ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT LƯỢNG NƯỚC ĐẾN CÁ CHÉP (CYPRINUS CARPIO) TRONG THỬ NGHIỆM ĐỘC CẤP TÍNH

Một nghiên cứu có tínhhệ thống trong kiểm tra độc tính thủy sinh bao gồm các nội dung cơ bản sau:Lựa chọn sinh vật thích hợp cho thử nghiệm; Quan trắc môi trường nước thực tế nhă

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG

- -KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI:

“ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT LƯỢNG

NƯỚC ĐẾN CÁ CHÉP (CYPRINUS CARPIO)

TRONG THỬ NGHIỆM ĐỘC CẤP TÍNH”

Người thực hiện : Trần Thị Việt Anh

Chuyên ngành : Khoa học Môi trường

Giáo viên hướng dẫn : Ths Nguyễn Thị Thu Hà

Hà Nội – 2016

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG

- -KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI:

“ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Chuyên ngành : Khoa học Môi trường

Giáo viên hướng dẫn : Ths Nguyễn Thị Thu Hà

Địa điểm thực hiện : Bộ môn Công nghệ Môi trường

Hà Nội – 2016

LỜI CẢM ƠN

Sau quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp tại bộ môn Công nghệ Môitrường – Học viện Nông nghiêp Việt Nam, với những nỗ lực của bản thân và sựgiúp đỡ, chỉ bảo rất tận tình từ các quý thầy cô, anh chị và các bạn, em đã hoànthành đề tài khóa luận tốt nghiệp của mình

Đạt được kết quả này, trước tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tớiThS.Nguyễn Thị Thu Hà, Giảng viên bộ môn công nghệ môi trường, Khoa Môi trường

đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình em thực hiện đề tài

Em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Công nghệ môi trường đãchỉ bảo, giảng dạy cho em trong quá trình em học và thực tập tại bộ môn Cảm ơn

cô Nguyễn Thị Khánh, anh Trần Minh Hoàng, cùng các bạn tại phòng thí nghiệm

bộ môn đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài.Em xingửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa Môi trường đã tận tìnhhướng dẫn, dạy bảo cho em những kiến thức trong suốt quá trình em học tập tạiHọc viện Em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, bạn bè đãluôn động viên, giúp đỡ và ủng hộ em trong suốt quá trình học tập vừa qua

Cuối cùng, em xin kính chúc quý thầy cô luôn mạnh khỏe, công tác tốt, gặthái được nhiều thành công trong sự nghiệp cũng như trong cuộc sống !

Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2016

Người thực hiện

Trần Thị Việt Anh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG v

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Hiện trạng chất lượng nước mặt tại Việt Nam 3

1.1.1 Nguồn gây suy thoái chất lượng nước mặt 3

1.1.2 Hiện trạng khai thác và sử dụng nước mặt ở Việt Nam 7

1.2 Ảnh hưởng của chất lượng nước đến sinh vật thủy sinh 15

1.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng sinh trưởng, phát triển của sinh vật thủy sinh .15

1.2.2 Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của môi trường đến sinh vật thủy sinh .19

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 Đối tượng nghiên cứu 25

2.2 Phạm vi nghiên cứu 25

2.3 Nội dung nghiên cứu 25

2.4 Phương pháp nghiên cứu 25

2.4.1 Phương pháp lấy mẫu nước 25

2.4.2 Phương pháp phân tích chất lượng nước 25

2.4.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 27

2.4.4 Phương pháp đánh giá kết quả 29

2.4.5 Phương pháp xử lý số liệu 29

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

3.1 Hiện trạng chất lượng nước trước khi thử nghiệm 30

3.1.1 Hiện trạng các thông số chất lượng nước trước thử nghiệm 30

3.1.2 Mức độ chất lượng nước trước khi thử nghiệm 32

3.2 Ảnh hưởng của chất lượng nước đến sinh vật thử nghiệm 33

3.2.1 Ảnh hưởng của chất lượng nước đến biểu hiện hành vi của sinh vật thử nghiệm 33

3.2.2 Ảnh hưởng của chất lượng nước đến biểu hiện lâm sàng của sinh vật thử nghiệm 43

3.2.3 Ảnh hưởng của chất lượng nước đến tỷ lệ ngộ độc và tử vong ở cá 48

3.3 Xây dưng quy trình thử nghiệm 51

Phần 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55

5.1 Kết luận 55

5.2 Kiến nghị 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BVTV Bảo vệ thực vật

EPA Cơ quan bảo vệ mội sinh Hoa Kỳ

(Environmental Protection Egency)

LC Giá trị liểu lượng gây chết

(Lethal Concentration)NSF Trung tâm hợp tác về An toàn Thực phẩm và Nước uống

của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO)(National Sanitation Foundation)

OECD Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế

(The Organisation for Economic Co – operation and Development)

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 : Tổng lượng nước thải và thải lượng chất ô nhiễm trong nước

thải từ các khu công nghiệp 5

Bảng 1.2: Kết quả đánh giá chất lượng nước sông Cầu tại các khu vực quan trắc dựa trên chỉ số chất lượng nước WQI 13

Bảng 1.3: Ước tính nồng độ TAN gây chết cá tra giống ở 96 giờ 23

Bảng 2.1 Phương pháp phân tích các thông số 26

Bảng 2.2 : Thang đánh giá chất lượng nước theo WQI 27

Bảng 2.3 : Phân loại các biểu hiện của sinh vật thử nghiệm 28

Bảng 3.1: Giá trị các thông số chất lượng nước trước khi thử nghiệm 30

Bảng 3.2: Dãy pha loãng và mức độ chất lượng nước của dãy pha loãng trước khi thử nghiệm 32

Bảng 3.3 : Tỷ lệ tử vong của cá Chép trong quá trình thử nghiệm (%) 51

Bảng 3.4 Ngưỡng đánh giá ngộ độc, tử vong và hành vi bất thường trong thử nghiệm độc tính trên cá chép 53

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 : Tỷ lệ tải lượng chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt các vùng 3

Hình 1.2: Diễn biến hàm lượng BOD5 trong nước một số hồ tại khu vực nông thôn tỉnh Bắc Giang giai đoạn 2012-2014 8

Hình 1.3 : Tỷ trọng đóng góp phát thải BOD5 của các ngành công nghiệp 9

Hình 1.4: Hàm lượng TSS kênh Xà No giai đoạn 2010-2013 10

Hình 1.5 : Tỷ trọng đóng góp phát thải TSScủa các ngành công nghiệp 10

Hình 1.6: Bản đồ hiện trạng chất lượng nước LVS Cầu năm 2012 14

Hình 3.1: Sự thay đổi cường độ hô hấp của cá chép trong 8 giờ 34

Hình 3.2: Sự thay đổi cường độ hô hấp của cá chép trong 96 giờ 34

Hình 3.3: Thay đổi chu kỳ ngoi lên đớp khí của cá chéptheo thời gian 38

Hình 3.4: Thay đổi độ sâu bơi lội trung bình của các cá thể cá chép theo thời gian 41

Hình 3.5: Tỷ lệ khối lượng gan/khối lượng cơ thể của các sinh sau 96 giờ thử nghiệm 44

