Sử dụng sinh vật trong ựánh giá chất lượng môi trường nói chung, môi trường nước nói riêng là việc quan sát những phản ứng của cơ thể sinh vật trước những biến ựổi của môi trường. Trong ựó, các sinh vật ựược ứng dụng là ỘNhững ựối tượng sinh vật có yêu cầu nhất ựịnh về ựiều kiện sinh thái liên quan ựến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxi cũng như khả năng chống chịu một hàm lượng nhất ựịnh các yếu tố ựộc hại trong môi trường sống và do ựó
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 26
sự hiện diện của chúng biểu thị một tình trạng về ựiều kiện sinh thái của môi trường sống nằm trong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của ựối tượng sinh vật ựóỢ Ờ chúng ựược gọi là các sinh vật chỉ thị.
Nhìn chung các phương pháp sử dụng chỉ thị sinh học trong nghiên cứu ô nhiễm môi trường nước thường lợi dụng sự có mặt hoặc vắng mặt những loài ựơn lẻ nhất ựịnh hoặc những nhóm các ựơn vị phân loại mẫn cảm và phản ứng với sự có mặt của chất ô nhiễm trong môi trường, những biến ựổi về sinh lý và hình thái ựược sử dụng ựể xác ựịnh các tác ựộng và phân bố các chất ô nhiễm trong vùng lấy mẫu. Các phương pháp sử dụng chỉ thị sinh học ựánh giá chất lượng nước bao gồm: sử dụng chỉ số sinh học, sử dụng sinh vật tắch tụ, phép thử sinh học, xây dựng bản ựồ ô nhiễm, so sánh, quan trắc bằng vi sinh vật.
Trong thời gian gần ựây, phương pháp sinh học trong ựánh giá chất lượng môi trường nước ngày càng ựược quan tâm nghiên cứu bởi vì:
+ Thứ nhất, các phương pháp lý hóa học chỉ xác ựịnh các yếu tố riêng lẻ trong môi trường nước ô nhiễm. Tác ựộng này rất khác với tác ựộng tổng hợp của toàn bộ các yếu tố. Tác ựộng tổng hợp này chỉ ựược thể hiện qua các dữ liệu sinh học thu ựược trên các thể sinh vật hoặc quần xã sinh vật trong môi trường nước bị ô nhiễm.
+ Thứ hai, phương pháp lý hóa học xác ựịnh chất lượng môi trường nước trong một thời ựiểm tức thời. Trong khi ựó, phương pháp sinh học thể hiện chất lượng môi trường nước qua một quá trình diễn ra trong một thời gian nhất ựịnh ựủ cho một vài chu kỳ sống của sinh vật chỉ thị
+ Thứ ba, các phương pháp, kỹ thuật phân tắch lý hóa học hiện nay chưa có khả năng xác ựịnh các chất có hàm lượng siêu nhỏ trong môi trường nước nằm dưới giới hạn phân tắch. Trong khi ựó, phương pháp sinh học có khả năng gián tiếp xác ựịnh ựược các chất có hàm lượng siêu nhỏ, dựa vào khả năng tắch tụ sinh học của các sinh vật chỉ thị.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 27
+ Cuối cùng, các phương pháp lý hóa học truyền thống hiện nay chỉ xác ựịnh ựược khoảng 25 chất ô nhiễm thải vào môi trường nước, trong khi ựó, số chất ô nhiễm ựược thải vào môi trường hiện nay là rất lớn, tới khoảng 1.500 chất, vượt qua khả năng kỹ thuật và ựặc biệt kinh phắ phân tắch lý hóa học trong giám sát môi trường nước.
Như vậy có thể thấy phương pháp sinh học trong giám sát môi trường sử dụng sinh vật chỉ thị có thuận lợi hiệu quả hơn so với phương pháp lý hoá học nhờ khai thác khả năng tắch tụ các chất ô nhiễm trong cơ thể sinh vật và giá trị biểu thị tác ựộng tổng hợp các yếu tố môi trường của sinh vật. Do ựó, ngày từ những năm ựầu của thế kỷ XX, trên thế giới ựã có nhiều nghiên cứu ứng dụng sinh vật trong ựánh giá chất lượng môi trường, và ựến nay việc nghiên cứu và sử dụng các yếu tố sinh học ựánh giá, giám sát và cải thiện chất lượng môi trường ựã ựạt ựược nhiều thành tựu có ý nghĩa khoa học và thực tế.
