Nghiên cứu khả năng sử dụng các loài giáp xác chân chèo (copepoda arthropoda) để giám sát chất lượng môi trường nước mặt ở một số thủy vực thuộc tỉnh quảng nam 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM PHẠM THỊ PHƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CÁC LOÀI GIÁP XÁC CHÂN CHÈO (COPEPODA ARTHROPODA) ĐỂ GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC MẶT Ở MỘT SỐ THỦY VỰC THUỘC[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

PHẠM THỊ PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CÁC LOÀI GIÁP XÁC CHÂN CHÈO (COPEPODA: ARTHROPODA) ĐỂ GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC MẶT Ở MỘT SỐ THỦY VỰC THUỘC TỈNH QUẢNG NAM

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐÀ NẴNG 2022

TRƯỜNGĐẠIHỌCSƯPHẠM

Người hướng dẫn khoa học:

TS Nguyễn Thị Tường Vi

Phản biện 1: TS Phan Quốc Toản

Phản biện 2: TS Trịnh Đăng Mậu

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc

sĩ ngành Quản lý Tài nguyên - Môi trường họp tại Trường Đại học Sư

phạm vào ngày 06 tháng 08 năm 2022

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

Thư viện trường Đại học Sư phạm - ĐHĐN

Khoa Sinh Môi trường, trường đại học Sư phạm - ĐHĐN

MỞ ĐẦU

Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đã dần quan tâm hơn đến phương pháp quan trắc sinh học trong công tác giám sát chất lượng môi trường mặc dù phương pháp này không xác định hàm lượng cụ thể các thông số môi trường tuy nhiên lại giúp đánh giá sơ bộ một cách nhanh chóng chất lượng môi trường với ưu điểm tiết kiệm chi phí, có thể thực hiện giám sát trong thời gian dài và liên tục so với các phương pháp hoá-

lý thông thường Tại Việt Nam hiện nay, các phương pháp quan trắc sinh học cũng đang được nghiên cứu nhiều hơn, nhiều nhóm sinh vật khác nhau đã được nghiên cứu sử dụng để biểu thị cho chất lượng môi trường cho các thủy vực như nhóm thực vật phù du, động vật hai mảnh vỏ, động vật phù du,… bởi điều kiện khí hậu, dòng dinh dưỡng và ô nhiễm đều ảnh hưởng đến mọi yếu tố của hệ sinh thái dưới nước, bao gồm cả quần

xã sinh vật phù du (Kobayashi et al., 1998) Động vật phù du thường được lựa chọn và được đánh giá là có giá trị tiềm năng rất cao trong việc ứng dụng cho chỉ thị vì chúng phản ứng nhanh chóng với sự thay đổi của môi trường và có thể là chỉ số hiệu quả trong việc giám sát những thay đổi trong chất lượng nước kể cả những thay đổi nhỏ (Costa et al., 2004)

Hiện nay, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra khả năng chỉ thị hiệu quả của một số loài thuộc Copepoda và chúng được coi là những mô hình sinh học thích hợp để biểu thị những thay đổi trong hệ sinh thái dưới nước như nghiên cứu của Gannon và cộng sự đã đánh giá bộ Cyclopoida là sinh vật chỉ thị rất tốt cho các điều kiện dinh dưỡng trong các thủy vực (Gannon

& Stemberger, 1978) Hay nghiên cứu của Gnanamoorthy và cộng sự đã

cho thấy khả năng chỉ thị hiệu quả Cadimi của loài Oithona similis (Cyclopoida), nghiên cứu đã kết luận rằng loài Oithona similis sẽ được

coi là chỉ thị sinh học tiềm năng đối với ô nhiễm kim loại trong các hệ sinh thái dưới nước (Gnanamoorthy et al., 2012) Ngoài ra, các nhà

nghiên cứu còn sử dụng loài Thermocyclops decipiens (Cyclopoida) để

chỉ thị cho môi trường có đặc điểm phú dưỡng cao (Landa et al., 2007)

Tại Việt Nam hiện nay, các nghiên cứu về ứng dụng phân lớp Copepoda làm sinh vật chỉ thị còn hạn chế và hầu như chưa có nghiên cứu chuyên sâu về khả năng chỉ thị của các loài thuộc Copepoda, chỉ có một số ít nghiên cứu đánh giá chung cho cả hệ động vật nổi trong đó có Copepoda Tại khu vực tỉnh Quảng Nam có đa dạng các loại hình thuỷ vực khác nhau như lưu vực sông Vu Gia- Thu Bồn, Trường Giang,… ngoài ra, trên địa bàn Quảng Nam còn có các hồ chứa lớn như hồ Phú Ninh, hồ Vĩnh Trinh,… và các hồ đô thị với chức năng quan trọng như điều hoà khí hậu, chứa nước, cấp nước và là môi trường sống của nhiều sinh vật Chính vì vậy việc thực hiện nghiên cứu ứng dụng Copepoda làm sinh vật chỉ thị để đánh giá chất lượng nước mặt rất phù hợp để thực hiện trên địa bàn tỉnh Quảng Nam Xuất phát từ những cơ sở trên, tôi tiến hành

thực hiện nghiên cứu “Nghiên cứu khả năng sử dụng các loài giáp xác

chân chèo (Copepoda: Arthropoda) để giám sát chất lượng môi trường nước mặt ở một số thủy vực thuộc tỉnh Quảng Nam” nhằm đánh giá

chất lượng môi trường nước tại một số thuỷ vực thuộc tỉnh Quảng Nam

từ đó đưa ra giải pháp ứng dụng sinh học vào trong công tác giám sát môi trường, góp phần hỗ trợ cho công tác quan trắc sinh học tại khu vực

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Đặc điểm hình thái Copepoda

Phân lớp Giáp xác chân chèo (Copepoda) thuộc lớp chân hàm (Maxillopoda), ngành Arthropoda (chân khớp) Copepoda là phân lớp lớn nhất trong các phân lớp thuộc lớp Giáp xác (Crustacea) với hơn 14.000 loài đã biết Trong số này, có 2814 loài đã được tìm thấy từ nước ngọt (Boxshall & Defaye, 2008) Phân lớp Copepoda chia thành hai bộ là EuCopepoda và Branchiura trong đó có bộ phụ là Caligoida, Lernaeopodoida, Arguloida (sống ký sinh) và Calanoida, Cyclopoida, Harpacticoida (sống tự do) (Dũng, 2012) Các bộ sẽ có các đặc điểm hình thái và thích nghi với các dạng môi trường sống khác nhau

Hình 1.1 Ba bộ sống tự do thuộc Copepoda

1.2 Đặc điểm sinh thái môi trường sống của Copepoda

1.2.1 Phân bố

1.2.2 Ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường đến các loài thuộc Copepoda

1.3 Tổng quan về nghiên cứu

1.3.1 Trên thế giới

Hiện nay, các phương pháp giám sát kết hợp sinh học đang được nghiên cứu nhiều hơn Các nghiên cứu ứng dụng các loài thuộc bộ Cyclopoida và Calanoida trong chỉ thị môi trường cũng đã được thực hiện

từ rất sớm cụ thể có nghiên cứu của Katalin cho thấy phân lớp Copepoda

có khả năng chỉ thị rất tốt sự ô nhiễm kim loại nặng là Pb và Cr (Balogh, 1988) Một nghiên cứu khác của Elena Krupa và cộng sự về khả năng chỉ

thị của quần thể Acanthocyclops trajani (Cyclopoida) cho chất lượng môi

trường của vùng nước ở Kazakhstan cho thấy các loài Cyclops thích các vùng nước có TDS lên đến 3,0 g/dm3 Sự phong phú của Cyclops tăng lên theo sự tăng của nồng độ phosphate một cách có ý nghĩa thống kê, hơn nữa qua phân tích tương quan Spearman cũng cho thấy sự xuất hiện của các cá thể có hình thái dị thường liên quan đến ô nhiễm kim loại nặng của các vùng nước Kết quả chứng minh rằng cấu trúc của quần thể Cyclops là một chỉ số về trạng thái sinh thái của các hệ sinh thái dưới nước (Krupa & Aubakirova, 2021) Ngoài ra, nghiên cứu của Li-Lee Chew và V C Chong về cấu trúc quần xã thuộc bộ Cyclopoida và sự phong phú ở cửa sông ngập mặn vùng nhiệt đới cho thấy có sự tương quan thuận với giá trị độ đục cao hơn và nồng độ chlorophyll a, nhưng tương quan nghịch với giá trị độ mặn và pH thấp; sự phong phú của bốn

loài sống ở cửa sông là A spinicauda, Acartia sp.1, O dissimilis, và O

aruensis có tương quan nghịch với độ mặn và độ pH cho thấy rằng những

loài này ưa thích độ mặn thấp hơn mặc dù chúng cũng được tìm thấy ở các vùng nước gần bờ và xa bờ (Chong, 2011)

Hiện nay, các nghiên cứu về khả năng chỉ thị của Copepoda đối với các chỉ tiêu dinh dưỡng tại các thủy vực cũng được thực hiện nhiều hơn Theo nghiên cứu của Neila Annabi-Trabelsi và cộng sự đã chỉ ra

rằng sự xuất hiện đông đúc của 2 loài Acanthocyclops trajani và

Thermocyclops consimilis (Cyclopoida) biểu thị cho tình trạng phú

dưỡng trong hồ Manzalah thuộc Bắc Phi vì chúng có thể chịu được mức

độ dinh dưỡng cao và tình trạng thiếu oxy (Annabi-Trabelsi et al., 2019)

Bên cạnh đó, loài T.minutus và A.robustus (Cyclopoida) cũng đã được

chứng minh là có khả năng chỉ thị tốt cho tình trạng dinh dưỡng tại các

hồ chứa thông qua mô hình phân tích RDA của Gilmar Perbiche-Neves

và cộng sự (Perbiche-Neves et al., 2016) Hay nghiên cứu của William Marcos da Silva tại Brazil cũng đánh giá khả năng chỉ thị ô nhiễm hữu

cơ trong hồ của một số loài thuộc bộ Cyclopoida (da Silva, 2011) Vào

năm 2007, G.Landa đã lựa chọn loài Thermocyclops decipiens để đánh

giá về khả năng chỉ thị mức độ dinh dưỡng và chất lượng nước của một

số lưu vực của bang Minas Gerais dựa trên chỉ số chất lượng nước WQI,

kết quả cho thấy loài Thermocyclops decipiens rất phù hợp để chỉ thị cho

mức độ phú dưỡng và tình trạng chất lượng nước kém (Landa et al., 2007) Dựa trên mô hình tương quan đa biến (Canonical correspondence analysis_CCA) của các nhóm động vật phù du tại sông Tùng Hoa (Trung Quốc) đã chỉ ra một số loài thuộc bộ Cyclopoida (Copepoda) có khả năng chỉ thị các thông số môi trường như pH, độ đục (NTU) (Li et al., 2014) Một nghiên cứu khác của Zaher Drira (2018) tại Vịnh Gabes, Tunisia đã chỉ ra sự phong phú tương đối và sự đa dạng của họ Oithonidae được coi

là các chỉ số liên quan nhất đến sự ô nhiễm do con người gây ra Trong

đó, loài Oithona nana, Euterpina acutifrons và Acartia clausi có sự khác

biệt đáng kể về mức độ phong phú giữa ba khu vực (bờ biển phía nam, phía bắc và Ghannouch) dưới các mức độ ô nhiễm khác nhau (Drira et al., 2018) Cũng vào năm 2021, tác giả Gilmar Perbiche-Neves đã thực hiện một nghiên cứu đánh giá khả năng chỉ thị của bộ Cyclopoid về mức

độ dinh dưỡng trong các hồ chứa ở Nam Mỹ, trong đó loài

Acanthocyclops robustus, Microcyclops anceps và Tropocyclops prasinus có mối tương quan thuận với chất diệp lục và tương quan nghịch

với độ trong của nước, Thermocyclops decipiens và T inversus tương quan nghịch với độ dẫn điện (EC) và cuối cùng Thermocyclops minutus

có tương quan thuận với độ trong

1.3.2 Tại Việt Nam

Hiện nay, tại Việt Nam đã có các nghiên cứu về việc sử dụng các loài thuộc Copepoda làm sinh vật chỉ thị tuy nhiên các nghiên cứu này còn ít và đặc biệt chưa được tiến hành nghiên cứu tại khu vực miền Trung Trong đó có nghiên cứu của Nguyễn Thị Thu Hà về việc sử dụng động vật nổi chỉ thị cho mức độ dinh dưỡng kênh mương thủy lợi trên địa bàn huyện Gia Lâm, Hà Nội, kết quả nghiên cứu đã cho thấy một số loài

Copepoda như Thermocyclops taihokuensis; Microcyclops varicans;

Eucyclops serrulatus; Thermocyclops hyslinus là những loài có khả năng

sống trong môi trường có khoảng Nitơ và Photpho rộng, bên cạnh đó 02

loài Eucyclops serrulatus; Ectocyclops phaleratus có khả năng biểu thị

cho môi trường có mức dinh dưỡng trung bình đến cao Ngoài ra, nghiên cứu của Nguyễn Thị Kim Liên và cộng sự đã bước đầu đánh giá được khả năng sử dụng động vật nổi trong quan trắc sinh học trên sông Hậu trong đó bao gồm phân lớp giáp xác chân chèo (Copepoda)(Liên et al.,

2020) Nghiên cứu của Lê Văn Dũ (2019) về đánh giá tính đa dạng phiêu sinh động vật ở vùng đệm vườn quốc gia Minh Hạ tỉnh Cà Mau đã cho thấy tính chất nước ở các loại mô hình khác nhau có ảnh hưởng lớn đến

đa dạng động vật phiêu sinh và ưu thế của nhóm sinh vật chỉ thị Nghiên cứu cũng chỉ ra Copepoda là nhóm sinh vật chỉ thị tốt cho độ mặn của các khu vực do sự xuất hiện của các loài hẹp muối từ đó giúp đánh giá được các mô hình trồng cây keo lai và tràm phù hợp với địa phương khi không gặp rủi ro nhiễm mặn (Dũ et al., 2019) Gần đây nhất, tại Quảng Nam có công trình nghiên cứu của Nguyễn Chí Công về đa dạng sinh học

và phân bố của Copepoda trong nước ngầm tại một số huyện miền núi thuộc tỉnh Quảng Nam (Công, 2021), kết quả nghiên cứu đã nghi nhận được 13 loài thuộc 5 họ của 2 bộ Cyclopoida và Harpacticoida tại khu vực nghiên cứu, ngoài ra còn chỉ ra được các yếu tố môi trường như EC, TDS, độ cao, SO42-, pH và NO3- đều cóảnh hưởng đến sự phân bố của các loài thuộc Copepoda

1.4 Điều kiện tự nhiên tại khu vực nghiên cứu

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Các chỉ tiêu môi trường

Các chỉ tiêu môi trường nước được phân tích tại khu vực nghiên cứu bao gồm: nhiệt độ, độ dẫn điện, tổng chất rắn lơ lửng, độ muối, độ đục, pH, DO, NH4+, NO2-, NO3-, PO43-, TP, Chlorophyll-a

2.1.2 Động vật thuộc phân lớp giáp xác chân chèo (Copepoda)

Nghiên cứu được thực hiện trên ba bộ sống tự do là Cyclopoida, Calanoida, Harpacticoida thuộc lớp giáp xác chân chèo (Copepoda)

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá chất lượng môi trường nước mặt tại khu vực nghiên cứu (dựa

trên kết quả phân tích các chỉ tiêu môi trường và thông qua chỉ số dinh dưỡng TSI)

- Đánh giá đặc điểm quần xã Copepoda tại khu vực nghiên cứu

- Đánh giá khả năng chỉ thị môi trường nước mặt của các loài thuộc Copepoda tại Quảng Nam

- Đề xuất quy trình ứng dụng Copepoda trong quan trắc sinh học tại các

thuỷ vực nước mặt thuộc tỉnh Quảng Nam

2.3 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu được tiến hành tại các khu vực dọc sông Vu Gia –Thu Bồn và một số hồ thuộc tỉnh Quảng Nam với tổng 15 mẫu được thu tại 15 vị trí thuộc các dạng thủy vực khác nhau được biểu diễn trên bản

