2.3.1. Phƣơng pháp thu mẫu và cố định mẫu
- Phương pháp thu mẫu nước:
Các mẫu nước được lấy theo đúng TCVN 5996 -1995, mẫu nước được lấy cách bề mặt 50 cm cho vào bình polietylen, chai PVC. Chai phải được rửa sạch bằng nước cất trước khi lấy mẫu. Để đảm bảo độ chính xác của kết quả nên phân tích mẫu càng sớm càng tốt. Trong trường hợp không phân tích được ngay cần bảo quản mẫu ở nhiệt độ 40C. Tùy theo từng chỉ tiêu có thời gian bảo quản khác nhau.
- Phương pháp thu mẫu và cố định mẫu sinh vật nổi:
Tại mỗi điểm khảo sát, thu mẫu thực vật nổi bằng kiểu lưới Juday No. 64 (64 lỗ/cm2), đường kính miệng lưới 25 cm, chiều dài lưới 1m. Thu mẫu động vật nổi bằng kiểu lưới Plankton No.57.
Thu mẫu định lượng sinh vật nổi bằng cách lọc qua lưới với thể tích nước lọc là 20 lít. Các mẫu sinh vật nổi được đựng trong lọ nhựa và được cố định trong dung dịch formol 4%.
2.3.2. Phƣơng pháp phân tích mẫu và xử lí số liệu
2.3.2.1. Phƣơng pháp phân tích mẫu
- Phương pháp phân tích thủy lí hóa (phân tích mẫu nước) :
+ Các thông số về: nhiệt độ (0C) , độ pH, độ dẫn (S/cm), độ đục (mg/l), độ muối (‰), DO (mgO2/l) được đo ngay tại thực địa bằng máy TOA WQC 22A (Water Quality Cheker) do Nhật Bản sản xuất.
+ Các thông sốNO3-, NH4+, PO43- được phân tích ngay tại địa điểm nghiên cứu sau khi thu mẫu bằng bộ Test SERA của Đức:
Thông số NO3- : phân tích bằng bộ Test SERA NO3- Thông số NH4+, : phân tích bằng bộ Test SERA NH4+
, Thông số PO43- : phân tích bằng bộ Test SERA PO43-
+ Xác định nhu cầu oxi hóa học – COD (Chemical Oxygen Demand): Xác định bằng phương pháp permangat kali KMnO4 0,1N (0,02 mol/l):
Thông số COD được xác định dựa vào việc ôxi hóa các chất hữu cơ có mặt trong mẫu nước bằng dung dịch KMnO4 0,1N trong môi trường axit (dung dịch H2SO4 1:2) ở nhiệt độ cao (đun sôi 10 phút). Lượng dư KMnO4 được chuẩn độ bằng dung dịch axit oxalic C2H2O4 0,1N. Công thức tính:
COD = ( ) 8 0,1 1000 ( / ) 100 N n x x x mg l Trong đó:
N: Lượng KMnO4 dùng để chuẩn mẫu nước thử (ml)
Thông số COD được phân tích và xác định tại phòng thí nghiệm Sinh thái và Sinh học Môi trường, Khoa Sinh học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
+ Phương pháp xác định hàm lượng tổng Nitơ (Total Nitrogen) (TCVN 6498-1999; US EPA 351.4l; ISO 11261 – 1995)
Nitơ được chuyển thành NO bằng cách axit hóa ở 720oC kết hợp với quá trình oxi hóa bằng ozon. Sau khi khử ẩm, NO được chuyển đến đetectơ quang hóa và được định lượng. Quá trình này được xác định bằng máy phân tích tổng Nitơ - TOC - TNM1 Shimadzu-Nhật Bản.
