Nghiên cứu biến động, cấu trúc và phân bổ quần xã thực vật nổi tại một số điểm trên hệ thống sông hồng

Xuất phát từ thực tế đó, đề tài “Nghiên cứu sự biến động, phân bố cấu trúc, quần xã thực vật n ổi tại một số điểm trên hệ thống sông Hồng” được tiến hành nhằm mục đích: • Đánh giá hiện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ SINH HOC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Ngọc

Em cũng xin cảm ơn những chỉ bảo quý báu và sự tận tình giúp đỡ của tập thể cô, chú, anh, chị, các bạn sinh viên thực tập phòng Thủy sinh học môi trường đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện khóa luận này

Cuối cùng là lời biết ơn sâu sắc nhất tới gia đình, bạn bè, những người luôn bên cạnh động viên, ủng hộ và giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Hà Nội, tháng 5 năm 2015 Sinh viên

Nguyễn Thị Ngọc

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Ngọc

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

PHẦN I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2

1.1 Hệ sinh thái dòng chảy 2

1.1.1 Những đặc điểm về hệ sinh thái dòng chảy. 2

1.1.2 Đặc điểm quần xã sinh vật dòng chảy. 4

1.1.2.2 Những biến đổi theo điều kiện ô nhiễm. 7

1 2 Ảnh hưởng của ô nhiễm đến quần xã thủy sinh vật 9

1.2.1 Ảnh hưởng tới mức độ đa dạng. 9

1.2.2 Ảnh hưởng đến cấu trúc quần xã. 10

1.2.3 Ảnh hưởng của phì dưỡng và hiện tượng “nở hoa” của thực vật nổi 10

1.2.4 Sự tích lũy sinh học (Bioaccumulation). 13

1.3 Hệ thống sinh vật chỉ thị và sử dụng vi tảo làm sinh vật chỉ thị 13

1.3.1 Khái niệm về sinh vật chỉ thị 15

1.3.2 Vi tảo chỉ thị. 16

1.4 Tình hình ô nhiễm sông trên thế giới và Việt Nam 17

1.4.1 Hiện trạng ô nhiễm sông trên thế giới. 17

1.4.2 Hiện trạng ô nhiễm sông ở Việt Nam. 20

1.4.3 Những nghiên cứu về sông Hồng 25

PHẦN II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Đối tượng và địa điểm nghiên cứu 29

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu. 29

2.1.2 Địa điểm nghiên cứu. 29

2.2 Phương pháp nghiên cứu 30

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu thực địa. 30

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 30

Phần III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32

3.1 Đặc điểm lưu vực sông Hồng 32

3.2 Biến động các thông số thủy lý, thủy hóa chất lượng nước trong tại một số điểm nghiên cứu trên sông Hồng 34

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Ngọc

3.2.2 Độ đục (NTU). 35

3 2.3 Tổng lượng chất rắn hòa tan (TDS). 36

3.2.4 Lượng Oxy hòa tan (DO). 37

3.2.5 Các muối Nitơ và Photpho hòa tan. 38

3.3 Biến động cấu trúc quần xã thực vậ nổi tại các điểm nghiên cứu trong hệ thống sông Hồng 41

3.3.1 Thành phần thực vật phù du. 41

3.3.2 Biến động số lượng tế bào tại 4 điểm nghiên cứu theo mùa. 42

3.3.3 Biến động số lượng tế bào các ngành tảo theo mùa. 43

KẾT LUẬN 49

KIẾN NGHỊ 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

Tài liệu tiếng Việt 51

Tài liệu tiếng Anh 52

Internet 53

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Các thành phần trong hệ sinh thái thủy vực [6] 5 Bảng 2 Bảng chỉ số ô nhiễm của các loài tảo chịu được ô nhiễm cao (Palmer, 1969) 17

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Ô nhiễm Sông Citarum ở Jakarta Indonesia (Vietbao.vn) 18

Hình 2 Sự ô nhiễm của sông Mississippi ở Mỹ (vietbao.vn) 19

Hình 3 Một bờ biển phì dưỡng ở Thanh Đảo – Trung Quốc (khoahoc.tv) 19

Hình 4 Một đoạn sông Nhuệ, Từ Liêm, Hà Nội (khoahoc.tv) 21

Hình 5 Một đoạn sông Đồng Nai chảy qua Biên Hòa (khoahoc.tv) 23

Hình 6 Bản đồ thu mẫu tại các điểm nghiên cứu trên sông Hồng 29

Hình 7 Biến động pH tại 4 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng 35

Hình 8 Biến động NTU tại 4 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng 35

Hình 9 Biến động TDS tại 4 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng 36

Hình 10 Biến động DO tại 4 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng 37

Hình 11 Biến động N-NH 4 tại 4 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng 39

Hình 12: Biến động N-NO 2 tại 4 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng 39

Hình 13: Biến động N-NO3 tại 6 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng 40

Hình 14 Biến động P-PO4 tại 4 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng 41

Hình 15 Biến động số lượng tế bào tại 4 điểm nghiên cứu theo mùa (2014) 42

Hình 16 Biến động số lượng các ngành tảo tại 4 điểm nghiên cứu trên sông Hồng trong giai đoạn 2014 43

Hình 17 Biến động số lượng các ngành tảo theo thời gian tại điểm Hà Nội 44

Hình 18 Biến động số lượng các ngành tảo theo thời gian tại điểm Vụ Quang 45

Hình 19 Biến động số lượng các ngành tảo theo thời gian tại điểm Hòa Bình 46 Hình 20: Biến động số lượng các ngành tảo theo thời gian tại điểm Yên Bái 46

Hình 21 Phân tích hợp phần (PCA) dựa trên các thông số thủy lý - thủy hóa và quần xã thực vật nổi tại 6 điểm nghiên cứu trên hệ thống sông Hồng năm 2014 47

DANH TỪ VIẾT TẮT QCVN: Quy chuẩn Việt Nam TB/L: Tế bào/Lít

NTU: Neophelometric Turbidity Unit PCA: Principal component analysis

MỞ ĐẦU

Ngày nay ô nhiễm môi trường nước đang là một trong những vấn đề nóng

bỏng toàn cầu Ở Việt Nam tốc độ đô thị hóa và phát triển kinh tế nhanh chóng đã

và đang phát triển mạnh gây ảnh hưởng đến nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm

Nhiều nguồn thải chưa qua xử lý đã trực tiếp xả vào các thủy vực gây suy giảm chất

lượng nước, ảnh hưởng tới đời sống thủy sinh vật trong thủy vực và sức khỏe cộng

đồng

Trong số 2372 con sông lớn nhỏ trên lãnh thổ Việt Nam thì hệ thống sông

Hồng là một điển hình của sông ngòi chịu tác động mạnh mẽ của khí hậu và con

người Cho tới nay, chất lượng nước ở các thủy vực trong hệ thống sông Hồng được

đánh giá dựa trên các chỉ tiêu lý, hóa với từng lưu vực riêng lẻ chưa hệ thống nên

chưa có nhiều kết quả Do đó, việc đánh giá đầy đủ năng suất trong lưu vực sông

Hồng cũng như tác động của yếu tố tự nhiên đến thủy vực là cần thiết Xuất phát từ

thực tế đó, đề tài “Nghiên cứu sự biến động, phân bố cấu trúc, quần xã thực vật

n ổi tại một số điểm trên hệ thống sông Hồng” được tiến hành nhằm mục đích:

• Đánh giá hiện trạng chất lượng nước tại các điểm nghiên cứu trong lưu vực

sông Hồng

• Xác định mức độ đa dạng, phân bố và biến động của cấu trúc quần xã thực

vật nổi trong lưu vực sông Hồng và vai trò của một số yếu tố môi trường

PHẦN I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Hệ sinh thái dòng chảy

1.1.1 Nh ững đặc điểm về hệ sinh thái dòng chảy

Dòng chảy được đặc trưng bởi sự vận động theo một chiều liên tục của

nước Sự tạo thành dòng chảy chủ yếu là do nước mưa rơi xuống đất, một phần bị

tổn thất do bốc hơi, đọng vào các chỗ trũng và ngấm xuống đất, phần còn lại dưới

tác dụng của trọng lực chảy tràn trên các sườn dốc, tập trung vào các chỗ trũng do

hoạt động địa chấn hình thành các khe, kẽ nứt rồi dòng nước chảy dựa vào đó, lại có

khi dòng chảy hình thành do con người sử dụng đất là hệ quả của quá trình phát

triển kinh tế Quá trình bào mòn của dòng nước khi chảy từ nơi cao xuống thấp đã

hình thành nên các sông, suối, kênh rạch [1, 19, 28] Phần lớn lượng lớn nước trong

sông ngòi ao hồ là do dòng chảy trực tiếp trên mặt đất cung cấp và được định nghĩa

là dòng chảy mặt [27]

