Nghiên cứu mối quan hệ giữa đa dạng sinh học thân mềm chân bụng (gastropoda) trên cạn với hàm lượng sắt, đồng trong đất tại xã quảng bạch, huyện chợ đồn, tỉnh bắc kạn

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐA DẠNG SINH HỌC THÂN MỀM CHÂN BỤNG GASTROPODA TRÊN CẠN VỚI H

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐA DẠNG SINH HỌC

THÂN MỀM CHÂN BỤNG (GASTROPODA) TRÊN CẠN

VỚI HÀM LƯỢNG SẮT, ĐỒNG TRONG ĐẤT TẠI

XÃ QUẢNG BẠCH, HUYỆN CHỢ ĐỒN, TỈNH BẮC KẠN

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI

HÀ NỘI - NĂM 2017

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐA DẠNG SINH HỌC

THÂN MỀM CHÂN BỤNG (GASTROPODA) TRÊN CẠN

VỚI HÀM LƯỢNG SẮT, ĐỒNG TRONG ĐẤT TẠI

XÃ QUẢNG BẠCH, HUYỆN CHỢ ĐỒN, TỈNH BẮC KẠN

NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

MÃ SỐ: 60440301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS HOÀNG NGỌC KHẮC

HÀ NỘI - NĂM 2017

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: TS Hoàng Ngọc Khắc

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS Đỗ Văn Nhượng

Cán bộ chấm phản biện 2: TS Phạm Đình Sắc

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Ngày 19 tháng 9 năm 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực

sự của riêng tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu thực địa ở khu vực xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn, dưới sự hướng dẫn khoa học của

TS Hoàng Ngọc Khắc Các số liệu về kết quả của luận văn là trung thực khách quan và chưa công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào khác

Hà Nội, ngày 15 tháng 9 năm 2017

Học viên

Nguyễn Thị Tuyết Mai

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập tại trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội cho đến khi hoàn thành luận văn tốt nghiệp, để đạt được kết quả như hôm nay, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:

- TS Hoàng Ngọc Khắc đã dành nhiều thời gian định hướng, hướng dẫn tận tình, động viên, cung cấp tài liệu kiến thức quý báu trong suốt quá trình thực hiện đề tài

- Cán bộ của phòng thí nghiệm Phân tích môi trường thuộc Trung tâm Mạng lưới Khí tượng Thủy văn và Môi trường đã tạo điều kiện trong quá trình phân tích mẫu đất tại phòng thí nghiệm

- Người dân xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn đã tạo điều kiện giúp đỡ, tham gia trực tiếp vào công việc thực địa và cung cấp những thông tin cần thiết

- Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn bố mẹ tôi, gia đình đã động viên, chia sẻ những khó khăn, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi yên tâm trong thời gian học tập và nghiên cứu để hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 15 tháng 9 năm 2017

Học viên

Nguyễn Thị Tuyết Mai

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về thân mềm chân bụng trên cạn 3

1.1.1 Đặc điểm phân loại 3

1.1.2 Đặc điểm sinh học và sinh thái học 5

1.1.3 Môi trường sống 6

1.1.4 Nguồn thức ăn 6

1.1.5 Mức phản ứng đối với các yếu tố môi trường tác động 6

1.2 Tổng quan về kim loại nặng 7

1.3 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu 8

1.3.1 Điều kiện tự nhiên 8

1.3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 11

1.4 Những nghiên cứu về ốc cạn 13

1.4.1 Nghiên cứu về đa dạng sinh học ốc cạn ở Việt Nam 13

1.4.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của kim loại nặng tới ốc cạn 15

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU17 2.1 Đối tượng 17

2.2 Địa điểm 17

2.3 Phương pháp nghiên cứu 20

2.3.1 Phương pháp luận (cách tiếp cận) 20

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 20

2.3.3 Phương pháp nghiên cứu thực địa 21

2.3.4 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 22

2.3.5 Xử lý số liệu 23

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 25

3.1 Hàm lượng kim loại nặng trong đất tại khu vực nghiên cứu 25

3.1.1 Hàm lượng đồng (Cu) trong đất 25

3.1.2 Hàm lượng sắt (Fe) trong đất 27

3.1.3 Đánh giá chung về hàm lượng KLN đồng, sắt trong đất 29

3.2 Đa dạng sinh học ốc cạn tại khu vực nghiên cứu 29

3.2.1 Thành phần loài ốc cạn 29

3.2.2 Cấu trúc thành phần loài ốc cạn trong KVNC 30

3.2.3 Đặc điểm phân bố của ốc cạn trong khu vực nghiên cứu 32

3.2.4 Các chỉ số đa dạng sinh học 36

3.3 Mối quan hệ giữa ĐDSH ốc cạn với hàm lượng kim loại đồng, sắt 37

3.3.1 Quan hệ giữa số loài ốc cạn (S) với hàm lượng kim loại nặng trong đất 39

3.3.2 Quan hệ giữa mật độ ốc cạn (V) với hàm lượng kim loại nặng trong đất 41

3.3.3 Quan hệ giữa chỉ số Margalef (d) với hàm lượng kim loại nặng trong đất 43

3.3.4 Quan hệ giữa chỉ số Peilou (J') với hàm lượng kim loại nặng trong đất 45

3.3.5 Quan hệ giữa chỉ số Shannon (H') với hàm lượng kim loại nặng trong đất 47

3.3.6 Quan hệ giữa độ phong phú của loài (p%) với hàm lượng kim loại nặng trong đất 49

3.3.7 Đánh giá chung về mối quan hệ giữa ĐDSH ốc cạn và hàm lượng đồng, sắt trong đất tại xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn 52

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

PHỤ LỤC 74

DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

KLN : Kim loại nặng ĐDSH : Đa dạng sinh học TCVN : Tiêu chẩn Việt Nam KVNC : Khu vực nghiên cứu OTC : Ô tiêu chuẩn

D : Đường kính của vỏ ốc

H : Chiều cao vỏ ốc

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Vị trí lấy mẫu 17

Bảng 3.1 Hàm lượng Đồng trong đất tại khu vực nghiên cứu 25

Bảng 3.2 Hàm lượng Sắt trong đất tại khu vực nghiên cứu 27

Bảng 3.3 Cấu trúc thành phần ốc cạn giữa các phân lớp ở khu vực nghiên cứu 30

Bảng 3.4 Danh sách phân bố các loài ốc cạn theo sinh cảnh ở KVNC 32

Bảng 3.5 Chỉ số đa dạng sinh học ốc cạn tại các điểm khảo sát ở KVNC 36

Bảng 3.6 Các chỉ số đa dạng sinh học và hàm lượng kim loại nặng trong đất 38

Bảng 3.7 Hàm lượng đồng (Cu) và sắt (Fe) trong đất và các loài ốc cạn đặc trưng 49

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cấu tạo ngoài của vỏ ốc cạn 3

Hình 1.2 Sơ đồ xã Quảng Bạch 8

Hình 1.3 Bản đồ khoáng sản khu vực xã Quảng Bạch 10

Hình 2.1 Sơ đồ các điểm lấy mẫu nghiên cứu 19

Hình 2.2 Quy trình chung về phân tích mối quan hệ đa dạng sinh học ốc cạn và hàm lượng kim loại sắt, đồng trong đất 20

