(Luận văn thạc sĩ) đa dạng sinh học cá và mối quan hệ của chúng với chất lượng môi trường nước ở hồ chứa đồng mô ngải sơn, hà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đoàn Thị Duyên ĐA DẠNG SINH HỌC CÁ VÀ MỐI QUAN HỆ CỦA CHÚNG VỚI CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC Ở HỒ CHỨA ĐỒNG MÔ – NGẢI SƠN, HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đoàn Thị Duyên ĐA DẠNG SINH HỌC CÁ VÀ MỐI QUAN HỆ CỦA CHÚNG VỚI CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC Ở HỒ CHỨA ĐỒNG MÔ – NGẢI SƠN, HÀ NỘI Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 60420120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN XUÂN HUẤN Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Xuân Huấn, người hết lịng tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn tồn thể thầy, Phịng thí nghiệm Sinh thái học Sinh học mơi trường, Bộ mơn Động vật có xương sống, Phịng thí nghiệm Sinh thái Tài ngun sinh vật thuộc Trung tâm nghiên cứu Khoa học sống - Khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Tôi xin cảm ơn cô chú, anh chị xã Kim Sơn, xã Sơn Đông, xã Cổ Đông tạo điều kiện giúp đỡ trình thu mẫu, điều tra nghiên cứu phục vụ luận văn Cuối xin cảm ơn tất bạn bè, đồng nghiệp người thân giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình thực hồn thành luận văn Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2014 Người thực Đoàn Thị Duyên MỤC LỤC KÝ HIỆU VÀ NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT……………………………………… i DANH MỤC BẢNG ………………………………………ii DANH MỤC HÌNH……………………………………………………………….iii MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………1 Chương I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Đa dạng sinh học vai trò đa dạng sinh học cá hệ sinh thái nước………………………………… …………………………………… … 1.1.1 Khái niệm đa dạng sinh học…………………………………… … 1.1.2 ĐDSH Việt Nam………………………………… …………….… 1.1.3 Vai trò đa dạng sinh học cá hệ sinh thái nước….… … 1.2 Đặc điểm đặc trưng HST hồ chứa………… ………………….……… 1.2.1 Các đặc trưng hình thái, cấu tạo điều kiện sống hồ chứa 1.2.2 Quá trình hình thành phát triển quần xã sinh vật hồ chứa…………… …………………………………………….…………….8 1.2.3 Đa dạng sinh học hệ sinh thái hồ……………… …….…………10 1.3 Ảnh hưởng số yếu tố thủy lí, thủy hóa thủy sinh vật HST hồ… …………………………………………………………………11 1.3.1 Các yếu tố thủy lí………… ………………………………… …….12 1.3.2 Các yếu tố thủy hóa…………………………………………… … 13 1.4 Những nghiên cứu dụng số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước giới Việt Nam… …………………………………… 17 1.4.1 Khái quát thị sinh vật, số tổ hợp sinh học cá khả sử dụng số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước…………………………………………………………………………17 1.4.2 Những nghiên cứu sử dụng số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước…… …………………………………………… 21 1.5 Một số nét khái quát khu vực nghiên cứu……………………… …… 23 1.5.1 Điều kiện tự nhiên………………….……………………….……… 23 1.5.2 Điều kiện Kinh tế - Xã hội……………….………………………… 26 1.5.3 Tài nguyên động, thực vật……………………….……………….…29 CHƯƠNG 2:THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU30 2.