báo cáo chuyên đề chỉ thị sinh học và quan trắc chất lượng nước bằng biện pháp sinh học

Quan trắc lý hóa học• Chỉ đánh giá chất lượng nước tại thời điểm đo • Tần suất quan trắc phải lớn, chu kỳ đo ngắn • Giới hạn phát hiện các yếu tố hóa học cao hơn mức ảnh hưởng • Không th

CHỈ THỊ SINH HỌC VÀ QUAN TRẮC CHẤT LƯỢNG NƯỚC

BẰNG BIỆN PHÁP SINH HỌC

Báo cáo viên PGS Ts Trương Quốc Phú

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

Báo cáo tại Hội thảo

“Quan trắc và quản lí chất lượng nước trong phát triển nuôi trồng thủy sản bền vững”

Tháng 01 năm 2015

Tầm quan trọng của việc quan trắc chất lượng nước

• Cung cấp thông tin về tình trạng chất

Phương pháp quan trắc

chất lượng nước

Quan trắc lý hóa học

• Chỉ đánh giá chất lượng nước tại thời điểm đo

• Tần suất quan trắc phải lớn, chu kỳ đo ngắn

• Giới hạn phát hiện các yếu tố hóa học cao hơn mức ảnh hưởng

• Không thể đánh giá tất cả yếu tố gây ô nhiễm

• Kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi chuyên môn cao

• Chi phí quan trắc cao

Quan trắc sinh học

• Sinh vật bị tác động bởi chất gây ô nhiễm ở

nồng độ thấp hơn giới hạn phát hiện

• Sinh vật chịu tác động tổng hợp của các chất

Quan trắc sinh học đã được ứng dụng ở một số tỉnh của khu vực miền Bắc, miền Trung và

miền Nam, chủ yếu sử dụng ĐVKXSCL hoặc

ASPT và các chỉ số đa dạng

Tình hình nghiên cứu trong nước

Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Nhật Chỉ số sinh học Beck-Tsuda, phân tích đa biến

Hàn Quốc Chỉ số ô nhiễm Hàn Quốc, chỉ số sinh học Hàn

Quốc, chỉ số loài ưu thế Indonesia BBI, ASPT, IBGa, BBIa, chỉ số đa dạng

Trung Quốc FBI, EPT, BMWP , chỉ số đa dạng, phân tích đa biến

Ấn Độ RBP III, BMWP, ASPT, BBI, chỉ số đa dạng, phân

tích đa biến Thái Lan BMWP, ASPT, BMWP-Thai, ASPT-Thai, FBI

Malaysia BMWP, ASPT, chỉ số đa dạng

Việt Nam BMWP-Viet, ASPT-Viet

Châu Âu BMWP, ASPT, BBI…

Lịch sử phát triển phương pháp quan trắc sinh học

• Phương pháp quan trắc sinh học đã được phát triển hơn 150 năm (Kolenati, 1948; Cohn, 1953)

• Có hơn 50 phương pháp đã được phát triển

(Schwoerbel, 1970; Sladecek, 1973).

• Có 02 nhóm phương pháp quan trắc sinh học:

- Sinh vật chỉ thị kích thước nhỏ sống trong môi trường nhiều xác hữu cơ (Saprobic system

concept)

- Sinh vật chỉ thị là động vật không xương sống

cỡ lớn (Macroinvertebrate)

Sinh vật chỉ thị kích thước nhỏ

Diatoms (tảo khuê sống đáy)

Zooplankton (ĐV phù du)Phytoplankton (TV phù du)

Periphyton (SV bám)

Động vật KXS cỡ lớn

Polychaeta

OligochaetaBivalvia

Gastropoda

Động vật KXS cỡ lớn

Nhóm Động vật KXS cỡ lớn được sử dụng phổ biến trong quan trắc sinh học do:

Sinh vật chỉ thị

 Sinh vật chỉ thị là một loài hay một nhóm loài mẫn cảm với ĐK môi trường, vì vậy khi MT biến đổi, các SV này hoặc xuất hiện (chỉ thị chịu đựng) hoặc biến mất (chỉ thị nhạy cảm) hoặc thay đổi số lượng cá thể nhằm biểu thị cho những biến đổi của môi trường.

Có sự tương tác với các SV ở các mức độ dinh dưỡng khác nhau và phản ứng rõ ràng với những

thay đổi của các yếu tố MT

Sinh vật chỉ thị

Tính đa dạng bị giảm khi môi trường ô nhiễm

Các họ ĐVKXSCL khác nhau về tính nhạy cảm đối

với các điều kiện môi trường khác nhau

A Loài Sự xuất hiện và biến mất

B Quần xã Giảm tính đa dạng

C Quần xã Thay đổi số lượng cá thể

trong quần thể

D Quần xã Thay đổi cấu trúc quần xã

Một số tiêu chuẩn cơ bản để chọn SV chỉ thị

7 Ít biến dị

Nhận dạng động vật KXS cỡ lớn

Đặc tính sinh thái của một số nhóm ĐVKXSCL

Namalycastis longicirris chiếm ưu thế ở

TV có nền đáy bùn nhuyễn màu đen, mùi hôi với nhiều xác bã hữu cơ

Nhạy cảm và thích nghi với MT nước sạch

Polychaeta

Diptera Chịu đựng được ô nhiễm cao

T tubifex và L hoffmeisteri chỉ thị ô nhiễm hữu cơ, có khả năng tồn tại trong

ĐK thiếu oxy Oligochaeta

QT sinh

học

Dựa vào số lượng các SV chịu đựng được ô nhiễm để so sánh với các SV nhạy cảm, nếu một thủy vực có số lượng

ĐV chịu đựng được ô nhiễm chiếm tỉ lệ cao và không có sự hiện diện của SV nhạy cảm thì thể hiện CLN kém

Ephemeroptera

Plecoptera

Trichoptera

 Phân bố ở các thủy vực nước sạch, ít bẩn

Thalerosphyrus, Ecdyonuroides, Chromarcys, Habrophlebiodes

Bộ phù du (Ephemeroptera)

Povilla Habrophlebiodes

 SV chỉ thị cho MT nước sạch, rất nhạy cảm với sự ô nhiễm

Bộ cánh úp (Plecoptera)

 Phân bố của Odonata có sự biến động khá cao Một số

họ chỉ xuất hiện ở các dòng sông, suối có nhiệt độthấp, một số họ khác phân bố trong ao với MT sạch vàmột vài họ thích nghi với những nơi đầm lầy

Bộ chuồn chuồn (Odonata)

• Là nhóm SV nhạy cảm với thay đổi các yếu tố MT

Bộ cánh lông (Trichoptera)

• Elmidae xuất hiện ở các dòng sông, suối nơi có hàmlượng oxy cao

giai đoạn ấu trùng chúng chỉ sử dụng mùn bã hữu cơlàm giảm VCHC trong nước

Bộ cánh cứng (Coleoptera)

Elmidae

 Hemiptera thở bằng khí trời, vì thế chúng chịu

đựng được MT khắc nghiệt tốt hơn so với các

 Giáp xác sống trên nền đáy thủy vực: Amphipoda, Isopoda, Tanaidacea, Mysidacea có nguồn gốc từ biển

 Gammarus pulex phân bố ở môi trường giàu dinh dưỡng, khá nhạy cảm với MT ô nhiễm hữu cơ

với Gammarus

Crustacea

Gammarus Asellus Isopoda

 Là nhóm côn trùng đa dạng nhất trong HST nước ngọt

thích nghi với các khoảng biến động của các yếu tố nhiệt

độ, pH, độ mặn, độ sâu, lưu tốc dòng chảy nên có thể được tìm thấy ở nhiều MT khác nhau

dự trữ oxygen và có thể tồn tại trong MT có oxy rất thấp

Bộ hai cánh (Diptera)

Chironomidae

 Chiếm ưu thế ở TV có nền đáy bùn nhuyễn màu đen,

sông (59-83%)

Polychaeta

Namalycastis Nephthys Chone Spionidae

Corbicula Limnoperna

 Nền đáy cát trên bề mặt có phủ lớp mỏng VCHC mịn

Tarebia granifera và Pomacea canaliculata

Melanoides tuberculatus Tarebia granifera Pomacea canaliculata

Gastropoda

T tubifex và L hoffmeisteri chỉ thị MT nhiễm bẩn nặng

Oligochaeta

Quan điểm sử dụng sinh vật chỉ thị

Có 2 quan điểm:

• Sử dụng sinh vật nhạy cảm (sensitive species): BBI=Belgian Biotic Index, BMWP (Biological

Mornitoring Working Party), ASPT (Average

Score Per Taxon)

• Sử dụng sinh vật chịu đựng (tolerant species): FBI, HBI

Chỉ số Family Biotic Index

Helobdella (Hurudinea), Syrphidae… 10 Coenagrionidae, Libellulidae (Odonta) 9 Stylaria (Oligochaeta), Chironomidae (Diptera) 8

Chỉ số sinh học (FBI) của Hilsenhoff (1988)

Chỉ số FBI Chất lượng nước

Chỉ số Belgian Biotic Index- BBI

-7 6

8 7

9 8

10 9

1

5

-6 5

7 6

8 7

9 8 Ephemeroptera  2

1

3

-5 4

6 5

7 6

8 7

-Chỉ số Belgian Biotic Index- BBI

Phân loại BBI Code màu Đánh giá

 Cho điểm ở mức độ họ (trừ Oligochaeta theo lớp) Mỗi họ được quy cho một điểm số phù hợp với

tính nhạy cảm của chúng đối với mức ô nhiễm

điểm BMWP / số họ hiện diện trong mẫu

CHỈ SỐ BMWPVIỆT

Nhược

điểm

Căn vứ vào phạm vi của các họ thì có loài chống chịu, có loài ưa thích với điều kiện sinh thái hẹp