+ Phương pháp xác định hàm lượng tổng Phôt pho (Total Phosphorous)
(TCVN 6202-1996; US EPA 365.3)
Photpho dạng hữu cơ được vô cơ hoá cùng với các photpho vô cơ chuyển sang photpho dạng octo photphat. Octo photphat phản ứng với amoni molipđat trong môi trường axit tạo thành phức chất dị đa (axit molypdo photphoric) có màu vàng. Phức chất vàng này được khử xuống dạng phức chất xanh mà photpho có hoá trị thấp hơn bằng axit ascobic. Phức chất xanh tạo thành được đo tại bước sóng
max= 820 nm. Từ đó xác định được photpho trong mẫu cần phân tích.
- Phương pháp phân tích mẫu sinh vật nổi:
+ Xác định thành phần loài: Phân tích mẫu thực vật nổi bằng kính hiển vi quang học. Phân tích mẫu động vật nổi bằng kính lúp soi nổi và kính hiển vi có độ phóng đại khác nhau dựa trên các sách định loại sinh vật nổi của các tác giả trong nước.
+ Xác định mật độ và sinh khối: Phân tích định lượng thực vật nổi bằng buồng đếm Goriaev với dung tích 0,0009 ml/1 buồng. Phân tích định lượng động vật nổi bằng buồng đếm Bogorov với dung tích 10 ml. Kết quả nhân với lượng nước lọc qua lưới.
Phương pháp tính sinh khối thực vật nổi dựa theo tài liệu của Nguyễn Trọng Nho và cộng sự, 1984. Trên cơ sở kích thước tế bào của từng loài đã được đo đạc, cân trọng lượng khô, tình trung bình cho từng loài. Theo đó, tính toán cho toàn bộ các nhóm loài có trong mẫu phân tích.
Tương tự như vậy, với động vật nổi cũng dựa theo bảng tính khối lượng trung bình của từng loài để tính toán khối lượng các loài có trong mẫu thu được.
Đơn vị tính là mg/ m3 đối với cả động vật nổi và thực vật nổi.
Các phân tích được tiến hành tại phòng Sinh thái môi trường nước, Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Các kết quả phân tích được các chuyên gia của Viện thẩm định, đảm bảo độ chính xác về mặt khoa học.
2.3.2.2. Phƣơng pháp xử lí số liệu
Sử dụng phần mềm Microsoft Word và Microsoft Excel để tính toán và xử lí số liệu.
* Thông số thủy, lí hóa:
Thống kê các kết quả đo đạc tại hiện trường, các kết quả phân tích thí nghiệm, lập đồ thị, so sánh, đối chiếu với giá trị giới hạn cho phép theo QCVN 10:2008/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước biển ven bờ đối với vùng nuôi trồng thủy sản và bảo tồn sinh vật thủy sinh) (phần phụ lục).
* Mẫu sinh vật nổi:
- Thống kê kết quả phân tích định tính và định lượng các mẫu sinh vật nổi, xác định thành phần loài, mật độ và sinh khối sinh vật nổi. Lập đồ thị, so sánh thành phần loài, mật độ và sinh khối sinh vật nổi giữa các mẫu phân tích. Từ đó so sánh để tìm mối quan hệ giữa sinh vật nổi với các thông số thủy lý hóa của môi trường.
- Các số liệu về số lượng taxon và số lượng cá thể của từng taxon thu được được sử dụng trong tính chỉ số đa dạng Shannon – Weiner (H’) và chỉ số Margaleft
(D) đối với mẫu động vật nổi để từ đó đánh giá chất lượng nước vùng cửa sông theo hệ thống phân loại mức độ ô nhiễm (bảng 7 và bảng 8) dựa trên các công thức sau:
+ Chỉ số Shannon – Weiner: ' 2 1 .log s i i i N N H N N
(Shannon & Weiner – 1949). Trong đó:
H’: Chỉ số đa dạng Shannon – Weiner Ni: Số lượng cá thể của taxon thứ i N: Tổng số cá thể của mẫu phân tích.
