L ỜI CAM ĐOAN
6. Ý nghĩa thực tiễn
3.5. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm về sinh vật trong xlnt kênh tham lương
Do hạn chế về thời gian và kinh phí nên chúng tôi chỉ khảo sát được chỉ số E. coli trong nhóm Coliform.
Bảng 3.27: HQXL E.coli theo mùa
Mùa/ Địa điểm Ecoli (CFU/100ml) HQXL (%)
Trước xử lý Sau xử lý
Mùa mưa 2005:
Cầu Bưng 4 0 100,0
Cầu Tham Lương 14.000 0 100,0
Cầu Bến Phân 610 0 100,0
Mùa khô 2006:
Cầu Bưng 1.500 <0,3 100,0
Cầu Tham Lương <30 <0,3 100,0
94
Nhận xét: Trước xử lý số lượng E.coli KTL đạt trung bình 4.700CFU/100ml. So với số lượng E.coỉỉ ở các kênh Tàu Hủ - Bến Nghé (2.386.000CFU/100ml) và kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè (929.000CFU/100ml), E.coli của KTL ít hơn nhiều.
HQXL E.coli ở cả 2 mùa đều đạt rất cao (100%) và không có sự khác biệt giữa 2 mùa. Do giá trị pH cao (pH>9) và có lúc pH >10 nên các vi khuẩn phân nhanh chóng bị tiêu diệt. Ánh sáng trực tiếp làm tăng nhiệt độ, gián tiếp cung cấp năng lượng cho tảo quang hợp làm oxy hòa tan gia tăng. Quá trình oxy quang hóa có tác dụng tiêu diệt vi khuẩn phân nhanh chóng.
3.5.2. Kết quả nghiên cứu về tảo
3.5.2.1. Cơ cấu, thành phần tảo ở TP. Hồ Chí Minh và tảo tham gia XLNT - kênh Tham Lương.
Qua điều tra cơ bản về tiềm năng các loài tảo trong các thủy vực thuộc địa bàn TP. Hồ Chí Minh, chúng tôi đã xác định được 526 loài (từ 21 địa điểm lấy nguồn giống tảo). Cơ cấu thành phần của 526 loài tảo này được trình bày trong bảng 3.28.
Qua bảng 3.28, trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh tảo Lục, tảo Silic, tảo Lam chiếm tỷ lệ cao trong các thủy vực. Đây là nguồn giống quan trọng và đóng vai trò chủ yếu trong QTXLNT.
Tảo Lam và tảo Silic chiếm tỷ lệ tương đối cao, chứng tỏ thủy vực ở TP. Hồ Chí Minh có độ bẩn và ô nhiễm nước thải sinh hoạt khá nặng.
Bảng 3.28. Cơ cấu, thành phần tảo trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh
(qua điều tra cơ bản).
Ngành Số loài Tỷ lệ (%) Euglenophyta 98 18,7 Chlorophyta 180 34,2 Cyanophyta 114 21,6 Bacillariophyta 113 21,4 Các ngành khác 21 4,1 Tổng số 526 100,0
95
Qua nhiều đợt thí nghiệm nuôi cấy tảo XLNT từ các NG trên, với 4 NĐNT khác như sau, chúng tôi xác định được 321 loài tảo tham gia XLNT – KTL với cơ cấu thành phần như sau:
Bảng 3.29. Cơ cấu, thành phần tảo tham gia XLNT – KTL
(qua các mẫu nuôi cấy)
Ngành Số loài Tỷ lệ (%) Euglenophyta 49 15,3 Chlorophyta 121 37,7 Cyanophyta 75 23,4 Bacillariophyta 72 22,4 Các ngành khác 04 1,2 Tổng số 321 100,0
Nhận xét: Qua bảng 3.29, chúng tôi nhận thấy tảo Lục, tảo Lam và tảo Silic đóng vai trò quan trọng trong XLNT- KTL. Tảo Lam chiếm tỷ lệ cao (23,4%) so với kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè (13,3%), Tàu Hủ - Bến Nghé (13,9%) [14], [ 23 ]. Kết quả này phù hợp với kết quả phân tích thủy lý, hóa về mức độ ô nhiễm chất thải công nghiệp thể hiện qua tì số COD/BOD (KTL = 8,1; Nhiêu Lộc - Thị Nghè = 3,2; Tàu Hủ - Bến Nghé = 2,6). Chứng tỏ KTL bị nhiễm bẩn nặng và tảo Lam đóng vai trò quan trọng trong XLNT công nghiệp.