Các thủy vực nước mặt có nhiều loại hình thủy vực khác nhau như: sông,

suối, hồ, ao, ruộng lúa Đặc tính chung là trong nước có ít thành phần muối Na+,

Cl-, SO4 2; nhiều thành phần muối Ca2 +, HCO3 -, CO3 2- và nó chia thành hai nhóm:

nước đứng và nước chảy

• Các thủy vực nước đứng: hồ, ao, đầm lầy…

• Các thủy vực nước chảy: sông, suối, mạch nước phun…[29]

Hệ sinh thái nước chảy có những đặc trưng sai khác so với hệ sinh thái

nước đứng Yếu tố đặc trưng cho sự sai khác là dòng chảy Dòng chảy là một hệ

thống “mở”, thuỷ vực nước chảy liên tục được nhận nước và các chất dinh dưỡng

mới do quá trình xói mòn và rửa trôi, đồng thời đưa chúng từ nơi này sang nơi

khác Các chất dinh dưỡng chỉ tồn tại 1 thời gian, tạm thời ở nơi nào đó, hoặc trong

cơ thể sinh vật, cuối cùng chúng đều theo dòng nước về cuối dòng, và không thể

trực tiếp quay trở lại [20, 31] Từ đặc điểm này ta dẫn ra một số đặc điểm khác có

tính hệ quả:

Sự không phân tầng: Ở các thủy vực nước đứng đặc trưng bởi sự phân tầng và biểu

thị bằng khối lượng nước bị phân tầng và hình thành 3 vùng khác nhau về nhiệt độ:

Tầng trên (Epilimnion) ấm, nước được xáo trộn tốt Tầng giữa (Metanlimnion)

Gradien nhiệt độ thay đổi nhanh theo độ sâu giữa nước tầng mặt và nước ở đáy

Tầng đáy (Hypolimnion) nhiệt độ nước thấp và ổn định [30] Ở các thủy vực nước

chảy, dòng chảy xáo trộn liên tục, độ sâu không lớn, bề mặt tiếp xúc không khí

nhiều nghĩa là nhiệt độ, ánh sáng, oxy hòa tan khá đồng đều theo chiều thẳng đứng

[19] Nhưng theo chế độ dòng chảy các yếu tố này có sai khác lớn vì dòng chảy có

chiều dài lớn và đi qua nhiều vùng địa lý khác nhau Các quần xã thuỷ sinh vật ở

sông có thành phần không đồng nhất thay đổi theo các vùng thượng lưu, trung lưu

và hạ lưu sông Đặc biệt khi sông đổ vào các biển có thuỷ triều thường tạo nên các

hệ cửa sông (Estuaries) rất giàu tiềm năng Đa dạng sinh học và thành phần loài

còn mang tính pha trộn do nhiều loài ngoại lai từ các thuỷ vực khác di nhập vào [2]

Đặc biệt sự xáo trộn dòng chảy mang lại nguồn oxy hòa tan cao hơn so với thủy

vực nước đứng Chính vì vậy, hệ động vật sinh sống trong thủy vực nước chảy vô

cung mẫn cảm với điều kiện thiếu hụt oxy hòa tan [3]

Sự xói mòn và lắng đọng: Ở thủy vực nước chảy dòng chảy gây ra sự xói

mòn ổn định, vật chất được vận chuyển đến một khoảng cách nhất định rồi mới

lắng đọng Kết quả là các dòng chảy đều có xu hướng thu ngắn phần thượng lưu,

phần hạ lưu chảy uốn khúc, chậm lại và mở rộng Tất nhiên, sự xói món cũng xuất

hiện ở thủy vực nước đứng nhưng ít do vật chất thường nằm lại hoặc bị mang đi

không xa Chính do sự vận động liên tục của dòng chảy và xói mòn thường xuyên,

độ đục của các sông thường cao hơn so với ao, hồ [20]

Hình thái: Nhìn chung, thủy vực nước đứng có độ sâu lớn, lưu vực đơn

giản, rộng, được hình thành chủ yếu là do các nguyên nhân nhân tạo Thủy vực

nước chảy thường hẹp, nông, lưu vực phức tạp và kéo dài [20]

Sự biến động nước theo thời gian: Thủy vực nước chảy xảy ra sự biến

động của nước theo chu kỳ mùa thể hiện bằng nước trong các thuỷ vực tăng cao

trong một số tháng liên tục (mùa lũ) và hạ thấp trong một số tháng liên tục còn lại

(mùa kiệt) một cách rõ ràng Ngoài ra nó còn biến động theo chu kỳ năm, sự dao

động chế độ dòng chảy theo chu kỳ dài, mỗi chu kỳ có một số năm ít nước liên tiếp

(pha ít nước) và một số năm nhiều nước liên tiếp (pha nhiều nước), giữa chúng có

tài nguyên nước là hệ quả của việc một số yếu tố hình thành chúng biến động có

tính chu kỳ Bên cạnh đó dòng chảy còn là sản phẩm tác động của nhiều yếu tố

ngẫu nhiên Khi các yếu tố ngẫu nhiên đều có tác động đáng kể tới dòng chảy thì nó

sẽ mang tính ngẫu nhiên rõ rệt Những hiện tượng thuỷ văn, như lũ lụt, hạn hán, xảy

ra theo chu kỳ, nhưng các đặc trưng định lượng của chúng, như độ lớn, thời điểm

xuất hiện , lại có tính ngẫu nhiên và tuân theo một quy luật ngẫu nhiên nhất định

Biến động này không được biểu hiện rõ rệt trong các thủy vực nước đứng [4]

Khả năng tự tái tạo nước ở các lưu vực: Với đặc trưng dòng chảy liên tục

một chiều nước có thể tự tái tạo về lượng, chất và năng lượng Khả năng tự tái tạo

về lượng và năng lượng thực hiện nhờ tuần hoàn nước Khả năng tái tạo về chất

thông qua các quá trình cơ, lý, hóa như chuyển dịch dòng nước, pha loãng và lắng

đọng tự nhiên, khả năng tự làm sạch hóa học và hóa sinh [4]

1.1.2 Đặc điểm quần xã sinh vật dòng chảy

Quần xã sinh vật là một tập hợp các quần thể phân bố trong một vùng hoặc

trong một sinh cảnh nhất định Đó là một đơn vị có tổ chức, tức là có một số tính

chất đặc biệt không thể thấy ở mức quần thể và cá thể Quần xã sinh vật là một thể

thống nhất nhờ sự chuyển hóa và trao đổi chất tương hỗ [5]

Quần xã sinh vật dòng chảy cũng như trong các thủy vực khác, theo dạng

sống có thể phân thành:

• Sinh vật đáy (benthos)

• Sinh vật nổi (plankton)

• Sinh vật tự bơi (nekton)

• Sinh vật sống trên bề mặt nước (neuston)

Tuy nhiên thì thành phần từng nhóm sinh vật và thành phần loài có sự thay

đổi theo điều kiện tự nhiên dòng chảy Để mô tả được dễ dàng, trong cấu trúc hệ

sinh thái có thể phân chia một cách hợp lý các thành phần sau:

• Những chất vô cơ (C, N, CO2, H2O ) tham gia vào chu trình chuyển hóa vật

chất

• Những chất hữu cơ (protein, gluxit, lipid, các chất mùn ) liên kết các thành

phần hữu sinh và vô sinh

• Chế độ khí hậu (nhiệt độ và các yếu tố vật lý khác)

• Sinh vật sản sinh: sinh vật tự dưỡng, chủ yếu là thực vật có khả năng tạo

thức ăn từ những chất vô cơ đơn giản qua quá trình quang hợp

• Sinh vật lớn tiêu thụ hoặc sinh vật ăn sinh vật – sinh vật dị dưỡng chủ yếu là

động vật ăn các sinh vật khác hoặc các phần tử chất hữu cơ

• Sinh vật nhỏ tiêu thụ, sinh vật phân hủy - sinh vật dị dưỡng chủ yếu là vi

khuẩn, nấm phân huỷ các hợp chất phức tạp của chất nguyên sinh chất, hấp

thụ một số sản phẩm phân huỷ và giải phóng những chất vô cơ dinh dưỡng

thích hợp cho việc sử dụng của sinh vật sản xuất, cũng như giải phóng các

chất vô cơ là nguồn năng lượng, là chất ức chế hoặc kích thích đối với thành

phần sinh học khác của hệ sinh thái

Như vậy, trong cấu trúc trên có thể thấy ba thành phần đầu là môi trường vật

lý và ba thành phần sau chính là quần xã sinh vật [4]

