Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.5. Các chỉ số sinh học và hiện trạng môi trường
Chỉ số đa dạng Shannon – Weiner (H’) và chỉ số ưu thế Simpson’s (D’) trong mùa khơ và mùa mưa được trình bày ở hình 3.6.
Chỉ số ưu thế phản ánh mức độ phát triển của loài ưu thế tại điểm khảo sát. Chỉ số D’ dao động từ 0,8 – 0,93 vào mùa mưa và từ 0,6 – 0,72 vào mùa khô. Trong mùa mưa, một số điểm có chỉ số ưu thế cao như BT7, BT8 ngược lại điểm như BT5 có chỉ số ưu thế thấp. Mùa khô, các điểm BT2, BT1, BT4, BT6, BT7, BT10, BT11 có chỉ số ưu thế cao và điểm có chỉ số ưu thế thấp là BT9. Chỉ số D’ mùa mưa cao hơn mùa khô, điều này cho thấy quần thể khuê tảo đáy trong mùa mưa thấp hơn mùa khơ. Vì vào mùa mưa, các điểm thu mẫu nhận lưu lượng nước lớn từ thượng nguồn chảy ra biển, chất hữu cơ hai bên bờ của thủy vực bị rửa trôi xuống theo mưa, làm cho nước chứa hàm lượng chất dinh dưỡng thấp hơn.
Chỉ số H’ dao động từ 3,29 – 4,27 vào mùa mưa và từ 1,74 – 2,96 vào mùa khô. Trong mùa mưa, một số điểm có chỉ số đa dạng cao như BT4, BT6, BT7, BT10, ngược lại các điểm như BT2, BT3, BT9, BT11 có chỉ số đa dạng thấp. Mùa khô các điểm BT4, BT6, BT7, BT10 vẫn là các điểm có chỉ số đa dạng cao, các điểm có chỉ số đa dạng có sự thay đổi nhẹ gồm BT2, BT3, BT5, BT9. Chỉ số H’ mùa mưa cao hơn mùa khô, điều này cho thấy quần thể khuê tảo đáy trong mùa mưa cao hơn mùa khơ. Các điểm BT4, BT6, BT7, BT10 đều có độ đa dạng cao ở hai mùa. Ngồi ra, giá trị H’ càng cao cho thấy mơi trường càng ít bị ơ nhiễm. Ở nghiên cứu môi trường nước ở sông Hàm Lng tỉnh Bến Tre (Trần Thị Hồng Yến, 2017) cũng cho kết quả tương tự: H’ của mùa mưa cao hơn mùa khô (Anova, p=0.01). Dựa vào thang điểm Molvaer và cs (1997) cho thấy tính chất mơi trường của tất cả các điểm của mùa khô từ ô nhiễm nhẹ đến chất lượng nước sạch. Cũng như mùa khô, chất lượng nước ở các điểm mùa mưa thuộc dạng nước bị ô nhiễm nhẹ đến nước sạch [46,70].
Hình 3.6. Chỉ số đa dạng Shannon – Weiner (H’) và chỉ số ưu thế (D’) ở các điểm khảo sát trong 2 mùa.
Kết quả đánh giá chất lượng môi trường dựa vào các chỉ số H’, D, BDI, TDI, chỉ số phú dưỡng (TSI) được trình bày ở bảng 3.3 và bảng 3.4. Nhìn chung chỉ số BDI và TDI của khuê tảo đáy phân chất lượng nước ở thành phố Bến Tre thành 2 loại chính là trung bình và xấu. Đa số các điểm có chất lượng nước trung bình. Vào đợt khảo sát mùa mưa (tháng 9/2017), có 3 điểm trong số 4 điểm ngồi đơ thị có chất lượng nước trung bình và 1 điểm chất lượng xấu. Trong 7 điểm nội thành có 2 điểm chất lượng nước xấu và 4 điểm chất lượng trung bình.
