báo cáo nghiên cứu khoa học 'đánh giá nhanh chất lượng môi trường nước qua côn trùng thủy sinh và chỉ số sinh học ept ở suối ta lu, huyện nam đông, tỉnh thừa thiên huế'

TẠP CHÍ KHOA HỌC, đại học Huế, Số 64, 2011 đÁNH GIÁ NHANH CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC QUA CÔN TRÙNG THỦY SINH VÀ CHỈ SỐ SINH HỌC EPT Ở SUỐI TA LU, HUYỆN NAM đÔNG, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

TẠP CHÍ KHOA HỌC, đại học Huế, Số 64, 2011

đÁNH GIÁ NHANH CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC QUA CÔN TRÙNG

THỦY SINH VÀ CHỈ SỐ SINH HỌC EPT Ở SUỐI TA LU,

HUYỆN NAM đÔNG, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

Hoàng đình Trung Trường đại học Khoa học, đại học Huế

TÓM TẮT

Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành sử dụng côn trùng ở nước thuộc ba bộ là Phù du (Ephemeroptera), bộ Cánh úp (Plecoptera) và bộ Cánh lông (Trichoptera) làm chỉ thị sinh học ựể ựánh giá chất lượng nước mặt tại 05 ựiểm ở suối Ta Lu, huyện Nam đông thông qua hệ thống tắnh ựiểm chống chịu của các họ côn trùng ở nước của Hilsenhoff (1988) và chỉ số sinh học EPT (Schmiedt et al., 1998) Kết quả phân tắch mẫu vật thu ựược ựã xác ựịnh ựược 15

họ côn trùng ở nước thuộc 03 bộ Phù du, Cánh úp và Cánh lông Nghiên cứu cho thấy chất lượng môi trường nước mặt tại suối Ta Lu khá tốt, giá trị EPT dao ựộng từ 2,28 ựến 3,67 Chất lượng nước mặt tại suối Ta Lu nằm trong giới hạn khá tốt ựến tốt; có thể cung cấp cho các mục ựắch khác nhau: phục vụ cho sinh hoạt, cho các ngành công nghiệp, nông nghiệp và giải trắ

1 Mở ựầu

Việc sử dụng phương pháp sinh học nhằm ựánh giá chất lượng nước ngày nay ựã ựược nhiều nước trên Thế giới quan tâm và áp dụng Trong công tác quản lý, giám sát

và quan trắc môi trường nước hiện nay, ựánh giá chất lượng nước thông qua phương pháp sinh học ựã khắc phục ựược một số hạn chế của phương pháp hóa học như ựòi hỏi các thiết bị máy móc ựắt tiền, hóa chất Ưu ựiểm của quan trắc sinh học sẽ cung cấp các dẫn liệu về thời gian, tiện lợi trong sử dụng; ựặc biệt là thân thiện với môi trường Ngoài

hệ thống tắnh ựiểm BMWPViet và chỉ số ASPT ựã ựược Nguyễn Xuân Quýnh (2000), đặng Ngọc Thanh (2002) xây dựng và ựiều chỉnh ựể tắnh toán cho phù hợp với ựặc ựiểm khu hệ động vật không xương sống cũng như ựiều kiện môi trường tự nhiên của nước ta thì hiện nay, các nước trên Thế giới như Anh, Pháp, Trung Quốc, Thái Lan, ựang sử dụng phổ biến chỉ số EPT ựể ựánh giá nhanh chất lượng nước tại các dòng chảy,

nơi thủy vực rộng và có nhiều ựiểm quan trắc (Bode et al., 1995, 1997, 2002; Schmiedt

et al., McGonigle J., 2000) Chỉ số EPT dựa trên mức chống chịu với mức ựộ ô nhiễm

thủy vực của các họ côn trùng ở nước (Aquatic insect) và sự có mặt hoặc vắng mặt của các họ Côn trùng ở nước thuộc bộ Phù du (Ephemeroptera), Cánh lông (Ephemeroptera)

và Cánh úp (Plecoptera) Chúng là nhóm ựộng vật không xương sống quan trọng trong các thủy vực nước chảy ở nội ựịa (khe, suối); ựặc biệt nhiều loài nhạy cảm với thay ựổi môi trường sống và sự ô nhiễm, do vậy chúng còn ựược biết tới như là vật chỉ thị sinh