Ưu điểm

BMWP rất có hiệu lực trong thực tiễn và tương đối dễ áp dụng khi đòi hỏi mức độ kỹ năng phân loại

tương đối bình thường

CHỈ SỐ BMWPVIỆT

Tiếng Việt Các họ Điểm

Phù du Ephemeroptera: Heptageniidae, Leptophlebiidae, Ephemerellidae,

Potamanthidae, Ephemeridae 10Cánh úp Plecoptera:Leuctridae, Perlodidae, Perlidae

Cánh nửa Hemiptera:Aphelocheiridae

Chuồn chuồn Odonata: Amphipterygidae

Bướm đá Trichoptera: Phryganeidae, Molannidae, Odontoceridae/

Brachycentridae, Leptoceridae, Goeridae, Lepidostomatidae

cua Crustacea: Potamidae

8Bướm đá Trichoptera:Psychomyiidae, Philopotamidae

Phù du Ephenoptera:Caenidae

7Cánh úp Plecoptera:Nemouridae

Bướm đá Trichoptera:Rhyacophilidae, Polycentropodidae, Limnephilidae

Ốc Mollusca:Neritidae, Ancylidae

6Tôm Crustacea:Atyidae, Palamonidae

Bướm đá Trichoptera:Hydroptilidae

Chuồn chuồn Odonata: Lestidae, Agriidae (Calopterygidae), Gomphidae,

Cordulegastridae, Aeshnidae, Corduliidae/ Libellulidae, Coenagrionidae/Platycnemidae, Chlorocyphidae, Macromidae

Tiếng Việt Các họ Điểm

Cánh nửa Hemiptera: Vellidae, Mesovellidae, Hydrometridae, Gerridae, Nepidae,

Naucoridae, Notonectidae, Belostomatidae, Hebridae, Pleidae, Corixidae 5

Cánh cứng Coleoptera: Haliplidae, Hygrobiidae, Dytiscidae, Gyrinidae, Hydraenidae,

Hydrophilidae, Helodidae, Dryopidae, Elminthidae, Chrysomelidae, Curculionidae, Psephenidae, Ptilodactylidae

Bướm đá Trichoptera: Hydropsychidae

Hai cánh Diptera: Tipulidae, Simuliidae

Sán tiêm mao Platyheminthes: Planariidae (Dugesiidae)

Hai mảnh vỏ Mollusca: Viviparidae, Amblemidae

Phù du Ephemeroptera: Baetidae/Siphlonuridae

4

Cánh rộng Megaloptera: Sialidae, Corydalidae

Thân mềm Mollusca: Pilidae, Unionidae

Leeches-Đỉa Oligochaeta: Piscicolidae

Ốc, hai mảnh vỏ Mollusca: Hydrobiidae (Bithyniidae), Lymnaeidae, Planorbidae, Thiaridae,

Corbiculidae, Sphaeriidae (Pisidiidae) 3

Đỉa Oligochaeta: Glossiphoniidae, Hirudidae, Erpobdellidae

Cua Crustacea: Parathelphusidae

Chuồn chuồn Odonata: Protoneuridae

Hai cánh Diptera: Chironomidae

Chỉ số ASPT và mức ô nhiễm (Enviromental Agency, UK, 1997)

Chỉ số ASPT và mức ô nhiễm (Chapman, 1996)

CẤU TRÚC QUẦN THỂ- PP CHỈ SỐ Q

Dựa trên tính nhạy cảm của các nhóm ĐVKXSCL đối với sự

Ecnomidae) Hydropsychidae Dipseudopsidae Leptophlebiidae Sialidae

Gyrinidae Psephenidae Micromiidae Cordulegastridae Gomphidae

Simuliidae Tipulidae

Baetidae Ephemeridae Leptoceridae Hydropsychidae Elmidae

Libellulidae Palaemonidae Polycentropodidae Viviparidae

Caenidae Dipseudopsidae Ecnomidae Coenagrionidae Chaboridae Ceratopogonidae

Chironomidae Oligochaeta

CHỈ SỐ Q VÀ PHÂN MỨC CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

Rất tốt Tốt Trung bình

Kém Rất kém

Giá trị của quần thể đối chứng

Các yếu tố chất lượng sinh học

Đánh giá tình trạng sinh thái bằng chỉ số tỉ lệ chất lượng sinh thái (EQR)

Rất sạch

Sạch Trung bình

Ô nhiễm

Ô nhiễm nặng

Chỉ số tỉ lệ chất lượng sinh thái (EQR)

sinh thái

Code màu nước

Nhận xét

đánh giá CLN, mặc dù còn nhiều tranh luận xung

sông.

dụng ở một số vùng miền trong cả nước, các nhóm

 Mỗi nhóm SV đều có ưu và nhược điểm riêng

được sử dụng phổ biến nhất ĐVKXSCL thường

sử dụng ở các thủy vực nước chảy, trong khi đó thực vật nổi sử dụng phổ biến ở thủy vực nước tỉnh.

Protozoa,…do đòi hỏi phải có trang thiết bị đắt tiền, khó định loại nên cần phải có kiến thức

ứng dụng thành công.

 Qui trình thu mẫu và PP đánh giá của một số

EPT).

CHÂN THÀNH CÁM ƠN!