Hình 3.6: Biểu hiện tích nước ở gan cá chép sau 96 giờ thử nghiệm 45

Hình 3.7 : Cá bị nhiễm bệnh và nhiễm ký sinh trùng 47

Hình 3.8 : Tỷ lệ cá Chép có biểu hiện nhiễm bệnh, nhiễm ký sinh trùng 47

Hình 3.9: Diễn biến mức độ ngộ độc theo thời gian tại các phân mức chất lượng nước 49

Hình 3.10 : Sơ đồ quy trình thử nghiệm cấp độc tính ảnh hưởng của chất lượng nước trên loài cá Chép (Cyprinus Carpio) 52

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Quản lý chất lượng nước là một vấn đề đang rất được chú trọng donước là môi trường chịu ảnh hưởng rất lớn từ các chất bẩn từ các hoạt độngcủa con người gây nên hay sự xâm nhập từ các môi trường khác và cùng vớisự biến động rất nhanh của môi trường nước do ảnh hưởng của khí hậu, nướcthải quan trắc môi trường bằng các thông số hóa lý dẫn tới chi phí cao trongkhi kết quả chỉ phản ánh được một phần hiện trạng chất lượng môi trường domang tính chất không liên tục Nhu cầu của hiện trạng và đánh gia hiện trạng

ô nhiễm môi trường nói chung và chất lượng nước mặt nói riêng hiện nay đòihỏi có một công cụ tốt hơn, nhạy cảm hơn đối với sự thay đổi của môi trườngnước so với các thông số hóa lý

Thử nghiệm độc tính là cơ sở để xác định rủi ro và tác động môi trườngđến sinh vật nói chung và sinh vật thủy sinh nói riêng Một nghiên cứu có tínhhệ thống trong kiểm tra độc tính thủy sinh bao gồm các nội dung cơ bản sau:Lựa chọn sinh vật thích hợp cho thử nghiệm; Quan trắc môi trường nước thực

tế nhằm xác định khoảng nồng độ của các chất gây độc đối với sinh vật làmcăn cứ để lựa chọn nồng độ thử nghiệm; Tạo điều kiện sinh trưởng và pháttriển cho sinh vật gần với điều kiện môi trường địa phương; Tiến hành thửnghiệm độc tính đối với động vật trong phòng thí nghiệm Trong đó, cá là mộtthành phần sinh vật phổ biến và quan trọng trong các môi trường nước, vì vậy

mà mọi sự thay đổi về chất lượng nước đều sẽ gây ảnh hưởng đến đời sốngcủa chúng và thể hiện lên đó những biểu hiện bên ngoài khác nhau như ( nổiđầu, bơi mất định hướng, ) Cá được sử dụng hầu hết trong các thử nghiệmđộc tính trong nước, được công nhận bởi US.EPA, OECD cũng như nhiềunước phát triển, được áp dụng với thử nghiệm hóa chất và thử nghiệm độc

tính của nước thải Tuy nhiên các nghiên cứu mới chỉ xem xét đến giá trị LC(nồng độ gây chết), chưa tận dụng được hết các biếu hiện của sinh vật nàydưới tác động của chất độc

Trong quản lý chất lượng ao nuôi trong nuôi trồng thủy sản, vấn đề chấtlượng nước đóng vai trò vô cùng quan trọng Các loài sinh vật thủy sinh cầncó môi trường nước tốt để sống khỏe mạnh, môi trường nước nhiễm bẩn sẽlàm chúng bị sock, dễ bị mắc bệnh và có thể gây chết.Vì vậy việc nắm bắtđược các biểu hiện nhiễm độc trên cá giúp người nuôi trồng kịp thời điềuchỉnh, khắc phục chất lượng nước để đảm bảo môi trường sống và năng suấtcho các loài sinh vật nuôi Do đó, việc đánh giá ảnh hưởng của chất lượngnước đến động thái của cá là cần thiết.Mặt khác, những chất ô nhiễm trongmôi trường nước thường lắng đọng chủ yếu ở tầng đáy, trong các mùn bã hữu

cơ, bùn đáy Cá chép là loài thích hợp để làm sinh vật thử nghiệm, vì chúngsống chủ yếu ở tầng đáy,nơi có dòng chảy chậm, là loài ăn tạp, do vậy mà sựthay đổi chất lượng nước sẽ có ảnh hưởng lớn đến loài cá này Hơn nữa, cáchép là loài phổ biến, kích thước lớn, dễ quan sát,dễ kiếm trong tự nhiên đồngthời chúng đóng vai trò kinh tế quan trong trong ngành thủy sản nước ta

Với mục đích đưa ra một thang đo về chất lượng nước dựa trên nhữngbiểu hiện của sịnh vật để giúp cho công tác quản lý chất lượng nước trở nên

dề dàng và đỡ tốn kém hơn, tôi đã quyết định lựa chọn và nghiên cứu đề tài “

đánh giá ảnh hưởng của chất lượng nước đến động thái của cá chép

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định các biểu hiện của cá chép (Cyprinus carpio) ở các mức chấtlượng nước khác nhau trong điều kiện phòng thí nghiệm

- Xây dựng quy trình thử nghiệm độc cấp tính trên cá Chép (Cyprinus carpio)

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Hiện trạng chất lượng nước mặt tại Việt Nam

1.1.1 Nguồn gây suy thoái chất lượng nước mặt

Việt Nam có nguồn nước mặt phong phú với hệ thống sông suối dàyđặc cùng với các ao, hồ, kênh rạch phân bố rộng khắp các khu vực trên cảnước Đây là nguồn cung cấp nước cho sinh hoạt, sản xuất… đồng thời cũng

là nơi tiếp nhận chất thải từ các hoạt động này Ô nhiễm nguồn nước xuấtphát từ nhiều nguyên nhân khác nhau Do tiếp nhận nhiều loại nguồn thải,môi trường nước mặt đang ở tình trạng ô nhiễm tại nhiều nơi, tùy theo đặctrưng của từng khu vực khác nhau Mức độ gia tăng các nguồn thải hiện nayngày càng lớn với quy mô mở rộng ở hầu hết các vùng miền trong cả nước

Hình 1.1 : Tỷ lệ tải lượng chất ô nhiễm trong nước thải

sinh hoạt các vùng

Nguồn : Tổng cục môi trường, 2012

Nguồn thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt chiếm trên 30% tổng lượng

thải trực tiếp ra các sông hồ, hay kênh rạch dẫn ra sông Theo số liệu tính

toán, Đông Nam bộ và đồng bằng sông Hồng là hai vùng tập trung nhiều

lượng nước thải sinh hoạt nhất cả nước (hình 1.1)

Vùng đồng bằng sông Hồng: Hiện nay, không chỉ ở thành thị, mà ngày

nay cả ở khu vực nông thôn, lượng nước thải sinh hoạt chiếm tỷ lệ rất lớn vàtăng nhanh qua các năm.Phần lớn các đô thị đều chưa có nhà máy xử lý nướcthải tập trung, hoặc đã xây dựng nhưng chưa đi vào hoạt động, hoặc hoạtđộng không có hiệu quả

