Phương pháp phân tích phương sai một và hai chiều ANOVA (one-way và two-way analysis of varance) được sử dụng để xem xét sự khác biệt giữa các điểm và giữa các đợt khảo sát (Điều kiện để phân tích phương sai một yếu tố ANOVA là phương sai phải đồng nhất, p<0,05. Nếu không thỏa mãn điều kiện trên thì sử dụng phương pháp phân tích phi tham số)
Cấu trúc thành phần loài, mật độ, sinh khối tế bào và các chỉ số sinh học của quần xã khuê tảo đáy được nhập liệu bằng phần mềm Microsoft excel 2010. Các chỉ số sinh học gồm chỉ số Margalef (D), chỉ số đa dạng Shannon–Wienner (H’), Chỉ số
đồng đều Pielou (J’) được tính toán bằng phần mềm Primer VI (Plymouth Marine). Chỉ số Trophic Diatom Index (TDI) được tính toán theo phương pháp của Kelly và Whitton (1995) [57].
Phương pháp phân tích tương quan đa biến Canonical Correspondence Analysis (CCA) được sử dụng để phân tích mối liên hệ giữa các thông số sinh học và các chỉ tiêu hoá lý nhờ sử dụng phần mềm PAST V3.11 (Hammer and Harper, 2001) và phần mềm Canoco V4.5 (Leps và Smilauer, 2003) [58,59].
❖ Chỉ số Margalef D: là chỉ số được sử dụng rộng rãi để xác định đa dạng của quần xã sinh vật thông qua đó xác định tính đa dạng sinh học của hệ sinh thái (Margalef, 1958). Giá trị chỉ số D và mức độ đa dạng sinh học được trình bày ở bảng 2.3 [60].
D = 𝐒−𝟏
𝐥𝐧 𝐍
Trong đó:
D: là chỉ số đa dạng Margalef. S: là tổng số loài trong mẫu.
N: là tổng số lượng cá thể trong mẫu
Bảng 2.4. So sánh giái trị của chỉ số Margalef với mức độ đa dạng sinh học
Giá trị D Mức đa dạng sinh học
>3,5 Tính đa dạng rất phong phú
2,6 – 3,5 Tính đa dạng phong phú
1,6 – 2,5 Tính đa dạng tương đối tốt
0,6 – 1,5 Tính đa dạng bình thường
< 0,6 Tính đa dạng kém
❖ Chỉ số Shannon – Wiener: Đa dạng về loài được thể hiện bằng
độ giàu loài hoặc độ phong phú của loài. Chỉ số đa dạng Shannon – Wiener (H’) được tính dựa trên sự phân bố ngẫu nhiên về số lượng cá thể của các giống với công thức sau:
𝐇′ = − ∑𝐍𝐢 𝐍 × 𝐥𝐨𝐠𝟐 𝐍𝐢 𝐍 𝐬 𝐢=𝟏 Trong đó:
Ni: số cá thể của giống i trong mẫu thu N: tổng số cá thể trong mẫu
S: tổng số giống trong một mẫu thu i: giống thứ i (Shannon và Weaver, 1949)
Chỉ số H’ càng lớn khi số lượng loài càng lớn và số lượng cá thể của mỗi loài càng nhỏ và ngược lại. Giá trị chỉ số H’ và chất lượng nước được trình bày ở bảng 2.5.
Bảng 2.5. Giá trị chỉ số H’ và chất lượng nước
Chỉ số đa dạng H’ Chất lượng nước
<1 Ô nhiễm nặng (Polysaprrobic)
1 – 2 Khá ô nhiễm (α-polysaprrobic)
>2 – 3 Ô nhiễm vừa (β- polysaprrobic)
>3 – 4,5 Tương đối sạch (Oligosaprrobic)
>4 – 5 Nước sạch
❖ Chỉ số ưu thế Simpson’s D’ (Simpson’s diversity index) là một công thức được sử dụng để đo lường sự đa dạng của một quần xã
D’ = 𝟏 − ∑𝐒𝐢=𝟏𝐩𝐢𝟐 Trong đó:
S: Tổng số loài
pi: Tỷ lệ của loài i so với tổng số loài (S); được tính bằng số cá thể của loài i (s) chia tổng số cá thể của S loài (s/S)
❖ Chỉ số cân bằng Pielou (J’): nhằm xác định mức độ tương đồng và tính chất gần gũi giữa các hệ sinh thái môi trường của những điểm thu mẫu.
𝐉′ = 𝐇′ 𝐥𝐨𝐠𝟐𝐒 Trong đó:
H’ là chỉ số đa dạng sinh học Shannon – Wiener S: tổng số loài trong mẫu thu Pielous (1949) [60]
Thang điểm đánh giá mức độ bền vững của quần xã khuê tảo đáy theo chỉ số J’ tương ứng với mức độ nhiễm bẩn được trình bày ở bảng 2.6.
Bảng 2.6. Thang điểm đánh giá mức độ bền vững của quần xã khuê tảo đáy tương ứng với mức độ nhiễm bẩn.
Chỉ số J’ Độ bền vững – Nhiễm bẩn
J’ > 0,8 Quần xã bền vững – Nhiễm bẩn nhẹ
0,6 < J’ < 0,8 Quần xã kém bền vững – Nhiễm bẩn vừa ở mức β 0,4 < J’ < 0,6 Quần xã rất kém bền vững – Nhiễm bẩn vừa ở mức α
J’ < 0,4 Quần xã mất bền vững – Rất nhiễm bẩn
❖ Chỉ số sinh học khuê tảo BDI:
Chỉ số sinh học khuê tảo BDI (Lenoir và Coste, 1996) được tính toán bằng công cụ tính toán chỉ số BDI và phần mềm Excel [24].
𝐅(𝐱) = ∑ 𝐀𝐱× 𝐏𝐱(𝐢) × 𝐕𝐱 𝐧
𝐱=𝟏
∑𝐧𝐱=𝟏𝐀𝐱× 𝐕𝐱 Trong đó:
F(x) là giá trị xác xuất hiện diện của loài x Ax là mật độ của loài x, đơn vị %
Px(i) là xác suất xuất hiện loài x trong trạng thái chất lượng i. Vx là giá trị biên độ sinh thái của loài x.
Chỉ số BDI được tính bằng công thức:
BDI= 𝟏 × 𝐅(1) + 2 × 𝐅(2) + 𝟑 × 𝐅(3) + 𝟒 × 𝐅(4) + ... + 𝐱 × 𝐅(x)
Chỉ số BDI dao động từ 1 – 20 tương ứng với chất lượng môi trường từ kém đến rất tốt.
❖ Chỉ số dinh dưỡng khuê tảo TDI (Trophic Diatom Index)
Chỉ số TDI được sử dụng để đánh giá mức độ phú dưỡng ở các thủy vực (Kelley và Whitton, 1995) [23]
TDI = (WMS × 𝟐𝟓) − 𝟐𝟓
WMS là độ nhạy trung bình của từng loài và được tính như sau:
WMS = ∑ 𝐚𝐣
𝐧 𝐣=𝟏 𝐯𝐣𝐢𝐣 ∑𝐧𝐣=𝟏𝐚𝐣𝐯𝐣
Trong đó:
aj: mật độ của loài j trong mẫu vj: mức chỉ thị của loài j (1-3) ij: độ nhạy ô nhiễm (1-5) của loài j
TDI dao động từu 0 tương ứng với mức dinh dưỡng rất thấp và 100 ứng với mức dinh dưỡng rất cao.
❖ Chỉ số phú dưỡng Carlson (Trophic State Index)
Chỉ số phú dưỡng TSI được phát triển bởi Calson (1977) và cải tiến bởi Gupta (2014) dùng để đánh giá hiện trạng dinh dưỡng của thủy vực. Chỉ số TSI được tính toán nhờ kết hợp giữa các thông số hóa lý như nitơ, phospho, thông số đĩa Secchi với hàm lượng chlorophyl-a và được tính như sau [61]:
TSI = 0.54*TSI(Chl-a) + 0.297*TSI(Tran) + 0.163*TSI(TP) Trong đó:
TSI(Chl-a) =9.81*Ln(Chl − a) + 30.6 (µg/L) TSI(SD) = 60 – 14.41*Ln(SD) (m)
TSI(TP) = 14.42*Ln(TP) + 4.15 (µg/L)
Trạng thái dinh dưỡng và các nhóm chất lượng nước theo chỉ số BDI, TSI và TDI được trình bày ở bảng 2.7 (Rimet,2012) [62].
Bảng 2.7. Trạng thái dinh dưỡng và chất lượng nước theo chỉ số BDI, TSI và TDI.
BDI TSI TDI Chất lượng nước Trạng thái dinh dưỡng
17-20 <30 0-19 Chất lượng rất tốt Nghèo dinh dưỡng
13-17 30-40 20-39 Chất lượng tốt Ít dinh dưỡng
9-13 40-50 40-59 Chất lượng trung Dinh dưỡng trung bình
5-9 50-70 60-79 Chất lượng thấp Phú dưỡng
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả đo các chỉ tiêu hoá lý
Kết quả đo các thông số hóa lý trong đợt khảo sát vào mùa mưa (tháng 9/2017) và mùa khô (tháng 4/2018) được biểu diễn ở Hình 3.1.
Vào mùa mưa (tháng 9/2017) ghi nhận được:
- Các điểm trên các nhánh sông, kênh rạch chính của TP. Bến Tre (BT1- BT3): pH dao động 7.2 – 8; DO dao động từ 6.1 – 7.7 mg/L; nhiệt độ dao động từ 29.1 – 30.1oC; độ đục dao động 116 – 195 NTU; thông số đĩa Secchi dao động từ 20 – 26 cm; TDS dao động từ 116 – 899 mg/L; một điểm BT3 ghi nhận có sự nhiễm mặn với hàm lượng thấp (0.40/00); hàm lượng nitrate dao động 0.02 – 0.2 mg/L; hàm lượng NH4+ ở mức 0.01 mg/L; và phosphate ở mức 0.01 mg/L. Hầu hết các thông số đều đạt QCVN 08-MT:2015/BTNMT, cột A2. Theo kết quả quan trắc tháng 10/2017 của tình Bến Tre ở khu vực này các chỉ tiêu phân tích như: pH, N-NO3, P-PO43- ở 3 điểm quan trắc đều có hàm lượng đạt như: COD, TSS, Fe, DO so với quy chuẩn.
- Các điểm ở khu vực thành phố Bến Tre (Từ BT4 đến BT10): pH dao động 6.7 - 7; DO dao động từ 1,5 – 7.3 mg/L; nhiệt độ dao động từ 28.4 – 30.6oC; độ đục dao động 30 – 325 NTU; thông số đĩa Secchi dao động từ 15 – 62 cm; TDS dao động từ 138– 704 mg/L; 5 điểm ghi nhận có sự nhiễm mặn với hàm lượng thấp dưới 10/00; hàm lượng nitrate dao động 0.02 – 0.24 mg/L; hàm lượng NH4+ dao động từ 0.11- 3.7 mg/L; và phosphate dao động từ 0.01- 0.41 mg/L. Ghi nhận được 3 điểm BT5, BT6, BT9 có các thông số đều đạt QCVN 08-MT:2015/BTNMT, cột A2. 4 điểm còn lại BT4, BT7, BT8, BT10 có hàm lượng DO dưới mức cho phép của QCVN 08- MT:2015/BTNMT, cột A2. Có 5 điểm hàm lượng Amoni cao hơn mức cho phép gồm có các điểm BT4, BT5, BT6, BT7, BT9, BT10. Theo kết quả quan trắc tháng 10/2017 ở khu vực này các chỉ tiêu pH, N-NO3, P-PO43- đều có giá trị nằm trong khoảng cho phép của quy chuẩn. Riêng chỉ tiêu BOD5 tất cả 7 điểm quan trắc đều vượt so với quy chuẩn cho phép.
- 1 điểm ở vùng kênh rạch nội đồng BT11 có pH=7, DO = 3,2 mg/L, nhiệt độ 29,30C, độ đục dao động 45 NTU; thông số đĩa Secchi là 45 cm; TDS = 529 mg/L; độ mặn 0.2 mg/L; hàm lượng nitrate là 0.19 mg/L; NH4+ ở mức 2.8 mg/L; hàm lượng PO43- là 0.01 mg/L. Ngoại trừ hàm lượng amoni thì các thông số trên đều đạt QCVN 08-MT:2015/BTNMT, cột A2.
Kết quả đo các thông số hóa lý trong đợt khảo sát mùa khô (tháng 4/2918) như sau:
- Các điểm trên các nhánh sông, kênh rạch chính của thành phố Bến Tre (BT1- BT3): pH dao động 6.7 – 7.6; DO dao động từ 5.3 – 6.3 mg/L; nhiệt độ dao động từ 29.2 – 31.4oC; độ đục dao động 54 – 255 NTU; thông số đĩa Secchi dao động từ 25 – 65 cm; TDS dao động từ 155 – 255 mg/L; 2 điểm BT1 và BT3 ghi nhận có sự nhiễm mặn với hàm lượng thấp 0.9 – 1.10/00; hàm lượng nitrate dao động 0.02 – 0.37 mg/L; hàm lượng NH4+ ở mức 0.01 mg/L; và phosphate dao động từ 0.02 – 0.22 mg/L. Hầu hết các thông số đều đạt QCVN 08-MT:2015/BTNMT, cột A2.
