GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC SỨC KHỎE HỆ SINH THÁI (EHM – ECOLOGICAL HEALTH MONITORING)

Khái quát các phương pháp đánh giá chất lượng nước sinh học GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC SỨC KHỎE HỆ SINH THÁI (EHM – ECOLOGICAL HEALTH MONITORING) ĐOÀN TNCS HỒ CHÍ MINHĐOÀN TNCS HỒ CHÍ MINH ĐOÀN[.]

GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC SỨC KHỎE HỆ SINH THÁI

(EHM – ECOLOGICAL HEALTH MONITORING)

ĐOÀN TNCS HỒ CHÍ MINH ĐOÀN CƠ SỞ VIỆN KỸ THUẬT BIỂN

Báo cáo tham luận:

Tp Hồ Chí Minh, 9/2017

NỘI DUNG BÁO CÁO

PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC SỨC KHỎE SINH THÁI

2

3 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG

PHÁP QUAN TRẮC SỨC KHỎE SINH THÁI

1 GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN

TRẮC CHẤT LƯỢNG NƯỚC

1 Các phương pháp quan trắc chất lượng nước

 Phương pháp đo đạc các thông số hóa lý: Đây là một cách làm rất phổ biến được sử dụng từ lâu trên khắp thế giới Các kết quả về thành phần nước hoặc giá trị các thông số hóa lý đo được có thể đã không hoàn toàn biểu thị chính xác cho vị trí cần quan trắc trong một phạm vi thời gian

 Đánh giá chất lượng nước thông qua Chỉ số WQI: Bộ chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index – WQI) về cơ bản là phương tiện toán học để tính toán một giá trị riêng lẻ từ kết quả một số thí nghiệm.

Trên cơ sở WQI tính được, người ta phân loại và đánh giá CLN theo thang điểm WQI, gồm 5 mức: Tuyệt hảo (91-100); Tốt (71-90); Trung

bình (51-70); xấu (26-50); rất xấu (0 – 25)

Tuy nhiên cũng vì vẫn phải sử dụng các thông số đo nhanh về hóa lý làm nền để xây dựng các WQI, nên phương pháp này cũng có thể mắc những sai số như phương pháp quan trắc hóa lý truyền thống.

1: GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CLN

2 Các phương pháp đánh giá CLN sinh học

Sử dụng sinh vật nước để quan trắc, đánh giá chất lượng nước: Các sinh vật khác nhau phản ứng với các sự thay đổi môi trường khác nhau Khi một kiểu phản ứng nào đó của các sinh vật nước trước các biến đổi môi trường đã được nhận dạng, chúng ta có thể sử dụng những dấu hiệu nhận dạng đó để xác định liệu môi trường nước ở nơi sống của sinh vật

đó đã bị biến đổi chưa, biến đổi tới mức nào, có còn thích hợp cho đời sống của sinh vật nước không Nghĩa là, ta có thể sử dụng chính các sinh vật nước để phát hiện, chỉ thị vấn đề chất lượng (mức độ biến đổi) của môi trường nước.

Như vậy, nhược điểm của phương pháp quan trắc hóa lý và phương pháp WQI đã được cải thiện Chất lượng nước không còn là những bức ảnh chụp nhanh nữa Quan sát các cộng đồng sinh vật nước, chúng ta như được nhìn thấy một đoạn phim quay thể hiện một sự liên tục theo thời gian, từ quá khứ đến hiện tại

1: GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CLN

2 Các phương pháp đánh giá CLN sinh học

Phương pháp đánh giá chất lượng nước mặt qua chỉ số sinh học (Kolenati, 1848; Hassal, 1850 và Cohn, 1853)

Sự ra đời các chỉ số sinh học dựa vào hệ thống các chỉ số

và chỉ thị sinh học đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước

Chỉ số sinh học Trent (Caim (1968), Woodiwiss (1964): căn

cứ vào sự có mặt và vắng mặt của những nhóm chỉ thị nhất định

Chỉ số này dựa vào số lượng các bậc phân loại khác nhau của động vật không xương sống đáy trong mối tương quan với sự có mặt của sáu (6) sinh vật then chốt được tìm thấy trong khu hệ động vật của

vị trí thu mẫu, chỉ số sẽ có một phạm vi giá trị từ 10 tương ứng với nước sạch, tới 0 tương ứng với nước bị ô nhiễm nặng.

