Bài viết trình bày chất lượng nước và biến động cấu trúc quần xã thực vật phù du trong hệ thống sông Nhuệ - Đáy; mối liên quan giữa chất lượng nước sông và quần xã vi tảo được thảo luận hướng tới việc sử dụng cấu trúc quần xã vi tảo như một chỉ thị cho sự biến đổi chất lượng.
33(3): 87-92 9-2011 Tạp chí Sinh học CHấT LƯợNG NƯớC Và QUầN X THựC VậT NổI Hệ THốNG SÔNG ĐáY - NHUệ DƯƠNG THị Thủy, Vũ THị NGUYệT, Hồ Tú CƯờNG, ĐặNG ĐìNH KIM Viện Công nghệ Môi trờng LÊ THị PHƯƠNG QUỳNH Viện Hóa học Hợp chất thiên nhiên Đô thị hóa nhanh chóng với kinh tế phát triển mạnh Việt Nam đ dẫn tới ô nhiễm môi trờng sống, ảnh hởng tới sức khỏe cộng đồng Nhiều lu vực sông thuộc khu vực kinh tế trọng điểm bị ô nhiễm nghiêm trọng, phải kể đến hệ thống sông Nhuệ - Đáy [1, 2] Với tổng diện tích khoảng 7949 km2, lu vực sông Nhuệ - Đáy đ chịu nhiều tác động đáng kể ngời việc xả thải vào môi trờng không đảm bảo tiêu chuẩn quy trình dẫn đến chất lợng nớc đa dạng sinh vật bị suy giảm Trong đó, nguồn nớc từ hệ thống sông đợc sử dụng để cung cấp ngợc lại cho hoạt động sản xuất công - nông nghiệp, đặc biệt đợc sử dụng nh nguồn nớc sinh hoạt số khu vực (thị x Phủ Lý, Hà Nam) [3] Do đó, nghiên cứu chất lợng nớc sông Nhuệ - Đáy có vai trò quan trọng giúp nhà quản lý đánh giá đợc tình trạng chất lợng môi trờng nh xác định rõ biến đổi cấu trúc quần x sinh vật thuỷ sinh môi trờng nớc sông, để từ đa giải pháp cụ thể hữu hiệu nhằm giảm thiểu ngăn chặn ô nhiễm Bài báo trình bày chất lợng nớc biến động cấu trúc quần x thực vật phù du hệ thống sông Nhuệ - Đáy Mối liên quan chất lợng nớc sông quần x vi tảo đợc thảo luận hớng tới việc sử dụng cấu trúc quần x vi tảo nh thị cho biến đổi chất lợng nớc lấy vị trí vào tháng 4, 6, 11 hai năm 2007 2008 Các tiêu nhiệt độ nớc, pH, ôxy hòa tan (DO), độ dẫn điện, độ đục, độ muối đợc đo trờng máy đo đa tiêu (HYDROLAB) Các mẫu nớc bề mặt đợc thu lọc qua giấy lọc Whatman GF/F trớc đợc phân tích Viện Hóa học Hợp chất thiên nhiên, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Hàm lợng chất dinh dỡng (NO2, NO3, NH4, PO4, P tổng, Si) Chl a đợc xác định theo phơng pháp APHA [4] máy so màu Drel 2080 (Hach, Mỹ) I PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU II KếT QUả Và THảO LUậN Để đánh giá chất lợng nớc sông Nhuệ Đáy, điểm nghiên cứu sông Nhuệ Đáy đ đợc lựa chọn: sông Đáy bao gồm Đập Phùng, Mai Lĩnh, Tế Tiêu, Cầu Quế Cầu Đọ; sông Nhuệ: Khê Tang (điểm sau hợp lu sông Tô Lịch - Nhuệ) Các mẫu đợc Các thông số thủy lý, thủy hoá môi trờng nớc sông Nhuệ - Đáy Mẫu xác định thành phần thực vật đợc thu lới vợt phù du (kích thớc lỗ 40 àm) sau kéo nhiều lần theo phơng nằm ngang Mẫu định lợng đợc thu sau lọc thể tích nớc sông định qua lới vợt thực vật phù du Mẫu thu đợc đựng lọ nhựa cố định formol (4%) Định loại loài theo tài liệu phân loại đ có [5, 6, 7] Phép phân tích hợp phần (Principal Component Analysis, PCA) đợc sử dụng dựa phần mềm SPAD (version 5.6, Decisia, Paris, France) Phép phân tích đợc thực dựa thông số thủy lý, thủy hóa nhằm xác định mối tơng quan nhân tố đóng vai trò quan trọng khác biệt chất lợng nớc điểm nghiên cứu sông Nhuệ - Đáy Kết quan trắc chất lợng môi trờng nớc sông Nhuệ - Đáy hai năm 2007 2008 đợc trình bày bảng 87 Bảng Giá trị trung bình (thấp - cao nhất) thông số thủy lý thủy hóa điểm thu mẫu sông Nhuệ - Đáy giai đoạn 2007 - 2008 Thông sè T (oC) pH DO (mg/l) §é muèi (‰) §é dẫn điện (àS/cm) Độ đục (NTU) N-NO2 (mg/l) N-NO3 (mg/l) N-NH4(mg/l) P-PO43(mg/l) T-P (mg/l) Si (mg/l) Chl a (àg/L) Đập phùng Mai lĩnh Tế tiêu Cầu quế Cầu đọ Khê tang 28,8 (23,8-32,0) 7,8 (7,0-8,4) 4,4 (2,2-7,2) 0,1 (0,1-0,2) 281,3 (221,4-318,0) 21,7 (10,4-49,2) 0,040 (0,005-0,140) 0,308 (0,027-0,710) 0,307 (0,118-0,579) 0,047 (0,001-0,088) 0,941 (0,041-4,450) 2,0 (0,8-2,8) 12,0 (3,2-18,2) 28,4 (23,4-31,0) 7,2 (6,5-9,0) 1,1 (0,3-1,8) 0,2 (0,1-0,3) 341,3 (233,7-499,9) 19,6 (10,1-29,3) 0,029 (0,001-0,140) 0,208 (0,001-0,610) 1,327 (0,365-3,840) 0,089 (0,020-0,180) 1,111 (0,132-4,450) 2,5 (1,0-3,1) 9,8 (2,4-20,5) 29,9 (23,8-35,3) 7,1 (6,7-7,9) 3,1 (2,5-4,4) 0,1 (0,1-0,2) 238,1 (170,2-326,6) 45,3 (34,7-56,2) 0,057 (0,001-0,094) 0,562 (0,032-1,601) 0,524 (0,090-1,025) 0,054 (0,010-0,104) 0,797 (0,040-3,650) 3,0 (2,0-4,9) 5,0 (2,8-10,5) 26,5 (17,1-34,3) 7,5 (6,7-8,8) 2,9 (1,2-7,9) 0,1 (0,1-0,2) 286,8 (179,4-392,8) 23,9 (10,3-39,5) 0,099 (0,001-0,299) 1,033 (0,040-2,570) 0,505 (0,133-2,987) 0,038 (0,001-0,098) 1,477 (0,003-4,340) 3,2 (1,5-6,9) 4,4 (0,1-15,6) 26,3 (16,4-33,8) 7,5 (6,6-9,1) 2,5 (0,8-5,8) 0,2 (0,1-0,2) 319,3 (204,8-414,1) 25,4 (13,3-49,9) 0,107 (0,001-0,304) 0,967 (0,090-2,590) 0,973 (0,114-2,920) 0,056 (0,001-0,206) 1,551 (0,026-5,550) 2,6 (1,7-5,0) 7,0 (0,0-16,0) 26,0 (17,2-31,7) 7,8 (6,7-10,5) 1,0 (0,1-4,8) 0,2 (0,1-0,4) 461,0 (225,9-747,1) 103,8 (25,1-745,0) 0,020 (0,001-0,140) 0,196 (0,010-0,742) 4,419 (0,764-11,40) 0,854 (0,001-3,149) 3,634 (0,263-12,20) 4,0 (2,0-7,8) 7,7 (0,7-16,6) Yếu tố (58.0%) Quế Đọ Khê Tang P-PO4 Độ ñục NO3 N-NO3 Ptổng-P SiO2 Tế Tiêu N-NH4 Độ muối DO Độ dẫn ñiện pH T Chl a Mai Lĩnh O2 Mức ô nhiễm (NH4, ñộ dẫn ñiện, PO4, Chl a) Phùng Yếu t (24.7%) Hình Phân tích hợp phần (PCA) dựa thông số thủy lý, thủy hoá điểm sông Nhuệ - Đáy 88 Các kết cho thấy, điểm quan trắc nhiệt độ n−íc dao ®éng tõ 16,4 - 35,3oC, pH trung tÝnh - kiềm (trung bình đạt 6,7) Hàm lợng ôxy hòa tan trung bình có giá trị cao Đập Phùng (4,4 mg/L), thợng nguồn sông Đáy giá trị trung bình thấp đợc ghi nhận điểm Mai Lĩnh (1,1 mg/L) Dọc theo dòng chảy phía hạ lu, giá trị DO giảm dần so với điểm thợng nguồn đạt 3,1 mg/L; 2,9 mg/L 3,5 mg/L (tại Tế Tiêu, Cầu Quế, Cầu Đọ tơng ứng) Độ dẫn điện điểm quan trắc sông Đáy dao động khoảng rộng từ 170,2 àS/cm - 