Theo Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội (2011), trong LVS Nhuệ Đáy, Hà Nội đóng góp 48,8% tổng các nguồn thải Tổng lượng nước thải từcác nguồn khác nhau của thành phó khoảng 670.000 m3, trong đó có tới hơn620.000 m3 (93% tổng lượng nước thải) chưa được xử lý xả thẳng vào hệthống thoát nước Lượng nước còn lại chỉ được xử lý sơ bộ hoặc trong các bểtự hoại, bể lắng trong các tuyến thoát nước chung.Thành phố Hà Nội hiện naymới chỉ có 4 trạm xử lý nước thải tập trung (Kim Liên, Trúc Bạch, Bắc ThăngLong – Vân Trì và một trạm xử lý nhỏ trong Khu đô thị mới Mỹ Đình), vớitổng công suất thiết kế 50.000 m3/ngày đêm nhưng hầu hết các trạm xử lý tậptrung này có tỷ lệ xử lý còn rất thấp so với yêu cầu

-Vùng Đông Nam bộ: với 3 trung tâm đô thị lớn : Tp Hồ Chí Minh,

Đồng Nai và Bà Rịa – Vũng Tàu, là vùng có mức đô thị hóa cao nhất cả nước.Với mật tỷ lệ dân cư sống ở thành thị cao nhất cả nước (chiếm 57.1%).Trongsố các nguồn tiếp nhận lượng chất thải nhiều nhất với 76.21% tổng lượngnước thải và 66.6% tổng tải lượng BOD5 Đây là nguồn thải chủ yếu gây nêntình trạng ô nhiễm môi trường nước trên lưu vực, đặc biệt là ô nhiễm hữu cơ,

ô nhiễm do dầu mỡ, chất hoạt động bề mặt và vi trùng gây bệnh Tuy nhiêncho đến nay, trong tất cả các đô thị trên lưu vực hệ thống sông Đồng Nai, chỉcó Tp Hồ Chí Minh triển lắp đặt một số hệ thống xử lý nước thải tập trung

Nguồn thải công nghiệp: Trong giai đoạn đẩy mạnh công nghiệp hóa

hiện đại hóa đất nước, đi kèm với đó là sự gia tăng lượng nước thải lớn,nhưng mức đầu tư cho hệ thống xử lý nước thái chưa đáp ứng yêu cầu VùngĐông Nam bộ, với toàn bộ các tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm phía Nam,nơi tập trung các KCN lớn, là vùng có lượng phát sinh nước thải công nghiệplớn nhất cả nước Số lượng KCN có hệ thống xử lý nước thải vẫn đang ở mứctrung bình (50-60%), hơn nữa 50% trong số đó vẫn chưa hoạt động hiệu quả

Bảng 1.1 : Tổng lượng nước thải và thải lượng chất ô nhiễm trong nước

thải từ các khu công nghiệp

Nguồn : Bộ Tài nguyên và môi trường, 2009

Nguồn thải nông nghiệp: Bên cạnh những nguồn thải nêu trên, nước

thải nông nghiệp cũng là vấn đề đáng quan tâm hiện nay Đó là nguyên nhânchính gây ảnh hưởng đến nguồn nước tại những địa phương có nền kinh tếnông nghiệp phát triển mạnh như vùng đồng bằng sông Cửu Long Nước thải

từ hoạt động nông nghiệp có chứa hóa chất bảo vệ thực vật, hay thuốc trừ sâu,

là thành phần độc hại cho môi trường và sức khỏe con người Đặc biệt, cáckhu vực này, đời sống dân cư vẫn gắn với nguồn nước sống, dùng làm nước

để nuôi trồng thủy sản

Theo tính toán chưa đầy đủ, nhu cầu sử dụng phân bón cho các hoạtđộng sản xuất nông nghiệp của khu vực phía Bắc chiếm khoảng 30-40% tổngnhu cầu toàn quốc Lượng phân bón và hóa chất trên là nguồn gây ô nhiễmđáng kể cho các con sông trong mùa mưa, khi các chất gây ô nhiễm bị rửa trôisau các cơn mưa lũ.

Ô nhiễm nước mặt tại các khu vực làng nghề cũng đang là vấn đề nóngtại một số vùng nông thôn hiện nay, đặc biệt là tại khu vực ĐBSH Theo kếtquả khảo sát thực tế tại 52 làng nghề do bộ NN&PTNT công bố năm 2011,100% số mẫu phân tích nước ở cả 6 loại hình làng nghề đặc trưng là chế biếnlương thực, thực phẩm, vật liệu xây dựng, dệt nhuộm, tái chế giấy và tái chếkim loại đều cho thông số ô nhiễm vượt quá quy chuẩn cho phép Trong đó,đáng kể có 24 làng nghề ô nhiễm nặng (46.2%) 14 làng nghề ô nhiễm vừa(26.9%) và 14 làng nghề ô nhiễm nhẹ (26.9%)

Tại làng nghề nấu rượu ở Vân Hà (Làng Vân, Bắc Giang)có hơn 880 hộgia đình nấu rượu, nuôi từ 15.000 đến 20.000 con lợn, mỗi ngày phát sinhkhoảng 1.500 m3 nước thải đều đổ trực tiếp ra hệ thống cống rãnh, ao hồ, làmcho hàm lượng các chất ô nhiễm vượt quá quy đinh cho phép của cột B1QCVN 08 : 2008/BTNMT nhiều lần : BOD5 từ 7,5 – 10,1 lần ; amoni từ 34,5đến 96,2 lần

Nguồn thải y tế: Nước thải y tế được xem là nguồn thải độc hại nếu

không được xử lý trước khi thải ra môi trường Hầu hết các bệnh viện do bộ y

tế quản lý đã được đầu tư hệ thống xử lý nước thải tập trung Tuy nhiên, tạicác bệnh viện thuộc sở y tế địa phương quản lý hay các bệnh viện thuộc cácngành quản lý cũng như các cơ sở khám chữa bệnh tư nhân nằm rải rác, phầnlớn chưa có hệ thống xử lý nước thải Theo Cục Quản lý môi trường y tế, năm

2011, Nươc ta có hơn 13.640 cơ sở khám y tế, mỗi ngày các đơn vị này thải rakhoảng 120.000 m3 nước thải y tế, trong khi đó chỉ có 53.4% trong tổng số

bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải y tế không thể xử lý được bằng phươngpháp xử lý nước thải thông thường.

1.1.2 Hiện trạng khai thác và sử dụng nước mặt ở Việt Nam

Theo sự ước tính của các nhà chuyên môn lượng nước hàng năm dùngtrong nông nghiệp khoảng 93 tỷ m3 , cho công nghiệp khoảng 17.3 tỷ m3, chodịch vụ là 2 tỷ m3, cho sinh hoạt là 3.09 tỷ m3 Tính đến năm 2023 cơ cấudùng nước sẽ thay đổi theo xu hướng Nông nghiệp 75%, công nghiệp 16%,tiêu dùng 9% Nhu cầu dùng nước sẽ tăng gấp đôi, chiếm khoảng 1/10 lượngnước sông ngòi, 1/3 lượng nước nội địa, 1/3 lượng nước chảy ổn định

Đời sống sinh hoạt hằng ngày của con người sử dụng rất nhiều nướcsinh hoạt Ở khu vực thành thị, có trên 240 nhà máy cấp nước đô thị với tổngcông suất thiết kế là 3.42 triệu m3/ngày Trong đó 92 nhà máy sử dụng nguồnnước dưới đất với tổng công suất khoảng 1.95 triệu m3/ngày và 148 nhà máy

sử dụng nguồn nước dưới đất với tổng công suất khoảng 1.47 triệu m3/ngày

Ở khu vực nông thôn, có khoảng 36.7 triệu người dân được cấp nước sạch(trên tổng số người dân 60.44 triệu)

a Chất lượng nước đánh giá thông qua các thông số môi trường

Ô nhiễm hữu cơ: Tại khu vực phía Bắc, nơi có mật độ dân số đông

cũng như các hoạt động sản xuất nông nghiệp đã ghi nhận hiện tượng ô nhiễmcục bộ nước sông với một số thông số đã vượt QCVN nhiều lần như COD,BOD5, TSS, Coliform…Khu vực Sông Ngũ Huyện Khê, đoạn qua Bắc Giang,Bắc ninh có hàm lượng BOD5 trong nước cao nhất qua các năm Điển hìnhnhất là đoạn cầu Đào Xá, năm 2011 vượt trên 2.5 lần so với QCVN 08: 2008cột B1, năm 2012 vượt trên 11 lần so với QCVN 08: 2008 cột B1, ở các nămsau có xu hướng giảm dần, tuy nhiên hàm lượng vẫn cao hơn quy chuẩn chophép Khu vực Sông Cầu qua Thái Nguyên, Bắc Giang , Bắc Ninh, VĩnhPhúc, có hàm lượng thấp hơn so với địa phân sông Ngũ Huyện Khê Hầu như

các điểm quan trắc cho đến năm 2014 đều có hàm lượng BOD5đạt dướiQCVN 08: 2008 cột B1, ngoại trừ điểm Hương Lâm vượt QCVN 08: 2008cột B1 >2 lần.Một số điểm thì hàm lượng BOD5 đã đạt mức dưới QCVN 08:

2008 cột A1 ví dụ như Cầu Vát, Vạn Phúc, Cầu Thị Cầu

Hình 1.2: Diễn biến hàm lượng BOD 5 trong nước một số hồ tại khu vực

nông thôn tỉnh Bắc Giang giai đoạn 2012-2014

Nguồn: Trung tâm QTMT tỉnh Bắc Giang, 2014

Nước thải của các ngành sản xuất trong hoạt động công nghiệp cũngđóng góp một phần lớn các chất hữu cơ Mỗi ngành sản xuất có đặc trưngnước thải khác nhau Kết quả phân tích cho thấy, trong những ngành sản xuấtcông nghiệp, tỷ trọng đóng góp lượng BOD5 nhiều nhất là ngành sản xuấtthực phẩm và đồ uống chiếm 59.66% trong tổng hàm lượng BOD5 của ngànhcông nghiệp trong năm 2006 Xếp thứ 2 là ngành sản xuất sản phẩm gỗ vànông sản chiếm 23.34%

Hình 1.3 : Tỷ trọng đóng góp phát thải BOD 5 của các ngành công nghiệp

Nguồn : Bộ Tài nguyên và môi trường, 2009

Suy giảm oxy hóa tan: Đồng thời với ô nhiễm chất hữu cơ là sự suy

giảm oxy hòa tan tại các thủy vực tiếp nhận nước thải.Kết quả quan trắc nướckênh Xà No, đoạn gần chợ Một Ngàn và chợ Bảy Ngàn tại xã Tân Nhuận và

xã Tân Hòa, huyện Châu Thành A, tỉnh Hậu Giang cho thấy hiện trạng nướcmặt đang bị ảnh hưởng bởi nước thải sinh hoạt với giá trị DO rất thấp khôngđạt ngưỡng QCVN Theo Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hậu Giang(2014), nồng độ DO ở kênh Xà No nhận nước thải sinh hoạt và công nghiệprất thấp, giai đoạn 2010-2013, DO mới chỉ vừa chạm ngưỡng QCVN 08:2008/BNTMT cột B1, không năm nào đạt QCVN 08: 2008/BTNMT cột A1hoặc A2 (sử dụng cho mục đích sinh hoạt)

Chất rắn lơ lửng

Chất rắn lơ lửng đến từ nhiều nguồn (tự nhiên hoặc nhân tạo) gây ảnh hưởngchủ yếu đến mỹ quan và hệ sinh thái nước Theo đó, Kết quả quan trắc nướckênh Xà No, đoạn gần chợ Một Ngàn và chợ Bảy Ngàn tại xã Tân Nhuận và

xã Tân Hòa, huyện Châu Thành A, tỉnh Hậu Giang cũng cho thấy hiện trạngnước mặt đang bị ảnh hưởng bởi nước thải sinh hoạt với hàm lượng TSS cao

và vượt ngưỡng QCVN Tương tự, hàm lượng TSS tại điểm quan trắc qua các

năm đều vượt nhiều lần so với quy chuẩn cho phép Năm 2013, hàm lượngTSS tạiđiểm quan trắc xã An Thuận vượt hơn 3 lần so với QCVN 08: 2008cột B1 và tại điểm xã Tân Hòa vượt gần 3 lần so với QCVN 08: 2008 cột B1

Hình 1.4: Hàm lượng TSS kênh Xà No giai đoạn 2010-2013

Nguồn: Sở TNMT tỉnh Hậu Giang, 2014

Trong hoạt động công nghiệp, mỗi ngành sản xuất lại có những đặctrưng nước thải khác nhau, ngành sản xuất kim loại có tỷ trọng lớn nhất(23.09%), đứng thứ hai là ngành sản xuất giấy và các sản phẩm bằng giấy(18.98%)

Hình 1.5 : Tỷ trọng đóng góp phát thải TSScủa các ngành công nghiệp

Nguồn : Bộ Công thương, 2010

Các chất dinh dưỡng và các chất độc

Tại hầu hết các tỉnh thành được đánh giá trong các báo cáo hiện trạngmôi trường nước mặt quốc gia từ năm 2009 trở lại đây, nồng độ amoni,photphat vượt chuẩn từ một vài lần đến vài chục lần ở các kênh mương, mộtsố đoạn sông nhận nước thải (theo Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2015) Tạitỉnh Cà Mau, số liệu giám sát chất lượng môi trường nước ở 27 điểm nôngthôn trên đia bàn tỉnh cho thấy hiện trạng ô nhiễm do nước thải không qua xử

lý từ khu vực sản xuất nông nghiệp, chợ, bãi rác, khu dân cư … Kết quả100% mẫu nước mặt có hàm lượng NH4+ vượt QCVN 08: 2008 cột B1

Ngoài các chất dinh dưỡng, trong nước mặt còn tồn tại nhiều yếu tố gâyđộc, gây ảnh hưởng bất lợi tới sinh trưởng, phát triển của sinh vật tự nhiên,suy thoái chất lược nước và sức khỏe hệ sinh thái như phenol, dầu mỡ, CN-,kim loại nặng, hóa chất bảo vệ thực vật…

b Hiện trạng nước mặt thể hiện thông qua chỉ số chất lượng nước

Trước đây, ở Việt Nam và nhiều nước trên thế giới để đánh giá chấtlượng nước (CLN), mức độ ô nhiễm nước sông, kênh, rạch, ao, hồ, đầm…người ta thường dựa vào việc phân tích các thông số CLN riêng biệt, sau đó

so sánh giá trị từng thông số đó với giá trị giới hạn được qui định trong cáctiêu chuẩn/qui chuẩn trong nước hoặc quốc tế Tuy nhiên, cách làm này có rấtnhiều các hạn chế như sau:

