Tiểu luận : Chỉ thị sinh học môi trường nước

I. Đặt vấn đề II. Nội dung.. 1. Khái niệm cơ bản.. 1.1. Khái niệm về sinh vật chỉ thị. . 1.2. Một số khái niệm mở rộng về sinh vật chỉ thị 1.3. Cơ sở của việc sử dụng sinh vật chỉ thị. 1.4. Phân loại sinh vật chỉ thị. 1.5. Tính chất của sinh vật chỉ thị. 1.6. Tiêu chuẩn để chọn sinh vật để làm chỉ thị sinh học. 2. Đặc điểm môi trường nước 3. Hệ thống chỉ thị sinh học đánh giá chất lượng nước. 4.Thực tế sử dụng sinh vật chỉ thị trong nghiên cứu đánh giá và xử lý môi trường... 4.1. Động vật chỉ thị. 4.2. Thực vật chỉ thị. 4.3. Vi sinh vật chỉ thị. II. Kết luận. Tài liệu tham khảo

Mục lục

I Đặt vấn đề

II Nội dung

1 Khái niệm cơ bản

1.1 Khái niệm về sinh vật chỉ thị

1.2 Một số khái niệm mở rộng về sinh vật chỉ thị

1.3 Cơ sở của việc sử dụng sinh vật chỉ thị

1.4 Phân loại sinh vật chỉ thị

1.5 Tính chất của sinh vật chỉ thị

1.6 Tiêu chuẩn để chọn sinh vật để làm chỉ thị sinh học

2 Đặc điểm môi trường nước

3 Hệ thống chỉ thị sinh học đánh giá chất lượng nước

4.Thực tế sử dụng sinh vật chỉ thị trong nghiên cứu đánh giá và xử lý môi trường

4.1 Động vật chỉ thị

4.2 Thực vật chỉ thị

4.3 Vi sinh vật chỉ thị

II Kết luận

Tài liệu tham khảo

I Đặt vấn đề

Môi trường đang là một vấn đề nóng bỏng Sinh thái môi trường đang bị suy thoái,phá hủy một cách nghiêm trọng nguyên nhân chủ yếu là do các hoạt động của con người

Sự phát triển khoa học kĩ thuật đã thúc đẩy xã hội tiến lên Cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật bắt đầu từ thế kỉ XX đã làm thay đổi căn bản về sức lao động của xã hội Con người đã khai thác các nguồn tài nguyên tái tạo cũng như không tái tạo Với các hoạt động này đã tác động trở lại, làm thay đổi môi trường, đưa vào môi trường các chất ô nhiễm, độc hại Ô nhiễm môi trường có rấo gồm nhiều dạng, bao gồm ô nhiễm nước ô nhiễm không khí, ô nhiễm đất, ô nhiễm tiếng ồn, trong đó ô nhiễm nước là một trong những vấn đề rất được quan tâm Đánh giá tình trạng ô nhiễm môi trường được đặt ra cấp bách trong lúc môi trường nước trên trái đất đang bị ô nhiễm nặng từ các hoạt động do con nhười gây ra Ngoài các phương pháp đánh giá tình trạng ô nhiễm môi trường nói chung, còn có phương pháp sinh học, một trong những phương pháp này là sử dụng sinh vật chỉ thị để đánh giá tình trạng ô nhiễm môi trường nước Trên thế giới, việc sử dụng các sinh vật chỉ thị để đánh giá chất lượng nước đã đạt được nhiều thành tựu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn Tại các nước đang phát triển, đặc biệt là một số nước trong khu vực như Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, việc nghiên cứu và sử dụng các sinh vật chỉ thị đã được tiến hành từ nhiều năm nay

Sinh vật chỉ thị là sinh vật chỉ thị tíngnh đặc trưng của môi trường nó sinh sống Bạn hãy hiểu thế này: nếu 1 sinh vật được coi là sinh vật chỉ thị cho một môi

trường nào đó thì chỉ có thể gặp loài đó trong môi trường đó, hoặc gặp môi trường đó thì thế nào cũng gặp loài chỉ thị đấy Ví dụ: cây mua (sim, mái) là chỉ thị cho đất chua, nên nếu gặp cây mua có nghĩa là khu vực đó đất chua, hoặc khu vực này là đất chua thì thế nào bạn cũng gặp cây mua

II Nội dung

1.Khái niệm cơ bản

1.1 Khái niệm về sinh vật chỉ thị.

Thành phần loài của một quần xã sinh vật ở một vùng được xác định bởi các yếu tốmôi trường mà các yếu tố này chính là điều kiện để quần thể sinh vật tồn tại và phát triển Nếu trong quá trình ấy, các yếu tố môi trường trở nên gậy hại cho một sinh vật nào đó, thì sinh vật sẽ bị loại trừ khỏi quần thể, kể cả khi các điều kiện gâyhại này chỉ xảy ra trong một thời gian ngắn Chính điều kiện này đã làm cho các sinh vật trở thành vật chỉ thị cho các yếu tố môi trường

Khái niệm chung của sinh vật chỉ thị 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 hàm lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường sống Do đó, sự hiện diện hay không của chúng biểu thị một tình trạng điều kiện sinh thái của môi trường sống nằm trong hay vượt giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của đối tượng sinh vật đó”

1.2 Một số khái niệm mở rộng về sinh vật chỉ thị.

a, Sinh vật cảm ứng

Là sinh vật chỉ thị có thể tiếp tục hiện diện trong môi trường ô nhiễm thích ứng phù hợp với tính chất của sinh vật chỉ thị song có thể ít nhiều biến đổi , do tác độngcủa chất ô nhiễm như giảm tốc độ sinh trưởng, giảm khả năng sinh sản, biến đổi tập tính

b, Sinh vật tích tụ

Là những sinh vật chỉ thị không bị biến đổi trong môi trường bị ô nhiễm do có khả năng tích tụ những loại chất gây ô nhiễm nhất định trong mô với hàm lượng cao hơn nhiều so với môi trường Vì vậy sinh vật chỉ thị không có tính chất chỉ thị cho môi trường nhất định mà còn dễ bị phát hiện hơn qua những phân tích hóa học Trong số những loại sinh vật loại này rêu thường được sử dụng rộng rãi, nhưng các

nhóm sinh vật khác như tảo, thực vật lớn, cá và động vật không xương sống khác, hoặc do bị trôi dạt như các loài tảo cho nên khi giải thích các kết quả nghiên cứu cần phải thận trọng.

c, Sinh vật thăm dò và cảnh báo

Là những loài sinh vật bản đia đơn lẻ có khả năng thể hiện phản ứng có thể đo được đối với chất ô nhiễm Chúng được dùng như một chỉ thị cảnh báo sớm về sự có mặt của các chất ô nhiễm trong môi trường Chúng xâm nhập một cách thận trọng vào một môi trường, nơi bình thường không thể phát hiện ra chúng và hoạt động như các hệ sinh học cảnh báo sớm hoặc xác định sự lan rộng của ô nhiễm Một ví dụ điển hình là sự phát triển và sử dụng báo hiệu của cá khi xuất hiện những nhiễu loạn sinh lý thông thường ở các loài cá mẫn cảm với ô nhiễm môi trường

d, Dấu hiệu sinh học

Là những thể hiện sự phản ứng của sinh học đối với tác động của chất ô nhiễm trong môi trường Dấu hiệu sinh học có hai loại chính là: dấu hiệu sinh lý – sinh hóa và dấu hiệu sinh thái

Dấu hiệu sinh lý- sinh hóa là dấu hiệu dễ nhận biết, có nhiều ý nghĩa, nhất là các chỉ số liên quan tới khả năng sống sót, sự sinh trưởng của cá thể, sự sinh sản của quần thể

Dấu hiệu sinh thái thể hiện sự biến đổi của cấu trúc quần thể hoặc quần xã sinh vật dưới tác động của chất ô nhiễm

Có nhiều chỉ số để đánh giá sự biến đổi này : chỉ số thiếu hụt loài, chỉ số đa dạng sinh học, chỉ số loài ưu thế

e, Chỉ số sinh học

Chỉ số sinh học là các chỉ số dựa trên ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường và tác động của sự phân hủy chất hữu cơ lên sinh vật để đo đạc các tính chất của môi trường, đánh giá sinh thái môi trường

Trong quan trắc chất lượng nước: các loài chỉ thị và mức mẫn cảm của chúng với ônhiễm; số lượng nhóm sinh vật chỉ thị có hoặc vắng mặt được dùng để tính toán chỉ số sinh học.

f, Chỉ số đa dạng

Biểu thị độ phong phú loài trong môi trường đã chọn ở dạng giá trị đơn loài Có ý nghĩa gián tiếp chỉ ra sự tăng ô nhiễm của một hệ sinh thái, làm cho các loài mẫn cảm sẽ giảm thiểu và dẫn đến việc suy giảm tính đa dạng tổng thể của quần xã sinhvật

Chúng được sử dụng để đánh giá 3 khía cạnh của cấu trúc quần xã:

- số lượng loài hoặc độ phong phú

- Tổng lượng sinh vật của mỗi loài

- Tính đồng nhất phân bố các cả thể giữa các loài khác nhau

g, Chỉ số tương đồng

Là sự so sánh độ phong phú loài tại 2 điểm thu mẫu khác nhau, trong đó một điểm được xem làm đối chứng Có nhiều kiểu tính chỉ số tương đồng, nhưng thông dụngnhất và phương pháp tính là: Chỉ số Sorensen(C), hệ số Jaccard(J), chỉ số tương đồng quần xã Pinkham và Pearson(P)

h, Chỉ số hình thái và môi

Các thông số về hình thái, cung cấp những dấu hiệu có thể đo được hoặc nhìn thây rõ tác hại do chất ô nhiễm gây nên cho sinh vật

Đối với thực vật: các thông số thường dùng trong chỉ thị hình thái và mô là tốc độ sinh trưởng tương đối, trọng lượng tươi, chỉ số diện tích lá, ; sự hư hại thực vật, Đối với động vật: các thông số thường sử dụng là tuổi , kích thước, tốc độ tăng trọng, tỉ lệ sinh sản, sinh trưởng không đối xứng và những thay đổi hình thái không

do bệnh lí; sự xuất hiện các đặc tính bệnh lí như lở loét, bướu u, viêm tấy, hoại tử, nhiễm bệnh kí sinh,

1.3 Cơ sở của việc sử dụng sinh vật chỉ thị.

Thành phần loài của một quần xã sinh vật được xác định bởi các yếu tố môi

trường Tất cả các cơ thể sống đều chịu tác động của các yếu tố môi trường sống, môi trường sống này cũng có thể bị ảnh hưởng từ môi trường xung quanh đặc biệt bị tác động mạng bởi các điều kiện vật lý hóa học Yếu tố tác động vào môi trường có thể hay không gây hại cho sinh vật nào đó, thì sinh vật này sẽ bị hay không bị loại trừ ra khỏi quần thể, làm nó trở thành sinh vật chỉ thị cho môi trường Hiểu biết về tác động của các yếu tố môi trường lên cơ thể sống có thể xác định sự có mặt và mức độ có của nhiều chất trong môi trường Như vậy cơ sở cho việc sử dụng sinh vật làm chỉ thị môi trường dựa trên hiểu biết về khả năng chống chịu củasinh vật với các yếu tố của điều kiện sinh thái với tác động tổng hợp của chúng Các yếu tố sinh thái vô sinh của môi trường có thể là : ánh sáng , nhiệt độ, nước hay độ ẩm, các chất khí, các chất dinh dưỡng dễ tiêu

1.4 Phân loại sinh vật chỉ thị

Có nhiều cách phân loại chỉ thị:

- Phân loại theo môi trường địa lý: cách phân loại này thường được sử dụng với các đại quần xã: quần xã nhiệt đới chỉ thị cho vùng khí hậu nóng ẩm quanh năm, quần xã rừng rụng lá chỉ thị cho vùng á nhiệt đới, quần xã rừng lá kim chỉ thị cho vùng ôn đới, đồng rêu bắc cực chỉ thị cho vùng địa lý cực bắc

- Phân loại theo độ cao:càng lên cao nhiệt độ càng thấp và nồng độ oxy càng loãng

Vì vậy ở nhiệt đới khi ở chân núi là rừng nhiệt đới nhiều tầng che phủ 100% nhưnglên đến độ cao 1500m thi cây chỉ thị là những cây lá nhọn xen cây rừng rụng lá củavùng á nhiệt đới còn lên cao 3000, là thực vật ôn đới

- Phân loại theo thành phần môi trường: môi trường đất, môi trường nước, môi trường không khí,

- Phân loại theo mức độ ô nhiễm của môi trường: thông thường chia ra các mức chỉthị ô nhiễm, chỉ thị cho ô nhiễm trung bình, nhẹ và không ô nhiễm