- Các điểm ở khu vực thành phố Bến Tre (Từ BT4 đến BT10): pH dao động 7.1 – 7.9; DO dao động từ 3.9 – 6.6 mg/L; nhiệt độ dao động từ 28 – 29.1oC; độ đục dao động 54 – 179 NTU; thông số đĩa Secchi dao động từ 25 – 65 cm; TDS dao động từ 212– 2260 mg/L; 7 điểm đều ghi nhận có sự nhiễm mặn với hàm lượng dao động từ 0.3 – 1 0/00; hàm lượng nitrate dao động 0.02 – 0.2 mg/L; hàm lượng NH4+ dao động từ 0.01- 0.19 mg/L; và phosphate dao động từ 0.02- 0.67 mg/L. Hầu hết các thông số đều đạt QCVN 08-MT:2015/BTNMT, cột A2. Tuy nhiên 3 điểm BT7, BT8, BT9 có hàm lượng DO dưới mức cho phép của QCVN 08-MT:2015/BTNMT, cột A2. Điểm BT9 có hàm lượng Amoni cao hơn mức cho phép của cột A2. Theo kết quả quan trắc tháng 10/2017 ở khu vực này các chỉ tiêu pH, N-NO3, P-PO43- đều có giá trị nằm trong khoảng cho phép của quy chuẩn.
- 1 điểm ở vùng kênh rạch nội đồng BT11 có pH=7.7, DO = 5.4 mg/L, nhiệt độ 27,70C, độ đục dao động 157 NTU; thông số đĩa Secchi là 48 cm; TDS = 1208 mg/L; độ mặn 0.6 mg/L; hàm lượng nitrate là 0.08 mg/L; NH4+ ở mức 0.25 mg/L; hàm lượng PO43- là 0.02 mg/L. Các thông số trên đều đạt QCVN 08- MT:2015/BTNMT, cột A2.
3.2. Chỉ số chất lượng nước WQI
Mùa mưa, chỉ số chất lượng nước WQI dao động từ 14 – 89, đa số các điểm có chất lượng nước tốt từ điểm BT1 đến BT8, điểm BT11 có chất lượng nước trung bình, BT9 có chất lượng nước xấu và BT10 có chất lượng nước kém.
Mùa khô, chỉ số chất lượng nước WQI dao động từ 16 – 91, đa số các điểm có chất lượng nước tốt đến rất tốt từ điểm BT1 đến BT4, BT6, BT8, các điểm BT5, BT7, Bt10, BT11 có chất lượng nước trung bình, BT9 có chất lượng nước kém. Các điểm có chỉ số WQI thấp bất thường gồm BT9, BT10 (mùa mưa) và BT9 (mùa khô), nguyên nhân có thể lí giải được là do BT9 và BT10 là các kênh rạch bị ô nhiễm do nguồn nước thải từ khu dân cư (cầu Bình Nguyên) và rác thải (chợ Bà Mụ) chặn bớt dòng chảy và sự phát triển của các cây thủy sinh kém dẫn đến lượng khí Oxy hòa tan rất ít, dưới mức cho phép.