Bảng 1 Các thành phần trong hệ sinh thái thủy vực [6]

Thành phần sinh thái Đặc trưng

Các yếu tố vô sinh Các loại muối dinh dưỡng: N, P, Si ,

ánh sáng, nhiệt độ, độ trong

Sinh vật sản xuất Tảo phù du, thực vật thủy sinh

Sinh vật trong tầng tự dưỡng Giáp xác, trùng bánh xe

Sinh vật trong tầng dị dưỡng Côn trùng đáy, động vật thân mềm.,

giáp xác (Ostracoda, tôm, cua) Sinh vật lớn hiếu động Cá, các loài bò sát, thú biển

Vi sinh vật – sinh vật tiêu thụ (sinh vật hoại

sinh)

Vi khuẩn và nấm

1.1.2.1 Những thích nghi theo điều kiện tự nhiên của dòng chảy.

Điều kiện sống của các nhóm thủy sinh vật trong các thủy vực nước chảy có

sự biến động rất lớn do đặc điểm quan trọng của sông là chế độ nước chảy, sự phân

chia thành nhiều đoạn sinh cảnh khác nhau: thượng lưu, trung lưu và hạ lưu có

nhiều nhánh sông chảy qua nhiều địa phương Phù hợp với đặc điểm trên, quần xã

lưu Thành phần loài cũng mang tính chất pha trộn, có nhiều loài ngoại lai từ các

thuỷ vực khác di nhập vào Tốc độ dòng chảy ảnh hưởng rất lớn tới sự phân bố theo

chiều dài sông của quần xã sinh vật Từ thượng nguồn, tính đa dạng của quần xã

sinh vật tăng dần, đồng thời có sự thay thế của nhóm ưa oxy bởi nhóm kém ưa oxy

hơn; những loài có khả năng chống chịu tốc độ dòng chảy lớn thay thế bằng nhóm

kém hơn; những loài ăn thịt thay thế bằng loài ăn thực vật, mùn bã và sinh vật nổi;

những loài đẻ trứng vùi thay thế bằng các loài đẻ trứng bám và trứng nổi Ví dụ như

vùng thượng lưu có nhiều loài cá đặc trưng cho vùng núi như: cá sỉnh, cá hoả, cá

chát, cá loà…, trong khi đó ở vùng hạ lưu, khu hệ cá gồm các loài phổ biến ở vùng

đồng bằng (cá chép, cá diếc, cá chày, cá mè…) và các loài cá từ biển di cư vào (cá

mòi, cá cháy…) [1, 4, 19, 20, 21]

Ngoài ra, trong thủy vực nước chảy cấu trúc quần xã sinh vật còn thay đổi

theo kiểu hình nền đáy Trong thành phần sinh vật đáy ở sông, thực vật kém phát

triển, động vật đáy rất đa dạng tuỳ thuộc vào tính chất nền đáy: đáy cát, đáy đá hay

đáy bùn Sinh vật đáy đá thường thấy ở thượng lưu sông thuộc vùng núi, thành

phần đặc trưng là các ấu trùng và các loài ốc núi Ngoài ra còn có thể gặp hải miên

nước ngọt, sán tiêm mao, những nhóm này ít thấy ở các sông vùng đồng bằng Sinh

vật đáy cát và đáy bùn thường thấy ở trung và hạ lưu sông, thành phần gồm ấu

trùng côn trùng, giun ít tơ, ốc, trai sông, trai cóc Sinh vật tự bơi ở sông gồm có cá,

bò sát ở nước và động vật có vú ở nước Các loài cá sông có thể là cá thường trú, có

thể là cá từ biển di nhập vào từng thời gian để sinh sản [3, 4]

Nếu xét theo chiều ngang của dòng chảy thì quần xã sinh vật cũng có thay

đổi Thành phần loài, số lượng cá thể sinh vật giảm từ bờ ra giữa dòng Nơi có

thành phần phong phú nhất là nơi nước chảy yếu, xuất hiện trên các triền sông Từ

hai bên bờ ra tới giữa dòng, kích thước cá thể cũng giảm dần, những loài sống ở

giữa dòng thường có kích thước nhỏ, cư trú nơi có những hạt bùn nhỏ mịn Ở các

khúc sông vùng đồng bằng, nơi nước vẫn còn chảy xiết, quy luật này thể hiện rõ

hơn so với các sông vùng núi Đến phần hạ lưu, nơi nước chảy chậm, tính phân bố

lại đồng đều như các vùng núi [1, 3]

Sự biến động quần xã sinh vật phụ thuộc vào sự biến động mực nước, liên quan tới

biến đổi khí hậu Số lượng sinh vật sống nổi nhiều nhất vào kỳ nước thấp và nghèo

đi ở thời kì nước cao Sở dĩ như vậy là do trong mùa lũ tốc độ dòng quá lớn và độ

đục cao [3, 4, 21]

1.1.2.2 Những biến đổi theo điều kiện ô nhiễm

Trong sự biến đổi của khí hậu và quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa

phát triển như ngày nay thì ô nhiễm môi trường là việc không thể tránh khỏi Chính

điều này đã gây ảnh hưởng lớn tới quần xã sinh vật thủy sinh, nó làm cho quần xã

sinh vật ngoài biến đổi tự nhiên còn thay đổi theo các mức độ ô nhiễm Dưới đây là

hệ thống ô nhiễm (Saprobicsystem) -Kolkwitz và Marsson (1902, 1908, 1909) Hệ

thống này dựa vào việc quan sát sự thay đổi của khu hệ sinh vật xảy ra ở nguồn

nước bị ô nhiễm hữu cơ Khi quá trình tự làm sạch xảy ra, những thay đổi hơn nữa

của hệ sinh thái cũng có thể được quan sát chủ yếu vào các thành phần quần xã sinh

vật:

Vùng rất ô nhiễm (polysaprobic zone): Quá trình phân hủy xảy ra rất

nhanh và trạng thái kỵ khí chiếm ưu thế Nước rất bẩn có màu xám, có mùi hôi,

có độ đục cao do số lượng lớn của vi khuẩn và chất keo Trong nước vắng mặt

hầu hết các loài sinh vật tự dưỡng, vi khuẩn chiếm ưu thế, đặc biệt là

thiobacteria, thích ứng tốt với sự có mặt của H2S Có nhiều loài trùng chân rễ,

trùng roi động vật, trùng tiêm mao là những sinh vật điển hình cho vùng nước

rất bẩn Một số ít loài động vật không xương sống có thể sống được trong vùng

nước rất bẩn thường xuyên có huyết sắc tố, haemoglobin như Tubifex,

Chironomusthummi Cá thường không có mặt ở vùng này [13, 15]

Vùng ô nhiễm (α mesosaprobic zone): Các loại amino acid và các sản

phẩm phân hủy của chúng chủ yếu là acid béo Đã có oxygen Nước thường có

màu xám đen, có mùi thối do H2S và do sự lên men của protein và carbohydrate

Vùng này mang tính chất của các loài nấm nước thải (sewage fungus) trong đó

Sphaerotilus natans chiếm ưu thế Ngoài ra còn xuất hiện vi khuẩn sắt, lưu

huỳnh và một số nhóm thích nghi với điều kiện thiếu oxy như giun ít tơ, bọ cánh

cứng dưới nước, vi khuẩn lam, tảo mắt Khi mức độ ô nhiễm bắt đầu giảm, xuất

hiện thêm tảo lục Giáp xác (Crustacea), một số ít loài thuộc giáp xác râu ngành

hay chân bèo cũng có mặt và một số ấu trùng của côn trùng

Vùng ô nhiễm trung bình (β mesosaprobic zone): Hàm lượng oxygen

khá cao, có thể trên mức bão hòa trong ngày ở vùng nước phú dưỡng Quá trình

khử hầu như đã hoàn thành, các sản phẩm phân hủy protein như các amino acid

các acid béo chỉ có hàm lượng thấp Nước trong hay hơi đục, không mùi và

thường không màu Tảo silic và tảo lục có điều kiện phát triển Có xuất hiện cỏ

nước Động vật đáy có kích thước lớn như thân mềm, côn trùng, đỉa và cá nước

ngọt (họ Cyprinidae) xuất hiện Ngành giáp xác có chân bèo (Copepoda), râu

ngành (Cladocera), bơi nghiêng (Amphipoda), giáp xác có vỏ (Ostracoda) [13,

15, 19]

Vùng ô nhiễm ít (Oligosaprobic zone): Oxygen thường ở mức bão

hòa Sự khoáng hóa tạo nên các vật chất vô cơ Tảo và thực vật bậc cao thích

nghi với điều kiện này Vi khuẩn lam và nấm vẫn xuất hiện nhưng không nhiều

Có nhiều loài nhạy cảm như rêu thủy tinh, sán tiêm mao và ấu trùng côn trùng

chỉ xuất hiện trong vùng nước sạch Cá chiếm ưu thế là cá hồi

Quá trình tự làm sạch thủy vực nước chảy là một quá trình liên tục, bởi

vậy giới hạn chưa thực sự là rõ ràng Ngoài ra, quá trình này còn thay đổi theo điều

kiện nguồn thải, nhiệt độ, dòng chảy Nước càng ấm, hoạt động của vi khuẩn càng

tăng, sự phân hủy sẽ diễn ra trong một thời gian ngắn và trên một đoạn sông ngắn

[9, 10, 19, 20, 22]

1 2 Ảnh hưởng của ô nhiễm đến quần xã thủy sinh vật

Chúng ta không thể phủ nhận mối tương tác mật thiết và chặt chẽ giữa yếu tố

môi trường và cơ thể sống Môi trường nước tác động tới cơ thể sống, dù nó ô

nhiễm ở mức độ nặng hay nhẹ đều gây ảnh hưởng xấu tới quần xã thủy sinh vật

Các nghiên cứu cho thấy chất lượng môi trường nước, kiểu ô nhiễm hay mức độ ô

nhiễm của môi trường nước sẽ tác động tới thủy sinh vật theo các mức độ khác

nhau:

Ô nhiễm nhẹ: kích thích sự phát triển của nấm, vi khuẩn, thực vật phiêu

sinh…

Ô nhiễm nặng: làm giảm sự đa dạng (thành phần loài) đồng thời làm giảm

mật độ, sinh khối Làm thay đổi cấu trúc khu hệ thủy sinh vật như có thể xuất hiện

loài mới thích nghi cao với môi trường giàu dinh dưỡng, nhiễm bẩn cao như hiện

tượng nở hoa thực vật nổi, sinh vật đáy; một số loài nhạy cảm hoặc không có khả

năng chống chịu với môi trường ô nhiễm sẽ bị biến dạng cơ thể ( cấu trúc nội quan,

mầu sắc, gen ), sự tích lũy các chất gây độc quá mức bình thường sẽ dẫn tới chết

dần dần

Ô nhiễm rất nặng: sẽ đe dọa và có thể hủy diệt một số loài nhạy cảm với

môi trường ngay trong thời gian đầu và hủy diệt từ từ với các loài khác, một số loài

cũ không có khả năng phục hồi và các loài mới cũng không thể xuất hiện Hệ sinh

thái thủy vực bị hủy diệt hoàn toàn [6]

1.2.1 Ảnh hưởng tới mức độ đa dạng

Các tảo đơn bào là mắt xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn, hình thành nên đặc

trưng sản xuất sinh học trong hệ sinh thái thủy vực Vì vậy ảnh hưởng của ô nhiễm

môi trường làm phá vỡ cấu trúc quần thể làm cho thành phần loài thủy sinh vật kém

phong phú thể hiện ở thành phần loài ít, mật độ, sinh khối thấp, các loài nhạy cảm

bị thay thế bởi những loài kém hơn về mặt dinh dưỡng Tại các thủy vực ô nhiễm

nông dược nó ngăn cản quang hợp của phiêu sinh thực vật và sự nẩy mầm của các

tiếp hợp bào tử (zygospores) của tảo lục Chlorophyceae [7] Một số thủy vực ô

nhiễm hữu cơ nhẹ có thể kích thích sự phát triển của tảo nhưng ở thủy vực ô nhiễm

nặng, đặc biệt là thủy vực cạnh vùng phát thải nó sẽ phá vỡ thành phần loài, làm

giảm kích thước tế bào thực vật phù du Biểu hiện là các loài tảo lục lam thay thế

cho các loài diatom ưa sạch, thậm chí hầu như không thấy các nhóm thủy sinh vật

phổ biến nữa (sinh vật nổi, tôm, cua, trai, ốc, cá), mà chỉ còn các nhóm vi sinh vật

hoại sinh trong điều kiện hiếm khí và nấm [8] Một số thủy vực ô nhiễm nhiệt do

hoạt động công nghiệp làm quá trình trao đổi chất của quần thể thay đổi dẫn tới

giảm sự đa dạng thành phần loài Khi tăng nhiệt độ 100C sự đa đạng tảo diatom

giảm 2.5 lần, tại 250C tảo diatom thay đổi thành tảo lục (Chlorophyceae) và 33 -

350C thay đổi thành tảo lam (Cyanophyceae) [14]

Ô nhiễm không chỉ gây suy giảm đa dạng sinh học mà còn giảm mật độ,

sinh khối các nhóm thủy sinh vật Hầu hết thủy vực ô nhiễm hữu cơ có mật độ và

sinh khối thủy sinh thấp hơn so với thủy vực không ô nhiễm hoặc ô nhiễm ở mức

độ thấp

1.2.2 Ảnh hưởng đến cấu trúc quần xã

Chất lượng môi trường nước, kiểu ô nhiễm, mức độ ô nhiễm môi trường

nước đã tác động rất rõ tới cấu trúc và tỷ lệ giữa các nhóm thủy sinh vật cả về định

tính và định lượng Đặc biệt các nhóm có khả năng thích nghi cao trong điều kiện

môi trường ô nhiễm môi trường nào đã trở thành chỉ thị cho môi trường đấy Chúng

ta có thể thấy các loài tảo mắt Phacus, Euglena; tảo silic Nitzschia; tảo lục

Chlorella, … xuất hiện trong môi trường giàu chất hữu cơ Tảo beegiatoa xuất hiện

trong môi trường có nồng độ Hydrogen Sulfat (H 2 SO 4) cao [2] Trong môi trường

trầm tích đáy nguồn dinh dưỡng phong phú thì giun ít tơ, một số ấu trùng muỗi lắc

Chironomidae , vi khuẩn kỵ khí Closterium xuất hiện Ngược lại, một số nhóm thủy

sinh vật phân bố rộng rãi lại không thấy hoặc ít thấy trong các thủy vực ô nhiễm

trên như các loài tảo Silic đơn bào, nhóm giáp xác Copepode, nhiều loài tôm, cua,

trai, ốc [8]

1.2.3 Ảnh hưởng của phì dưỡng và hiện tượng “nở hoa” của thực vật nổi

Hiện tượng phú dưỡng là một dạng biểu hiện của ao hồ bị ô nhiễm do dư

thừa các chất dinh dưỡng, thông thường khi hàm lượng nitơ (N) lớn hơn 500µg/l và

photpho (P) lớn hơn 20µg/l Sự dư thừa các chất dinh dưỡng này sẽ thúc đấy sự phát

triển của các loài tảo, rong, rêu và các thực vật thân mềm trong nước và cuối cùng

sẽ ảnh hưởng đến sự cân bằng sinh học của nước Các loài sinh vật này sau khi chết

sẽ phân hủy tạo ra một lượng lớn các hợp chất hữu cơ Khi các thực vật bùn lắng

xuống ao hồ, cộng với sự phát triển mạnh của các loài thực vật ở ven bờ làm cho ao

hồ ngày càng nông hơn và mặt hồ ngày càng bị thu hẹp, cuối cùng ao hồ sẽ biến

thành đầm lầy, thậm chí trên thế giới có hồ biến mất hoàn toàn do hiện tượng phì

dưỡng xảy ra trong một thời gian dài

Nguyên nhân gây phì dưỡng là sự thâm nhập một lượng lớn N, P từ nước

thải sinh hoạt của các khu dân cư, rác thải công nghiệp, y tế, thực phẩm…không

qua xử lý hoặc xử lý không kỹ đã đổ ra sông hồ Khi các hồ gia tăng chất dinh

dưỡng, các loài tảo thuộc các chi Microcystis, Anabaena, Oscillatoria,

Hapalosiphon và Anabaenopsis, Cylindrospermopsis và Aphanizomenon,

Alexandrium, Pseudo-nitzschia, Gyrodiunium, Dinophysis,… phát triển mạnh sẽ

hạn chế ánh nắng mặt trời Với hồ phú dưỡng, lượng oxy hòa tan tăng đáng kể khi

trời tối do sự hô hấp của tảo, gây thiếu oxy cho các sinh vật thủy sinh Hiện tượng

cá chết nhiều ở hồ Dianchi và Thái Hồ ở Trung Quốc là một minh chứng cho hiện

tượng này Hiện tượng phú dưỡng có thể gây ra cạnh tranh giữa các loài trong hệ

sinh thái, gây ra sự thay đổi trong thành phần loài của hệ sinh thái Ngoài ra, một số

tảo nở hoa có chứa các hợp chất độc hại cùng với lượng chất hữu cơ được phân giải

rất lớn sau quá trình tảo chết tác động lên chuỗi thức ăn, dẫn đến tử vong ở động vật

thủy sinh Ngoài ra, đa số nguồn nước dùng cho sinh hoạt, công nghiệp, nông

nghiệp…do đó mà ô nhiễm nước gián tiếp ảnh hưởng tới vật nuôi, động vật hoang

dã và đời sống con người [8]