Bảng 3.3. Kết quả đánh giá các chỉ số TDI, BDI và phân loại chất lượng nước vào mùa mưa
Điểm khảo sát
BDI TDI Hiện trạng phú dưỡng Phân loại Chất lượng
nước theo WQI
A B
BT2 8,3 52,00 Trung bình Phú dưỡng Xấu Tốt
BT3 10,3 54,00 Trung bình Phú dưỡng Trung bình Tốt
BT4 13,2 67,00 Phú dưỡng Phú dưỡng Tốt Trung bình
BT5 10,4 57,00 Trung bình Phú dưỡng Trung bình Tốt
BT6 11,8 66,00 Phú dưỡng Phú dưỡng Trung bình Tốt
BT7 12,5 62,00 Phú dưỡng Phú dưỡng Trung bình Tốt
BT8 7,1 59,00 Phú dưỡng Phú dưỡng Xấu Tốt
BT9 8,6 65,00 Phú dưỡng Phú dưỡng Xấu Xấu
BT10 9,1 59,00 Trung bình Phú dưỡng Trung bình Kém
BT11 11,6 63,54 Phú dưỡng Phú dưỡng Trung bình Trung bình
Vào mùa khơ (tháng 4/2018) chỉ số BDI của khuê tảo đáy phản ánh đa số các điểm có chất lượng nước trung bình, tuy nhiên chỉ số TDI của khuê tảo đáy phản ánh đa số các điểm có chất lượng nước ở mức xấu. So sánh hiện trạng phú dưỡng ở 2 mùa thấy rằng đa số các điểm đều có tình trạng phú dưỡng ở mùa mưa, và chuyển dần thành siêu phú dưỡng trong mùa khô (4 trên 11 điểm khảo sát có hiện tượng siêu phú dưỡng) cả khu vực đơ thị và ngồi đơ thị. Chỉ có điểm BT4 có chuyển biến tích cực từ tình trạng phú dưỡng sang mức trung bình.
Bảng 3.4. Kết quả đánh giá các chỉ số TDI, BDI và phân loại chất lượng nước vào mùa khô
Điểm khảo sát
BDI TDI Hiện trạng phú dưỡng Phân loại Chất lượng
nước theo WQI
A B
BT1 10,5 65,00 Phú dưỡng Phú dưỡng Xấu Rất tốt
BT2 10,3 74,08 Phú dưỡng Siêu phú dưỡng Xấu Tốt
BT3 11,4 75,14 Phú dưỡng Phú dưỡng Xấu Tốt
BT4 11,4 47,00 Trung bình Trung bình Trung bình Tốt
BT5 8,3 77,76 Phú dưỡng Siêu phú dưỡng Xấu Trung bình
BT7 10,5 67,50 Phú dưỡng Phú dưỡng Xấu Trung bình
BT8 11,1 59,81 Trung bình Phú dưỡng Trung bình Tốt
BT9 10 73,57 Phú dưỡng Siêu phú dưỡng Xấu Kém
BT10 8,3 59,20 Trung bình Phú dưỡng Trung bình Trung bình
BT11 10,2 74,21 Phú dưỡng Siêu phú dưỡng Xấu Trung bình
So sánh giữa kết quả hiện trạng phú dưỡng và phân loại chất lượng nước từ các chỉ số của khuê tảo và WQI cho thấy rằng ở BT4, BT11 (mùa mưa) và BT10 (mùa khơ) có kết quả tương đồng, BT1, BT2, BT3, BT5, BT6, BT7, BT8 (mùa mưa) và BT1 – BT8, BT11 các chỉ số khuê tảo đánh giá đúng tình trạng phú dưỡng và nhạy hơn về chất lượng mơi trường vì chỉ số TDI phụ thuộc nhiều vào độ đục, kết quả này cho thấy mơi trường nước thành phố Bến Tre có hàm lượng phù sa cao, độ đục cao cùng với sự xáo trộn mạnh, ngăn cản ánh sáng đi vào môi trường nước; sự hạn chế ánh sáng đi vào môi trường khiến cho khuê tảo đáy phát triển kém. Chỉ có 2 trường hợp đặc biệt ở BT9 (mùa mưa) và BT10 (mùa khơ) có kết quả chất lượng nước phản ánh chính xác hơn, vì chỉ số WQI chịu ảnh hưởng nhiều của hàm lượng Oxy hòa tan, 2 điểm BT9 và BT10 có kết quả DO thấp nhất lần lượt ở mùa mưa và mùa khô. Mặt khác chỉ số khuê tảo và chỉ số phú dưỡng ít chịu ảnh hưởng của thơng số này. Như vậy, các chỉ số khuê tảo và chỉ số phú dưỡng có ưu điểm lợi thế hơn khi phản ánh độ đục, chỉ số WQI có ưu điểm lợi thế hơn khi phản ánh hàm lượng Oxy hòa tan.
