Tiểu luận Indicator - Nhận biết mức độ độc

Một số khái niệm chung: - Chỉ thị sinh thái môi trườngEnvironment ecological indication: là phân ngành học của chuyên ngành sinh thái môi trường, chuyên nghiên cứu về khoa học lấy sinh v

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

o0o

Tiểu luận: ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG

Đề tài

GVHD: GS – TSKH Lê Huy Bá SVTH: Trần Ngọc Thanh Thủy Lớp: ĐHMT3A

MSSV: 07739911

TP Hồ Chí Minh 17/12/2009

MỤC LỤC

I Một số khái niệm chung:……… 2

II Phân loại các sinh vật chỉ thị - nhận biết mức độ độc trong môi trường 3

1.Bacteria………4

2.Protozoa 5

3.Algea (tảo) 5

4 Macroinvertebrates 5

5 Thực vật 5

III.Một số loài sinh vật chỉ thị: 1.Thực vật lớn 5

2.Động vật đơn bào 8

3 Cá 8

4.Động vật đáy không xương sống 8

5.Phiêu sinh thực vật (phytoplankton) 9

6.Phiêu sinh động vật (zooplankton) 10

7.Vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm phân 12

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại ngày nay, xã hội càng phát triển, công nghiệp hóa càng nhanh thì tỉ lệ chất thải độc hại từ sản xuất công nghiệp và những ảnh hưởng bất lợi từ các hoạt động của con người tác động vào môi trường ngày càng tăng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và hệ sinh thái, đe dọa môi trường sống của chúng ta Con người cần phải có những biện pháp khắc phục những hậu quả do chính mình gây ra

Và sự hiểu biết về bản chất những chất độc này rất cần thiết cho chúng ta trong công cuộc khắc phục và bảo vệ môi trường này Do đó, vấn đề nhận biết mức độ độc của các độc tố trong môi trường dĩ nhiên là rất cần thiết, Đó cũng chính là lý do em chọn đề tài :”Indicator – Nhận biết mức độ độc”, ở đây, chúng ta sẽ tìm hiểu về những sinh vật chỉ thị của sinh vật trong môi trường

Trong khuôn khổ của một bài tiểu luận, dù đã cố gắng nhưng chắc chắc không thể nào tránh khỏi những sai sót, kính mong Thầy có những góp ý và sữa chữa

NỘI DUNG

I Một số khái niệm chung:

- Chỉ thị sinh thái môi trường(Environment ecological indication): là phân ngành học của chuyên ngành sinh thái môi trường, chuyên nghiên cứu về khoa học lấy sinh vật (thực vật, động vật và vi sinh vật) làm chỉ thị cho tình trạng, mức độ trong lành hay ô nhiễm, thích hợp hay không thích hợp cả sinh vật đối với môi trường sinh thái

- Chỉ thị sinh học (biological indicator): là khoa học nghiên cứu một loài hoặc một sinh vật dung để định mức chất lượng hoặc sự biến đổi của môi trường

- Sinh vật chỉ thị (indicator organisms) là những cá thể, quần thể hay quần xã có khả năng thích ứng hoặc rất nhạy cảm với môi trường nhất định và được gọi là loài chỉ thị, cây chỉ thị hay động vật chỉ thị

- Loài chỉ thị (indicator species): là loài sinh vật được sử dụng trong khảo sát đánh giá sự tồn tại của một số điều kiện môi trường vật lý

- Cây chỉ thị (indicator plant) là những cây dùng để nhận biết mức độ môi

trường Những cây này có đặc tính sinh học thích nghi cao với những điều kiện đặc biệt hoặc dễ bị chết, bị ảnh hưởng

Ngoài ra còn có động vật chỉ thị (indication animals) hay vi sinh vật chỉ thị (indicator microorganisms)

Chỉ thị bao gồm các loài mẫn cảm với điều kiện sinh lý và sinh hóa Nói chung

là sự hiện diện và thay đổi số lượng các loài chỉ thị ô nhiễm và xáo trộn của môi trường Vài loài địa y được biết như loài chỉ thị sự mẫn cảm với SO2 Việc sử dụng các loại cây này như là chỉ thị sinh vật của môi trường không khí cũng đã được biết cách đây 130 năm Cũng như từng lá thể loài phản ứng như là vật chỉ thị môi

trường, vài nhóm cây, con cũng là vật chỉ thị cho một số điều kiện nào đó Đặc tính của các nhóm thực vật phát triển trên đất serpentine có nồng độ cancium thấp và mange cao trong môi trường là ví dụ điển hình về nhóm cây chỉ thị môi trường

II Phân loại các sinh vật chỉ thị - nhận biết mức độ độc trong môi

trường:

Tuỳ theo các chỉ tiêu phân loại khác nhau mà người ta có bảng phân loại khác nhau:

- Phân loại theo địa lý môi trường, người ta dùng các đại quần xã

- Phân loại theo độ cao

- Phân loại theo môi trường thành phần

- Phân loại theo mức độ ô nhiễm của môi trường

- Phân loai theo nhành sinh vật

- Phân loại theo nhu cầu của sinh vật

Các nhóm sinh vật chỉ thị chính:

1.Bacteria:

Một số vi khuẩn được nghiên cứu vì sự lien quan của chúng trong vận đề sức khỏe cộng đồng và sự lan truyền qua môi trường nước

Ví dụ: Có thể phát hiện ra một con Escherichia coli trong 110 ml (Evision,1979)

2.Protozoa:

Giống như Bacterie, Protozoa tương đối dễ thu mẫu và sự chúng thích nghi với môi trường giàu chất hữu cơ

3.Algea (tảo):

- Tảo được xem như sinh vật chỉ thị - nhận biết mức độ độc vì chúng có sự quan

hệ về nghiên cứu sự phì dưỡng (etrophication) Sự chịu đựng với ô nhiễm vật chất hữu cơ đối với các loài này đã được nghiên cứu rất nhiều (Patrick 1954,

Fjerdingstad, 1964, 1965, Palmer, 1969), nhưng chúng không phù hợp cho sinh vật chỉ thị ở môi trường ô nhiễm do chất trừ sâu hoặc môi trường ô nhiễm kim loại nặng, mặc dù đồng là một trường hợp ngoại lệ

- Đối với Bacteria thì khó phân biệt được giữa tế bào sống và chết

4 Macroinvertebrates:

- Macroinvertebrates tạo nên một tập hợp động vật không đồng nhất

- Thu mẫu định tính của Benthic macroinvertebrates (nhóm động vật không xương sống ở nền đáy) thì tương đối đều,vì phương pháp luận tiến bộ và trang thiết bi đầu

tư không nhiều Các khóa phân loại thì phù hợp cho hầu hết các nhóm mặc dù một

số còn gặp khó khăn trong định loại, đáng kể là ấu trùng muỗi Chironomid, một số

ấu trùng Trichoptera và giun ít tơ (Oligochaeta)

- Thu mẫu định lượng thì khó do sự phân bố rãi rác trong chất nền đáy do vậy cần phải thu một số lượng lớn mẫu để có thể ước lượng hợp lý của mật độ quần thể

- Nhóm này với nhiều đặc điểm thuận lợi là có nhiều phương pháp phân tích số liệu, bao gồm các chỉ số ô nhiễm (pollution indice) và chỉ số đa dạng

5 Thực vật

III.Một số loài sinh vật chỉ thị:

1.Thực vật lớn:

Ta dựa vào độ nhạy cảm của thực vật đối với môi trường sống dùng làm sinh vật chỉ thị Có 2 vấn đề mà chúng ta cần biết: sự nhạy cảm của sinh vật đối với sự dư thừa chất dinh dưỡng và sự nhạy cảm của sinh vật đối với cất độc, nhưng với khuôn khổ bài tiểu luận này chúng ta chỉ đề cập đến sự nhạy cảm của sinh vật đối với chất độc

chất khác xâm nhập vào trong không khí chủ yếu từ các hoạt động của con người và

gây độc cho thực vật qua sự trao đổi khí cũng như qua sự ngưng tụ nước mưa, sương và bụi trên chồi lá Sau khi hấp thụ các chất độc từ khí, tác động độc hại tùy thuộc vào liều luông và thời gian tác động Nhìn chung, sự tổn thương đa dạng, tức

là c ùng một chất độc gây nên những triệu chứng độc hoàn toàn khác nhau ở các thực vật khác nhau Những dấu hiệu tổn thương có thể là: tích lũy chất độc trong thực vật, làm giảm hay gia tăng hoạt tính của men nào đó, đình trệ quá trình quan hợp, phá hủy sự sinh trưởng,

Các loài khác nhau không nhạy cảm như nhau đối với khí độc Trong các thực

nhạy với HF, những loài cây này có thể dùng làm những sinh vật chỉ thị cho nồng

độ thương tổn của một số khí độc

hủy hô hấp, phá hủy chlorphyll và kìm hãm sự sinh trưởng tạo ra sự thương tổn của địa y cùng với các giá thể nơi chúng bám Thành phần hệ thực vật tự nhiên của địa y trên cây gỗ và trên đá cho phép đưa đến một số kết luận về sự nhiễm bẩn tối đa, địa

y không thể sống được tạo thành những “hoang mạc địa y” tùy thuộc vào khoảng

chồi cậ, vách đá

Ngoài những thực vật nhạy cảm cao được dùng làm sinh vật chỉ thị, người ta còn sử dụng những thực vật bền vững nhờ vào khả năng chịu đựng lớn của mình với chất ô nhiễm làm chỉ thị tích lũy Nghiên cứu độ bền vững của những thực vật này

có một ý nghĩa thực tiễn trong việc gieo trồng ở các vùng nông nghiệp và ở những nơi gieo trồng dày, nơi có khả năng tổn thương như trường hợp của những cây gỗ lá

mùa đông do việc sử dụng lò sưởi ở các nước ôn đới

Rêu Địa y Hoa tulip

Tảo:

- Là loại thực vật có khã năng quang hợp, có loại đơn bào, có loại nhánh dài Tảo thuộc loại thực vật phù du phytoplankton Tảo là loại sinh vật tự dưỡng, chúng sử dụng carbonic hoặc carbonat làm nguồn carbon và sử dụng các chất dinh dưỡng vô

cơ như phosphate và nitơ để phát triển

- Trong quá trình phát triển của tảo có sự tham gia của một số nguyên tố vi lượng như magne, bo,coban và canxi Một số tảo lam, lục có khã năng cố định nitơ khi muối nitơ vô cơ không đủ Tảo có màu xanh là do chất diệp lục chlorophyll đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp

- Tảo phát triển mạnh trong nguồn nước ấm, chứa nhiều chất dinh dưỡng như nitơ, phospho từ nước thải sinh hoạt, công nghiệp thực phẩm và phân bón Do vậy nhiều loài tảo có thể được sử dụng là chỉ thị sinh học để đánh gía chất lượng nước tự nhiên

3.Động vật đơn bào

Động vật đơn bào protozoa là các loài động vật trong nước chỉ có 1 tế bào và cũng được sinh sản theo cơ chế phân bào Chúng sử dụng chất hữu cơ rắn làm thực phẩm Protozoa đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền thực phẩm

4.Cá.

Cá là động vật máu lạnh Có nhiều loại cá khác nhau cùng tồn tại trong một thuỷ vực với các đặc điểm khác nhau về hình thể, nguồn thức ăn, nơi sinh sản phát triển

và khả năng thích nghi với môi trường Chính vì vậy nhiều loài cá có thể được sử dụng như chỉ thị sinh học để xác định lượng nước và ô nhiễm nguồn nước

