Đang tải... (xem toàn văn)
magna đượ c sinh ra.[r]
(1)SUY GIẢM CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ ĐỘC TÍNH SINH THÁI VI KHUẨN LAM TỪ HỒ XUÂN HƯƠNG, ĐÀ LẠT
Đào Thanh Sơn1, *, Bùi Bá Trung2, Võ Thị Mỹ Chi2, Bùi Thị Như Phượng2,
Đỗ Hồng Lan Chi3, Nguyễn Thanh Sơn2, Bùi Lê Thanh Khiết2
1Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, 268 Lý Thường Kiệt, Quận 10, TP HCM 2Viện Môi trường Tài nguyên, 142 Tô Hiến Thành, Quận 10, TP HCM
3Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, Phường Linh Trung, Quận ThủĐức, TP HCM *Email: dao_son2000@yahoo.com
Đến Tịa soạn: 30/10/2013, Chấp nhận đăng: 15/1/2014 TĨM TẮT
Chất lượng nước hồ Xuân Hương sở số yếu tố vật lí, hóa học sinh học khảo sát vào tháng (đại diện mùa khô) tháng (đại diện mùa mưa) năm 2013 Bên cạnh đó, độc tính sinh thái lồi vi khuẩn lam Cylindrospermopsis raciborskii phân lập từ hồ Xuân Hương đánh giá sở phơi nhiễm với loài vi giáp xác Daphnia magna Kết khảo sát, nghiên cứu cho thấy nước hồđang bị phú dưỡng hóa suy giảm nghiêm trọng Sự ưu bùng phát vi khuẩn lam dấu hiệu không tốt cho thủy sinh vật hồ Loài vi khuẩn lam C raciborskii có ảnh hưởng xấu lên vi giáp xác thông qua biểu suy giảm sức sống hệ mẹ kìm hãm phát triển quần thể sinh vật Quan trắc chất lượng nước hồ, đặc biệt vi khuẩn lam độc tố của chúng, nên tiến hành lí chất lượng môi trường, cân hệ sinh thái thủy vực sức khỏe cộng đồng
Từ khóa: phú dưỡng hóa, vi khuẩn lam, độc tính sinh thái, Cylindrospermopsis raciborskii, Daphnia magna.
1. GIỚI THIỆU
(2)Thực vật phù du nhóm sinh vật sản xuất thủy vực Chúng có vai trị quan trọng việc sản sinh nguồn lượng sơ cấp, tham gia vào chu trình chuyển hóa vật chất tự nhiên cung cấp sinh khối sơ cấp cho sinh vật chuỗi thức ăn thủy vực [2] Bên cạnh đó, vi khuẩn lam, nhóm thực vật phù du, thường phát triển mức hay nở hoa gặp điều kiện thuận lợi gây nhiều ảnh hưởng xấu lên chất lượng môi trường nước, tài nguyên thủy sản cân hệ sinh thái thủy vực Nghiêm trọng hơn, số lồi vi khuẩn lam có khả sản sinh độc tố đặc biệt chúng nở hoa, gây nên tác động nguy hiểm thủy sinh vật, động vật hoang dã người (tiếp xúc uống nước có nhiễm chất độc) [3]
Cho đến nay, có 60 lồi vi khuẩn lam có độc xác định,
Cylindrospermopsis raciborskii loài phổ biến thủy vực nước biết đến nhiều khả sản sinh nhóm độc tố tế bào cylindrospermopsins nhóm độc tố thần kinh saxitoxins nguy hiểm cho người, động vật hoang dã thủy sinh vật [4] Vi khuẩn lam C racibosrkii lồi có nguồn gốc nhiệt đới cận nhiệt đới mở rộng phạm vi phân bố sang khu vực ôn đới Loài vi khuẩn lam nhờ sốđặc điểm sinh học chứa khí thể, thích ứng với độđục nước cao, tự cố định nitơ khơng khí, nên có khả phát triển mạnh, ưu nhiều vi tảo vi khuẩn lam khác tự nhiên Trong điều kiện phú dưỡng hóa thủy vực, C raciborskii phát triển nhanh chóng nở hoa [5] Cho đến có nhiều cơng bố vềđộc tính C raciborskii lên động vật phù du giới [4]