- Phân loại theo ngành sinh vật: động vật, thực vật, vi sinh vật

- Phân loại theo nhu cầu của sinh vật: dựa vào đặc điểm của một số sinh vật sống trong điều kiện theo nhu cầu của nó, vì vậy khi người ta thấy sự có mặt của nó thì

ta biết rằng trong môi trường có sẵn những vật chất mà sinh vật đó cần

1.5 Tính chất của sinh vật chỉ thị.

Khả năng chống chịu của sinh vật với các yếu tố vô sinh của môi trường và tác động tổng hợp của chúng Đặc điểm phản hồi lên tác động của nhân tố môi trường bằng 2 hình thức thích nghi và chạy trốn Tính chỉ thị môi trường của sinh vật chỉ thị được thể hiện ở các bậc khác nhau: sinh vật chỉ thị – dấu hiệu về sinh lí, sinh hóa, tập tính, tổ chức tế bào của cá thể sinh vật chỉ thị; quần thể sinh vật chỉ thị – cấu trúc quần thể các loài chỉ thị ; quần xã sinh vật chỉ thị- một nhóm sinh vật chỉ thị nào đó Nhờ tính chất của sinh vật chỉ thị có thể sử dụng khả năng tích tụ các chất ô nhiễm trong cơ thể và giá trị biểu thị tác động tổng hợp của các yếu tố môi trường lên sinh vật để đánh giá môi trường thuận lợi và hiệu quả so với phương pháp lý hóa học

1.6 Tiêu chuẩn để chọn sinh vật để làm chỉ thị sinh học.

Sinh vật đã được định loại rõ ràng Dễ thu mẫu trong tự nhiên, kích thước, vừa phảo Có phân bố rộng Có nhiều tài liệu về sinh thái cá thể Có giá trị kinh tế hoặc là nguồn dịch bệnh Dễ tích tụ các chất ô nhiễm Dễ nuôi trồng trong phòng thí nghiệm , ít biến dị

Loài chỉ thị là các loài hay nhóm các sinh vật có đặc điểm sinh lý, sinh hóa mẫn cảm với tác dộng của tình trạng môi trường, chúng hoặc hiện diện hoặc thay đổi số lượng các loài khi môi trường sống bị ô nhiễm hay bị xáo trộn

Các sinh vật chỉ thị có thể sử dụng trong đánh giá sinh thái, đánh giá môi trường vàlập bản đồ về sự mẫn cảm đối với môi trường

2 Đặc điểm môi trường nước

Nước là chất phổ biến duy nhất gặp với khối lượng lớn ở 3 trạng thái rắn lỏng và khí Chất chủ yếu của hệ sinh thái, nhu cầu của mọi sự sống, cần cho các hoạt đôngkinh tế xã hội Nước bao gồm các tài nguyên tái tạo: nước khí quyển, nước mặt, nước dưới đất, nước biển và đại dương Phân biệt 2 loại thủy vực(nước chảy, nước tĩnh) với các đặc điểm khác nhau: O2, CO2, pH, tᵒC, TSMT, chất hữu cơ Phân vùngsinh thái: ngọt(TMST<0,5%ₒ); lợ(0,5-30%ₒ); mặn(TSMT >30%ₒ)

3 Hệ thống chỉ thị sinh học đánh giá chất lượng nước.

3.1 Đặc điểm hệ thống sinh vật nước

Một quần xã sinh vật nước bao gồm các nhóm sinh vật: sản xuất- tạo ra các chất hữu cơ, tiêu thụ- sử dụng các chất hữu cơ; phân hủy- phân hủy các chất hữu cơ Ở nơi bình thường, các loài sinh vật tụ hợp; mối tương tác sẽ phát triển giữa các loài, sau một thời gian sẽ tạo ra quần xã sinh vật có đặc điểm rõ ràng Quần xã sinh vật có thể thay đổi khi điều kiện môi trường sống thay đổi Do mối quan hệ tương tác mà chỉ một sự thay đổi trong những điều kiện môi trường tạo ra một hoặc nhiều thay đổi trong quần thể Môi trường tại một điểm quyết định phần lớn các cá thể cóthể cư trú ở điểm đó, và những sinh vật ở đó sẽ là những chỉ thị sinh vật cho nhữngthay đổi môi trường