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu………………………………………….30 2.1.1 Thời gian nghiên cứu……………………………………………… 30 2.1.2 Địa điểm nghiên cứu………………………………………………….30 2.2 Phương Pháp nghiên cứu………………………………………………… 31 2.2.1 Phương pháp kế thừa……………………………………………… 31 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực địa…………………………….31 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu phịng thí nghiệm………………… 32 2.2.4 Cơ sở đánh giá mơi trường nước theo phương pháp thủy lí hóa…….34 2.2.5 Phương pháp dùng số tổ hợp sinh học dựa quần xã cá để đánh giá chất lượng môi trường nước……………………………………………………34 2.2.6 Phương pháp xử lý số liệu……………………………… …….… 36 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………… ………… 36 3.1 Thành phần loài cá vùng hồ Đồng Mô – Ngải Sơn………… ………… 37 3.1.1 Cấu trúc thành phần lồi cá…………………….………….…………37 3.1.2 Tính đa dạng khu hệ cá theo bậc phân loại…………….……… 42 3.1.3 Tính đa dạng khu hệ cá khu vực nghiên cứu so với số khu vực khác …………………………………………………… …… 45 3.1.4 Tính chất độc đáo cá khu vực nghiên cứu…………… ………49 3.2 Biến động thành phần loài cá theo thời gian …………………… …… 49 3.3 Đánh giá chất lượng môi trường nước vùng hồ Đồng Mô – Ngải Sơn, Hà Nội qua yếu tố thủy lý hóa………………………………………….….… 57 3.3.1 Các yếu tố thủy lý………………………………………… ……… 57 3.3.2 Các yếu tố thủy hóa………………… …………….…….….… ….58 3.4 Sử dụng số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước hồ Đồng Mô- Ngải Sơn………………….…………….….………………… ………… 61 3.4.1 Ma trận số tổ hợp sinh học cá hồ Đồng Mô- Ngải Sơn.… 61 3.4.2 Đánh giá chất lượng nước vùng hồ Đồng Mô- Ngải Sơn, Hà Nội năm 2013………….……………………………………………… 62 3.4.3 So sánh kết đánh giá chất lượng nước số tổ hợp sinh học cá với kết đánh giá chất lượng nước phương pháp thủy lý hóa……………………………………………………….………… 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………… 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………65 KÝ HIỆU VÀ NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT BOD5: Nhu cầu oxy sinh học COD: Nhu cầu oxy hóa học DO: Hàm lượng oxy hịa tan nước ĐDSH: Đa dạng sinh học TB: Trung bình HST: Hệ sinh thái IBI: Index of Biotic Intergrity (chỉ số tổ hợp sinh học) NXB: Nhà xuất SL: Số lượng TL: Tài liệu TT: Thứ tự i DANH MỤC BẢNG Bảng Số lượng lồi nhóm sinh vật biết Việt Nam năm 2010 .3 Bảng Phân chia hồ chứa nước Việt Nam theo kích thước Bảng Số lượng diện tích hồ chứa theo vùng khác Việt Nam Bảng Nhiệt độ trung bình, tối cao tối thấp năm 24 Bảng Độ ẩm tương đối tháng năm 24 Bảng 6: Lượng mưa trung bình số ngày mưa tháng 25 Bảng Tỷ lệ hướng gió (%) tốc độ gió trung bình (m/s) 25 Bảng Một số tiêu dùng định loại 32 Bảng Các mức độ chất lượng nước thủy vực theo tổng điểm số IBI 34 Bảng 10 Thành phần lồi cá hồ chứa Đồng Mơ – Ngải Sơn, Hà Nội 36 Bảng 11 Tỷ lệ họ, giống, loài cá khu vực nghiên cứu 41 Bảng 12 Thành phần giống, lồi họ cá hồ chứa Đồng Mơ, Hà Nội 42 Bảng 13 Số lượng loài, giống, họ cá khu vực nghiên cứu số thủy vực khác Việt Nam ………… 45 Bảng 14 Danh sách loài cá ngoại lai/ nhập nội hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn….…47 Bảng 15 Sự biến động thành phần loài cá theo thời gian hồ chứa Đồng Mô - Ngải Sơn 49 Bảng 16 Danh sách loài cá xác định bổ sung vào năm 2013 so với năm 2004 .55 Bảng 17 Giá trị trung bình yếu tố thủy lý hồ đo ngày 16 tháng năm 2013 56 Bảng 18 Giá trị trung bình hàm lượng DO, COD BOD5 nước khu vực nghiên cứu 57 Bảng 19 Giá trị trung bình số muối hịa tan nước hồ chứa Đồng Mô –Ngải Sơn 58 Bảng 20 Giá trị trung bình hàm lượng số kim loại nặng nước hồ chứa Đồng Mô –Ngải Sơn 59 Bảng 21 Phân hạng cách tính điểm cho số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn 60 Bảng 22 Ma trận số tổ hợp cá đánh giá chất lượng môi trường nước hồ chứa Đồng Mô – Ngải Sơn, Hà Nội 2013 61 ii DANH MỤC HÌNH Hình Phân mức ĐDSH lồi theo cấp độ cần bảo tồn Hình Khu vực hồ chứa Đồng Mơ – Ngải Sơn 30 Hình Tỷ lệ % họ, giống, lồi cá khu vực nghiên cứu 44 Hình Biểu đồ so sánh số lượng lồi, giống, họ, cá khu vực nghiên cứu thủy vực khác Việt Nam 45 iii MỞ ĐẦU Hồ Đồng Mô - Ngải Sơn hồ chứa lớn có diện tích khoảng 1260 với 21 đảo lớn nhỏ Hồ có vai trị quan trọng huyện Ba Vì nói riêng vùng lân cận nói chung Trong đó, chức giá trị quan trọng nạp tiết nước ngầm, cung cấp nước ngọt, điều hịa khí hậu, hạn chế lũ lụt, tạo môi trường hoạt động cho nhiều ngành kinh tế thủy sản, lâm nghiệp, du lịch Ngoài ra, hồ Đồng Mơ nơi sống lồi rùa Rafetus swinhoei khổng lồ quý giới Loài rùa Chương trình Bảo tồn Rùa Châu Á thực công tác bảo tồn Hiện nay, với phát triển kinh tế- xã hội, môi trường nước có nguy bị nhiễm rác thải, nước thải, thuốc trừ sâu, làm cho hệ động vật thực vật thủy sinh, có cá có nguy giảm sút Để đánh giá trạng thành phần loài cá chất lượng nước hồ chứa Đồng Mơ – Ngải Sơn góp phần giúp quyền địa phương có giải pháp hữu hiệu bảo tồn ĐDSH, phát triển nghề cá phát triển du lịch, thực đề tài “Đa dạng sinh học cá mối quan hệ chúng với chất lượng môi trường nước hồ chứa Đồng Mô - Ngải Sơn, Hà Nội” với nội dung nghiên cứu sau: Xác định thành phần loài cá khu vực hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn Nghiên cứu biến động thành phần loài phân bố cá hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn theo thời gian Sử dụng số tổ hợp cá để đánh giá chất lượng nước vùng hồ Đồng MôNgải Sơn - Độ đục dao động từ 4,3 – 5,7mg/l - Độ dẫn dao động từ 9,7 – 10 mS/m - Độ muối (NaCL) không dao động nhiều đạt 0,01% Nhìn chung yếu tố thủy lý nước vùng hồ Đồng Mô – Ngải Sơn đạt yêu cầu môi trường sống thủy sinh vật, có lồi cá, theo quy chuẩn Việt Nam chất lượng nước mặt 2008 3.3.2 Các yếu tố thủy hóa Kết phân tích hàm lượng DO, COD BOD5 điểm thuộc hồ Đồng Mơ trình bày bảng 18 Bảng 18 Giá trị trung bình hàm lượng DO, COD BOD5 nước khu vực nghiên cứu [14] Số Thông số TT Giá trị Giá cực tiểu trị Giá trị giới hạn (QCVN 08/2008/BTNMT) cực đại A B A1 A2 B1 B2 DO (mg/l) 6,2 6,7 ≥6 ≥5 ≥4 ≥2 COD (mg/l) 1,8 2,8 10 15 30 50 BOD5 0,9 1,6 15 25 (mg/l) Căn vào bảng 18, chúng tơi có nhận xét sau: - Hàm lượng xy hồ tan (DO) dao động không lớn mức cao từ 6,2 – 6,7 mg/l, đạt tiêu giới hạn cho phép với nước mặt loại A1 theo QCVN 08/2008/BTNMT, đảm bảo cho hoạt động sống sinh trưởng thuỷ sinh vật - Nhu cầu xy hố học (COD) dao động từ 1,8 – 2,8 mg/l, đạt tiêu giới hạn cho phép với nước mặt loại A1 theo QCVN 08/2008/BTNMT - Nhu cầu xy sinh hố (BOD5) dao động từ 0,9 đến 1,6 mg/l, đạt tiêu giới hạn cho phép với nước mặt loại A1 theo QCVN 08/2008/BTNMT 58 Như vậy, hàm lượng oxi COD BOD5 nước vùng hồ Đồng Mô – Ngải Sơn tương đối tốt đời sống thủy sinh vật, tạo điều kiện thuận lợi cho sinh trưởng, phát triển hạn chế dịch bệnh cá hồ - Kết phân tích hàm lượng muối NO2-, NO3-, NH4 -, SO4-, PO4 điểm thu mẫu thuộc hồ Đồng Mơ trình bày bảng 19 Bảng 19 Giá trị trung bình số muối hòa tan nước hồ Đồng Mô –Ngải Sơn [14] Số Thông số TT Giá trị Giá cực tiểu trị Giá trị giới hạn (QCVN 08/2008/BTNMT) cực đại A B A1 A2 B1 0,04 B2 NO2- (mg/l) 0,018 0,020 0,01 0,02 NO3- (mg/l) 0,01 0,015 NH4 -(mg/l) 0,011 0,016 0,1 0,2 0,5 SO4- (mg/l) PO4 (mg/l) 0,06 0,1 0,1 0,2 0,3 0,5 - 10 0,05 15 Qua bảng 19, chúng tơi có nhận xét sau: - Hàm lượng NO2- tính theo N dao động khơng lớn từ 0,018 - 0,020 mg/l, đạt tiêu giới hạn cho phép với nước mặt loại A2 theo QCVN 08/2008/BTNMT - Hàm lượng NO3- tính theo N dao động từ 0,01 – 0,015 mg/l, đạt tiêu giới hạn cho phép với nước mặt loại A1 theo QCVN 08/2008/BTNMT - Hàm lượng NH4+ tính theo N dao động từ 0,011 đến 0,016 mg/l, đạt tiêu giới hạn cho phép với nước mặt loại A1 theo QCVN 08/2008/BTNMT - Hàm lượng phốt dạng muối phốt phát PO43- hoà tan dao động từ 0,06 đến 0,1 mg/l, đạt tiêu giới hạn cho phép với nước mặt loại A1 theo QCVN 08/2008/BTNMT - Hàm lượng muối sunphat (SO4-) dao động từ - mg/l 59 Kết phân tích hàm lượng số kim loại nặng hồ Đồng Mơ – Ngải Sơn trình bày bảng 20 Bảng 20 Giá trị trung bình hàm lượng số kim loại nặng nước hồ chứa Đồng Mô –Ngải Sơn [14] Số TT Thông số Giá trị cực tiểu Giá trị cực đại Giá trị giới hạn (QCVN08/2008/BTNMT) A A1 B A2 B1 B2 Kẽm (Zn) (mg/l) 1,46 1,52 0,5 1,0 1,5 2,0 Sắt (Fe ) (mg/l) 0,43 0,46 0,5 1,0 1,5 2,0 Đồng (Cu)(mg/l) 0,02 0,03 0,1 0,2 0,5 1,0 Chì (Pb) (mg/l) 0,0031 0,0032 0,02 0,02 0,05 0,05 Cadmi (Cd) (mg/l) 0,00084 0,00087 0,005 0,005 0,01 0,01 Thủy Ngân (mg /l) (Hg) 0,00031 0,00031 0,001 0,001 0,001 0,002 Niken (Ni) (mg/l) 0,0194 0,1 0,1 0,1 0,1 0,0189 Qua bảng 20 cho thấy, hàm lượng kim loại nặng nước hồ Đồng Mô – Ngải Sơn bao gồm Kẽm, Đồng, Chì, Cadmi, Thủy ngân, Niken có nồng độ thấp nên khơng gây ảnh hưởng đến hoạt động sống, sinh trưởng thuỷ sinh vật cung cấp nước cho hoạt động khác người kể cung cấp nước sinh hoạt, nhiên phải qua xử lý Tất yếu tố thuỷ lý hố nước hồ khơng vượt giá trị tới hạn cho phép chất lượng nước tầng mặt loại A2 theo QCVN 08/2008/BTNMT 3.4 Sử dụng số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn 3.4.1 Ma trận số tổ hợp sinh học cá hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn Phân hạng cách tính điểm cho số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước hồ Đồng Mơ- Ngải Sơn trình bày bảng 21 60 Bảng 21 Phân hạng cách tính điểm cho số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn Thành phần Các tiêu cấu trúc I Thành phần Cách tính điểm Tổng số lồi cá >40 30-40 25 20-25 20 10-20 4 2-4 7 4-7 3 2-3 30% 20%- 30% 18% 10%- 18%