Dựa vào chỉ số H’ để đánh giá chất lương môi trường nước của các điểm khảo sát theo hệ thống phân loại (theo Wilhm & Dorris, 1968) [30]:
Bảng 7. Mối liên quan giữa chỉ số đa dạng H’ với chất lƣợng môi trƣờng nƣớc Chỉ số đa dạng H’ Chất lƣợng môi trƣờng nƣớc
> 3 Nước sạch – không ô nhiễm
1 – 3 Ô nhiễm trung bình đến ô nhiễm nhẹ < 1 Ô nhiễm nặng + Chỉ số Margalef: 1 ln S D N (Margalef – 1958) Trong đó: D: Chỉ số đa dạng Margalef
S: Số lượng các taxon trong mẫu phân tích N: Tổng số cá thể của mẫu phân tích.
Theo Staub và cộng sự: giá trị D biến đổi trong khoảng 0 – 4,5 theo mức độ ô nhiễm như sau:
Bảng 8. Mối tƣơng quan giữa chỉ số D và mức độ ô nhiễm [29] Chỉ số D Mức độ ô nhiễm 0,0-1,0 Ô nhiễm rất nặng 1,0-2,0 Ô nhiễm nặng 2,0-3,0 Ô nhiễm vừa 3,0-4,5 Không ô nhiễm
Thực vật nổi (tảo) thường được sử dụng làm sinh vật chỉ thị tốt cho môi trường nước bị ônhiễmhữu cơ. Theo Fefoldy Lajos (1980), tỉ lệ tương quan giữa số lượng các loài tảo chỉ thị cho thủy vực cũng là thước đo đánh giá mức độ phì dưỡng, thể hiện qua các công thức trong bảng sau:
Bảng 9. Công thức đo độ phì dƣỡng và mức độ ô nhiễm thông qua cấu trúc tảo [28] Cyanophyta index x = Cy D Chlorococcales index x = Ch D Diatomeae index x = C P Euglenophyta index x = E Cy Ch Total index x = Cy Ch C E D
Bảng 10. Mối tƣơng quan giữa chỉ số sinh học tảo và mức độ ô nhiễm môi trƣờng nƣớc [28]
Mức độ ô nhiễm Cy.Ind. Ch.Ind. Diat.Ind. E.Ind. Tot.Ind.
Nước sạch (oligotrophy) 0,1-0,3 1,0 0-0,2 0-0,1 1,0 Ô nhiễm (mesotrophy) 0,3-3,0 1,0-2,5 0,2-3,0 0,1-0,4 1,0-5,0 Ô nhiễm nặng (eutrophy) 3,0-5,0 2,5-3,1 3,0-6,0 0,4-0,5 5,0-20,0 Ghi chú: Cy: Cyanophyta Ch: Chlorococcales C: Centrales P: Pennales D:Desmidiaceae E: Euglenophyta Ind: Index
Do mỗi thủy vực có một cấu trúc tảo riêng biệt, chỉ có thể áp dụng một hoặc một số công thức thích hợp (có trường hợp các chỉ số trở nên vô nghĩa nếu mẫu số bằng 0). Trong nghiên cứu này, tôi lựa chọn sử dụng chỉ số Diatomeae index để đánh giá chất lượng nước của thủy vực.
CHƢƠNG 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Hiện trạng chất lƣợng nƣớc vùng cửa sông Văn Úc
Kết quả khảo sát một số chỉ tiêu thủy, lí hóa tại các điểm khảo sát được thể hiện trong bảng 11.