3.6. Phân tích mối liên hệ giữa khu hệ khuê tảo và các thơng số mơi trường hóa lý
Mối tương quan giữa độ đa dạng, sinh khối, các chỉ số sinh học và các biến số mơi trường được thể hiện bằng phân tích tương quan của Spearman. Kết quả phân tích mối tương quan của Spearman giữa các biến mơi trường và độ phong phú, sinh khối, các chỉ tiêu sinh học trong mùa mưa được thể hiện trong Bảng 3.5. Mật độ có tương quan thuận với PO43- (r = 0,6742) và chỉ số TDI tương quan thuận mạnh với đĩa Secchi (r = 0,7127), trong khi chỉ số H ' có mối tương quan nghịch với DO (r = - 0,6925).
Bảng 3.5. Hệ số p giữa độ đa dạng, sinh khối, các chỉ tiêu sinh học và các biến số môi trường trong mùa mưa.
Các thông số
môi trường Mật độ Sinh khối TDI H' D
pH 0.6194 0.5299 0.5981 0.1697 0.7369 DO 0.2154 0.5075 0.6701 0.0285* 0.0611 Nhiệt độ 0.6973 0.7513 0.5019 0.2864 0.3064 Độ đục 0.7086 0.863 0.4115 0.4209 0.7518 SD 0.9306 0.6846 0.0242* 0.9076 0.6634 TDS 0.2622 0.4376 0.5451 0.4376 0.8181 Độ mặn 0.6884 0.9054 0.8059 0.3972 0.2121 NO3- 0.7658 0.9406 0.6597 0.3716 0.2165 NH4+ 0.2458 0.2831 0.1004 0.7496 0.8618 PO43- 0.033* 0.1356 0.8643 0.6089 0.5224
Lưu ý: * Tương quan có ý nghĩa ở mức 0,05
Vào mùa khơ, kết quả phân tích mối tương quan của Spearman giữa các biến môi trường và độ phong phú, sinh khối, các chỉ tiêu sinh học được chỉ ra trong Bảng 3.6. Sinh khối có mối tương quan thuận chặt chẽ với PO43- (r = 0,7094) và chỉ số TDI tương quan thuận. với Nhiệt độ (r = 0,7723), trong khi mối quan hệ nghịch biến giữa chỉ số H ' và nhiệt độ được tìm thấy trong nghiên cứu này (r = -0,6699).
Bảng 3.6. Hệ số p giữa độ đa dạng, sinh khối, các chỉ tiêu sinh học và các biến số môi trường trong mùa khô
Các thông số
môi trường Mật độ Sinh khối TDI H' D
pH 0.2929 0.4723 0.2875 0.9771 0.7958
DO 0.5168 0.625 0.0701 0.5653 0.3428
Turbidity 0.4135 0.8852 0.4792 0.686 0.9539 Secchi disk 0.0744 0.7175 0.81849 0.7502 0.9078 TDS 0.9655 0.8405 0.9084 0.6455 0.5849 Salinity 0.8415 0.8476 0.8708 0.813 0.7562 NO3- 0.3581 0.644 0.2788 0.1155 0.1747 NH4+ 0.6337 0.9082 0.6448 0.8968 0.5356 PO43- 0.0537 0.0249* 0.4517 0.3852 0.1561
Lưu ý: * Tương quan có ý nghĩa ở mức 0,05
Sự chi phối của các thơng số hóa lý và mật độ khuê tảo được phân tích bằng phương pháp phân tích CCA với một số đại diện chính cho 2 mùa, kết quả được biểu thị ở hình 3.7 sau đây:
Hình 3.7. Sự chi phối của mơi trường hóa lý và quần xã kh tảo đáy trong mùa khô (A) và mùa mưa (B)
Trong mùa mưa có 16 lồi kh tảo đáy có tần suất xuất hiện > 15% được sử dụng để phân tích CCA. Kết quả cho thấy hàm lượng dinh dưỡng (nitrate và amonium), hàm lượng TDS, pH, DO và độ muối chi phối phần lớn quần xã khuê tảo đáy. Trong đó trục CCA1 tương quan thuận với hàm lượng TDS, độ mặn, nhiệt độ, hàm lượng NO3 và chi phối 33.7% độ biến động của quần xã khuê tảo đáy. Trong khi đó trục CCA2 tương quan thuận với DO nhưng tương quan nghịch với độ đục và chi
A CCA1 CCA2 CCA1 CCA2 B
phối 22.4% độ biến động của quần xã khuê tảo. Đồ thị CCA cũng cho thấy quần xã khuê tảo đáy được phân ra các nhóm: nhóm chịu tác động mạnh của độ mặn gồm 1 số loài như: Nitzschia claussi (Ncla), Navicula placentula (Npla), Nitzschia sigma var. (Nsva), Nitzschia lorenziana (Nlor); nhóm chịu tác động mạnh của anomium
gồm các loài như: Lyrella lyra (Llyr), Nitzchia nana (Ninn), Pinnularia viridis (Pvir) ; nhóm chịu tác động của nitrate chỉ gồm Nitzschia sigma (Nsig); nhóm chịu tác động mạnh bởi TDS gồm: Neidium affine (Naff), Nitzschia linearis (Nli).