Các nguyên sinh động vật, động vật đa bào, các loài nhuyễn thể và tôm, cá là thành phần động vật thường có mặt trong nguồn nước tự nhiên Sự phát triển về chủng loại và số lượng cá thể của động vật trong nước phụ thuộc rõ rệt vào chất lượng nước và mức độ ô nhiễm nước Do vậy nhiều loài thuỷ động vật chỉ thị cho đặc điểm chất lượng nước Thí dụ nguồn nước bị ô nhiễm do các chất hữu cơ dẫn đến sự giảm trước hết số chủng loại và số cá thể các loại động vật sống ở tầng nước trên sau đó đến các loại động vật sống ở đáy Việc acid hóa nguồn nước đến độ pH 4,5-5 làm suy gỉam lượng trứng cá và các loại tôm cá nhỏ so với nguồn nước có pH trung tính Độ pH gỉam dưới 4 hầu hết các loại cá ăn nổi bị biến mất

Việc thay đổi độ mặn của nguồn nước cũng được dễ dàng đánh giá qua việc xác định sự tồn tại và phát triển các thuỷ động vật

5.Động vật đáy không xương sống

Động vật đáy (ốc, hến,ngêu,sò ) được sử dụng làm chỉ thị sinh học trong quan trắc ô nhiễm nước vì :

-Tương đối cố định tại đáy sông, hồ chiụ ảnh hưởng của sự thay đổi liên tục chất lượng nước và chế độ thuỷ văn trong ngày

-Thời gian phát triển khá lâu (vài tuần đến vài tháng)

-Dễ thu mẫu, dễ phân loài

Động vật đáy không xương sống được sử dụng như chỉ thị sinh học để đánh giá chất lượng nước do các nguyên nhân sau:

• Ô nhiễm hữu cơ với sự suy giảm oxy hòa tan

• Ô nhiễm do các chất dinh dưỡng.

• Ô nhiễm do kim loại nặng và hoá chất BVTV

Ô nhiễm do các tác nhân này sẽ làm thay đổi quần thể động vật đáy Ngoài ra việc

ô nhiễm do kim loại nặng, hóa chất BVTV còn được phát hiện dễ dàng qua việc xác định tồn lưu các chất này trong động vật đáy

Ở nhiều quốc gia châu Âu, chỉ số quan trắc sinh học BMWP (Biological

Monitoring Working Party) được sử dụng để đánh giá chất lượng nước Hệ thống chỉ số BMWP chính là dựa vào sự xác định số loài và phân bố của động vật đáy không xương sống để phân loại mức độ ô nhiễm nước

6.Phiêu sinh thực vật (phytoplankton)

Một số phiêu sinh thực vật có khã năng chỉ thị ô nhiễm nguồn nước do :

-Ô nhiễm chất hữu cơ (gây kiệt oxy hòa tan)

-Phú dưỡng hóa

-Ô nhiễm do hóa chất độc (kim loại nặng, hóa chất BVTV, hydrate đa vòng) -Ô nhiễm do dầu mỡ

7.Phiêu sinh động vật (zooplankton)

Động vật phù du là một mắc xích trong chuỗi thức ăn tự nhiên Đây là loài thức

ăn giàu chất dinh dưỡng và năng lượng cho nhiều loại cá ở giai đoạn ấu trùng Ngòai ra đây là các sinh vật chỉ thị nước bẩn

Hệ thống phân loại của Kolkwitz Marsson (1902) về chỉ thị sinh học trong quan trắc ô nhiễm nguồn nước

Rất bẩn: nhiều chất hữu cơ ở giai đoạn phân hủy

đầu tiên, không có thực vật quang hợp, không có

vật yếm khí phát triển mạnh, số lượng vi khuẩn

rất lớn (triệu / ml )

- Polytoma (tảo)

- Thiopolycoccus, Sphaeritilus natans (vi khuẩn)

- Paramaccium, Putrinum Vorticella Puttrina, Tubifex, Eristalis (động vật)

Bẩn vừa: loại 

Mới xuất hiện dạng phân hủy protit

Oscillatoria, Euglena Viridis, Stentor, Coeruleus, Luân trùng, Chironomus

Trung gian: polypeptit, axit amin, muối NH4+ .

