- Giải Pháp Xây dựng nguồn nhân lực:
3. Ứng dụng sinh thái học trong quan trắc môi trường nước, không khí, đất
không khí, đất
Ứng dụng sinh thái học trong quan trắc môi trường nước, không khí, đất là việc quan trắc sử dụng các chỉ thị sinh học trong môi trường để đánh giá mức độ, chất lượng của môi trường.
Chỉ thị sinh học là những đối tượng sinh vật có yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxy, cũng như khả năng chống chịu một hàm lượng nhất định các yếu tố độc hại cho môi trường. Sự hiện diện của chúng biểu thị một tình trạng về điều kiện sinh thái của môi trường sống nằm trong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của đối tượng sinh vật đó. Tùy thuộc trong môi trường khác nhau mà các loài chỉ thị là các loài mẫn cảm với điều kiện sinh lý và sinh hóa hoặc hiện diện hoặc thay đổi số lượng cá thể do môi trường bị ô nhiễm hay môi trường bị xáo trộn.
Quan trắc dựa vào sinh vật chỉ thị là công cụ quản lý môi trường nước hiệu quả, hỗ trợ đáng kể cho các chương trình quan trắc lý- hóa học vì không đòi hỏi các thiết bị đắt tiền, chi phí không cao khi thu mẫu và phân tích, không yêu cầu trình độ chuyên môn cao để thực hiện khâu thu mẫu và định loại loài
Quan trắc môi trường nước:
+ Các loại sinh vật có trong nước bị ô nhiễm khác sinh vật ở nước
sạch
+ VSV ở nước chia thành ba loại chỉ thị : rất bẩn hoặc hoại sinh mạnh, bẩn trung tính hoặc hoại sinh trung bình, ít bẩn hoặc hoại sinh yếu. Phân chia các vùng theo sự tiếp nhận chất hữu cơ
+ Hệ hoại sinh chủ yếu tập trung vào các vi sinh vật nhỏ: Động vật nguyên sinh (), tảo
+ Động vật không xương sống cở lớn sống đáy cũng là nhóm SV chỉ thị chính bao gồm các loài : Cánh úp, Phù du, Bướm đá,( Mẫn cảm) Giáp xác bơi nghiêng, Bộ chân đều,(Trung gian) Côn trùng hai cánh, Lớp giun ít tơ( Chống chịu)
+ Sinh vật chỉ thị phú dưỡng: Chỉ thị cho thủy vực bị ô nhiễm nặng chất hữu cơ là các loài tảo : Tảo lam, Tảo lục, Tảo Silic, Tảo mắt
Tảo mắt: chỉ thị của môi trường nhiễm bẩn hữu cơ, phú
dưỡng. Phân bố ở các thủy vực nước ngọt, một số ít loài sống ở nước lợ mặn. Đặc điểm : có váng màu xanh , vàng, đỏ,nâu trong các ao tù
Tảo lục : khi chiếm ưu thế sẽ làm nước có màu xanh nhạt
Tảo lam: ( tảo xanh hay vi khuẩn lam) sống dạng tập đoàn hay đa bào hình sợi, hình chuỗi hạt đơn hay phân nhánh. Tế bào tảo lam dạng sợi, chuỗi hạt thường có tế bào dị hình . Tảo độc hại vì một số loài tiết ra chất độc và một số loài thường gây hiện tượng nở hoa trong nước
Tảo Silic( Tảo khuê): nước ao sẽ có màu vàng nâu hay vàng lục
+ Giám sát sinh học đối với kim loại nặng trong nước ngọt: Chỉ thị sinh học sử dụng là cá chép được dùng để làm nghiên cứu độc học : Cd, Pb,Co,Cr,Ni,Sr; Chỉ thị nhờ động vật thân mềm hai mảnh vỏ: Sò, hến
Quan trắc môi trường không khí
Môi trường không khí bị ô nhiễm được đánh giá thông qua những tổn thương cho thực vật do ONKK gây nên.
Sự phản hồi của thực vật đối với chất ONKK là rất hữu ích trong các hoạt động: Nhận diện sự có mặt sớm của các chất ô nhiễm; xác định sự phân bố địa lý của các chất ô nhiễm; đánh giá nồng độ của các chất ô nhiễm; cung cấp thông tin cho việc thu các
chất ô nhiễm để phân tích hóa học; làm cơ sở nhận diện trực tiếp các chất ONKK khác nhau trên các loài, giống cây bị tổn thương.
Các nhân tố quyết định phạm vi tổn thương và những vùng bị ô nhiễm không khí bao gồm : Loài và nồng độ chất ô nhiễm; Khoảng cách từ nguồn phát thải; thời gian phơi nhiễm; những điều kiện khí tượng. Sự tổn thương do ONKK thường rất khốc liệt vào mùa ấm nóng, bầu trời trong, phẳng lặng , thời tiết ẩm ướt và áp suất không khí cao làm cho các chất độc tích lũy gần mặt đất hình thành những bẫy không khí trên cao mát hơn ở gần mặt đất gây nên hiện tượng “nghịch đảo không khí”.
Những chất ô nhiễm không khí quan trọng là Ozon, Hydroflorua (HF), clo, peroxyaxilnitrat (PAN) và etylen
Ozon:
Xâm nhập vào lá thực vật thông qua các khí khổng mở rộng quá trình trao đổi thông thường giữa thực vật và môi trường xung quanh. Mẫn cảm nhất đối với ozon là các lá , những tổn thương do tác động của ozon thông thường rõ nhận biết nhất là ở những lá già hơn. Khi tác động Ozon mạnh lên thực vật là xuất hiện các điểm nhập lại với nhau tạo ra các đốm trên bề mặt lá do bị tổn thương hoặc chết một số tế bào
VD: Dưa chuột : xuất hiện các điểm màu trắng; Khoai tây, Dưa hấu : có đốm Màu xám, có đốm có ánh kim loại; Hành: có những đốm màu trắng, đầu lá không màu
Thực vật chỉ thị ozon tốt nhất là những cây thân gỗ, cây bụi thân gỗ và các loài cỏ
PAN :
Là thành phần trong sương mù quang hóa, một chất độc hại và là chỉ thị ô nhiễm môi trường không khí
Tác đông của PAN lên thực vật thể hiện bởi các đốm bọng nước có màu bạc trắng hoặc đồng thau. Các dấu hiệu này thường thấy ở rau xà lách, đậu đỗ. Thực vật nhạy cảm xảy ra với nồng độ PAN từ 0,01 đến 0,05 ppm trong một giờ hoặc lâu hơn
Nồng độ NO từ 0,4 đến 0,8 ppm kìm hãm sự tăng trưởng của cà chua “Sonato”. Tác động mạnh của SO2 lên thực vật lá rộng làm cho lá hoặc rìa lá của chúng sẽ sáng màu giữa các gân lá ( nâu hoặc trắng). VD: Hội chứng cằn cỗi, úa vàng ở Cây thông trắng: Cây lá kim non có màu xanh sáng , tiếp theo chúng biến thành các đốm bẩn màu vàng sau đó các đầu nhọn của lá kim bị quăn lại . Nếu chỉ có tác động của SO2, lá kim trở thành màu đỏ, sau đó thành màu nâu – xám. Trên cây lá kim có thể xuất hiện nhiều vết đốm màu vàng là sự pha trộn màu của lá kim
Kim loại nặng
Thảm thực vật dọc theo hai bên đường và gần các nhà máy luyện kim thường được sử dụng cho mục đích giám sát sinh học kim loại nặng, đặc biệt là Pb
Bụi :
Lớp bụi xi măng và bụi vôi có thể được tăng lên thành dạng màng mỏng bao lấy các lá nhọn của cây lá kim làm cho cây sinh trưởng chậm lại.
Chiều dài mức tăng trưởng trung bình của các ngọn cây giảm xuống khoảng 50% khi quan trắc những cây sinh trưởng trong vùng bị bụi mạnh và không bụi
Các hạt bụi nặng từ các nhà máy xi măng, bám vào địa y và các giá thể của chúng , tạo thành một lớp mỏng hoặc váng mỏng nàu trắng làm cho Địa y bị chết
Sử dụng động vật cụ thể là thỏ nhà để quan trắc phơi nhiễm môi trường As, sau đó với Pb,Mn,Cr,Cd,và Ni.
Quan trắc sinh học ở người: Sử dụng những vật liệu sinh học người có thể lấy mẫu được bao gồm : máu, nước tiểu, tóc, móng chân tay và răng rụng. Tính nhạy bén của tóc như chỉ thị cho sự tiếp xúc với kim loại độc hại. Tùy theo nồng độ của các chất ô nhiễm khác nhau mà phản ứng của cơ thể người là khác nhau. VD: Nồng độ Ozon là 0,2 (ppm) không có tác động gây bệnh, Nồng độ là 0,3 (ppm) mũi và họng bị kích thích và bị sưng tấy
Quan trắc môi trường đất:
+ Đất phèn: Thực vật chỉ thị cho đất phèn thay đổi theo tính chất đất; Biến đổi tùy theo mức độ hàm lượng phèn chứa trong đất. Bao gồm: chỉ thị ưu thế vùng đất phèn ngập nước thường xuyên : Súng co, Sen . Các chỉ thị ưu thế vùng đất phèn ngập nước theo mùa : Lúa ma, cây sậy; Chỉ thị ưu thế vùng đất phèn nhiều: Năng ngọt, Bàng; Chỉ thị đất phèn ít và trung bình: Lác và cỏ ống; Chỉ thị ưu thế vùng đất phèn tiềm tàng: Cây rán, cây chà là. Chỉ thị sinh học sử dụng trong đất phèn :
Động vật trong đất phèn : Loài trai sinh sống được trong một
số thủy vực nội đồng nhiễm phèn chua nhẹ. Nhóm ốc tuyệt đối không sống được ở những nền đáy thủy vực còn bị ô nhiễm độc do phèn. Nhóm côn trùng thủy sinh phát triển: ấu trùng muỗi lắc và ấu trùng chuồn chuồn ở thủy vực nội đồng bị nhiễm phèn nặng. Nhóm giun ít tơ
+ Đất ngập mặn : Các loài thực vật chỉ thị phát triển trên các bãi
thủy triều và vùng cửa sông của môi trường nước mặn và nước lợ. Có cấu tạo thích nghi với môi trường. Bao gồm các nhóm cây.
Nhóm chịu mặn cao từ 10-35%0 hoặc hơn: Mắm, đước bộp, đưng, đước vòi, dà quánh, vẹt trụ
Nhóm chịu mặn trung bình từ 10-350/00: đước, vẹt, tách, vẹt dù, sú
Nhóm chịu mặn thấp : 7-200/00: Cây trang, ô rô, quạo nước, cốc
kèn
Động vật chỉ thị đất mặn : Động vật được coi là chỉ thị đất ngập mặn là Địa sâm
+ Đất nghèo dinh dưỡng: Thực vật chỉ thị cho đất nghèo dinh dưỡng điển hình là cây rau mương
Kết luận: Quan trắc dựa vào sinh vật chỉ thị là công cụ hiệu quả và hỗ trợ đắc lực cho chương trình quan trắc lý- hóa học. Cần phổ biến, mở rộng hướng sử dụng sinh vật chỉ thị trong các chương trình quan trắc môi trường định kỳ và mở rộng hướng khai thác, sử dụng sinh vật chỉ thị trong kĩnh vực môi trường