học tối ưu cho quan trắc chất lượng nước Vì vậy, bài báo này nhằm hướng tới mục ựắch: (1) áp dụng chỉ số sinh học EPT ựể ựánh giá nhanh chất lượng nước tại các ựiểm nghiên cứu của khu vực suối Ta Lu (Nam đông, Thừa Thiên Huế); (2) Xác ựịnh thành phần khu hệ côn trùng ở nước tại vùng nghiên cứu Các kết quả nghiên cứu sẽ không chỉ

là dữ liệu bước ựầu về ựa dạng sinh học côn trùng thủy sinh, mà còn cung cấp những thông tin về chất lượng môi trường nước ở suối Ta Lu, huyện Nam đông, tỉnh Thừa Thiên Huế

2 Phương pháp nghiên cứu

2.1 Phương pháp thu mẫu Côn trùng ngoài thực ựịa

Tiến hành khảo sát, thu mẫu côn trùng ở nước trong 03 ựợt vào năm 2010 (tháng

II, tháng IV và tháng VI năm 2010) tại 05 ựiểm theo các sinh cảnh ựặc trưng, ựại diện cho khu vực suối nghiên cứu Qua khảo sát thực tế cho thấy, các tác ựộng nhân tạo ựến nguồn nước chắnh là hoạt ựộng sinh hoạt của một số ắt hộ dân tộc thiểu số Katu sống ven suối và tình trạng khai thác lâm sản ngoài gỗ dọc hai bên bờ suối của cư dân vùng ựệm vườn Quốc gia Bạch Mã Mẫu vật ngoài tự nhiên ựược thu thập theo phương pháp

ựiều tra côn trùng nước của Edmunds et al., (1997) và McCafferty (1983) Cụ thể mẫu

ựịnh lượng ựược thu bằng vợt Surber (Surber net Ờ 50 ừ 50 cm) Việc thu mẫu ựược thực hiện cả nơi nước ựứng cũng như nước chảy, ở ven bờ suối và thực vật thủy sinh sống ở suối Thời gian thu mẫu tại mỗi ựiểm là 20 phút Mẫu vật sau khi thu ở thực ựịa ựược bảo quản bằng cồn 800 hoặc formalin 4% Tất cả mẫu vật sau khi phân tách thành các taxon bậc họ và giống, ghi ựầy ựủ thông tin mẫu ựã ựịnh loại, ựược lưu giữ ở phòng thắ nghiệm Tài nguyên - Môi trường, khoa Sinh học, trường đại học Khoa học Huế

2.2 Phương pháp phân tắch mẫu vật và xử lý số liệu

Mẫu vật ựược ựịnh loại dựa trên các tài liệu về côn trùng ở nước của các tác giả Nguyễn Xuân Quýnh (2001, 2002), Nguyễn Văn Vịnh (2003, 2004); Patrick McCafferty W (1981); Ward, J V (1992); Michael Quigley (1993); Sangradub, N., and Boonsoong, B (2004); Cao Thị Kim Thu (Cao, 2002; Cao and Bae, 2003); Hoàng đức Huy (2005),

Các chỉ tiêu như pH, hàm lượng oxy hoà tan (DO), ựược ựo ngay sau khi lấy mẫu tại hiện trường Các chỉ tiêu còn lại ựược phân tắch tại phòng thắ nghiệm Nhu cầu oxy sinh học (BOD5) ựược xác ựịnh bằng phương pháp cấy và pha loãng Nhu cầu oxy hoá học (COD) ựược xác ựịnh bằng phương pháp Kali Bicromat

2.3 Phương pháp sử dụng chỉ số sinh học EPT

Việc phân tắch các ựiểm số môi trường và giá trị EPT ựược xây dựng theo hai bước: (i) sự hiện diện của các cá thể cho phép ựánh giá các ựặc ựiểm về môi trường sống của chúng, tắnh toán chỉ số sinh học và xác ựịnh chất lượng nước tại các ựiểm lựa chọn; (ii) kiểm tra sự khác nhau về chất lượng nước trong cùng một khu vực hoặc giữa các khu vực với nhau dựa vào các nhóm ựại diện Các số liệu ựược phân tắch dựa vào

