Nghiên cứu này khảo sát sự đa dạng của khu hệ tảo lục làm cơ sở đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước ở hồ Trị An với mẫu được thu tại 6 vị trí từ tháng 3 năm 2016 đến tháng 2 năm 2017.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GỊN SAIGON UNIVERSITY TẠP CHÍ KHOA HỌC SCIENTIFIC JOURNAL ĐẠI HỌC SÀI GÒN OF SAIGON UNIVERSITY Số 65 (5/2019) No 65 (5/2019) Email: tcdhsg@sgu.edu.vn ; Website: https://tapchikhoahoc.sgu.edu.vn SỬ DỤNG TẢO LỤC TRONG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC HỒ TRỊ AN Algal Community Used For Assessment Of Water Quality Of Tri An Reservoir Trần Thị Hoàng Yến(1), Nguyễn Thị Hoàng Oanh(2), ThS Dương Thị Giáng Hương(3), TS Phạm Thanh Lưu(4) (1),(4)Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam (2)Trường Đại học Tôn Đức Thắng (3)Trường Đại học Sài Gịn Tóm tắt Nghiên cứu khảo sát đa dạng khu hệ tảo lục làm sở đánh giá trạng chất lượng môi trường nước hồ Trị An với mẫu thu vị trí từ tháng năm 2016 đến tháng năm 2017 Kết cho thấy: khu hệ tảo lục hồ Trị An phong phú với 98 loài thuộc lớp, bộ, 16 họ, 31 chi, hai chi Staurastrum Scenedesmus chiếm ưu số loài; mật độ tảo lục điểm khảo sát hồ Trị An dao động từ × 105 – 13 × 106 (tế bào/L); cấu trúc quần xã tảo lục có khác biệt rõ rệt điểm khảo sát đợt khảo sát Chỉ số H’ số Palmer cho thấy chất lượng nước hồ Trị An bị nhiễm Từ khóa: chất lượng mơi trường, số đa dạng Shannon–Wiener (H’),Chỉ số ô nhiễm Palmer, Hồ Trị An, tảo lục Abstract This study aimed to describe the spatial and temporal variation of green algae community structure in the Tri An Reservoir Samples were collected monthly at sites from March, 2016 to February, 2017 A total of 98 species classified into 31 genera, 16 families, orders, classes were recorded with a clear dominance of Staurastrum and Scenedesmus Cell density varied from × 105 to 13 × 106 (cell/L) The green algae communities structure varied significantly between sites and seasons Shannon–Wiener diversity index (H') indicated that water quality were slightly polluted Keywords: green algae, Shannon–Wiener (H’) index, Palmer index, Tri An Reservoir, water quality xem “lá phổi xanh” thuỷ vực, chúng có vai trị thực vật bậc cao hệ sinh thái cạn Tảo lục làm giảm đáng kể lượng CO2 nước, phục hồi lượng oxi hoà tan (DO), đồng thời giúp điều tiết lượng oxi hoá hoá học Giới thiệu Tảo lục (Chlorophyta) ngành lớn vi tảo Ở thuỷ vực nước tảo lục chiếm ưu thành phần loài số lượng cá thể giữ vai trò quan trọng hệ sinh thái [1] Tảo lục Email: thanhluupham@gmail.com SCIENTIFIC JOURNAL OF SAIGON UNIVERSITY No 65 (5/2019) (COD) thơng qua q trình quang hợp Ngoài ra, tảo lục nhạy cảm với thay đổi điều kiện môi trường nên sinh vật thị cho mức dinh dưỡng thủy vực [2] Các nghiên cứu thực vật phù du nói chung tảo lục nói riêng nhiều nhà khoa học nước quan tâm từ lâu Trong năm gần đây, việc