Thủy triều đỏ (red tide), hiện tượng nở hoa nước (water bloom) là thuật ngữ

chỉ sự nở hoa của các loài thực vật phù du biển Đây là hiện tượng tự nhiên xảy ra

do mật độ tế bào vi tảo gia tăng lên đến hàng triệu tế bào/lít (thông thường có

khoảng 10 - 100 tế bào vi tảo/ml, nhưng trong trường hợp “nở hoa” mật độ có thể

lên trên 10.000 tế bào/ml) làm biến đổi màu của nước biển từ xanh lục đậm, đỏ cho

đến vàng xám (người dân ven biển thường gọi là nước cám, nước mùn cưa) [32]

Hiện tượng thủy triều đỏ có liên quan chặt chẽ tới sự phú dưỡng của thủy

vực Nguyên nhân của hiện tượng trên có liên quan đến các yếu tố môi trường như:

nhiệt độ, độ mặn và hàm lượng muối dinh dưỡng cũng như các trường khí - thủy

văn Ngoài ra, các chất thải từ hoạt động của con người như nuôi trồng thủy sản

thiếu quy hoạch, sự phát triển của các nhà máy chế biến thủy sản, hóa chất… cũng

là một trong các nguyên nhân dẫn đến sự hình thành thủy triều đỏ [27]

Hầu hết các loài vi tảo biển nở hoa thường đưa đến hậu quả làm cho môi

trường xấu đi Tảo chết và chìm xuống đáy thủy vực với một lượng lớn sau nở rộ

tạo thành một lượng chất dinh dưỡng tích lũy trong trầm tích đáy Một số chất dinh

dưỡng vô cơ dễ phân hủy làm hàm lượng oxy hòa tan suy giảm nhanh chóng, gây

nên hiện tượng thiếu oxy trong các tầng nước làm chết các loài thủy sản, giảm đa

dạng sinh học và thay đổi cấu trúc, thành phần nhóm thủy sinh vật Quá trình này

làm thay đổi thành phần hóa học trong nước, gây tăng các khí độc Đến nay, các

nhà khoa học đã xác nhận có khoảng trên 300 loài vi tảo đã hình thành sự nở hoa

làm thay đổi màu nước Trong đó có 1/4 loài (70 - 80 loài) gây hiện tượng nở hoa

có khả năng sản sinh độc tố đang là mối đe dọa đến khu hệ động vật và thực vật tự

nhiên ở nước, nghề nuôi trồng thủy sản và sức khỏe của con người do độc tố tảo có

thể được tích lũy trong vài loài động vật thân mềm sò, ốc hay cá… và không bị phá

hủy trong quá trình đun nấu, không ảnh hưởng đến mùi vị của thực phẩm Theo các

nhà khoa học, trong vài thập kỷ qua, hiện tượng thủy triều đỏ và nở hoa nước đang

gia tăng ở cả 2 khía cạnh tần số/cường độ xuất hiện và phân bố địa lý [28]

Tại Việt Nam, hiện tượng thủy triều đỏ cũng đã xảy ra ở nhiều nơi Tuy

nhiên, khu vực biển Bình Thuận là nơi có tần suất nở hoa của vi tảo cao nhất, hiện

tượng này dường như xảy ra hàng năm vào khoảng tháng 3 đến tháng 8, khi nhiệt

độ ấm lại và cường độ bức xạ cao nhất trong năm Cũng trong thời kỳ tháng 7 - 8,

hiện tượng nước trồi tỏ ra mạnh nhất, nhiều nhà khoa học cho rằng hiện tượng nước

trồi cũng có quan hệ mật thiết đến sự nở hoa của vi tảo Đồng thời, nghề sản xuất

giống thủy sản và nuôi lồng các loài tôm hùm, cá mú cũng thải ra môi trường một

lượng dinh dưỡng đáng kể cũng là một điều kiện kích thích sự nở hoa [31]

1.2.4 S ự tích lũy sinh học (Bioaccumulation)

Sự tích lũy sinh học (bioaccumulation) là quá trình hấp thụ một hợp chất

nào đó vào cơ thể qua tất cả các con đường trong môi trường tự nhiên như thức ăn,

môi trường nước…[23]

Các hóa chất độc tác động tới cơ thể sinh vật theo hai kiểu:

• Gây độc tức thời (Acute toxicity) có thể dẫn tới cái chết sau một thời gian

ngắn Các liều gây độc tức thời thường có hàm lượng cao hơn nhiều so với

chúng thường có trong tự nhiên

• Gây độc tiềm tàng (Chronic toxicity) là khả năng ảnh hưởng lâu dài đến cơ

thể sinh vật, tác động đến các chu trình sinh hóa, phát triển, sinh trưởng của

cá thể Liều gây ảnh hưởng tiềm tàng thường không lớn, thậm chí chỉ cần

một lượng nhỏ có sẵn trong tự nhiên Cơ sở diễn ra gây độc tiềm tang là khả

năng tích tụ các chất độc của một số cơ thể sinh vật gọi là sự tích lũy sinh

học

1.3 H ệ thống sinh vật chỉ thị và sử dụng vi tảo làm sinh vật chỉ thị

Hiện nay, trong công tác quản lý môi trường việc đánh giá chất lượng nước

thông qua các phương pháp phân tích các chỉ tiêu lý hóa đang được sử dụng rộng

rãi Tuy nhiên, để dự báo một cách chính xác về các tác động có hại đến hệ sinh

thái, đến đời sống các sinh vật trong nhiều trường hợp còn gặp khó khăn Vì vậy,

quan trắc môi trường nước bằng sinh vật chỉ thị với ưu điểm là phương pháp đánh

giá nhanh, đơn giản nhưng chính xác, rẻ tiền lại không gây ô nhiễm môi trường

ngày càng trở nên quan trọng, đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi tại nhiều

nước trên thế giới như: Anh, Bỉ, Tây Ban Nha, Mỹ, Thái Lan…Việc sử dụng

phương pháp sinh học trong đánh giá chất lượng nước ngày nay đã được rất nhiều

quốc gia trên thế giới nghiên cứu và ứng dụng đạt kết quả cao do nó có ưu điểm:

• Rất đa dạng về thành phần và số lượng loài trong tự hiên, thuận tiện ứng

dụng trong các chương trình quan trắc

• Có phân bố ổn định theo lưu vực, có khả năng phản ánh vấn đề ô nhiễm tại

các điểm khi việc xả thải đã kết thúc/không thấy được

• Nhiều loài nhạy cảm với ô nhiễm, cho phép phát hiện được vấn đề ô nhiễm,

đặc biệt là ô nhiễm một số hợp chất dạng vết qua phân tích mẫu lý – hóa

hoặc việc phân tích quá tốn kém

• Nhiều nhóm sinh vật có vòng đời đủ dài, phản ánh được diễn biến chất lượng

môi trường nước thời gian dài và không đòi hỏi tần suất quan trắc liên tục

• Một số loài đặc biệt phù hợp cho các phân tích trong phòng thí nghiệm [13]

• Mọi sinh vật đều có thể sử dụng làm sinh vật chỉ thị tuy nhiên nó có những

ưu nhược điểm nhất đinh Theo J M Hellawell (1989) thống kê một số nhóm

thường sử dụng làm sinh vật chỉ thị dưới nước và thấy rằng vi tảo và động

vật không xương sống là hai nhóm ưu việt hơn cả và thường xuyên được sử

dụng [24]

