Động vật phù du và ảnh hưởng của môi trường nước tại trạm xử lý nước thải Bình Hưng Hòa lên Daphnla Magna

NGÔ THỊ THANH HUYỀN ĐỘNG VẬT PHÙ DU VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC TẠI TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI BÌNH HƯNG HÒA LÊN DAPHNIA MAGNA Chuyên ngành : Sinh thái học LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC S

NGÔ THỊ THANH HUYỀN

ĐỘNG VẬT PHÙ DU VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA

MÔI TRƯỜNG NƯỚC TẠI TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI

BÌNH HƯNG HÒA LÊN DAPHNIA MAGNA

Chuyên ngành : Sinh thái học

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS ĐÀO THÀNH SƠN

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NĂM 2012

TÓM TẮT

Đề tài “Động vật phù du và ảnh hưởng của môi trường nước tại trạm xử lý nước

thải Bình Hưng Hòa lên Daphnia magna” được thực hiện nhằm (1) nghiên cứu

về động vật phù du và ảnh hưởng của các yếu tố lý hóa, thực vật phù du lên quần

xã động vật phù du; (2) đánh giá chất lượng nước thải dựa vào các chỉ số sinh học trên cơ sở thành phần loài và mật độ động vật phù du; (3) tìm hiểu ảnh

hưởng mãn tính của nước thải lên D magna Các yếu tố lý hóa môi trường (nhiệt

độ, pH, độ đục, độ dẫn điện, tổng chất rắn hòa tan, hàm lượng oxy hòa tan), thực vật phù du và động vật phù du được quan trắc hàng tháng, từ tháng 4 - 9/2011 tại

6 hồ xử lý nước thải Bên cạnh đó, thí nghiệm phơi nhiễm mãn tính của nước thải

trước và sau xử lý lên D magna được thực hiện kéo dài trong 30 ngày

Nhiệt độ và pH là hai yếu tố môi trường ổn định nhất ở các hồ xử lý nước thải trong khi độ đục nước thải có sự khác biệt, cao ở hồ bơm trục vít, hồ sục khí và giảm mạnh ở các hồ còn lại Giá trị độ dẫn điện và tổng chất rắn hòa tan cao ở tất

cả các hồ xử lý Hàm lượng oxy hòa tan cao, ổn định ở hồ hoàn thiện 2, 3, hồ sục khí, và khá thấp ở hồ lắng và bơm trục vít Thành phần loài thực vật phù du nước ngọt làm thức ăn cho động vật phù du là các loài thực vật phù du lớp Chlorophyceae và Bacillariophyceae

Qua sáu đợt khảo sát, 50 loài thuộc 29 giống, 26 họ, 11 bộ, 8 lớp, 5 ngành và 6 dạng ấu trùng động vật phù du đã được ghi nhận và minh họa bằng hình chụp Theo hiểu biết của tôi, trong số những loài động vật phù du tìm thấy, có hai loài

(Asplanchna amphora, Lecane robusta) lần đầu được ghi nhận cho Việt Nam trên cơ sở hình thái học Sự biến hình ở loài Brachionus calyciflorus, B caudatus

và B angularis cũng được ghi nhận Mật độ cá thể động vật phù du tương quan

thuận đối với độ đục, độ dẫn điện, tổng chất rắn hòa tan

Kết quả phơi nhiễm mãn tính cho thấy nước thải trước xử lý ảnh hưởng mạnh lên

tỉ lệ sống sót, ngày thành thục, số con non sinh ra và hiện tượng sẩy thai ở

D.magna so với nước thải sau xử lý Trong khi đó, nước thải sau xử lý tác động

mạnh lên số lượng cá thể D magna sinh con non bị dị dạng so với nước thải

trước xử lý

SUMMARY

The project “Zooplankton and effects of wastewater at Binh Hung Hoa

wastewater treatment station on Daphnia magna” aims to (1) study zooplankton

and effects of physical-chemical parameters, phytoplankton on zooplankton; (2) evaluate the quality of wastewater based on biological indices which on species composition and abundance of zooplankton; (3) investigate the chronic effects of

wastewater on D magna The aquatic environment parameters (including

temperature, pH, turbidity, electric conductivity, total dissolved solids, dissolved oxygen), phytoplankton, and zooplankton, were monthly minitored from April-September 2011 at six wastewater treatment ponds Besides, chronic exposures

of untreated and treated wastewater on D magna were conducted for 30 days

Water temperature and pH in the ponds were the two most stable parameters while turbidity was not They were higher at intake water pond and aerated pond and lower at the other ponds Values of total dissolved solids and electric conductivity were high at all treament ponds Dissolved oxygen was high, stable

at maturation ponds 2, 3 and aerated pond and very low at sedimentation pond and intake water pond The species composition of freshwater phytoplankton as

food for zooplankton belong to Chlorophyceae and Bacillariophycea classes

During 6 times of monitoring, 50 species belong to 29 genera, 26 families, 11 orders, 8 classes, 5 divisions and 6 larvae of zooplankton were recorded and illustrated with photos To my knowledge, among the recorded zooplankton

species, two species (Asplanchna amphora, Lecane robusta) were the firstly for

Vietnam based on morphological identification The cyclomorphosis change to

Brachionus calyciflorus, B caudatus, B angularis was also observed

Abundance of zooplankton correlated possitively with turbidity, electric conductivity and total dissolved solids