- Khi đánh giá qua từng thông số riêng biệt sẽ không nói lên diễn biếnchất lượng tổng quát của cong sông (hay đoạn sông), do vậy khó so sánh CLNtừng vùng của một con sông, so sánh CLN của con sông này với con sôngkhác, CLN thời điểm này với thời điểm khác (theo tháng, theo mùa), CLNquá khứ, hiện tại và tương lai…Vì thế, sẽ gây khó khăn cho công tác theo dõi,giám sát diễn biến CLN, khó đánh giá hiệu quả đầu tư để bảo vệ nguồn nước

và kiểm soát ô nhiễm nước…

- Khi đánh giá chất lượng nước qua các thông số riêng biệt, khi đó cóthể có thông số đạt, thông số vượt, điều đó chỉ nói lên CLN đối với từngthông số đối riêng biệt Do đó, chỉ các nhà khoa học hoặc các nhà chuyênmôn mới hiểu được Vì vậy, khó thông tin về tình hình CLN cho cộng đồngdân chúng, gây khó khăn khi các nhà quản lý đưa ra các quyết định phù hợp

về bảo vệ, khai thác nguồn nước…

Để khắc phục khó khăn trên, cần phải có một hoặc một hệ thống chỉ sốcho phép lượng hoá được CLN (nghĩa là biểu diễn CLN theo một thang điểmthống nhất), có khả năng mô tả tác động tổng hợp của nồng độ nhiều thànhphần hoá – lý – sinh trong nguồn nước Một trong số chỉ số đó là chỉ số chấtlượng nước (Water Quality Index - WQI) Chỉ số chất lượng nước (WQI) với

ưu điểm là đơn giản, dễ hiểu, có tính khái quát cao có thể được sử dụng chomục đích đánh giá diễn biến chất lượng nước theo không gian và thời gian, lànguồn thông tin phù hợp cho cộng đồng, cho những nhà quản lý không phảichuyên gia về môi trường nướcWQI (Water Quality Index) được xuất hiệnđầu tiên ở Mỹ vào thập niên 70 và hiện đang được áp dụng rộng rãi ở nhiềubang Hiện nay, chỉ số WQI được triển khai nghiên cứu và sử dụng rộng rãi ởnhiều quốc gia như Ấn Độ, Canada, Chilê, Anh, Đài Loan, Úc… một trongnhững bộ chỉ số nỗi tiếng, được áp dụng rộng rãi trên thế giới là bộ chỉ sốWQI-NSF của Quỹ vệ sinh Quốc gia Mỹ NSF (National SanitationFoundation - Water Quality Index) Tại Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu và

đề xuất và áp dụng về bộ chỉ số CLN như các WQI-2 và WQI-4 được sử dụng

để đánh giá số liệu CLN trên sông Sài Gòn tại Phú Cường, Bình Phước vàPhú An trong thời gian từ 2003 đến 2007

Hiện nay, để thống nhất cách tính toán chỉ số CLN, tháng 07 năm 2011,Tổng cục Môi trường đã chính thức ban hành Sổ tay hướng dẫn kỹ thuật tínhtoán chỉ số chất lượng nước theo Quyết định số 879/QĐ-TCMT ngày 01

tháng 07 năm 2011 của Tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường Theo Quyếtđịnh chỉ số CLN được áp đối với số liệu quan trắc môi trường nước mặt lụcđịa và áp dụng đối với cơ quan quản lý nhà nước về môi trường, các tổ chức,cá nhân có tham gia vào mạng lưới quan trắc môi trường và tham gia vào việccông bố thông tin về chất lượng môi trường cho cộng đồng Theo hướng dẫnChỉ số chất lượng nước (viết tắt là WQI) là một chỉ số được tính toán từ cácthông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng về chất lượngnước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó; được biểu diễn qua một thangđiểm WQI thông số (viết tắt là WQISI) là chỉ số chất lượng nước tính toáncho mỗi thông số.Một số dẫn chứng cho vai trò đánh giá tổng quát chất lượngnước của chỉ số chất lượng nước WQI như sau:

Bảng 1.2: Kết quả đánh giá chất lượng nước sông Cầu tại các khu vực

quan trắc dựa trên chỉ số chất lượng nước WQI.

Vị trí Chỉ số WQI hữu cơ Đánh giá chất lượng

Nguồn: Vũ Thị Hồng Nghĩa, 2011

Theo nghiên cứu của tác giả (luận văn thạc sỹ ngành: Khoa học môitrường_Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên_năm 2011) về đề tài: “Nghiên

cứu quản lý chất lượng nước sông Cầu trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên” Đểlàm sáng tỏ hiện trạng chất lượng nước dòng chính sông Cầu và đánh giá tổngquát mức độ ô nhiễm của nó, cần thiết phải sử dụng một chỉ tiêu môi trườngmang tính định lượng và tổng hợp hơn, đó là Chỉ số chất lượng nước WQI Trên cơ sở WQI tính được, ta có thể phân loại và đánh giá chất lượng môitrường nước sông Cầu theo 3 mức độ ô nhiễm: không ô nhiễm (WQI ≤ 4) , ônhiễm nhẹ (4 < WQI ≤ 6), ô nhiễm trung bình (WQI > 6) Dùng ký hiệu màu

để thể hiện các mức độ ô nhiễm lên bản đồ: màu xanh- không ô nhiễm, màuvàng ô nhiễm nhẹ, và màu đỏ- ô nhiễm nặng

Sử dụng chỉ số WQI kết hợp với phương pháp mô hình hóa chất lượngnước, áp dụng Arc GIS nội suy và phân vùng chất lượng nước đã xây dựngđược bản đồ hiện trạng chất lượng nước trong các năm từ 2008 đến 2012 củalưu vực sông Cầu thành các mức độ khác nhau:

Hình 1.6: Bản đồ hiện trạng chất lượng nước LVS Cầu năm 2012.

Nguồn: Trung tâm quan trắc Môi trườn- Tổng cục môi trường, 2012

1.2 Ảnh hưởng của chất lượng nước đến sinh vật thủy sinh

Môi trường nước có đặc tính lan truyền nhanh và mạnh các chất ônhiễm, do đó chất lượng nước có ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của sinh vậtthủy sinh Những chất ô nhiễm khi có mặt trong môi trường nước sẽ gây ảnhhưởng đến rất nhiều loài sinh vật sống trong môi trường đó Tuy nhiên, vớiphạm vi đề tài này, nghiên cứu chỉ quan tâm đến những chất ô nhiễm gây nênảnh hưởng đối với loài cá và phương pháp sử dụng cá làm sinh vật thửnghiệm để đánh giá nhanh chất lượng môi trường nước

1.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng sinh trưởng, phát triển của sinh vật thủy sinh

Nước là môi trường sống của động vật thủy sản, môi trường nước ổnđịnh hay bất ổn định thì sức khỏe của động vật thủy sản cũng thay đổi theochiều hướng tốt hoặc xấu Tuy nhiên, sự biến động của môi trường nước phụthuộc rất nhiều vào các yếu tố như: nhiệt độ, pH, oxi hòa tan, các chất khí,động thực vật phù du,…