Bảng 11. Các chỉ tiêu thủy, lí hóa tại các điểm khảo sát STT Chỉ tiêu Đơn vị Các điểm khảo sát QCVN 10:2008/ BTNMT M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 1 Nhiệt độ o C 24,9 24,2 24,5 24,3 23,5 23,7 25,3 30 2 pH - 7,82 7,76 7,97 7,90 7,78 7,79 7,68 6,5-8,5 3 Độ đục mg/l 39 60 38 60 88 44 42 50 4 Độ dẫn S/cm 1,010 5,198 7,130 1,126 4,834 5,770 32,610 - 5 Độ muối ‰ 0,50 2,80 3,85 0,57 2,66 3,18 20,11 - 6 DO mgO2/l 7,48 7,65 7,26 6,89 6,36 6,90 7,03 ≥ 5 7 COD mgO2/l 5,6 1,6 8,8 7,2 8,8 5,6 1,6 3 8 NO3- mg/l 7,5 7,5 8,0 9,0 7,0 8,0 7,0 - 9 NH4+ mgN/l 0,2 0,5 0,5 0,3 0,3 0,7 0,4 0,1 10 PO43- mg/l 1,2 1,2 1,3 0,9 0,9 1,5 1,3 -
Ghi chú: dấu “-“: không quy định
QCVN 10:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước biển ven bờ đối với vùng nuôi trồng thủy sản và bảo tồn thủy sinh.
- Nhiệt độ của nước trong vùng cửa sông phụ thuộc vào nước của dòng sông và nước biển hòa trộn vào nhau. Trong mùa hè nhiệt độ nước thường cao (27-30 0C), giảm theo quy luật từ bờ ra khơi, từ mặt xuống đáy và từ nơi nước nông đến nơi nước sâu. Ngược lại, trong mùa đông nhiệt độ lại tăng theo các hướng đó (Vũ
Trung Tạng và nkk, 1994). Nhiệt độ của nước ảnh hưởng đến hàm lượng oxy hòa tan (DO), tốc độ chuyển hóa các chất, quá trình sinh trưởng và phát triển của động, thực vật và các vi sinh vật. Khi nhiệt độ tăng cao, quá trình chuyển hóa vật chất trong thủy vực được đẩy nhanh. Sự dao động này phụ thuộc vào điều kiện khí hậu từng mùa và vị trí các điểm nghiên cứu thu mẫu do nhiệt độ của nước dòng sông và dòng biển hòa trộn vào nhau. Nhiệt độ nước ở tầng mặt của các khu vực nghiên cứu không sai khác nhau nhiều và dao động không lớn (từ 23,5 – 25,3 0
C), nằm trong giới hạn cho phép thuận lợi với đời sống của các sinh vật thủy sinh (bảng 11, hình 2). 0 5 10 15 20 25 30 35 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 Điểm khảo sát Nhiệt độ ( 0 C) Nhiệt độ QCVN
Hình 2. Biến thiên nhiệt độ tại các điểm khảo sát
- Độ pH là một thông số quan trọng kiểm soát môi trường sống của thủy sinh vật, vì hầu hết các quá trình sinh trưởng và phát triển của thủy sinh vật đều chịu ảnh hưởng bởi yếu tố này. Độ pH của nước vùng cửa sông phụ thuộc vào mức độ hòa trộn của nước sông với giá trị thường nhỏ hơn 7,4 và nước biển thường cao khoảng 8,1 - 8,4. Do sự đổi mới nước của cửa sông và tỉ lệ hòa trộn của nước sông và nước biển mà giá trị pH của khối nước cửa sông có sự dao động khác nhau. Độ pH của
khu vực nghiên cứu tại các điểm khảo sát dao động không đáng kể, từ 7,68 – 7,97 (bảng 11, hình 3) là thuận lợi đối với đời sống của các sinh vật. Như vậy, nước thuộc loại kiềm yếu, chưa có biểu hiện của sự ô nhiễm nước bởi vì nguồn nước chứa axit mạnh hoặc bazơ sẽ làm biến động lớn trị số pH của nước.