1: GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CLN

Chỉ số sinh học Chandler (1970): Là phương pháp tính điểm

và cũng chỉ đánh giá cho nhóm động vật không xương sống

Mỗi một nhóm nhận dạng được, sẽ được ấn định một điểm số tùy

theo số lượng cá thể của chúng, Tổng số các điểm số trong mỗi mẫu thu chính là giá trị của chỉ số Chandler cho vị trí (mẫu) đó Giá trị của chỉ số

Chandler càng cao, nước càng sạch và ngược lại.

 Như vậy, trong các mẫu được thu để quan trắc, phải nhận dạng được các loài thuộc nhóm động vật đáy không xương sống Nếu không tìm thấy bất cứ loài, nhóm nào trong số được tính điểm, sẽ không thể xác định được chất lượng nước của mẫu nằm trong hạng nào Hoặc khi có sự sai sót trong nhận dạng loài/bậc phân loại cao hơn, có thể làm cho kết quả nhận định chất lượng nước bị sai lệch.

1: GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CLN

2 Các phương pháp đánh giá CLN sinh học

Chỉ số sinh học BMWP (Biological Monitoring Working Party Score): Cả 2 chỉ số sinh học trên (chỉ số Trent, và chỉ số

Chandler), mức phân loại đều tới loài Để giảm bớt khó khăn cho

công tác phân loại, một loại chỉ số khác đã được phát triển, trong

đó chỉ yêu cầu mức nhận dạng tới Họ (family) Một trong số đó là

Điểm số - Chỉ số sinh học BMWP, khởi nguồn bởi Hellawell, 1986

Giống như chỉ số Chandler, trong phương pháp này, các nhóm

động vật không xương sống cỡ lớn nói chung, là đối tượng được sử

dụng trong quan trắc, mẫu sẽ được nhận dạng tới mức Họ Mỗi họ

được nhận dạng, sau đó sẽ tính điểm của những họ đã được ấn định một điểm số, có giá trị giữa 1 và 10

1: GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CLN

2 Các phương pháp đánh giá CLN sinh học

Chỉ số sinh học BMWP ( Biological Monitoring Working Party Score): Điểm số BMWP chung cuộc, chính là chỉ số sinh học BMWP, là tổng của tất cả các điểm số tương ứng với các họ đã được nhận dạng trong một mẫu (vị trí) Chỉ số BMWP đạt giá trị

càng lớn, vị trí càng ít bị ô nhiễm Khi giá trị của nó lớn hơn 100, vị trí được coi là sạch

Trong phương pháp này, không dừng lại ở đó Còn một số đo

nữa, đó là giá trị ASPT (Average Score Per Taxon) – Điểm số trung

bình theo đơn vị phân loại Giá trị số đo này có được, bằng cách lấy chỉ số BMWP, chia cho tổng số các họ nhận dạng được trong mẫu Với một giá trị BMWP lớn hơn 100, và ASPT lớn hơn 4, vị trí quan trắc được coi là sạch, không bị ô nhiễm

1: GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CLN

2 Các phương pháp đánh giá CLN sinh học

Phương pháp căn cứ vào cấu trúc quần xã sinh vật

Một hệ sinh thái ổn định được đặc trưng bởi một sự giàu có

về số lượng loài, hầu hết các loài đều có cơ hội phát triển ngang bằng nhau về số lượng cá thể, và số lượng đó thường là ở mức nhỏ

và cân đối để giảm bớt tính cạnh tranh

Một sự giảm sút về tính đa dạng có thể chỉ thị cho một vấn đề

về áp lực tác động hay ô nhiễm hữu cơ Chỉ số này có thể so sánh được giữa các vị trí, khu vực sông khác nhau