Trên cơ sở nghiên cứu của Palmer (1980) xác định được 46 loài tảo nước ngọt chỉ thị cho nước sạch, 50 loài và dưới lồi thường có mặt trong vùng nước ơ nhiễm hữu cơ cùng với một số nghiên cứu trong và ngồi nước, một số nhóm lồi vi tảo có khả năng sử dụng làm chỉ thị cho các mức độ khác nhau của phú dưỡng hóa, ơ nhiễm mặn được chọn lọc và đề xuất trong bảng 3.7 [71].
Bảng 3.7. Các nhóm vi tảo có tiềm năng sử dụng làm chỉ thị môi trường
Khuê tảo đáy Dạng sống Khả năng chỉ thị
Navicula placentula Trôi nổi, bám Nhiễm mặn ít, dinh dưỡng
trung bình
Neidium affine Trơi nổi, bám Nước đục
Nitzschia claussi Trôi nổi, bám Nhiễm mặn ít
Nitzschia claussi Trơi nổi, bám Nhiễm mặn ít
Nitzschia linearis Trơi nổi, bám Nước đục
Nitzschia nana Trôi nổi, bám Dinh dưỡng trung bình
Nitzschia sigma Trơi nổi, bám Nhiễm mặn ít, dinh dưỡng
trung bình
Nitzschia sigma var. Trơi nổi, bám Nhiễm mặn ít
Chương 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. Kết luận:
Đa số các điểm khảo sát ở thành phố Bến Tre có chất lượng nước theo sinh vật chỉ thị ở mức trung bình đến xấu, rất ít điểm ở mức tốt. Chất lượng nước có xu hướng xấu hơn vào mùa khơ.
Vào mùa mưa chỉ số BDI và TDI các điểm nằm ở khu vực đơ thị có chất lượng nước kém hơn ngồi đơ thị. Vào mùa khơ, đa số các điểm có chất lượng nước ở mức xấu, cho thấy chất lượng nước đang bị phú dưỡng cao. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu chưa đánh giá rõ sự tác động của đơ thị hóa đến chất lượng nước ở nội đơ.
Nhiều lồi kh tảo đáy có tiềm năng chỉ thị cho mơi trường bị ơ nhiễm dinh dưỡng như nitrat, amoni, phosphate và nhiễm mặn.
Trong số các chỉ số H’, TSI, BDI và TDI, hai chỉ số H’ và TSI không phản ánh tốt chất lượng nước ở khu vực thành phố Bến Tre.
4.2. Kiến nghị
Bên cạnh việc thực hiện quan trắc mơi trường thơng qua các thơng số hóa lý, tôi đề xuất áp dụng phương pháp quan trắc sinh học để có thể đánh giá được tổng thể hơn chất lượng môi trường nước và sức khỏe sinh thái các thủy vực ở thành phố Bến Tre.
Chúng tôi đề nghị sử dụng chỉ số BDI, TDI của khuê tảo đáy và chỉ số chất lượng nước WQI để áp dụng đánh giá chất lượng môi trường nước ở thành phố Bến Tre.
Để thấy rõ sự ảnh hưởng của đơ thị hóa đến chất lượng nước ở thủy vực thành phố Bến Tre, chúng tôi đề nghị sử dụng các điểm đối chứng ngồi đơ thị như: cống đập Ba Lai, huyện Ba Tri; sơng Bình Thắng, huyện Bình Đại; xã Bình Phú, thành phố Bến Tre, xã An Nhơn, huyện Thạnh Phú. Hoặc xem xét chọn lựa các điểm đối chứng ở khu vực thượng nguồn sông Mê Kông.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Thạch Phương, Đồn Tứ, 2002, Địa chí Bến Tre, Nhà xuất bản Khoa học Xã hội.
2. Bere T., Mangadze T., Chinhoyi T. M, 2016, Choice of biota in stream assessment and monitoring programs in tropical streams: A comparison of diatoms, macroinvertebrates and fish, Ecological Indicators, 63: 128–143. 3. Shirota A., 1968, The plankton of South Vietnam: Fresh water and Marine
Plankton, Overseas Technical Cooperation Agency, Janpan, 462p.
4. Soininen J, 2001, Responses of epilithic diatom communities to environment gradients in some Finnish Rivers, International Review of Hydrobiology, 87, 1:11-24.
5. Dickman M. D, 2005, Benthic diatoms as indicators of stream sediment concentration Hong Kong, International Review of Hydrobiology, 90,
Issue 4: 412-421.
6. Hasle G. R. & Syverten E. E , 1997, Marine diatom, 5-385, In: Identifying Marine Phitoplankton, Tomas C. (ed), Academic Press, Harcourt Brace & Company, 858p.
7. Round & Frank Eric, 1984, The ecology of algae, CUP Archive.
8. Round F. E., Crawford R. M. & Mann D. G., 1990, The diatom: Biology
& Morphology of genera, reprinted 2000, Cambridge University Press,
747p.
9. Van Den Hoek, C., Mann, D.G., Jahns, H.M., 1995, Algae. An Introduction
to Phycology, Cambridge University Press, 627p.
10. Graham L. E., Wilcox L. W., 2000, Algae, Prentice-Hall Inc, 640p
11. Trương Ngọc An, 1993, Phân loại tảo silic phù du biển VN, NXB Khoa
học và kỹ thuật Hà Nội.
12. Levinton, Jeffrey S., Jeffrey S. Levinton, 1995, Marine biology: function,
biodiversity, ecology, Vol. 420, New York: Oxford University Press
13. Hasle G. R., & Fryxell, G. A., 1970, Diatoms: Cleaning and Mounting for Light and Electron Microscopy, Transactions of the American Microscopical
14. Agardh C. A., 1824, Systema algarum, literis Berlingianis.
15. Ehrenberg C. G., 1854, Mikrogeologie: Das Erden und Felsen schaffende
Wirken des unsichtbar kleinen selbaständigen Lebens auf der Erde, Vol.
1. L. Voss.
16. Kützing F. T., 1849, Species Algarum - Lipsiae, FA Brockhaus.
17. Smith W., 1853–1856, A synopsis of the British Diatomaceae, John Van
Voorst, London 89 (1856), 107p.
18. Karsten G., 1928, Die naturlichen Pflanzenfamilien nebst ihren Gattungen und wichtigeren Arten insbesondere den Nutzpflanzen 2 (1928),
Bacillariophyta (Diatomeae), pp 105-303.
19. Hendey N., 1937, The plankton diatomos of the southern seas, Discovery
Report 16, pp 151-364.
20. Hoàng Quốc Trương, Phiêu sinh vật trong vịnh Nha Trang, Phần 1, Khuê tảo: Bacillariales, Ann. Fac. Sci, Sài Gòn, tr 121-214.
21. Kim Đức Tường, 1965, Trung Quốc phù du hải dương khuê tảo loại. 22. Patrick R., Strawbridge D, 1963, Variation in the structure of natural
diatom communities, American Naturalist, 97, pp 51–57.
23. Kelly M. G., Whitton B. A, 1995, The Trophic Diatom Index: a new index for monitoring eutrophication in rivers, Journal of Applied Phycology, 7,
pp 433–444.
24. Lenoir A., Coste M, 1996, Development of a practical diatom index of overall water quality applicable to the French National Water Board network, Use of Algae for Monitering River II, University Innsbruck, pp 29-45.
25. Jiang Y.J., Brand M., Heisenberg C. P., Beuchle D., Furutani-Seiki M., Kelsh R.N., Warga R.M., Granato M., Haffter P., Hammerschmidt M., Kane D.A., Mullins M.C., Odenthal J., van Eeden F.J., Nüsslein-Volhard C., 1996, Mutations affecting neurogenesis and brain morphology in the zebrafish, Danio rerio, Development, Cambridge, England, 123, pp 205-
26. Walker C. E., Jason A. S., Peter F. B., Andrew K. S., 2001, Effects of urbanization on streams of the Melbourne region, Victoria, Australia,
Freshwater Biology Magazine, 46, 4, pp 553 – 565.
27. Fore L. S., Grafe C., 2002, Using diatoms to assess the biological condition of large rivers in Idaho (USA), Freshwater Biology, 47(10), pp