Sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn làm sinh vật chỉ thị đánh giá chất lượng môi trường nước sông cầu, đoạn chảy qua tỉnh thái nguyên

MỞ ĐẦU1.1.Đặt vấn đềNước là một nguồn tài nguyên quý giá của nhân loại, là nhu cầu thiết yếu trong đời sống con người và sinh vật. Nguồn nước giữ vai trò vô cùng quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội của mỗi khu vực, quốc gia. Bên cạnh chức năng cung cấp nước cho sinh hoạt hằng ngày, nước còn có vai trò rất lớn trong ngành công nghiệp. Thực tế cho thấy những vùng kinh tế lớn sẽ có rất ít tiềm năng mở rộng phát triển nếu nguồn nước khu vực này bị hạn chế về số lượng và suy giảm về chất lượng. Thái nguyên là một trong những tỉnh thành có tốc độ phát triển kinh tế cao trong cả nước, tuy nhiên kéo theo đó là tồn tại những bất cập về môi trường, đặc biệt là môi trường nước bởi đó là nguồn tiếp nhận nước thải, nước thải từ các hoạt động con người, các khu công nghiệp... Các phương pháp quan trắc, đánh giá chất lượng nước trên các hệ thống sông trước đây hầu hết là sử dụng phương pháp lý hóa nên rất tốn kém. Trong khi đó phương pháp đánh giá bằng động vật không xương sống (ĐVKXS) cỡ lớn vừa ít tốn kém và cho kết quả nhanh.Hiện nay, rất nhiều nước trên thế giới ngoài sử dụng phương pháp lý hóa để đánh giá chất lượng môi trường nước, việc sử dụng Động vật không xương sống cỡ lớn cũng đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Tại Việt Nam, sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn để đánh giá chất lượng môi trường nước đã được áp dụng từ năm 1995 đến nay và đã được nhận định là phù hợp.Trên cơ sở lí luận và thực tiễn trên chúng tôi chọn đề tài “Sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn làm sinh vật chỉ thị đánh giá chất lượng môi trường nước sông Cầu, đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên” để có những dẫn liệu về chất lượng môi trường nước sông Cầu, góp phần đánh giá tính hiệu quả của phương pháp sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn trong đánh giá chất lượng nước, giúp cho công tác quản lý ô nhiễm, bảo vệ môi trường nguồn nước, bảo vệ sự đa dạng sinh học trong môi trường nước.1.2.Mục tiêu nghiên cứuSử dụng ĐVKXS cỡ lớn đánh giá chất lượng nước mặt.Xác định ĐVKXS cỡ lớn và phân tích một số chỉ tiêu ô nhiễm hóa lý của nước trên sông Cầu để đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện môi trường đến chất lượng nước sông Cầu.Phân tích mối tương quan giữa chỉ số sinh học ASPT với các giá trị thủy, lý hóa.Đề xuất áp dụng chỉ số sinh học ASPT tại địa phương khác.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG VÀ TRÁI ĐẤT

SỬ DỤNG ĐỘNG VẬT KHÔNG XƯƠNG SỐNG CỠ LỚN LÀM SINH

VẬT CHỈ THỊ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG CẦU, ĐOẠN CHẢY QUA TỈNH THÁI NGUYÊN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Công nghệmôi trường

Sinh viên thực hiện: Bế Thị Bằng Lớp: CN Khoa học môi trường - Khóa: 2009 - 2013

Người hướng dẫn khoa học: ThS Chu Thị Hồng Huyền

Thái Nguyên, 2013

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành bài khóa luận này, trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn đếnquý thầy cô trong khoa Khoa học Môi trường và Trái đất, trường Đại HọcKhoa Học đã trang bị cho tôi kiến thức trong suốt thời gian tôi học tập vànghiên cứu tại trường Đặc biệt, cho tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và

sâu sắc đến giảng viên ThS Chu Thị Hồng Huyền đã tận tình hướng dẫn

tôi trong suốt quá trình làm bài khóa luận này

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Sở Tài Nguyên & Môitrường tỉnh Thái Nguyên, cùng toàn thể cán bộ Trung tâm Quan trắc vàCông nghệ Môi trường đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi cóthể hoàn thành tốt bài khóa luận tốt nghiệp

Do thời gian có hạn, lại là bước đầu làm quen với phương pháp nghiêncứu mới nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong nhận đượcnhững kiến thức đóng góp của các thầy, cô giáo cùng toàn thể các bạn đểkhóa luận này được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn./.