Hình 2.3 Đặc điểm cấu tạo ngoài của vỏ ốc cạn [28] 23

Hình 3.1 Biểu đồ thể hiện hàm lượng Đồng trong đất 26

Hình 3.2 Biểu đồ thể hiện hàm lượng Sắt trong đất 28

Hình 3.3 Sơ đồ cấu trúc phân loại ốc cạn ở khu vực nghiên cứu 31

Hình 3.4 Tỷ lệ (%) phân bố của ốc cạn trong 3 sinh cảnh ở KVNC 35

Hình 3.5 Số loài ốc cạn và hàm lượng đồng trong đất tại các điểm khảo sát 39

Hình 3.6 Mối quan hệ giữa số loài ốc cạn và hàm lượng đồng trong đất 39

Hình 3.7 Số loài ốc cạn và hàm lượng sắt trong đất tại các điểm khảo sát 40

Hình 3.8 Mối quan hệ giữa số loài ốc cạn và hàm lượng sắt trong đất 41

Hình 3.9 Mật độ ốc cạn và hàm lượng đồng trong đất tại các điểm khảo sát 41

Hình 3.10 Mối quan hệ giữa mật độ ốc cạn và hàm lượng đồng trong đất 42

Hình 3.11 Mật độ ốc cạn và hàm lượng sắt trong đất tại các điểm khảo sát 42

Hình 3.12 Mối quan hệ giữa mật độ ốc cạn và hàm lượng sắt trong đất 43

Hình 3.13 Chỉ số Margalef (d) và hàm lượng đồng trong đất tại các điểm khảo sát 43 Hình 3.14 Mối quan hệ giữa chỉ số Margalef (d) và hàm lượng đồng trong đất 44

Hình 3.15 Chỉ số Margalef (d) và hàm lượng sắt trong đất tại các điểm khảo sát 44

Hình 3.16 Mối quan hệ giữa chỉ số Margalef (d) và hàm lượng sắt trong đất 45

Hình 3.17 Chỉ số Peilou (J') và hàm lượng đồng trong đất tại các điểm khảo sát 45

Hình 3.18 Mối quan hệ giữa chỉ số Peilou (J') và hàm lượng đồng trong đất 46

Hình 3.19 Chỉ số Peilou (J') và hàm lượng sắt trong đất tại các điểm khảo sát 46

Hình 3.20 Mối quan hệ giữa chỉ số Peilou (J') và hàm lượng sắt trong đất 47

Hình 3.21 Chỉ số Shannon (H') và hàm lượng đồng trong đất tại các điểm khảo sát 47 Hình 3.22 Mối quan hệ giữa chỉ số Shannon (H') và hàm lượng đồng trong đất 48 Hình 3.23 Chỉ số Shannon (H') và hàm lượng sắt trong đất tại các điểm khảo sát 48 Hình 3.24 Mối quan hệ giữa chỉ số Shannon (H') và hàm lượng sắt trong đất 49

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Bắc Kạn được tự nhiên ưu đãi cho nhiều tiềm năng phát triển kinh tế xã hội với nguồn tài nguyên rừng, đất rừng, khoáng sản phong phú Trên địa bàn tỉnh có

165 mỏ và điểm quặng, với các loại khoáng sản có trữ lượng lớn là: Chì kẽm 70 mỏ

và điểm quặng, trữ lượng khoảng 4 triệu tấn; sắt có 13 mỏ và điểm mỏ, trữ lượng khoảng 22 triệu tấn; vàng có 17 mỏ và điểm quặng, trữ lượng khoảng 39 tấn; đá vôi

xi măng 150 triệu m3; đá trắng, thạch anh khoảng 460 triệu m3; sét xi măng trên 10 triệu m3, ngoài ra còn có antimon, titan, kaolin, silic Tài nguyên khoáng sản Bắc Kạn tương đối phong phú, đa dạng đây là một trong những thế mạnh để phát triển kinh tế – xã hội nói chung và công nghiệp khai thác nói riêng [34]

Thân mềm chân bụng ở cạn, bao gồm ốc cạn là một mắt xích trong các chuỗi

và lưới thức ăn, vì vậy đối với hệ sinh thái, ốc cạn được xác định như một yếu tố chỉ thị để đánh giá chất lượng và sự thay đổi môi trường đất, để từ đó có chiến lược bảo

vệ môi trường bảo đảm tính ổn định của hệ sinh thái đất

Hoạt động khai thác khoáng sản ít nhiều cũng ảnh hưởng đến con người cũng như hệ sinh thái Nhiều nguyên tố kim loại nặng có ý nghĩa quan trọng trong đời sống của sinh vật và được biết như những nguyên tố vi lượng Ở lượng cao hơn thường gây độc hại Khả năng độc hại của các kim loại nặng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: hàm lượng của chúng, các con đường xâm nhập, dạng tồn tại

và thời gian có thể gây hại Trong môi trường cần phải xác định được mức độ gây hại đối với cá thể hoặc các loại, hoặc đối với hệ sinh thái

Ở huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn, cho đến nay các công trình nghiên cứu về ốc cạn vẫn chưa có nhiều Hơn nữa, địa hình phức tạp đã tạo điều kiện sống thích hợp cho nhiều loài động vật, trong đó có ốc cạn Bên cạnh đó, khu vực xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn có nhiều mỏ khoáng sản, kéo theo các hoạt động khai thác mỏ tài nguyên như sắt, chì, kẽm, gây ô nhiễm bởi kim loại nặng trong đất, ảnh hưởng đến môi trường đất và đa dạng sinh học

Với những lý do đó, tiến hành “Nghiên cứu mối quan hệ giữa đa dạng sinh

học thân mềm chân bụng (Gastropoda) trên cạn với hàm lượng sắt, đồng trong

đất tại xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn” có ý nghĩa cấp thiết, là

cơ sở khoa học cho việc đánh giá tác động môi trường của các hoạt động khai thác cũng như phát triển kinh tế; tiến tới sử dụng động vật thân mềm chân bụng ở cạn như một chỉ thị môi trường

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Mục tiêu: Xác định được mối quan hệ giữa đa dạng sinh học thân mềm chân bụng trên cạn với hàm lượng sắt, đồng trong đất tại xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn

- Mục tiêu cụ thể:

+ Xác định được hàm lượng sắt, đồng trong đất tại các điểm khảo sát

+ Xác định được chỉ số đa dạng sinh học (thành phần loài, mật độ sinh vật, chỉ

số về độ phong phú loài- Margalef (d), chỉ số cân bằng Pielou (J) và chỉ số đa dạng Shannon-Wiener (H’) ) của thân mềm chân bụng trên cạn tại các điểm khảo sát + Xác định được mối quan hệ giữa đa dạng sinh học thân mềm chân bụng trên cạn với hàm lượng sắt, đồng trong đất tại xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn

3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Nghiên cứu, xác định hàm lượng kim loại đồng, sắt có trong đất tại các điểm khảo sát

Nội dung 2: Nghiên cứu, xác định chỉ số đa dạng sinh học (thành phần loài, mật độ sinh vật, chỉ số về độ phong phú loài- Margalef (d), chỉ số cân bằng Pielou (J) và chỉ số đa dạng Shannon-Wiener (H’) ) của thân mềm chân bụng trên cạn tại các điểm khảo sát

Nội dung 3: Phân tích mối quan hệ giữa đa dạng sinh học thân mềm chân bụng (Gastropoda) trên cạn với hàm lượng kim loại sắt, đồng trong đất tại xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về thân mềm chân bụng trên cạn

1.1.1 Đặc điểm phân loại

Lớp Thân mềm Chân bụng (Gastropoda) là một trong 7 lớp thuộc ngành Thân mềm (Mollusca) Trong lớp Chân bụng có 3 phân lớp: phân lớp Mang sau