6.5 7 7.5 8 8.5 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 Điểm khảo sát Độ pH
Hình 3. Biến thiên độ pH tại các điểm khảo sát
- Độ đục (TSS): của nước phụ thuộc vào lượng vật chất lơ lửng trong nước, vào mức độ hòa trộn của nước sông vào nước biển. Độ đục gây ảnh hưởng đáng kể đến đời sống sinh vật trong vùng, là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến cường độ quang hợp của thực vật nổi và khả năng săn mồi của các loài động vật thủy sinh kiếm mồi vào ban ngày. Đồng thời độ đục cũng như một phương tiện bảo vệ các loài trước sự săn bắt của động vật ăn thịt, sự tăng độ đục trong vùng cửa sông cũng kéo theo sự phát triển phong phú của nguồn thức ăn động vật nổi với mật độ thường cao hơn so với những vùng nước trong. Ngoài ra, độ đục còn tạo cơ chế cho các loài động vật xâm nhập vào hoặc rời khỏi vùng cửa sông. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, độ đục tại các điểm khảo sát dao động từ 38 – 88 mg/l, trong đó độ đục tại 3 điểm khảo sát M2, M4, M5 cao hơn giới hạn cho phép phù hợp với đời sống sinh vật theo QCVN 10:2008/BTNMT. Trong đó, độ đục tại điểm M2, M4 cao hơn tiêu
chuẩn cho phép 1,2 lần, còn độ đục tại điểm M5 cao hơn tiêu chuẩn cho phép tới 1,76 lần (bảng 11, hình 4) chứng tỏ độ đục tại các điểm nghiên cứu này đã bị ô nhiễm ở 1 mức độ nào đó không phù hợp với đời sống sinh vật.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 mg/l M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 QCVN
Hình 4. Biến thiên độ đục tại các điểm khảo sát
- Độ muối (độ mặn): Vùng cửa sông, do sự hòa trộn của nước sông và nước biển nên độ muối không chỉ biến thiên với biên độ lớn mà tốc độ biến đổi rất nhanh. Độ muối và sự dao động của nó không chỉ quyết định đến sự phân bố của các loài mà còn gây tác động đến quá trình trao đổi chất của chúng. Độ muối được coi là yếu tố giới hạn thực sự đối với sự phân bố của các loài thủy sinh vật vùng cửa sông, trong đó có thực vật nổi và động vật nổi. Trong đợt khảo sát tháng 4/2011, độ muối vùng cửa sông Văn Úc dao động từ 0,50 – 20,11‰, các trạm trong sông độ muối thấp hơn so với các trạm cửa sông, độ muối biến thiên theo kiểu tăng từ dòng sông ra biển theo mức độ hòa trộn của hai khối nước ngọt và nước mặn hòa trộn vào nhau. Ở điểm khảo sát M4, ở khu vực giữa của vùng của sông, độ muối giảm mạnh do dòng nước ngọt ở đây là dòng ưu thế khi đổ ra biển, sau đó lại tiếp tục tăng ở các trạm theo phía hướng ra phía biển ven bờ. Còn tại điểm khảo sát M7 giáp với ven
bờ, độ mặn cao đến 20,11‰ do sự hòa trộn của hai khối nước mặn và nước ngọt trong đó dòng nước mặn là dòng ưu thế so với dòng nước ngọt (bảng 11, hình 5).
- Độ dẫn: Chất tan trong nước phân ly thành cation và anion, các ion này thường là muối của các kim loại. Độ dẫn phụ thuộc vào nồng độ, độ linh động và hóa trị của các ion cũng như nhiệt độ của nguồn nước. Nguồn nước chứa nhiều muối vô cơ thường có độ dẫn cao hơn so với nguồn chứa nhiều chất hữu cơ do các phân tử hữu cơ không phân ly trong môi trường lỏng. Kết quả đợt nghiên cứu cho thấy độ dẫn tại các điểm khảo sát dao động nhiều trong khoảng 1,010 - 32,610
S/cm chủ yếu là do tốc độ biến động nhanh của độ muối trong vùng cửa sông (bảng 11, hình 5). 0 5 10 15 20 25 30 35 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 Độ muối (‰) Độ dẫn (μS/cm)
Hình 5. Biến thiên độ muối và độ dẫn tại các điểm khảo sát