Tài liệu luận văn Môi trường nước; Đánh giá chất lượng; Tảo; Vi khuẩn lam; Ứng dụng; Thực vật học

Đánh giá chất lượng môi trường nước tại Hồ Trúc Bạch qua các thông số thủy lý hóa.. chất lượng nước ở hồ Trúc Bạch, chúng tôi thực hiện đề tài: “Hệ tảo, Vi khuẩn lam và ứng dụng để đánh

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thùy Liên PGS TS Lê Thu Hà

Hà Nội - 2016

2

LỜI CẢM ƠN

Được sự phân công của Khoa Sinh học trường ĐH Khoa học Tự nhiên – ĐH

Quốc gia Hà Nội, và sự đồng ý của hai giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Thùy Liên

và PGS TS Lê Thu Hà, tôi đã thực hiện đề tài “Hệ tảo, Vi khuẩn lam và ứng

dụng để đánh giá chất lượng môi trường nước tại hồ Trúc Bạch, Hà Nội”

Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ quý báu

cả về vật chất và tinh thần cũng như kiến thức chuyên môn từ thầy cô và bạn bè

Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới TS Nguyễn Thùy Liên người đã

luôn tận tình chỉ bảo, động viên, hướng dẫn cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm

quý báu trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS TS Lê Thu Hà, đã giúp

đỡ tôi trong quá trình tiến hành thí nghiệm, tạo mọi điều kiện cho tôi thực hiện

luận văn với kết quả tốt nhất

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Sinh

học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt là các thầy cô giáo bộ môn

Thực vật học và phòng Thí nghiệm Sinh thái học và Sinh học môi trường, đã tạo

điều kiện cho tôi hoàn thành tốt chương trình học tập và nghiên cứu của khóa

đào tạo thạc sĩ

Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình tôi, cũng như tới

tất cả các anh chị khóa trên, bạn bè thân thiết, những người đã luôn ở bên tôi, động

viên tôi vượt qua mọi khó khăn trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu

Xin gửi tới tất cả mọi người cuốn luận văn này như một lời cảm ơn chân thành

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT BOD: Biochemical oxygen demand – Nhu cầu oxy sinh hóa BTNMT: Bộ Tài Nguyên Môi Trường

COD: Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học DO: Disolved Oxygen – Hàm lượng oxy hòa tan

S: Điểm nghiên cứu

P: Đợt nghiên cứu

QVCN: Quy chuẩn Việt Nam

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tảo với vai trò sinh vật chỉ thị 3

1.2 Một vài chỉ tiêu thủy lí hóa được dùng để đánh giá chất lượng môi trường nước 5

1.2.1 Các chỉ tiêu thủy lý 5

1.2.2 Các chỉ tiêu thủy hóa 5

1.3 Tình hình nghiên cứu tảo trên thế giới và ở Việt Nam 7

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 7

1.3.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam 11

1.4 Đặc điểm khu vực nghiên cứu 18

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

2.1 Đối tượng nghiên cứu 20

2.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 20

2.2.1 Thời gian nghiên cứu: 20

2.2.2 Địa điểm nghiên cứu: 20

2.3 Phương pháp nghiên cứu 22

2.3.1 Phương pháp thu mẫu 22

2.3.1.1 Phương pháp thu mẫu thực vật nổi 22

2.3.1.2 Phương pháp thu mẫu nước 22

2.3.2 Phương pháp phân tích mẫu 23

2.3.2.1 Phương pháp phân tích mẫu thực vật nổi 23

2.3.2.2 Phương pháp phân tích mẫu nước 23

2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 24

2.3.3.1 Số liệu định tính, định lượng thực vật nổi 24

2.3.3.2 Thông số thủy lý hóa 26

2.3.3.3 Xác định tương quan giữa các thông số thủy lý hóa và các thông số sinh học 26

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 28

3.1 Thành phần loài tảo phù du ở hồ Trúc Bạch 28

3.2 Cấu trúc và mật độ hệ tảo tại hồ Trúc Bạch 36

3.2.1 Cấu trúc hệ tảo tại hồ Trúc Bạch 36

3.2.2 Mật độ hệ tảo tại hồ Trúc Bạch 37

3.3 Sự biến động của hệ tảo tại hồ Trúc Bạch 39

3.3.1 Sự biến động theo mùa 39

3.3.2 Sự biến động theo năm 41

3.4 Đánh giá chất lượng nước tại hồ Trúc Bạch thông qua chỉ số đa dạng, chỉ số ô nhiễm và chỉ số Euglenophyta 43

3.4.1 Đánh giá chất lượng nước tại hồ Trúc Bạch thông qua chỉ số đa dạng Shannon-Weiner (1963) 43

3.4.2 Đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số Palmer (1969) 45

3.4.3 Đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số Euglenophyta 47

3.4.4 Mối tương quan giữa các chỉ số 48

3.5 Đánh giá chất lượng môi trường nước tại Hồ Trúc Bạch qua các thông số thủy lý hóa 49

3.5.1 Nhiệt độ 49

3.5.2 Độ pH 50

3.5.3 DO (Hàm lượng oxy hòa tan) 51

3.5.4 BOD5 52

3.5.5 Nhu cầu oxy hóa học (COD) 53

3.5.6 Hàm lượng NO3- 54

3.5.7 Hàm lượng NH4+ 55

3.5.8 Hàm lượng PO43- 56

3.6 Phân tích mối tương quan tuyến tính giữa chỉ số sinh học với chỉ tiêu lý hoá 56

KẾT LUẬN 62

KIẾN NGHỊ 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

PHỤ LỤC 68

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Mối tương quan giữa chỉ số đa dạng H’ và mức độ ô nhiễm nước 24

Bảng 2.2 Chỉ số ô nhiễm của các chi tảo (Palmer 1969) 25

Bảng 2.3 Mối tương quan giữa chỉ số Palmer và chất lượng nước 25

Bảng 2.4 Mối tương quan giữa cấu trúc tảo và độ phì 26

Bảng 3.1 Danh lục thực vật nổi hồ Trúc Bạch qua 4 đợt nghiên cứu 28

Bảng 3.2 Cấu trúc thành phần loài thực vật nổi tại hồ Trúc Bạch 36

Bảng 3.3 So sánh đa dạng thành phần loài thực vật nổi tại hồ Trúc Bạch trong 2 giai đoạn nghiên cứu 42

Bảng 3.4 Chỉ số đa dạng Shannon-Weiner tại các điểm nghiên cứu trong 4 đợt khảo sát trên hồ Trúc Bạch 44

Bảng 3.5 Chỉ số ô nhiễm Palmer tại các điểm nghiên cứu trong 4 đợt khảo sát trên hồ Trúc Bạch 46

Bảng 3.6 Chỉ số sinh học Euglenophyta tại các điểm nghiên cứu trong 4 đợt khảo sát trên hồ Trúc Bạch 47

Bảng 3.7 Mối tương quan giữa các chỉ số tảo được sử dụng để đánh giá chất lượng môi trường nước 49

Bảng 3.8 Bảng phân tích tương quan tuyến tính giữa chỉ số Shannon với các chỉ tiêu lý hóa của môi trường nước 57

Bảng 3.9 Bảng phân tích tương quan tuyến tính giữa chỉ số Palmer với các chỉ tiêu lý hóa của môi trường nước 58

Bảng 3.10 Bảng phân tích tương quan tuyến tính giữa chỉ số Euglenophyta với các chỉ tiêu lý hóa của môi trường nước 58

Bảng 3.11 Bảng phân tích tương quan tuyến tính giữa hàm lượng NO3- với mật độ một số chi tảo trong môi trường nước 60

Bảng 3.12 Bảng phân tích tương quan tuyến tính giữa hàm lượng NH4+ với mật độ một số chi tảo trong môi trường nước 60

Bảng 3.13 Bảng phân tích tương quan tuyến tính giữa hàm lượng PO43- với mật độ một số chi tảo trong môi trường nước 61