3.2 Hệ thống hoại sinh

Nếu nước thải không qua xử lí được xả vào nguồn nước có thể làm cho nó dần bị ônhiễm Do trong nước thải giàu chất hữu cơ, chúng sẽ làm thay đổi điều kiện môi trường tạo ra sự diễn thế các quần xã của thủy vực tùy thuộc vào khoảng cách tới nguồn xả Các quần xã sinh vật của thủy vực bị ảnh hưởng của nước thải có đặc điểm chung là hệ thống các sinh vật phụ thuộc vào mức độ phân hủy của các chất hữu cơ - hệ thống sinh vật hoại sinh( hệ hoại sinh)

3.2.1 Chất lượng nước

Những sinh vật nhất định thể hiện mối quan hệ xác định đối với chất lượng nước hay nói cách khác các sinh vật trong nước bị ô nhiễm khác với những sinh vật ở nước sạch

Để phân chia các đoạn sông nơi tiếp nhận các chất thải hưu cơ , đã có nhiều ý kiến khác nhau về cách gọi, định ranh giới vùng nhưng giống nhau về nguyên tắc Thường chia đoạn sông bị ảnh hưởng của dòng thải thành các phụ vùng sau :

- Nước sạch(chưa ô nhiễm)- liên quan với các sinh vật hoại sinh yếu- vùng nước phía trước dòng thải xâm nhập

- nước suy thoái (thoái hóa- hiện đang ô nhiễm- nhiễm trùng- rất bẩn)- liên quan tới các sinh vật hoại sinh mạnh- vùng nước nơi dòng nước thải bắt đầu xâm nhập vào, có quá trình khử chiếm ưu thế

- Nước phân hủy mạnh – liên quan tới các sinh vật hoại sinh trung bình-α- nơi quá trình khử vẫn còn chiếm ưu thế

- Nước phục hồi liên quan tới các sinh vật hoại sinh trung bình β- nơi quá trình khửtừ từ chấm dứt và chuyển qua quá trình oxy hóa

- Nước sạch hơn liên quan tới các sinh vật hoại sinh yếu Vùng chỉ có những quá quá trình oxi hóa

Vì vậy nghiên cứu ô nhiễm hữu cơ nguồn nước và các sinh vật chỉ thị cho sự ô nhiễm này là nghiên cứu hệ sinh vật hoại sinh trong nước

Có thể chia đoạn sông nơi bị ô nhiễm ra các phụ vùng có đặc điểm theo thời gian

ra ngày và khoảng cách tính ra dặm , với các đặc điểm sau:

- Phụ vùng nước sạch- hoại sinh yếu: vùng nước phía trước dòng thải xâm nhập thường không bị ô nhiễm, nơi nước sạch trước khi bị ô nhiễm Có khoảng cách 12-

14 dặm(1609m) ngược về phía nguồn và thời gian trước 1-2 ngày tính từ nơi và thời điểm dòng sông bắt đầu bị nước thải đổ vào Môi trường sống của sinh vật ổn định với hàng loạt yếu tố lý học và hóa học đặc trưng cho nước chưa bị ô nhiễm

hữu cơ Có nhiều loài sinh vật với chức năng đa dạng (sản xuất, tiêu thụ và phân hủy) cùng tồn tại, nhưng không một loài nào chiếm ưu thế và đều là sinh vật hoại sinh yếu.

- Phụ vùng thoái hóa- hoại sinh mạnh: vùng còn có thể gọi là – rất bẩn- ô nhiễm rấtnặng Vùng có những quá trình khử chiếm ưu thế , nên chỉ có các sinh vật hoại sinh mạnh Vùng mới bắt đầu bị ô nhiễm do nước xả thải cùng lượng lớn các chất hữu cơ- thức ăn cho các sinh vật hoại sinh mạnh Có khoảng cách 12 dặm xuôi theo dòng sông và thời gian 1 ngày tính từ nơi và thời điểm dòng sông bắt đầu bị nước thải bẩn đổ vào Các tính chất vật lí của môi trường thay đổi mạnh Số lượng loài có xu hướng giảm, do ô nhiễm số lượng cá thể của những loài sinh vật hoại sinh có xu hướng tăng mạnh và chiếm ưu thế hoàn toàn do thích ứng với ô nhiễm Các sinh vật chết cung cấp thêm thức ăn làm vi sinh vật hoại sinh phát triển mạnh và làm giảm mạnh nồng độ oxy hòa tan trong nước

- Phụ vùng phân hủy mạnh – hoại sinh trung bình α: vùng còn có thể gọi là bẩn nhiều – ô nhiễm cao, với các sinh vật hoại sinh trung bình α(gần với hoại sinh mạnh) Có khoảng cách 12-48 dăm xuôi theo dòng sông và thời gian sau 1-4 ngày tính từ nơi và thời điểm dòng sông bắt đầu bị nước thải bẩn đổ vào Vùng này có quá trình khử vẫn còn chiếm ưu thế Sự thiếu oxy hòa tan làm cho hầu hết động thực vật cỡ lớn và nhiều vi sinh vật hảo khí chết và lại bổ sung khối lượng xác hữu

cơ Các loài sinh vật hoại sinh kị khí chiếm ưu thế Các sinh vật hoại sinh kỵ khí tiếp tục sử dụng thức ăn hoại sinh mạnh trong môi trường còn ở mức tối thiểu, nhưng số lượng của các loài sinh vật hoại sinh kị khí lại đạt đến cựu đại

- Phụ vùng phục hồi – hoại sinh trung bình β: vùng còn có thể gọi là nhiễm bẩn – ônhiễm trung bình, với các sinh vật hoại sinh trung bình β Có quá trình khử vẫn cònchiêm ưu thế Có khoảng cách 48-49 dặm xuôi theo dòng sông và khoảng thời gian

sau 4-8 ngày tính từ nơi và thời điểm dòng sông bắt đầu bị nước thải bẩn đổ vào Mức độ ô nhiễm hữu cơ giảm, thức ăn của các sinh vật hoại sinh giảm làm cho số lượng các sinh vật kị khí và sinh vật chống chịu ô nhiễm khác cũng giảm, tạo khả năng thay đổi về điều kiện sinh thái Nồng độ oxy hòa tan trong nước tăng dần làmxuất hiện những sinh vật hiếu khí Vật liệu lơ lửng giảm, hoạt động phân giải của

vi sinh vật hảo khí làm tăng chất dinh dưỡng dễ tiêu để tảo bắt đầu phát triển và tăng nhanh Động vật bắt đầu phát triển mạnh hơn do có tương đối oxy để hô hấp và nhiều tảo để ăn cuồi dòng sông có thể bước vào thời kì có hệ sinh vật phong phú cho đến khi dự trữ năng lượng hoặc thức ăn dễ tiêu hết

- Phụ vùng nước sạch hơn: vùng có tên gọi thống nhất – chỉ có những quá trình oxy hóa với các sinh vật hoại sinh yếu Có khoảng cách lớn hơn 100 dặm xuôi theodòng sông và thời gian sau 9 ngày tính từ nơi và thời điểm dòng sông bắt đầu bị nước thải bẩn đổ vào Hệ động thực vật nước lập lại thế cân bằng Các tính chất chung giống với nước sạch đầu nguồn ngoại trừ trường hợp hiện tại nó là 1 dòng sông lớn hơn Khu hệ sinh vật đặc trưng: giống với khu hệ sinh vật nước sạch đầu nguồn ngoại trừ các loài bản địa lớn hơn

3.2.2 Chất thải sinh hoạt ô nhiễm hữu cơ môi trường nước.

Trong đánh giá chất lượng nước không nên dựa vào những cá thể sinh vật mà phải là quần xã sinh vật Kolkwitz, Marsson , Liebmann là những người đầu tiên nêu danh mục các sinh vật chỉ thị cho môi trường nước bị ô nhiễm hữu cơ ở các mức độ khác nhau liên quan đến hệ hoại sinh Trong đó ô nhiễm rất nặng có 31 sinh vật chỉ thị , ô nhiễm cao có 17 sinh vật chỉ thị, ô nhiễm trung bình có 22 sinh vật chỉ thị, không ô nhiễm có 22 sinh vật chỉ thị