Nhiệt độ nước trong một ngày đêm ở thủy vực thấp nhất vào lúc 2-5h,

cao nhất lúc 14-16h, lúc 10h nhiệt độ của nước gần nhất với nhiệt độ trungbình ngày Là động vật biến nhiệt nên động vật thủy sản không có khả năngduy trì sự ổn định của nhiệt độ cơ thể, do vậy bất cứ sự biến động nào củanhiệt độ nước cũng có tác động đến chúng Tuy là loài rộng nhiệt nhưngkhoảng nhiệt độ thích hợp nhất cho tăng trưởng cực đại của các loài động vậtthủy sản lại rất hẹp Nhiệt độ thay đổi làm thay đổi tốc độ trao đổi chất, rốiloạn hô hấp, làm mất cân bằng pH máu, làm thay đổi chức năng điều hòa ápsuất thẩm thấu, làm tổn thương bóng hơi của cá

Độ trong là chỉ tiêu đánh giá tình trạng của hệ sinh vật phù du trong ao

nuôi, thông qua độ đục của nước để suy ra mật độ phiêu sinh vật cao haythâp.Độ trong phù hợp cho nuôi thủy sản là 30 – 45 cm

pH trong nướcquá cao hay quá thấp sẽ làm thay đổi độ thẩm thấu củamàng tế bào, làm rối loạn quá trình trao đổi muối – nước giữa cơ thể động vậtthủy sản với môi trường bên ngoài (Nguyễn Đình Trung, 1998) Nếu pH môitrường thấp hay quá cao đều ảnh hưởng đến đời sống của cá Độ pH thấp cótác động đến chất nhờn của biều bì mang hay protit của các tế bào biểu bì làmcho cá chết vì ngạt thở Nếu cá chết vì độ pH cao là do chất kiềm phá hủybiểu bì mô ở mang và ở da cá pH môi trường có liên quan mât thiết đến pHcủa máu cá nên ảnh hưởng đến khả năng bão hòa oxy của Hemoglobin Khi

pH tăng trong phạm vi thích hợp của loài thì thuận lợi cho quá trình tạo thànhHbO2 pH ảnh hưởng đến tính độc của H2S và NH3, đây là hai loại khí độc hòatan trong nước, khi ở dạng ion thì ít độc hơn

Tổng lượng oxi hòa tan

Lượng oxy hòa tan cần thiết trong ao tùy thuộc vào các yếu tố: năngsuất nuôi và lượng thức ăn sử dụng, chất hữu cơ trong ao đất, lượng chất thải,mật độ và thành phần thực vật nổi, khối lượng động vật thủy sinh, lượng nướctrao đổi Hàm lượng oxi thấp sẽ ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng, gây stresscho động vật thủy sản, hàm lượng oxu thích hợp phụ thuộc vào từng giốngloài, từng giai đoạn phát triển của động vật thủy sản

Các chất dinh dưỡng hòa tan

Khi trong nước ao nuôi dư thừa các chất dinh dưỡng sẽ gây nên hiệntượng phú dưỡng Thông thường là 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 thúcg/l Sự dư thừa các chất dinh dưỡng này sẽ thúcđấy sự phát triển của các loài tảo, rong, rêu và các thực vật thân mềm trongnước và cuối cùng sẽ ảnh hưởng đến sự cân bằng sinh học của nước Các loàisinh vật này sau khi chết sẽ phân hủy tạo ra một lượng lớn chất hữu cơ

Khi các ao hồ gia tăng chất dinh dưỡng, các loài tảo phát triển mạnh sẽhạn chế ánh nắng mặt trời Với ao 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 minhchứng cho hiện tượng này.Hiện tượng phú dưỡng có thể gây ra cạnh tranhgiữa các loài trong hệ sinh thái, gây ra sự thay đổi trong thành phần loài củahệ sinh thái.Ngoài ra, một số tảo nở hoa có chứa các hợp chất độc hại, tácđộng lên chuỗi thức ăn, dẫn đến tử vong ở động vật.

Cùng với sự gia tăng các chất dinh dưỡng là sự phát triển mạnh của tảotrong nước Trong đó có các loài tảo độc gây ảnh hưởng lớn đến các sinh vậtthủy sinh Theo tiến sĩ Nguyễn Ngọc Lâm, Viện Hải dương học - Nha Trang,độc tố do tảo sinh ra gồm nhiều nhóm khác nhau, chúng được tích lũy trongthịt động vật thủy sinh thông qua chuỗi thức ăn và là nguyên nhân trực tiếpcủa nhiều dạng ngộ độc khác nhau Người ta thống kê có các dạng ngộ độcsau: Gây liệt cơ, tiêu chảy, gây mất trí nhớ, ngộ độc thần kinh… Tảo độc gâychết tôm, cá.Rất nhiều nhóm tảo thông thường tồn tại trong thủy vực có khảnăng gây chết đối với động vật thủy sinh.Động vật thủy sản nuôi trong lồng

và ao đầm chịu nhiều ảnh hưởng của tảo độc hơn động vật sống tự nhiêntrong vực nước vì chúng không có khả năng chạy trốn khỏi vực nước bị ảnhhưởng của tảo độc hại

Các chất độc

NH3: sinh ra do sự bài tiết của động vật thủy sinh và sự phân hủy cácchất đạm có trong các chất hữu cơ ở điều kiện hiếu khí và yếm khí, khi pHcao thì tính độc cao.NH3 là yếu tố quan trọng có ảnh hưởng lớn đến tỷ lệsống, sinh trưởng đối với thủy sinh vật NH3 là khí độc đối với thủy sinh vậtcòn ion NH4+không độc và nồng độ NH3 gây độc đối với cá là 0,6-2,0 ppm(Downing và Markins, 1975; trích dẫn bởi Boyd, 1990) Theo Colt vàArmstrong (1979) (trích dẫn bởi Boyd, 1990) tác dụng độc hại của NH3 đốivới cá là khi hàm lượng NH3 trong nước cao, cá khó được bài tiết NH3từ máu

ra môi trường ngoài NH3 trong máu và các mô tăng làm pH máu tăng dẫn

đến rối loạn những phản ứng xúc tác của enzyme và độ bền vững của màng tếbào, làm thay đổi độ thẩm thấu của màng tế bào đưa đến cá chết vì khôngđiều khiển được quá trình trao đổi muối giữa cơ thể và môi trường ngoài NH3cao cũng làm tăng tiêu hao oxy của mô, làm tổn thương mang và làm giảmkhả năng vận chuyển oxy của máu Độ độc của NH3 đối với một số loài giápxác cũng đã được ngiên cứu, ở nồng độ 0,09 mg/L NH3 làm giảm sự sinh

trưởng của tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii), ở nồng độ 0,45 mg/

L làm giảm 50% sự sinh trưởng của các loài tôm he

H2S: được sinh ra từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiệnyếm khí, có mùi trứng thôi, khi pH thấp hydrosunfua ở dạng khí nên độc tínhcao Nồng độ H2S từ 0.01 đến 0.05 mg/L có thể gây chết thủy sinh vật.Trongnước, H2S (khí) tồn tại cân bằng cùng với dạng ion HS- Nếu pH thấp, thìdạng H2S (khí) nhiều.Sự tiếp xúc của thủy sản với các độc tố như HydrogenSulfide, NH3, CO2,… dễ làm tôm bị stress và từ đó có thể dẫn đến dịch bệnh.Khí H2S tan trong nước tạo thành dung dịch axit sunfuhiđric yếu, ngoài raH2S có thể tác dụng với dung dịch kiềm, muối cacbonat trong nước để tạothành các muối H2S tồn tại trong nước sẽ gây ngạt, dễ làm thủy sản bị stressnên dễ phát sinh mầm bệnh và lây lan nhanh dẫn đến thủy sản chậm phát triểnhay chết hàng loạt Nồng độ Hydrogen sulfide thích hợp chi cá nước ngọt là

từ 2 µg/L trở xuống Tôm và các loài hải sản khác có xu hướng chống chịuđược hydrogen sulfide hơn các loài nước ngọt, đối với các loài các nước lợ làdưới 5 µg/L