Thái Nguyên, ngày 26 tháng 04 tháng2013

Sinh viên

Bế Thị Bằng

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BOD : Nhu cầu ôxy sinh hóa

COD : Nhu cầu ôxy hóa học

DO : Nồng độ ôxy tự do hòa tan trong nướcTSS : Chất rắn lơ lửng

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

BTNMT : Bộ tài nguyên môi trường

ĐVKXS : Động vật không xương sống

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Bản đồ lưu vực sông Cầu 7

Hình 2.1 Sơ đồ vị trí lấy mẫu 14

Hình 2.2 Mô hình nghiên cứu 12

Hình 2.3: Vợt Pondnet ………17

Hình 2.4: Gầu Dredge 16

Hình 3.1: Số lượng họ ĐVKXS cỡ lớn quan sát được trong 2 mùa 24

Hình 3.2: Tương quan giữa ASPT và DO 28

Hình 3.3: Tương quan giữa ASPT và BOD5 28

Hình 3.4: Tương quan giữa ASPT và COD 29

Hình 3.5: Tương quan giữa ASPT và TSS 30

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Mối liên quan giữa các chỉ số sinh học ASPT và mức độ 10

ô nhiễm nguồn nước 10

Bảng 2.1 Tọa độ địa lý các vị trí thu mẫu 15

Bảng 3.1: Kết quả đo các thông số hóa lý qua 2 đợt lấy mẫu 19

Bảng 3.2: Danh sách các họ ĐVKXS cỡ lớn trong hai đợt khảo sát tại các vị trí lấy mẫu 21

Bảng 3.3: Số lượng họ ĐVKXS cỡ lớn quan sát được trong 2 mùa 23

Bảng 3.4: Điểm số BMWP tại các vị tri lấy mẫu 25

Bảng 3.5: Điểm số BMWP và chỉ số ASPT tại các vị trí lấy mẫu 26

Bảng 3.6: Kết quả đánh giá chất lượng nước tại các điểm 26

nghiên cứu qua hai đợt khảo sát 26

Bảng 3.7: Giá trị ASPT và các chỉ tiêu lý, hóa của nước tại các 27

khu vực nghiên cứu 27

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3

1.1 Cơ sở, ưu điểm, hạn chế của phương pháp giám sát sinh học 3

1.1.1 Cơ sở khoa học của phương pháp giám sát sinh học 3

1.1.2 Ưu điểm của phương pháp giám sát sinh học 4

1.1.3 Nhược điểm của phương pháp giám sát sinh học 4

1.2 Tình hình nghiên cứu về giám sát sinh học trên thế giới và Việt Nam 4

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 4

1.2.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 5

1.3 Đặc điểm lưu vực sông Cầu 6

1.4 Sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn làm sinh vật chỉ thị môi trường nước 8

1.4.1 Giới thiệu về động vật không xương sống cỡ lớn 8

1.4.2 Hệ thống điểm BMWP trong đánh giá chất lượng nước 9

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12

2.1 Đối tượng, địa điểm và thơi gian nghiên cứu 12

2.2 Nội dung nghiên cứu 12

2.3 Mô hình nghiên cứu 12

2.4 Phương pháp nghiên cứu 13

2.4.1 Phương pháp thống kê, kế thừa 13

2.4.2 Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa 13

2.4.3 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 13

2.4.4 Phương pháp xử lý số liệu 13

2.4.5 Phương pháp phân tích đánh giá tổng hợp 13

2.5 Phạm vi nghiên cứu 14

2.5.1 Vị trí lấy mẫu 14

2.5.2 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích 16

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN 19

3.1 Chất lượng môi trường nước thông qua các chỉ tiêu lý hóa 19

3.2 Thành phần động vật không xương sống cỡ lớn 20

3.2.1 Biến động theo mùa 21

3.2.2 Số lượng họ 23

3.3 Đánh giá chất lượng nước dựa trên động vật không xương sống cỡ lớn 24

3.4 Mối tương quan giữa ASPT và các giá trị thủy lý, hóa của nước 27

3.4.1 Mối tương quan giữa ASPT và chỉ tiêu DO của nước 27

3.4.2.Mối tương quan giữa ASPT và BOD5 28

3.4.3 Mối tương quan giữa ASPT và COD 29

3.4.4 Mối tương quan giữa ASPT và TSS 29

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 Phụ lục 1: Hình ảnh một số động vật không xương sống cỡ lớn

Phụ lục 2: Hệ thống điểm BMWPVIETNAM đã được sửa đổi và bổ sung để sử dụng ở Việt Nam

Phụ lục 3: Quy chuẩn kỹ thuật quốc giá về chất lượng nước mặt

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Nước là một nguồn tài nguyên quý giá của nhân loại, là nhu cầu thiếtyếu trong đời sống con người và sinh vật Nguồn nước giữ vai trò vô cùngquan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội của mỗi khu vực, quốc gia Bêncạnh chức năng cung cấp nước cho sinh hoạt hằng ngày, nước còn có vai tròrất lớn trong ngành công nghiệp Thực tế cho thấy những vùng kinh tế lớn sẽ

có rất ít tiềm năng mở rộng phát triển nếu nguồn nước khu vực này bị hạn chế

về số lượng và suy giảm về chất lượng

Thái nguyên là một trong những tỉnh thành có tốc độ phát triển kinh tếcao trong cả nước, tuy nhiên kéo theo đó là tồn tại những bất cập về môitrường, đặc biệt là môi trường nước bởi đó là nguồn tiếp nhận nước thải, nướcthải từ các hoạt động con người, các khu công nghiệp Các phương phápquan trắc, đánh giá chất lượng nước trên các hệ thống sông trước đây hầu hết

là sử dụng phương pháp lý hóa nên rất tốn kém Trong khi đó phương phápđánh giá bằng động vật không xương sống (ĐVKXS) cỡ lớn vừa ít tốn kém

và cho kết quả nhanh

Hiện nay, rất nhiều nước trên thế giới ngoài sử dụng phương pháp lýhóa để đánh giá chất lượng môi trường nước, việc sử dụng Động vật khôngxương sống cỡ lớn cũng đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi Tại ViệtNam, sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn để đánh giá chất lượng môitrường nước đã được áp dụng từ năm 1995 đến nay và đã được nhận định làphù hợp

Trên cơ sở lí luận và thực tiễn trên chúng tôi chọn đề tài “Sử dụng

động vật không xương sống cỡ lớn làm sinh vật chỉ thị đánh giá chất lượng môi trường nước sông Cầu, đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên” để có những

dẫn liệu về chất lượng môi trường nước sông Cầu, góp phần đánh giá tínhhiệu quả của phương pháp sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn trongđánh giá chất lượng nước, giúp cho công tác quản lý ô nhiễm, bảo vệ môitrường nguồn nước, bảo vệ sự đa dạng sinh học trong môi trường nước

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Sử dụng ĐVKXS cỡ lớn đánh giá chất lượng nước mặt

- Xác định ĐVKXS cỡ lớn và phân tích một số chỉ tiêu ô nhiễm hóa lýcủa nước trên sông Cầu để đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện môi trườngđến chất lượng nước sông Cầu

- Phân tích mối tương quan giữa chỉ số sinh học ASPT với các giá trịthủy, lý hóa

- Đề xuất áp dụng chỉ số sinh học ASPT tại địa phương khác

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở, ưu điểm, hạn chế của phương pháp giám sát sinh học

1.1.1 Cơ sở khoa học của phương pháp giám sát sinh học

Giám sát sinh học là một trong những lĩnh vực quan trọng trong việcđánh giá chất lượng nước ở các loại thủy vực Trong việc phân tích cấu trúcquần xã sinh vật, sự xác định thành phần loài và số lượng cá thể là hai nội dungcần quan tâm hàng đầu Bởi lẽ, hầu hết các thủy sinh vật đều có tính nhạy cảmvới sự biến đổi của điều kiện sống Việc xác định tính nhạy cảm của một loàinào đó đối với sự thay đổi của một số yếu tố môi trường giúp các nhà nghiêncứu đánh giá tình trạng chất lượng nước của thủy vực nơi chúng sinh sống.Giám sát sinh học dựa trên cơ chế tất cả các sinh vật sống đều chịu ảnhhưởng bởi các yếu tố vật lý, hóa học của môi trường sống, do vậy người ta sửdụng các sinh vật đặc trưng trong môi trường nhằm phản ánh tình trạng chấtlượng của môi trường đó Các sinh vật này được gọi là sinh vật chỉ thị, khái

niệm cơ bản về sinh vật chỉ thị được thừa nhận là: “Những đối tượng sinh vật

có yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxy cũng như khả năng chống chịu một lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường sống và do đó, sự hiện diện hay vắng mặt của chúng biểu thị một trạng thái về điều kiên sinh thái của môi trường sống nằm trong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của đối tượng sinh vật đó”[4] Các sinh vật này có thể là một loài hay một nhóm loài, chúng mẫn

cảm với điều kiện môi trường vì vậy khi môi trường biến đổi, sự có mặt hayvắng mặt chúng hay thay đổi số lượng cá thể nhằm biểu thị những biến đổicủa môi trường Các sinh vật được chọn làm sinh vật chỉ thị phải đảm bảo cáctiêu chuẩn như dễ thu mẫu, dễ định loại, mẫn cảm với những thay đổi của môitrường, các sinh vật chỉ thị thường được sử dụng là thực vật lớn, thực vật nổi,động vật nguyên sinh, đông vật không xương sống, cá, vi sinh vật,

Động vật không xương sống cỡ lớn được sử dụng trong giám sát sinhhọc chất lượng nước do chúng có nhiều nhóm đại diện cho chất lượng môi

trường nước khác nhau, nhóm nhạy cảm với sự ô nhiễm chúng sẽ biến mấthoặc suy giảm số lượng khi nước bị ô nhiễm, nhóm chống chịu sẽ có mặt vàphát triển ở những khu vực nước ô nhiễm, do đó sẽ phản ánh được tình trạngchất lượng nước của từng khu vực.

1.1.2 Ưu điểm của phương pháp giám sát sinh học

Giám sát sinh học được sử dụng rộng rãi trong đánh giất chất lượngnước bởi các sinh vật chỉ thị trong một thời gian dài, do đó không cần phảithu mẫu liên tục như phương pháp lý hóa, ngoài ra nó còn phản ánh được chấtlượng nước trong một phạm vi rộng lớn

Chúng rất nhạy cảm với các hóa chất trong môi trường như dư lượnghóa chất bảo vệ thực vật, phân hóa học

Chúng phân bố khá rộng, di chuyển chậm nên dễ thu mẫu

Quan trắc thông qua sinh vật chỉ thị cho kết quả nhanh và phản ánhđược tình trạng chất lượng nước trong một thời gian dài[4]

1.1.3 Nhược điểm của phương pháp giám sát sinh học

Mặc dù giám sát sinh học có thể phát hiện ra những biến đổi sinh tháinhưng lại không xác định được nguyên nhân và giải thích rõ ràng những biếnđổi đó Giám sát sinh học bằng sử dụng ĐVKXS cỡ lớn tuy có nhiều lợi thếhơn giám sát lý hóa nhưng vẫn còn một số nhược điểm như:

- ĐVKXS còn chịu ảnh hưởng của mùa vụ nên rất phức tạp trong việcgiải thích và so sánh

- Do có tính linh hoạt trong di chuyển hoặc do bị trôi dạt nên có thể xuấthiện một số họ không phải ở khu vực lấy mẫu

1.2 Tình hình nghiên cứu về giám sát sinh học trên thế giới và Việt Nam

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Quan trắc sinh học nước ngọt đã được nêu ra bởi nhiều tác giả nhưHallawell (1978,1986), Calow mà Maltby (1989), Rosenberg và Resh (1993),Cains và Pratt (1993) Trong đó Cains và Pratt đã định nghĩa quan trắc sinh

học nước ngọt như là sự giám sát bằng việc sử dụng những phản ứng của cơthể sống để xây dựng môi trường có hợp hay không đối với cơ thể sống.

Quan niệm hiện đại về sử dụng quan trắc sinh học để đánh giá chấtlượng nước sông, suối đã được khởi xướng ở Châu Âu với sự phát triển củatác giả Kolkwitz và Mason (1908, 1909), các nhà khoa học này chia mức độnhiễm bẩn của sông, suối làm 4 loại Dựa vào dánh sách các loài chỉ thị màngười ta chia thành các giá trị nhiễm bẩn phù hợp với sự chống chịu ô nhiễmcủa từng loài

Sau đó những chỉ số khác dựa trên nguyên tắc các nhóm sinh vật chốngchịu khác nhau với như ô nhiễm đã tiếp tục phát triển như chỉ số Trent, mớiđầu nó được áp dụng ở Vương Quốc Anh và Bắc Mỹ sau đó đến năm 1968 thìPháp cũng sử dụng chỉ số này để đánh giá chất lượng môi trường nước sông,suối Việc sử dụng chỉ số Trent chỉ được xây dựng để đánh giá chất lượngsông ở những vùng thuộc nước Anh và một số khu vực lân cận mang lại hiệuquả, nhưng hiệu quả này không đạt được khi áp dụng ở các con sông khác Vìvậy, để có phương pháp chuẩn một tổ chức nghiên cứu về quan trắc sinh học

“Biological Monitoring Woring Party” được thành lập ở Anh vào năm 1976

đã đưa ra hệ thống điểm số BMWP, đây là hệ thống dựa vào số loài và phân

bố của động vật không xương sống (ĐVKXS) cỡ lớn để phân loại mức độ ônhiễm nước Từ đó đến nay, hệ thống điểm BMWP đã được áp dụng ở nhiều

nước như Tây Ban Nha, Ấn Độ, Úc, Thái Lan

1.2.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam, mặc dù việc nghiên cứu, đánh giá mức độ ô nhiễm các thủyvực được quan tâm từ năm 1995 nhưng hầu như vẫn chưa có hệ thống phân loại