đối với mục ựắch ựánh giá chất lượng nước, hiện nay có khá nhiều loài
sinh vật ựã ựược phát hiện và ứng dụng thành công làm sinh vật chỉ thị ở nhiều vùng trên thế giới. Có nhiều tác giả ựã sử dụng đVKXS cỡ lớn ựánh giá ô nhiễm hữu cơ ở các thuỷ vực, với ưu ựiểm là dễ thu thập ựịnh lượng, dễ dàng bảo quản và thuận lợi cho việc giám ựịnh về sau. Dựa vào ựặc tắnh sống ựáy và lọc các chất cặn bã trong ao, ở các nước như Nhật Bản, Mỹ, Úc, Ấn độ, người ta dùng nhiều loài sinh vật như trai nước ngọt, trai nước mặn, ựể kiểm soát chất lượng nước, ựặc biệt là nước ô nhiễm kim loại nặng, ựồng thời làm sạch nước (Momoshima et al, Risebrough, 1983, Cope 1999, John 2001Ầ). Kabler (1957) ựã coi nhóm vi khuẩn E.coli là các chỉ thị cho ô nhiễm về chất lượng nước uống. Việc sử dụng các loài cá làm sinh vật chỉ thị cũng ựược Dondoroff (1957) ựề cập tới... Tại các nước phát triển châu Âu và Bắc Mỹ, ựặc biệt là ở ngay một số nước trong khu vực như Trung Quốc, Ấn độ, Thái Lan, ựã có những nghiên cứu nhiều năm sử dụng các nhóm sinh vật ựánh giá và giám sát môi trường. Nhiều quốc gia ựã thiết lập những chỉ số
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 28
sinh học riêng của mình ựể ựánh giá chất lượng môi trường nước như những thông số không thể thiếu bên cạnh những chỉ tiêu thủy lý hóa truyền thống (chỉ số sinh học của Bỉ - BBI, của Pháp Ờ FI, của Anh Trend Index, chỉ số hoại sinh Ờ SI, chỉ số ựa dạng Ờ DI,...). Cho ựến nay, có khoảng 50 phương pháp sinh học ựánh giá chất lượng nước mặt. Các phương pháp này ựều ựưa ra hệ thống chỉ số ô nhiễm, chỉ số sinh học khác nhau cho việc ựánh giá chất lượng môi trường nước.[19]
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu sử dụng sinh vật chỉ thị ựánh giá chất lượng môi trường nước cũng ựã ựược tiến hành. Các nhà khoa học thuộc khoa Sinh trường đHKHTN, đHQGHN ựã xây dựng một khoá ựịnh loại đVKXS cỡ lớn ựến họ và thiết lập một quy trình lấy mẫu, và một hệ thống tắnh ựiểm sử sụng trong quan trắc sinh học ựối với các thuỷ vực nước chảy tại Việt Nam. Trên cơ sở nghiên cứu trong vòng 10 năm (1985 Ờ 1995) cùng với các dẫn liệu ựã biết trước ựây về các thuỷ vực có nước thải vùng Hà Nội. Nguyễn Xuân Quýnh (1995) ựã ựề xuất một hệ thống phân loại ựộ nhiễm bẩn các thuỷ vực nước thải ở Hà Nội dựa trên một số chỉ tiêu cơ bản về sinh học, kèm theo nó là các chỉ tiêu lý hoá học quy ựịnh sự có mặt hay vắng mặt của một số loài hay nhóm loài đVKXS, ựược coi như sinh vật chỉ thị quy ựịnh sự phát triển về số lượng và khối lượng của chúng ở những mức ựộ khác nhau. Trương Thanh Cảnh và Ngô Thị Trâm Anh trường đHKHTN, đHQG TPHCM cũng ựã sử dụng đVKXS ựể ựánh giá chất lượng nước tại 4 kênh mương chắnh trong TP HCM, sử dụng hệ thống tắnh ựiểm BMWP và ASPT. Các kết quả này là dữ liệu quan trọng cho việc xây dựng các chỉ thị và chỉ số sinh học. Tuy nhiên các nghiên cứu này hầu hết mới dừng ở mức ựánh giá ựịnh tắnh và ựiều tra khu hệ và chưa ựược thực hiện một cách ựồng bộ, thống nhất. Trong khi ựó, ựể lựa chọn ựược sinh vật chỉ thị và xây dựng ựược chỉ số sinh học cần phải có những nghiên cứu lâu dài, liên tục và bộ dữ liệu hoàn chỉnh về sinh vật chỉ thị với các ựiều kiện môi trường nước khác nhau. đồng thời, mỗi
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 29
loài sinh vật chỉ thị có sự thắch ứng khác nhau và phân bố khác nhau tuỳ ựiều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu và ựặc tắnh chống chịu của chúng, một ựối tượng có khả năng làm sinh vật chỉ thị ở vùng này chưa chắc ựã thắch hợp làm sinh vật chỉ thị tại vùng khác, do ựó khi nghiên cứu ứng dụng chỉ số sinh học cho môi trường cụ thể của Việt Nam cũng cần phải có nhiều nghiên cứu kiểm chứng tắnh phù hợp của các chỉ số này.[25]
Ngoài việc sử dụng các loài chỉ thị, ựể ựánh giá chất lượng môi trường nước người ta có thể sử dụng các chỉ số sinh học và cho ựến nay ựã có hàng chục phương pháp và chỉ số sinh học ựánh giá chất lượng môi trường nước. Tuy nhiên, tùy theo các mục tiêu mà lựa chọn sử dụng chỉ số sinh học cho phù hợp. Các phương pháp sử dụng yếu tố sinh học chỉ thị môi trường thường thông qua một số các chỉ số sinh học cơ bản sau:
+ Cấu trúc quần xã, và mật ựộ số lượng (quần xã, quần thể sinh vật chỉ thị): ựược sử dụng trên cở sở ựặc tắnh thau ựổi cấu trúc thành phần loài, tỷ lệ
về mật ựộ số lượng giữa các nhóm sinh vật
+ Chỉ số ưu thế: sử dụng một số nhóm loài ựặc trưng phát triển ưu thế
về số lượng và tần suất.
+ Chỉ số ựa dạng: các chỉ số ựa dạng ựược tắnh theo nhiều công thức của
các tác giả ựưa ra như chỉ số Shannon&Weaver (HỖ), Margaleft (D), chỉ số ựa dạng cá (α)
+ Chỉ số sinh học tổ hợp (Intergrated Biological Index Ờ IBI)
+ Chỉ số sử dụng ựộng vật ựáy cỡ lớn (macrobenthos) ựể ựánh giá nhanh
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 30
PHẦN III. đỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU