Bài giảng Chỉ thị sinh học môi trường - Chương 3: Chỉ thị sinh học môi trường nước - Nguyễn Thế Nhã

Nội dung text: Bài giảng Chỉ thị sinh học môi trường - Chương 3: Chỉ thị sinh học môi trường nước - Nguyễn Thế Nhã

1. 10-Feb-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.1. Vấn đề chung 3.1. Vấn đề chung  Ảnh hưởng của những sự cố tự nhiên hoặc nhân tạo CHÚNG TA MUỐN ĐÁNH GIÁ CÁI GÌ? qua nhiều con đường: Các chất tổng hợp được đưa vào nước, chế độ thủy văn và đặc điểm lý hĩa của nước bị thay đổi.  Sinh vật nước mẫn cảm với sự thay đổi của mơi trường do các nguyên nhân tự nhiên (ví dụ tăng độ đục khi lũ lụt) hoặc nhân tạo (ơ nhiễm hĩa chất hoặc suy giảm DO). Ảnh hưởng xấu/ Mối nguy hại đối với Xáo trộn hệ sinh thái? sức khỏe con người?  Sinh vật phản ứng khác nhau: chết hoặc di cư; suy giảm khả năng sinh sản, kìm hãm hệ thống nội tiết cần thiết.  Biết đặc điểm phản ứng của sinh vật với sự thay đổi của Thay đổi hoặc mơi trường cĩ thể sử dụng chúng làm sinh vật chỉ thị. Ảnh hưởng xấu đến Số lượng và chất lượng nước? 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2.1. Yếu tố tự nhiên 3.2.1. Yếu tố tự nhiên (tiếp tục):  Dung trọng nước (density of the water: 1g/cm3) cho  Độ phong phú các chất dinh dưỡng hịa tan và lơ lửng phép sinh vật sinh tồn trong mơi trường ở thể treo (suspension).  Mức dinh dưỡng khơng đổi thường cho phép quần xã  Sinh vật nổi [plankton: phù du, phiêu sinh] cùng sinh vật sinh vật nổi và sinh vật đáy khác nhau phát triển. bơi tự do (nekton) và sinh vật đáy (benthos) sinh sống phụ thuộc vào thời gian tồn lưu nước (residence time  Nguồn dinh dưỡng hịa tan dồi dào cĩ ở thủy vưc nước (or retention time)). Nước chảy dễ cuốn trơi sinh vật nổi nhĩm này thường cư trú ở thủy vực nước tĩnh. tĩnh hoặc nước chảy chậm cho phép thực vật thủy sinh  Cá với khả năng bơi tự do cĩ thể cư trú ở thủy vực cỡ lớn sinh trưởng, cung cấp thức ăn, nơi cư trú và sinh nước chảy mạnh. sản cho các sinh vật khác.  Các đặc điểm thích nghi với thủy vực nước chảy hoặc nước tĩnh là cơ sở nhận biết quan hệ sinh vật - MT 1
2. 10-Feb-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2.2. Yếu tố nhân tạo 3.2.2. Yếu tố nhân tạo (tiếp )  Ảnh hưởng trực tiếp như: đưa chất độc vào nước, làm  Ơ nhiễm hoặc xáo trộn mơi trường nước được thể hiện tăng hàm lượng chất chất rắn lơ lửng, thay đổi sinh thơng qua: cảnh, làm suy giảm lượng ơxy 1. Đặc điểm vật lý 2. Đặc điểm hĩa học,  Ảnh hưởng gián tiếp như: Khả năng bắt giữ kim loại 3. Quần thể vi sinh vật và (Chelating capacity) 4. Quần thể động vật KXS đáy 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC Cửa cống: chất thải đi vào 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2.3. Thay đổi đặc điểm của mơi trường nước 3.2.3.1. Sự thay đổi đặc điểm vật lý của mơi trường nước  Sự xuất hiện hay vắng mặt sinh vật nước phụ thuộc vào Tảo đặc điểm vật lý của mơi trường và sinh cảnh liên quan Vi khuẩn  ĐĐ vật lý dễ bị thay đổi bởi các hoạt động của con người như: đắp đê, đào kênh, xây dựng hệ thống mương Thối hĩa Khoảng cách về cuối nguồn máng. Nước Phân hủy Phục hồi Nước sạch sạch mạnh  Thay đổi tự nhiên xảy ra trong các hồn cảnh khí hậu và A và B: Tính chất lý hĩa của nước: BOD, O2, Chất rắn hịa tan (Salt), chất rắn lơ lửng (SS) C: Quần thể vi sinh vật: nấm nước thải (Sewage fungus); tảo, vi khuẩn, động vật nguyên địa lý ở từng địa phương sinh (protozoa) D: Quần thể động vật KXS: Giun ít tơ (Tubificidae); Muỗi lắc/chỉ hồng (Chironomus); Chân đều (Asellus) và khu hệ động vật nước sạch (clean water fauna) (Theo Hynes, 1960) 2
3. 10-Feb-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2.3. Thay đổi đặc điểm của mơi trường nước 3.2.3. Thay đổi đặc điểm của mơi trường nước 3.2.3.1. Sự thay đổi đặc điểm vật lý của mơi trường nước  Nước mưa bão chảy xiết hoặc hạn hán kéo dài dẫn đến 3.2.3.2. Sự thay đổi của DO (Dissolved oxygen) sự thay đổi đột ngột hay dần dần sinh cảnh tự nhiên, ví dụ  Ơxy là yếu tố quan trọng đối với sự sống, đặc điểm hĩa sự gia tăng bồi lắng hoặc rửa trơi lịng sơng dẫn đến sự thay đổi khu hệ thực vật và động vật nước. học của mơi trường  Sự thay đổi này cĩ thể rất mạnh, bao gồm cả sự biến mất  Nồng độ O dưới 100% mức bão hịa cĩ thể thấy ở những lồi nhất thời hoặc lâu dài 2  Vì vậy cần hiểu rõ chế độ thủy văn khi thiết kế chương hồn cảnh đặc biệt: đáy hồ giầu chất dinh dưỡng hoặc trình đánh giá chất lượng mơi trường nước, sao cho ảnh vào ban đêm ở các dịng sơng nước chảy chậm (xem ba hưởng tự nhiên và ảnh hưởng nhân tạo được tách bạch một cách rõ ràng hình kế sau đây!) ) hịa sâu Độ bão Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 tan (% (DO) tan Diệp lục a hịa Ơxy Tháng Thời gian Giờ Nồng độ ơxy và chlorophyll a ở hồ Mendota, Minnesota trong năm 1976. Suy giảm ơxy (Oxygen depletion) vào các tháng Bảy (J), Tám (A) và Chín (S) tương ứng với Biến động của O2 và pH liên quan đến sản lượng tảo ở một thời kỳ tảo cĩ lượng sinh khối cao (qua chỉ số diệp lục a). Nguyên nhân do sự lắng dịng sơng phú dưỡng (P = Quang hợp; R = Hơ hấp) chìm của tảo xuống đáy hồ (Theo ILEC, 1987-1989) 3
4. 10-Feb-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC Nồng độ ơxy Bão hịa 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2.3. Thay đổi đặc điểm của mơi trường nước 3.2.3.2. Sự thay đổi của DO (Dissolved oxygen)  Ở các sinh cảnh ơxy cĩ nồng độ thấp thường thấy các lồi đã thích nghi với hồn cảnh này. Trong điều kiện bình tan tan (DO) thường các lồi này thường hiếm nhưng chúng sẽ trở nên mức bão hịa hịa Nồng độ ơxy phổ biến hơn cùng với mức ơ nhiễm và phú dưỡng. Ơxy  Tuy nhiên nhiều lồi cĩ khả năng sống sĩt khi thiếu ơxy trong thời gian ngắn, rất ít lồi chịu được nhiều ngày hoặc nhiều giờ thiếu ơxy.  Khả năng sống sĩt của sinh vật ở các mức thiếu hụt ơxy Thời gian N: Buổi trưa MN: Nửa đêm khác nhau là cơ sở xác định chỉ số sinh học và phương Biến đổi của chu kỳ ơxy hịa tan ở hai khu vực sơng Saar cĩ pháp đánh giá chất lượng nước ơ nhiễm chất hữu cơ: A: Güdingen (khơng bị ơ nhiễm); B: Vưlklingen (bị ơ nhiễm) (theo Müller và Kirchesch, 1980) 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2.3. Thay đổi đặc điểm của mơi trường nước 3.2.3. Thay đổi đặc điểm của mơi trường nước 3.2.3.3. Thời gian phơi nhiễm (TG ảnh hưởng) 3.2.3.4. Nồng độ  Thời kỳ nồng độ của chất ơ nhiễm cĩ tác dụng/ảnh hưởng  Phản ứng sinh lý hoặc tập tính của sinh vật phụ thuộc vào  Thời gian này cĩ thể dài hơn (hậu quả) hoặc ngắn hơn nồng độ các chất tự nhiên hoặc chất ơ nhiễm cĩ trong (do hiệu ứng hịa tan) thời gian đo được nồng độ cao của mơi trường cũng như thời gian cần thiết để các chất này chất gây ơ nhiễm. cĩ tác dụng tới các hệ cơ quan của sinh vật.  Nồng độ cao cĩ thể chỉ tập trung ở một vị trí nào đĩ (bờ sơng, đáy sơng do đĩ ảnh hưởng đến thời gian phơi  Nồng độ gây ra tác động độc hại phụ thuộc vào nhiều nhiễm của các nhĩm sinh vật. yếu tố mơi trường: cĩ chất độc khác, thiếu chất dinh  Một số lồi cĩ phản ứng nhanh với chất độc gây ơ nhiễm dưỡng, các yếu tố vật lý như thay đổi sinh cảnh, trầm tích, chỉ thị tốt khơ hạn, thiếu ơxy, tình trạng stress. thơng số cĩ được  Thời gian tích lũy chất độc ở sinh vật tích tụ thường lâu trong phịng thí nghiệm cĩ thể khác so với thực địa hơn phát hiện thay đổi chậm hơn  Phú dưỡng là vấn đề dài hạn. 4
5. 10-Feb-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2.3. Thay đổi đặc điểm của mơi trường nước 3.2.3. Thay đổi đặc điểm của mơi trường nước 3.2.3.4. Nồng độ 3.2.3.5. Khả năng bắt kim loại Chelating capacity  Một số chất cĩ độ độc hại khác nhau đối với các lồi  Khả năng bắt giữ các ion kim loại của hợp chất hữu cơ. Ví khác nhau dụ axit humic và axit fulvic hoặc EDTA  Nồng độ cao nhất khơng gây ảnh hưởng (no observed (ethylenediaminetetraacetic acid). effect concentration = NOEC) NĐ khơng quan sát thấy hiệu ứng Ví dụ về một axit humic  NOEL (No Observable Effect Level): Mức ảnh hưởng điển hình, cĩ một loạt các khơng quan sát được thành phần như quinon, phenol, catechol và các nửa đường 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2.3. Thay đổi đặc điểm của mơi trường nước 3.2.3. Thay đổi đặc điểm của mơi trường nước 3.2.3.5. Khả năng bắt kim loại Chelating capacity 3.2.3.5. Khả năng bắt kim loại Chelating capacity  Độ cứng cĩ vai trị quan trọng đối với phân bố của sinh vật  Các hợp chất này cĩ thể từ từ nhả trả lại nước nước nên nhiều lồi là sinh vật chỉ thị cho NƯỚC CỨNG hoặc NƯỚC MỀM các ion kim loại mà chúng đã bắt giữ  Sinh vật cĩ vỏ can-xi cần hàm lượng can-xi cao chỉ thị cho  Như vậy khả năng bắt giữ kim loại phụ thuộc nước cứng.  Cơn trùng bộ Cánh úp (Plecoptera - stoneflies) và một số vào hàm lượng axit humic và các phối tử (ligand) lồi giun dẹt chỉ thị cho loại nước mềm cũng như độ cứng của nước (nồng độ hịa tan chất khống như canxi, ma-nhê .). Nhiều can-xi và ma-nhê nước cứng và ngược lại. 5
6. 10-Feb-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2.3.5. Khả năng bắt kim loại Chelating capacity 3.2.3.5. Khả năng bắt kim loại Chelating capacity  Nhu cầu khác nhau cĩ thể thấy ở các lồi cùng họ. Ví dụ  Độ độc của các chất phụ thuộc vào độ cứng của nước Gammarus pulex và G. roeseli thích nước cứng, cĩ thể  Độ độc của đồng và kẽm rất khác nhau phụ thuộc vào chịu được suy giảm lượng ơxy, trong khi G. fossarum lại nồng độ can-xi. Nồng độ can-xi càng cao độ độc càng mẫn cảm với ơ nhiễm chất hữu cơ và thiếu ơxy, nhưng giảm. Nồng độ kẽm hoặc đồng chấp nhận được theo EU sống sĩt được ở nơi nước ít cứng hơn -1  Tuy nhiên G. fossarum khơng chịu được nước rất mềm. Độ cứng của nước (mg l CaCO3)  Lồi cĩ họ hàng rất gần Niphargus sống được ở nước 10 50 100 500 mềm, nơi nước sạch cĩ rất ít can-xi Total zinc (mg l-1) – Tổng lượng kẽm Đối với nhĩm cá hồi 0,03 0,2 0,3 0,5 G. roeseli Đối với nhĩm cá chép 0,3 0,7 1,0 2,0 -1 Niphargus Dissolved copper (mg l ) Lượng đồng hịa tan Gammarus pulex G. fossarum Cá hồi+ cá chép 0,005 0,022 0,04 0,112 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến sinh vật 3.2.3.5. Khả năng bắt kim loại Chelating capacity 3.2.3. Thay đổi đặc điểm của mơi trường nước  Kẽm độc hại hơn đối với VI KHUẨN so với các sinh vật 3.1.2.6. Độ chua (Acidity) khác, kể cả người, vì vậy vi khuẩn  Một số lồi sinh vật mẫn cảm với độ chua hoặc độ kiềm  Độ độc của kim loại cĩ thể giảm khi nước cĩ nhiều axit của nước. humic do khả năng bắt giữ kim loại của chúng (thường  Mưa axit cĩ thể làm giảm độ pH, tăng nồng độ nhơm đều được gọi là “nước nâu” “brown waters” Rio Negro, Brazil) gây độc cho động vật khơng xương sống và cá. 6
7. 10-Feb-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.3. Các hiệu ứng sinh học 3.4. Các kiểu tiếp cận trong đánh giá sinh học 1. Thay đổi thành phần lồi sinh vật nước. 1. Tiếp cận sinh thái 2. Thay đổi nhĩm sinh vật ưu thế trong một sinh cảnh 2. Phương pháp sử dụng vi sinh vật 3. Suy giảm số lượng lồi – làm nghèo lồi 4. Tỷ lệ chết cao ở các giai đoạn mẫn cảm như trứng, 3. Tiếp cận sinh lý, sinh hĩa con non 4. Sử dụng sinh vật trong mơi trường được kiểm 5. Chết tồn bộ quần thể sốt – phương pháp sử dụng sinh vật thí nghiệm 6. Thay đổi tập tính của sinh vật 5. Tích lũy sinh học 7. Thay đổi quá trình trao đổi chất • changes in 6. Phương pháp phân tích mơ và hình thái physiological metabolism, and 8. Thay đổi mơ và dị dạng hình thái Đánh giá các phương pháp này trong bảng 3.1 Các hiệu ứng này cĩ thể được kết hợp với phương pháp giám sát và đánh giá sinh học nhằm cung cấp thơng tin về những lĩnh vực khác nhau của vấn đề chất lượng nước như: 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.5. Phương pháp sinh học đánh giá mơi 3.6. CHỈ THỊ SH ĐẶC TRƯNG CHO MT NƯỚC trường nước 3.6.1. Các lồi sinh vật chỉ thị 1. Cung cấp thơng tin hệ thống về chất lượng 1. Phải cĩ đặc tính rất nhạy cảm (sensitive) hoặc nước dưới dạng chỉ thị sinh học 2. Cĩ khả năng chống chịu (tolerant) hoặc 2. Quản lý tài nguyên thủy sản 3. Cĩ khả năng tích luỹ các độc tố trong cơ thể. 3. Xác định khái niệm nước sạch bằng các tiêu chuẩn sinh học hoặc bằng phương pháp chuẩn  Những lồi này vắng mặt hoặc cĩ mặt, cĩ 4. Cung cấp cơ chế cảnh báo sớm, ví dụ phát những biến đổi về hình thái, số lượng, sinh lý, hiện ơ nhiễm bất ngờ và tập tính, hoặc được phân tích hàm lượng một 5. Đánh giá chất lượng nước với sự thừa nhận số độc tố trong mơ cơ thể, được xem xét để mối quan hệ sinh thái – kinh tế - chính sách đánh giá chất lượng mơi trường nước ở đĩ. 7
8. 10-Feb-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.6. CHỈ THỊ SH ĐẶC TRƯNG CHO MT NƯỚC 3.6. CHỈ THỊ SH ĐẶC TRƯNG CHO MT NƯỚC 3.6.1. Các lồi sinh vật chỉ thị 3.6.1. Các lồi sinh vật chỉ thị  Lồi mẫn cảm: Hầu hết ấu trùng của các lồi  Lồi chống chịu: Muỗi lắc (Chironomus cơn trùng cánh úp (Plecoptera) được xem là các riparius), giun ít tơ (Tubifex tubifex, Limnodrilus lồi chỉ thị cho mơi trường nước sạch (thường ở hoffmeisteri) thường được xem là lồi chỉ thị cho các suối sạch đầu nguồn). nước bị ơ nhiễm hữu cơ. Tubifex Chironomus riparius 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.6. CHỈ THỊ SH ĐẶC TRƯNG CHO MT NƯỚC 3.6. CHỈ THỊ SH ĐẶC TRƯNG CHO MT NƯỚC 3.6.1. Các lồi sinh vật chỉ thị 3.6.1. Các lồi sinh vật chỉ thị  Lồi tích tụ: Thuỷ sinh vật cĩ khả năng tích tụ các muối kim loại: Rêu, thực vật lớn (bèo), tảo 1. Vi khuẩn 2. Tảo Chlorella 3. Bèo dâu 4. Muỗi chỉ hồng Rêu Fontinalis antipyretica tích lũy Cadmium (Cd2+) Lục bình (Eichhornia crassipes)? 5. Giun ít tơ 6. . Bèo cái (Pistia stratiotes) Chlorella vulgaris 8