Các điểm từ BT1 đến BT4, BT5, BT8 có chất lượng nước tốt đến rất tốt và tương đồng ở cả 2 mùa, điểm BT5, BT7 và BT9 có chất lượng nước mùa khô thấp hơn mùa mưa 1 bậc, điểm BT10 có chất lượng nước được cải thiện ở mùa khô so với mùa mưa, riêng điểm BT11 có chất lượng nước ở mức trung bình ở cả 2 mùa. Như vậy từ chỉ số chất lượng nước trung bình mùa mưa là 71 và mùa khô là 70, xếp ở mức Trung bình, có thể lí giải vào mùa mưa lưu lượng nước từ thượng nguồn đổ về nhiều, rửa trôi các chất ra biển nên chất lượng nước tốt hơn. Kết quả này tương tự với kết quả của các nghiên cứu ở thủy vực tỉnh Kiên Giang ( Tran và Pham, 2020), tỉnh An Giang (Trinh và Nguyen, 2011), cao hơn so với chất lượng nước sông Đồng Nai (Phạm Thanh Lưu, 2017), thủy vực nước ở Đồng Tháp (Nguyen và cs., 2021) [63,64,65]
Bảng 3.1. Bảng đánh giá chất lượng nước theo giá trị WQI và theo QCVN08- MT:2015/BTNMT ở các điểm thủy vực thành phố Bến Tre
Vị trí Mùa mưa Mùa khô
WQI Đánh giá QCVN WQI Đánh giá QCVN
BT1 88 Tốt A2 91 Rất tốt A2
BT2 84 Tốt A2 82 Tốt A2
BT3 82 Tốt A2 79 Tốt A2
BT4 74 Trung bình A2 85 Tốt A2
BT6 84 Tốt A2 89 Tốt A2 BT7 83 Tốt A2 68 Trung bình A2 BT8 78 Tốt A2 78 Tốt A2 BT9 45 Xấu A2 16 Kém A2 BT10 14 Kém A2 58 Trung bình A2 BT11 59 Trung bình A2 57 Trung bình A2
3.3. Thành phần loài khuê tảo đáy
Thành phần loài khuê tảo đáy ở khu vực thành phố Bến Tre trong mùa mưa và mùa khô được trình bày ở bảng thành phần loài phần phụ lục và hình 3.2. Bảng biểu thị tổng số loài khuê tảo đáy ghi nhận được ở thủy vực thành phố Bến Tre là 89 loài thuộc 16 bộ và 27 họ và 36 chi khác nhau, trong đó mùa mưa là 69 loài, mùa khô là 75 loài. 5 chi có sự đa dạng về loài nhất là Nitzschia (21 loài) và Surirella (5 loài),
Gyrosigma (4 loài), Diatoma (4 loài), Coscinodiscus (4 loài).Hầu hết các loài trong nghiên cứu này là những loài có phân bố rộng, bắt gặp ở hầu hết các thuỷ vực nước chảy giàu hữu cơ [39].
Trong số 36 chi ghi nhận được, hầu hết các loài có sự hiện diện cao ở các điểm thuộc các chi: Nitzschia, Navicula, Lyrella, Pinnularia... Trong đó tần xuất hiện diện cao nhất trong cả hai mùa là Nitzchia claussi, Nitzchia sigma var., Navicula placentula,...
So với thành phần khuê tảo đáy nghiên cứu ở các khu vực khác, quần xã khuê tảo đáy ở khu vực thành phố Bến Tre cao hơn so với khu vực Hồ Tây (64 loài) (Dương Thị Thủy và Lê Thị Phương Quỳnh, 2012), sông Sài Gòn (79 loài) (Phạm Thanh Lưu và Nguyễn Tấn Đức, 2018), nhưng thấp hơn vùng ven biển Sóc Trăng – Bạc Liêu (173 loài) (Mai Viết Văn và cs., 2012); thấp hơn vùng ven biển Cần Giờ (248 loài) (Nguyễn Thị Gia Hằng và cs., 2009), thấp hơn vùng sông Hồng, sông Nhuệ và sông Tô Lịch Hà Nội (291 loài) [39,41,66,67]
Nhìn chung, số lượng loài giữa 2 mùa không có sự khác biệt đáng kể (Anova, p=0.065), tuy nhiên xuất hiện nhiều loài khuê tảo đáy có nguồn gốc lợ mặn vào mùa khô (Coscinodiscus, Nitzschia), kết quả này tương đồng với kết quả của các nghiên cứu ở cùng khu vực tỉnh Bến Tre như: thủy vực sông Hàm Luông (Trần Thị Hoàng Yến, 2017), sông Ba Lai (Phạm Thanh Lưu, 2017), điều này chứng tỏ rằng thủy vực ở thành phố Bến Tre cũng có dấu hiệu nhiễm mặn. Ngoài ra còn xuất hiện một số loài
khuê tảo đáy chỉ thị cho môi trường ô nhiễm thấp (Coscinodiscus) và ô nhiễm cao (Aulacoseira granulata, Nitzschia linearis, Cyclotella meneghiniana) chứng tỏ thủy vực thành phố Bến Tre có dấu hiệu ô nhiễm [39,64].
Hình 3.2. Cấu trúc thành phần loài khuê tảo đáy tại thành phố Bến Tre ở mùa mưa và mùa khô
Số lượng loài hiện diện tại các điểm khảo sát dao động từ 17- 34 vào mùa mưa và từ 22- 43 loài vào mùa khô. Có thể lí giải rằng vào mùa khô lượng nước ít đã làm