực cho chương trình quan trắc lý - hóa học; Cần phổ biến, mở rộng hướng sử dụng sinh vật thị các′ chương trình quan trắc môi trường định kỳ; ĐỊNH HƯỚNG DÙNG SINH VẬT CHỈ THỊ ĐỐI VỚI HOẠT ĐỘNG QUAN TRẮC Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 Cần đầu tư phát triển nguồn lực sở vật chất để ứng dụng′ công nghệ phổ biến quan trắc dùng sinh vật thị; Cần mở rộng hướng hướng khai thác, sử dụng sinh vật chỉ′ thị lĩnh vực môi trường (ví dụ: đánh giá biến đổi khí hậu, ngưỡng chịu tải sông suối…) XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN! Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 ... lượng sinh vật thị; ♣ Phổ biến nhóm cá, giun, trai ốc, loài côn trùng…♣ o Chỉ thị quần xã : dựa phép đo nhóm sinh vật cụ thể MỘT SỐ LOẠI CHỈ THỊ SINH HỌC TRONG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC Hội thảo Quan. .. chương trình quan trắc lý - hóa học; Cần phổ biến, mở rộng hướng sử dụng sinh vật thị các′ chương trình quan trắc môi trường định kỳ; ĐỊNH HƯỚNG DÙNG SINH VẬT CHỈ THỊ ĐỐI VỚI HOẠT ĐỘNG QUAN TRẮC Hội... CHƯƠNG TRÌNH QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC DÙNG SINH VẬT CHỈ THỊ Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 Chỉ số đa dạng: Margalef, Shannon-Wiener, Simpson;♣ Chỉ số ô nhiễm: BMWP-Viet,