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Bản đồ 12 vị trí lấy mẫu trên hồ Trúc Bạch 21 Hình 3.1 Sự biến động mật độ tảo trung bình tại hồ Trúc Bạch qua 4 đợt khảo 37 Hình 3.2 Sự biến động mật độ tảo tại các điểm khảo sát 38 Hình 3.3 Sự biến động số lượng loài tảo qua các đợt khảo sát tại Hồ Trúc Bạch 40 Hình 3.4 Chỉ số đa dạng Shannon-Weiner tại các điểm nghiên cứu trong 4 đợt khảo sát 44 Hình 3.5 Chỉ số ô nhiễm Palmer tại các điểm nghiên cứu trong 4 đợt khảo sát 46 Hình 3.6 Chỉ số sinh học Euglenophyta tại các điểm nghiên cứu trong 4 đợt khảo sát 48 Hình 3.7 Nhiệt độ tại các điểm nghiên cứu trên hồ Trúc Bạch trong 4 đợt khảo sát 50 Hình 3.8 pH tại các điểm nghiên cứu trên hồ Trúc Bạch trong 4 đợt khảo sát 50 Hình 3.9 DO tại các điểm nghiên cứu trên hồ Trúc Bạch trong 4 đợt khảo sát 51 Hình 3.10 BOD5 tại các điểm nghiên cứu trên hồ Trúc Bạch trong 4 đợt khảo sát 52 Hình 3.11 COD tại các điểm nghiên cứu trên hồ Trúc Bạch trong 4 đợt khảo sát 53 Hình 3.12 Hàm lượng NO3- tại các điểm nghiên cứu trên hồ Trúc Bạch trong 4 đợt khảo sát 54 Hình 3.13 Hàm lượng NH4+ tại các điểm nghiên cứu trên hồ Trúc Bạch trong 4 đợt khảo sát 55 Hình 3.14 Hàm lượng PO43- tại các điểm nghiên cứu trên hồ Trúc Bạch trong 4 đợt khảo sát 56

1

MỞ ĐẦU

Tảo phù du là nhóm sinh vật nhân sơ hoặc nhân thực có cấu tạo đơn bào, tập đoàn hay đa bào đơn giản hoặc phân hóa thành thân, lá và rễ giả Dinh dưỡng

là tự dưỡng nhờ có sắc tố quang hợp, dị dưỡng chỉ có ở một số đại diện đặc biệt

Nó có khả năng phân chia nhanh chóng trong một thời gian nhất định Trong hệ sinh thái thủy vực, tảo là sinh vật sản xuất chủ yếu, tạo nên năng suất sơ cấp của thủy vực [18], [37] Bên cạnh đó, vi khuẩn lam cũng đóng vai trò tương tự như tảo Do đó, những nghiên cứu về tảo trong các thủy vực thường được đi kèm với

vi khuẩn lam

Khi đánh giá chất lượng môi trường nước, khoa học ngày nay sử dụng một

hệ thống các chỉ tiêu lý hóa Bên cạnh đó, các sinh vật chỉ thị trong đó có tảo và vi khuẩn cũng thường được sử dụng Tảo và Vi khuẩn lam đã và đang được nghiên cứu sử dụng để chỉ thị ô nhiễm môi trường nước bởi tính nhạy cảm của chúng đối với sự biến động của môi trường Việc đánh giá chất lượng nước đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc xác định loại nước phù hợp với những mục đích sử dụng khác nhau của con người, không gây ảnh hưởng xấu đến đời sống của con người và các sinh vật khác Bên cạnh đó, khi đánh giá và phát hiện nước bị ô nhiễm sẽ kịp thời đưa ra những giải pháp xử lí nhanh và hiệu quả, góp phần cải thiện chất lượng nước tốt hơn

Hồ Trúc Bạch là một hồ lớn nằm trong lòng thành phố Hà Nội, có giá trị về cảnh quan và du lịch Hiện tại, hồ Trúc Bạch đang bị ô nhiễm, nguyên nhân chính là

do hồ phải nhận một lượng lớn nước thải chưa qua xử lý Việc nghiên cứu các đặc tính của hồ, từ tính chất vật lý, hóa học tới sinh học thường xuyên là hết sức cần thiết để tạo cơ sở cho việc cải tạo và duy trì sự trong sạch của hồ, đồng thời giúp đánh giá khách quan các biện pháp xử lý môi trường đang được áp dụng

Hiện nay, các nghiên cứu về chất lượng nước hồ Trúc Bạch chủ yếu tập trung ở việc phân tích các thông số thủy lý, thủy hóa của nước mà chưa có nhiều

chất lượng nước ở hồ Trúc Bạch, chúng tôi thực hiện đề tài: “Hệ tảo, Vi khuẩn lam

và ứng dụng để đánh giá chất lượng môi trường nước tại hồ Trúc Bạch, Hà Nội”

với các nội dung chính như sau:

1 Xác định thành phần, mật độ thực vật nổi tại Hồ Trúc Bạch và phân tích sự biến động về thành phần loài và mật độ thực vật nổi theo mùa và theo năm

2 Đánh giá mức độ ô nhiễm tại Hồ Trúc Bạch thông qua các chỉ số sinh học: chỉ số đa dạng Shannon – Weiner (1963), chỉ số Palmer (1969), chỉ số Euglenophyta (1949) và qua các thông số thủy lý hóa

3 Đánh giá tương quan giữa các thông số sinh học với các thông số thủy lý hóa, tương quan giữa hàm lượng NO3-, NH4+ và PO43- với mật độ của một

số chi tảo ưu thế tại hồ Trúc Bạch

Những nhóm sinh vật chỉ thị chính

Trong hệ sinh thái nước, cùng với các nhóm sinh vật khác như vi khuẩn, động vật nguyên sinh, động vật không xương sống cỡ lớn, thực vật lớn, cá…, tảo đóng vai trò rất quan trọng Đây là một trong những nguồn cung cấp lượng oxy hòa tan cho thủy vực, đồng thời là sinh vật sản xuất trong chuỗi thức ăn của hệ sinh thái dưới nước Với kích thước nhỏ, khả năng phản ứng của tảo rất cao trước sự thay đổi của môi trường Do đó, dựa vào thành phần loài, mật độ, sinh khối, đặc tính phân bố theo thời gian của tảo có thể xác định được mức độ

ô nhiễm của thủy vực [32], [39]

Theo Hellewell (1989), tỷ lệ sử dụng các nhóm sinh vật trong chỉ thị chất lượng nước như sau [36]:

Chỉ số đa dạng sinh học Shannon-Weiner (H’)

Chỉ số Shannon, đôi khi được gọi là chỉ số Shannon-Wiener hay chỉ số Shannon-Weaver, là một cách đo lường của các nhà sinh thái học khi hệ thống bao gồm nhiều cá thể mà mỗi cá thể được nhận dạng và kiểm định Với một mẫu nhỏ, chỉ số này là tỷ số của số lượng của một loài với các giá trị của loài đó (như

là sinh khối, hay sự sản xuất) trong quần xã hay chuỗi thức ăn [32]

Chỉ số đa dạng biểu thị độ phong phú loài trong môi trường đã chọn ở dạng giá trị đơn loài Chỉ số này có ý nghĩa gián tiếp chỉ ra sự tăng ô nhiễm của một hệ sinh thái, làm cho các loài mẫn cảm sẽ giảm thiểu và dẫn đến việc suy giảm tính đa dạng tổng thể của quần xã sinh vật [32]

Cách tính này đến từ thuyết thông tin và tính toán sự sắp xếp (hay không sắp xếp) của một kỹ sư điện tử và nhà toán học người Mỹ Claude Shannon (1916-2001) được biết tới là cha đẻ của thuyết thông tin Chỉ số Shannon lần đầu tiên được đưa ra trong thuyết thông tin của Claude Shannon năm 1948 Trong nghiên cứu sinh thái học, sự sắp xếp này được đặc trưng bởi số lượng cá thể quan sát được của mỗi loài trong vùng mẫu [32]

Chỉ số ô nhiễm Palmer (P)

Theo Palmer (1969), ô nhiễm hữu cơ có xu hướng ảnh hưởng lên hệ tảo mạnh hơn so với các nhân tố khác trong môi trường nước như: độ cứng của nước, tình trạng phú dưỡng, cường độ ánh sáng, pH, DO (oxy hòa tan), tốc độ dòng chảy, kích thước của thể nước và các loại chất ô nhiễm khác [32]

Thuật ngữ oligo-, meso- và eutrophic được sử dụng một cách đặc trưng cho môi trường chứa nhiều chất vô cơ hoặc hữu cơ hòa tan

5

Các chỉ số ô nhiễm của Palmer được xây dựng dựa trên sự có mặt của các chi tảo trong môi trường nước bị ô nhiễm hữu cơ cao Chỉ số ô nhiễm tại mỗi điểm sẽ được tính toán dựa trên phép tính tổng các điểm số của các chi hoặc loài tảo xuất hiện trong điểm nghiên cứu đó [32]