499,9 àS/cm, nhng thấp nhiều so với điểm Khê Tang (747,1 àS/cm) Kết phân tích muối vô cho thấy, vùng thợng nguồn sông Đáy, trớc hợp lu với sông Nhuệ, hàm lợng muối amôni phốtphát có xu hớng tăng dần Hàm lợng chlorophyll Đập Phùng Mai Lĩnh (đạt 12,0 àg/L 9,8 àg/L tơng ứng) cao điểm Cầu Đọ, Tế Tiêu Cầu Quế (đạt 6,9 mg/L, 5,0 mg/L 4,6 mg/L, tơng ứng) Các thông số quan trắc sông Nhuệ điểm Khê Tang cao đáng kể so với điểm quan trắc sông Đáy (p < 0,05) Thông qua phép phân tích hợp phần (Principal component analysis, PCA), phân bố điểm lấy mẫu theo chất lợng nớc đợc trình bày hình Đây phơng pháp thống kê đa biến số Phép phân tích cho biết nhân tố có vai trò quan trọng việc giải thích khác biệt chất lợng nớc điểm nghiên cứu PCA chia chất lợng nớc điểm lấy mẫu thành nhóm Nhóm (Đập Phùng) đợc đặc trng nồng độ ôxy hòa tan cao, hàm lợng chất dinh dỡng thấp; điểm đầu nguồn nên chất lợng nớc tơng đối sạch, đạt tiêu chuẩn nớc mặt Nhóm (Mai Lĩnh, Khe Tang) với đặc trng hàm lợng N-NH4, P-PO4, độ dẫn, độ đục cao; nguồn nớc bị ô nhiễm nặng tiếp nhận trực tiếp nguồn thải đổ vào Nhóm bao gồm điểm Tế Tiêu, Cầu Quế Cầu Đọ có hàm lợng nitrit nitrat tơng đồng,và chất lợng nớc vùng đợc cải thiện dần trình tự làm dòng chảy Qua số liệu thu đợc, nhận thấy chất lợng nớc sông Nhuệ (điểm Khe Tang) sông Đáy (điểm Mai Lĩnh) bị ô nhiễm tới mức báo động, đặc biệt muối dinh dỡng amôni phốt phát vào mùa khô Nồng độ ôxy hòa tan thấp hai điểm Khe Tang Tế Tiêu liên quan đến việc gia tăng phân huỷ hợp chất hữu nớc sông Tại hai điểm này, nớc sông có màu đen, dòng chảy chậm Thành phần thực vật phù du biến động mật độ thực vật Thành phần khu hệ vi tảo sông Nhuệ - Đáy phong phú Qua trình điều tra khảo sát đ phát đợc 170 loài dới loài thuộc ngành tảo silic (67 loài), tảo mắt (43 loài), ngành tảo lục (31 loài), vi khuẩn lam (26 loài) tảo giáp (3 loài) Đa số loài tảo quan sát đợc loài có phân bố rộng, dạng đơn bào tập đoàn, thích nghi điều kiện nớc chảy chậm Thành phần loài có biến động dọc theo dòng chảy từ thợng nguồn đến hạ lu Tại Đập Phùng, quần x thực vật chủ yếu chi Aulacoseira, Cyclotella, Fragilaria (tảo silic), Pediastrum, Staurastrum (tảo lục) chi tảo thờng thấy nơi nghèo dinh dỡng nơi bị ô nhiễm hữu cao nh Khê Tang Mai Lĩnh, loài a bị thay loài a bẩn nh loài thuộc chi Euglena, Phacus (tảo mắt), Oscillatoria, Spirulina, Merismopedia, Microcystis, Lyngbya (vi khuẩn lam) số loài tảo lục kích thớc nhỏ nh Chlorella, Scenedesmus Xuôi dần hạ lu (Cầu Quế, Cầu Đọ) loài a bẩn diện nhng không chiếm u (số loài tảo mắt vi khuẩn lam giảm) Trong thời gian quan trắc, tần xuất bắt gặp tảo mắt vi khuẩn lam nhiều Các nghiên cứu trớc [8, 9] cho thấy, có mặt chi tảo nh thị cho vùng ô nhiễm hữu cơ, nớc phú dỡng với nồng độ nitơ phốtpho cao Kết nghiên cứu thành phần loài hệ thống sông Đáy - Nhuệ nghiên cứu phù hợp với số kết đ công bố trớc chất lợng nớc sông Đáy - Nhuệ [2] Biến động số lợng tế bào thể tăng giảm khả sinh trởng tảo Khi gặp điều kiện thuận lợi, chúng tăng trởng mạnh, đạt số lợng lớn Biến động số lợng tế bào thùc vËt nỉi trung b×nh theo thêi gian hƯ thống sông Nhuệ - Đáy đợc trình bày hình Số lợng tế bào thực vật ghi nhận đợt khảo sát năm 2007 2008 cao, dao động từ 273 ì 106 đến 479 ì 106 89 tế bào/L, thấp vào mùa khô năm 2008 cao vào mùa ma 2007 Nhìn chung, vào mùa khô hàm lợng khoáng nớc sông không cao, ma ít, vi tảo nói chung phát triển nên số lợng tế bào thấp, biến đổi Khi mùa ma đến, nớc sông đợc bổ sung nguồn dinh dỡng khác nhau, điều kiện thuận lợi cho vi tảo phát triển mạnh Vì vậy, vào mùa ma năm 2007 2008 số lợng tế bào hệ thống sông Nhuệ - Đáy cao mùa khô, tơng ứng đạt 368 ì 106 tế bào/L 230 ì 106 tế bào/L 2007 2008 500 Mật ñộ tế bào x 106 400 300 200 100 Mùa khô -07 Mùa mưa -07 Mùa khô -08 Mựa ma -08 Hình Biến động mật độ thực vật phù du trung bình hệ thống sông Nhuệ - Đáy theo mùa hai năm 2007 2008 Mật độ tế bào thực vật điểm nghiên cứu dao động từ ì 106 tế bào/L đến 152 ì 106 tế bào/L Mật độ tế bào thực vật phù du điểm Đập Phùng, Mai Lĩnh Khê Tang thấp so với điểm Tế Tiêu, Cầu Quế Cầu Đọ Số lợng tế bào đạt cao 300 hai điểm Tế Tiêu (mùa ma) Cầu Quế (mùa khô) liên quan đến có mặt tập đoàn tế bào dạng sợi, tế bào có kích thớc nhỏ mà điển hình chi Oscillatoria, Lyngbya, Sprulina, Merismopedia, Trachelomonas Bacillariophyta Cyanobacteria Chlorophyta Dinophyta Euglenephyta Mật ñộ tế bào x106/L 250 200 150 100 50 Mùa khô -2007 Mùa mưa -2007 Mùa khô -2008 Mùa ma -2008 Hình Biến động số lợng tế bào ngành tảo theo mùa hai năm 2007-2008 90 Biến động số lợng tế bào nghành tảo đợc trình bày hình Vi khuẩn lam chiÕm sinh khèi lín qn x thùc vËt nỉi thời điểm nghiên cứu, đặc biệt vào thời điểm mùa khô (250 ì 106 tế bào/L năm 2007) Một số điều kiện thuận lợi nh cờng độ chiếu sáng, nhiệt độ nớc sông cao đ tạo điều kiện thuận lợi cho Vi khuẩn lam phát triển mạnh đặc biệt chi tảo đa bào dạng tập đoàn nh Microcystis, Oscillatoria, Merispomedia Ngoài ra, đợc cấu thành nhiều tế bào xếp thành chuỗi dài tập hợp đám lớn nên cho dù tần st xt hiƯn cđa nhãm VKL kh«ng nhiỊu nh−ng sè lợng tế bào lại trội hẳn so với ngành tảo khác Vào thời điểm mùa ma số lợng tế bào vi khuẩn lam giảm dần thay vào tảo lục phát triển mạnh chiếm u thế, điển hình chi Chlorella, Eudorina, Pandorina, Coelastrum, Crucigenia Số lợng tế bào ngành tảo silíc chiếm tỷ lệ đáng kể so với nhóm tảo khác dao động khoảng 25-150 ì 106 tế bào/L III KếT LUậN Từ kết nghiên cứu chung đặc tính môi trờng nớc cấu trúc quần x tảo silíc bám điểm nghiên cứu sông Nhuệ - Đáy rút số kết luận sau: Chất lợng nớc hệ thống sông Đáy có xu hớng giảm dần từ thợng nguồn hạ lu, đặc biệt đoạn sông nhận nớc từ nguồn thải không qua xử lý đoạn sông sau nhận nớc