mức ựộ phong phú của thành phần côn trùng ở nước EPT (Ephemeroptera: E - Mayflies, Plecoptera: P - Stoneflies and Trichoptera: T- Caddisflies) Số lượng cá thể thuộc các họ côn trùng Phù du (Ephemeroptera), Cánh úp (Plecoptera) và Cánh lông (Trichoptera) là những thông số quan trọng cho ựộ phong phú EPT và chỉ số sinh học EPT Mức ựộ chống chịu, mẫn cảm với ô nhiễm môi trường nước khác nhau theo hệ thống tắnh ựiểm chống chịu của các họ côn trùng ở nước của Hilsenhoff (1988): từ 0 (nghĩa là rất nhạy cảm) lên ựến 10 (ắt nhạy cảm với ô nhiễm) Nghiên cứu của chúng tôi tập trung vào những dữ liệu ựược thu thập cho chỉ số sinh học EPT (E - Ephemeroptera, P - Plecoptera, T - Trichoptera) nhằm ựánh giá chất lượng nước tại một số ựiểm thuộc suối

Ta Lu, ở huyện Nam đông, tỉnh Thừa Thiên Huế

Mối liên hệ giữa chất lượng nước và chỉ số EPT Ờ Biotic Index (Ephemeroptera: E - Mayflies, Plecoptera: P - Stoneflies and Trichoptera: T - Caddisflies) dựa vào tài liệu bởi

Schmiedt et al., (1998) Theo ựó, mức ựộ tăng của tác ựộng sinh học ựã làm giảm dần các

loài nhạy cảm, dẫn ựến làm giảm sự ựa dạng về thành phần loài Kết quả này xảy ra do số lượng giống, loài có sức chịu ựựng kém chỉ sinh sống ở những vùng nước sạch, trong khi ựó các loài chịu ựựng tốt ngày càng xuất hiện nhiều ở vùng nước ô nhiễm

Bảng 1 Mối liên quan giữa chất lượng nước và chỉ số EPT (Schmidt et al 1998)

EPT - Biotic Index 0 Ờ 3,75 3,76 Ờ 6,50 > 6,50 Chất lượng nước Không tác ựộng Tác ựộng vừa phải Tác ựộng cao

[EPT Biotic Index = (TVxD) ọ D]

TV: giá trị chịu ựựng của họ, d: số lượng cá thể của mỗi họ và D là tổng số cá thể có trong mẫu

3 Kết quả nghiên cứu

Qua kết quả của 03 ựợt khảo sát tại 05 ựiểm ở suối Ta Lu, chúng tôi ựã ghi nhận ựược 15 họ côn trùng ở nước thuộc ba bộ: Phù du (Ephemeroptera), Cánh úp (Plecoptera)

và Cánh lông (Trichoptera) Trong ựó bộ Phù du có 7 họ (chiếm 46,67%), Cánh úp 5 họ (chiếm 33,33%) và Cánh lông 3 họ (chiếm 20%) Xét mối quan hệ giữa chất lượng nước

và chỉ số EPT, cho thấy chất lượng nước suối Ta Lu hầu hết ở tình trạng không bị tác ựộng, giữa các ựiểm khảo sát có chỉ số sinh học EPT khác nhau, dao ựộng trong khoảng 2,28 Ờ 3,67 Tắnh ựa dạng về thành phần số lượng côn trùng ở nước theo các ựiểm nghiên cứu có sự khác nhau, ựiểm M1 thu ựược số lượng phong phú nhất (81 cá thể), trong khi ựó tại ựiểm M2 lại thấp nhất (37 cá thể), ựiểm M5 có 46 cá thể, hai ựiểm M3 và M4 cùng có 46

cá thể

Qua các kết quả phân tắch chất lượng nước trong 03 ựợt khảo sát bằng phương pháp hóa học, lấy kết quả trung bình cho thấy chất lượng nước tại các ựiểm nghiên cứu của suối Ta Lu khá tốt đa số các thông số môi trường nước ựều nằm trong giới hạn cho phép về cấp nước sinh hoạt (Cột A1, A2: QCVN 08: 2008/BTNMT)

Bảng 2 Chỉ số sinh học EPT theo các ñiểm thu mẫu ở suối Ta Lu

M1 M2 M3 M4 M5 M1 M2 M3 M4 M5

Ephemeroptera

(Mayflies)