(Opisthobranchia), phân lớp Mang trước (Prosobranchia) và phân lớp Có phổi (Pulmonata) Trong 3 phân lớp này, phân lớp Mang sau hoàn toàn ở biển, phân lớp

mang trước tỷ lệ loài sống ở nước chiếm phần lớn còn một số ở cạn, phân lớp Pulmonata sống trên cạn [1]

Hầu hết các loài thân mềm chân bụng trên cạn trong đó có ốc cạn được phát hiện có thể xác định dựa vào các đặc điểm hình thái của vỏ, các dấu hiệu được sử dụng nhiều trong mô tả, sự xoắn của vỏ ốc là tính chất phức tạp trong vỏ ốc Sự tiến hóa hay thoái hóa của dạng ốc đã tạo nên vỏ xoắn gọi là vòng xoắn Các vòng xoắn chụm lại ở giữa trục Vòng xoắn có thể rộng nhanh hay chậm và được tách ra hay thành đường liên tục gọi là đường xoắn Hầu như trong các mẫu vỏ, vòng xoắn rộng nhất là vòng xoắn cuối, đỉnh của vòng xoắn, đối diện với đáy, phần mở ra bên ngoài của vỏ gọi là miệng vỏ

Hình 1.1 Cấu tạo ngoài của vỏ ốc cạn

(Nguồn: http://thesistut.com/snail-anatomy-diagram.html)

a) Vỏ ốc

Vỏ ốc là một ống rỗng dài chứa cơ thể ốc, cuộn vòng quanh một trục tạo nên các vòng xoắn Hình dáng vỏ rất đa dạng có thể là hình cầu, hình nón, dạng tháp xoắn, hình trụ, dạng con quay, dạng xoắn dài, dạng cuộn trong… Vỏ có màu sắc rất

đa dạng, mỗi loài, thậm chí mỗi cá thể trong loài có màu sắc khác nhau [1]

Thông thường vỏ cuộn có các dạng như: Dạng chóp dài, dạng hình trụ, dạng nón ôvan, dạng ôvan dài, dạng xoắn ốc dẹt, dạng xoắn ốc, dạng xoắn ốc nón

b) Đỉnh vỏ

Đỉnh vỏ là điểm khởi đầu của các vòng xoắn, là nơi hình thành các vòng xoắn đầu tiên của vỏ (còn gọi là vòng xoắn phôi), các vòng xoắn này thường rất nhỏ và nhẵn Đỉnh vỏ có thể nhọn hoặc tù

c) Kích thước vỏ

Kích thước vỏ là đặc điểm dùng nhiều trong mô tả và nhận dạng các bậc loài, giống Các số đo quan trọng về kích thước của vỏ ốc cạn gồm: Chiều cao hay chiều dài, chiều rộng, chiều cao tháp ốc và chiều rộng miệng vỏ

d) Các vòng xoắn

Các vòng xoắn bao gồm các vòng xoắn tính từ đỉnh vỏ tới vòng xoắn cuối cùng, trừ lỗ miệng Các vòng xoắn có thể là thuận hay ngược chiều kim đồng hồ, có nhiều loài ốc xoắn ngược và có nhiều loài có cả hai kiểu xoắn Số vòng xoắn của vỏ

ốc cũng thay đổi từ con non đến trưởng thành

f) Trụ ốc và lỗ rốn

Trụ ốc là do các vòng xoắn chập lại với nhau tạo nên Trụ ốc có thể rỗng và

mở ra ngoài gần miệng tạo thành lỗ rốn, có khi trụ ốc lại đặc không tạo lỗ rốn Lỗ

rốn có thể rộng hay hẹp, có thể nông hay sâu Trong định loại và nhận dạng, có thể phân biệt các dạng lỗ rốn: Dạng đóng, dạng vết lõm và dạng mở

1.1.2 Đặc điểm sinh học và sinh thái học

Trên thế giới hiện nay, đặc điểm sinh học và sinh thái học của ốc cạn ngày càng được chú ý nghiên cứu, đặc biệt là những loài có giá trị thực tiễn và những loài thường xuyên gây hại

Các loài ốc cạn phân bố rộng ở nhiều dạng địa hình và sinh cảnh khác nhau Trên môi trường cạn, ốc và sên trần thường ưa sống ở những nơi ẩm ướt, giàu mùn

bã thực vật, rêu và tảo Kích thước cơ thể của ốc cạn dao động trong khoảng tương đối lớn, từ một hoặc vài mm (ở họ Vertiginidae, Euconulidae) đến hàng chục cm (Camaena, Achatina, Amphidromus) [1][2]

Trong số các môi trường sống, rừng tự nhiên, rừng trên núi đá granit, đá vôi có nhiều yếu tố thuận lợi cho ốc cạn sinh sống, tầng thảm mục dày, độ ẩm cao, có nhiều khe đá ẩm ướt, hàm lượng canxi cao giúp hình thành lớp vỏ Vào mùa mưa, các hoạt động kiếm ăn, sinh sản diễn ra mạnh hơn Trong khi đó, với mùa lạnh và khô, do môi trường sống không thuận lợi (về nhiệt độ, độ ẩm, thức ăn ) chúng có thời kỳ ngừng hoạt động (ngủ đông) Nhiều loài trong nhóm ốc có phổi, lỗ miệng không có nắp miệng được bít kín bằng một màng được làm bằng chất nhày do chúng tiết ra [3]

Đặc điểm phân bố theo vành đai độ cao của ốc cạn phụ thuộc vào điều kiện sống như nhiệt độ, độ ẩm, thức ăn, nguyên liệu tạo lớp vỏ Ở vùng núi, phần lớn các loài ốc cạn tập trung phân bố (cả số lượng loài và số lượng cá thể trong mỗi loài) ở khu vực chân núi và sườn núi, tính đa dạng giảm rõ rệt ở khu vực đỉnh núi [6] Các sinh cảnh tự nhiên như rừng, núi đá vôi, hang động có rất nhiều yếu tố thuận lợi cho ốc cạn sinh sống Ngược lại, môi trường tác nhân như nương rẫy, khu dân cư, đất trồng trên nền rừng, đất trồng cây lâu năm, đất trồng cây ngắn ngày Tính đa dạng sinh học giảm đi do tác động của con người thường theo hướng bất lợi cho sinh vật, nhiều đặc tính của môi trường bị biến đổi Phân bố của ốc cạn giữa sinh cảnh tự nhiên và nhân tác có sự khác nhau rõ rệt

Trong tự nhiên, các loài ốc cạn thường hoạt động mạnh vào ban đêm Thức ăn của hầu hết các loài ốc cạn là thực vật, mùn bã, rêu, tảo, nấm… chúng sử dụng lưỡi bào (radula) để cạo và cuốn thức ăn vào miệng

1.1.3 Môi trường sống

Ốc cạn có môi trường sống rất đa dạng, một số loài có thể sống cả ở trên cạn

và dưới nước.Ốc cạn sinh sống tại tầng mặt, có độ sâu tối đa khoảng 10cm.Ốc cạn thường được tìm thấy ở nhưng nơi ẩm ướt, vùng tối nên chúng ta có thể thấy nó khi trời nhiều mây, có sương, mưa hoặc vào ban đêm

1.1.5 Mức phản ứng đối với các yếu tố môi trường tác động

Hoạt động của ốc cạn rất khác biệt với các loài khác, nó bị ảnh hưởng bởi những yếu tố khách quan bên ngoài, ví dụ như nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng, điều kiện đất và nguồn cung cấp thức ăn [3]

Hoạt động của ốc cạn tăng lên khi nhiệt độ vào khoảng dưới 21oC và kéo dài tới 30oC Nhiệt độ dưới 21oC làm cho cường độ ánh sáng giảm xuống theo và hiện tượng sương rơi vào ban đêm làm độ ẩm tăng [3]