sông Nhuệ Thành phần khu hệ vi tảo sông Nhuệ - Đáy phong phú Kết khảo sát cho thấy, đ phát đợc 170 loài dới loài thuộc ngành tảo silíc có 67 loài, tảo mắt có 43 loài, ngành tảo lục có 31 loài, tảo lam có 26 loài tảo giáp có loài Đa số loài tảo quan sát đợc loài có phân bố rộng, dạng đơn bào tập đoàn, thích nghi điều kiện nớc chảy chậm Quần x thực vật có mối tơng quan với chất lợng nớc Đập Phùng, nớc sạch, chủ yếu chi Aulacoseira, Cyclotella, Fragilaria (tảo silic), Pediastrum, Staurastrum (tảo lục) nơi bị ô nhiễm hữu cao nh Khe Tang Mai Lĩnh, đợc đặc trng chi Euglena, Phacus (tảo mắt), Oscillatoria, Spirulina, Merismopedia, Microcystis, Lyngbya (VKL) Xuôi hạ lu loài a bẩn diện nhng không chiếm u (số loài tảo mắt vi khuẩn lam giảm) Số lợng tế bào ngành tảo biến động theo thời gian Vào mùa khô biến động không đáng kể Vào mùa ma, có biến động lớn số lợng tế bào ngành tảo Lời cảm ơn: Công trình nghiên cứu đợc hoàn thành khuôn khổ dự án hợp tác Pháp Việt Nghiên cứu chất lợng nớc lu vực sông Đáy đề tài AUF 2092 RR 823-923 Tập thể tác giả xin chân thành cảm ơn Bộ Khoa học công nghệ Việt Nam Tổ chức trờng Đại học nói tiếng Pháp (AUF) TàI LIệU THAM KHảO Nghiem X A., Le T P Q., Vu H H., Luu T N M and Duong T T., 2010a: The wastewater quality from several industrial production branches and traditional production villages in the Day Nhue river basin, North Vietnam VNU Journal of Science, Earth Sciences, 26: 1-7 Nghiêm Xuân Anh, Lê Thị Phơng Quỳnh, Vũ Hữu Hiếu, Lu Thị Nguyệt Minh, Dơng Thị Thủy Đặng Đình Kim, 2010b: Ô nhiễm hữu môi trờng nớc hệ thống sông Đáy - Nhuệ: trạng nguyên nhân Tạp chí Khoa học Công nghệ, 48(4A): 376-382 Lê Thị Phơng Quỳnh, Nghiêm Xuân Anh, Lu Thị Nguyệt Minh, Dơng Thị Thủy Đặng Đình Kim, 2008: Hàm lợng chất dinh dỡng (nitơ phốtpho) nớc thải canh tác nông nghiệp lu vực sông Đáy - Nhuệ Tạp chí Khoa học Công nghệ, 46(6A): 54-61 APHA (American Public Health Association), 1995: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater Dơng Đức Tiến, 2006: Phân loại Vi khuẩn lam Việt Nam, Nxb Nông Nghiệp, Hà Nội Dơng Đức Tiến Võ Hành, 1997: Tảo nớc Việt Nam - Phân loại tảo Lục Chlorococcales Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 91 Kom¸rek J., Anagnostidis K., 1986: Modern approach to the classification system of cyanophytes - Chroococcales Arch Hydrobiol Suppl 73/Algol Stud., 43: 157-226 Palmer C M., 1980: Algae and water pollution The identification, significance and control of algae in water supplies and in polluted water Castle House Publications Ltd, England Đặng Ngọc Thanh, Hồ Thanh Hải, Dơng Đức Tiến Mai Đình Yên, 2002: Thủy sinh học thủy vực nớc nội địa Việt Nam, Nxb Khoa häc vµ Kü thuËt, Hµ Néi PHYTOPLANKTON COMMUNITIES AND WATER QUALITY IN THE NHUE - DAY RIVER SYSTEM DUONG THI THUY, VU THI NGUYET, HO TU CUONG, DANG DINH KIM, LE THI PHUONG