Results of chronic exposures showed that untreated wastewater had stronger

adverse effects on survivorship, maturation, fecundity and abortion of D magna

than treated wastewater In addition, treated wastewater induced more

malformation to D magna than untreated one

sâu sắc đến TS Đào Thanh Sơn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện đề tài Đặc biệt, đã giúp tôi phân tích định tính và định lượng mẫu thực vật phù du trong các đợt khảo sát của đề tài

Xin trân trọng cảm ơn KS Phạm Văn Miên đã giúp đỡ tôi trong quá trình phân loại động vật phù du và truyền đạt kinh nghiệm quí báu về thực nghiệm trong quá trình thao tác thực địa, định danh mẫu Chân thành cảm ơn ThS Phạm Thanh Lưu, CN Nguyễn Thanh Sơn, CN Bùi Lê Thanh Khiết thuộc Phòng Độc học Môi trường, Viện Môi trường và Tài nguyên đã giúp đỡ tôi trong quá trình lấy mẫu và chia sẻ kiến thức trong xử lý số liệu Cảm ơn ThS Bùi Thị Như Phượng, KS Đinh Thị Tuyền thuộc Phòng Chất lượng nước, Viện Môi trường và Tài nguyên đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình đo đạc các yếu tố lý hóa môi trường nước ngoài thực địa

Tôi xin cảm ơn anh Trần Quốc Vinh, trưởng phòng quản lý và dịch vụ Môi trường

và các anh, chị thuộc Trạm xử lý nước thải Bình Hưng Hòa đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình lấy mẫu và chia sẻ nhiều tài liệu giá trị phục vụ cho quá trình nghiên cứu Cảm ơn tất cả các bạn học viên cao học khóa 19 Sinh thái học đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt chặng đường học tập và nghiên cứu

Sau cùng, cảm ơn lời động viên tinh thần của những người thân yêu đã giành cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Tp Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2012

Ngô Thị Thanh Huyền

MỞ ĐẦU

của môi trường nước ảnh hưởng lên sự thay đổi trong quần xã động vật phù du Kế

Sự đa dạng về thành phần loài, sinh khối và sự phong phú của quần xã động vật phù du có thể sử dụng để xác định sức khỏe (chất lượng)

Daphnia magna là một trong những sinh vật chuẩn trong nghiên cứu độc học sinh

thái nhờ vào những ưu điểm nổi bật như độ nhạy của chúng đối với các hợp chất gây độc dễ dàng được nhận biết và kiểm soát, có khả năng phân bố rộng và sinh sản

nhằm đánh giá tác động của các chất độc trong thủy vực lên sinh vật, hệ sinh thái đã

[19

,ả

Cho đến nay, chất lượng môi trường nước thải trong quá trình xử lý và sau xử lý tạ

) dựa trên các yếu tố lý hóa Tuy nhiên, thông tin, kết quả các yếu tố sinh học vẫn chưa được định kỳ khảo sát

Nhằm góp phần và bổ sung đánh giá chất lượng môi trường nước thải Bình Hưng

Hòa được toàn diện và hiệu quả hơn, đề tài “Đ

[34]

Động vật phù du nguyên sinh (Protozoa) là những sinh vật có nhân thực, thường là

đơn bào như Epistylis plicatilis, Difflugia lebes (Hình 1.1) Chúng gồm các nhóm

ciliates, flagellates và nhóm sarcodines

Hình 1.1: Một số loài động vật phù du nguyên sinh a: Epistylis plicatilis; b:

Difflugia lebes Thước đo = 50µm (ảnh: Thanh Huyền)

Cilia và flagella được phân biệt dựa trên hình thái và chức năng Trong đó, cilia có hình dạng cơ thể thường ngắn, mập và di chuyển trong nước nhanh hơn so với các loài flagella Tốc độ bơi của ciliate và flagellate ít phụ thuộc vào kích thước cơ thể Trung bình, tốc độ bơi của động vật phù du flagellates khoảng 0,2mm/s và của động

vật phù du ciliates khoảng 1mm/s Ở các thủy vực nước ngọt, động vật phù du sarcodine rất hiếm gặp, ngay cả trong các thủy vực giàu dinh dưỡng Chúng thường hiện diện chủ yếu ở gần tầng đáy hoặc tầng đáy

[57]

(Rotifera) được mô tả lần đầu tiên bởi Leeuwenhoek (1703), phần lớ

a: Keratella tropical; b: Brachionus donneri; c: B

quadridentatus; d: Hexathra mira Thước đo = 50µm (ảnh: Thanh Huyền)