Độ ẩm ảnh hưởng đến hoạt động của ốc cạn do chất nhầy của ốc có chứa đến 98% là nước Ở nhiệt độ cao thì hoạt động của ốc cạn bị hạn chế vì thiếu nước

Do ốc cạn sống chủ yếu trên bề mặt đất hoặc dưới lòng đất khoảng 10cm chỉ một số ít sống trên thực vật nên ít nhiều bị ảnh hưởng bởi yếu tố môi trường đất đến

sự sinh trưởng và phát triển của loài

Ốc là một trong những loài thích hợp dùng để làm chỉ thị sinh học để phân tích xác định lượng vết kim loại Nó có khả năng tích tụ các kim loại vết như Cd, Fe, Pb,

Hg, Zn, Cu, với hàm lượng lớn

1.2 Tổng quan về kim loại nặng

Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm2 Chúng

có thể tồn tại trong khí quyển (dạng hơi), thủy quyển (các muối hòa tan), địa quyển (dạng rắn không tan, khoáng,…) và sinh quyển (trong cơ thể con người, động thực vật) Cũng như nhiều nguyên tố khác, các kim loại nặng có thể cần thiết cho sinh vật cây trồng hoặc động vật, hoặc không cần thiết Những kim loại cần thiết cho sinh vật (Cu, Co, Fe, Cr, Mn, Zn) nhưng chỉ có nghĩa "cần thiết" ở một hàm lượng nhất định nào đó, nếu ít hơn hoặc nhiều hơn thì gây tác động ngược lại Những kim loại không cần thiết (Pt, Hg, Pb, Ni, Cd) khi vào cơ thể sinh vật ngay cả khi ở dạng vết (rất ít) cũng có thể gây tác động độc hại Với quá trình trao đổi chất, những kim loại này thường được xếp vào loại độc Ví dụ như niken, đối với thực vật thì niken không cần thiết và là chất độc, nhưng đối với động vật thì niken lại cần thiết ở hàm lượng thấp [13]

Với những kim loại cần thiết đối với sinh vật cần lưu ý tới hàm lượng của chúng trong sinh vật Nếu ít quá sẽ ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất, nếu nhiều quá sẽ gây độc Như vậy sẽ tồn tại một khoảng hàm lượng tối ưu của kim loại, và chỉ có giá trị ở đúng sinh vật hay một cơ quan của sinh vật mà có tác dụng, ở giá trị này sẽ tác động tích cực lên sự phát triển hoặc sản phẩm của quá trình trao đổi chất Kim loại nặng trong môi trường thường không bị phân hủy sinh học mà tích tụ trong cơ thể sinh vật, tham gia chuyển hóa sinh học tạo thành các hợp chất độc hại hoặc ít độc hại hơn Chúng cũng có thể tích tụ trong hệ thống phi sinh học (không khí, đất, nước, trầm tích) và được chuyển hóa nhờ sự biến đổi của các yếu tố vật lý

và hóa học như nhiệt độ áp suất dòng chảy, oxy, nước Nhiều hoạt động nhân tạo cũng tham gia vào quá trình biến đổi các kim loại nặng và là nguyên nhân gây ảnh hưởng tới vòng tuần hoàn vật chất hóa địa, sinh học của nhiều loài [13]

Kim loại nặng trong đất ban đầu một phần được sinh ra từ quá trình hoạt động địa hóa của khoáng vật mẹ và đi vào đất thông qua quá trình phong hóa hóa học Tuy nhiên, với quá trình phong hóa hóa học thì lượng kim loại nặng đi vào đất là không đáng kể mà chủ yếu kim loại đi vào đất là do các hoạt động sản xuất của con người

1.3 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu

1.3.1 Điều kiện tự nhiên

a) Vị trí địa lý

Xã Quảng Bạch là một xã vùng cao, nằm cách trung tâm huyện khoảng 20km

về phía Bắc của huyện Chợ Đồn Có tổng diện tích tự nhiên 3.991,0 ha, với dân số 1.892 người, được chia thành 08 thôn, bản Xã Quảng Bạch có ranh giới tiếp giáp với các xã như sau:

Phía Đông giáp xã Tân Lập và xã Phương Viên

Phía Tây giáp xã Bản Thi

Phía Nam giáp xã Ngọc Phái

Phía Bắc giáp xã Đồng Lạc, xã Tân Lập

Xã có đường Tỉnh lộ 254 chạy dọc qua trung tâm tạo điều kiện thuận lợi cho việc giao lưu thông thương hàng hóa, trao đổi thông tin kỹ thuật, tiếp thu các thành tựu khoa học công nghệ tiên tiến và khả năng thu hút vốn đầu tư của các tổ chức, cá nhân trong và ngoài huyện

Hình 1.2 Sơ đồ xã Quảng Bạch

(Nguồn: http://maps.vietbando.com)

sở hạ tầng và ảnh hưởng đến đời sống, sinh hoạt sản xuất của nhân dân

c) Khí hậu

Khí hậu xã Quảng Bạch mang tính chất chung của vùng khí hậu Bắc Kạn, đó

là khí hậu nhiệt đới gió mùa

Lượng mưa bình quân khoảng 1.600mm, tập trung vào tháng 6 và tháng 7, mưa ít nhất vào tháng 12 và tháng 1 và phân bố không đồng đều theo không gian và thời gian Hệ số ẩm ướt cao phù hợp cho nhiều loại cây trồng sinh trưởng phát triển Mùa mưa chiếm 80% tổng lượng mưa trong năm

Độ ẩm không khí cao trung bình từ 78 – 86%, trung bình năm 82%, chênh lệch mùa khô và mùa mưa lớn Mùa khô do ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc độ

ẩm thấp từ 78 – 85%, mùa mưa độ ẩm khá cao 80 – 87%

Khí hậu xã Quảng Bạch có 2 mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10, gió Đông Nam chiếm ưu thế tuyệt đối, khí hậu nóng ẩm và mưa nhiều Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, gió mùa Đông Bắc chiếm ưu thế, lượng mưa ít thời tiết hanh khô, cây trồng thiếu nước

Khó khăn: Do chế độ mưa và chế độ nhiệt không đều, mưa lớn, nắng nóng tâp trung vào các tháng 6,7,8 gây úng ngập cục bộ và làm đất đai bị xói mòn rửa trôi Mưa ít và nhiệt độ thấp vào các tháng 12 và tháng 01 gây hạn hán và ảnh hưởng tới

sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng vật nuôi

Nhìn chung, các yếu tố khí hậu và điều kiện địa hình không thuận đã gây ảnh hưởng nhất định đến sản xuất nông nghiệp và đời sống sinh hoạt của nhân dân Lượng mưa cả năm chỉ tập trung ở một số tháng nhất định nên thường xảy ra ngập úng đối với những vùng đất thấp, bị xói mòn rửa trôi ở những nơi có độ dốc lớn

d) Tài nguyên đất

Xã có tổng diện tích tự nhiên 3.991,00 ha Trong đó:

+ Nhóm đất nông nghiệp 2.848,04 ha

+ Nhóm đất phi nông nghiệp 548,24 ha

+ Nhóm đất chưa sử dụng 594,72 ha

Do đặc điểm kiến tạo địa chất, địa hình, khí hậu nên đất đai xã Quảng Bạch có các loại đất chính là đất đồi núi và đất ruộng

- Đất đồi núi: chiếm trên 70% tổng diện tích tự nhiên phân bố trên toàn xã

- Đất ruộng: Là đất feralit do biến đổi trồng lúa, thành phần cơ giới nhẹ nên dễ

bị bào mòn, rửa trôi khi gặp mưa lớn, tầng canh tác dày, tỷ lệ mùn thấp, các chất dinh dưỡng từ trung bình đến nghèo, đất chua Đặc điểm của độ phì như vậy, kết hợp với nước không thuận lợi nên năng suất cây trồng không cao, số diện tích đất ruộng chủ yếu là để cấy lúa, một số trồng ngô và cây hoa màu khác

e) Tài nguyên khoáng sản

Hiện nay trên địa bàn xã có 243,58 ha đất khai thác khoáng sản, đây là nguồn tài nguyên quý giá của địa phương Hoạt động này thu hút đông đảo lao động tại địa phương vào làm việc, giải quyết việc làm tăng thu nhập cho người lao động Tuy nhiên do địa hình phức tạp, giao thông vận tải và cơ sở hạ tầng chậm phát triển nên việc khai thác khoáng sản trên địa bàn xã chưa phát huy hết tiềm năng

Hình 1.3 Bản đồ khoáng sản khu vực xã Quảng Bạch

(Cục địa chất và khoáng sản Việt Nam – 2005)

Trên địa bàn xã có nhiều điểm mỏ khoáng sản, điển hình như: Mỏ sắt Pù ổ ở phía Bắc của xã, nơi giáp ranh với xã Đồng Lạc, các mỏ chì kẽm Bó Pia, Pù Quéng nằm ở phía Đông và phía Tây Nam của xã Ngoài ra còn có núi đá vôi Bản Cát ở phía Đông

f) Tài nguyên rừng

Trên toàn xã đến nay có 2.714,78 ha đất lâm nghiệp có rừng, trong đó có 2.415,56 ha đất rừng sản xuất và 299,22 ha đất rừng phòng hộ Rừng ở đây trữ lượng gỗ trung bình, hầu hết những cây gỗ quý đã bị khai thác cạn kiệt Số diện tích rừng trồng của xã hiện nay cây đang ở tuổi khép tán nên trữ lượng gỗ chưa cao Tuy nhiên với diện tích rừng hiện có và diện tích rừng đang phát triển, nếu được bảo vệ chăm sóc tốt, trong thời gian tới ngành lâm nghiệp có vị trí quan trọng trong việc phát triển kinh tế, góp phần tăng thu nhập cho người dân

Xã Quảng Bạch có thảm thực vật tương đối phong phú, diện tích rừng tái sinh của xã chủ yếu là rừng tự nhiên và rừng khoanh nuôi tái sinh trữ lượng gỗ tương đối lớn độ che phủ của rừng đạt tương đối cao, chủng loại thực, động vật phong phú

1.3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

a) Dân số và lao động

Xã Quảng Bạch có 442 hộ gia đình, tổng dân số là 1.892 người Quảng Bạch

có 08 thôn bản, với 04 dân tộc: Tày, Dao, Nùng, Kinh cùng chung sống, số lao động trong xã chủ yếu là lao động nông nghiệp

b) Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội

Ngành nông nghiệp

Quảng Bạch có nền nông nghiệp tương đối phát triển, cơ cấu cây trồng, vật nuôi, mùa vụ và đã dần thay đổi theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa Mặc dù chịu ảnh hưởng của thiên nhiên nhưng trong những năm gần đây nhờ áp dụng các biện pháp khoa học cùng với hướng dịch chuyển cơ cấu cây trồng phù hợp nên sản xuất nông nghiệp đạt mức tăng khá Trong đó:

Nuôi trồng thủy sản

Toàn xã có 5,06 ha đất nuôi trồng thủy sản, chủ yếu là nuôi ở ao, ruộng với quy mô nhỏ lẻ theo hộ gia đình, mang tính chất tự cung tự cấp và chưa phát triển với quy mô lớn, về nuôi trồng thủy sản thì có thể nói trong xã vẫn chưa phát triển

Ngành tiểu thủ công nghiệp và dịch vụ

Trên địa bàn xã đã phát triển một số cơ sở tiểu thủ công nghiệp như: Sửa chữa

xe máy, xay xát… Nhìn chung, trang thiết bị, công nghệ sản xuất còn lạc hậu, sản xuất nhỏ lẻ, khả năng cạnh tranh trên thị trường kém

Thương mại – du lịch

Hiện nay trên địa bàn xã chưa có khu du lịch trọng điểm Cơ sở hạ tầng phục

vụ hoạt động dịch vụ thương mại từng bước được củng cố phát triển Thương mại dich vụ trên địa bàn xã phát triển khá phổ biến, thu hút nhiều hộ gia đình, cá nhân tham gia với các loại hình như: Vật tư nông nghiệp, vật liệu xây dựng, xăng dầu, thu mua hàng hóa nông sản, hàng tiêu dùng Tập trung chủ yếu ở khu vực gần chợ

và trung tâm xã [14]

1.4 Những nghiên cứu về ốc cạn

1.4.1 Nghiên cứu về đa dạng sinh học ốc cạn ở Việt Nam

Ở Việt Nam, cùng với ốc nước ngọt, ốc cạn cũng đã được điều tra nghiên cứu

từ cuối thế kỉ XVIII Nhưng những nghiên cứu về ốc cạn thực sự bắt đầu vào những năm cuối thế kỉ XIX, đầu thế kỉ XX và chủ yếu do các tác giả nước ngoài thực hiện

Từ năm 1841 – 1842, các dẫn liệu đầu tiên về ốc cạn ở Việt Nam đã có trong các công trình khảo sát về trai ốc ở cạn vùng Đông Dương của Souleyet, trong đó đã ghi nhận một số loài ốc cạn ở miền Trung Việt Nam (Đà Nẵng) như Streptaxis aberratus, S deflexus, Eulota touranenis [9].

Năm 1848 – 1877 công trình nghiên cứu của L Pfeiffer đã cho những dẫn liệu

về ốc cạn ở vùng Nam Bộ như Streptaxisebuneus, S.sinuosus, Nanina cambojiensis,

Trong giai đoạn từ nửa đầu thế kỉ XIX tới những năm 60 đã có một số công trình nghiên cứu về ốc cạn ở vùng Nam Bộ và Trung Bộ như những công trình khảo sát và công bố về ốc cạn của các tác giả: Crosse et Fischer (1863, 1864, 1869); Mabille et Le Mesle (1866); Crosse (1867, 1868) [9]

Trong giai đoạn này, những dẫn liệu về ốc cạn ở khu vực phía bắc Việt Nam còn rất ít, chỉ có một số loài như: Camaena illustris trong công trình của Pfeiffer ở Lạng Sơn, Alycaeusanceyi trong công trình của Souleyet ở đảo Vân Đồn, Quảng Ninh Các công trình nghiên cứu về ốc cạn ở miền Bắc chỉ xuất hiện nhiều trong nửa sau thế kỉ XIX như: công trình của Fischer (1848, 1863); Morlet (1886,

1891, 1892); Dautzenberg et Hamonville (1887); Ancey (1888); Dautzenberg (1893); Bavay et Dautzenberg (1899, 1908, 1909), Moellendroff (1901), Dautzenberg et Fischer (1905, 1908) nghiên cứu ở một số địa danh trên vùng núi phía Bắc của nước ta như: Sơn La, Lai Châu, Cao Bằng, Lạng Sơn, Lào Cai, Bắc Cạn và đã có được những dữ liệu quan trọng về một loạt những loài mới trong khu vực này [9]