QUYNH SUMMARY The Nhue-Day river system is a good example of peri-urban river which is strongly influenced by the human activites in the whole basin (basin area: 7949 km2) Recently, the water quality and biodiversity of this river system has been reduced due to receiving the wastewater from point and non-point sources in its basin In this paper, the actual status of water environment quality and the variation of phytoplankton community structure have been investigated, in terms of species composition in the Nhue-Day river system The monthly sampling surveys were organized during the period 2007 - 2008 at sites along the Day river and at the Khe Tang in the Nhue river In terms of water quality, the physico-chemical variables such as water temperature, pH, dissolved oxygen, turbidity, nitrate-nitrogen, nitrite-nitrogen, ammonia-nitrogen, total phosphorus, silica and Chl a were analyzed The results showed that the water quality tended to decrease from the upstream to the downstream of river system, notably in the Day river section after receiving the Nhue river or receiving the industrial and domestic wastewater During this period, the phytoplankton community investigation showed that a total of 170 phytoplankton species belonging Bacilariophyceae, Euglenophyceae, Chlorophyceae, Dinophyceae and Cyanobacteria were observed Aulacoseira, Cyclotella, Fragilaria, Pediastrum, Staurastrum species were abundant in upstream and whereas Euglena, Phacus, Oscillatoria, Spirulina, Merismopedia, Microcystis, Lyngbya were clearly dominant in the polluted sites (downstream) of the Nhue - Day river system The cell number of phytoplankton species varied much in both temporal and spatial ways, especially in the rainy season Our results clearly revealed the close relationship between water quality, in terms of physico-chemical variables and the phytoplankton community structure, in terms of species composition in the Nhue-Day river system The results of this study opened the posibility of utilization of phytoplankton community structure as bioindicator for assessing the water quality in Vietnam Keywords Day river, Nhue river, physico-chemical variables, phytoplankton, water quality Ngµy nhËn bµi: 29-8-2011 92 ... tăng phân huỷ hợp chất hữu nớc sông Tại hai điểm này, nớc sông có màu đen, dòng chảy chậm Thành phần thực vật phù du biến động mật độ thực vật Thành phần khu hệ vi tảo sông Nhuệ - Đáy phong phú Qua... nitơ phốtpho cao Kết nghiên cứu thành phần loài hệ thống sông Đáy - Nhuệ nghiên cứu phù hợp với số kết đ công bố trớc chất lợng nớc sông Đáy - Nhuệ [2] Biến động số lợng tế bào thể tăng giảm... mạnh, đạt số lợng lớn Biến động số lợng tế bào thực vật trung bình theo thời gian hệ thống sông Nhuệ - Đáy đợc trình bày hình Số lợng tế bào thực vật ghi nhận đợt khảo sát năm 2007 2008 cao, dao