độ nhiễm bẩn các thủy vực Trên cơ sở nghiên cứu trong 10 năm (1985-1995)cùng với dẫn liệu đã biết trước đây về các thủy vực có nước thải vùng Hà Nội,Nguyễn Xuân Quýnh (1995) đã đề xuất một hệ thống phân loại dựa trên một sốchỉ tiêu cơ bản về sinh học, kèm theo đó là chỉ tiêu lý, hóa học quy định sự cómặt hay vắng mặt cảu một số loài hay nhóm loài ĐVKXS cỡ lớn được coi nhưsinh vật chỉ thị

Từ năm 1997-1999 với sự tài trợ quỹ Darwin của chính phủ Anh, hộinghiên cứu thực địa và sinh thái nước ngọt Anh Quốc đã phối hợp với KhoaSinh học, Trường Đại học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội thực hiện chươngtrình nghiên cứu “Bảo tồn đa dạng sinh học thông qua việc sử dụng ĐVKXS cỡlớn làm sinh vật chỉ thị quan trắc và đánh giá chất lượng nước ở Việt Nam” Dự

án đã xây dựng một quy trình quan trắc, đánh giá chất lượng nước ngọt ở ViêtNam, qua đó sửa đổi hệ thống điểm BMWPANH cho phù hợp với điều kiện tựnhiên và khu hệ ĐVKXS cỡ lớn ở Việt Nam Lê Thu Hà (2002) áp dụng hệthống điểm BMWPVIET trong nghiên cứu ĐVKXS cỡ lớn làm sinh vật chỉ thịđánh giá chất lượng nước cho dòng chảy từ suối Tam Đảo đến sông Cà Lồ và

đã đưa ra kết luận: Trong các phương pháp trên sử dụng hệ thống điểmBMWPvẫn có ưu thế hơn, đồng thời sử dụng ĐVKXS cỡ lớn trong quan trắcchất lượng nước các thủy vực cần có sự phối hợp phân tích và đánh giá bằngnhiều chỉ tiêu sinh học như áp dụng các phương pháp dung chỉ số ASPT

Hiện nay, các nghiên cứu về khu hệ thủy vật tại Việt Nam còn rời rạc,chủ yếu tập trung về hướng phân loại Các nghiên cứu tập trung ở khu vựcphía Bắc và phía Nam Do vậy cần phải có thêm nhiều nghiên cứu trong lĩnhvực này, nhằm xây dựng bộ tiêu chuẩn Việt Nam về sử dụng ĐVKXS cỡ lớnlàm chỉ thị đánh giá chất lượng nước

1.3 Đặc điểm lưu vực sông Cầu

1.3.1 Đặc điểm tự nhiên

Sông Cầu là sông lớn nhất của tỉnh Thái Nguyên, bắt nguồn từ ChợĐồn (Bắc Cạn) chảy theo hướng Bắc Đông Nam qua Phú Lương, Đồng Hỷ,Phú Bình gặp Sông Công tại Phù Lôi huyện Phổ Yên Chiều dài sông chảyqua địa bàn Thái Nguyên khoảng 110 km Lượng nước bình quân nămkhoảng 2,28 tỷ m3 nước/năm Trên sông này hiện đã xây dựng hệ thống thủynông Sông Cầu (trong đó có đập Thác Huống) tưới cho 24.000ha lúa 2 vụ củahuyện Phú Bình (Thái Nguyên) và Hiệp Hòa, Tân Yên (Bắc Gang) Theo sốliệu quan trắc tại Thác Bưởi huyện Phú Lương, lưu lượng nước trung bình củasông này là 51,4 m3/s, lưu lượng nhỏ nhất (tháng 2) là 11,3 m3/s và lưu lượnglớn nhất (tháng 8) là 128/m3/s

Mạng lưới sông suối trong lưu vực sông Cầu tương đối phát triển, cácnhánh sông chính phân bố tương đối đều dọc theo dòng chính, những cácsông nhánh tương đối lớn đều nằm ở phía hữu ngạn lưu vực, như các sông:Chợ Chu, Đu, Công, Cà Tồ… Trong lưu vực có vườn quốc gia Ba Bể vàvườn quốc gia Tam Đảo, khu bảo tồn thiên nhiên Kim Hỷ và các khu văn hóa,lịch sử môi trường với giá trị sinh thái cao Lưu vực sông Cầu khá giàu cácnguồn tài nguyên thiên nhiên, tài nguyên rừng đa dạng, tài nguyên nước dồidào, tài nguyên khoáng sản phong phú.