Hóa chất bảo vệ thực vật

Hóa chất bảo vệ thực vậtsử dụng trong nông nghiệp với hàm lượng dưthừa sẽ tích lỹ trong đất và theo dòng chảy đi vào môi trường nước gây ảnhhưởng không nhỏ đến sinh vật thủy sinh.điển hình như Cypermethrin vàDeltamethrin thuộc nhóm pyrethroid, là những hoạt chất được trích ly thành

công từ cây hoa cúc Chrysanthemum cinerariaefolium và C.roseum vào năm

1960 Chúng là nhóm thuốc trừ sâu có phạm vi ứng dụng rộng rãi trong nôngnghiệp và trong nuôi trồng thủy sản Pyrethroid là nhóm thuốc phân hủynhanh trong môi trường (Tomlin, 1994), nhưng rất độc với cá (Nguyễn XuânThành, 1997) 2011 Deltamethrin được xem là độc tính cao đối với cá (Datta

et al., 2003): LC50 trong 48 giờ trên cá chép (Cyprinus carpio) ở giai đoạn

phôi và ấu trùng là 0,213 ppb và 0,074 ppb (Kenan Koprucu và ctv 2004)

Xyanua

Xyanualà chất độc đối với sinh vật thủy sinh: Nồng độ cyanide tự dotrong môi trường nước khác nhau, nồng độ 5,0 – 7,2 µg/l làm giảm hiệu suấtbơi và ức chế sinh sản ở nhiều loài cá Nồng độ 20 – 76 µg/l xyanua gây racái chết của nhiều loài, và nồng độ vượt quá 200 µg/l gây độc trên hầu hết cácloài cá (Lê Quốc Tuấn _ Độc chất môi trường)

1.2.2 Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của môi trường đến sinh vật thủy sinh

a Nguyên tắc tiếp cận sử dụng sinh vật thử nghiệm

Giám sát nồng độ hóa chất là phương pháp thường dùng để giám sátcác chất hóa học trong môi trường Mặc dù phương pháp này đã được áp dụngrộng rãi nhưng nó lại không cung cấp những thông tin hữu ích cho việc giámsát môi trường Để nâng cao hiệu quả chương trình giám sát, cần thiết phảithu thập thông tin về càng nhiều hóa chất càng tốt và tạo ra được kết quả tứcthời, liên tục để cảnh báo sớm Hai hướng đi mới được coi là lời giải đáp chovấn đề trên là phương pháp giám sát lý hóa liên tục tự động đánh giá nhữngđặc tính lí hóa của một hay một nhóm chất độc có thể cung cấp những báođộng sớm khi điều kiện môi trường có những thay đổi bất thường Nhưng ứngdụng này lại bị hạn chế bởi sự giới hạn của những cảm biến và công cụ giảmsát thích hợp, hiệu quả cho sự phân tích các chất ô nhiễm cần theo dõi Mặc

dù phương pháp này đã phần nào thỏa mãn nhu cầu giám sát liên tục nhưng

vẫn chưa có sự liện kết chặt chẽ về mặt sinh thái để đưa ra những cảnh báochính xác nhất

Ngược lại, công nghệ giám sát sinh học lại sử dụng những sinh vật nhưnhững cảm biến để phát hiện ô nhiễm Nó phụ thuộc vào bản chất của sinh vậtđược sử dụng và mức nồng độ có nghĩa trong môi trường cũng như phụ thuộcvào ngưỡng mà sinh vật bị chất độc tác dụng.Điều này tạo nên mối tươngquan nồng độ - phản ứng và tính nhạy cảm của mỗi sinh vật Hầu hết một sinhvật nhạy cảm đối với nhiều hợp chất, do đó, có thể coi sinh vật là một nguồncảm biến sinh học (biosensor) vô cùng đa dạng, cho phép các nhà quản lý lựachọn đối tượng thích hợp cho mục tiêu giám sát Tuy nhiên, các sinh vật nàykhông cung cấp thông tin xác đinh hóa chất gây độc cụ thể và phản ứng củachúng thường chỉ mang tính chất bán định tính bởi sự ảnh hưởng của nhiều yếutố môi trường Một phản ứng sinh thái của sinh vật thường là để đáp ứng lại mộthay nhiều yếu chất ô nhiễm trong rất nhiều hợp chất có trong môi trường

Sinh vật cảnh báo là loài sinh vật chỉ thị mẫn cảm với điều kiện sinh lý

và sinh hóa, nghĩa là chúng hoặc hiện diện hoặc có những phản ứng khácthường hoặc thay đổi số lượng cá thể các loài chỉ thị do môi trường bị ônhiễm hay môi trường sống bị xáo trộn Các sinh vật chỉ thị môi trường khácnhau có thể xếp thành các nhóm theo những tiêu chí như:

+ Tính nhạy cảm là các loài mẫn cảm đặc trưng có những phản ứng khácthường với những điều kiện môi trường không thích hợp để có thể sử dụngnhư là một công cụ cảnh báo sớm

+ Như một công cụ thăm dò là những loài xuất hiện tự nhiên trong môitrường có thể dùng đo đạc sự phản ứng và thích nghi đối với sự thay đổi củamôi trường

+ Như một công cụ khai thác là các loài có thể chỉ thị cho sự xáo trộnhay ô nhiễm môi trường

+ Như một công cụ tích lũy sinh học là các loài sinh học bao gồm hóachất trong mô của chúng

+ Các sịnh vật thử nghiêm là các sịnh vật chọn lọc có thể được sử dụng như

là các chất trong thí nghiệm để xác định sự hiện diện hoặc nồng độ chất ô nhiễm

Ở mỗi sinh vật, sự căng thẳng là điều không thể tránh khỏi, nhưng phảnứng không đặc trưng của sinh vật đến bất kỳ yếu tố nào ảnh hưởng đến nó, ởgiới hạn thấp hơn hoặc “ngưỡng căng thẳng” có thể được xác định Sự căngthẳng bao gồm căng thẳng do các chất độc hại, ban đầu sẽ gợi lên một phảnứng báo động, nhưng không một sinh vật nào có thể duy trì trạng thái mãntính báo động đó và cuối cùng vào giai đoạn thích ứng hoặc phản kháng Mộtsinh vật phản ứng sự căng thẳng bằng nhiều cách, bao gồm cả những thay đổitrong mô hình chuyển động