1.3.1 Khái niệm về sinh vật chỉ thị

Khái niệm chung và cơ bản của sinh vật chỉ thị được mọi người 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 oxi cũng như khả năng chống chịu một hàm

lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường sống và do đó, sự hiện diện

của chúng biểu thị một tình trạng về điều kiện sinh thái của môi trường sống nằm

trong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của đối tượng sinh vật đó” [19]

Nghĩa là, vi sinh vật chỉ thị được hiểu là sinh vật chỉ được phát hiện trong

một môi trường có mức ô nhiễm nhất định Nhưng quan trọng nó phải đặc trưng,

không xuất hiện trong "ngưỡng" ô nhiễm khác Nhìn chung sinh vật chỉ thị thường

được dùng là các loại dễ thay đổi về thành phần loài và mật độ cá thể khi môi

trường có sự thay đổi

Tính chỉ thị môi trường của sinh vật dựa trên khả năng chống chịu của sinh

vật với yếu tố vô sinh của môi trường sống, trong tác động tổng hợp của chúng

Tính chỉ thị môi trường của sinh vật được thể hiện ở các bậc khác nhau: cá thể,

quần thể, nhóm loài và quần xã [4]

Một số khái niệm mở rộng:

Sinh vật cảm ứng (Biosensors): là những sinh vật chỉ thị có thể tiếp tục hiện

diện trong môi trường ô nhiễm thích ứng, phù hợp với tính chất sinh vật chỉ thị

song có thể có ít nhiều biến đổi, do tác động của chất ô nhiễm như giảm tốc độ sinh

trưởng, giảm khả năng sinh sản, biến đổi tập tính

Sinh vật tích tụ (Bioaccumulators): là những sinh vật chỉ thị, không chỉ có

tính chất chỉ thị cho môi trường thích ứng, mà còn có khả năng tích tụ một số chất ô

nhiễm nào đó trong cơ thể chúng với hàm lượng cao hơn nhiều lần so với ở môi

trường ngoài (kim loại nặng, chất organochlorine ) Nhờ đó, bằng phương pháp

phân tích hoá sinh hữu cơ mô cơ thể chúng, người ta có thể phát hiện, đánh giá các

chất ô nhiễm này dễ dàng hơn nhiều so với phương pháp phân tích thuỷ hoá

Sinh vật thăm dò và cảnh báo là những loài sinh vật bản địa đơn lẻ, có khả

năng thể hiện phản ứng có thể đo được đối với chất ô nhiễm và nó được sử dụng

như một chỉ thị cảnh báo sớm về sự có mặt của các chất ô nhiễm trong môi trường

Đối tượng sinh vật là sinh vật chỉ thị có thể là các loài (loài chỉ thị) hoặc các

tập hợp loài (nhóm loài chỉ thị)

• Chỉ thị hệ sinh thái: đo năng suất sơ cấp, quá trình hô hấp của quần xã

• Cấu trúc quần xã chỉ thị: tính chất chỉ thị không dừng ở loài mà từng nhóm

loài, từng quần xã sinh vật trong một vùng sinh cư Sự biến đổi môi trường

nước đã tác động đến cấu trúc quần xã sinh vật nào đó (sinh vật nổi, sinh vật

đáy, cá, rong ) Sự thay đổi của môi trường thể hiện qua các chỉ số sinh học

như: BMWP, IBI, ASPT (đối với quần xã sinh vật thủy vực)

• Quần thể sinh vật chỉ thị: sự biến đổi môi trường thể hiện ở sự có mặt, không

có mặt của một loài, một nhóm loài mà còn thể hiện ở sự biến đổi về số

lượng, cấu trúc quần thể các loài chỉ thị

• Cá thể sinh vật chỉ thị là những dấu hiệu mang tính chỉ thị về sinh lý, sinh

hoá, tập tính, tổ chức tế bào của cá thể sinh vật chỉ thị [29]

1.3.2 Vi t ảo chỉ thị

Vi tảo trong hệ sinh thái thủy vực vừa là sinh vật sản xuất tạo năng xuất sơ

cấp vừa là nguồn dinh dưỡng chủ yếu cho nhiều loài và là nguồn cung cấp oxy

chính cho hệ sinh thái Vì thế việc lựa chọn nó là sinh vật chỉ thị đánh giá chất

lượng nước đang rất được quan tâm Tảo được chọn là sinh vật chỉ thị do đặc tính

hầu như không chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi tác nhân lý hoá Với ưu thế kích thước

nhỏ, việc đánh giá những thay đổi trên một số lượng lớn cá thể của quần xã tảo có

thể tiến hành dễ dàng Tảo có thể dùng làm chỉ thị cho độ axit, ô nhiễm hữu cơ, phú

dưỡng trong hồ hoặc suối Việc thu mẫu vi tảo dễ, không tốn kém Tuy nhiên với

loài tảo sống bám trên bề mặt đá thì đòi hỏi chú trọng trong khâu lẫy mẫu Mặt

khác, chu kỳ sống của tảo ngắn nên không phù hợp để đánh giá tác động môi

trường trong thời gian dài [4]

Theo Palmer (1980), ông thống kê được 46 loài và dưới loài đại diện cho vùng

nước sạch, 50 loài và dưới loài quan trọng nhất có mặt trong vùng ô nhiễm hữu cơ Mỗi

loài thích nghi với từng điều kiện ô nhiễm riêng ngành vi khuẩn lam và tảo mắt chỉ thị

môi trường giàu chất hữu cơ, tảo beegiatoa chỉ thị môi trường nồng độ Hydrogen

Sulfat cao, tảo Sphaerolitus chỉ thị cho môi trường giàu protein, glucid, chất béo Hai

lớp tảo Cryptophyceae, Chrysophyceae có số lượng cá thể cao trong vùng nước sạch

nhưng lại bị ảnh hưởng ngược lại trong vùng nước ô nhiễm [20]

Palmer (1969) đã đưa ra bảng chỉ số ô nhiễm (pollution index) có hệ số từ 1

đến 5, dựa trên 20 loài tảo có khả năng chịu được ô nhiễm cao Những loài tảo

chống chịu với ô nhiễm cao được quy định số 5 và ngược lại thấp dần

B ảng 2 Bảng chỉ số ô nhiễm của các loài tảo chịu được ô nhiễm cao (Palmer,

Từ bảng 2 ta thấy rõ ràng 5 chi tảo Chlamydomonas, Euglena, Scenedesmus,

Phormidinium, Oscillatoria có khả năng chịu được ô nhiễm cao [20, 23]

1.4 Tình hình ô nhiễm sông trên thế giới và Việt Nam

1.4.1 Hi ện trạng ô nhiễm sông trên thế giới

Ô nhiễm nước đang là vấn đề đáng báo động trên thế giới hiện nay Đặc biệt

là các nước phát triển Cùng với sự phát triển thì các khu công nghiệp, nhà máy…đã

thải ra môi trường hàng loạt các lượng chất thải độc hại làm cho nguồn nước ở đây

bị ô nhiễm trầm trọng Đầu tiên phải nói tới con sông ô nhiễm nhất, bẩn nhất thế

giới là sông Citarum, Tây Jakarta, Indonesia

Hình 1 Ô nhiễm Sông Citarum ở Jakarta Indonesia (Vietbao.vn)

Dòng sông với chiều dài lên tới 272km, được cho là dòng sông bẩn nhất

thế giới với lượng rác thải kinh hoàng, mà nếu không có những con thuyền đi lại thì

khó ai biết được đó lại là một con sông Nó bị lấp đầy bởi rác thải sinh hoạt, hóa

chất độc hại của các nhà máy dệt may và xác động vật chết, đôi khi nó chuyển sang

màu đỏ, xanh, vàng do hàm lượng thuốc màu quá cao, những giếng làng gần đó

cũng bị nhiễm thủy ngân nặng nhưng hơn 35 triệu dân Indonesia vẫn phải dựa vào

nó để lấy nguồn nước sinh hoạt mỗi ngày [32]

Ngoài ra, thuốc bảo vệ thực vật, phân bón trong sản xuất nông nghiệp sử

dụng ngày càng nhiều mà cây chỉ hấp thụ 60% còn lại đổ vào nước mặt và nước

ngầm Tiêu biểu là con sông Missisipi ở Mỹ

Sông Mississipi, con sông dài thứ 2 ở Hoa Kỳ, dài 3.782km từ Hồ Itasca,

chảy từ Minnesota đến đồng bằng Louisiana Đồng thời còn là nơi thông thủy đến

hơn 40% cho nước Mỹ Nhận thức được tầm quan trọng của con sông này, người

Mỹ đã tiến hành xây hàng nghìn con đập và đê dọc theo chiều dài của dòng sông

trong suốt thế kỷ trước để hỗ trợ giao thông thủy và kiếm soát lũ lụt Tuy nhiên,

việc làm này cũng đồng thời ngăn các lớp trầm tích chảy xuống hạ lưu làm xói mòn

nhanh chóng đến mức các nhà khoa học đang lo sợ rằng vùng đất ở gần Connectitut

sẽ hoàn toàn biến mất [32]

Hình 2 Sự ô nhiễm của sông Mississippi ở Mỹ (vietbao.vn)

Ngành công nghiệp tuy không sử dụng nhiều nước song mức độ gây ô nhiễm

lại cao hơn nhiều Trên toàn nước Mỹ, các ngành công nghiệp hang năm thải ra hơn

90 tỉ m3 rác thải Đặc biệt là Ấn Độ và hiện nay la Trung Quốc đứng đầu toàn thế

giới với số lượng các con sông bẩn nhất, ô nhiễm nhất do lượng nước thải khổng lồ

từ khu công nghiệp.

Các đám tảo xanh lớn bao vây bờ biển của thành phố Thanh Đảo, tỉnh Sơn

Đông, xuất hiện do tình trạng ô nhiễm nước Dù không có chất độc và tác động xấu

tới nguồn nước, song chúng hấp thụ một lượng không khí khổng lồ khiến động vật

và thực vật sống dưới nước bị thiếu khí Sự hiện diện của tảo khiến ánh sáng mặt

trời không thể lọt xuống dưới nước Tảo để lại mùi hôi thối khi chúng dạt vào các

bờ biển

Hình 3 Một bờ biển trong tình trạng phì dưỡng ở Thanh Đảo – Trung Quốc

(khoahoc.tv)

Và cũng tại Sơn Đông, Trung Quốc 11/2013 xảy ra sự cố tràn dầu làm chết

hàng loạt sinh vật, mất đa dạng sinh thái Thậm chí các đại sứ quán nước ngoài còn

thông báo những giờ nào được ra ngoài đường, giờ nào trong nhà đối với những

người sống tại Trung Quốc [32]

1.4.2 Hi ện trạng ô nhiễm sông ở Việt Nam

Hệ thống nước mặt Việt Nam với hơn 2.360 con sông, suối dài hơn 10km và

hàng nghìn hồ, ao Nguồn nước này là nơi cư trú và nguồn sống của các loài động,

thực vật và hàng triệu người Tuy nhiên, những nguồn nước này đang bị suy thoái

và phá hủy nghiêm trọng do khai thác quá mức và bị ô nhiễm với mức độ khác

nhau Thậm chí nhiều con sông, đoạn sông, ao, hồ đang “chết” Mức độ ô nhiễm

nước đang ngày càng gia tăng do không kiểm soát nguồn gây ô nhiễm hiệu quả

Tình trạng này đang gây ra những ảnh hưởng to lớn tới các loài sinh vật và con

người

Thống kê và đánh giá của Bộ Y tế và Bộ Tài Nguyên môi trường trung

bình mỗi năm ở Việt Nam có khoảng 9.000 người tử vong vì nguồn nước và điều

kiện vệ sinh kém và gần 200.000 trường hợp mắc bệnh ung thư mới phát hiện, mà

một trong những nguyên nhân chính là sử dụng nguồn nước ô nhiễm Theo khảo sát

của Trung tâm Quan trắc môi trường Quốc gia - Tổng cục Môi trường (Bộ Tài

nguyên và Môi trường) cho thấy hiện trạng môi trường nước mặt lục địa nhiều nơi

bị ô nhiễm nghiêm trọng Miền Bắc tập trung đông dân cư (đặc biệt là Đồng bằng

sông Hồng) lượng nước thải đô thị lớn hầu hết của các thành phố đều chưa được xử

lý và xả trực tiếp vào các kênh mương và chảy thẳng ra sông Ngoài ra một lượng

lớn nước thải công nghiệp, làng nghề cũng là áp lực lớn đối với môi trường

nước[30]

Một số sông ở vùng núi Đông Bắc như: Chất lượng sông Kỳ Cùng và các

sông nhánh trong những năm gần đây giảm sút xuống loại A2, sông Hiến, sông

Bằng Giang còn ở mức B1 Đầu nguồn (Lai Châu, Lào Cai, Yên Bái, Hà Giang) vài

năm gần đây mùa khô xuất hiện hiện tượng ô nhiễm bất thường trong thời gian

ngắn 3 - 5 ngày Đặc biệt là lưu vực sông Cầu đã bị ô nhiễm hoàn toàn Lượng chất

thải lỏng thải vào lưu vực khoảng 40 triệu m3/năm làm cho các phụ lưu sông Cầu có

thông số phân tích đều vượt tiêu chuẩn cho phép từ 2 đến hơn 50 lần Đặc biệt là

lượng oxy hòa tan (DO) ở đây rất thấp nhiều khi dưới 1 đơn vị đồng nghĩa là lượng

tôm cá hầu như không hiện diện nữa Lưu vực sông Nhuệ - Đáy với nhiệm vụ cấp

thoát nước cho thủ đô Hà Nội nhiều đoạn bị ô nhiễm tới mức báo động do bị ảnh

hưởng rất lớn bởi nước thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp của thành phố Hà

Nội Trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy nhiều đoạn bị ô nhiễm tới mức báo động, vào

mùa khô giá trị các thông số BOD5, COD, TSS…tại các điểm đo vượt QCVN

08:2008 loại A1 nhiều lần: tại Cầu Diễn - Hà Đông nhận nước tiêu nông nghiệp của

huyện Từ Liêm và nước thải làng nghề, sinh hoạt ở hai bên sông, nước bị ô nhiễm

bởi chất hữu cơ, cặn lơ lửng và vi khuẩn; tại cầu Mai Lĩnh –Hà Đông hàm lượng

chất hữu cơ cao, nồng độ COD trong nước sông vượt quá giới hạn cho phép chất

lượng nước mặt loại A từ 2-3 lần trong khi nồng độ BOD5 vượt quá giới hạn cho

phép chất lượng nước mặt loại A từ 4-6 lần, hàm lượng DO rất thấp chỉ đạt 2.89

mg/l (tháng IV/2003) Chất lượng nước tại đây đạt tiêu chuẩn nước mặt loại B; tại

Cầu Tó - Thanh Trì nhận toàn bộ nước thải sinh hoạt thành phố Hà Nội xấp xỉ

500.000 m3 /ngày đêm và nước thải sản xuất công nghiệp và các dịch vụ khác

khoảng 250.000-300.000 m3 /ngày mang theo nhiều chất cặn bã lơ lửng, chất hữu

cơ, hoá chất độc hại, vi khuẩn gây bệnh

Hình 4 Một đoạn sông Nhuệ, xã Trung Văn, Từ Liêm, Hà Nội (khoahoc.tv)

Đối với sông Đáy, chất lượng nước sông Đáy thay đổi thất thường và phụ

thuộc chủ yếu vào chất lượng và lưu lượng nước thải từ sinh hoạt, công nghiệp,

nông nghiệp, làng nghề xuống các kênh mương, sông nội địa, sau đó đổ dồn vào

sông Đáy dọc theo sông Vào đầu mùa mưa, nước bị ô nhiễm bởi các chất rửa trên

bề mặt lưu vực nên hàm lượng các chất hữu cơ cao hơn Chất lượng nước đạt tiêu

chuẩn nước mặt loại B Tại Ba Thá-Chương Mỹ, về mùa cạn, nước sông Đáy bị ô

nhiễm bởi các chất hữu cơ như COD = 18-27 mg/l, vượt quá giới hạn cho phép

nuớc mặt loại A từ 1.8-2.7 lần, BOD = 9-15 mg/l, vượt quá giới hạn cho phép nuớc

mặt loại A từ 2.2-4.0 lần, hàm lượng DO thấp khoảng 5.5 mg/l, không đạt tiêu

chuẩn nước mặt loại A Tại cầu Hồng Phú - Phủ Lý nước bị ô nhiễm nặng, hàm

lượng COD trung bình khoảng 20-30 mg/l, cao gấp 2-3 lần so với giới hạn cho

phép nước mặt loại A; hàm lượng BOD trung bình khoảng 15-25 mg/l, cao gấp 4-6

lần so với giới hạn cho phép loại A; hàm lượng ô xy hoà tan thấp 3.7-4.0 mg/l Lưu

vực sông Mã thông số độ đục rất cao, do lượng phù sa lớn và hiện tượng xói mòn từ

thượng nguồn [3, 22

Miền Trung và Tây Nguyên có một số khu vực chất lượng nước giảm do

việc đổi dòng phục vụ các công trình thủy lợi (hiện tượng ô nhiễm trên sông Ba vào

mùa khô) Nguồn ô nhiễm chính khu vực Đông Nam Bộ là nguồn ô nhiễm nước

mặt chủ yếu do nước thải công nghiệp và sinh hoạt Hệ thống sông Đồng Nai đang

phải chịu ô nhiễm nặng nề, đặc biệt là ở hạ lưu các sông đoạn qua thành phố Biên

Hòa do phải tiếp nhận tải lượng cao các chất ô nhiễm như TSS, COD, tổng Nitơ so

với tổng tải lượng trên lưu vực Phía thượng lưu hồTrị An, chất lượng nước nói

chung là tốt Tuy nhiên, hàm lượng SS vẫn vượt quá tiêu chuẩn quốc gia từ 2 đến 4

lần do chịu sự xói mòn từ khu dẫn nước Buong Khu vực trung lưu, hàm lượng TSS

và các chất hữu cơ khá cao: TSS vượt quá tiêu chuẩn quốc gia loại A từ 3-9 lần, DO

nhỏ hơn tiêu chuẩn và COD vượt tiêu chuẩn từ 1.8-2.8 lần Tại cầu Đồng Nai, nồng

độ của chì đo được là 0.0522 mg/l, lớn hơn tiêu chuẩn loại A một chút là 0,05 mg/l

Khu vực từ cảng Long Đại đến nơi nhập lưu của các sông Đồng Nai, Sài Gòn, nước

mặt bị ô nhiễm một cách cục bộ Xung quanh khu vực phà Cát Lái, DO nhỏ hơn

tiêu chuẩn loại B, tại cảng Rau Quả, Coliform vượt quá tiêu chuẩn loại B 7 lần Tại

đây, có hiện tượng nhiễm mặn do ảnh hưởng của thuỷ triều, đặc biệt là vào mùa

khô Khu vực hạ lưu, cụ thể là khu vực phà Bình Khánh có dấu hiệu ô nhiễm cục bộ

SS và chất ô nhiễm hữu cơ với TSS vượt tiêu chuẩn loại A từ 2-2.5 lần đồng thời

quan trắc chất lượng nước cũng đưa ra cảnh báo về mức độ nhiễm mặn, dẫn đến

việc không thể sử dụng nước phục vụ cho tưới tiêu

Hình 5 Một đoạn sôngĐồng Nai chảy qua khu vực Biên Hòa (khoahoc.tv)

Chất lượng nước sông Sài Gòn là một vấn đề bức xúc do lượng nước thải từ

các khu công nghiệp và các khu dân cư ở Bình Dương, TP Hồ Chí Minh,… Sông

Sài Gòn trong những năm gần đây mức độ ô nhiễm mở rộng hơn về phía thượng

lưu Thành phần của nước thải bao gồm các hợp chất hữu cơ, các kim loại nặng

Hiện tại, sông Sài Gòn tiếp nhận khoảng 12,600 kg BOD mỗi ngày, chiếm khoảng

60% tổng tải lượng BOD của toàn lưu vực Khu vực thượng lưu có sự xuất hiện cục

bộ của hiện tượng axít hoá và ô nhiễm chất hữu cơ do đất có chứa kiềm dọc bờ

sông, dẫn đến giá trị pH thấp hơn tiêu chuẩn Nồng độ DO nói chung thấp hơn tiêu

chuẩn loại A, trong khi đó hàm lượng N-NH4 vượt tiêu chuẩn Đặc biệt tại cửa sông

Thị Tính, N-NH4 vượt tiêu chuẩn 29.2 lần Khu vực trung lưu (cửa sông Thị Tính

đến cầu Bình Phước) có dấu hiệu rõ rệt về ô nhiễm môi trường nước, pH thấp hơn

tiêu chuẩn loại B, DO có giá trị thấp, đặc biệt là ở đoạn phía dưới (cầu An Lộc –

TP HồChí Minh), DO giảm xuống còn 0.03-1.5 mg/l, hàm lượng N-NH4 vượt tiêu

chuẩn loại B từ 6.2 đến 7.5 lần Tại Cầu Phú Cường, Coliform vượt tiêu chuẩn 16

lần Khu vực hạ lưu (từ cầu Bình Triệu đến cầu Tân Thuận – TP HồChí Minh) chất

lượng nước rất kém, bị ô nhiễm nặng do nước thải sinh hoạt, đô thị và nước thải

công nghiệp TSS vượt quá tiêu chuẩn loại B 4.8 lần, trong khi DO thấp hơn một

chút so với tiêu chuẩn tại hầu hết các điểm quan trắc Coliforms vượt tiêu chuẩn vài

lần tại cầu Rạch Ông, cầu Tân Thuận, do ô nhiễm nên dẫn đến nhiều khó khăn và

hạn chế trong việc sử dụng nguồn nước trên sông Sài Gòn Trong khu vực này,

nước bị ô nhiễm dầu, đặc biệt là khu vực xung quanh cầu Tân Thuận, hàm lượng

dầu vượt qua tiêu chuẩn loại A 26 lần Tại khu vực các cửa sông, nhiễm mặn cũng

là một vấn đề đáng được quan tâm Sông Thị Vải được ví như một hồ chứa nước

thải công nghiệp từ các khu công nghiệp Biên Hoà và Phú Mỹ Mực nước trên sông

chịu ảnh hưởng bởi bán nhật triều Bởi lý do này, nước bị nhiễm mặn quanh năm

Hiện tượng ô nhiễm ngày càng gia tăng Khả năng tự làm sạch và pha loãng của

sông rất thấp, dẫn đến nhiều khu vực trên sông bị ô nhiễm rất nặng Khu vực sông

từ hợp lưu suối Cả và sông Thị Vải đến khu công nghiệp Mỹ Xuân, môi trường

nước bị ô nhiễm chất thải hữu cơ một cách nghiêm trọng, nước có mầu nâu đen và

có mùi khó chịu trong suốt quá trình triều lên và triều xuống DO thường xuyên

dưới 0.13 mg/l tất cảcác điểm quan trắc trên lưu vực (Giá trị nhỏ nhất là 0.04 mg/l

tại cảng Vedan) Hàm lượng N-NH4 cũng vươt tiêu chuẩn loại B từ 3 đến 15 lần

Hàm lượng thuỷ ngân vượt tiêu chuẩn từ vài lần đến vài trăm lần Việc giám sát

hàm lượng thuỷ ngân trong nước là rất cần thiết vì nó có thể hủy hệt huỷ sinh qua

chuỗi thức ăn và đe doạ sức khoẻ của con người Hệ thống sông ở Đồng bằng sông

Cửu Long nước thải nông nghiệp lớn nhất nước (70% lượng phân bón được cây và

đất hấp thụ, 30% đi vào môi trường nước) Vì vậy chất lượng nước sông Tiền và

sông Hậu đã có dấu hiệu ô nhiễm hữu cơ (mức độ ô nhiễm sông Tiền cao hơn sông

Hậu.Hệ thống sông Vàm Cỏ chịu ảnh hưởng mạnh của thuỷ triều Khu vực này tiếp

nhận nước thải từ các kênh rạch, các khu dân cư,khu công nghiệp và các trang trại

chăn nuôi ở Tân An (Long An) Ở phạm vi trung lưu và khu vực hạ lưu phía cuối

sông, nước bị ô nhiễm và không thể sử dụng cho mục đích tưới tiêu., pH nhỏ hơn

tiêu chuẩn loại A Tại Kênh Xang (Tây Ninh), pH giảm xuống còn 3.15, DO vượt

tiêu chuẩn loại B, N-NH4 và coliforms cũng vượt tiêu chuẩn từ 43 đến 58 lần [2, 6,

22]

Nghiên cứu và xử lý nguồn nước ô nhiễm la một cấn đề cấp thiết có tính

chiến lược lâu dài là có thể cung cấp những nguồn nước uống an toàn đã qua xử lý

và cải thiện hệ thống vệ sinh Chiến lược ngắn hạn là sử dụng những phương pháp

xử lý nước đơn giản tại hộ gia đình như lọc nước, đun sôi nước bằng lượng nhiệt

thừa từ nấu nướng Ngay cả việc xây dựng thói quen rửa tay cũng có thể bảo vệ

hàng triệu con người