9. 10-Feb-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.6. CHỈ THỊ SH ĐẶC TRƯNG CHO MT NƯỚC 3.6. CHỈ THỊ SH ĐẶC TRƯNG CHO MT NƯỚC 3.6.2. Các quần xã chỉ thị 3.6. 3. Sinh vật chỉ thị mơi trường nước chảy Thu thập và phân tích các thơng số về nơi cư trú 1. Vi khuẩn - Bacteria của quần xã sinh vật gồm: 2. Động vật nguyên sinh - Protozoa 1. Thực vật bám (periphyton), 3. Tảo - Algae 4. Thực vật 2. Động vật khơng xương sống đáy cỡ lớn • Thực vật lớn – Macrophyta 3. Cá. • Thực vật nổi 5. Động vật khơng xương sống cỡ lớn – Macroinvertebrates 6. Cá Bảng 3.2. Ưu nhược điểm của các nhĩm SVCT 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.6. CHỈ THỊ SH ĐẶC TRƯNG CHO MT NƯỚC 3.6. CHỈ THỊ SH ĐẶC TRƯNG CHO MT NƯỚC 3.6. 3. Sinh vật chỉ thị mơi trường nước chảy 3.6. 3. Sinh vật chỉ thị mơi trường nước chảy Bộ chỉ thị sinh học đầy đủ Việt Nam (Lê Hồng Anh, Bộ chỉ thị sinh học rút gọn Việt Nam (Lê Hồng 2010) Anh, 2010) 1. Thực vật nổi (Phytoplankton) 1. Thực vật nổi, 2. Động vật nổi 2. Thực vật bám (Periphyton) 3. Động vật khơng xương sống đáy cỡ lớn, 3. Thực vật thuỷ sinh lớn (Macrophyta) 4. Động vật nổi (Zooplankton) Ba loại chỉ thị: 1. Chỉ thị lồi, 5. Động vật KXS đáy cỡ lớn (Macrobenthos) 2. Chỉ số đa dạng và 6. Động vật KXS đáy cỡ trung bình và giun trịn 3. Hệ thống tính điểm BMWP (Nematoda) Bảng 3.3. Bộ chỉ thị đầy đủ và rút gọn 7. Cá (Fishes) 9
10. 10-Feb-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.6. CHỈ THỊ SH ĐẶC TRƯNG CHO MT NƯỚC 3.6. CHỈ THỊ SH ĐẶC TRƯNG CHO MT NƯỚC 3.6. 4. Sinh vật chỉ thị mơi trường nước chảy 3.6. 4. Sinh vật chỉ thị mơi trường nước chảy 3.6.1. Vi khuẩn chỉ thị ơ nhiễm phân 3.6.1. Vi khuẩn chỉ thị ơ nhiễm phân • Vi khuẩn cĩ liên quan đến sức khoẻ cộng đồng và sự  VK coliform tổng số thường lan truyền qua đường nước được tìm thấy trong mơi trường • Coliform tổng số, Coliform phân, và E. Coli là các (thực vật, đất ) và nhìn chung chỉ thị cho điều kiện vệ sinh của nước. đều khơng cĩ hại. • Mẫu nước được kiểm tra Coliform tổng số.  VK coliform phân là nhĩm nhỏ • Nếu cĩ Coliform tổng số, mẫu đĩ sẽ được kiểm tra cả trong coliform tổng số. chúng Coliform phân và E.coli. Nếu cĩ coliform phân ơ nhiễm xuất hiện với số lượng lớn ở ruột • Nhĩm vi khuẩn E.Coli là một nhĩm nhỏ thuộc nhĩm và phân người, động vật. Coliform phân.  E. coli là nhĩm nhỏ trong nhĩm • Sự hiện diện của E. Coli trong mẫu nước cho thấy sự coliform phân. Hầu hết VK E. coli Total coliform = coliform tổng số ơ nhiễm phân, cĩ sự ơ nhiễm thời gian gần đây. đều khơng cĩ hại nhưng chỉ thị Fecal Coliform = coliform phân Thermotolerant Coliform = chịu nhiệt cho ơ nhiễm phân. 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.6.1. Vi khuẩn chỉ thị ơ nhiễm phân 1. VSV chỉ thị ơ nhiễm phân 1. Nhĩm Coliform: đặc trưng là Escherichia coli (E. coli) 2. Nhĩm Streptococci: liên cầu, đặc trưng là Streptococcus faecalis nguồn gốc từ người, S. bovis từ cừu, S. equinus từ ngựa. 3. Nhĩm Clostridia: khử sunfit đặc trưng là Clostridium perfringens đều dùng để phát hiện sự nhiễm phân trong nước. Tuy nhiên E. coli thường được lựa chọn 10
11. 10-Feb-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.6.1. Vi khuẩn chỉ thị ơ nhiễm phân 3.6.1. Vi khuẩn chỉ thị ơ nhiễm phân o E. coli thường được lựa chọn vì là nhĩm quan trọng nhất, cĩ thể xác định được trong điều kiện thực địa; o Xác định dễ hơn so với 2 nhĩm khác (ví dụ nhĩm Streptococci cần thời gian định ơn lâu, Clostridium cịn Clostridia cần tiến hành ở 800C và lên men Escherichia coli perfringens Streptococcus 2 lần) 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.6.1. Vi khuẩn chỉ thị ơ nhiễm phân Vi khuẩn gây bệnh: chỉ thị nguồn nước ơ nhiễm Số lượng coliform hay E. coli được biểu diễn bằng số khả khơng thể sử dụng. hữu MPN (Most Probable Number). Chi tiết xem: /asp/image/hoanuocphan2(1).pdf VK salmonella_typhi gây bệnh thương hàn 11
12. 10-Feb-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.6.1. Vi khuẩn chỉ thị ơ nhiễm phân 3.6.2. Động vật nguyên sinh - Protozoa Khi cần xác định nước bị nhiễm bẩn bởi phân người hay phân gia súc sử dụng tỉ lệ Fecal coliform trên 2. Động vật nguyên sinh (đơn bào) - Protozoa: Fecal streptococci. Sử dụng chất hữu cơ rắn làm thức ăn, cĩ vai trị quan trọng trong chuỗi thức ăn. Dễ thu mẫu. Tính chỉ số hoại sinh do thích nghi tốt ở mơi trường giàu chất hữu cơ Fecal coliform Faecal streptococci E. coli Fecal streptococci chủ yếu sống trong ruột động vật. flaellates colpidium 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.6.3. Tảo - Algae 3.6.3. Tảo - Algae 3. Tảo - Algae: Cĩ khả năng quang hợp, đơn bào 3. Tảo - Algae: • Phát triển mạnh trong điều kiện nước ấm, giàu hoặc nhánh dài; thực vật nổi (Phytoplankton), chất hữu cơ Nitơ và Photpho từ nguồn nước sinh vật tự dưỡng, sử dụng carbonic hoặc thải sinh hoạt, cơng nghiệp thực phẩm, phân bĩn • Cĩ sức chịu đựng với các chất hữu cơ, Đồng carbonat cùng phosphate, nitơ và vi lượng nhưng khơng chỉ thị được cho mơi trường ơ (magiê, bo, corban, canxi) để phát triển, sinh vật nhiễm thuốc trừ sâu sống bám (periplankton) . • Tảo cĩ thể dùng làm chỉ thị cho độ axit, ơ nhiễm hữu cơ, phú dưỡng trong hồ hoặc suối. 12
13. 10-Feb-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.6.3. Tảo - Algae 3.6.2. 3. Tảo - Algae: 3. Tảo - Algae:  Kích thước nhỏ, vì vậy đánh giá sự thay đổi của • Tảo lam Blue Algae: Phormidium, Anabacna, mơi trường dựa theo số lượng lớn cá thể của Oscilatoria, Anacystis, Lyngbia, Spirulina. quần xã tảo cĩ thể tiến hành dễ dàng. • Tảo lục Green Algae: Careia, Spirogyra,  Với lồi tảo sống bám trên bề mặt đá địi hỏi Teraedron, cocum, Chlorella, Stigeoclonium, chú trọng trong khâu lẫy mẫu. Chlamydomonas, Chlorogonium, Agmenllum.  Chu kỳ sống ngắn nên khơng phù hợp để đánh • Tảo Silic: Nitochia, Gomphonema. giá tác động mơi trường trong thời gian dài. • Tảo mắt: Pyro botryp – Phacus, Lepocmena – Eugrema. 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.6.3. Tảo - Algae 3.6.3. Tảo - Algae 3. Tảo - Algae: 3. Tảo - Algae: • Tảo Chlorella sinh trưởng tốt trong các nguồn nước • Tảo Chlorella cĩ khả năng loại bỏ N-NH4+, thải cĩ COD từ 200-700 mg/l (Chemical Oxygen 3- PO4 của nước thải sinh hoạt rất cao. Giá trị Demand - nhu cầu oxy hĩa học). Phát triển tốt nhất các chỉ số này trong nước sau xử lý đạt TCVN trong nước thải sinh hoạt với COD từ 200-400 mg/l, sinh khối đạt 400-1000mg tảo khơ/sau 5-6 ngày. 5942-1995 về nước mặt. Trong phịng TN N- NH4+ giảm 99% ,PO 3- giảm 98%. • Tảo Chlorella thể hiện khả năng phân hủy COD và 4 BOD (Biochemical Oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh • Tảo Chlorella cĩ khả năng hấp thụ Cu và Zn hố) rất cao đối với nước thải sinh hoạt. trong mơi trường nước thải tổng hợp. • Nuơi trong các bể ở điều kiện phịng thí nghiệm, COD • Hiệu quả loại bỏ Cu đạt 94-95% sau 20 ngày giảm 84%, BOD giảm 90%. và hiệu quả loại bỏ Zn đạt 97% sau 16 ngày. 13
14. 10-Feb-15 Tảo HỒNG GIA; Nhật Bản: 1550 viên/hộp. 680.000 VND Tảo lục tiểu cầu Chlorella là một lồi vi tảo cực kỳ quý giá,chứa đầy đủ các acid amin, vitamin, khống chất đa lượng và vi lượng, các acid béo khơng no, acid nucleic (RNA và DHA), đặc biệt hàm lượng Cholorophyll cao nhất trong các lồi thực vật mà con người được biết đến . Tác dụng: Tốt trong việc đào thải chất độc ra khỏi cơ thể, làm chậm sự lão hố của tế bào, làm đẹp da, giảm cholesterol, ngăn ngừa ung thư, phịng chống béo phì. 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.6.3. Tảo - Algae 3.6.4. Thực vật 3. Tảo - Algae: xem thêm 4. Thực vật • • Thực vật lớn (Macrophyta): Bèo, lau, sậy phát triển mạnh ở nước tù, chứa nhiều chất dinh dưỡng giống như tảo, rong chỉ thị cho hiện tượng phú dưỡng Tảo beegiatoa Oscillatoria thuộc Tảo Sphaerolitus (eutrophication). chỉ thị MT nồng độ ngành tảo lam chỉ thị cho mơi trường Hydrogen Sulfat cao. chỉ thị MT giàu chất giàu protein, glucid, hữu cơ. chất béo. 14
15. 10-Feb-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3. CHỈ3. THỊCHỈ THỊSINH SINH HỌC HỌC MƠI MƠI TRƯỜNG TRƯỜNG NƯỚC NƯỚC 3.6.4. Thực vật 3.6.4. Thực vật 4. Thực vật 4. Thực vật • Thực vật lớn (Macrophyta): • Thực vật nổi (Phytoplankton): chỉ thị ơ nhiễm • ảnh Bèo, nguồn nước do: • ảnh lau, sậy Ơ nhiễm hữu cơ (gây kiệt oxy hịa tan) Phú dưỡng hĩa Ơ nhiễm do hĩa chất độc (kim loại nặng, thuốc bảo vệ thực vật, hydrocacbon dị vịng) Ơ nhiễm do dầu, mỡ 3. CHỈ3. THỊCHỈ THỊSINH SINH HỌC HỌC MƠI MƠI TRƯỜNG TRƯỜNG NƯỚCNƯỚC 3. CHỈ3. THỊCHỈ THỊSINH SINH HỌC HỌC MƠI MƠI TRƯỜNG TRƯỜNG NƯỚC NƯỚC 3.6.5. Động vật khơng xương sống đáy 3.6.5. Động vật khơng xương sống đáy 5. Động vật khơng xương sống cỡ lớn – 5. Động vật khơng xương sống cỡ lớn – Macroinvertebrates Macroinvertebrates – động vật đáy – Vì sao? • Tại sao sử dụng ĐVKXS cỡ lớn 01? • Phổ biến trong sơng, hồ • Cĩ nhiều phương pháp khác để phân tích số • Đa dạng về lồi liệu, dễ thực hiện nhưng thu thập nhiều mẫu • Đặc trưng cho điều kiện thủy văn, cấu trúc gặp khĩ khăn do phân bố rải rác nền đáy và chất lượng nước. • ĐVKXSCL sống cố định tại đáy thuỷ vực, chịu • Tương đối cố định tại đáy sơng, hồ, chịu tác động trực tiếp của chất lượng nước và chế sự thay đổi liên tục chất lượng nước và chế độ thuỷ văn (oxy hồ tan, ơ nhiễm chất hữu cơ, độ thủy văn trong ngày. thuốc BVTV, kim loại nặng) • Thời gian phát triển khá lâu (vài tuần đến vài tháng), • Dễ thu mẫu và dễ phân loại. 15
16. 10-Feb-15 3. CHỈ3. THỊCHỈ THỊSINH SINH HỌC HỌC MƠI MƠI TRƯỜNG TRƯỜNG NƯỚCNƯỚC 3. CHỈ3. THỊCHỈ THỊSINH SINH HỌC HỌC MƠI MƠI TRƯỜNG TRƯỜNG NƯỚC NƯỚC 3.6.5. Động vật khơng xương sống đáy 3.6.5. Động vật khơng xương sống đáy 5. Động vật khơng xương sống cỡ lớn – Macroinvertebrates – Tại sao 02? 5. Động vật khơng xương sống cỡ lớn – Macroinvertebrates – động vật đáy • Tích luỹ hĩa chất BVTV, kim loại nặng trong mơ Châu Âu dùng ĐV đáy khơng xương sống (nghêu, • Đã cĩ Chỉ số quan trắc sinh học BMWP sị, ốc, hến ) làm chỉ thị sinh học quan trắc ơ nhiễm nước do các nguyên nhân: (Biological Monitoring Working Party) dựa vào số • Ơ nhiễm hữu cơ suy giảm oxi hịa tan. lồi và phân bố động vật khơng xương sống để • Ơ nhiễm do các chất dinh dưỡng đánh giá chất lượng nguồn nước • Ơ nhiễm do kim loại nặng và thuốc bảo vệ thực vật. 3. CHỈ3. THỊCHỈ THỊSINH SINH HỌC HỌC MƠI MƠI TRƯỜNG TRƯỜNG NƯỚCNƯỚC 3. CHỈ3. THỊCHỈ THỊSINH SINH HỌC HỌC MƠI MƠI TRƯỜNG TRƯỜNG NƯỚC NƯỚC 3.6.5. Động vật khơng xương sống đáy 3.6.5. Động vật khơng xương sống đáy 5. Động vật khơng xương sống cỡ lớn – 5. Động vật khơng xương sống cỡ lớn - Macroinvertebrates – động vật đáy Macroinvertebrates • • Chironomus Muỗi chỉ hồng Giun ít tơ Rhyacophilidae Rận nước Baetis Glossiphonia Sphaeridae Lymnaediae 16
17. 10-Feb-15 3. CHỈ3. THỊCHỈ THỊSINH SINH HỌC HỌC MƠI MƠI TRƯỜNG TRƯỜNG NƯỚCNƯỚC 3. CHỈ3. THỊCHỈ THỊSINH SINH HỌC HỌC MƠI MƠI TRƯỜNG TRƯỜNG NƯỚC NƯỚC 3.6.5. Động vật khơng xương sống đáy 3.6.5. Động vật khơng xương sống đáy 5. Động vật khơng xương sống cỡ lớn - 5. Động vật khơng xương sống cỡ lớn - Macroinvertebrates Macroinvertebrates • mayfly_larva ấu trùng chuồn chuồn Corixidae Dytiscidae Chironimus cased - caddis - larva gammarus pulex 3. CHỈ3. THỊCHỈ THỊSINH SINH HỌC HỌC MƠI MƠI TRƯỜNG TRƯỜNG NƯỚCNƯỚC 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC 3.6.6. Động vật nổi 3.6.6. Động vật nổi 6. Động vật nổi (Zooplankton) • Là thức ăn giàu dinh dưỡng cho nhiều loại cá ở giai đoạn ấu trùng • là chỉ thị cho nước ơ nhiễm hữu cơ 17
18. 10-Feb-15 3. CHỈ3. THỊCHỈ THỊSINH SINH HỌC HỌC MƠI MƠI TRƯỜNG TRƯỜNG NƯỚCNƯỚC 3. CHỈ3. THỊCHỈ THỊSINH SINH HỌC HỌC MƠI MƠI TRƯỜNG TRƯỜNG NƯỚC NƯỚC 3.6.6. Động vật nổi 3.6.7. Cá 6. Động vật nổi Zooplankton 7. Cá: Động vật máu lạnh, nhiều lồi cĩ đặc điểm • khác nhau về hình thái, thức ăn, sinh sản, phát triển , thích nghi cùng sinh sống trong thủy vực nên cĩ thể sử dụng làm sinh vật chỉ thị: • Chỉ thị tốt cho các tác động lâu dài bởi vì đời sống của cá dài và cĩ khả năng di động (Karr et al. 1986). • Quần xã cá với nhiều kiểu dinh dưỡng (ăn tạp, ăn thực vật, ăn cơn trùng, ăn sinh vật nổi, ăn cá con). 3. CHỈ3. THỊCHỈ THỊSINH SINH HỌC HỌC MƠI MƠI TRƯỜNG TRƯỜNG NƯỚCNƯỚC 3. CHỈ3. THỊCHỈ THỊSINH SINH HỌC HỌC MƠI MƠI TRƯỜNG TRƯỜNG NƯỚC NƯỚC 3.6.7. Cá 3.6.7. Cá 7. Cá: 7. Cá: • Quần xã cá cĩ thể tích hợp các tác động của • Nước bị ơ nhiễm hữu cơ giảm sút số lượng các mức dinh dưỡng thấp hơn, bởi vậy, cấu trúc lồi và số cá thể các lồi sống ở tầng nước trên, quần xã cá cĩ thể phản ảnh sự lành mạnh của sau đĩ đến các động vật đáy. mơi trường tổng hợp. • Axit hĩa đến độ pH 4,5-5 làm suy giảm lượng • Mắt xích cuối của chuỗi thức ăn trong thủy vực. trứng cá và các lồi tơm cá nhỏ so với pH trung • Dễ thu thập và dễ phân loại được tới lồi. tính. Độ pH dưới 4 hầu hết cá ăn nổi biến mất. • Mơi trường sống và đặc điểm phân bố của hầu hết các lồi cá đều đã được biết. 18