Một trong chỉ số đa dạng hay được dùng nhất là chỉ số đa dạng Shannon-Wiener

2 Các phương pháp đánh giá CLN sinh học

1: GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CLN

Một hệ sinh thái sông là “khỏe”, khi: nó có đầy đủ các chức năng sinh thái vốn có tự nhiên và luôn ở trạng thái cân bằng, quần xã sinh vật có khả năng tự điều chỉnh và thích nghi khi các yếu tố môi trường thay đổi trong các giới hạn cho phép

Khi các yếu tố môi trường vượt quá giới hạn, những yếu tố này trở thành những tác nhân gây hại, làm quần xã sinh vật bị biến động, suy yếu, cũng có nghĩa là làm hại hệ sinh thái sông

Quan trắc sức khỏe sinh thái (EHM- Ecological Health Monitoring): Là phương pháp vừa áp dụng đo đạc các chỉ tiêu hóa lý

truyền thống, vừa tiếp cận với khu hệ sinh thái thủy vực, bằng việc chọn các nhóm chỉ thị sinh học khác nhau để mô tả sức khỏe sinh thái của sông

Các nhóm sinh vật sẽ cung cấp những thông số về độ giàu của loài, độ phong phú cá thể và sức chịu đựng ô nhiễm của loài (nhóm loài). Sau đó cùng với kết quả đo đạc các thông số hóa lý sẽ cho ra các thông tin có giá trị về sức khỏe sinh thái của sông

1 Giới thiệu

 Phát triển các hoạt động quan trắc sinh học của MRC

Năm 1980 Ủy hội Mê Công đã cố gắng thiết lập các hoạt động quan trắc sinh học trong hệ thống Mê Công

Năm 1995 MRC (Mekong River Commission) được thành lập với

sự ủy quyền “bảo vệ môi trường, tài nguyên thiên nhiên, các điều kiện sự sống trong nước và sự cân bằng sinh thái của lưu vực sông

Mê công”

MRC đã thiết lập chương trình quan trắc các điều kiện sinh thái hoặc sức khỏe của sông Năm 2002 các bước đâu tiên đã được thực hiện để khởi đầu cho chương trình quan trắc sinh học

1 Giới thiệu

Đánh giá nơi sống: Ghi nhận các tác động tại điểm thu mẫu

Đây là phương pháp đánh giá trực quan nơi sống tự nhiên và được phát triển bởi Barbour et al (1999) Ngày nay, phương pháp này được phát triển rộng rãi trong việc đánh giá định lượng cho chất lượng nơi sống

Là một cách thức ghi nhận mức độ bị tác động bởi các hoạt động của con người tại các vị trí được quan trắc, chẳng hạn như sự phát triển đô thị, phát triển tài nguyên nước, khai thác cát, hoặc nông nghiệp Một danh sách các mô tả sẽ được đánh giá sau khi đã có các cuộc thảo luận về các tác động có thể có và về chất lượng nơi sống ở ngay đoạn sông thu mẫu và vùng xung quanh gần đoạn sông thu mẫu

Nơi sống tự nhiên của sông và các chi lưu là cơ sở để xác định sự

có mặt và sự phong phú của các nhóm sinh vật đang được sử dụng cho quan trắc sinh học (EHM)

Tác động qua lại các các đặc tính thủy văn, địa mạo của sông đã tạo nên những nơi sống khác nhau và ngược lại các đặc tính của nơi sống, ảnh hưởng đến chất lượng nước và tác động đến quần xã sinh vật có mặt tại đó

Nơi sống tự nhiên của sinh vật là khác nhau theo suốt chiều dài của sông, một số nhóm sinh vật sẽ có phản ứng với sự thay đổi của dòng chảy hoặc nền đáy