Nguồn: Cục bảo vệ môi trường

Hình 1.1 Bản đồ lưu vực sông Cầu

1.3.2 Hiện trạng chất lượng nước lưu vực sông Cầu

Lưu vực sông Cầu tiếp nhận nước thải của 6 tỉnh nằm trong lưu vực vàmột phần nước thải của Hà Nội (huyện Sóc Sơn, Đông Anh) Chất lượngnước hiện đang bị ảnh hưởng bới các hoạt động sản xuất nông nghiệp, côngnghiệp, sinh hoạt, khai khoáng…của các tỉnh thành này Chất lượng nước tạilưu vực sông Cầu nhiều khu vực đã và đang bị ô nhiễm.

Lưu vực sông Cầu đoạn chảy qua Thái Nguyên gồm dòng chính là sôngCầu và 3 phụ lưu: Sông Nghinh Tường, sông Đu và sông Công

Đoạn sông Cầu trước khi chảy vào thành phố Thái Nguyên đã phải chịutác động bởi các hoạt động sản xuất công nghiệp, khai thác khoáng sản, sảnxuất nông nghiệp dọc bên bờ sông Trong khi đó, phụ lưu sông Nghinh Tườnglại phải “gánh” hoạt động khai thác vàng, đoạn cuối sông Đu thì tiếp nhậnnước thải của mỏ than Phấn Mễ Đoạn sông Cầu chảy qua thành phố lại nhậnnước thải của các nhà máy sản xuất giấy, nhiệt điện, gang thép, các bệnh viện,khu dân cư đô thị Các dòng thải trước khi được đổ ra sông hầu hết chưa được

xử lý hoặc xử lý chưa đúng quy định

1.4 Sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn làm sinh vật chỉ thị môi trường nước

1.4.1 Giới thiệu về động vật không xương sống cỡ lớn

ĐVKXS cỡ lớn sống trong môi trường nước ngọt, bao gồm ấu trùng côntrùng, động vật thân mềm, giun ít tơ, đỉa, giáp xác, và các nhóm khác

ĐVKXS cỡ lớn (Benthic macroinvertebrate), “Benthic” nghĩa là “sốngtầng đáy”, những động vật này có sinh cảnh sống là những vật thể ở nền đáy(chất trầm tích, chất lắng đọng hữu cơ, khúc gỗ, thực vật lớn, tảo bám) trong ítnhiều phần đời của chúng Tiền tố “macro” đề cập đến những sinh vật có kíchthước lớn có thể quan sát bằng mắt thường, đây là những sinh vật được giữ lại

ở mắc lưới khoảng 200 – 500 mm “Invertebrate” là những động vật khôngxương sống Vậy macroinvertebrate là những động vật không xương sống cóthể nhìn thấy bằng mắt thường Nhóm ĐVKXS cỡ lớn nhiều nhất là côn trùngthủy sinh (chiếm khoảng 70% ) ĐVKSX cỡ lớn là nhóm động vật có sự đadạng cao, là nhân tố lý tưởng cho nghiên cứu những thay đổi đa dạng sinh học

Ở các loài này chúng nhạy cảm với các phản ứng của môi trường xungquanh khi bị thay đổi ở các dạng ô nhiễm khác nhau Mỗi loài phản ứng với mức

độ ô nhiễm một cách riêng biệt và có giới hạn chịu đựng riêng khi sống trongmôi trường đó Từ đó người ta đưa ra hệ thống tính điểm BMWP và ASPT được

sử dụng để đánh giá chất lượng nước trong khu vực nghiên cứu Tính điểm theoBMWP là dựa vào sự xuất hiện các loài trong khu vực khảo sát để cho điểm, sửdụng thang điểm 10 và hệ thống tính điểm số BMWP ở Việt Nam, Anh, Pháphay Mĩ… để cho điểm

Với kết quả tính điểm theo BMWP và ASPT qua đó có thể đánh giá mức

độ ô nhiễm môi trường nước tại thời điểm nghiên cứu hay so sánh mức độ ônhiễm ở khu vực khác nhau

1.4.2 Hệ thống điểm BMWP trong đánh giá chất lượng nước

Hệ thống điểm BMWP (Biological Monitoring Working Party) ra đờivào năm 1976 ở Anh, đó là kết quả nghiên cứu của cục môi trường Anh(British Department of the environment) cho việc đánh giá chất lượng sinhhọc của sông ở Anh

Điểm số bắt nguồn ở Anh, nhưng có thể áp dụng đối với bất kỳ lưuvực sông hay khu vực địa lý nào ĐVKXS cỡ lớn được thu từ nhiều sinhcảnh khác nhau (sỏi, phù sa, các hạt ở nền đáy,…) ở những vị trí đại diệncủa đáy sông

 Phương pháp cho điểm theo hệ thống BMWP VIET NAM

- Dựa vào thành phần các họ tương ứng với các họ có mặt trong bảngtính điểm BMWP để tính theo từng họ (bảng tính điểm BMWP), nếu họ nàokhông có trong bảng tính điểm thì có thể bỏ qua

- Cộng tất cả các điểm số thu được từ mỗi họ tại từng điểm nghiên cứu ra

sẽ được điểm tổng cộng BMWP

- Sau khi có điểm tổng cộng BMWP, tính điểm số trung bình hay còn gọi

là ASPT bằng cách lấy tổng số điểm chia cho tổng số họ đã tham gia tínhđiểm Điểm số ASPT là chỉ số sinh học tương ứng với một mức chất lượngnước Chỉ số nằm trong khoảng 0 – 10 Chỉ số càng cao nước càng sạch

- Dựa vào chỉ số ASPT để đánh giá chất lượng môi trường nước của từng

vị trí nghiên cứu theo bảng phân loại

Chỉ số ASPT (Average Scores Per Taxon) là phương pháp dử dụng hệthống tính điểm quan trắc của tổng số điểm số của các họ ĐVKXS cỡ lớn bắtgặp, cách tính điểm cho từng họ dựa theo thang điểm quốc gia và được sửdụng trong đánh giá nhanh chất lượng nước bề mặt cho các sông suối và cácthủy vực nội địa khác

ASPT: Chỉ số trung bình trên taxon

Bảng 1.1: Mối liên quan giữa các chỉ số sinh học ASPT và mức độ

ô nhiễm nguồn nước

Thứ

hạng

Chỉ số ô nhiễm (ASPT)

Đánh giá chất lượng nước

I 10 - 8 Không ô nhiễm, nước sạch

Nguồn : (Environment Agency, Briston, UK, 1997: Nguyễn Xuân

Quýnh et al., 2001)

Chỉ số trung bình ASPT được tính như sau: Trong một điểm quan trắc ta

sẽ có N họ, số điểm trong mẫu đó (theo bảng điểm BMWPVIETNAM của NguyễnXuân Quýnh, Mai Đình Yên, Clive Pinder, Steve Tilling có bổ sung thêm 13

họ mới bởi tác giả Nguyễn Vũ Thanh, Tạ Huy Thịnh, Phạm Đình Trọng,Đoàn Cảnh) và chia cho tổng số họ bắt gặp Trong đó mỗi họ được quy địnhđiểm số theo tính chất môi trường sinh thái của chúng Từ đó, dựa vào thangđiểm xếp loại mức ô nhiễm các thủy vực của hệ thống điểm BMWP để đánhgiá

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng, địa điểm và thơi gian nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Động vật không xương sống cỡ lớn

- Địa điểm nghiên cứu: việc thu mẫu được tiến hành trên sông Cầu, đoạnchảy qua tỉnh Thái Nguyên

- Thời gian nghiên cứu từ tháng 02/2012 đến tháng 05/2013

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Xác định sự xuất hiện và thành phần họ của ĐVKXS cỡ lớn ở sông Cầutại một số điểm lấy mẫu trên sông Cầu, đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên

- Nghiên cứu mối tương quan giữa các yếu tố lý, hóa của thủy vực vớikhu hệ ĐVKXS cỡ lớn

- Sử dụng ĐVKXS cỡ lớn làm sinh vật chỉ thị để đánh giá chất lượngmôi trường nước tại khu vực nghiên cứu

- Đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số sinh học ASPT

2.3 Mô hình nghiên cứu

Hình 2.2 Mô hình nghiên cứu

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp thống kê, kế thừa

Thu thập các tài liệu hiện có liên quan, các nghiên cứu trước đó để thamkhảo phục vụ cho quá trình thực hiện đề tài Đặc biệt là các tài liệu về môitrường nước sông Cầu, đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên

2.4.2 Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa

Điều tra, khảo sát, đo đạc nhằm xác định rõ hiện trạng và các tác độngmôi trường nước:

+ Khảo sát các nguồn thải xung quanh khu vực lấy mẫu: bao gồm cácnhà máy, công ty, khu công nghiệp xung quanh vị trí lấy mẫu

+ Lựa chọn địa điểm lấy mẫu điển hình cho khu vực nghiên cứu,

+ Thu mẫu nước, mẫu ĐVKXS cỡ lớn, tiến hành đo và ghi kết quả cácthông số đo nhanh, ghi lại địa điểm và thời gian thu mẫu

2.4.3 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

Tất cả mẫu vật được lưu trữ tại phòng thí nghiệm, Đại học Khoa học Thái Nguyên

- ĐVKXS cỡ lớn được định loại theo khóa định loại của Nguyễn XuânQuýnh, Clive Pinder, Dteve Tilling

- Phân tích các chỉ tiêu COD, BOD5

2.4.4 Phương pháp xử lý số liệu

Các số liệu được tổng hợp và xử lý theo phương pháp thống kê, các sốliệu được chiết xuất dạng biểu đồ, sử dụng phần mềm Microsoft Excel để vẽ

2.4.5 Phương pháp phân tích đánh giá tổng hợp

Các số liệu sau khi được xử lý sẽ đưa ra những mối tương quan vớinhau phản ánh tính chất của nước, dựa vào sự thay đổi các thông số tại các vịtrí và các thời điểm khác nhau đồng thời kế thừa các nghiên cứu trước đó đểđưa ra những đánh giá nhận định

2.5 Phạm vi nghiên cứu

2.5.1 Vị trí lấy mẫu

Hình 2.1 Sơ đồ vị trí lấy mẫu

Chúng tôi tiến hành thu mẫu tại 5 vị trí trên sông Cầu, mỗi vị trí lấy 02lần đại diện cho mùa mưa và mùa khô Đợt thu mẫu vào mùa mưa được tiếnhành vào tháng 8 năm 2012 và đợt thu mẫu vào mùa khô được tiến hành vàotháng 4 năm 2012

Bảng 2.1 Tọa độ địa lý các vị trí thu mẫu

STT Vị trí quan trắc Kí hiệu Kinh độ Tọa độ Vĩ độ

Mô tả vị trí lấy mẫu

Điểm A1: Văn lăng

- Khu vực này không có nhiều các nhà máy công nghiệp và mật độ dân

cư còn thấp, đây là điểm lấy mẫu đầu nguồn tỉnh Thái nguyên, các thông sốtại điểm lấy mẫu này nhằm cung cấp thông tin nền cho các tác động của khuvực Thái nguyên

Điểm A2: Sơn Cẩm

- Đây là địa điểm lấy mẫu sau khi có sự hợp lưu của sông Đu, cácthông số tại điểm lấy mẫu này thể hiện các tác động của hoạt động côngnghiệp, khai khoáng Đồng thời kiểm soát chất lượng nước trước khi chảy vàođịa bàn thành phố Thái Nguyên

Điểm A3: Cầu Gia Bảy

- Vị trí lấy mẫu thuộc địa phận thành phố, nơi chịu ảnh hưởng bởinhiều các hoạt động đô thị, công nghiệp , đặc biệt là các hoạt động côngnghiệp phía Đông Bắc thành phố Thái Nguyên

Điểm A4: Đập Thác Huống

- Vị trí này chịu ảnh hưởng bởi nước thải sinh hoạt, y tế và nước thảicủa một số nhà máy, đặc biệt là nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ, dòng nướcthải không qua xử lý hoặc xử lý chưa đạt tiêu chuẩn môi trường Các thông sốkhảo sát ở vị trí này sẽ thể hiện sự ảnh hưởng của hoạt đông công nghiệp đếnmôi trường nước sông

Điểm A5: Cầu Mây

- Từ sau vị trí đập Thác Huống đến cấu mây là nơi có khu công nghiệpluyện kim Thái Nguyên đổ thải, ngoài ra chất lượng nước còn chịu sự ảnhhưởng bởi các hoạt động nông nghiệp.

2.5.2 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích

Hình 2.3: Vợt Pondnet Hình 2.4: Gầu Dredge

- Vợt Pondnet được sử dụng như là một dụng cụ chuẩn ở Anh và đượcminh hoạ trong hình vẽ Vợt gồm một khung hình chữ nhật, đỡ một cái túilưới với chiều sâu khoảng 50 cm Kích thước mắt lưới thường có đường kính1mm Khung đỡ lưới được nối với một cán dài cỡ 1,5 m

- Gầu Dredge cần cho việc lấy mẫu ở những đoạn (khúc) sông sâu hơn.Loại thu mẫu tốt nhất ở Anh là loại gầu Dredge được mô tả bởi Holme và McIntyre (1971) và được minh hoạ trong hình Nó gồm một khung hình chữ nhậtbằng kim loại với kích thước 46x19 cm (+2 cm)

- Rây cứng

- Khay nhựa

2.5.2.2.Phương pháp lấy mẫu