Thời gian đầu thế kỉ XX do chiến tranh mà việc nghiên cứu về ốc cạn cũng như các nhóm ốc khác ở Việt Nam và Đông Dương hầu như bị ngừng lại, chỉ có một số ít

công trình kết hợp với khảo sát địa chất ở các đảo như: Hoàng Sa, Bạch Long Vĩ (Saurin, 1955, 1960) và một số điểm khác ở Bắc Bộ (S Jaeckel, 1950; Varga, 1963) Các công trình nghiên cứu trong giai đoạn này đã bổ sung 82 loài cho khu hệ

ốc cạn ở Việt Nam trong tổng số 103 loài thống kê được với nhiều loài mới [9]

Sau chiến tranh Việt Nam rất lâu mới có công trình nghiên cứu về ốc cạn được tiến hành như: công trình của W.J.M Maassen và E Gittenberger (2001) đã công

bố 3 loài ốc cạn mới (Leptacme cuongi, Oospira duci, Atratophaedusa smithi) thuộc

họ Clausiliidae ở khu vực phía bắc Việt Nam Công trình của Vermeulen và Maassen năm 2003 khảo sát thành phần loài và phân bố của ốc cạn ở một số khu vực phía Bắc như Pu Luông, Cúc Phương, Phủ Lý, Hạ Long, Cát Bà, Cẩm Phả và

đã công bố một số lượng lớn các loài ốc ở cạn, bao gồm 259 loài thuộc các họ và loài khác nhau, trong đó có 246 loài được bổ sung cho số loài đã được công bố trước đây Đáng chú ý là trong số các loài được bổ sung có 120 loài còn chưa xác định được vị trí phân loại, có thể là các loài mới cho khoa học [9]

Năm 2005, ở Việt Nam, các tác giả Nguyễn Xuân Đồng, Nguyễn Quý Tuấn, Hoàng Đức Đạt mới đề cập đến hai loài ốc núi: Cyclophorus anamiticus H Cross,

1867 và Cyclophorus martensianus Mollendroff, 1874 đang được dùng làm thực phẩm ở núi Bà Đen, tỉnh Tây Ninh [3]

Năm 2012, nghiên cứu của tác giả Đỗ Văn Nhượng và các tác giả khác về thành phần loài và đặc điểm phân bố của nhóm ốc cạn ở khu vực vườn quốc gia Tam Đảo, Vĩnh Phúc Tác giả đã xác định ở khu vực này có 29 loài trong đó hầu hết các loài đã gặp do các tác giả trước đây công bố là có ở những khu vực khác của Việt Nam [5]

Các kết quả điều tra thống kê về thành phần loài ốc cạn ở Việt Nam đến nay

đã phát hiện được 776 loài và phân loài Với thành phần loài ốc cạn đã biết, hầu như mới chỉ thu thập được ở một số vùng núi phía Bắc, một phần vùng núi phía Nam và một số đảo Vì vậy chắc chắn chưa thể hiện đầy đủ thành phần loài ốc cạn hiện có ở Việt Nam [9]

Trong các hệ sinh thái mà các tác giả trước đây nghiên từng cứu về ốc cạn, phần lớn các hệ sinh thái núi đá vôi có độ đa dạng sinh học cao Tuy nhiên cho đến nay những nghiên cứu về hệ sinh thái này còn rất ít

Từ tình hình và kết quả nghiên cứu về thành phần loài đã biết về ốc cạn ở Việt Nam cho thấy tính chất đa dạng và phong phú của nhóm ốc này nhưng còn hạn chế Hơn nữa, những nghiên cứu này mới chỉ tập trung ở một số vùng với phạm vi hẹp và chủ yếu do các tác giả người nước ngoài thực hiện Điều đó đặt ra nhiệm vụ tiếp tục mở rộng việc điều tra thành phần loài ở các vùng cảnh quan khác nhau ở Việt Nam

1.4.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của kim loại nặng tới ốc cạn

a) Trên thế giới

Việc nghiên cứu các khía cạnh liên quan đến môi trường sống của ốc cạn mới đây cũng đã được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm và đi sâu vào tìm hiểu, đặc biệt là mối quan hệ giữa chúng với môi trường đất, một số vấn đề đang được các nhà khoa học nghiên cứu như mối quan hệ giữa KLN trong đất và hình thái của

ốc cạn, mối quan hệ giữa KLN trong đất và sinh sản của ốc cạn, mối quan hệ giữa KLN trong đất và sự tích tụ hàm lượng KLN trong cơ thể ốc cạn

Năm 2006, Kurt Jordaens và cộng sự đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số kim loại nặng đến hình thái của vỏ ốc Kết quả cho thấy hàm lượng KLN trong đất

có ảnh hưởng đến cấu trúc cũng như thành phần các chất trong vỏ của ốc, những nơi nào có hàm lượng KLN trong đất cao thì vỏ của ốc cạn ở nơi đó chứa hàm lượng Pb

và Zn cao [21]

Năm 2009, Otitoloju và cộng sự đã nghiên cứu về sự tích luỹ KLN (Cu, Pb)

trong ốc sên khổng lồ (Archachatina marginata) Kết quả cho thấy sự tiếp xúc và

tích lũy các kim loại nặng gây ra các loại bệnh cho ốc như biến đổi tế bào gan khi nhiễm Cu, viêm ống gan khi nhiễm Pb,… Sự kết hợp các đặc điểm hình thái, bệnh

lý, phân tích sự tích tụ kim loại nặng, có thể coi là công cụ sử dụng để cảnh báo sớm các vấn đề ô nhiễm môi trường [27]

b) Tại Việt Nam

Tính đến nay các công trình nghiên cứu mối quan hệ giữa KLN trong đất tới ĐDSH ốc cạn tại Việt Nam không nhiều, các tác giả chủ yếu nghiên cứu đa dạng thành phần loài và sự phân bố của ốc cạn

Năm 2016, Hoàng Ngọc Khắc đã bước đầu nghiên cứu mối quan hệ giữa hàm

lượng asen và đồng trong đất với đa dạng sinh học ốc cạn (Gastropoda) tại xã Cẩm

Đàn, huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang Kết quả cho thấy các chỉ số đa dạng sinh học của ốc cạn có mối quan hệ nghịch với hàm lượng asen và đồng trong đất[4] Như vậy, cho tới nay ở Việt Nam có rất ít có công trình nghiên cứu nào về mối quan hệ giữa một số KLN trong đất tới ĐDSH ốc cạn được công bố

c) Tại khu vực nghiên cứu

Tại xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn chưa có công trình nghiên cứu về ốc được thực hiện, cũng như chưa có công trình nghiên cứu về mối quan hệ giữa một số KLN trong đất tới ĐDSH ốc cạn được công bố

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng

- Đối tượng nghiên cứu: Hàm lượng sắt, đồng trong đất và động vật thân mềm chân bụng trên cạn (ốc cạn)

- Phạm vi nghiên cứu: Trên địa bàn xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn

- Thời gian nghiên cứu: Bắt đầu từ tháng 01/2017 đến tháng 7/2017

2.2 Địa điểm

Các vị trí được lựa chọn để lấy mẫu nghiên cứu là những vị trí đại diện, được xác định dựa trên việc khảo sát hiện trường

Bảng 2.1 Vị trí lấy mẫu

QB1 22°17'54.2"N

105°35'25.9"E

Cách mỏ quặng sắt Pù Ổ 750m, nhiều dương sỉ, thảm thực vật phong phú đất tốt xung quanh có phiến đá to, gần thác Bản Duồn

