I. Dung dịch tiêu chuẩn có vấn đề, Lặp lại bước B vớ
b. Hệ thống Saprobic và chỉ số Saprobic
Chỉ số Saprobic và hệ thống Saprobic được xây dựng lần đầu tiên vào những năm đầu của thể kỷ 20 nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của các nguồn điểm từ các cống thải tới sự thay đổi trong quần thể sinh vật ở xuôi dòng thải. Đây có thể coi là chỉ số hóa sinh tổng hợp dựa trên sử dụng hướng tiếp cận sinh thái dựa trên các loài sinh vật chỉ thị ô nhiễm nhạy cảm với sự suy giảm nồng độ oxy.
Chỉ số Saprobic tập trung vào đối tượng ô nhiễm hữu cơ và thường được áp dụng để đánh giá những thay đổi về chất lượng nước theo khoảng cách từ đầu nguồn thải nhờ có sự tham gia của quá trình tự làm sạch thông qua xem xét những biến đổi trong quần thể sinh vật và các loài đơn lẻ tồn tại riêng biệt trong từng vùng ô nhiễm.
Chỉ số Saprobic ban đầu sử dụng phương pháp nghiên cứu quần thể nhưng sau đó với những phát triển về khoá phân loại cho phép áp dụng chính xác chỉ số trên cấp độ loài.
Phương pháp xác định chỉ số
Chỉ số Saprobic được tiếp cận theo hướng sinh thái, bao gồm cả nghiên cứu quần thể (khởi đầu) và nghiên cứu loài chỉ thị (sau đó). Hệ thống Saprobic được xây dựng để phân loại các vùng hoại sinh với mức độ khác nhau và làm cơ sở bước đầu quá trình xây dựng chỉ số.
Bước 1: Lựa chọn các loài sinh vật chỉ thị:
Trong nghiên cứu ban đầu, chỉ số sử dụng hầu hết các loài thuỷ sinh vật tham gia vào chỉ số, nhưng trong rất nhiều phiên bản sau này, tuỳ theo từng mục đích nghiên cứu và môi trường khác nhau, các loài động vật không xương sống cỡ lớn, động vật đáy, tảo hay 1 số sinh vật chỉ thị khác có thể được sử dụng để thay thế. Mỗi vùng trong 4 vùng trên đều được đặc trưng bởi các loài sinh vật chỉ thị sống trong vùng cụ thể đó. Nhờ đó, việc đối chiếu giữa danh sách các loài thu thập được tại 1 điểm lấy mẫu cụ thể với danh sách các loài chỉ thị có trong 4 vùng trên có thể cho ta biết chất lượng nước mặt ở khu vực đó, đặc biệt khi kết hợp thêm các
thông tin chi tiết khác đặc tính thủy vực (ví dụ: sự phát thải khí từ tầng đáy, sự xuất hiện của bọt, sắt sulphide trên mặt đá). Đặc điểm cụ thể xem bảng 12.4:
Bảng 12.4. Đặc điểm phân vùng ô nhiễm theo hệ thống Saprobic
Phân vùng Đặc tính hóa - lý Quần xã sinh vật
Vùng
Polysaprobic (ô nhiễm rất nặng)
- Sản phẩm của sự phân huỷ protein, pepton và peptit
- Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân huỷ như H2S, NH3, CO2
- Nước có màu, xám bẩn, độ đục lớn - Đáy thường có bùn đen trên đá do sự
hình thành của FeS
- Không tồn tại các sinh vật tự dưỡng. Các loài vi khuẩn, đặc biệt là thio-bacteria chiếm ưu thế. Xuất hiện rất nhiều loài tảo xanh (blue-green), trùng chân giả, trùng roi, protozoa có mao (các nhóm ưu thế). Chỉ có một vài loài động vật không xương sống có sắc tố máu hoặc cơ quan hô hấp chủ động. Cá thường không xuất hiện
Vùng α-
mesosaprobic (ô nhiễm nặng)
- Sự xuất hiện của oxy tự do làm giảm dần quá trình khử
- Amino axit và sản phẩm phân huỷ của nó, chủ yếu là axit béo
- Nước có màu ghi, có mùi thối của H2S, phần dư thừa của quá trình lên men protein và cacbonhydrat.
- Đặc trưng là các loài nấm nước cống “sewage fungus” - 1 tập hợp rất nhiều loài sinh
vật mà chiếm ưu thế là vi khuẩn Sphaerotilus natans.
Vùng β-
mesosaprobic (ô nhiễm trung bình)
- Điều kiện hảo khí được bổ sung bằng quá trình quang hợp. Hiện tượng bão hoà oxy có thể xuất hiện vào ban ngày - Quá trình khử gần như đã xong
- Sản phẩm phân huỷ của protein như amino axit, axit béo, amoni đều ở nồng độ thấp
- Nước trong và ít đục, không mùi và gần như không có màu
- Chiếm ưu thế là các loài thực vật bám
- Các loài sinh vật đáy cỡ lớn như nhuyễn thể, côn trùng, phân lớp thân giáp thấp, đỉa.
Vùng
oligosaprobic
- Thường xảy ra bão hoà oxy
- Sản phẩm khoáng hoá tàn dư vô cơ và hữu cơ (humic)
- Các loài sinh vật nhạy cảm như rêu, ấu trùng côn trùng - Cá Salmonid chiếm ưu thế
Bước 2: Dựa trên hệ thống Saprobic, xây dựng hàm số
Hệ thống Saprobic là cơ sở dữ liệu để xây dựng chỉ số Saprobic.
Chỉ số Saprobic đầu tiên được thiết kế bởi Pantle và Buck (1955) được phát triển bởi Liebmann (1962). Tần suất xuất hiện của mỗi loài trong điểm lấy mẫu, cũng như giá trị saprobic của các loài chỉ thị được cho các điểm số theo mức độ.
Tần suất xuất hiện a:
- Xuất hiện bình thường a = 1
- Phát triển mạnh a = 5 Giá trị saprobic - Oligosaprobic s = 1 - β-mesosaprobic s = 2 - α-mesosaprobic s = 3 - Polysaprobic s = 4
Đối với bất kỳ loài i nào có mức độ xuất hiện a, và nằm trong vùng tham khảo saprobic s, sẽ có chỉ số saprobic S của nó là Si = aisi.
Bước 3: Hoàn chỉnh chỉ số:
Tổng các giá trị saprobic cho tất cả các loài chỉ thị được tính toán ở điểm lấy mẫu được chia ra bởi tổng của tất cả các giá trị tần suất của các loài chỉ thị đưa ra chỉ số Saprobic (S) của vùng được tính toán theo công thức (1). Năm 1973, Sládecek đã chỉnh sửa lại hệ thống Saprobic, và áp dụng nó cho vùng Trung và Tây Âu (LAWA, 1976; Breitig và Von Tumpling, 1982). Các loài sinh vật sẽ được đặt 1 giá trị Saprobic từ 1-20 để tăng tính chính xác trong việc mô tả các khoảng sinh thái của loài. Các loài với các khoảng sinh thái hẹp được phân biệt với các loài có độ nhạy cảm ít hơn và được gắn thêm 1 trọng số g (1, 2, 4, 8, hoặc 16) cho từng loài và được trình bày trong công thức (2):
(1) (2)
Phương pháp đánh giá:
Chỉ số Saprobic S, giữa khoảng 1 và 4, là trung bình chỉ số của tất cả các chỉ số đơn lẻ và chỉ thị cho vùng saprobic như sau:
S = 1,0 – 1,5 oligosaprobic S = 1,5 – 2,5 β-mesosaprobic S = 2,5 – 3,5 α-mesosaprobic S = 3,5 – 4,0 polysaprobic