Ở nước ta, vi khuẩn lam có độc độc tố chúng thường xuyên diện thủy vực nước [6] Trong thủy vực, động vật phù du với đại diện tiêu biểu: vi giáp xác, nhóm sinh vật tiêu thụ trực tiếp vi tảo vi khuẩn lam Do vi giáp xác chịu ảnh hưởng trực tiếp từ vi khuẩn lam có độc, dẫn đến xáo trộn chuỗi thức ăn thủy vực Nhiều nghiên cứu giới chứng minh vi khuẩn lam độc tố vi khuẩn lam làm suy giảm sức sống, phát triển sinh sản vi giáp xác[7] Tuy vậy, cơng bố vềảnh hưởng xấu vi khuẩn lam có nguồn gốc Việt Nam lên động vật phù du khiêm tốn chưa hoàn toàn hiểu rõ [7, 8], độc tính C raciborskii có nguồn gốc từ Việt Nam lên vi giáp xác chưa biết đến
Hồ Xuân Hương điểm du lịch tiếng biểu tượng thành phốĐà Lạt Với tiếp nhận chất thải liên tục từ nhiều nguồn khác nhau, nước hồ Xuân Hương trở nên phú dưỡng hóa dẫn đến nở hoa vi khuẩn lam xảy thường xuyên hơn, với mức độ ngày nặng nề Hậu nở hoa vi khuẩn lam làm cho chất lượng nước hồ trở nên tồi tệ với mùi khó chịu (hơi, thối) chết cá Điều ảnh hưởng lớn đến hoạt động du lịch hồ môi trường sống người dân địa phương Đồng thời nước hồ Xuân Hương nguồn nước cấp cho thác Cam Ly nên nở hoa vi khuẩn lam độc tố chúng theo dòng nước ảnh hưởng trực tiếp lên thắng cảnh du lịch Cam Ly (màu, mùi) du khách tham quan (tiếp xúc trực tiếp) Về phương diện chất lượng nước hệ sinh thái, độc tố vi khuẩn lam có ảnh hưởng lớn lên cân hệ sinh thái thủy vực, đặc biệt có nở hoa vi khuẩn lam Tuy nhiên, việc xác định vi khuẩn lam gây độc đánh giá mức độđộc vi khuẩn lam hồ Xuân Hương chưa hiểu biết
(3)2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Địa điểm nghiên cứu
Hồ Xuân Hương, Đà Lạt, hồ nước có dịng chảy nước hồ thường xuyên cung cấp, thay đổi Hồ có chu vi 5,5 km, diện tích mặt hồ khoảng 32 ha, dung tích 0,72 triệu m3 dịng chảy trung bình năm 0,7m/s Các nhánh suối đổ vào hồ vào mùa mưa mang theo lượng lớn hợp chất hữu dinh dưỡng từ thượng nguồn từ hoạt động sản xuất nông nghiệp (trồng rau xanh) Ngồi ra, hồ cịn nơi tiếp nhận nguồn nước thải sinh hoạt cư dân sống khu vực, nước từ hoạt động tưới sân golf, vườn hoa lò mổ [9] 2.2. Thu mẫu trường
Việc khảo sát thu mẫu trường tiến hành điểm: đầu vào, đầu khu vực hồ, vào tháng 4, đại diện mùa khô, vào tháng 7, đại diện mùa mưa, năm 2013 hồ Xuân Hương (hình 1) Một số tiêu vật lí đo nhanh trường bao gồm nhiệt độ (nhiệt kế), pH (Metrohm 744), độ (đĩa secchi) Mẫu nước thu cho việc phân tích hàm lượng dinh dưỡng, nitơ phospho tiến hành, giữ lạnh từ trường phân tích phịng thí nghiệm Mẫu định tính định lượng vi khuẩn lam thu cốđịnh trường dung dịch Lugol theo hướng dẫn Sournia [10] Mẫu tươi vi khuẩn khuẩn lam thu, dùng cho phân lập mẫu phòng thí nghiệm
(4)2.3. Phân tích mẫu phịng thí nghiệm
Các chỉ tiêu hóa học nước gồm N-NO3-, N-NH4+, tổng nitơ, P-PO43- tổng phospho phân tích phịng thí nghiệm theo hướng dẫn APHA (mục 4500N, 4500P) [11] Việc định danh vi khuẩn lam tiến hành kính hiển vi Olympus BX 51 dựa vào tài liệu phân loại nước [12, 13, 14] Việc định lượng vi khuẩn lam thực buồng đếm Sedgewick-Rafter [10] Vi khuẩn lam phân lập phương pháp hút rửa tế bào nuôi môi trường Z8 nhiệt độ 25 ºC, cường độ ánh sáng 3000 Lux, chu kì sáng tối 12 : 12 [4]