Heptageniidae 4 7 4 2 2 4 28 16 8 8 16 Ephemerellidae 1 3 3 10 9 5 3 3 10 9 5 Leptophlebiidae 2 3 1 - 1 3 6 2 - 2 6

Plecoptera

(Stoneflies)

Trichoptera

(Caddisflies)

Hydropsychidae 4 21 4 5 7 6 84 16 20 28 24 Hydroptilidae 4 5 3 3 2 5 20 12 12 8 20

Chỉ số EPT 3,60 3,67 2,91 2,71 2,28

Bảng 3 Chất lượng nước suối Ta Lu tại các ñiểm nghiên cứu bằng phân tích hóa học

Các thông

số môi

trường

ðiểm M1

ðiểm M2

ðiểm M3

ðiểm M4

ðiểm M5

QCVN 08: 2008/BTNMT

pH 6,50 6,60 6,50 6,50 6,50 6-8,5 6-8,5 5,5-9 5,5-9

DO (mg/l) 8,10 8,40 9,73 9,30 9,32 ≥ 6 ≥ 5 ≥ 4 ≥ 2 BOD5

COD

Ghi chú:

*A1 - Sử dụng tốt cho mục ñích cấp nước sinh hoạt và các mục ñích khác như loại A2, B1 và B2

*A2 - Dùng cho mục ựắch cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn ựộng thực vật thủy sinh, hoặc các mục ựắch sử dụng như loại B1 và B2

*B1 - Dùng cho mục ựắch tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục ựắch sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục ựắch sử dụng như loại B2

* B2 - Giao thông thủy và các mục ựắch khác với yêu cầu nước chất lượng thấp

Nhìn chung, càng lên cao chất lượng nước càng tốt, tại các ựiểm thu mẫu có ựộ cao lớn > 400m (M4, M5) chất lượng nước khá tốt Ở các ựiểm này do ựịa hình dốc, nước chảy mạnh cuốn trôi các chất bẩn xuống hạ lưu, các thông số môi trường nước như pH, DO, BOD5, COD phần lớn ựều nằm trong giới hạn cho phép về cấp nước sinh hoạt (Cột A1: QCVN 08: 2008/BTNMT) Tại các ựiểm thu mẫu có ựộ cao ≤ 200 m (M1, M2, M3), giá trị COD ựều vượt quá giới hạn của cấp nước sinh hoạt, là ựiểm hứng các các chất hữu cơ (chủ yếu là xác thực vật) từ phắa thượng nguồn trôi xuống làm cho chất lượng nước tại các ựiểm này kém hơn các ựiểm phắa thượng nguồn Một nguyên nhân khác làm cho chất lượng nước vùng này kém hơn phắa thượng nguồn chắnh là do sự tác ựộng của con người, ở xung quanh ựiểm nghiên cứu (M1, M2) có một vài hộ gia ựình dân tộc thiểu số Katu sinh sống, các hoạt ựộng của con người như ựi lại, tắm rửa, giặt giũ quần áo,Ầ làm cho chất lượng nước giảm ựi ựáng kể Nguồn nước này có thể cấp cho sinh hoạt sau khi ựược xử lý bằng phương pháp thắch hợp

4 Kết luận

4.1 Sử dụng Côn trùng ở nước ựể ựánh giá chất lượng nước suối Ta Lu, huyện

Nam đông, tỉnh Thừa Thiên Huế theo các ựiểm nghiên cứu thông qua chỉ số sinh học EPT cho thấy chất lượng nước tại các ựiểm nghiên cứu ựều nằm ở mức không bị tác ựộng Phần lớn các thông số chất lượng nước ở suối Ta Lu ựều có thể dùng ựể cấp nước cho sinh hoạt, cho các ngành công nghiệp, nông nghiệp và giải trắ

4.2 Khi ựối chiếu với kết quả phân tắch môi trường nước bằng phương pháp hóa

học, việc xác ựịnh chất lượng môi trường nước bằng phương pháp sinh học cho kết quả gần tương ựương với phân tắch bằng phương pháp hóa học điều này chứng tỏ việc sử dụng phương pháp chỉ thị sinh học có mức ựộ chắnh xác khá cao

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bộ Tài nguyên & Môi trường, Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt

(QCVN08: 2008/BTNMT), 2008

[2] Võ Văn Phú, Hoàng đình Trung, Lê Mai Hoàng Thy, Sử dụng ựộng vật không xương sống cỡ lớn ựể ựánh giá chất lượng môi trường ở một số ựiểm trên sông Bồ, tỉnh Thừa Thiên Huế Tạp chắ Khoa học đại học Huế, số 57, 2010

[3] Nguyễn Xuân Quýnh, Clive Pinder, Steve Tilling, định loại các nhóm ựộng vật không xương sống nước ngọt thường gặp ở Việt Nam, Nxb đại học Quốc gia Hà Nội, 2001

[4] Nguyễn Xuân Quýnh, Clive Pinder, Steve Tilling và Mai đình Yên, Giám sát sinh học môi trường nước ngọt bằng ựộng vật không xương sống cỡ lớn, Nxb đại học Quốc gia

Hà Nội, 2002

[5] đặng Ngọc Thanh, Thái Trần Bái, Phạm Văn Miên, định loại ựộng vật không xương sống nước ngọt Bắc Việt Nam, Nxb Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 1980

[6] Hoàng đình Trung, Lê Trọng Sơn, Mai Phú Quý, đặng Ngọc Quốc Hưng, Sử dụng ựộng vật không xương sống cỡ lớn ựể ựánh giá nhanh chất lượng nước vùng ven vườn Quốc gia Bạch Mã, tỉnh Thừa Thiên Huế, Tạp chắ Nghiên cứu và Phát triển, số 4 (81),

2010

[7] Huy, H D, Systematics of the Trichoptera (Insecta) in Viet Nam, Seoul Women's

University, Seoul, 2005

[8] Hellawell, J A M., Biological indicators of freshwater pollution and environmental management, Ellesmere Applied Science Pulishers, London, 1986

[9] McCafferty, W P., Provonsha, A W., Aquatic Entomology, Boston: Jones & Bartlett

Publishers, 2003

[10] Michael Quigley, Key to the Invertebrate animals of streams and rivers, 1993

[11] Pauw N De., H A Hawkes, Biological monitoring of river water quality, River

Water Quality Monitoring and Control, Aston University Press, (1993), 87-111

[12] Quynh, N X; Yen, M D, Clive Pinder and Steve Tilling, Biological Surveillance of freshwater, Using macroinvertebrate, A practical manual and Identification key for use in Vietnam, Darwin initiative, field studies council, U K., (2000), 103

[13] Sangradub, N., and Boonsoong, B, Identification of Freshwater Invertebrates of the Mekong River and Tributaries, Thailand: Mekong River Commission, 2004

[14] Thu, C T K Systematics of the Plecoptera (Insecta) in Vietnam Seoul Women's

University, Seoul, 2002

[15] Vinh, N V., Systematics of the Ephemeroptera (Insecta) of Vietnam, Ph.D Thesis Seoul

Women's University, Korea, 2003

[16] Vinh, N V., Bae, Y J., A new Ethyplociid Burrowing Mayfly (Ephemeroptera: Euthyplociinae, Polymitarcyidae) from Vietnam, Korean J Biol Sci., (2003), 279 Ờ 282

EVALUATION ON QUALITY OF WATER IN TALU STREAM OF NAM DONG DISTRICT, THUA THIEN-HUE PROVINCE BY OBSERVING AQUATIC INSECTS AND USING EPT BIOINDICATORS

Hoang Dinh Trung College of Sciences, Hue University

SUMMARY

In this study, we observed the aquatic insects in the three oders of Mayfly (Ephemeroptera), the Stonefly (Plecoptera) and the Caddisfly (Trichoptera) as bioindicators to assess surface water quality at 05 points in the Ta Lu stream, Nam Dong district using a scoring system of the tolerance value aquatic insects of Hilsenhoff (1988) and EPT biological indicators (Schmiedt et al., 1998) The results of the analysis of specimens show that 15 families belonging

to 3 oders of insects have been identified Data analysis also shows that the biotic indices (EPT) ranging from 2,28 to 3,67 The quality of surface water ranges from fresh water to relatively fresh water which can be used for living, industry branches, agriculture and entertainment When comparing with results of water environmental analysis by chemical method, it has been found that water environmental quality determined by biological methods give similar results to those determined by chemical methods