Môi trường có tính oxy hóa, có oxy hòa tan Đã

có tảo lam, tảo lục Số lượng vi khuẩn tới hàng

trăm ngàn / ml

Loại :

nhiều oxy, đã có cây xanh, tảo khuê Số lượng vi

khuẩn chỉ hàng chục ngàn / ml

Plumosus

Spyrogyra, Ceratophyllum, Heliozoa Prorifera, Plumatell Mesocyclops Leuckarti, Moina rectirortris

Bẩn ít:nước chỉ còn chất hữu cơ nguồn gốc nội

tại, NH4+ , NO2- , NO33- rất ít Hàm lượng oxy lớn,

khu hệ thủy sinh vật tự dưỡng Số lượng sinh vật

chỉ khoảng 1000 – 10000 / ml

Peridinea, Daphnia Longispina, Dreissena và nhiều loia5 cá (nước ngọt) có giá trị kinh tế

Một số tác giả sau này xác định độ nhiễm bẩn của thủy vực bẳng sinh vật chỉ thị không chỉ căn cứ cào sự có mặt của từng loài, từng nhóm chỉ thị mà còn phải căn cứ vào sự biến đổi sinh thái học và sinh lý học của từng nhóm sinh vật nhất định

theo độ nhiễm bẩn của thủy vực tức sự nghèo đi của một số loài nào đó

Bẩn ít

(Oligosaprobic)

Vi khuẩn Tảo

< 100 tế bào / ml Điển hình là Claclophora

Một số Grammarus pulex, Hydrosyche

Cá hồi, cá quả Bẩn vừa

(Mesoraphobic)

Vi khuần

Tảo Thực vật Côn trùng

>100000 tế bào / ml (Sphaerotllus) động vật nguyên sinh Xanh thẫm, diatom, xanh lục

Potagogeton crispus Tubifex, Chironimus, Asellus aquaticu Sialis

Cá Stiekleback, Schaerium, Heabobdell Bẩn nhiều

(Pohfsaprobic)

Vi khuẩn Các loài Tảo Côn trùng

>1000000 tế bào / ml Beggiatoa, Sphaerotilus Apodyyalac tea, Fusarium, aqueduetum, động vật nguyên sinh

Carehesium, Vorticella, Bodo, Englena, Colpidium, Glaneoma

Xanh lục, Osullatoria

Tubifex, Chiranimus, Eistatis, Ptychopi

8.Vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm phân

Có 3 nhóm vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm phân:

- Nhóm coliform đặc trưng là Escherichia coli (E.coli)

- Nhóm Streptococci đặc trưng là Streptococcus faecalis

- Nhóm Clostridia khử sulphite đặc trưng là Clostridium perfringents

Sự có mặt của các vi sinh này chỉ tình trạng nước bị ô nhiễm phân, như vậy có nghĩa là có thể có vi trùng gây bệnh và ngược lại nếu không có các vi sinh chỉ thị phân có nghĩa là có thể không có vi trùng gây bệnh do phân

Trong 3 nhóm vi sinh chỉ thị trên nhóm coliform thường được phân tích vì:

- Chúng là nhóm vi sinh quan trọng nhất trong việc đánh gía vệ sinh nguồn nước và

có đầy đủ các tiêu chuẩn của loại vi sinh chỉ thị lý tưởng

- Chúng có thể được xác định trong điều kiện thực địa

- Việc xác định coliforms dễ dàng hơn xác định các vi sinh khác Chẳng hạn các qui trình xác định streptococci cần thời gian ổn nhiệt lâu còn việc xác định clostridia cần phải tiến hành ở 80oC và lên men hai lần nên trong điều kiện thực địa khó xác định hai loại vi sinh chỉ thị này

Trong nhóm coliform có một số loại có khả năng lên men lactose khi nuôi cấy ở 35oC hoặc tạo ra acid, aldehid và khí trong vòng 48g Có một số loại có khã năng lên men lactose ở 44oC hoặc 44,5oC (nhóm coliform chịu nhiệt) Thuộc loại này có E.Coli

KẾT LUẬN: