Một số dẫn liệu về chất lượng nước và thành phần loài tảo lục (chlorphyta) ở hồ goong thành phố vinh nghệ an

Trờng đại học vinh Khoa sinh học ====***==== nguyễn hơng liên Một số dẫn liệu về chất lợng nớc và thành phần loài tảo lục (chlorophyta) ở hồ goong - thành phố vinh - Nghệ An Khóa luận tốt nghiệp đại học Chuyên ngành: thủy sinh học Vinh - 2010 LờI CảM ƠN Để hoàn thành luận văn này tôi đã nhận đợc sự giúp đỡ tận tình của PGS.TS. Nguyễn Đình San. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về sự giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo tổ bộ môn hóa sinh sinh lí thực vật, tổ bộ môn thực vật, các kỹ thuật viên thí nghiệm, ban chủ nhiệm khoa Sinh học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tôi học tập và ngiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn cổ vũ, động viên tôi hoàn thành khóa luận tốt ngiệp này. Vinh, tháng 5 năm 2010 Tác giả Nguyễn Hơng Liên 2 Mục lục Trang Khóa luận tốt nghiệp đại học 1 Chuyên ngành: thủy sinh học .1 Vinh - 2010 .2 Căn cứ vào những tiêu chuẩn quy định quốc tế vào điều kiện cụ thể của nớc ta, bộ Khoa học Công nghệ Môi trờng đã đa ra Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lợng nớc mặt QCVN 08: 2008/BTNMT đợc trình bày ở bảng sau: [1] .18 1. Bộ Khoa học - Công nghệ Môi trờng Việt Nam (2008). Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lợng nớc mặt QCVN 08: 2008/BTNMT .59 DANH MụC CáC BảNG Khóa luận tốt nghiệp đại học 1 Vinh - 2010 .2 Căn cứ vào những tiêu chuẩn quy định quốc tế vào điều kiện cụ thể của nớc ta, bộ Khoa học Công nghệ Môi trờng đã đa ra Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lợng nớc mặt QCVN 08: 2008/BTNMT đợc trình bày ở bảng sau: [1] .18 1. Bộ Khoa học - Công nghệ Môi trờng Việt Nam (2008). Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lợng nớc mặt QCVN 08: 2008/BTNMT .59 DANH MụC CáC hình vẽ và BIểU Đồ Hình 2.1.1. Sơ đồ Hồ Goong và các điểm thu mẫu 22 Biểu đồ 3.1.1. Biến động nhiệt độ nớc qua các đợt nghiên cứu 26 Biểu đồ 3.1.2. Biến động độ trong của nớc qua các đợt nghiên cứu .28 Biểu đồ 3.1.3. Biến động pH của nớc qua các đợt nghiên cứu .30 Biểu đồ 3.1.4. Biến động hàm lợng oxi hòa tan qua các đợt nghiên cứu 32 Biểu đồ 3.1.5. Biến động chỉ số COB qua các đợt nghiên cứu .33 Biểu đồ 3.1.6. Biến động hàm lợng amoni qua các đợt nghiên cứu .35 Biểu đồ 3.1.7. Biến động hàm lợng photphat PO 4 3- qua các đợt nghiên cứu 37 Biểu đồ 3.1.8. Biến động hàm lợng sắt tổng số qua các đợt nghiên cứu 39 Biểu đồ 3.2.1. Thành phần % về các loài tảo thuộc các họ 55 4 Mở ĐầU Vi tảo (micro algae) là những cơ thể quang tự dỡng, có kích thớc hiển vi, sống chủ yếu trong môi trờng nớc, là mắt xích đầu tiên trong phần lớn các chuỗi thức ăn ở thuỷ vực. Vì vậy, thành phần và sinh khối của chúng có vai trò quyết định năng suất sinh học ở quần xã thuỷ sinh vật. Việc nghiên cứu vai trò, ý nghĩa và khả năng ứng dụng của vi tảo vào thực tiễn sản xuất và đời sống ngày càng đợc nhiều nhà khoa học quan tâm. Ngời ta đã chiết suất đợc các sản phẩm có hoạt tính sinh học cao để sử dụng trong ngành y học, chăn nuôi, trồng trọt nh: cung cấp nguồn dinh dỡng dồi dào vitamin, protit bổ sung vào thức ăn của ngời , gia súc, gia cầm; cung cấp một số hợp chất dùng trong các lĩnh vực khác nhau nh: nhuộm màu thực phẩm, mỹ phẩm, năng lợng sạch Mặt khác, tảo còn tham gia tích cực trong quá trình làm giảm sự ô nhiễm, thúc đẩy khả năng tự làm sạch của nớc nhờ quá trình quang hợp hấp thụ CO 2 , thải ra O 2 bổ sung cho sự tiêu thụ O 2 của quá trình phân huỷ chất ô nhiễm (thờng là chất hữu cơ) của vi sinh vật phân giải, tạo thành các chất đơn giản hơn, ít hoặc không độc hại. Chúng còn tiết ra các hợp chất hạn chế sự phát triển của các loại vi sinh vật gây bệnh trong nớc. Hơn nữa, tảo còn có khả năng đồng hoá các muối vô cơ, một số iôn kim loại nặng đem lại sự trong sạch cho môi trờng nớc. Hiện nay, hớng nghiên cứu sử dụng vi sinh vật (đặc biệt là vi tảo) để xử lí môi trờng nớc đang đợc nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Trong số các loài vi tảo nớc ngọt thì tảo lục rất đa dạng về thành phần loài và cấu trúc. Vinh là một thành phố nhỏ với diện tích khoảng 105 km 2 , dân số 438.796 ngời (2008). Thành phố có 4 khu công nghiệp, 18 bệnh viện đa khoa và chuyên khoa. Đại bộ phận nớc thải trong thành phố đổ trực tiếp ra ao hồ mà không qua xử lí. Hồ Goong nằm trong công viên Nguyễn Tất Thành với diện tích bề mặt 5 5,64 ha vừa là nơi chứa nớc ma chảy tràn, vừa là nơi chứa lợng nớc thải sinh hoạt rất lớn từ khu vực dân c xung quanh. Muốn sử dụng hồ vào mục đích vui chơi, giải trí, cần có những hiểu biết về chất lợng nớc và số lợng, thành phần loài vi tảo sống trong đó. Xuất phát từ thực tiễn đó, chúng tôi chọn đề tài: Một số dẫn liệu về chất lợng nớc và thành phần loài tảo lục (Chlorophyta) ở hồ Goong, thành phố Vinh - Nghệ An. Mục tiêu đề tài đặt ra là: Tìm hiểu mức độ đa dạng của ngành tảo lục (Chlorophyta) trong mối liên quan với chất lợng nớc ở hồ Goong. Để đạt đợc mục tiêu cần giải quyết các nhiệm vụ: - Xác định một số chỉ tiêu thuỷ lý, thuỷ hoá của nớc hồ Goong. - Xác định thành phần loài vi tảo và số lợng của chúng thuộc ngành Chlorophyta. - Xem xét mối quan hệ giữa sự phát triển của vi tảo và chất lợng nớc của hồ Goong. 6 CHƯƠNG 1. TổNG QUAN TàI LIệU 1.1. Vi tảo và ứng dụng của chúng trong thực tiễn. 1.1.1 Vài nét về tình hình nghiên cứu vi tảo hay tảo Chlorophyta trên thế giới và ở Việt Nam. 1.1.1.1 Tình hình nghiên cứu vi tảo trên thế giới nói chung và tảo lục nói riêng: Vi tảo là những cơ thể quang tự dỡng, có kích thớc hiển vi sống chủ yếu trong môi trờng nớc; có ý nghĩa to lớn trong tự nhiên và trong thực tiễn đời sống, sản xuất Tuy có ý nghĩa to lớn nh vậy nhng mãi đến thế kỷ XVIII, con ngời mới bắt đầu quan sát thấy hình dạng cấu trúc vi tảo nhờ sự phát triển về kính hiển vi của Robert Hooke (1665). Sự hiểu biết về tảo đi sau hàng thế kỉ so với kích thớc về thực vật bậc cao, bởi lẽ con ngời bằng mắt thờng không thể quan sát đợc cấu tạo tế bào vi tảo vì chúng có kích thớc quá nhỏ. Việc phát hiện ra tế bào đơn vị cấu trúc của cơ thể sống đã hình thành tri thức về vi sinh vật và khởi đầu cho những nghiên cứu về vi tảo [30]. Trong khoảng thời gian dài từ khi kính hiển vi quang học ra đời đến những năm 40 của thế kỉ XX trên thế giới việc nghiên cứu tảo còn rất ít, chủ yếu tập trung ở các nớc Châu Âu. Từ thập kỉ 40 50 về sau của thế kỉ 20, do sự phát triển chung của khoa học nên những kiến thức về tảo ngày càng đợc nâng cao và phong phú. Nghiên cứu tảo đợc tiến hành theo nhiều hớng, đầu tiên là những