QB2 22°17'54.0"N

105°35'25.8"E

Cách vị trí QB1 1m, cách gốc cây cổ thụ 0,5m, đất ẩm, thảm thực vật phong phú

QB3 22°17'53.9"N

105°35'25.7"E

Cách vị trí QB2 2m, thảm thực vật phong phú, dưới tán cây cổ thụ

Ký hiệu Tọa độ địa lý của

QB22 22°17'14.4"N

105°34'59.3"E

Cách vị trí QB21 5m về phía bên phải, chân núi

đá khu đất có nhiều dương sỉ, bên vệ đường, cách đường 1m

QB23 22°17'14.0"N

105°34'58.0"E

Núi đá vôi, ven đường tỉnh lộ 254(Km89), gần khu dân cư cách vị trí QB21 15m

Ký hiệu Tọa độ địa lý của

105°32'53.2"E Cách QB29 30m về phía bên trái

Hình 2.1 Sơ đồ các điểm lấy mẫu nghiên cứu

(Theo http://maps.vietbando.com và tác giả)

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp luận (cách tiếp cận)

Sử dụng phương pháp tiếp cận sinh thái học để nâng cao khả năng tập trung nghiên cứu loài ốc cạn ở xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn trong một khoảng thời gian nhất định Dựa vào đặc điểm sinh thái học của ốc cạn từ đó làm tiền đề để xác định phương pháp nghiên cứu cụ thể

Hình 2.2 Quy trình chung về phân tích mối quan hệ đa dạng sinh học ốc cạn

và hàm lượng kim loại sắt, đồng trong đất 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu

Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Từ các công trình nghiên cứu, sách báo tài liệu xuất bản về loài ốc cạn

Lấy mẫu phân tích

Xử lí mẫu đất

Phân tích mẫu đất

Xử lí số liệu, hàm lượng KLN

Xử lí mẫu ốc

Phân tích ĐDSH ốc

Xử lí số liệu (chỉ số ĐDSH)

Phân tích tương quan hồi quy

Xác định mối quan hệ giữa đa dạng sinh học với hàm lượng kim loại nặng

Phương pháp kế thừa: Kế thừa các thông tin về điều kiện tự nhiên xã hội và các công trình đã từng nghiên cứu về loài ốc cạn

Phương pháp chuyên gia: Tham vấn những chuyên gia có những hiểu biết nhất định tại địa điểm nghiên cứu để có thể tìm hiểu, đánh giá khách quan về điều kiện tự nhiên, xã hội, môi trường ở khu vực nghiên cứu, và những chuyên gia đã từng nghiên cứu về loài ốc cạn Tìm hiểu và xin ý kiến những người đã khảo sát trước

2.3.3 Phương pháp nghiên cứu thực địa

a) Dụng cụ và hóa chất

Panh nhỏ, dầm đào đất, khoan đất, sàng đất cỡ 3-5 mm, dụng cụ đựng mẫu

(hộp nhựa, túi zip), thước dây, máy ảnh, kính lúp cầm tay, sổ ghi chép, bút chì, giấy dán nhãn, hóa chất định hình (cồn 70o), bản đồ khu vực nghiên cứu

b) Quan sát, ghi chép và chụp ảnh

Quan sát bằng mắt thường các đặc điểm về sinh cảnh sống về các thông tin như: nhiệt độ, độ ẩm, độ cao, thảm mục… của ốc cạn Ghi chép đầy đủ các thông tin về thời gian, đặc điểm thời tiết, địa điểm thu mẫu, mẫu vật vào sổ ghi chép thực địa Tiến hành chụp ảnh thực địa, ảnh thực địa phải phản ánh được các nội dung nghiên cứu như các loại sinh cảnh điển hình, các loại thảm thực vật, các loại địa hình, các tính chất đặc biệt của khu vực nghiên cứu, các mẫu đang hoạt động sống, các loại cây

là thức ăn hoặc các dấu vết thức ăn của ốc cạn, các vị trí tập trung nhiều mẫu sống và chết Ảnh được lưu giữ và có ghi chép đầy đủ về thời gian, địa điểm chụp

c) Thu mẫu ốc

Thu mẫu định lượng để xác định mật độ (cá thể/1m2) và phân bố của ốc cạn Mẫu định lượng được thu trong các ô tiêu chuẩn (OTC), diện tích OTC thường được sử dụng là 1m2

Thu các mẫu ốc quan sát được trong OTC (trên cây, tầng thảm mục, trên mặt đất) Thu mẫu mùn đất trong ô mẫu nhỏ đựng vào túi nhựa plastic để tìm ốc nhỏ Mẫu đất sẽ được rây qua mắc lưới 1x1mm để thu lấy mẫu mà mắt thường khó thấy được Tại mỗi vị trí khảo sát, thu mẫu lặp lại 3 lần (3 OTC)

d) Lấy mẫu đất

Lấy mẫu đất theo TCVN 5297: 1995 về Chất lượng đất - cách lấy mẫu - các yêu cầu chung [10]

Mẫu đất được lấy cùng ô với mẫu ốc

Sử dụng bộ dao vòng lấy mẫu đất đến độ sâu 10cm, cho vào túi nilon có ghi nhãn và vận chuyển về phòng thí nghiệm

2.3.4 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

Lấy đất đã hong khô, nhặt sỏi đá, xác thực vật còn sót

Cho đất vào cối sứ, nghiền đất và rây đất với kích thước khác nhau: 0,25mm, 0,45mm Cho mẫu vào túi nilon sạch đã ghi ký hiệu mẫu

Đất sau khi rây qua các kích thước khác nhau được sử dụng cho việc phân tích các chỉ tiêu

Xử lý mẫu ốc

Mẫu sống ngâm trong nước 12-24 giờ để mẫu vật duỗi ở tư thế tự nhiên trước khi được định hình, bảo quản trong cồn 70o Tất cả các mẫu được ghi đủ các thông tin ngày tháng, địa điểm thu mẫu, người thu mẫu

b) Xác định tên loài ốc

Tham vấn chuyên gia phân tích: TS Hoàng Ngọc Khắc

Việc xác định thành phần loài được tiến hành theo các bước sau:

Bước 1: Tách mẫu: các mẫu ốc được tách ra các nhóm khác nhau dựa vào kích

thước và hình thái, màu sắc

Bước 2: Xác định tên loài và các đơn vị phân loài:

Dựa vào các đặc điểm của hình thái vỏ như kích thước, lỗ rốn, hình thái miệng, hình dạng ốc, vòng xoắn

Hình 2.3 Đặc điểm cấu tạo ngoài của vỏ ốc cạn [28]

Các tài liệu sử dụng cho định loại:

Phân lớp Mang trước (Prosobranchia): Wagner A.J (1905) [33]; Bavay et

Dautzenberg [15] [16] [17]

Phân lớp Có phổi (Pulmonata): Dautzenberg, Ph (1893) [18]; Gude G.K

(1909) [19]; Moellendorff [22] [23] [24] [25] [26]; Pfeiffer L [29] [30]; Tieng- Chien- Yen, (1939) [32]

Danh lục thành phần loài ốc cạn được sắp xếp theo hệ thống phân loại của Schileyko A.A., (2011) [31]

bố của chúng

Dựa vào số liệu thống kê về thành phần loài ở khu vực nghiên cứu để đánh giá

mức độ đa dạng, phong phú của ốc cạn ở khu vực nghiên cứu

a) Mật độ cá thể (V): Là số lượng cá thể trong một đơn vị diện tích

Trong đó: n - Số lượng cá thể trong ô nghiên cứu;

Σn - Tổng số cá thể trong ô nghiên cứu;

ΣS - Tổng diện tích ô nghiên cứu (m2)

b) Độ phong phú của loài (p%): Là mức độ nhiều hay ít về số lượng cá thể của loài

trong khu vực nghiên cứu Độ phong phú được tính bằng tỷ số giữa số lượng cá thể của loài thứ i với tổng số cá thể thu được (theo công thức của Kreds, 1989) [16]