 Tính toán điểm số nhiễu động vị trí bằng cách sử dụng

phiếu cho điểm đánh giá điều kiện nơi sống

 Điểm số nhiễu động vị trí (Site Disturbance Score - SDS) được

sử dụng trong chương trình EHM từ 2004 đến nay SDS được xác định tại mỗi vị trí được khảo sát, SDS là cơ sở để xác định Điểm số sức chịu đựng cho các nhóm sinh vật trong chương trình quan trắc

Mỗi một thành viên của đội sẽ tự cho điểm, căn cứ vào 12 mô tả của tờ phiếu cho điểm cùng với mô tả các điều kiện thực tế của vị trí thu mẫu cho ra điểm số SDS của mình Để hoàn thành tờ phiếu cho điểm, các thành viên trong đội khảo sát cùng thảo luận và so sánh các đặc tính thực sự của nơi sống của 4 nhóm sinh vật được thu với các

mô tả của nơi sống đã được ấn định điểm số từ 1-1,5; 2,5 và 3,0 trong

tờ phiếu Cho điểm

Điểm 1 là điểm cao nhất tiêu biểu cho điều kiện nơi sống là tốt nhất về mặt tiềm năng sinh học, và điểm 3 là điểm số thấp nhất tiêu biểu cho các điều kiện nơi sống kém nhất Các thảo luận trong nhóm

về tầm quan trọng của 12 mô tả khác nhau là cơ sở để xác định SDS chung cuộc cho điểm khảo sát

Điều kiện môi trường tốt nhất có SDS: 1

Điều kiện môi trường trung bình có SDS: 2

Điều kiện môi trường xấu nhất có SDS: 3Điểm của các thành viên sẽ được lấy trung bình, sau đó được tính SDS trung bình cho mỗi vị trí

SDS trung bình phải căn cứ vào 12 mô tả, các thảo luận trong nhóm về tầm quan trọng của 12 mô

tả là khác nhau, các mô tả riêng lẻ có thể cung cấp một cái nhìn sâu hơn vào nguồn của các nhiễu động tại một vị trí, đó là cơ sở

để xác định SDS chung cuộc cho vị trí khảo sát

Điểm SDS tổng thể và căn cứ vào sự phân bố của chúng sẽ là cơ

sở để xác định sức chịu đựng của các sinh vật tại mỗi vị trí khảo sát

Các biến số môi trường

Chỉ thị sinh học

Tảo Silic đáy – Benthic Diatoms

Là nhóm tảo sống bám vào những giá thể ở nền đáy: đá, gạch, gỗ,

bê tông, cọc tre, bao cát hoặc những thân cây thuỷ sinh,… Chúng có dạng đơn bào hoặc chuỗi Trong chuỗi thức ăn của hệ sinh thái, tảo silic đáy là sinh vật cung cấp đầu tiên nhờ đó mà năng lượng được tích luỹ và chuyển đổi

Do sống cố định trên những giá thể, sự sinh trưởng và phát triển của tế bào tảo bám chịu sự ảnh hưởng trực tiếp và lâu dài bởi các điều kiện môi trường xung quanh Đã từ lâu chúng được sử dụng để đánh giá chất lượng môi trường nước Ngày nay, các chỉ số Benthic Diatoms là một phần không thể thiếu trong các báo cáo đánh giá, quan trắc chất lượng môi trường của nhiều nước trên thế giới

 Các trình tự thực địa

Chuẩn bị dụng cụ cần có

- Một tô (bát) lấy mẫu

- Tờ ni lông (nhựa) mỏng với ô cắt rời có diện tích 10 cm2

- Bàn chải đánh răng

- Chai đựng mẫu dung tích 50 ml

- Dung dịch Lugol cố định mẫu

- Sổ ghi chép không thấm nước và bút chì

Chỉ thị sinh học

Tảo Silic đáy – Benthic Diatoms

Quy trình thu mẫu tảo Silic đáy theo phương

pháp EHM

Trong phòng thí nghiệm

Chuẩn bị dụng cụ cần có:

- Tô đựng bằng thủy tinh chịu nhiệt để chưng mẫu và một số dụng cụ khác bằng thủy tinh

- Axit đậm đặc (H2SO4, HCl hoặc HNO3)