Tảo Mắt tham gia XLNT - KTL chiếm tỷ lệ thấp (15,3%), so với kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè (17,3%), Tàu Hủ - Bến Nghé (18,6%). Chứng tỏ KTL bị nhiễm phân bắc không lớn. Kết quả này cũng phù hợp với chỉ số E.coli được phân tích (trước xử lý) ở KTL (4.700CFU/100ml), Nhiêu Lộc - Thị Nghè (929.000CFU/100ml), Tàu Hủ - Bến Nghé (2.386.000CFU/100ml) [14], [23 ]. Và đây cũng là sự khác biệt về sự tham gia XLNT của tảo Mắt ở KTL với các vùng ô nhiễm của Việt Nam, tỷ lệ tảo Mắt rất cao (30%) do bị nhiễm phân bắc, phân chuồng nặng.
96
Kết quả nghiên cứu về tảo XLNT-KTL, tỷ lệ loài tham gia xử lý so với tổng số loài (321/526 ~ 61%) cao hơn so với trên thế giới và Việt Nam (50%) [29] (nguồn Palmer and Tarzwell, 1955 và Nguyễn Văn Tuyên).
Nếu xem xét khả năng tham gia XLNT của từng ngành tảo ở KTL, ta xét tỷ lệ loài tham gia xử lý với tổng số loài của chính ngành đó như sau:
Bảng 3.30:Tỷ lệ loài tảo tham gia XLNT-KTL so với tổng số loài của chính ngành đó
Ngành tảo Tỷlệ (%)
của loài xử lý/tổng số loài
Euglenophyta 49/98 (50,0%)
Chlorophyta 121/180 (67,2%)
Cyanophyta 75/114(65,7%)
Bacillariophyta 72/114(63,2%)
Các ngành khác 4/21 (21,0%)
Nhận xét: Tỷ lệ loài tham gia XLNT/ tổng số loài của chính ngành đó ở KTL tính trung bình (61,5%) thấp hơn so với ở Việt Nam nói chung (74,2%) [27 tr95]. Điều đó thể hiện XLNT công nghiệp khó khăn hơn so với NTSH bình thường khác.
• Khi đánh giá về chất lượng nước thông qua sự hiện diện của các ngành tảo, theo Eren, 1978; Arauzo và CTV, 2000; Saha và Jna, (2003) [27] cùng với các nghiên cứu của TS. Nguyễn Văn Tuyên; PGS.TS Đoàn Cảnh; TS Phan Văn Minh [5], [29] đều cho rằng: tảo Lục (Chlorophyta) và tảo Silic (Bacillariophyta) có sự gia tăng rõ rệt khi chất lượng của nước trở nên tốt hơn. Trong thực nghiệm XLNT -KTL kết quả trên cũng đã được kiểm nghiệm qua cơ cấu, thành phần các ngành tảo (sau xử lý) như sau:
Bảng 3.31. Cơ cấu, thành phần tảo ở các ĐĐ nghiên cứu sau xử lý
(NĐNT30% - NG ao sen Quận 11 - mùa mưa 2005).
Ngành tảo Tỷ lệ (%)
Cầu Bưng Cầu Tham Lương Cầu Bến Phân
97 Chlorophyta 42,0 40,0 48,0 Cyanophyta 16,0 15,0 11,0 Bacillariophyta 34,0 31,7 32,8 Ngành khác (Pyrrophyta) 1,6 Tổng số 100,0 100,0 100,0
Sau xử lý, tỷ lệ các ngành tảo ở 3 ĐĐ nghiên cứu (bảng 3.31) với tảo Lục và tảo Silic chiếm ưu thế (>70%) cũng gần giống với tỷ lệ các ngành tảo có trong nước tự nhiên vùng nước ngọt, cửa sông Việt Nam (bảng 3.32). Chứng tỏ chất lượng nước sau xử lý đã được cải thiện đáng kể.
Bảng 3.32. Cơ cấu thành phần tảo nước ngọt vùng cửa sông Việt Nam
Ngành Số loài Tỷ lệ(%) Euglenophyta 214 13,09 Chlorophyta 614 39,90 Cyanophyta 264 17,02 Bacillariophyta 409 26,60 Các ngành khác 38 20,40 Tổng số 1535 100,0 Nguồn [29].
3.5.2.2. Độ đa dạng loài của tảo
Độ đa dạng loài là thuộc tính quan trọng nhất của quần xã. Xác định các chỉ số đa dạng là một trong những phương pháp tốt nhất để phát hiện và đánh giá sự nhiễm bẩn [28] (nguồn Wilh, 1967).
Theo O.dum (1967) [18] độ đa dạng loài được tính theo công thức: d = S/√N 5Ttrong đó: d là độ đa dạng về loài (diversity); s là số lượng loài trong quần xã (Number taxa present); N là số cá thể (density)
Thực ra chỉ số ta phải lựa chọn là độ đa dạng về loài (d) của quần xã chứ không phải là N (số lượng cá thể). Vì (d) quyết định sự cân bằng, ổn định của hệ, và đó cũng là mục đích của XLNT. Hay nói cách khác, phải chọn trạng thái có sô loài tối đa chứ không phải trạng thái có số cá thể tối đa. Đây cũng là lý do chính để chọn NĐNT 30% xử lý.
98
Sử dụng phép toán thống kê tính khoảng tin cậy trong đếm số lượng cá thể (N) trong 100 ml nước thải:
Công thức khoảng tin cậy của N = N' ± ε
Trong đó N' là giá trị trung bình của N đếm được.
ε= tα
2
� *δ/n
Dựa vào hàm Laplace:
1− 𝛼 →〈1− 𝛼〉� → 𝑡𝛼2 �2 𝛿2 = 1𝑛 �(𝑁𝑖 − 𝑁)2
𝑛 𝑖=1
n = 30 (là số ô đếm trong 1 mẫu).
Độ đa dạng loài của tảo trong XLNT - KTL biến động như sau:
Bảng 3.33 : Biến động độ đa dạng loài của tảo theo NĐNT và các NG
(ĐĐ cầu Bến Phân – mùa mưa 2005)
Nguồn giống Chỉ NĐNT Số 30% 50% 70% 100% S 73 51 48 39 ao sen (Q.11) N 2.646 ±33 3.033 ±109 8.006 ±171 8.969 ±80 d 0,448 0,292 0,169 0.130 S 65 59 44 30 ao cá (Q.8) N 5.565 ±103 6.656 ±166 8.432 ±74 9.359 ±231 d 0,275 0,228 0,151 0,098 S 53 37 32 30 ao sen (B.Chánh) N 4.939 ±138 6.388 ±136 9.350 ±80 10.289 ±142 d 0,238 0,146 0,104 0,093 Ghi chú : N l à số cá thể/100ml.
Nhận xét: Ở NĐNT càng cao, độ đa dạng loài (d) càng thấp. NĐNT 30% có độ đa dạng loài (d) cao nhất. NĐNT 100% có (d) thấp nhất.
Ao sen Quận 1 1 có độ đa dạng loài tảo cao nhất (d = 0,448) so với 2 nguồn giống còn lại (d = 0,275 và 0,238).
Bảng 3.34: Biến động độ đa dạng loài của tảo theo mùa
99 Mùa Chỉ NĐNT Số 30% 50% 70% 100% S 73 51 48 39 Mưa 2005 N 2.646 ±33 3.033 ±109 8.006 ±171 8.969 ±80 d 0,448 0,292 0,169 0.130 S 63 44 40 35 Khô 2006 N 4.903 ±92 7.817 ±143 8.320 ±124 10.397 ±286 d 0,284 0,157 0,138 0,108 Ghi chú : N l à số cá thể/100ml.
Nhận xét: Mùa mưa, độ đa dạng loài (d) của tảo cao hơn mùa khô.
3.5.2.3. Xác suất tìm thấy từng ngành tảo ở mỗi NĐNT khác nhau
Áp dụng công thức xác suất đầy đủ:
𝑃(𝐴) = 𝑃(𝐴1)𝑃(𝐴/𝐴1)+𝑃(𝐴2)𝑃(𝐴/𝐴2)+⋯+𝑃(𝐴𝑛)𝑃(𝐴/𝐴𝑛) = � � 𝑃(𝐴𝑖).𝑃(𝐴/𝐴𝑖)
𝑛 𝑖=1
Trong đó: Biến cố (A) là 1 trong 4 ngành tảo: Euglenophyta, Chlorophyta, Cyanophyta, Bacillariophyta.
Nhóm đầy đủ là 3 địa điểm nghiên cứu: cầu Bưng, cầu Tham Lương và cầu Bến Phân. Ví dụ: Tính xác suất tìm thấy ngành Chlorophyta khi nuôi tảo ở 3 địa điểm, cùng NĐNT 30% như sau:
Gọi P(A) là xác suất tìm thấy ngành Chlorophyta ở NĐNT 30%. Gọi P(A1); P(A2); P(A3) là xác suất tìm thấy ở từng địa điểm.
Gọi P(A/A1) là xác suất tìm thấy ngành Chlorophyta ở ĐĐ cầuBưng.
Gọi P(A/A2) là xác suất tìm thấy ngành Chlorophyta ở ĐĐ cầu Tham Lương. Gọi P(A/A3) là xác suất tìm thấy ngành Chlorophyta ở ĐĐ cầu Bến Phân.
100
Thì P(A) = P(A1)P(A/A1) + P(A2)P(A/A2) + P(A3)P(A/A3) =
1 3 . 31 50 + 1 3 . 31 60 + 1 3 . 48 73 = 0,260 + 0,238 + 0,219 = 0,663
Dựa vào thống kê các ngành tảo ở các địa điểm, thuộc các nồng độ xử lý khác nhau (NG ao sen Quận 1 1 - mùa mưa 2005) và cách tính xác suất trên chúng tôi thu được kết quả như sau:
Bảng 3.35. Xác suất tìm thấy từng ngành tảo ở các NT khác nhau
Ngành
NĐNT Euglenophyta Chlorophyta Cyanophyta Bacillariophyta
30% 0,063 0,660 0,076 0,201
50% 0,045 0,540 0,169 0,246
70% 0,110 0,580 0,210 0,100
100% 0,114 0,460 0,279 0,147
Nhận xét: dựa vào bảng 3.35, xác suất dễ tìm thấy các ngành tảo theo thứ tự giảm dần ở các NĐNT:
NĐNT 30% và NĐNT 50% Chlorophyta; Bacillariophyta; Cyanophyta; Euglenophyta NĐNT 70% và NĐNT 100%: Chlorophyta; Cyanophyta; Euglenophyta; Bacillariophyta.
Như vậy, ở NĐNT càng thấp càng dễ tìm gặp ngành Chlorophyta và Bacillariophyta, NĐNT càng cao càng dễ gặp ngành Cyanophyta và Euglenophyta. Đây cũng là cơ sở lựa chọn NĐNT để xử lý và không nên xử lý ở NĐNT cao vì dễ gặp các loài tảo độc (tảo Mắt và tảo Lam), đặc biệt là tảo Lam. Ở NĐNT thấp 30% các ngành tảo Chlorophyta và Bacillariophyta chiếm ưu thế, trong đó có rất nhiều loài tảo làm thức ăn cho tôm, cá (nguyên cầu tảo, Gomphonema, Pinnularia.. .).
Mỗi ngành tảo chiếm ưu thế ở NĐNT khác nhau. Bảng 3.35 cho ta thấy ngành Chlorophyta chiếm ưu thế ở NĐNT 30%; ngành Bicillariophyta chiếm ưu thế ở NĐNT 50%; ngành Euglenophyta và Cyanophyta chiếm ưu thế ở NĐNT 70%; ngành Cyanophyta chiếm ưu thế ở NĐNT 100%.
Từ kết quả ở bảng 3.35 có thể suy ra các tổ hợp tảo thường gặp trong quá trình XLNT - KTL như sau:
NĐNT 30% và 50%: tổ hợp ngành Chlorophyta và Bacillariophyta. NĐNT 70%: tổ hợp ngành Chlorophyta và Euglenophyta.
101
NĐNT 100%: tổ hợp ngành Chlorophyta và Cyanophyta.
Kết quả này chúng tôi đã quan sát thấy trên các mẫu thí nghiệm khi XLNT -KTL ở các nồng độ khác nhau (hình 3.4).
103
3.5.2.4. Các loài tảo chỉ thị
Có thể xác định trạng thái (Status) và xu thế phát triển (Trends) của hệ qua các loài chỉ thị (Bioindicators).
Thế của diễn thế trong XLNT luồn phải phù hợp với xu thế tự nhiên của trái đất, xu thế đó là: hệ xử lý ngày càng ít chất dinh dưỡng và sạch dần lên. Mỗi trạng thái của hệ sẽ có những sinh vật tương ứng xuất hiện, vì chúng thích nghi với điều kiện môi trường đó, đây là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên. Trạng thái và xu thế biến đổi của hệ được đánh giá thông qua các sinh vật chỉ thị (tảo và động vật).
Ở Việt Nam có khoảng 30 loài tảo chỉ thị độ bẩn [29 trl36, 137, 138]. Khi nghiên cứu XLNT - KTL, chúng tôi đã gặp 16 loài tảo chỉ thị sau:
Nhận xét: số loài tảo chỉ thị độ bẩn KTL là 16 loài, chiếm 16/30 ~ 53% tổng số loài tảo chỉ thị ở Việt Nam. Kết quả này phù hợp với lý thuyết chung về tỷ lệ giữa các loài tảo tham gia xử lý và tổng số các loài tảo hiện có trong khu vực ô nhiễm ở Việ t Nam nói chung (50%) [29, tr 95].
104
Dùng tảo chỉ thị nhanh chóng đánh giá được tình trạng và xu thế của hệ, điều đó có ý nghĩa thực tiễn rất lớn. Thay vì phải phân tích hàng trăm mẫu để biết các chỉ số thủy lý, hóa rất mất thời gian và tốn kém, ta chỉ cần quan sát màu nước (thực chất là màu của tảo) và phát hiện các sinh vật chỉ thị (qua mẫu nước, quan sát bằng kính hiển vi) trong thời gian vài phút có thể xác định được trạng thái và xu thế biến đổi của hệ xử lý thông qua các sinh vật chỉ thị.
3.5.2.5.Tảo dị dạng
Trong thực nghiệm XLNT - KTL chúng tôi đã gặp nhiều trường hợp tảo bị biến dạng về mặt hình thái (tảo dị dạng).
Ở NĐNT 30% gần như không gặp loài tảo nào bị biến dạng. Từ các NĐNT 50% trở lên, tần suất gặp gỡ tảo dị dạng tăng dần, và NĐNT 100% có tần suất gặp tảo dị dạng là cao nhất.
Loài tảo bị dị dạng nhiều nhất là Scenedesmus, sau đó là Pediastrum. Pediastrum dị dạng ít hơn nhiều so với Scenedesmus. Chúng tôi chưa gặp tảo dị dạng ở những loài khác ngoài Scenedesmus và Pediastrum.
Các biến dạng chủ yếu của tảo là mọc thêm gai ở phía trong, không giống như các tảo bình thường khác. Tế bào đầu đỉnh mọc thêm gai, tế bào vừa thêm gai vừa thay đổi cách sắp xếp trong tập đoàn. Tế bào biên không có gai nhưng tế bào trong có gai. Cách sắp xếp tế bào trong tập đoàn thay đổi, có một tế bào tròn lại, hoặc trong tập đoàn có những tế bào phình to ra, nhưng cũng có những tế bào teo lại, hoặc biến đi mất. Có khi gai mọc không đúng như bình thường mà mọc ngược chiều nhau và tập đoàn có thể thêm ra thành 8 tế bào.v.v.
Ở Pediastrum, biến dạng của tảo làm cho các tế bào trở nên không giống nhau, hoặc toàn bộ tế bào trở nên biến dạng. Nếu quan sát kỹ mới có thể biết đó là Pediastrum.
Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi còn nhận thấy ở các mẫu có tảo dị dạng nhiều (NĐNT 70-100%) thì thường không gặp đại diện của các ngành động vật như: Trùng bánh xe, Râu ngành, Chân chèo... Có thể là do động vật nhạy cảm với các chất độc nên không tồn tại ở môi trường độc hại này.
Nguyên nhân tảo dị dạng, có thể là do ảnh hưởng của các chất độc từ NTCN hòa tan trong nước, chúng tác động tới tảo và gây dị dạng. Các chất độc có hàng vạn chất vô cơ và
105
hữu cơ cùng tác động đến tảo và gây dị dạng. Do vậy, cũng khó có thể xác định được chất cụ thể nào đã gây dị dạng cho tảo và hàm lượng chất độc gây dị dạng là bao nhiêu. Do hạn chế về thời gian và kinh phí phân tích mẫu nên chúng tôi không thể làm hết những công việc mà mình mong muốn. Hy vọng sẽ có những đề tài khoa học nghiên cứu riêng về vấn đề này.
3.5.3. Kết quả nghiên cứu về động vật
Nghiên cứu diễn thế các quần xã trong XLNT - KTL, chúng tôi gặp rất nhiều động vật cùng tham gia xử lý. Chúng chủ yếu thuộc các ngành động vật Nguyên sinh (Protozoa); Giáp xác (Rustacea) với các lớp Trùng bánh xe (Rotatoria) ; Râu ngành (Cladocera); Chân chèo (Copepoda) và một số đại diện khác như Giun ít tơ (Oligochaeta), Nấm.v.v... Động vật tham gia xử lý đã xác định được là:
Ngành Giáp xác
Lớp Rotatoria : 1. Brachionus forficula
2 . B.quadridentatus
3. B.falcatus Zacharias 4. B.calyciflorus Pllas
5. B. calyciflorus amphiceros
6. B. calyciflorus typica
7. Filinia longiseta (Họ: Filiniidae)
8. Trichotria tetractis (Ehrenb.), Họ Trichotriiđae 9. Sinantherina sp. (Họ Flosculariidae)
10. Cephalodella mucronata (Họ Cephalodelliae)
11. Dipleuchlanis sp. (Họ Euchlanidae) 12. Polyarthra vulgariz (Họ Synchaetidae) 13. Lecane (Monostyla) bulla (Họ Lecanidae)
Lớp Cladocera: 14. Moina dubia de Guerrne et Richard (con non và con trưởng thành).
Lớp Copepoda: 15: Microcyclops varicans Sars. 16.Microcyclops leuckarti
106
17.Thermocyclops hyalinus
18.Ấu trùng nauplius copepoda
Ngành động vật Nguyên sinh (Protozoa)
19.Paramecium caudatum
Các động vật chỉ thị cho nước bẩn vừa (Mesosaprobe) là: Filinia longiseta; Sinantherina sp.; Poiyarthra vulgaris.
Sự xuất hiện của các lớp động vật không đồng nhất trong diễn thế của các quần xã. Chúng xuất hiện tuần tự theo trình tự của diễn thế trong QTXL. Giai đoạn đầu của diễn thế, nước bẩn Rotatoria chiếm ưu thế. Khi hệ sạch dần lên, Cladocera xuất hiện và nhanh chóng chiếm ưu thế (thay cho (Rotatoria)). Khi nước tiếp tục sạch lên thì Copepoda thay thế Cladocera. Khi hệ đạt trạng thái bẩn vừa (Mesosaprobe) lại chính là lúc các ngành, lớp động vật trong hệ xuất hiện đầy đủ nhất: Trùng đế giày (Paramecium caudatum); Trùng bánh xe (Rotatoria); Râu ngành (Cladocera), Chân chèo (Copepoda) và nhiều động vật khác.
Tuy nhiên, sự xuất hiện của các đại diện động vật về mật độ cá thể trên một đơn vị thể tích là không giống nhau theo tiến trình của diễn thế. Lúc đầu, Rotatoria chiếm ưu thế với