Primary assessment of water quality and phytoplankton diversity in dong rui wetland tien yen district quang ninh province

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 90-95 Bước đầu đánh giá chất lượng môi trường nước đa dạng thực vật khu vực đất ngập nước Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh Nguyễn Thùy Nhung1, Dương Thị Thủy2, Nguyễn Anh Đức1, Nguyễn Thùy Liên1, Phạm Thị Dậu1,* Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn Lâm Khoa học Cơng nghệ, 18 Hồng Quốc Việt, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 16 tháng năm 2017 Chỉnh sửa ngày 20 tháng năm 2017; Chấp nhận đăng ngày 10 tháng 10 năm 2017 Tóm tắt: Trước kia, Đồng Rui hệ sinh thái rừng ngập mặn nguyên sinh với độ đa dạng sinh học cao, cung cấp nhiều chức giá trị sinh thái quan trọng cho người Tuy nhiên, nơi đối mặt với thách thức ô nhiễm môi trường, suy giảm đa dạng sinh học cân sinh thái Nghiên cứu thực nhằm đánh giá chất lượng nước đa dạng thực vật khu đất ngập nước Đồng Rui - Quảng Ninh Kết nghiên cứu ghi nhận 112 loài tảo, tảo Silic chiếm ưu thành phần mật độ lồi Các thơng số thủy lý hóa số đa dạng sinh học cho thấy chất lượng môi trường nước khu vực Đồng Rui bị ô nhiễm Cụ thể, số TSS, COD NH4+ vượt ngưỡng cho phép QCVN10:2015/BTNMT Chỉ số H’ mức 1,33-2,92; số C/P từ 0,8-5,2; số D từ 0,85-2,5 Chỉ số Margalef thể mối quan hệ tuyến tính dương với thơng số pH, TSS độ mặn Đáng ý số C/P thể mối tương quan dương với số COD tương quan âm với số DO Từ khóa: Đồng Rui, thực vật nổi, chất lượng nước, số sinh học Giới thiệu nguyên nhân chủ yếu phát triển kinh tế xã hội, sức ép dân số, chặt phá rừng, đắp đầm nuôi tôm, khai thác nguồn lợi thủy, hải sản mức, đẽo vỏ để nhuộm lưới chài, Thực vật (TVN) sinh vật sản xuất sơ cấp mắt xích thức ăn quan trọng chuỗi thức ăn để góp phần vào q trình chuyển hóa vật chất thành nguồn lợi sinh vật Tuy nhiên TVN sinh vật nhạy cảm với môi trường nước, biến động chất lượng nước làm thay đổi thành phần mật độ chúng môi trường [1] Hiện nay, nghiên cứu mối quan hệ chất lượng môi trường nước đa Đồng Rui, Quảng Ninh thiên nhiên ưu đãi, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển ngành nghề kinh tế biển, kinh tế vườn với suất sinh học cao tiềm du lịch sinh thái lớn Tuy nhiên, chất lượng môi trường nước hệ sinh thái rừng ngập mặn bị suy giảm nhanh chóng, mà _  Tác giả liên hệ ĐT.: 84-904237881 Email: phamthidau1204@gmail.com https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.4528 90 N.T Nhung nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 90-95 dạng TVN khu vực Đồng Rui hạn chế Vì nghiên cứu tập trung đánh giá chất lượng môi trường nước, đa dạng TVN mối tương quan chúng Từ đó, bổ sung sở liệu để đề xuất số giải pháp hạn chế tình trạng nhiễm mơi trường nước ảnh hưởng tới hệ sinh thái khu vực Đồng Rui Phương pháp nghiên cứu 91 phương pháp chuẩn độ sau oxi hóa mẫu KMnO4, số TSS xác định phương pháp khối lượng Các thông số đem so sánh với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước biển Bộ Tài nguyên Môi trường ban hành năm 2015 (QCVN10:2015/BNTNMT) [2] Mẫu TVN thu lưới No.64 cố định Formaldehyde 4%, sau định loại hình thái xác định mật độ [3, 4] Các số: Shannon-Wiener (H’), Margalef (D) Diatom (C/P) sử dụng để đánh giá tính đa dạng quần xã TVN [5] Tương quan tuyến tính chất lượng nước số sinh học tảo kiểm tra thông qua hệ số tương quan Pearson phần mềm XLSTAT Kết thảo luận 3.1 Chất lượng mơi trường nước Hình Sơ đồ vị trí lấy mẫu khu vực ĐNN Đồng Rui Mẫu nước thu năm 2016 23 điểm xung quanh khu vực sông Voi Lớn sông Ba Chẽ khu đất ngập nước Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh (Hình 1) Mẫu nước thu theo tiêu chuẩn chất lượng nước TCVN 5992:1995 Các thông số lý hóa: nhiệt độ, pH, DO, độ mặn xác định trường máy TOA (Nhật) Các số NO3-, PO43-, NH4+ xác định phương pháp so màu (Kit Sera, Đức), số COD xác định Qua bảng cho thấy: Các thông số pH DO nằm giới hạn cho phép (GHCP) QCVN10:2015/BTNMT Các yếu tố có khác biệt khơng đáng kể điểm nghiên cứu pH từ 7,6 đến 8,3 Hàm lượng DO khoảng: 5,9-7,3 mg/L Hàm lượng TSS, PO43và NH4+ hầu hết vượt GHCP QCVN10:2015/BTNMT Hàm lượng TSS từ 72-144 mg/L, vượt GHCP khoảng 0,5-3 lần Hàm lượng TSS trung bình năm 2016 cao gấp 1,3 lần so với kết khảo sát năm 2013 [6] gấp 9,4 lần so với năm 2014 [7] Hàm lượng COD khoảng 35,2-43,2 mg/L, cao gấp lần so với kết nghiên cứu năm 2013 [6] Hàm lượng PO43- khoảng 0,1-0,55 mg/L, có điểm vượt GHCP là: ĐR1, ĐR3, ĐR4, ĐR15, ĐR16, ĐR20, ĐR21 Hàm lượng NH4+ dao động từ 0,1-0,4 mg/L hầu hết điểm nghiên cứu vượt GHCP, trừ điểm ĐR12 (0,1mg/L) Qua cho thấy, chất lượng môi trường nước khu vực đất ngập nước Đồng Rui có tượng phú dưỡng 92 N.T Nhung nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 90-95 Bảng Các thơng số lý - hóa - sinh khu vực đất ngập nước Đồng Rui Thông số Điểm ĐR01 ĐR02 ĐR03 ĐR04 ĐR05 ĐR06 ĐR07 ĐR08 ĐR09 ĐR10 ĐR11 ĐR12 ĐR13 ĐR14 ĐR15 ĐR16 ĐR17 ĐR18 ĐR19 ĐR20 ĐR21 ĐR22 ĐR23 Nhiệt độ (oC) 26,4 27,3 25,1 25,7 26,0 26,1 26,4 26,7 26,6 26,7 26,4 26,7 27,1 27,0 27,1 26,8 26,7 27,0 27,0 26,8 26,8 26,8 26,7 QCVN10:2015/ BTNMT - pH 7,7 7,8 7,6 7,9 8,1 7,9 7,9 8,2 8,2 8,2 8,3 8,2 8,2 8,3 8,1 8,3 8,1 8,2 8,2 8,1 8,0 8,0 8,0 6,58,5 6,72 6,50 6,60 6,65 6,53 7,30 6,73 6,25 6,56 6,58 6,49 6,42 6,20 6,34 6,30 6,22 5,90 5,91 6,20 6,06 6,08 5,90 5,83 Độ mặn (%) 2,0 3,0 2,0 2,9 2,6 3,0 2,9 3,0 3,0 3,0 3,1 3,1 3,1 3,3 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 2,9 3,0 3,0 3,0 ≥5 - DO (mg/l) 1,0 3,0 3,0 4,0 5,0 3,0 4,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 4,0 4,0 3,0 2,5 2,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 Chỉ số H’ 2,31 2,37 1,33 1,43 1,93 2,75 1,96 1,94 1,74 2,84 2,18 2,35 1,60 2,78 2,92 2,78 2,13 2,33 2,73 2,15 1,73 2,00 2,47 Chỉ số D 1,21 1,60 0,85 1,20 2,14 1,69 0,94 1,88 1,20 2,22 2,00 2,06 1,19 2,00 2,29 1,94 1,47 1,80 2,25 1,60 1,44 1,64 2,50 Chỉ số C/P 0,9 0,8 1,8 3,5 2,5 2,9 1,3 3,5 1,6 3,4 5,0 2,9 3,5 3,6 5,0 5,2 4,3 3,3 3,4 4,8 3,2 3,0 3,0 - - - - TSS (mg/l) COD (mg/l) PO43(mg/l) NH4+ (mg/l) NO3(mg/l) 97 121 72 117 118 132 106 129 129 122 139 134 134 113 136 144 126 127 114 122 126 127 124 35,2 36,8 42,4 40,0 43,2 43,2 41,6 41,6 43,2 41,6 42,4 40,8 41,6 40,8 40,8 41,6 40,8 39,2 42,4 43,2 40,0 40,8 40,0 0,40 0,15 0,30 0,25 0,14 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,13 0,15 0,40 0,50 0,17 0,15 0,20 0,55 0,40 0,12 0,18 0,30 0,20 0,20 0,30 0,30 0,30 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,10 0,20 0,30 0,20 0,13 0,20 0,12 0,15 0,12 0,25 0,17 0,14 50 - 0,2 0,1 Ghi chú: Dấu (-) không quy định 3.2 Thành phần mật độ thực vật Kết xác định 112 loài TVN thuộc 17 họ, 10 bộ, lớp, thuộc ngành: Vi khuẩn Lam (Cyanobacteriophyta), tảo Silic (Bacillariophyta) tảo Giáp (Dinophyta) Trong đó, ngành tảo Silic chiếm ưu thành phần (Hình 2) mật độ (Hình 3) Một số họ có số lượng loài cao là: Coscinodiscaceae, Rhizosoleniaceae, Chaetoceraceae, Bibbulphiaceae Riêng ngành Vi khuẩn Lam tảo Giáp có thành phần mật độ lồi khơng đáng kể Hình Tỷ lệ loài khu vực nghiên cứu N.T Nhung nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 90-95 93 3.4 Mối tương quan chất lượng môi trường nước số đa dạng sinh học Hình Mật độ tảo điểm nghiên cứu Mật độ tảo điểm nghiên cứu có chênh lệch lớn từ 25-2734 tế bào/L (Hình 3) Điểm ĐR10 có mật độ tảo cao nhất, vị trí nằm lạch Cái Thai, gần khu ni vịt ni Hàu Có thể ngun nhân gây tình trạng phú dưỡng Lồi tảo xuất nhiều là: Thalassionema nitzschioides Grunov, Thalassiothrix frauenfeldii Grunov Nhìn chung, mật độ tảo khu vực nghiên cứu tương đối thấp thấp so với số cửa sông Việt Nam (khoảng 7000 – 37000 tế bào/L) [1] 3.3 Các số đa dạng sinh học tảo Chỉ số đa dạng sinh học: H’ từ 1,33-2,92, số D từ 0,85 đến 2,5 số C/P khoảng 0,8 đến 5,2 (Bảng 1) phản ánh chất lượng nước khu vực có tượng nhiễm [5] Chỉ số H’ D cho thấy độ phong phú loài tương đối thấp so với số cửa sơng ven biển Việt Nam [1] Trong đó, số C/P thể số lượng loài tảo silic trung tâm chiếm ưu so với loài tảo silic lông chim Ma trận tương quan bảng cho thấy số H’ D tương quan tuyến tính dương với hàm lượng TSS, pH độ mặn Trong đó, số D thể mối quan hệ có ý nghĩa thống kê với yếu tố mức độ mạnh yếu tố pH (R= 0,566, p=0,005) Qua cho thấy yếu tố môi trường thay đổi ảnh hưởng đến mức độ đa dạng sinh học TVN Chỉ số C/P tương quan có ý nghĩa thống kê với yếu tố: COD, DO, TSS, pH độ mặn Trong đó, số C/P tương quan dương với hàm lượng COD, TSS, pH độ mặn, tương quan nghịch với hàm lượng DO Chỉ số C/P tương quan dương với hàm lượng TSS chứng tỏ tổng chất rắn lơ lửng nước ngăn chặn ánh sáng mặt trời, từ làm hạn chế q trình quang hợp lồi tảo lông chim Đặc biệt, số C/P tương quan dương với số COD tương quan âm với số DO cho thấy tảo silic lơng chim lồi nhạy cảm với thiếu hụt ơxy hịa tan thừa dinh dưỡng ô nhiễm hữu gây [8] Ngoài ra, số C/P tương quan dương với độ mặn chứng tỏ độ mặn tăng lồi tảo silic trung tâm chiếm ưu so với lồi tảo silic lơng chim Khi nồng độ muối tăng cao tảo silic trung tâm hoàn toàn chiếm ưu Chỉ số C/P D tương quan mạnh (có ý nghĩa thống kê) với yếu tố pH, cho thấy pH thủy vực có ý nghĩa quan trọng phát triển TVN, pH định đến số lượng thành phần loài TVN Bảng Mối tương quan chất lượng nước số đa dạng sinh học Chỉ số Thơng số lý hóa COD H' D C/P R P R P R P -0,023 0,916 0,163 0,458 0,475 0,022 0,012 0,957 -0,292 0,176 -0,413 0,050 3- 0,048 0,829 -0,086 0,696 0,340 0,112 + -0,160 0,465 -0,262 0,228 -0,285 0,186 DO PO4 NH4 94 N.T Nhung nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 90-95 NO3- -0,178 0,416 0,201 0,359 0,054 0,806 TSS 0,357 0,095 0,489 0,018 0,588 0,003 pH 0,367 0,085 0,566 0,005 0,656 0,001 Độ mặn 0,352 0,099 0,450 0,031 0,487 0,018 Kết luận Các thơng số lý hóa: pH DO nằm GHCP để bảo tồn sinh vật thủy sinh, hàm lượng chất hữu TSS dinh dưỡng (NH4+, PO43) vượt GHCP Bước đầu xác định 112 loài TVN thuộc: họ, 10 bộ, lớp, ngành: ngành Vi khuẩn Lam, tảo Silic tảo Giáp Trong đó, tảo Silic chiếm ưu thành phần mật độ lồi Phân tích mối tương quan số đa dạng sinh học tảo thông số lý hóa cho thấy: pH nhân tố định số lượng thành phần loài tảo Chỉ số Margalef thể mối quan hệ tuyến tính dương với thông số pH, TSS độ mặn Đáng ý số C/P thể mối tương quan dương với số COD tương quan âm với số DO Các số đa dạng sinh học biến đổi tương đồng phản ánh môi trường nước khu vực đất ngập nước Đồng Rui bị ô nhiễm chất hữu Lời cảm ơn Nghiên cứu thực nhờ kinh phí Quỹ học bổng Nagao - Nhật Bản năm 2015-2017 hỗ trợ dự án Thành lập khu bảo tồn đất ngập nước Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh khoa Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên chủ trì thực Tài liệu tham khảo [1] Le Thu Ha, Nguyen Thuy Lien, Bui Thi Hoa, The Relationships between environmental factors and phytoplankton diversity indices in some estuarine ecosystems of Vietnam, Natural Sciences and Technology, 32 1S (2016) 33 [2] Bộ Tài nguyên Môi trường, Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước biển năm 2015 (QCVN10:2015/BNTNMT) [3] Trương Ngọc An, Phân loại tảo silic phù du biển Việt Nam, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1993 [4] Dương Đức Tiến, Phân loại Vi khuẩn lam Việt Nam, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 1996 [5] Lê Văn Khoa, Nguyễn Văn Quýnh, Nguyễn Quốc Việt, Chỉ thị sinh học môi trường, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2007 [6] Viện Địa lý, Kết phân tích trạng mơi trường đất, nước khơng khí vùng ven biển tỉnh từ Quảng Ninh đến Hà Tĩnh, năm 2013 [7] Đinh Hồng Dun, Nguyễn Thế Bình, Nguyễn Xn Hịa, Kết đánh giá trạng môi trường huyện Tiên yên, tỉnh Quảng Ninh, Tạp chí Khoa học Phát triển, 12 (2014) 32 [8] Huỳnh Thị Ngọc Duyên, Nguyễn Thị Mai Anh, Nguyễn Chí Thời, Trần Thị Lê Vân, Phan Tấn Lượm, Nguyễn Ngọc Lâm, Đoàn Như Hải, Đánh giá trạng thái dinh dưỡng vịnh Nha Trang qua số môi trường nước thực vật phù du, Tạp chí Sinh học, 37 (2015) 446 N.T Nhung nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 90-95 95 Primary Assessment of Water Quality and Phytoplankton Diversity in Dong Rui Wetland, Tien Yen District, Quang Ninh Province Nguyen Thuy Nhung1, Duong Thi Thuy2, Nguyen Anh Duc1, Nguyen Thuy Lien1, Pham Thi Dau1 Faculty of Biology, VNU University of Science, 334 Nguyen Trai, Hanoi, Vietnam Institute of Environmental Technology, Academy of Science and Technology, 18 Hoang Quoc Viet, Hanoi, Vietnam Abstract: In the past, Dong Rui was a primary mangrove ecosystem with high biodiversity It services a lot of important ecological functions and values for human However, it is facing with many problems such as pollution, biodiversity degradation and ecological imbalance This study was conducted to assess the water quality and phytoplankton diversity of Dong Rui wetland The results have recorded 112 algae species, in which Silic algae is dominant in component and density Physicochemical parameters and biological indeces showed that the water quality of the Dong Rui area is polluted Specifically, TSS, PO43- and NH4+ content exceeded the standard limit of QCVN10:2015/BTNMT The H’ index was at 1.33 to 2.92, the C/P index ranged from 0.8 to 5.2, the Dindex was from 0.85 to 2.5 The positive correlation between Margalef and pH, TSS, salinity was found Interstingly, only C/P index showed the positive and negative relationship with COD and DO, respectively Keywords: Dong Rui, phytoplankton, water quality, biological indicator  ... 90-95 95 Primary Assessment of Water Quality and Phytoplankton Diversity in Dong Rui Wetland, Tien Yen District, Quang Ninh Province Nguyen Thuy Nhung1, Duong Thi Thuy2, Nguyen Anh Duc1, Nguyen Thuy... problems such as pollution, biodiversity degradation and ecological imbalance This study was conducted to assess the water quality and phytoplankton diversity of Dong Rui wetland The results have recorded... Margalef and pH, TSS, salinity was found Interstingly, only C/P index showed the positive and negative relationship with COD and DO, respectively Keywords: Dong Rui, phytoplankton, water quality,