Giá trị của P trong khoảng từ 0 đến 100%, P càng cao thì loài đó càng phong phú

Trong đó: ni - Số lượng cá thể của loài thứ i trong ô nghiên cứu;

N - Tổng số cá thể trong các ô nghiên cứu

c) Chỉ số về độ phong phú loài- Margalef (d): Chỉ số đa dạng loài (Margalef) cho

mỗi mẫu là thước đo số lượng loài hiện có với số cá thể thu được

Trong đó: S - số lượng loài;

N - Tổng số lượng cá thể

d) Chỉ số đa dạng Shannon-Wiener (H’): Chỉ số Shannon đã trở thành một chỉ số

đa dạng phổ biến trong nghiên cứu sinh thái, nó còn được gọi là chỉ số Shannon, chỉ

số Shannon-Wiener được xác định như sau:

Trong đó: ni - số lượng cá thể loài;

N - Tổng số cá thể

e) Chỉ số cân bằng Pielou (J’): đây là một thước đo về sự cân bằng số lượng cá thể

được phân bố giữa các loài khác nhau

Các chỉ số đa dạng sinh học được xác định bằng phần mềm Primer 6.0 Sử dụng excel để xác định mối quan hệ giữa đa dạng ốc cạn và hàm lượng kim loại nặng trong đất

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Hàm lượng kim loại nặng trong đất tại khu vực nghiên cứu

Nghiên cứu về hàm lượng kim loại đồng, sắt trong đất ở các môi trường sinh cảnh tự nhiên thuộc xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn được tiến hành trong năm

2017 Phân tích 30 mẫu đất thu được từ các khu vực nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm Phân tích môi trường thuộc Trung tâm Mạng lưới Khí tượng Thủy văn và Môi trường Đất tại khu vực nghiên cứu đều là đất rừng, đất lâm nghiệp, nên khi so sánh kết quả phân tích với với QCVN 03:2015/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của một số kim loại nặng trong đất, giới hạn cho phép được lựa chọn thuộc cột Đất lâm nghiệp

3.1.1 Hàm lượng đồng (Cu) trong đất

Phân tích hàm lượng đồng trong đất theo TCVN 8246:2009 Kết quả được thể hiện qua bảng 3.1 và hình 3.1

Bảng 3.1 Hàm lượng Đồng trong đất tại khu vực nghiên cứu

(mg/kg đất)

Giới hạn hàm lượng Đồng (Cu) QCVN 03:2015/BTNMT (mg/kg đất), đất lâm nghiệp

STT Mẫu Hàm lượng Đồng

(mg/kg đất)

Giới hạn hàm lượng Đồng (Cu) QCVN 03:2015/BTNMT (mg/kg đất), đất lâm nghiệp

Từ bảng số liệu trên ta có đồ thị sau:

Hình 3.1 Biểu đồ thể hiện hàm lượng Đồng trong đất

Dựa vào kết quả phân tích KLN ở bảng 3.1 và giới hạn cho phép các KLN trong đất theo QCVN 03:2015/BTNMT, thấy rằng hàm lượng đồng của tất cả các mẫu hầu như nằm trong giới hạn cho phép, riêng chỉ có 2 mẫu ở vị trí QB26 và QB27 vượt quá giới hạn cho phép (vị trí QB26 với nồng độ Cu 255,60 mg/kg vượt 1,7 lần, vị trí QB27 vượt 1,5 lần so với quy chuẩn) Hàm lượng đồng ở vị trí QB26 cao nhất là do vị trí nằm ở gần lối đi lên khu vực đang khai thác mỏ luyện kim màu, cách mỏ 500m, vì vậy có khả năng đã chịu ảnh hưởng bởi hoạt động khai thác và vận chuyển kim loại Vị trí này nằm ở lối đi lại nên vào mùa mưa, những trận mưa lớn sẽ mang một lượng kim loại (trong đó có đồng) chảy từ mỏ khai thác xuống khu vực có địa hình trũng và ngấm dần vào đất tích lũy kim loại dẫn đến hàm lượng đồng tăng cao Vị trí QB27 có hàm lượng đồng vượt quá giới hạn cho phép vì vị trí này cách vị trí QB26 không xa (10m) nên có thể vẫn bị tác động bởi hoạt động khai thác và vận chuyển kim loại

3.1.2 Hàm lượng sắt (Fe) trong đất

Phân tích hàm lượng kim loại sắt trong đất theo TCVN 6177:1996 Kết quả được thể hiện qua bảng 3.2 và hình 3.2

Bảng 3.2 Hàm lượng Sắt trong đất tại khu vực nghiên cứu

Từ bảng số liệu trên ta có đồ thị sau:

Hình 3.2 Biểu đồ thể hiện hàm lượng Sắt trong đất

Giới hạn cho phép của sắt không có trong QCVN 03:2015/BTNMT, nên dựa vào kết quả phân tích KLN ở bảng 3.2, nhận thấy hàm lượng sắt trong các mẫu đất nghiên cứu dao động trong khoảng từ 1294,0 đến 11655,0 mg/kg đất Tương tự với kết quả phân tích hàm lượng đồng trong đất, vị trí QB26 có hàm lượng sắt đạt giá trị cao nhất Nguyên nhân có thể do vị trí nằm ở gần đường đi lên khu vực đang khai thác mỏ luyện kim màu, cách mỏ 500m, vì vậy có khả năng đã chịu ảnh hưởng bởi hoạt động khai thác và vận chuyển kim loại

3.1.3 Đánh giá chung về hàm lượng KLN đồng, sắt trong đất

Từ các kết quả phân tích trên và dựa vào Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về giới hạn cho phép của KLN trong đất (QCVN 03:2015/BTNMT) nhận thấy rằng trong các điểm lấy mẫu tại khu vực thôn Bản Duồn, các mẫu đều có hàm lượng kim loại

Cu nằm trong giới hạn cho phép Tuy nhiên trong lần lấy mẫu tại khu vực thôn Bó Pia, thì hàm lượng Cu (255,60 mg/kg đất) đã vượt quá giới hạn cho phép (150 mg/kg đất) 1,7 lần và hàm lượng Fe (11655,0 mg/kg đất) cao nhất so với các mẫu còn lại Mặc dù tại vị trí QB26 có hàm lượng sắt, đồng đều cao nhưng ta chưa thể

kết luận được rằng vị trí này đất đã bị ô nhiễm và có thể gây hại cho sinh vật

3.2 Đa dạng sinh học ốc cạn tại khu vực nghiên cứu

3.2.1 Thành phần loài ốc cạn

Kết quả nghiên cứu tổng hợp trên cơ sở phân tích mẫu tại 30 điểm với 242 cá thể đã xác định được 24 loài ốc cạn ở xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn, thuộc 18 giống, 11 họ, 2 bộ, 2 phân lớp (phân lớp Mang trước và phân lớp Có phổi) (Bảng 3.3)

Phân lớp Mang trước (Prosobranchia) có 11 loài, chiếm 45,83% tổng số loài

đã gặp, thuộc 7/18 giống, 2/11 họ Trong đó họ Cyclophoridae có số loài nhiều nhất

là 9 loài thuộc 5 giống, họ Pupinidae có 2 loài thuộc 2 giống Trong các giống thì

giống Cyclophorus có số loài nhiều nhất, với 5 loài, các giống khác thì có từ 1 đến 2

loài

Ở phân lớp này, các loài thuộc giống Cyclophorus có kích thước lớn nhất, đặc biệt là loài Cyclophorus dodrans có cá thể kích thước lớn nhất lên tới 60 mm, còn