Chỉ số Euglenophyta (E)

Chỉ số Euglenophyta được sử dụng để xác định độ phì bằng tỉ lệ các nhóm tảo dựa theo Fefoldy Lajos thuộc viện hàn lâm khoa học Hungary công bố trong Biologial Vizminosites, 1980 trong tập Viziigyi Hydrobiologia 9 [29]

Độ phì và độ bẩn tỷ lệ thuận với nhau Độ phì tăng lên, độ bẩn cũng tăng theo nhưng độ bẩn bao giờ cũng tăng nhanh hơn độ phì (khoảng một bậc) [29]

1.2 Một vài chỉ tiêu thủy lí hóa được dùng để đánh giá chất lượng môi

trường nước

1.2.1 Các chỉ tiêu thủy lý

Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước là đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi

trường và khí hậu Nhiệt độ ảnh hưởng tới nồng độ oxi hòa tan (DO), tốc độ chuyển hóa các chất, quá trình sinh trưởng phát triển của sinh vật thủy sinh [7]

Màu nước: Màu sắc đặc trưng của nước ở từng thủy vực là do sự có mặt của

một số hợp chất vô cơ như: Fe3+, Cu2+… hay các hợp chất hữu cơ dạng bùn, chất lơ lửng hoặc các loài vi tảo Nước ở thủy vực bị phì dưỡng thường có màu xanh đậm hoặc nổi váng trắng, chứng tỏ sự phát triển nở rộ của thực vật nổi [7]

Mùi nước: do mùi của một số chất khí tan trong nước được tạo thành từ quá

trình phân hủy chất hữu cơ, như: H2S, NH3, CH3NH2, CH3(CH2)3 SH … [7]

1.2.2 Các chỉ tiêu thủy hóa

pH: phụ thuộc vào hàm lượng chất hữu cơ, độ thủy phân muối và sự phát

triển của hệ vi tảo ở trong nước pH được duy trì ở mức trung tính sẽ phù hợp với đời sống của các thủy sinh vật, nếu pH quá kiềm hoặc quá axit sẽ gây ảnh hưởng tới hệ sinh vật phát triển trong nước, đồng thời làm thay đổi thành phần hóa học trong nước [7]

6

DO - Hàm lượng oxy hòa tan trong nước: có nguồn gốc từ sự khuếch tán

không khí từ khí quyển vào nước hoặc do quá trình quang hợp của tảo DO phụ thuộc vào các yếu tố: nhiệt độ, áp suất, đặc tính lý hóa của nước, sự phân hủy vật chất, quang hợp của tảo Hàm lượng DO là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng nước và khả năng tự làm sạch của thủy vực DO càng thấp chứng tỏ mức độ ô nhiễm của nước càng cao, ảnh hưởng tới đời sống của các sinh vật thủy sinh, làm giảm khả năng tự làm sạch của nước [7]

hủy các chất hữu cơ ở điều kiện yếm khí trong 5 ngày Chỉ số BOD5 phản ánh mức

độ ô nhiễm hữu cơ của nước, BOD5 càng cao chứng tỏ mức độ ô nhiễm của nước càng nặng Ngoài ra, chỉ số này có ý nghĩa biểu thị lượng các chất thải hữu cơ trong nước có thể bị phân hủy bằng các vi sinh vật, do đó thể hiện khả năng tự làm sạch của nước [7]

COD – nhu cầu oxy hóa học: lượng oxy cần thiết để oxy hóa tất cả các chất

hữu cơ có mặt trong nước Toàn bộ lượng oxy sử dụng cho quá trình này đều được lấy từ oxy hòa tan trong nước Do đó, hàm lượng COD cao sẽ có hại cho đời sống của các sinh vật thủy sinh [7]

Nitơ: Nitơ trong các thủy vực có thể có nguồn gốc ngoại lai (nguồn nước thải,

rác thải, nước chảy tràn vào trong mùa mưa lũ), hoặc nội tại (xác sinh vật phân hủy trong chính thủy vực đó) Nitơ trong nước tồn tại chủ yếu ở 2 dạng: N-amonium (NH4+), N-nitrat (NO3-) Trong đó, NO3- là sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy các hợp chất hữu cơ chứa nito, được sinh vật sử dụng trực tiếp làm nguồn dinh dưỡng

NH4+ là nguồn dự trữ để sau đó được chuyển hóa thành NO3- (khi pH>7) cho sinh vật

sử dụng Nitơ là một trong những nhân tố dinh dưỡng thiết yếu quyết định đến sự sinh trưởng phát triển của thực vật nổi Khi hàm lượng nito quá cao sẽ gây phú nhưỡng, dẫn đến hiện tượng tảo nở hoa, ảnh hưởng nghiêm trọng tới đời sống các thủy sinh vật khác Ngoài ra, quá trình oxi hóa các dạng khử của nitơ trong nước cũng gây ảnh hưởng đến hàm lượng oxi hòa tan Từ những lý do đó, các số liệu về hàm

7

lượng nitơ là phần thông tin cần thiết cho các chương trình giám sát mức độ ô nhiễm nước [19]

Photpho: Photpho là một trong những nguồn dinh dưỡng thiết yếu của

thực vật nổi, có nguồn gốc từ phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật dùng trong nông nghiệp hoặc từ nguồn nước thải từ các hoạt động sản xuất công nghiệp, làng nghề, do sự phân hủy xác sinh vật…Tương tự như nitơ, hàm lượng photpho quá cao sẽ gây hiện tượng phú dưỡng Hàm lượng photpho là chỉ tiêu quan trọng trong việc đánh giá năng suất sinh học tiềm năng của nước mặt, xác định mức độ ô nhiễm của nước [7]

1.3 Tình hình nghiên cứu tảo và Vi khuẩn lam trên thế giới và ở Việt Nam 1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trong tự nhiên và trong đời sống con người, vai trò của tảo và vi khuẩn lam rất to lớn vì chúng là mắt xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn của các hệ sinh thái nước, là nhân vật quan trọng để cải tạo môi trường (đất và nước), là nguyên liệu để chiết xuất các hợp chất có giá trị dinh dưỡng để chữa bệnh Việc nghiên cứu tảo đã

có từ lâu và được tiến hành theo nhiều hướng khác nhau, trước tiên là điều tra phân loại, sau đó đi sâu vào nghiên cứu bản chất của các quá trình trao đổi chất trong cơ thể tảo và cuối cùng là ứng dụng nhằm mục đích phục vụ lợi ích của con người

Với phát minh ra kính hiển vi của Roobert Hooke năm 1665, đặc biệt với sự

ra đời của kính hiển vi điện tử vào năm 1950 đã có vai trò to lớn trong việc nghiên cứu cấu trúc siêu hiển vi của tế bào nhờ đó mà có điều kiện nghiên cứu tế bào ở mức độ vi mô phân tử, nhờ đó mà việc phân loại tảo ngày càng chính xác và hoàn thiện hơn [theo 37]

Trong lịch sử nghiên cứu tảo và Vi khuẩn lam đã ghi nhận nhiều quan điểm phân loại khác nhau về vị trí của nhóm sinh vật này trong sinh giới Theo quan điểm

2 giới của Linaeus (1735), giới thực vật gồm 25 lớp Ông đã đưa ra 14 chi tảo, nhưng chỉ 4 trong chúng (Conferva, Ulva, Fucus, Chara) là đúng với định nghĩa hiện nay về tảo [theo 18]

8

Theo quan điểm chia sinh giới làm hai giới (thực vật và động vật) thì tảo thuộc giới thực vật Hệ thống 4 giới của Coperland (Thực vật, động vật, Protista và

Vi khuẩn) đã để toàn bộ tảo vào trong giới sinh vật phân cắt (protista) cùng với nấm

và nguyên sinh động vật [theo 18]

Theo Gordon (1975), hệ thống 4 hay 5 giới chỉ là rút gọn cho dễ hiểu, còn thực tế nếu theo đúng nghĩa của giới thì phải chia sinh giới ra làm 19 giới, trong đó tảo chiếm 7 giới [theo 18]

Trong xây dựng hệ thống phân loại tảo, cũng có rất nhiều quan điểm khác nhau Tảo có thể được sắp xếp vào 3 đến 7, 8 hoặc 11 ngành khác nhau

Pascher (1931) phân chia tảo thành 8 ngành [18] Smith (1933, 1950) đã thừa nhận 11 nhóm tảo lớn nhóm thành 7 ngành (1950), ngang hàng với ngành Bryophyta cũng như các ngành khác của giới thực vật [theo 18]

Chadefauld (1960) dựa trên những dẫn liệu về tế bào học và đặc biệt là hóa học tế bào, đã phân chia tảo (trừ Vi khuẩn lam) thành 3 ngành là tảo Đỏ, tảo Màu và tảo Lục Trong đó tảo Đỏ (Rhodophyta) với 1 lớp; tảo Màu (Chromophyta) bao gồm 5 lớp; tảo Lục (Chlorophyta) với 3 lớp [theo 6]

Trong luận văn này, chúng tôi theo hệ thống của Gordon F Leedale chia tảo làm 12 ngành

Việc phân loại, định loại tảo mới chỉ đạt được một lượng nhỏ so với thực tế nên những năm gần đây, ở nhiều nơi trên thế giới vẫn có nhiều công trình về phân loại, định loại tảo

Bộ Chloroccales của ngành Chlorophyta đã được quan tâm nghiên cứu ở nhiều quốc gia trên thế giới Ở Ấn Độ, việc nghiên cứu đã có từ rất lâu Năm 1860, Wallich đã ghi nhận một số loài Chloroccales ở Bengal Ông đã mô tả thêm 2 loài

mới thuộc chi Tetraedron Trong đó suốt thời gian từ 1937 -1945, Philipose đã ghi

nhận ở Ấn Độ có 56 chi thuộc 15 họ và 208 loài [theo 21]

Trên thế giới, việc nghiên cứu thực vật nổi ở các hệ thống sông đã có nhiều thành tựu Công trình nghiên cứu của E.A Shtina (1941) ở sông Kama (Nga) đã

9

phát hiện được khoảng 420 loài thực vật nổi trong đó bộ Protococcales thuộc tảo Lục có 84 loài, bộ Desmidiales có 26 loài Mặt khác, trong quá trình nghiên cứu, tác giả nhận ra rằng sự biến động theo mùa của thực vật nổi ở vùng này giữa các năm

cơ bản là giống nhau [theo 30]

Nghiên cứu thực vật nổi lưu vực sông Iana ở Ia – cutxco, A.E.Komarenko (1968) đã phát hiện được 211 loài và dưới loài, trong đó tảo Lục có 36 loài Tác giả còn đánh giá số lượng thực vật nổi và đặc điểm của chúng cũng như sự phân bố theo nhóm sinh thái Kết quả cho thấy có 81,5% số lượng loài sống nổi đáy, chỉ có 18.5% số loài là thực sự điển hình sống trôi nổi [theo 30]

Nghiên cứu thực vật nổi ở vùng trung lưu của 2 sông Meta và Orinono (Venezuela), Humberto I Carvajal – Chitty (1993) đã phát hiện ở sông Orinono có

177 loài, trong đó tảo Lục có 121 loài, còn ở sông Meta là 135 loài, trong đó tảo Lục có 80 loài [theo 30]

Thành phần loài và đa dạng thực vật nổi trên sông Ogun, Abeokuta, phía tây nam Nigeria được nghiên cứu từ 12/2011 – 6/2012 bởi Benjamin Onozeyi Dimowo Tác giả đã ghi nhận được 41 taxon loài và dưới loài thực vật nổi thuộc 5 ngành: Vi khuẩn lam Cyanobacteriophyta (7 loài), tảo Vàng ánh Chrysophyta (15 loài), tảo Giáp Pyrrophyta (2 loài), tảo Mắt Euglenophyta (3 loài) và tảo Lục Chlorophyta (14 loài) Sự phong phú về mật độ và đa dạng thực vật nổi tại vùng nghiên cứu thấp là

do sự ô nhiễm môi trường nước từ hoạt động của con người trong thời gian dài [33]

Bên cạnh việc phân loại, nhiều nhà khoa học còn chú ý đến tầm quan trọng của tảo và Vi khuẩn lam trong vai trò là những sinh vật chỉ thị cho chất lượng môi trường nước

Tảo Lục có vai trò rất lớn trong việc đánh giá tình trạng dinh dưỡng của thủy vực nước ngọt và đánh giá ô nhiễm bởi các chất hữu cơ Thunmark (1945)

đã đưa ra công thức tính độ dinh dưỡng của thủy vực dựa trên số loài của 2 bộ thuộc ngành tảo Lục là bộ Chloroccocales và bộ Desmisdiales [theo 34]

10

Từ năm 1948, Nygaard mở rộng các khái niệm của Thunmark Tác giả đã tiến hành phân loại một số ao và hồ ở Đan Mạch dựa trên việc sử dụng kết hợp 5 loại thương số khác nhau Cuối cùng, ông đưa ra công thức tính độ dinh dưỡng của thủy vực dựa hoàn toàn trên cấu trúc quần xã tảo [theo 34]

Phương pháp quan trắc sinh học sử dụng tảo làm sinh vật chỉ thị đã được phát triển hơn 150 năm (Kolenati, 1948; Cohn 1953) và có hơn 50 phương pháp đã được phát triển (Schwoerbel, 1970; Sladecek, 1973) [theo 35]

Nhiều tác giả dựa trên khái niệm loài chỉ thị để phân loại các hệ sinh thái (điển hình là các hồ nước ngọt) khác nhau Rawson (1956), Kummerlin (1990) đưa

ra danh sách các nhóm tảo ưu thế mà với sự có mặt của mỗi nhóm tảo sẽ đặc trưng cho tình trạng dinh dưỡng riêng của chính môi trường mà chúng đang sống (nghèo dưỡng – giàu dưỡng) [theo 32]

Việc sử dụng tảo (hoặc các sinh vật khác) để giám sát tình trạng ô nhiễm hữu

cơ được khởi xướng đầu tiên bởi Kolkwitz và Marsson (1908) Palmer (1969) đã thực hiện một cuộc khảo sát tài liệu trên diện rộng để kiểm tra khả năng chịu đựng của các loài tảo trong môi trường nước bị ô nhiễm hữu cơ, và để kết hợp các dữ liệu vào một chỉ số ô nhiễm duy nhất nhằm mục đích đánh giá chất lượng nước Các chi

và loài tảo được liệt kê theo trật tự riêng phù hợp tương ứng với số điểm thể hiện khả năng chống chịu của chúng trong môi trường bị ô nhiễm hữu cơ [theo 32]

Heinonen (1980) khi nghiên cứu về hệ thực vật nổi ở một hồ nuôi cá đã ghi nhận được danh sách hơn 100 loài chỉ thị cho giàu dưỡng và 25 loài chỉ thị cho nghèo dưỡng Loài chỉ thị cho giàu dưỡng là khi sự xuất hiện của chúng trong nước

có tỉ lệ eutrophic/oligotrophic lớn hơn 2 Tỉ lệ tương ứng cho loài nghèo dưỡng là 0,7 [theo 32]

Khi nghiên cứu thành phần tảo từ 1250 mẫu nước thu tại các hồ khác nhau ở Thụy Điển, Rosén (1981) đã đánh giá mức độ đa dạng và phân loại các hồ này thành các nhóm: hồ axit hóa, hồ mùn, hồ nghèo dinh dưỡng, hồ dinh dưỡng trung

11

bình và hồ giàu dinh dưỡng [theo 32] Bên cạnh đó, tác giả còn cho rằng: tảo Lục và

Vi khuẩn lam thường xuất hiện trong môi trường có độ phì dưỡng cao, trong khi đó, môi trường nghèo dinh dưỡng lại chiếm ưu thế bởi ngành tảo Vàng ánh và những

hồ nước sạch hiếm khi xuất hiện tảo Silic [theo 35]

J T Wu (1984) tiến hành thu và phân tích mẫu tại 13 điểm trên khu vực Taipei (sông, hồ, ao, vực) Chỉ số đa dạng và chỉ số saprobic được tính toán tại mỗi điểm dựa trên sự có mặt của loài chỉ thị và tần suất xuất hiện của chúng trong khu vực nghiên cứu Tác giả sử dụng 5 loài hoặc 5 chi để chỉ thị cho chất lượng môi trường nước tại mỗi điểm khảo sát Bên cạnh đó, ông còn chỉ ra được mối tương quan giữa chỉ số đa dạng của quần xã tảo với tỉ số N/P trong nước [40]

Theo nghiên cứu của Ayodhya D Kshirsagar (2013), 162 loài thuộc 75 chi tảo đã được ghi nhận tại ba điểm khảo sát trên sông Mula, Ấn Độ Tác giả đã sử dụng bảng chỉ số của các chi và loài tảo cho sông Mula để tính điểm cho từng mẫu Điểm số tổng cộng ô nhiễm cho 3 vị trí khảo sát lần lượt là 19, 37, 42 khi áp dụng chỉ số ô nhiễm chi và 9, 31, 34 khi áp dụng chỉ số ô nhiễm loài Kết quả các thông

số thủy lý hóa và chỉ số ô nhiễm Palmer đều cho thấy điểm II và III ô nhiễm hữu cơ cao hơn so với điểm I [31]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

Do kích thước nhỏ bé và kĩ thuật hỗ trợ cho công tác nghiên cứu còn hạn chế nên các công trình nghiên cứu tảo và Vi khuẩn lam ở Việt Nam được tiến hành muộn hơn so với nhiều nhóm sinh vật khác nhưng cũng đạt được một số thành tựu nhất định

Công trình nghiên cứu đầu tiên về tảo ở Việt Nam do J.Loureio tiến hành

năm 1793, ông đã mô tả tảo Lục Ulvapisum Năm 1904, M.D.Boist và P.Petit đã mô

tả 38 loài tảo Silic tìm thấy ở miền Nam, Việt Nam [theo 1] Năm 1927, P Fremy

đã công bố 3 loài Vi khuẩn lam ở Việt Nam Cuốn danh lục các loài thực vật Việt

Shirota đã được tiến hành Năm 1966, trong cuốn “The Plankton of South Vietnam”,

thành phần thực vật phù du biển gồm 222 loài và dưới loài tảo Silic, 97 loài và dưới loài tảo Giáp, 2 loài Vi khuẩn lam; về thành phần tảo nước ngọt có 388 loài và dưới loài gồm 57 loài và dưới loài tảo Mắt, 152 loài và dưới loài tảo Lục, 29 loài và dưới loài Vi khuẩn lam, 103 loài và dưới loài tảo Silic, 4 loài tảo Roi lệch và 43 loài và dưới loài tảo Vòng [theo 38] Tuy chỉ mới trình bày bảng tên loài cùng với những hình vẽ còn đơn giản, không có phần mô tả hình thái mà chỉ nêu các kích thước nhưng đây là công trình nghiên cứu quan trọng về thực vật phù du, đặt nền móng cho các nghiên cứu về vi tảo của Việt Nam cho đến hiện nay Với danh mục loài phong phú, công trình đã giới thiệu bao quát bề thực vật nổi vùng ven biển miền Nam, Việt Nam - điều mà trước đó chưa có tác giả nào thực hiện được

128 taxon bậc loài và dưới loài đã được công bố bởi Hortobagyi (1966 – 1969) khi ông điều tra về tảo ở Hồ Gươm (Hà Nội), trong đó tảo Lục có 103 taxon chiếm 80,5%, 24 loài Vi khuẩn lam, 1 loài tảo Mắt, có 33 loài mới đối với khoa

học Riêng chi Scenedesmus có 30 taxon [theo 21]

Trong công trình luận án phó tiến sĩ sinh học “Dẫn liệu về khu hệ tảo nước ngọt miền Bắc Việt Nam” (1979) của Nguyễn Văn Tuyên, ông đã giới thiệu 979 taxon bậc loài và dưới loài thuộc 181 chi, 70 họ, 25 bộ của 7 ngành tảo và ngành Vi khuẩn lam Trong đó, tảo Mắt có 136 loài và dưới loài, Vi khuẩn lam 18 loài và dưới loài, tảo Lục 388 loài và dưới loài, tảo Vàng 2 loài, tảo Vàng ánh 2 loài, tảo Giáp 10 loài và tảo Silic 260 loài và dưới loài Đặc biệt, nghiên cứu này đã đóng góp thêm 766 taxon loài và dưới loài mới cho Việt Nam [28]

13

Dương Đức Tiến trong luận án tiến sĩ khoa học “Khu hệ Tảo các thủy vực

nước ngọt Việt Nam” (1982) đã công bố 1.402 loài và dưới loài vi Tảo, trong đó có

530 loài tảo Lục, 388 loài tảo Silic, 344 loài Vi khuẩn lam, 78 loài tảo Mắt, 30 loài tảo Hai roi, 14 loài Tảo Vàng, 9 loài tảo Vòng, 5 loài tảo Roi lệch và 4 loài tảo Đỏ [theo 21]

Ở khu vực miền Trung, Võ Hành (1983) khi nghiên cứu hồ Kẻ Gỗ (Hà Tĩnh)

đã công bố 191 taxon bậc loài và dưới loài [theo 30]

Tôn Thất Pháp (1993) đã mô tả 224 loài và dưới loài Tảo và Vi khuẩn lam khi nghiên cứu thực vật thủy sinh ở phá Tam Giang (Thừa Thiên Huế) Trong đó, ngành Chrysophyta có số loài cao nhất (119 loài), sau đó là ngành Chlorophyta (21 loài), ngành Pyrrophyta (16 loài) và ít nhất là ngành Cyanophyta (15 loài) Nghiên cứu cũng đã xác định được có 5 chi, 16 loài và 3 thứ mới đối với Việt Nam [15]

Năm 1994, Võ Hành lại công bố 45 loài tảo Lục (thuộc bộ Chloroccocales) sống trong khu vực Bình Trị Thiên và bổ sung 19 taxon mới đối với khu vực này [33] Trong năm 1995, tác giả đã công bố 65 taxon thuộc bộ Chlorococcales khi nghiên cứu 121 thủy vực nước ngọt thuộc 5 tỉnh Bắc Trường Sơn [theo 21]

Tổng hợp các đặc điểm cơ bản về hình thái phân loại và phân bố các loài tảo Lục ở Việt Nam, Dương Đức Tiến và Võ Hành (1997) đã mô tả chi tiết đặc điểm phân loại hơn 800 loài và dưới loài tảo Lục ở Việt Nam cũng như các địa điểm phân

bố của chúng trong cuốn “Tảo nước ngọt Việt Nam - Phân loại bộ tảo Lục (Chlorococcales)” [23]

Cũng trong năm 1997, Lê Hoàng Anh, Dương Đức Tiến khi nghiên cứu vi Tảo ở sông Nhuệ đã phát hiện được 105 loài trong đó có 36 loài thuộc bộ

Protococcales với các chi Pediastrum và Scenedesmus đóng vai trò chủ đạo [theo

30]

Công trình “Chất lượng nước và thành phần loài vi Tảo (Microalgae) ở sông

La – Hà Tĩnh” của Lê Thị Thúy Hà, Võ Hành (1999) đã xác định được thành phần loài vi Tảo sống ở sông La gồm 136 loài vi Tảo thuộc 5 ngành (Vi khuẩn lam, tảo

bộ tập trung trong 5 ngành, có 16 loài bổ sung cho khu hệ Tảo Việt Nam Trong đó, ngành Chlorophyta chiếm 41,33% tổng số loài phát hiện và số loài nhiều nhất thuộc

về chi Scenedesmus Trong một nghiên cứu khác năm 2006, nhóm nghiên cứu của

tác giả đã xác định được 63 loài và dưới loài thuộc 27 chi, 14 họ và 4 bộ của ngành tảo Lục trong một số thủy vực nuôi thủy sản nước lợ ở tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh [theo 21]

Cũng trong năm 2001, Dương Thị Thủy, Lê Thị Phương Quỳnh trong nghiên cứu “Đa dạng quần xã Tảo Silic bám tại Hồ Tây” đã xác định được 64 loài và dưới loài thuộc 6 họ tảo Silic chính ở hồ Tây bao gồm: Naviculaceae, Nitzchiaceae, Centrophycidineae, Surirellaceae, Monoraphidineae, Brachyraphidineae, Araphidineae Quần xã tảo Silic bám tại Hồ Tây chủ yếu là các loài có phân bố rộng

với các đại diện gồm các loài nhiệt đới và cận nhiệt đới như: Nitzschia palea,

Gomphonema parvulum, Cyclotella meneghiniana, Aulacoseira granulate, Fragilaria capucina, Cocconeis placentula, Achnanthidium minutissimum, Aulacoseira granulate, Achnanthidium minutissimum [theo 13]

Trong cuốn “Đất ngập nước Vân Long: Đa dạng sinh học, vấn đề khai thác

và quản lý cho phát triển bền vững” (2002), 258 taxon bậc loài và dưới loài thuộc 5 ngành Tảo là: tảo Mắt, tảo Lục, tảo Silic, tảo Vàng Ánh, tảo Giáp và Vi khuẩn lam tại khu vực đất ngập nước này đã được ghi nhận Trong đó có 73 loài mới cho Việt Nam (chiếm 28,29%), 33 loài chưa xác định được tên, chiếm 12,79% [20]

Năm 2003, Võ Hành và Trần Mộng Lai công bố 48 loài và dưới loài tảo Lục

bộ Chlorococcales ở hồ chứa Bến En – Thanh Hóa Các chi chủ đạo thuộc về

15

Scenedesmus, Pediastrum và Tetraedron Mặc khác, sự phân bố của Tảo còn phụ

thuộc vào đặc tính của loài và chế độ thủy văn của hồ chứa [theo 2]

Năm 2004, đề tài “Khu hệ thực vật nổi ở vùng Tây Nam hệ thống sông Lam (Nghệ An – Hà Tĩnh)” trong luận án tiến sĩ của Lê Thị Thúy Hà đã công bố 409 loài

và dưới loài vi Tảo, trong đó bộ Chlorococcales có 85 loài và dưới loài, 23 chi, 9 họ [theo 21]

Vào năm 2005, trong công trình “Chất lượng môi trường nước, thành phần loài Tảo và Vi khuẩn lam các hồ Thành Công, Hai Bà Trưng, Thuyền Quang, Hà Nội”, hai tác giả Nguyễn Thùy Liên và Lê Thu Hà đã công bố 40 loài và dưới loài Tảo và Vi khuẩn lam Trong đó, hồ Hai Bà Trưng là hồ có diện tích nhỏ nhất trong

3 hồ nhưng có thành phần loài phong phú nhất với 65 loài và dưới loài; hồ Thuyền Quang có thành phần loài ít và kém đa dạng nhất với 3 loài và dưới loài [9]

Nhóm cán bộ trường Đại học Cần Thơ khi nghiên cứu về thành phần loài và mật độ sinh vật phù du phân bố vùng ven biển từ Sóc Trăng đến Bạc Liêu (2008) đã xác định được 232 loài thực vật nổi thuộc 79 chi của 4 ngành tảo phân bố ở vùng nghiên cứu Trong đó, ngành tảo Silic (Bacillariophyta) có số loài nhiều nhất với

173 loài (chiếm 74,57%), kế đến là ngành tảo Giáp (Pyrrophyta) có 54 loài (23,28%), ngành Vi khuẩn lam (Cyanobacteriophyta) có 3 loài (1,29%), ngành tảo Lục (Chlorophyta) có 2 loài (0,86%) Ngành tảo Silic chiếm ưu thế về mật độ ở cả 2 mùa mưa và khô [theo 2]

Khảo sát ở khu bảo tồn đất ngập nước Láng Sen của Phạm Thanh Lưu và Phan Doãn Đăng (2008) đã ghi nhận được tổng số 115 loài tảo, thuộc 37 họ, 25 bộ

và 6 ngành Trong đó thành phần tảo Lục chiếm ưu thế với 55 loài chiếm 48%, xếp thứ 2 là tảo Silic với 23 loài chiếm 20%, xếp thứ 3 là Vi khuẩn lam với 21 loài chiếm 18%, tiếp đó là tảo Mắt với 14 loài chiếm 12%, thấp nhất là tảo Vàng ánh và tảo Giáp chỉ có 1 loài chiếm 1% [11]

Công trình nghiên cứu “Sự đa dạng ngành Tảo lục (Chlorophyta) ở hạ lưu sông Mã – Thanh Hóa” được tiến hành bởi Võ Hành, Mai Văn Sơn (2009) đã xác

16

định được 127 loài và dưới loài thuộc 30 chi, 12 họ, 3 bộ, 2 lớp trong đó lớp Protococcophyceae chiếm ưu thế với 102 loài, còn lớp Conjugatophyceae chiếm 19,69% Tác giả cũng công bố 38 loài và dưới loài lần đầu tiên ghi nhận cho khu hệ Tảo thủy vực nội địa Việt Nam [theo 30]

Lê Văn Sơn (2010) trong công trình “Thành phần loài tảo Lục (bộ Chrococcales) ở một số cửa sông thuộc sông Tiền và sông Hậu” đã xác định được

90 loài và dưới loài thuộc 38 chi và 16 họ và đã bổ sung cho danh lục Tảo nội địa của Việt Nam 19 loài và dưới loài [theo 11]

Báo cáo “Hiện trạng đa dạng thực vật nổi nước ngọt các thủy vực ở Hải Phòng” của Phan Văn Mạch (2013) trong hội nghị khoa học toàn quốc về sinh thái

và tài nguyên sinh vật lần thứ 5 đã xác định được 96 loài thực vật nổi tại các trạm khảo sát trong các dạng thủy vực của Hải Phòng thuộc 4 ngành tảo Silic, Tảo Lục,

Vi khuẩn lam và tảo Mắt, trong đó nhóm tảo Silic có số lượng loài cao nhất (41 loài, chiếm 42%) Trong thành phần thực vật nổi, xuất hiện nhiều loài chỉ thị cho thủy vực bị nhiễm bẩn hữu cơ thuộc các nhóm Vi khuẩn lam và đặc biệt là tảo Mắt với

các chi như: Oscillatoria, Phormidium, Mycrocystis thuộc Vi khuẩn lam; chi

Crucigenia, Scenedesmus thuộc tảo Lục và Euglena, Phacus thuộc tảo Mắt [13]

Tháng 9/2014 và 06/2015, PGS.TS Đoàn Như Hải, GS TS Nguyễn Ngọc

Lâm cùng với TS Gusev Evgenyi đã tìm thấy loài Mallomonas cattiensis tại vườn

quốc gia Cát Tiên (Lâm Đồng) là loài mới cho khoa học Công trình đã được công

bố trên tạp chí Phytotaxa số 221(2): 188-192 vào ngày 30/7/2015 [41]

Hiện nay, những nghiên cứu về tảo và Vi khuẩn lam không chỉ dừng lại ở mức độ đánh giá về thành phần loài mà còn tập trung nghiên cứu về mối liên hệ giữa các nhóm tảo và chất lượng môi trường nước

Trong luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Thùy Liên năm 2009 với đề tài

“Nghiên cứu thành phần loài và cấu trúc khu hệ Tảo và Vi khuẩn lam tại một số thủy vực thuộc vùng Mã Đà, tỉnh Đồng Nai”, tác giả đã ghi nhận trên toàn cùng Mã

Đà có 250 loài, 84 thứ, 8 dạng, 5 loài mới xác định tới chi thuộc 82 chi, 32 họ, 19

Hàn Thị Thanh Huyền (2011) đã ghi nhận được 128 loài, 52 chi tảo thuộc 5 ngành: Vi khuẩn lam (Cyanobacteriophyta), tảo Silic (Bacillariophyta), tảo Giáp (Pyrrophyta), tảo Mắt (Euglenophyta) và tảo Lục (Chlorophyta) khi tiến hành nghiên cứu 8 điểm trên sông Phú Lộc Tác giả sử dụng chỉ số sinh học Palmer (1969) và Nygaard (1949) để đánh giá chất lượng nước Kết quả cho thấy các sông nghiên cứu đang bị ô nhiễm hữu cơ ở mức độ trung bình – cao [8]

Đề tài “Nghiên cứu sử dụng sinh vật chỉ thị đánh giá và giám sát chất lượng môi trường vùng nuôi thủy sản tập trung của thành phố Hải Phòng” (2012) đã tập trung nghiên cứu vào hai nhóm sinh vật chỉ thị chính là thực vật phù du và động vật phù du; sử dụng 3 chỉ số sinh học để đánh giá và giám sát chất lượng môi trường các thủy vực nuôi thủy sản nước ngọt và nước lợ là chỉ số số lượng loài (S), chỉ số

đa dạng (H’) và chỉ số ưu thế (D) Kết quả cho thấy các chỉ số sinh học trong thủy vực nước ngọt biến động khá phức tạp và cho thang điểm rộng hơn so với thủy vực nuôi thủy sản nước lợ Có lẽ, lịch sử phát triển lâu dài của thủy sinh vật nước ngot

đã tạo ra nhiều loài thực vật phù du có khả năng thích ứng rộng để thích nghi với sự biến đổi của môi trường sinh thái [theo 16]

Nguyễn Diệu Quỳnh (2015) trong công trình “Chất lượng môi trường nước

và đa dạng thực vật nổi (phytoplankton) của hồ Đôi, TP Bắc Ninh” đã phân loại được 57 loài và dưới loài thuộc 13 họ, 6 bộ của 4 ngành tảo: Vi khuẩn lam (Cyanobacteriophyta), tảo Silic (Bacillariophyta), tảo Mắt (Euglenophyta) và tảo

18

Lục (Chlorophyta) Bên cạnh các chỉ tiêu thủy lý hóa, tác giả cũng đánh giá chất lượng môi trường nước tại khu vực nghiên cứu thông qua 5 chỉ số sinh học: Shannon-Weiner (H’), chỉ số Cyanophyta (Cy Ind), Chlorococcales (Ch Ind), Euglenophyta (E Ind) và chỉ số Nygaard (Tot Ind) Kết quả cho thấy: cả hai hồ Đôi đều bị ô nhiễm ở mức trung bình trong 2 đợt nghiên cứu đầu và không ô nhiễm trong 2 đợt còn lại khi sử dụng chỉ số H’; đối với 4 chỉ số còn lại Cy, Ch, E và Tot Ind, cả 2 hồ Đôi đều bị ô nhiễm nặng ở cả 4 đợt khảo sát [17]

1.4 Đặc điểm khu vực nghiên cứu

Hồ Trúc Bạch là một hồ lớn thuộc quận Ba Đình, thủ đô Hà Nội, Việt Nam

Hồ có diện tích 242191,278 m2 (hơn 24,2 ha) và có tọa độ địa lý: vĩ tuyến:

21o03'10'' B, kinh tuyến: 105o50'20'' Đ [16]

Hồ nằm trong khu vực khí hậu đồng bằng Bắc bộ với 2 mùa rõ rệt: mùa đông lạnh và mùa hè nóng Nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 23-24°C, hàng năm có 4 tháng nhiệt độ trung bình dưới 20°C là từ tháng 12 đến tháng 3, nhiệt độ trung bình tối thiểu khoảng 3-5°C Từ tháng 5 đến tháng 9, nhiệt độ trung bình vượt quá 27°C

và nhiệt độ trung bình tói đa vượt quá 30°C Lượng mưa phân bố khá đồng đều, lượng mưa trung bình năm trong khoảng 1600-1800mm Bão hoạt động mạnh từ tháng 7 đến tháng 10 và tháng 8 là tháng nhiều bão nhất, tốc độ gió bão khoảng 30-35m/s [24]

Hồ Trúc Bạch là nơi xả nước trực tiếp của các phố: Phó Đức Chính, Châu Long, Ngũ Xã, Phạm Hồng Thái, Đặng Dung, Nguyễn Trường Tộ, Nguyễn Biểu, Trấn Vũ… Hồ là một trong số công trình nằm trong dự án thoát nước Hà Nội giai đoạn 1, có trạm xử lý nước thải trước khi đổ ra hồ, nhưng nước hồ vẫn bẩn và ô nhiễm nặng nề Quanh hồ Trúc Bạch là nơi tập trung nhiều nhà hàng, khách sạn, nơi vui chơi giải trí …cùng các hoạt động thương mại, du lịch Trong những năm gần đây, do tốc độ đô thị hóa và xây dựng phát triển nhanh, hệ sinh thái hồ Trúc Bạch đang bị suy thoái và ô nhiễm Theo đánh giá của Trung tâm Quan trắc và phân tích tài nguyên môi trường Hà Nội, hồ Trúc Bạch đang trong tình trạng ô nhiễm nặng,

19

hầu hết các chỉ số ô nhiễm đo được đều vượt mức cho phép Từ năm 2010, hàm lượng ôxi hòa tan (DO) thấp hơn từ 12,5 đến 25 lần; hàm lượng amoni (NH4+) vượt từ 7,8 đến hơn 32 lần; hàm lượng nitrit (NO2-) vượt từ 48,5 đến 113 lần; hàm lượng COD vượt từ 2,8 đến gần 10 lần [16]

Tại hồ Trúc Bạch cũng đã có một số công bố về thành phần Tảo và Vi khuẩn lam Nguyễn Thùy Liên, Lê Thu Hà năm 2011 đã công bố 28 loài và dưới loài Tảo

và Vi khuẩn lam thuộc 5 ngành (Cyanobacteriophyta, Cryptophyta, Bacillariophyta, Euglenophyta, Chlorophyta) Trong đó, tảo Lục có 15 loài và dưới loài thuộc 6 chi,

5 họ, 1 bộ, 1 lớp Tảo Mắt 8 loài, tảo Silic và Vi khuẩn lam có 2 loài và Tảo hai roi

lông chỉ có 1 loài duy nhất, Cryptomonas erosa Bên cạnh đó, các thông số thủy lý

hóa đo được như nhiệt độ, pH và độ đục của nước hồ nằm trong giới hạn của tiêu chuẩn QCVN 08-2015 Các chỉ số còn lại như BOD5, COD, NH4+, NO3- và PO43-đều vượt quá tiêu chuẩn QCVN 08-2015 [5]

20

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu trên đối tượng các loài tảo phù du thuộc các nhóm: Vi khuẩn lam (Cyanobacteriophyta), tảo Silic (Bacillariophyta), tảo Giáp (Pyrrophyta), tảo Mắt (Euglenophyta) và tảo Lục (Chlorophyta)

Các thông số thủy lý hóa của hồ Trúc Bạch: nhiệt độ, pH, DO, COD, BOD5,

NH4+, NO3- và PO43+

2.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

2.2.1 Thời gian nghiên cứu:

Đề tài được tiến hành nghiên cứu trong 4 đợt, 2 đợt vào mùa mưa và 2 đợt vào mùa khô Cụ thể:

2.2.2 Địa điểm nghiên cứu:

Các mẫu nghiên cứu được thu tại 12 điểm trên hồ Trúc Bạch Vị trí các điểm thu mẫu nước và thực vật nổi trên hồ Trúc Bạch (hình 2.1)

21

Hình 2.1 Sơ đồ 12 vị trí lấy mẫu trên hồ Trúc Bạch

Đặc điểm quan sát tại các điểm thu mẫu:

- Điểm thu mẫu S1 nằm gần bến thuyền, nhìn sang nhà hàng High Land Coffee

- Điểm thu mẫu S2 nằm gần bè thủy trúc ở hồ, đối diện với bến xe bus trên đường Thanh Niên, nhìn sang hồ Tây Điểm này có cống thải nhưng không

có nước chảy Bằng mắt thường, quan sát có hiện tượng nổi váng, bọt và xác cá chết nổi trên bề mặt ở 2 đợt nghiên cứu sau (P3 và P4)

- Điểm thu mẫu S3 nằm ở bè thủy trúc thứ 3, cách điểm S2 một bè Điểm này nhìn thẳng vào nhà hàng bánh tôm hồ Tây Điểm này cũng quan sát được xác cá chết nổi trên mặt nước ở 2 đợt nghiên cứu sau (P3 và P4)

- Điểm thu mẫu S4 nằm cạnh nhà hàng bánh tôm hồ Tây, là vị trí có cống thải

xả nước trực tiếp xuống hồ

- Điểm thu mẫu S5 nằm giữa bè thủy trúc và cống thải Cống thải có nước, nằm ngay dưới nhà hàng bánh tôm hồ Tây Nước tại điểm S5 có hiện tượng nổi váng, bọt và xác cá chết nổi trên mặt nước ở 2 đợt nghiên cứu sau (P3

và P4)

- Điểm thu mẫu S8 đối điện nhà hàng bánh tôm hồ Tây, là điểm giữa hồ

- Điểm thu mẫu S9 ở giữa hồ, nằm giữa nhà hàng Nam Thăng Long và Sport

- Điểm thu mẫu S10 gần chùa Châu Long, có 1 cửa cống, gần 3 khóm thủy trúc, điểm này nước hồ khá đục

- Điểm thu mẫu S11 nằm đối diện 86 Trấn Vũ, gần bè thủy trúc

- Điểm thu mẫu S12 nằm dưới cầu, nối thẳng với mương Ngũ Xá, có nhiều cửa cống xả nước thải trực tiếp xuống hồ Nước quan sát được ở điểm này

có màu đen, bốc mùi hôi thối

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu mẫu

2.3.1.1 Phương pháp thu mẫu thực vật nổi

Tại mỗi điểm khảo sát, mẫu thực vật nổi được thu bằng lưới Juday No.64 đường kính miệng lưới 25 cm, chiều dài lưới 1m