3.3 Sinh vật chỉ thị phú dưỡng nguồn nước.

3.3.1 Khái niệm về phú dưỡng

Hiện tượng thừa các chất dinh dưỡng khoáng trong môi trường nước, làm phát triển mạnh một số loài thực vật thủy sinh như tảo, rong rêu, ảnh hưởng tới cân bằng sinh học của nước Tạo ra lượng lớn sinh khối hữu cơ, chúng chết và làm tăng dần bùn đáy, gây hiện tượng lầy hóa và môi trường yếm khí trong Tạo nhiều chất khử(H2S, CH4, NH3, ) chuyển hóa các ion kim loại (Fe, Pb, Zn, Cr,Ni) thành dạng khó hòa tan làm tăng tính độc của nguồn nước Do thay đổi môi trường sống làm biến mất nhiều loài sinh vật có trong môi trường nước thông thường, xuất hiệnvà phát triển tảo mạnh những sinh vật mới Phú dưỡng hồ tùy thuộc vào chất lượngdinh dưỡng đưa vào thời gian giữ nước trong lưu vực, chu chuyển chất dinh dưỡnggiữa cặn lắng và nước, phản ứng của tảo và cộng đồng thực vật thủy sinh với chất dinh dưỡng đưa vào

Hình 1: Hiện tượng phú dưỡng

3.3.2 Tác động của phú dưỡng

Tác động tích cực: cung cấp thức ăn cho cá và các sinh vật thủy sinh và nguồn hữu

cơ cho sản xuất nông nghiệp

Tác động tiêu cực: gây nhiễm độc ở người và cá, và các động vật khác, gây mùi khó chịu, ảnh hưởng đến sinh hoạt Cản trở giao thông, gây mất thẩm mỹ

3.3.3 Nguyên nhân của hiện tượng phú dưỡng

Nguyên nhân trực tiếp do các nguồn thải có chứa N,P,Si (Si quyết định thành phần loài tảo, tỉ lệ N:P cao và Si dễ tiêu thấp tạo thuận lợi cho tảo độc và hiện tượng

“thủy triều đỏ” Nguồn thải có chứa N, P có thể từ các nguồn nước thải sinh hoạt và công nghiệp(P có nhiều trong bột giặt, N có trong nguồn thức ăn) từ sản xuất nông lâm do sử dụng phân bón không hợp lí liên quan đến trình độ sản xuất của nông dân Từ nước mưa từ quá trình xói mòn và rửa trôi đất

Nguyên nhân gián tiếp: ánh sáng, nhiệt độ, thời gian cư trú

3.3.4 Biểu hiện của phú dưỡng

Thay đổi hệ thực vật : thực vật lớn phù du thủy sinh phát triển mạnh, đặc biệt là tảoque, tảo xanh hoa và nhiều tảo độc Xuất hiện nhiều tảo bám xung quanh thủy vực làm suy giảm các loài thực vật kiệt dưỡng Thay đổi hệ sinh vật: đáy và nổi (có thể 1:2 họ cá chiếm ưu thế); cá chết hàng loạt Thay đổi lý hóa của môi trường nước: màu nước huyển sang xanh đen hay đỏ, pH thấp, giảm nghiệm trọng O2 hòa tan , có thể tạo ra chất độc và mùi hôi thối

3.3.5 Sinh vật chỉ thị phú dưỡng nguồn nước

Hiện tượng tảo phát triển mạnh tạo thành các “hoa nước” ở hồ phú dưỡng hay

“thủy triều đỏ” ở biển Sử dụng các thương số dinh dưỡng hay thương số tảo của thủy vực

Thương số dinh dưỡng của Nygaard:

Hình 2: Thủy triều đỏ

3.4 Chỉ thị sinh học ô nhiễm kim loại nặng nguồn nước

3.4.1 Khái niệm

Những kim loại nặng thường gây ô nhiễm nước là: Zn,Cu, Pb, Hg, Ni, As, Cr (1 sốlà dinh dưỡng nhưng ở nồng độ cao thì gâu độc)

3.4.2 Nguồn gây ô nhiễm

Từ tự nhiên(đất, đá) rửa trôi từ vùng khai thác khoáng sản, vùng lưu trữ chất thải rắn, từ không khí

Từ nhân tạo: sản xuất công nghiệp; nước thải sinh hoạt (bột giặt, mĩ phẩm, ); sản xuất nông nghiệp(phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật )

3.4.3 Chỉ thị sinh học ô nhiễm kim loại nặng nguồn nước

Thường sử dụng cá làm sinh vật chỉ thị trong đánh giá ô nhiễm kim loại nặng nguồn nước Đối với nước ngọt đã dùng loài cá Tilapia nilotica làm sinh vật chỉ thịcho ô nhiễm kim loại nặng Đối với nước mặt thường dùng các loại sịnh vật tích tụ nhóm động vật thân mềm 2 mảnh vỏ như sò, hến làm các sinh vật chỉ thị.