nghiên cứu điều tra phân loại, sau đó đi sâu nghiên cứu bản chất của các quá trình trao đổi chất trong cơ thể tảo và cuối cùng nghiên cứu khả năng ứng dụng tảo trong cuộc sống thực tiễn nhằm phục vụ lợi ích con ngời [10]. Sang thế kỷ thứ XIX ngời ta bắt đầu viết sách về tảo và những hiểu biết về chúng đợc tập trung trong các công trình của các tác giả: Agardh C (1785, 1859) với tác phẩm Species algarum (1820 1828); Agardh J. (1813, 1901) với tác phẩm Species genera et ordines algarum (1848 1876)[14]; Kuetzing 7 F.T (1845, 1971) [14] Cơ sở phân loại của các tác giả chủ yếu dựa vào sự quan sát, mô tả những đặc điểm hình thái bên ngoài. Tuy nhiên, các công trình này không có những giá trị căn bản đối với phân loại tảo lúc bấy giờ mà đến ngày nay nhiều số liệu vẫn còn giá trị [14]. Năm 1914, giáo s Lindau G (1886 1923) ngời Đức đã cho ra cuốn Tảo học. 16 năm sau cuốn sách đợc Mechor II (1930) sửa chữa, bổ sung và xuất bản, trong đó mô tả chi tiết và vẽ hình 467 loài tảo lục [41]. Từ thập kỷ 40, 50 về sau của thế kỉ 20 do sự phát triển chung của khoa học nên những nghiên cứu về tảo lục ngày càng phong phú, các nghiên cứu về tảo đi theo các hớng sinh thái: tảo nớc ngọt, tảo biển, tảo đất, tảo bì sinh, tảo sống trên băng tuyết. Hàng loạt các công trình nghiên cứu theo các hớng trên cũng nh các công trình chuyên khảo phục vụ cho việc điều tra phân loại tảo ra đời: Zabelina M.M Kisselev A. (1951), Kisselev (1954), Popova T.G (1955, 1976), Kosschikov A. A (1953), Gollerbakh M.M (1953). Ergashev A. (1979), Asaulz. I (1975), Palamar Mordvinseva G.M (1982) [24]. Tuy nhiên cho đến nay trên thế giới vẫn cha có một quan điểm thống nhất về hệ thống phân loại tảo nói chung. Tùy theo từng tác giả mà sự phân loại, sắp xếp các taxon của tảo có khác nhau. Cùng với việc điều tra phân loại và những nghiên cứu về sinh thái, sinh lý thì nghiên cứu ứng dụng vi tảo đã đợc đề cập từ khá sớm. Năm 1871, A.C. Phaminxin nhà sinh lí thực vật ngời Nga, lần đầu tiên đã nuôi tảo trên môi tr- ờng nhân tạo và đã chứng minh có thể tiến hành quang hợp bằng chiếu sáng nhân tạo [10]. Năm 1880, M.Beireink (ngời Nga) đã phân lập đợc vi tảo không bị nhiễm khuẩn. Tuy vậy, mãi đến năm 1940, ngời ta mới chú ý đến giá trị thực tiễn của vi tảo và đối tợng đợc chú ý hàng đầu là Chlorella do tảo này có hàm l- ợng Prôtêin cao (47% trọng lợng khô) [10]. Có thể công nhận nớc Đức là nớc đầu tiên chú trọng phát triển công nghệ vi tảo. Ngày nay, việc nghiên cứu ứng dụng vi tảo ngày càng đợc chú ý. Một số loài tảo đợc sử dụng tạo nguồn 8 protein, vitamin bổ sung vào thức ăn cho ngời và gia súc, gia cầm; cung cấp các hợp chất hoá học dùng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nh: các loại sáp, sterol, hydrat cacbon, agarNhững nghiên cứu ứng dụng tảo trong y học cũng thu đợc nhiều kết quả. Nghiên cứu sử dụng vi tảo để chống ô nhiễm môi trờng đặc biệt là môi tr- ờng nớc là hớng nghiên cứu rất mới thu hút đợc sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Ngời ta đã tiến hành sử lí nớc thải bắng vi khuẩn, bể sinh học, cánh đồng sinh học, hồ sinh học ở Mỹ, ngời ta đã sử dụng nhiều hồ sinh vật để sử lí nớc thải, trong đó phải kể đến khả năng làm sạch nớc thải của tảo Chlorella thuộc ngành tảo lục. 1.1.1.2. Tình hình nghiên cứu vi tảo ở Việt Nam. Việt Nam là một lãnh thổ có rất nhiều loại hình thuỷ vực. Bên cạnh nguồn lợi về hải sản, đất nớc ta còn có một tiềm năng lớn về nguồn lợi thuỷ sản nớc ngọt, trong đó phải kể đến tiềm năng về tảo nớc ngọt cũng nh tảo nớc mặn. Đến cuối thế kỉ XVIII, công trình nghiên cứu đầu tiên về tảo là cuốn thực vật biển ở vịnh Nha Trang - Việt Nam (Marine plans in the vicinity of Nha Trang Viet Nam) của nhà khoa học ngời Pháp Dawson A.Y. (1954) [41]. Tác giả đã nghiên cứu có hệ thống và công bố 209 loài và dới loài trong đó có 7 loài mới cho khoa học [39]. Từ thập kỷ 60 trở đi mới có công trình nghiên cứu của ngời Việt Nam. Trong lĩnh vực nghiên cứu về tảo nớc ngọt phải nói rằng Nguyễn Văn Tuyên là ngời có nhiều đóng góp tích cực, năm 1980 với công trình nghiên cứu khu hệ tảo nớc ngọt miền Bắc đã giới thiệu 979 loài và dới loài gồm 136 loài tảo mắt, 18 loài tảo lam, 388 loài tảo lục, 2 loài tảo vòng, 10 loài tảo giáp và 260 loài tảo silic trong đó có 766 loài mới đối với Việt Nam [33]. Năm 2003, ông lại công bố công trình về sự đa dạng sinh học tảo trong thủy vực nội địa Việt Nam với 1539 loài vi tảo. Tác giả Dơng Đức Tiến trong luận án tiến sỹ khoa học của mình (1982) đã xác định 1389 loài tảo ở các loại hình thuỷ vực nội địa Việt 9 Nam. Có thể nói đây là công trình phản ánh đầy đủ khu hệ tảo nớc ngọt nớc ta trong đó có 530 loài tảo lục [5]. Gần đây nhất (1997) Dơng Đức Tiến cùng với Võ Hành đã biên soạn cuốn Tảo nớc ngọt Việt Nam, phân loại bộ tảo lục (Chlorococcales). Trong đó mô tả chi tiết đặc điểm phân loại hơn 800 loài và dới loài tảo lục ở Việt Nam [31]. ở miền Trung, năm 1983, Võ Hành nghiên cứu hồ Kẻ Gỗ (Hà Tĩnh) đã công bố 191 taxon bậc loài và dới loài. Năm 1994, ông đã công bố 45 loài tảo lục (thuộc bộ Chlorococcales) sống trong nớc ngọt ở khu vực Bình Trị Thiên và bổ sung 19 taxon mới cho khu vực này [8]. Gần đây, năm 1995, khi nghiên cứu 21 thuỷ vực nớc ngọt thuộc 5 tỉnh Bắc Trờng Sơn tác giả đã phát hiện 65 taxon bậc loài và dới loài thuộc bộ Chlorococcales [3]. Năm 2001, Nguyễn Đình San đã công bố 196 loài và dới loài tảo và vi khuẩn lam ở 20 thuỷ vực các tỉnh Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh [24]. Ngoài ra, còn một số công trình của Phạm Hồng Phong (1998) [22]; Trần Mộng Lai (2002) [20] Bên cạnh việc điều tra thành phần loài vi tảo trong các thuỷ vực thì nhiều công trình còn nghiên cứu ứng dụng tảo vào cuộc sống thực tiễn cuộc sống trong các lĩnh vực nông nghiệp, công nghiệp, y học Một số công trình đã đề cập tới mối quan hệ giữa mật độ tế bào tảo với một số yếu tố môi trờng. Tiêu biểu nh công trình: Chất lợng môi trờng nớc, thành phần loài vi tảo và vi khuẩn lam các hồ Thành Công, Hai Bà Trng, Thuyền Quang Hà Nội của tác giả Lê Thu Hà, Nguyễn Thuỳ Liên (2005) [6]; Võ Hành và cộng sự (1995) [12]; Đặng Đình Kim và cộng sự (1996) [19], Những công trình nghiên cứu về khả năng ứng dụng thực tiễn của vi tảo trong lĩnh vực sử lí ô nhiễm môi trờng nớc hiện nay đã và đang đợc rất nhiều nhà khoa học quan tâm nh: Dơng Đức Tiến (1989): Nuôi trồng tảo Spirulina có hàm lợng protein cao từ nớc thải nhà máy phân đạm và hoá học Hà Bắc [29]; Nguyễn Văn Tuyên (1992); Lê Hiền Thảo (1995) đã sử dụng Chlorella pyrenoidosa xử lý ô nhiễm nớc ở một số hồ Hà Nội, kết quả cho thấy hiệu quả 10