- Nước giải ion hóa (de-ionized)

- Kính hiển vi phức hợp

- Các bản kính và các lam kính đậy mẫu vật

- Các chất gắn Naphrax hoặc Durax

Định danh phân tích mẫu

Tảo Silic đáy – Benthic Diatoms

Chỉ thị sinh học

Tảo Silic đáy – Benthic Diatoms

Các bước tiến hành trong phòng thí nghiệm

Chỉ thị sinh học

Tảo Silic đáy – Benthic Diatoms

Chỉ thị sinh học

Các bước tiến hành trong phòng thí nghiệm

Động vật phiêu sinh - Zooplankton

Chỉ thị sinh học

Động vật nổi là các động vật đơn- hoặc đa bào, xuất hiện trong các hồ, sông và suối Chúng là các sinh vật tiêu thụ thực vật phù du

và là thức ăn của loài cá

Cladocera Copepoda Rotifera

Sổ ghi chép không thấm nước và bút bi.

Bút không phai để ghi nhãn

Động vật phiêu sinh - Zooplankton

Chỉ thị sinh học

Quy trình thu mẫu động vật nổi theo phương pháp EHM

Động vật phiêu sinh - Zooplankton

Chỉ thị sinh học

Các bước trong phòng thí nghiệm

Lưới lọc Dùng panh loại bỏ các rác lớn

Lắng mẫu trong ống đong

Động vật phiêu sinh - Zooplankton

Chỉ thị sinh học

Phân tích dưới kính lúp soi nổi Phân tích mẫu dưới kính hiển vi

Các bước trong phòng thí nghiệm

Động vật không xương sống cỡ lớn ven bờ - Littoral

Chỉ thị sinh học

Động vật không xương sống cỡ lớn ven bờ là những động vật

không có xương sống và có thể nhìn thấy bằng mắt thường (>0.2 mm), phân bố nhiều ở ven bờ sông

Nhóm đối tượng này khá đa dạng, có số lượng cá thể lớn, có khả năng thích ứng cũng như biểu hiện những sự thay đổi của môi trường, phân bố rộng, một số loài có chu kì sống dài, ít di chuyển, việc thu mẫu của những loài này khá đơn giản

Chính vì những ưu điểm đó mà các loài ĐVKXSCLVB được sử dụng như một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá sức khỏe của các dòng

sông dựa trên các chỉ số là: độ giàu về loài (Richness), độ phong phú (Abundance) và sức chịu đựng của loài (Tolerance score).

Sổ ghi chép thực địa không thấm nước và bút.

01 lưới cầm tay, hoặc 01 cái sàng, có kích thước mắt lưới 475μm

Động vật không xương sống cỡ lớn ven bờ - Littoral

Chỉ thị sinh học

Quy trình thu mẫu động vật đáy ven bờ theo phương pháp EHM

Các nhóm loài được định danh tới các bậc phân loại giống và loài

Động vật không xương sống cỡ lớn ven bờ - Littoral

Chỉ thị sinh học

Động vật đáy không xương sống cỡ lớn là những động vật không có xương sống và có thể nhìn thấy bằng mắt thường (>0.2 mm)

Động vật đáy không xương sống cỡ lớn xuất hiện trong các khu vực nước sâu cách xa đường bờ sông

Động vật đáy không xương sống cỡ lớn - Zoobenthos

Chỉ thị sinh học

Công tác thực địa

Gầu đáy Ponar để thu mẫu với diện tích thu mẫu 0,025m2Sàng rửa mẫu (đường kính 50cm) có kích thước mắt 0,3mmSàng cầm tay nhỏ

Khay màu trắng có diện tích bề mặt ít nhất 1m2

Panh gắp

Lọ chứa mẫu bằng nhựa hoặc thủy tinh

Cồn 90%

Băng keo giấy làm nhãn

Sổ ghi chép không thấm nước và bút chì

Động vật đáy không xương sống cỡ lớn - Zoobenthos

Chỉ thị sinh học