đồ (hình 2.1) Thời gian thu mẫu được thực hiện từ tháng 04 đến tháng

11 năm 2021

Hình 2.1 Bản đồ các vị trí thu mẫu tại Quảng Nam

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp thu mẫu thực địa

- Mẫu nước:

+ Thu mẫu nước theo TCVN 6663-6:2018 (ISO 5667-6:2014) trong phần 4 (Hướng dẫn lấy mẫu từ hồ ao tự nhiên và nhân tạo) và phần

6 (Hướng dẫn lấy mẫu của sông và suối)

+ Mẫu nước được bảo quản theo TCVN 6663-6:2018 (ISO 6:2014) trong phần 3 (Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu)

5667 Mẫu động vật:

+ Mẫu định tính: Mẫu được thu theo phương pháp của J.Frias (Frias

et al., 2014), mẫu được thu qua một lưới lọc có kích thước mắt lưới

50µm, đường kính miệng lưới 28cm Lưới được kéo theo phương ngang với tốc độ 0,5 m/s ở độ sâu khoảng 20cm so với mặt nước, mỗi mẫu được thu lặp đi lặp lại trong 30 phút

+ Mẫu định lượng: Tiến hành lọc 100 lít nước qua lưới lọc kích thước mắt lưới 50µm, mẫu sẽ được cô đặc tại một ống phancon 50ml dưới đáy của lưới lọc

+ Mẫu động vật được bảo quản trong Formaldehyd (5%)

2.4.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường nước

Các thông số môi trường bao gồm: nhiệt độ, pH, độ dẫn điện (EC), tổng chất rắn hòa tan (TDS), độ đục (Tur), hàm lượng oxy hòa tan (DO) được đo bằng các thiết bị đo nhanh ngay tại hiện trường lấy mẫu Các thông số môi trường khác bao gồm: Nitrit (NO2-), Nitrat (NO3-), Amoni (NH4+), Photphat (PO43-), Tổng photpho (TP), và Chlorophyll-

a được tiến hành phân tích tại phòng thí nghiệm

2.4.3 Phương pháp đánh giá mức độ dinh dưỡng trong thủy vực

Mức độ dinh dưỡng trong thủy vực được đánh giá dựa theo chỉ số TSI theo Carlson (1977) được tính toán như sau:

2.4.5 Phương pháp đếm mật độ

2.4.6 Phương pháp đánh giá đa dạng sinh học

2.4.7 Phương pháp xác định loài ưu thế và đồng ưu thế

2.4.8 Phương pháp đánh giá chỉ thị cho một khu vực bằng chỉ số chỉ thị Inval (Indicator value)

Các loài chỉ thị của mỗi khu vực đặc trưng bởi chất lượng môi trường nhất định được chỉ ra bằng phương pháp phân tích loài chỉ thị của Dufrene và Legendre (1997) Giá trị chỉ thị của mỗi loài được tính như sau:

Rakj = số cá thể trung bình loài j trong nhóm k

Số cá thể trung bình loài j trong tất cả các nhóm

RFkj = Số ô mẫu loài j xuất hiện trong nhóm k

Tổng số ô mẫu trong nhóm k

IndVal (%) = RAkj × RFkj × 100 (Dufrene & Legendre, 1997)

Trong đó:

Rakj: là mức độ phong phú tương đối của các loài j trong nhóm k

RFkj: là tần suất xuất hiện tương đối (hiện diện/vắng mặt) của loài

j trong nhóm k

2.4.9 Phương pháp xử lý số liệu

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 3.1 Chất lượng môi trường nước mặt tại khu vực nghiên cứu

3.1.1 Kết quả phân tích các thông số môi trường

Phân tích ANOVA một yếu tố được thực hiện cho các thông số môi trường của 15 vị trí được phân theo 04 loại thủy vực khác nhau (trung lưu sông, hạ lưu sông, hồ chứa và hồ nội thành)(bảng 3.1) cho thấy có sự khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê giữa các thủy vực (với P<0,05) như độ dẫn điện (EC), tổng chất rắn hòa tan (TDS), độ mặn (Sal), NTU

sông)

(TB ± SD)

HL (Hạ lưu sông) (TB ± SD)

HC (Hồ chứa) (TB ± SD)

HNT (Hồ nội thành) (TB ± SD)

P - value