(ví dụ

d

c b

a

a

Động vật phù du giáp xác (Crustacea) nước ngọt phần lớn gồm các loài râu ngành,

có vỏ, chân chèo Trong đó, các loài râu ngành và chân chèo chiếm số lượng lớ

Pleuroxus striatus, Dunhevedia crassa ỏ

đượ: đầu, ngực và chân Cơ thể

-ằ

1.3) [60]

a: Moina brachiata; b: Bosmina longirostris

Thước đo = 500µm (ảnh: Thanh Huyền)

Có vỏ [57]

Giáp xác có vỏ (Ostracoda) là nhóm động vật phù du có kích thước nhỏ được biết đến sớm nhất Ở nước ngọt, chỉ ghi nhận được các loài giáp xác có vỏ thuộc bộ Podocopida và hai bộ phụ Metacopina và Podocopina Chúng thường sống tự do trong nước ngoại trừ bộ Entocytheridae (Hình 1.4)

Hình 1.4: Giáp xác có vỏ a: Physocypria cf crenulata; b: Vỏ giáp của Physocypria

cf crenulata Thước đo = 100µm (ảnh: Thanh Huyền)

Cơ thể có vỏ được bọc trong vỏ giáp (Hình 1.4b) Vỏ giáp thường nhẵn, màu vàng, xanh nhạt hoặc có thể không màu Cơ thể có vỏ không có phần bụng Phần đầu gồm vùng đầu và vùng ngực được phân biệt nhờ sự co thắt nhẹ ở vùng giữa Trong đó, vùng đầu chứa bốn đôi phụ dùng để di chuyển, bơi và ăn thức ăn (râu a1, râu a2, hàm trên, hàm dưới), vùng ngực gồm ba đôi phụ (hoặc hai đôi phụ ở một số tác giả) dùng để ăn, bò và làm sạch vỏ giáp (chân hàm, chân bò và chân phải) Phần thân tận cùng bằng chạc đuôi gồm hai nhánh dài song song chập với nhau, có khi không đối xứng

(Hình 1.5, Bảng 1.1) [34]

a: Cyclopoida; b: Calanoid; c: Harpacticoid Thước đo = 500µm (ảnh: Thanh Huyền)

-

-

-

-

Ngoài ra, động vật phù du nước ngọt còn bao gồm các loài bơi nghiêng

(Amphipoda) và một số ấu trùng động vật phù du hoàn toàn như ấu trùng Copepoda

và một số loài ấu trùng là những động vật phù du tạm thờ

,…hay ấu trùng côn trùng (Hình 1.6)

Hình 1.6: Ấu trùng động vật phù du a: Nauplius copepoda; b: Veliger lavar; c:

Chironomidae - Diptera Thước đo = 50µm (ảnh: Thanh Huyền)

Tất cả các loài sinh vật phù du cần có sự thích nghi nhất định để có thể bơi trong cột

hiểm nhất) gồm: cơ thể trong suốt, màu cơ thể sáng, vị giác kém, màu cơ thể đỏ trong khu vực nước sâu và sự biến hình (cyclomorphosis) [51] Sự biến hình xảy ra khi vật ăn mồi phóng thích chất hóa học trong nước, gây tín hiệu cho động vật phù

du (ví dụ như luân trùng hoặc giáp xác râu ngành) tăng số lượng gai bảo vệ cơ thể [51] hoặc do sự vận động (cơ học) nhằm giúp động vật phù du tăng sức cản trong nước (Hình 1.7) [6]

Brachionus calyciflorus a: Không gai; b:

Gai ngắn; c: Gai dài, thẳng; d: Gai dài, cong Thước đo = 50µm (ảnh: Thanh Huyền)

Nhiều loài động vật phù du di chuyển xuống tầ

chuyển lên mặt nước vào ban đêm Điều này có nghĩa là động vật phù du ở vị trí thấp hơn vào ban ngày và do đó có thể hạn chế được sự nhận biết của kẻ thù Vào ban đêm, động vật phù du có thể bơi lên bề mặt và tiêu thụ thực vật phù du một cách an toàn Sự di chuyển của các loài động vật phù du phụ thuộc vào vị trí hơn là

phụ thuộc vào thành phần đặc biệt của loài: tuổi, giớ

trong nước Vào ban ngày, cơ chế trao đổi chất của cơ thể động vật phù du ở mức thấp hơn trong các vùng nước lạnh hơn

1.1.5 Ảnh hưở

Trong tự nhiên, các

[34ụ

, sinh vật sống sẽ không thể tồn tại [30

ợng

[63

ức độ ăn

ảnh hưởng

ủa chúng [30]

ả năng đáp ứng củ(vi khuẩn, tả

Các loài luân trùng thuộc lớ

ả

ốt

ộc lớế

(resting eggs) Giáp xác có vỏ là các động vật phù du lưỡng

bội, có thể sinh sản bằng hình thức vô tính hoặc hữu tính trong cùng một điều kiện môi trường số

ại [34]

ộng vật không xương sống [64

2 Kết quả cũng cho thấ

[41

Daphnia rosea, Moina macrocopa, Pseudosida bidentata, thuộc 50 giống củ

loài giáp xác râu ngành được dẫn liệu thuộc các họ Chydoridae (29 loài), Daphniidae (11 loài), Sididae (5 loài), Macrothricidae (3 loài) và họ Bosminidae (2 loài) 31 loài giáp xác chân chèo Calanoida được dẫn liệu thuộc họ Diaptomidae (21 loài), Pseudodiaptomidae (8 loài) và họ Centropagidae (2 loài) [1]

Trong những năm gần đây, một số nghiên cứu nhằm sử dụng động vật phù du như

là một công cụ sinh học trong việc đánh giá môi trường nước đã được thực hiện Phạm Văn Miên và cs., (2004) nghiên cứu hoàn thiện các chỉ tiêu sinh học để đánh giá chất lượng và phân vùng môi trường nước các thủy vực thành phố Hồ Chí Minh dựa vào sự thay đổi cấu trúc quần xã, mối quan hệ giữa các nhóm loài, loài ưu thế, loài chỉ thị sinh học và một số chỉ tiêu sinh học [5] Nguyễn Thị Mai Linh (2008) đã

sử dụng chỉ số đa dạng Shannon và Wiener, điểm số ô nhiễm (TS: Tolerance score), thang điểm đánh giá phân vùng chất lượng nước (ATSPT: Aerage tolerance score per taxa) và điểm số đánh giá tác động quan sát được (VAS: Visible assessment score) nhằm góp phần hoàn thiện các phương pháp sinh quan trắc, phục vụ cho việc quản lý tài nguyên nước và bảo vệ môi trường nước các kênh rạch vùng Tây Bắc Thành phố Hồ Chí Minh [3] Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu chưa có hình ảnh ghi nhận về hình thái loài trong quá trình định danh, phân loại

1.2.2 Độc học mãn tính với Daphnia magna

Daphnia magna là một sinh vật thử nghiệm quan trọng trong nghiên cứu độc học

sinh thái nhờ khả năng nhạy của chúng đối với các độc tố trong môi trường nước

[12] Cho đến nay, đã có rất nhiều nghiên cứu độc học mãn tính Daphnia magna

được thực hiện trên thế giới Hassold và Backaus (2009) nghiên cứu ảnh hưởng mãn tính của năm hợp chất chính từ chất ức chế demethyclase (thuốc diệt nấm), gồm piperazine triforine, pyrimidine feranimol, pyridine pyrifenox, imidazole prochloraz

và triazole triadimefon lên sinh vật D magna Kết quả cho thấy 5 hợp chất trên làm giảm khả năng sinh sản của D magna bằng cách ngăn cản sự lột xác, sinh vật

không phát triển bình thường được Ngoài ra, tác giả cũng đã xác định được trong 5

hợp chất chính, prochloraz là hợp chất gây độc mạnh nhất, tiếp theo là ferarimol,

pyrifenoz, triforine và triadimefon Sự tiếp xúc của D magna mẹ với hợp chất

tradimefon và fenarimol còn gây ra hiện tượng con non không có hốc mắt (eye malformation) [27] Massarin và cs., (2010) nghiên cứu ảnh hưởng mãn tính của

uranium lên khả năng sống sót và sinh lý của D magna qua ba thế hệ liên tiếp Các

tác giả này nhận thấy uranium ảnh hưởng đến khả năng đồng hóa carbon gây hậu quả mạnh lên sự tăng trưởng và sinh sản của chúng Từ đó, các tác giả nhấn mạnh

sự cần thiết thực hiện các thí nghiệm đa thế hệ hoặc kiểm tra sự sinh trưởng và phát triển của con non để đánh giá những con đường gây rủi ro từ uranium và các chất gây ô nhiễm khác [38] Dao (2010) đã nghiên cứu ảnh hưởng mãn tính của độc tố vi

khuẩn lam lên D magna và khả năng sinh sản của chúng Kết quả đã cho thấy

microcystin của vi khuẩn lam ảnh hưởng lên sự thành thục, sinh sản và sự sống sót

của D magna Đặc biệt, kết quả còn ghi nhận hiện tượng sẩy thai ở D magna mẹ

và di dạng ở Daphnia con [18] Mahassen và Sami (2011) khi nghiên cứu ảnh

hưởng mãn tính của nước thải ở ở các giai đoạn xử lý khác nhau tại làng El-Mofti,

Ai Cập lên D magna cũng đã kết luận nước thải sinh hoạt từ các bể tự hoại có ảnh hưởng lên sự sống còn, tăng trưởng và sinh sản của D magna Đồng thời, mức độc

tính của nước thải giảm dần sau khi được xử lý qua từng giai đoạn Từ đó, tác giả đề xuất nâng cấp hiệu suất của các bể ổn định, đồng hóa tối đa các chất gây độc tố và hạn chế ảnh hưởng của thời gian lên sự biến đổi độc chất gây độc hơn [35]

Ở Việt Nam cho đến nay vẫn chưa có công bố khoa học liên quan đến nghiên cứu

độc học mãn tính với loài sinh vật chỉ thị D magna

- Ống hút, kẹp gắp, kim nhọn, đĩa petri

- Lame và lamelle, buồng đếm Sedgewick-Rafter

2.1.1.2 Hóa chất

- Môi trường ISO: Sodium carbonat (NaHCO3) 64,8 g/l, Potassium chloride (KCl) 5,8 g/l, Calcium chloride (CaCl2) 293,8 g/l, Magnesium sulfate (MgSO4) 123,3 g/l

2.1: Daphnia magna và Scenedesmus sp a: D magna (8 n

b

a

c

Tại đây, chất hữu cơ trong nước thải được phân hủy mạnh dưới hoạt động hiếu khí của vi sinh vật (Hình 2.2b)

(BH4, BH5, BH6)

Nướ

3 (BH6) Mực nước sâu ở ba hồ hoàn thiện khoả

(Hình 2.3d, e, f)

Hình 2.3: Các vị trí thu mẫu a: Hồ bơm trục vít b: Hồ sục khí c: Cuối hồ lắng; d: Cuối

hồ hoàn thiện 1; e: Cuối hồ hoàn thiện 2; f: Cuối hồ hoàn thiện 3 (ảnh: Thanh Huyền)

ữ trong lọ đựng mẫ

cùng trong mẫu khoảng 4% [12]

nhiệt độ và hàm lượng oxy hoàn tan; c: Lọ đựng mẫu (ảnh: Thanh Huyền)

h vật phù du

Riêng các mẫu định tính, định lượng thực vật phù du được phân tích bởi TS Đào Thanh Sơn Sinh vậ

b

a

c

, dựa vào hình thái học theo các tài liệu trong

du được định danh chủ yếu dựa vào tài liệu Prescott (1951) [48] Động vật phù du được định danh theo Bestimmungswerk (1956) [65], Shirota (1966) [53

vật phù du chủ yếu được dựa theo cách sắp xếp của tác giả Prescott (1951) [48],

(2001) [1], Pennak (2001) [45], Thorp và Covich (2001) [57] Trong phân tích định

động vật phù du được đếm hết trong đĩa petri và buồng đếm Sedgewick-Rafter [12]

ể Daphnia magna con

ẻ

D magna 100%) Một lô thí nghiệm đối chứng (D magna được nuôi trong môi trường

không chứa nước thải) cũng được tiến hành song song cùng với các lô phơi nhiễm

2 ngày phơi nhiễm (Hình 2.5)

Hình 2.5: Thí nghiệm ảnh hưởng mãn tính của nước thải lên D magna (ảnh: Thanh Huyền)

ặc điểm sinh học của Daphina magna

30 ngày

(1949)

tăng Bên cạnh đó, chỉ số Shanon và Wiener thường được sử dụng để so sánh mức

đa dạng giữa các môi trường sống khác nhau [52]

- k là tổng số loài

Chỉ số Shanon và Wiener còn là một trong các chỉ số sinh học phổ biến nhất dùng

để đánh giá chất lượng nguồn nước Dựa vào giá trị H’, Staub và cs., (1970) đã đề

ựa trên mối quan hệ giữa đa dạng loài

và tình trạng ô nhiễm của các hệ thủy vực (Bảng 2.1) [55]

H’ = -

i = 1

- pi log2 pi

k

J = H

’

Log2S

D = Nmax

N

ngược lại nếu những loài chỉ thị cho nguồn nước ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm dầu,… chiếm ưu thế được coi là nguồn nước bị ô nhiễm [2]

fi là tần số xuất hiện của loài i tại tất cả các vị trí thu mẫu

2.2.6.5 Chỉ số Bray và Curtis (1957)

Chỉ số Bray và Curtis (chỉ số tương đồng) được sử dụng để đo lường sự giống nhau

về thành phần loài và số lượng cá thể giữa hai điểm trong phân tích dữ liệu đa biến [40]

d ij = ∑│xik - xjk│/∑(xik+xjk)

Trong đó: - d ij là mức tương đồng giữa hai điểm i và j

- xik, xjk lần lượt là số lượng cá thể loài chung tại dòng thứ i và cột thứ k, dòng thứ j và cột thứ k trong dữ liệu đa biến

- n là tổng số loài chung

Sử dụng chỉ số Bray và Curtis (phần mềm Primer 5 for Windows) để tính toán mức tương đồng động vật phù du giữa các đợt khảo sát trong cùng một hồ và giữa các hồ qua sáu đợt khảo sát Giá trị EC50 (nồng độ gây bất hoạt 50% cá thể sinh vật) được phần mềm Trimmed Spearman-Karber phiên bản 1.5 tính toán tự động

Phần mềm SPSS phiên bản 16.0 cũng được sử dụng trong xử lý số liệu Trong đó, kiểm định Pearson trong phân tích hồi qui tuyến tính được thực hiện nhằ

ật độ ớvới mật độ thực vật phù du làm nguồn thức ăn cho động vật phù du tại các hồ xử lý nước thải Kiểm định Kruskal-Wallis được sử dụng để tính toán sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê đối với tỉ lệ sống sót, sự thành thục, sự sinh sản trong thí nghiệm mãn tính ảnh hưởng của nước thải đầu vào và đầu ra ở các nồng độ khác nhau

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Môi trường lý hóa

3.1.1 Các yếu tố vật lý

Nhiệt độ nước bề mặt tại các hồ xử lý dao động từ 28-34°C, thấp nhất vào đợt khảo sát tháng 6 và cao nhất vào tháng 4 năm 2011 Giá trị pH của các hồ xử lý qua sáu đợt khảo sát ở mức hơi acid đến kiềm, có giá trị từ 6,5-8,2, thấp nhất vào đợt khảo sát tháng 7 tại hồ hoàn thiện 2 và cao nhất vào đợt tháng 9 tại hồ hoàn thiện 1,2 Trong khi đó, độ dẫn điện của nước ở các hồ xử lý dao động từ 394-881µS/cm, thay đổi mạnh tại nước đầu vào xử lý (hồ bơm trục vít), thấp nhất vào đợt khảo sát tháng

5 và cao nhất vào đợt tháng 9 Độ đục tại các hồ xử lý sau 6 đợt khảo sát dao động

từ 9-228NTU, thấp nhất vào đợt khảo sát tháng 7 tại hồ lắng và cao nhất vào đợt tháng 9 tại hồ bơm trục vít Độ đục có sự giảm mạnh khi nước thải từ hồ sục khí sang hồ lắng và tăng dần qua các hồ hoàn thiện 1, 2, 3 Ngoài ra, tổng chất rắn hòa tan tại các hồ xử lý có giá trị từ 197-440mg/l, thấp nhất vào đợt khảo sát tháng 5 và cao nhất vào đợt tháng 9 tại vị trí bơm trục vít (Bảng 3.1, Phụ lục 1)

Bảng 3.1: Sự thay đổi các yếu tố lý hóa môi trường

Vị trí

khảo sát

Thông số lý hóa Nhiệt độ

thải trong các khu công nghiệp thải ra sông Sài Gòn, thích hợp cho sự sống và phát triển của quần xã động vật phù du, đặc biệt là các loài động vật phù du ngành

Rotifera [10] [57] Độ dẫn điện là yếu tố chịu sự chi phối bởi các ion và hóa trị của

các hợp chất có trong nước Giá trị độ dẫn điện phụ thuộc vào nhiệt độ nước bề mặt lúc đo đạc Hầu hết các dung dịch vô cơ hòa tan trong môi trường nước là những chất dẫn điện tốt Ngược lại, các phân tử hữu cơ hầu như không có khả năng dẫn điện hoặc dẫn điện kém Trong nước ngọt, độ dẫn điện thường từ 50 đến

với hồ Trị An [18] Trong khi đó, độ đục góp phần vào sự tán xạ và hấp thụ ánh sáng trong nước, chủ yếu do vật chất lơ lửng và chất keo như đất sét, bùn, chất vô

cơ và hữu cơ, sinh vật phù du và vi sinh vật Sự hoạt động mạnh của các sinh vật hiếu khí phân hủy bùn hữu cơ ở hồ sục khí là nguyên nhân làm độ đục nước thải giảm mạnh ở cuối hồ lắng Tuy nhiên, sự phát triển mạnh về mật độ sinh vật phù du tại các hồ hoàn thiện sau đó có thể là nguyên nhân gây ra sự tăng nhẹ độ đục Ngoài

ra, tổng chất rắn hòa tan bao gồm chủ yếu là chất vô cơ (muối khoáng) và một phần nhỏ chất hữu cơ từ sự phân hủy động, thực vật Tổng chất rắn hoàn tan trong nước thải tại các hồ xử lý cao, gấp 3 lần so với hồ Dầu Tiếng [4] Trong đó, tổng chất rắn hòa tan của hồ lắng giảm mạnh so với hồ sục khí, nguyên nhân có thể là do hoạt động phân hủy mạnh của các vi sinh vật hiếu khí Tổng chất rắn hòa tan qua sáu đợt khảo sát ít dao động giữa các hồ lắng, hồ hoàn thiện 1, 2 và 3 nhưng dao động mạnh

ở nước đầu vào tại hồ bơm trục vít Điều này cho thấy tổng chất rắn hòa tan nguồn nước thải đầu vào không ổn định

Oxy hòa tan cần thiết đối với đời sống sinh vật, đặc biệt là các thủy sinh vật Trong nước, oxy hòa tan chủ yếu do sự khuếch tán oxy từ không khí vào và do quá trình quang hợp của thực vật phù du Ở các hồ giàu dinh dưỡng, hàm lượng oxy hòa tan vào giữa đêm khuya đến vài giờ trước khi mặt trời mọc có thể giảm tới mức 0mg/l Quá trình hô hấp của thực vật phù du vào ban đêm là nguyên nhân làm giảm hàm lượng oxy hòa tan và gây ra hiệu tượng kị khí (anoxic conditions) vào một vài giờ trước bình minh [16] Bên cạnh đó, quá trình hô hấp của vi sinh vật cũng góp phần gây ra hiện tượng oxy hòa tan thấp Đây có thể là nguyên nhân làm cho hàm lượng oxy hòa tan thấp tại hồ lắng (có giá trị từ 0,03-1,6mg/l) và hồ hoàn thiện 1 (1,7-8,6mg/l) khi đo đạc vào đầu sáng sớm (7 giờ -7 giờ 30) qua các đợt khảo sát Bên cạnh đó, hồ bơm trục vít ghi nhận hàm lượng oxy hòa tan thấp mặc dù thời điểm thu mẫu vào gần trưa (10giờ -11 giờ), cho thấy nước đầu vào ô nhiễm nặng [4] Các hồ hoàn thiện 2, hồ hoàn thiện 3 có mức oxy hòa tan dao động từ 5,1-9,5mg/l, hàm lượng oxy thích hợp cho sinh vật phát triển [16] Riêng hồ sục khí, oxy hòa tan phụ

3.2 Thực vật phù du

3.2.1 Thành phần loài

Kết quả khảo sát khu hệ thực vật phù du tại các hồ xử lý nước thải ghi nhận được

104 loài thuộc 56 giống và 7 nhóm/lớp Trong đó, lớp Chlorophyceae ghi nhận số

loài hiện diện cao nhất (45 loài), tiếp theo là lớp Euglenophyceae (21 loài), lớp

Bacillariophyceae (18 loài), lớp Cyanophyceae (16 loài) và ba lớp ghi nhận số loài

thực vật phù du hiện diện thấp nhất là lớp Chrysophyceae, Cryptophyceae và

Dinophyceae (cùng ghi nhận 1 loài) (Bảng 3.2, Phụ lục 5.1)

Trong tất cả các hồ xử lý, hồ hoàn thiện 2 ghi nhận số loài nhiều nhất (69 loài) và

hồ bơm trục vít ghi nhận số loài thấp nhất (42 loài) Thành phần loài thực vật phù

du chủ yếu được đóng góp bởi các loài thực vật phù du lớp Chlorophyceae, góp phần đáng kể vào nguồn thức ăn cho động vật phù du tại các hồ (Bảng 3.2)

Thành phần loài thực vật phù du thuộc lớp Chlorophyceae có giá trị làm nguồn thức

ăn cho động vật phù du, gồm các loài thuộc giống Actinastrum, Ankistrodesmus,

Monoraphilidum Coelastrum, Crucigenia, Kirchneriella, Micractinium, Tetraedron, Scenedesmus, Tetrallanthos (Hình 3.1) Ngoài ra, một số loài thực vật phù du thuộc

lớp Bacillariophyceae cũng có giá trị nguồn thức ăn cho các loài động vật phù du

như Cyclotella spp., Nitzchia palea, Stephanodiscus sp [19]

Hình 3.1: Một số loài thực vật phù du làm nguồn thức ăn a: Scenedesmus acuminatus var biseratus; b: Scenedesmus armatus, c: Actinastrum hantzschii (ảnh: Đào Sơn)

Nhìn chung, thành phần loài thực vật phù du nước ngọt ghi nhận tại các hồ xử lý phần lớn là các loài thuộc lớp Chlorophyceae và Bacillariophyceae 31 loài thực vật phù du ghi nhận làm nguồn thức ăn cho động vật phù du là các loài có kích thước nhỏ hơn 70µm, chủ yếu là các loài thực vật phù du thuộc lớp Chlorophyceae, chiếm

đa số trong thành phần loài thực vật phù du và các loài thuộc lớp Bacillariophyceae (Phụ lục 5.2) [19]

3.2.2 Mật độ

Sau năm đợt khảo sát (đợt tháng 5 không phân tích mật độ thực vật phù du), mật độ thực vật phù du cao nhất ghi nhận được tại hồ hoàn thiện 2 vào đợt tháng 4 (7.875.600 cá thể/lít), thấp nhất tại hồ bơm trục vít vào đợt tháng 6 (550 cá thể/lít) Trong năm đợt khảo sát, hồ bơm trục vít ghi nhận mật độ thực vật phù du thấp nhất

so với các hồ xử lý khác Mật độ thực vật phù du cao nhất vào đợt khảo sát tháng 4 tại tất cả các hồ xử lý Ngoài ra, kết quả cũng cho thấy mật độ thực vật phù du tại hồ lắng có dấu hiệu giảm dần qua từng đợt khảo sát (Bảng 3.3)

Bảng 3.3: Mật độ thực vật phù du (cá thể/lít) trong mỗi đợt khảo sát

du vì nitơ và phospho là hai yếu tố ảnh hưởng mạnh đến mật độ thực vật phù du (không bao gồm trong nghiên cứu này) Nguyên nhân ban đầu giải thích sự biến động mạnh của mật độ thực vật phù du (cao nhất vào đợt tháng 4 tại các hồ xử lý)

có thể là do sự biến động theo mùa của thực vật phù du [60]

Mật độ thực vật phù du có thể làm nguồn thức ăn cho động vật phù du chiếm 99,7% về số lượng so với mật độ thực vật phù du tại các hồ xử lý qua từng đợt khảo sát Trong đó, tỉ lệ mật độ thực vật phù du làm thức ăn cho động vật phù du cao nhất

4-ghi nhận được tại hồ bơm trục vít và hồ hoàn thiện 2 vào đợt khảo sát tháng 4, thấp nhất tại hồ bơm trục vít vào đợt tháng 8 Ngoài ra, tỉ lệ mật độ thực vật phù du làm thức ăn cao ở các hồ hoàn thiện 1 (43-86%), hồ hoàn thiện 2 (44-99,7%) và hồ hoàn thiện 3 (72-95%) Trong khi đó, giá trị này biến thiên rất lớn ở ba hồ còn lại, hồ bơm trục vít (4-99,7%), hồ sục khí (11-89%) và hồ lắng (11-94%) (Bảng 3.4, Phụ lục 5.3)

số lượng Bên cạnh đó, các hồ bơm trục vít, hồ sục khí và hồ lắng, mật độ thực vật phù du làm nguồn thức ăn cho động vật phù du dao động mạnh (Bảng 3.4) Điều này cho thấy thực vật phù du có giá trị làm nguồn thức ăn cho động vật phù du không ổn định ở vị trí bơm trục vít, hồ sục khí và hồ lắng, nguyên nhân có thể do ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng (như nitơ, phospho) của hồ ở nước đầu vào

3.3 Động vật phù du

3.3.1 Thành phần loài

Kết quả khảo sát động vật phù du tại các hồ xử lý nước thải ghi nhận được 50 loài thuộc 29 giống, 26 họ, 11 bộ, 8 lớp, 5 ngành và 6 dạng ấu trùng động vật phù du Trong đó, số loài động vật phù du thuộc ngành Rotifera hiện diện cao nhất (32 loài, chiếm 57,15% tổng số loài), tiếp theo là lớp Crustceae (7 loài, 12,50%), ngành Rhizopoda và các dạng ấu trùng động vật phù du (không được xem là loài) (cùng 6

loài/dạng ấu trùng, 10,72%), ngành Ciliophora (4 loài, 7,14%) và ngành Zoomastigima ghi nhận được số loài thấp nhất (1 loài, 1,79%) (Bảng 3.5, Phụ lục 6.7)

Trong tất cả các hồ xử lý nước thải, hồ sục khí ghi nhận số loài thấp nhất (32 loài và

4 ấu trùng động vật phù du), hồ lắng ghi nhận số loài cao nhất (38 loài và 6 ấu trùng động vật phù du) Trong 50 loài động vật phù nước ngọt ghi nhận được tại các hồ

xử lý, các loài thuộc ngành Rotifera hiện diện chủ yếu tại tất cả các hồ xử lý nước thải, có giá trị từ 20-24 loài, tiếp theo là các loài động vật nguyên sinh phù du, râu ngành, có vỏ và chân chèo (Bảng 3.5, Phụ lục 6.2, Phụ lục 6.3)

Các loài luân trùng ghi nhận được chủ yếu là các loài động vật phù du thuộc họ

Brachionidae, Lecanidae và Trichocercidae Chúng chỉ thị tốt cho môi trường giàu dinh dưỡng như loài Brachionus calyciflorus phát triển mạnh trong các thủy vực nông, ô nhiễm hữu cơ, chịu được nhiệt độ cao [24], B angularis chỉ thị cho môi

trường giàu dinh dưỡng, phát triển tốt trong môi trường kiềm, hiện diện quanh năm

hay các loài Filinia longiseta, Brachionus urceus, Anuraeopsis fissa, Polyarthra

vulgaris, Trichocerca pusilla [54]

Nhìn chung, sự phân bố của các nhóm/ngành/lớp động vật phù du tương tự so với quần xã động vật động vật phù tại khu công nghiệp nước thải liên hợp Birla Nagar,

Ấn Độ [41] và tương tự so với các nghiên cứu về quần xã động vật phù du ở các

vùng cận nhiệt đới và nhiệt đới [37] [63], cũng như kết quả nghiên cứu của Shirota (1966) về các nhóm/ngành động vật phù du nước ngọt ở miền Nam Việt Nam [53]

Kết quả phân tích động vật phù du còn ghi nhận được có thể có sự thay đổi về hình

thái cơ thể ở một số loài như Brachionus calyciflorus, B caudatus và B angularis

(Hình 1.7, Hình 3.2) Hiện tượng biến hình ở các loài này chủ yếu ở sự sai khác về gai bờ lưng trước, gai bên sau và gai chân

Hình 3.2: Sự biến hình ở Brachionus caudatus (a, b, c, d) và B angularis (e, f, g,

h) Thước đo = 50µm (ảnh: Thanh Huyền)

Loài B calyciflorus có sự thay đổi về kích thước và hình dạng của gai bên sau Trong đó, một số cá thể loài B calyciflorus không có gai bên sau, một số cá thể có

gai bên sau ngắn, gai bên sau dài hoặc gai bên sau dài, cong Sự thay đổi gai bên

sau ở B calyciflorus còn kèm theo sự thay đổi gai bờ lưng trước tương ứng (Hình 1.7) Ở loài B caudatus, gai chân và gai bờ lưng trước thay đổi tạo nên sự khác biệt

về hình dạng Trong đó, một số cá thể loài B caudatus gai chân ngắn, một số cá thể