nghiên cứu cấu trúc, thành phần loài việc sử dụng tảo lục để làm sinh vật thị đánh giá chất lượng môi trường hồ nước Việt Nam được quan tâm rộng rãi Tổng hợp đặc điểm hình thái phân loại phân bố loài tảo lục Việt Nam, Dương Đức Tiến Võ Hành (1997) “Tảo nước Việt Nam, phân loại tảo Lục (Chlorococcales)” mô tả chi tiết đặc điểm phân loại 800 loài loài tảo lục Việt Nam [1] Nguyễn Đinh San (2001) phân tích thành phần vi tảo số thủy vực ô nhiễm, phát Thanh Hóa có 46 lồi/dưới lồi, 26 chi, 17 họ, thuộc ngành tảo, Nghệ An có 173 loài/dưới loài thuộc 57 chi, 30 họ, 11 thuộc ngành tảo, Hà Tĩnh có 66 lồi/dưới loài thuộc 36 chi, 20 họ, thuộc ngành tảo với ngành tảo lục chiếm ưu số lượng lồi (35 lồi) số lồi có khả chống chịu ô nhiễm gặp tần suất tương đối lớn thuộc chi Ankistrodesmus, Scenedesmus, Cholorella Với nghiên cứu tác giả cho dạng nước thải, mức độ nhiễm bẩn, loại hình thủy vực ảnh hưởng rõ rệt đến thành phần loài số lượng vi tảo [3] Hồ Trị An hồ nước nhân tạo nằm sông Đồng Nai, thuộc huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai, Việt Nam Hồ Trị An có chức cung cấp nước cho nhà máy phát điện tưới nước theo yêu cầu nơng nghiệp, ngồi cịn tham gia đẩy mặn hạ lưu, cấp nước cho dân sinh công nghiệp, kết hợp nuôi trồng thủy sản vùng hồ [4] Tuy nhiên, việc khai thác sử dụng hồ Trị An chưa hợp lý với tích tụ chất ô nhiễm từ hoạt động nông nghiệp công nghiệp làm phú dưỡng hố mơi trường nước thủy vực Vì vậy, nghiên cứu nhằm xác định độ đa dạng sinh học tảo lục, tính chất mơi trường nước hồ Trị An góp phần làm sở khoa học cho công tác quản lý, bảo vệ môi trường bảo tồn đa dạng sinh học thủy vực Phương pháp nghiên cứu 2.1 Phương pháp thu mẫu tảo lục trường Mẫu thu vị trí ký hiệu TA1– TA6 hồ Trị An (Hình 1) Điểm TA1 đại diện cho khu vực hồ phụ, điểm TA2, TA3 TA4 đại diện cho khu vực hồ Điểm TA5 đại diện cho khu vực La Ngà nơi có sơng La Ngà chảy vào hồ khu vực có nhiều bè cá, điểm TA6 đại diện cho khu vực nuôi bè tập trung Mã Đà Thời gian thu mẫu từ tháng năm 2016 đến tháng năm 2017 Mẫu định tính thu lưới phiêu sinh hình nón có kích thước mắt lưới 20 μm theo cách kéo lưới bề mặt nước, sau cho vào lọ 150 mL cố định dung dịch formaldehyde trường Mẫu định lượng thu can nhựa 2-L theo phương pháp Chorus Bartram (1999) [5] TRẦN THỊ HỒNG YẾN Cộng TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC SÀI GỊN Hình 1: Bản đồ hồ Trị An điểm lấy mẫu mơ hình học hình dạng tế bào, sau quy đổi thành trọng lượng tươi theo tỉ lệ 1mg/mm3 2.3 Phương pháp xử lý số liệu Cấu trúc thành phần loài, mật độ, sinh khối tế bào số sinh học quần xã tảo lục nhập liệu phần mềm Microsoft excel 2010 Cấu trúc quần xã tảo lục chất lượng nước phân tích đánh giá thông qua số đa dạng Shannon–Weiner (H’), số ô nhiễm Palmer Chỉ số Palmer (1969) gọi số nhiễm chi lồi tảo, tính dựa khả chịu đựng tảo điều kiện ô nhiễm hữu theo điểm số Sử dụng bảng số ô nhiễm chi tảo; sau xác nhận có mặt chi nêu mẫu lấy tổng cộng điểm số [10] 2.2 Phương pháp phân tích mẫu tảo lục phịng thí nghiệm Các lồi tảo lục định danh phương pháp so sánh hình thái để phân loại, xác định thành phần lồi sử dụng kính hiển vi quang học Olympus BX51 độ phóng đại ×100–400 định danh dựa tài liệu phân loại học công bố [1], [6], [7] Tảo sau phân loại xếp theo hệ thống AlgaeBase [8] Mẫu định lượng để lắng 48 phịng thí nghiệm, sau loại bỏ phần nước bên thể tích mẫu làm đơng đặc cịn lại 10–15 ml Mật độ tế bào mẫu xác định buồng đếm Sedgewick Rafter; 500 tế bào tảo lục đếm cho mẫu Sinh khối tế bào tảo lục tính dựa theo nghiên cứu Sun Liu (2003) [9] cách Bảng 1: Mối quan hệ số Palmer chất lượng nước Chỉ số Palmer Mức độ ô nhiễm hữu ≥ 20 Ơ nhiễm cao 15–19 Ơ nhiễm trung bình < 15 Ô nhiễm nhẹ SCIENTIFIC JOURNAL OF SAIGON UNIVERSITY No 65 (5/2019) Phương pháp phân tích phương sai yếu tố (One-way Anova) phân tích hậu kiểm sau Anova Tukey test (Tukey's honestly significant difference) để tìm khác biệt đợt khảo sát vị trí thu mẫu nhờ sử dụng phần mềm SPSS Kết nghiên cứu 2.1 Cấu trúc thành phần loài tảo lục hồ Trị An Kết phân tích thành phần lồi tảo lục hồ Trị An vị trí khảo sát phát 98 loài thuộc lớp, bộ, 16 họ, 32 chi Trong đó, lớp Chlorophyceae lớp Conjugatophyceae hai lớp chiếm ưu số loài phát Lớp Chlorophyceae phát 44 loài chiếm 44,9% lớp Conjugatophyceae phát 33 loài chiếm 33,67% Trong số 32 chi phát hồ Trị An, hai chi Scenedesmus Staurastrum chiếm ưu số lượng loài, chi Scenedesmus phát 12 lồi chiếm 11,9% chi Staurastrum có 21 lồi chiếm 21,4% (Hình 2) Số lồi hai mùa khơng có khác biệt lớn Mùa khô (tháng 3–4 năm 2016 tháng 1–2 năm 2017) phát 93 loài thuộc lớp, bộ, 15 họ, 31 chi Mùa mưa (từ tháng 5–10 năm 2016) phát 93 loài thuộc lớp, bộ, 16 họ, 30 chi Hình 2: Một số lồi thuộc chi Scenedesmus (A,B) Staurastrum (C, D) phát hồ Trị An Thành phần loài tảo lục hồ Trị An đa dạng so với nghiên cứu thủy vực khác nước Kết nghiên cứu thành phần loài tảo lục hồ Nhà Đường (Hà Tĩnh) ghi nhận 51 loài/dưới loài tảo lục thuộc bộ, họ, 20 chi lồi ưu là: Kirchneriella lunaris, Cosmarium contractum, Coenocystis planctonica [11]; nghiên cứu hồ Xuân Dương, tỉnh Nghệ An ghi nhận 52 loài/ loài thuộc 16 chi, họ, bộ, lớp với chi chiếm ưu Pediastrum, TRẦN THỊ HỒNG YẾN Cộng TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC SÀI GÒN vực thượng nguồn tập trung vào Sinh khối tảo lục hồ Trị An vào mùa khơ có giá trị từ 5,06 mg/L (điểm TA2) đến 12,07 mg/L (điểm TA1) vào mùa mưa dao động từ 52,61–130,78 mg/L (sinh khối cao điểm TA6 thấp điểm TA5 (Hình 3) Vào mùa khơ, lồi tảo lục Sphaerocystis schroeteri, Cosmarium contractum chiếm ưu góp phần làm gia tăng mật độ tế bào sinh khối tảo lục Trong lồi Cosmarium contractum, Dictyosphaerium pulchellum, Pediastrum dupex, Staurastrum cf clevei chiếm ưu hầu hết điểm khảo sát vào mùa mưa Cosmarium, Staurastrum [12] 2.2 Mật độ sinh khối tảo lục hồ Trị An Mật độ tảo lục hồ Trị An điểm khảo sát trình bày hình Mật độ tảo lục dao động từ × 105 – 17 × 105 tế bào/L vào mùa khô, mùa mưa lại tăng cao dao động từ 17 × 105 13 × 106 tế bào/L (Hình 3) Mật độ thấp cao TA5 TA1 hai mùa Điểm TA5 nằm đầu hồ, gần dòng chảy vào sơng, nơi có dịng chạy mạnh, tảo lục bị trơi theo dịng chảy, điểm TA1 nơi cuối hồ, diện tích độ sâu khu vực nhỏ nên lượng tảo lục từ khu Hình Mật độ sinh khối tảo lục hồ Trị Ngồi ra, giá trị H’ cao cịn cho thấy mơi trường nhiễm Dựa vào thang tính điểm Molvaer cs (1997) [13] kết phân tích mẫu cho thấy tính chất mơi trường hầu hết điểm khảo sát vào mùa khô nằm hạn mức chất lượng nước ngoại trừ điểm TA1 TA6 bị ô nhiễm nhẹ Ngược lại với mùa khô, vào mùa mưa hầu hết điểm khảo sát bị nhiễm nhẹ, có điểm TA1 TA4 nằm hạn mức chất lượng nước 2.3 Chỉ số sinh học quần xã tảo lục hồ Trị An Chỉ số Shannon–Weiner (H’) điểm khảo sát hồ Trị An trình bày hình Chỉ số H’ phản ánh độ đa dạng quần xã Khi giá trị H’cao cho thấy quần xã có độ đa dạng cao ngược lại Trong tháng mùa khô số H’ dao động từ 2,67– 3,34 tháng mùa mưa số dao động từ 2,44–3,09 Khơng có khác biệt thống kê giá trị H’ hai mùa (ANOVA, p>0,05) SCIENTIFIC JOURNAL OF SAIGON UNIVERSITY No 65 (5/2019) Hình Chỉ số đa dạng lồi tảo lục (H’) Chỉ số Palmer (1969) xây dựng dựa có mặt chi lồi tảo có khả chịu đựng ô nhiễm hữu thủy vực Các chi tảo lục khu vực nghiên cứu sử dụng để tính số Palmer bao gồm Ankistrodesmus, Closterium, Micractinium, Pandorina Scenedesmus Giá trị số Palmer mức độ ô nhiễm tương ứng địa điểm thu mẫu thể bảng Bảng 2: Giá trị số Palmer trạng thái ô nhiễm tương ứng Mức độ ô nhiễm hữu Địa điểm tháng mùa tháng thu mẫu mưa mùa khô TA1 TA2 TA3 TA4 7,0 6,8 5,3 12,4 3,4 3,3 3,8 3,2 TA5 19,2 18,7 TA6 18,9 15,5 tháng mùa mưa Ít nhiễm hữu Ít nhiễm hữu Ít nhiễm hữu Ít nhiễm hữu Ơ nhiễm hữu mức trung bình Ơ nhiễm hữu mức trung bình Hai số cho thấy, chất lượng mơi trường nước hồ Trị An có xu hướng bị ô nhiễm, vào mùa mưa Đặc biệt, điểm TA5 TA6 hai mùa có dấu hiệu bị ô nhiễm hữu Đây đại diện cho khu vực ni bè tập trung nên bị ô nhiễm chất thải hữu Kết luận Kết phân tích thành phần lồi tảo lục hồ Trị An vị trí khảo sát cho thấy tháng mùa khơ Ít nhiễm hữu Ít nhiễm hữu Ít nhiễm hữu Ít nhiễm hữu Ơ nhiễm hữu mức trung bình Ơ nhiễm hữu mức trung bình thành phần lồi đa dạng, chi Scenedesmus Staurastrum chiếm ưu số lượng loài Về mật độ tảo lục mùa mưa mùa khơ có chênh lệch lớn Mật độ tảo lục hồ Trị An điểm khảo sát tháng mùa mưa cao tháng mùa khô Chỉ số đa dạng H’ số ô nhiễm Palmer cho thấy thủy vực hồ Trị An có xu hướng nhiễm, điểm có khu vực ni bè tập trung TRẦN THỊ HỒNG YẾN Cộng TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC SÀI GÒN Lời cảm ơn: Nghiên cứu tài trợ Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam (VAST) đề tài mã số “KHCBSS.02/19-21” TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dương Đức Tiến Võ Hành, Tảo nước Việt Nam, phân loại tảo lục (chlorococcales), Nhà xuất nông nghiệp Hà Nội, 1997 [2] C.S Reynold, Phytoplankton Ecology of Phytoplankton, Cambridge University Pres, Cambridge, UK, 3–36, 2006 [3] Nguyễn Đinh San, “Vi tảo số thủy vực bị ô nhiễm tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh vai trò chúng việc làm nước thải”, Tiến sĩ Sinh học, chuyên ngành Thực vật học, Trường Đại học Sư phạm Vinh, 2001 [4] Nguyễn Văn Hoàng cs, “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng hồ Trị An đến động thái mực nước đất khu vực hạ lưu”, Tạp chí khoa học Trái Đất, 34, 465–476, 2012 [5] Chorus and J Bartram, “Toxic cyanobacteria in water: A guide to their public health consequences, monitoring and management, Published on behalf of WHO”, Spon Press, London, 416 pp, 1999 [6] Nguyễn Văn Tuyên, Đa dạng sinh học tảo thủy vực nội địa Việt Nam triển vọng thách thức, Nhà xuất Nông nghiệp, 2003 [7] Shirota, The plankton of South Vietnam Fresh water and marine plankton, Overseas Technical Cooperation Agency Japan, 1968 [8] M D Guiry and G M Guiry, AlgaeBase, World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway, 2014, http://www.algaebase.org [9] J Sun and D Liu, “Geometric models for calculating cell biovolume and surface area for phytoplankton”, Journal of plankton research, 25(11), 1331–1346, 2003 [10] G Palmer, “A composite rating of algae tolerating organic pollution”, Journal of Phycology, 5, 78–82, 1969 [11] Nguyễn Thị Kì, “Điều tra thành phần lồi tảo lục (chlorophyta) chất lượng nước hồ Nhà Đường xã Thiên Lộc, huyện Can Lộc, tỉnh Hà Tỉnh”, Thạc sĩ Sinh học, chuyên ngành Thực vật học, Trường Đại học Vinh, 2014 [12] Nguyễn Thị Xuân, “Chất lượng nước đa dạng thành phần tảo lục (Chlorophyta) hồ Xuân Dương, xã Diễn Phú, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An”, Thạc sĩ Sinh học, chuyên ngành Thực vật học, Trường Đại học Vinh, 2013 [13] J.Molvaer, J Knutzen, J Magnusson, B Rygg, J Skei, and P Sorensen, “Classification of Environmental Quality in Fjords and Coastal Waters”, SFT guidelines, Oslo, 36, 03–97, 1997 Ngày nhận bài: 29/4/2019 Biên tập xong: 15/5/2019 Duyệt đăng: 20/5/2019 ... khoa học nước quan tâm từ lâu Trong năm gần đây, việc nghiên cứu cấu trúc, thành phần loài việc sử dụng tảo lục để làm sinh vật thị đánh giá chất lượng môi trường hồ nước Việt Nam được quan tâm... phát hồ Trị An Thành phần loài tảo lục hồ Trị An đa dạng so với nghiên cứu thủy vực khác nước Kết nghiên cứu thành phần loài tảo lục hồ Nhà Đường (Hà Tĩnh) ghi nhận 51 loài/dưới loài tảo lục thuộc... mùa mưa Cosmarium, Staurastrum [12] 2.2 Mật độ sinh khối tảo lục hồ Trị An Mật độ tảo lục hồ Trị An điểm khảo sát trình bày hình Mật độ tảo lục dao động từ × 105 – 17 × 105 tế bào/L vào mùa khô,