Thu mẫu định tính: Sử dụng lưới thu mẫu thực vật nổi Tiến hành kéo lưới một đoạn theo chiều ngang tại mỗi điểm khảo sát Kéo lưới khoảng vài lượt rồi nhấc lưới lên, mở khoá ống đáy, đổ mẫu vào lọ đựng mẫu dung tích 200ml và cố định bằng dung dịch formol 4% ngay sau khi thu mẫu [28]

Thu mẫu định lượng: lọc 30l nước tại điểm thu mẫu qua lưới Đóng và mở khóa lưới, đổ mẫu vào lọ đựng mẫu và cố định bằng dung dịch formol 4% [28]

2.3.1.2 Phương pháp thu mẫu nước

Mẫu nước được lấy bằng dụng cụ chuyên dụng, đựng trong chai nhựa PE dung tích 500 ml Sau đó, mẫu được chuyển về phòng thí nghiệm Sinh thái học và sinh học môi trường để phân tích trong vòng 24h [4]

23

2.3.2 Phương pháp phân tích mẫu

2.3.2.1 Phương pháp phân tích mẫu thực vật nổi

Quan sát mẫu thực vật nổi bằng kính hiển vi quang học có độ phóng đại 100 – 1000 lần tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Thực vật, khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

- Xác định thành phần loài: Định loại mẫu thực vật nổi bằng phương pháp so sánh hình thái, kích thước dựa trên các khóa định loại đã được công bố Các tài liệu chính dùng để phân loại gồm: Dương Đức Tiến (1996), Dương Đức Tiến & Võ Hành (1997), Nguyễn Văn Tuyên (2003) [22], [23], [29]

- Xác định mật độ: Định lượng mẫu thực vật nổi bằng buồng đếm Goriaev với dung tích 0,0009 ml, chia thành 2 buồng đếm nhỏ, mỗi buồng đếm nhỏ lại được chia thành 225 ô vuông nhỏ ở diện tích 1/400 mm2, chiểu cao mỗi ô là 1/10 mm Lấy một giọt mẫu nhỏ vào buồng đếm, đậy lamen và soi dưới kính hiển vi Đếm 3 lần lấy giá trị trung bình, mật độ thực vật nổi được tính theo công thức [7]:

A =

2.3.2.2 Phương pháp phân tích mẫu nước

Các thông số thủy lý hóa như: nhiệt độ, pH, DO được xác định ngay tại điểm thu mẫu bằng máy TOA

Nồng độ NH4+, NO3-, PO43+ được xác định ngay tại địa điểm khảo sát sau khi thu mẫu bằng bộ test Sera của Đức

Hai thông số thủy hóa còn lại là COD và BOD5 được phân tích tại phòng thí nghiệm Sinh thái học và Sinh học môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

24

 Phân tích COD bằng phương pháp sử dụng Kali pemanganat (KMnO4) để oxi hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong mẫu theo TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) (Phụ lục 6)

 Phân tích BOD5 bằng phương pháp Winkler theo TCVN 6001-2:2008 (ISO 5815-2:2003) (Phụ lục 7)

2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu

2.3.3.1 Số liệu định tính, định lượng thực vật nổi

- Thống kê kết quả phân tích định tính và định lượng các mẫu thực vật nổi Lập danh lục thành phần loài và xác định mật độ các mẫu thực vật nổi, thể hiện các số liệu về mật độ dưới dạng đồ thị

- Các số liệu về số lượng taxon và số lượng cá thể của từng taxon được sử dụng

để tính toán chỉ số đa dạng Shanon – Weiner (H’) [32], từ đó đánh giá chất lượng nước tại hồ Trúc Bạch theo hệ thống phân loại mức độ ô nhiễm (bảng 2.1) dựa trên công thức sau:

H

1

log

Trong đó: H = Chỉ số đa dạng sinh học Shannon-Wiener

s = Số loài trong quần xã (độ giàu loài)

pi = N/Ni (Ni: số cá thể của loài thứ I N: tổng số cá thể trong mẫu) loge = log tự nhiên của pi

Dựa vào chỉ số H’ để đánh giá chất lượng môi trường nước dựa trên hệ thống phân loại sau:

Bảng 2.1 Mối tương quan giữa chỉ số đa dạng H’ và mức độ ô nhiễm nước [32]

H’ < 1 Ô nhiễm nặng ĐDSH kém hoặc rất kém

1 H’ 3 Ô nhiễm trung bình ĐDSH trung bình

H’ > 3 Không ô nhiễm ĐDSH tốt hoặc rất tốt

25

- Sử dụng bảng chỉ số ô nhiễm của các chi tảo cho hồ Trúc Bạch, Hà Nội: Dựa vào thành phần các chi có mặt trong bảng điểm để tính điểm cho từng mẫu Điểm số ô nhiễm của các tảo có mặt sau đó được tổng hợp lại Điểm tổng cộng là giá trị tổng

tất cả các điểm số thu được của các chi tảo tại từng điểm nghiên cứu [32]

Bảng 2.2 Chỉ số ô nhiễm của các chi tảo (Palmer 1969) [32]

Bảng 2.3 Mối tương quan giữa chỉ số Palmer và chất lượng nước [32]

26

Bảng 2.4 Mối tương quan giữa cấu trúc tảo và độ phì [29]

2.3.3.2 Thông số thủy lý hóa

Thống kê các số liệu đo tại hiện trường thu mẫu (nhiệt độ, pH, DO, NH4+,

NO3-, PO43+), các kết quả phân tích tại phòng thí nghiệm (chỉ số BOD5, COD)

Lập đồ thị, so sánh, đối chiếu các số liệu trên với giá trị giới hạn cho phép theo QCVN 08:2015/BTNMT (Quy chuẩn kĩ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt) [2], [3] Từ đó, rút ra các đặc điểm thủy lý hóa tại thủy vực nghiên cứu, đồng thời đánh giá chất lượng nước và xác định được môi trường nước tại thủy vực phù hợp với mục đích sử dụng nào theo bậc phân loại của QCVN 08:2015/BTNMT

2.3.3.3 Xác định tương quan giữa các thông số sinh học với các thông số thủy

lý hóa [8], [14]

Xử lý kết quả phân tích định tính, định lượng tảo và tính toán chỉ số Weiner, chỉ số Palmer được thực hiện bằng phương pháp phân tích phương sai một nhân tố ANOVA trong phần mềm Excel 2010 và đánh giá mức độ tương quan bằng

Shannon-hệ số r Mức độ tương quan giữa hai biến số thông qua Shannon-hệ số r được xác định như sau:

0,0 ≤ │r│ < 0,.2: tương quan rất yếu hoặc không có sự tương quan

0,2 ≤ │r│ < 0,4: tương quan yếu

0,4 ≤ │r│ < 0,7: tương quan ở mức trung bình

0,7 ≤ │r│ < 0,9: tương quan chặt chẽ

0,9 ≤ │r│ < 1,0: tương quan rất chặt chẽ

Kiểm tra sự tồn tại của hệ số tương quan tuyến tính bằng tiêu chuẩn t của Student, công thức:

27

Trong đó: r là hệ số tương quan tuyến tính; n là số mẫu khảo sát và ngưỡng tin cậy được chọn thường là α=0,05 Khi │tr│> t0,05 với số bậc tự do k = n – 2 thì hệ số tương quan có ý nghĩa (hệ số tương quan tồn tại) với t0,05 = 2,228 (α=0,05, two-tail

và số bậc tự do k = 12-2 = 10)

hồ Trúc Bạch đã xác định được 140 loài và dưới loài, 38 chi, 21 họ thuộc 5 ngành:

Vi khuẩn lam (Cyanobacteriophyta), tảo Silic (Bacillariophyta), tảo Giáp (Pyrrophyta), tảo Mắt (Euglenophyta) và tảo Lục (Chlorophyta) (Bảng 3.2)

Bảng 3.1 Danh lục thực vật nổi hồ Trúc Bạch qua 4 đợt nghiên cứu

Họ Microcystidaceae

30

31

Họ Nitzschiaceae

32

Họ Characiaceae (Naegell.) Wille

Họ Hydrodictyaceae