4 Thực tế sử dụng sinh vật chỉ thị trong nghiên cứu đánh giá và xử lý môi trường.

4.1 Động vật chỉ thị.

4.1.1 Động vật đáy không xương sống- hệ thống phân loại

BMWP(Biological Monitoring Working Party):

Theo Munir Ziya Lugal(2005) thì nhiều kim loại nặng có mặt trong nước một cách tự nhiên trong môi trường biển và là tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước biển khi chúng ở hàm lượng cao Trong trường hợp này có thể sử dụng những sinh vật tích tụ làm sinh vật chỉ thị qua trắc sự nhiễm độc rất hiệu quả Trong số những sinhvật này thì động vât thân mềm 2 mảnh vỏ có khả năng tích tụ Cd trong mô tới

100000 lần lớn hơn trong môi trường nước mà chúng sống và việc sử dụng chúng để quan trắc ô nhiễm kim loại nặng và nhiều hóa chất khác trong nước biển ven bờ trở nên phổ biến

Hình 3: Nghêu

Các quốc gia ở Châu Âu thường dùng động vật đáy không xương sống( nghêu,sò, ốc, hến…) làm chỉ thị sinh học quan trắc ô nhiễm nước do các nguyên nhân:

-Ô nhiễm hữu cơ với sự suy giảm oxi hòa tan

-Ô nhiễm do các chất dinh dưỡng

-Ô nhiễm do kim loại nặng và thuốc bảo vệ thực vật

Người ta chọn động vật đáy làm chỉ thị sinh học nguồn nước vì:

-Chúng phổ biến trong sông, hồ và đa dạng về loài Sự phát triển của chúng đặc trưng cho điều kiện thủy văn, cấu trúc nền đáy và chất lượng nước

-Tương đối cố định tại đáy sông, hồ, chịu sự thay đổi liên tục chất lượng nước và chế độ thủy văn trong ngày

-Thời gian phát triển khá lâu( vài tuần đến vài tháng), dễ thu mẫu và dễ phân loại.Hiện nay để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước sông, suối người ta thường dùng hệ thống phân BMWP, đây là những chỉ số dựa vào sự xác định số loài và phân bố của động vật đáy không xương sống Hệ thống này cho điểm chi tiết dựa vào sự hiện diện của động vật đáy trong mẫu thu được( chỉ số động vật đáy- BSI) Trong đó, sự xuất hiện của ấu trùng một số động vật phù du (Ephemeridae) được cho điểm 10, tức là nước sạch, không hề bị ô nhiễm, còn nếu trong nguồn nước có các loại giun nhiều tơ( Tubificidae) sẽ được cho điểm 1, tức là nước bị ô nhiễm nặng Khoảng giữa 1 và 10 là các mức ô nhiễm khác nhau

Bảng 1:Bảng phân điểm (Lê Huy Bá- Lâm Minh Triết,2000 )

NƯỚC

-Ấu trùng Stonefly( Leuctricdae, ) 9 Ô nhiễm nhẹ

-Ấu trùng Caddis(Philiopotamidae) 8 Ô nhiễm nhẹ

-Ấu trùng chuồn chuồn 8 Ô nhiễm nhẹ

-Ấu trùng Mayfly( Cacnidae) 7 Ô nhiễm trung bình-Trai nước ngọt lớn>5cm( Unionidae) 6 Ô nhiễm trung bình-Tôm nước ngọt( Ganimaridae) 5 Ô nhiễm trung bình

-Bọ cánh cứng nước( Dytiscidae) 5 Ô nhiễm trung bình-Ấu trùng ruồi( Tipulidae Simulidae) 4 Ô nhiễm nặng

-Ấu trùng Mayfly(Bactidae) 4 Ô nhiễm nặng

-Trai nước ngọt nhỏ( Sphaeridae) 2 Ô nhiễm rất nặng

-Ấu trùng ruồi đỏ( Chironomidae) 2 Ô nhiễm rất nặng-Giun nhiều tơ(Tubificcidae) 2 Ô nhiễm rất nặng