2.4. Thí nghiệm độc học sinh thái vi khuẩn lam lên sinh vật
Trong thí nghiệm này, lồi vi giáp xác Daphnia magna (mua từ cơng ty Microbio test, Bỉ) lồi vi khuẩn lam Cylindrospermopsis raciborskii,đã phân lập từ hồ Xuân Hương, dùng làm đối tượng nghiên cứu (hình 2) Thí nghiệm thiết kế với lơ thí nghiệm bao gồm lô đối chứng (D magnađược cho ăn với 100 % thức ăn tảo lục, Scendesmus) lô phơi nhiễm (D magnađược cho ăn với (i) 90 % tảo lục + 10 % C raciborskii; (ii) 50 % tảo lục + 50 % C raciborskii; (iii) 100 % C raciborskii) Trong lơ thí nghiệm, 10 cá thểD magna
dưới 24h tuổi, nuôi riêng lẻ 10 bình thủy tinh Mơi trường thức ăn D magna
được thay ngày/ lần Các đặc điểm sinh học theo dõi bao gồm sống chết tổng số non sản sinh từ lơ thí nghiệm Thí nghiệm đặt điều kiện nhiệt độ khoảng 22 ± ºC, chu kì sáng tối 14 : 10 cường độ ánh sáng khoảng 1000 Lux [4] kéo dài tuần
Hình 2. Sinh vật cho thí nghiệm: vi giáp xác Daphnia magna (trái) vi khuẩn lam Cylindrospermopsis raciborskii (phải)
3. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 3.1. Yếu tố hóa lí nước
(5)của thành phốĐà Lạt vào mùa mưa Tuy nhiên pH nước hồ, có giá trị từ 6,6 – 8,2, thay đổi đáng kể điểm thu mẫu thời điểm thu mẫu, tháng pH có giá trị cao tháng Đồng thời độ nước hồ thấp, không 30 cm (bảng 1) Sự biến thiên pH suy giảm độ nước hồ có liên quan chặt chẽđến phát triển mật độ vi khuẩn lam đề cập phần viết Độ thấp (≤ 30 cm) chứng suy giảm chất lượng môi trường nước
Nồng độ nitrate nước hồ biến thiên từ 0.09 – 1,7 mg/l, cao ởđiểm số vào tháng 7, thấp ởđiểm vào tháng 4/2013 Amonium nước hồ Xuân Hương mức phát máy đo vào đợt khảo sát tháng 4, tăng vọt vào tháng 7/2013 Hàm lượng nitrate amonium nước hồ vào tháng tăng lên cao so với tháng điểm thu mẫu dẫn đến hàm lượng tổng nitơ nước hồ tháng cao gấp nhiều lần so với tháng (bảng 1) Ngược với biến thiên hàm lượng nitơ, hàm lượng phosphate nước hồ Xuân Hương mức phát thiết bị vào tháng có giá trị từ 0,02 – 0,04 vào tháng Tuy nhiên, hàm lượng tổng phospho nước vào tháng lại tương đương (điểm thu mẫu số 2, 3) cao (điểm thu mẫu 1) so với tháng 4/2013 (bảng 1) Nồng độ nitơ phospho nước hồ cho thấy môi trường nước vào tình trạng phú dưỡng hóa [2] Đồng thời, hàm lượng nitơ phospho nước hồ Xuân Hương cao so với nhu cầu phát triển thực vật phù du nói chung vi khuẩn lam nói riêng [4] nguyên nhân thúc đẩy bùng phát vi khuẩn lam cách thường xuyên hồ
Bảng 1. Kết yếu tố môi trường nước hồ Xuân Hương KPH: không phát hiện; Ngưỡng phát tiêu N-NH4+ 0,04 mg/l P-PO43- 0,02 mg/l
Tháng 4/2013 Tháng 7/2013
Chỉ tiêu
Điểm Điểm Điểm Điểm Điểm Điểm
Nhiệt độ (oC) 23,5 24,5 24,5 23 23,5 24
Độtrong (cm) 30 20 30 20 30 30
pH 6,6 6,51 6,72 7,8 8,2 7,6
N-NO3- (mg/l) 0,31 0,09 0,37 1,7 1,56 1,3
N-NH4+ (mg/l) KPH KPH KPH 6,38 6,27 6,83
TN (mg/l) 6,61 5,15 2,24 23,1 12,3 27,8
P-PO43- (mg/l) 0,04 0,02 0,03 KPH KPH KPH
TP (mg/l) 0,27 0,22 0,17 1,52 0,16 0,18
3.2. Thành phần loài mật độ vi khuẩn lam
(6)Bảng 2. Cấu trúc thành phần loài vi khuẩn lam thuộc khác hồ Xuân Hương
Bộ Tháng 4/2013 Tháng 7/2013
Số loài Tỉ lệ (%) Số loài Tỉ lệ (%)
Chroococcales 32 28
Nostocales 16 24
Oscillatoriales 11 52 11 48
Tổng cộng 19 100 21 100
Mật độ vi khuẩn lam qua đợt khảo sát có giá trị từ 160.200 – 2.246.200 cá thể/lít, thấp vào đợt thu mẫu tháng ởđiểm thu mẫu số cao vào đợt thu mẫu tháng ởđiểm thu mẫu số (hình 3a) Mật độ vi khuẩn lam ghi nhận có giá trị từ cao đến cao so với điều kiện thủy vực dạng hồ thông thường Điều cho thấy chất lượng nước hồđã suy giảm tình trạng ổn định hệ sinh thái thủy vực Ba chi vi khuẩn lam ưu hồ Xuân Hương vào thời điểm khảo sát Microcystis, Anabaena Cylindrospermopsis (hình 3b), phản ảnh phú dưỡng hóa thủy vực [2] Các vi khuẩn lam biết đến nhiều giới khả sản sinh độc tố gan độc tố thần kinh (anatoxin-a, microcystins, cylindrosperopsin) nguy hiểm cho thủy sinh vật, người động vật hoang dã [3] Hai chi vi khuẩn lam ưu mẫu thu tháng Microcystis Cylindrospermopsis, mẫu thu tháng Anabaena và Cylindrospermopsis (hình 3b) Riêng chi Cylindrospermopsis, có khả sản sinh độc tố thần kinh độc tố tế bào, chiếm tỉ lệ lên đến 80 % tổng mật độ vi khuẩn lam hồ (hình 3b) Độc tố microcystins phát hồ Xuân Hương [15] Do đó, khả thủy sinh vật hồ người dân địa phương bị phơi nhiễm mãn tính với độc tố vi khuẩn lam có thểđã xảy mà điều cần có khảo sát, nghiên cứu sâu để làm sáng tỏ vấn đề
(7)3.3. Độc tính sinh thái Cylindrospermopsis raciborskii lên Daphnia magna
Sau tuần thí nghiệm, tất sinh vật, D magna, lơ đối chứng cịn sống Tuy nhiên, sinh vật lô phơi nhiễm bị chết tỉ lệ sinh vật sống sót suy giảm theo thời gian Cụ thể, quần thể sinh vật lơ thí nghiệm 10 % CR cịn 50 % sau tuần thí nghiệm Nghiêm trọng hơn, tỉ lệ sống sót D magna lơ thí nghiệm 50 % CR cịn 10 % sau 14 ngày phơi nhiễm tất sinh vật lơ thí nghiệm 100 % CR chết sau ngày phơi nhiễm (hình 4) Kết nghiên cứu từ lơ thí nghiệm 100 % chúng tơi tương tự công bố trước
Nogueira cs [16] Điểm khác biệt dù phơi nhiễm (cho ăn) tỉ lệ vi khuẩn lam
C raciborskii thấp (10% 50 %), D magna bịảnh hưởng mạnh mà công bố
khoa học trước chưa thực Như vậy, điều kiện hồ Xuân Hương, mật độ
C raciborskii tăng cao chiếm ưu thời gian đủ dài, quần xã động vật phù du hồ bị suy giảm thay đổi đáng kể thời gian Điều gián tiếp dẫn đến xáo trộn chuỗi thức ăn thủy sinh vật hồ nhưđộng vật phù du cá
Hình 4. Tỉ lệ sống sót Daphnia magna tuần thí nghiệm 10 % CR: lơ thí nghiệm cho sinh vật
ăn 90 % tào lục + 10 % C raciborskii; 50 % CR: lơ thí nghiệm cho sinh vật ăn 50% tào lục + 50 % C raciborskii;100 % CR: lô thí nghiệm cho sinh vật ăn 100 % C raciborskii
Sự ảnh hưởng C raciborskii lên sức sinh sản D magna thay đổi tùy theo mật độ vi khuẩn lam cho sinh vật ăn Trong lô đối chứng, có tất 136 non D magna
mẹ sinh tuần nuôi Số lượng non thu từ lơ thí nghiệm 10 % CR có 10 cá thể Ở mật độC raciborskii cao hơn, toàn bộD magna chết, trường hợp 100 % CR, không thành thục, trường hợp 50 % CR, khơng có non D magnađược sinh
Như vậy, loài vi khuẩn lam C raciborskii không chỉảnh hưởng lên sức sống D magna