Vận động là một tính năng đặc trưng không thể bỏ qua của nhiều sinhvật như là một yếu tố sinh lý quan trọng trong sự sống còn Những thay đổitrong hành vi di chuyển của sinh vật có thể được sử dụng như một chỉ số thíchhợp trong đánh giá rủi ro độc học sinh thái Sự thay đổi hành vi của sinh vậtliên quan đến áp lực và tiếp xúc với độc tố cụng cấp thông tin mới mà khôngthêt thu được từ phương pháp độc học truyền thống, trong đó bao gồm cáchiệu ứng tiếp xúc gây chết trong thời gian ngắn và trung bình, khả năng tửvong.Do đó mỗi sinh vật cảnh báo khi bị tác động bởi môi trường ô nhiễm sẽbiểu hiện các dấu hiệu sinh học Dựa vào việc phát hiện đánh giá, giám sátcác dấu hiệu sinh học đó, có thể phân tích được mức độ ô nhiễm

Nguyên tắc cơ bản nhất của tất cả các hệ thống sinh học cảnh báo sớm

là chọn sinh vật phù hợp cho đối tượng cần được giám sát Việc lựa chọn nàydựa trên khả năng phản ứng của sinh vật đối với các điều kiện môi trườngkhác nhau để phản ánh chất lượng môi trường sống của chúng Những sinhvật bị các chất ô nhiễm hoặc các chất tự nhiên có mặt nhiều trong môi trường

tác động và thông qua các biểu hiện, những thay đổi bất thương, chúng sẽ chỉthị cho bản chất và mức độ gây ô nhiễm.

Để ghi nhận những phản ứng nhanh chóng, chức năng sinh lý hay hành

vi của sinh vật sẽ được sử dụng như là những thông số đáp ứng Những thôngsố này phải phản ánh được sự thay đổi điều kiện môi trường, đặc biệt là đốivới sự gia tăng nồng độ của một hay nhiều chất độc hại trong nước

b Cơ sở khoa học và thực tiễn của việc lựa chọn cá làm sinh vật thử nghiệm độc học thủy sinh

Tiến hành thử nghiệm độc tính đối với động vật trong phòng thínghiệm Trong đó, cá là một thành phần sinh vật phổ biến và quan trọng trongcác môi trường nước, vì vậy mà mọi sự thay đổi về chất lượng nước đều sẽgây ảnh hưởng đến đời sống của chúng và thể hiện lên đó những biểu hiệnbên ngoài khác nhau như ( nổi đầu, bơi mất định hướng, ) Cá được sử dụnghầu hết trong các thử nghiệm độc tính trong nước, được công nhận bởi EPA,OECD cũng như nhiều nước phát triển, được áp dụng với thử nghiệm hóachất và thử nghiệm độc tính của nước thải Tuy nhiên các nghiên cứu mới chỉxem xét đến giá trị LC (nồng độ gây chết), chưa tận dụng được hết các biếuhiện của sinh vật này dưới tác động của chất độc

Những chất ô nhiễm trong môi trường nước thường lắng đọng chủ yếu

ở tầng đáy, trong các mùn bã hữu cơ, bùn đáy Cá chép là loài thích hợp đểlàm sinh vật thử nghiệm, vì chúng sống chủ yếu ở tầng đáy,nơi có dòng chảychậm, là loài ăn tạp, do vậy mà sự thay đổi chất lượng nước sẽ có ảnh hưởnglớn đến loài cá này Hơn nữa, cá chép là loài phổ biến, kích thước lớn, dễquan sát,dễ kiếm trong tự nhiên đồng thời chúng đóng vai trò kinh tế quantrong trong ngành thủy sản nước ta

Cho tới nay, thế giới cũng như Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu vềảnh hưởng của chất lượng nước đến các loài sinh vật trên cạn cũng như các

loài sinh vật thủy sinh.Những thí nghiệm đã được tiến hành để đánh giá mức

độ ảnh hưởng của một chất độc trong nước đến sinh vật thủy sinh Các tác giả

M G Frias- Espericueta, M Harfush- Melendez, F Paez- Osuna thuộc khoahọc biển thuộc trường đại học Sinaloa Mexico đã tiến hành các thí nghiệmkiểm chứng ảnh hưởng của ammonia đến tỷ lệ chết và khả năng bắt mồi của

ấu trùng tôm thẻ chân trắng Kết quả thí nghiệm cho thấy, nồng độ an toàncho nuôi ấu trùng tôm thẻ chân trắng L.vannamei sẽ là 1.22 mg/l amoniac- N(0.048 mg/l của NH3-N) Nồng độ an toàn thu được từ thí nghiệm có ý nghĩaquan trọng đối với quản lý ao nuôi tôm, đặc biệt đối với ao nuôi tôm thươngphẩm và trại giống Wickins (1976) nhận thấy rằng ở nồng đô 0.45 mg/l NH3-

N làm giảm 50% sự tăng trưởng của 5 loài tôm he

Bảng 1.3: Ước tính nồng độ TAN gây chết cá tra giống ở 96 giờ

Nghiên cứu về ảnh hưởng của pH đến độc tính của tổng đạm amon(TAN) trong nước đối với cá tra, nhóm tác giả Phạm Quốc Nguyên, Lê Hồng

Y, Trương Quốc Phú, Nguyễn Văn Công (2002) đã đưa ra ước tính nồng độTAN gây chết cá tra giống ở 96 giờ ở pH 6; 7 và 8 Khi nồng độ TAN caotrong nước sẽ làm cá giảm khả năng bài tiết TAN, thúc đẩy NH3 từ bên ngoàixâm nhập vào cơ thể cá (tomasso,1994) Tăng amonia trong máu (và pH trong

tế bào) làm thay đồi một vài chức năng trong cơ thể như: làm mất cân bằng

điều chỉnh ion, dẫn đến dễ bị kích thích và những thay đổi các hoạt động, rốiloạn chuyển hóa ion và chuyển hóa huyết học là một đặc trưng của tình trang

sock, làm tổn thương mang (Ip et al., 2001), từ đó dẫn đến cá bị tử vong.

Hay theo nghiên cứu của Wick – Randall (2002) giá trị LC50- 96 giờ

của TAN lên cá hồi (Oncorhynchus mykis) ở pH 7.2 là 174 mgN/L Một số loài có khả năng chịu đựng amonila ở nồng độ rất cao, theo Thurston et al.,

(1981) ước tính LC50-96 giờ của TAN đối với cá Tuế (một loài cá thuộc họ cáChép) trong 96 giờ với pH 7 là 148mg/L, đối với cá hồi ở pH 8 là 30.7 mg/L(LC50-96 giờ của NH3 là 0.52 mg/L) và ở pH 8.24 là 14.2 mg/L (LC50-96 giờcủa NH3 là 0.73 mg/L)

Tuy nhiên, các nghiên cứu mới chỉ xem xét đến giá trị LC (nồng độ gâychết), chưa tận dụng được hết các biếu hiện của sinh vật này dưới tác độngcủa chất độc, hay chỉ nghiên cứu các biểu hiện của sinh vật thử nghiệm đốivới một loại chất độc cụ thể, việc làm này mới chỉ dừng lại ở việc xem xétảnh hưởng của một chất đối với sinh vật, trong khi việc quản lý chất lượngnước đòi hỏi sự đánh giá tổng hợp đối với nhiều loại chất độc Vì vây, đểđánh giá nhanh một cách tổng hợp chất lượng nước thì việc theo dõi các biểuhiện của sinh vật thử nghiệm dựa trên chỉ số chất lượng nước (WQI) có thểcoi là một phương pháp mới, cần thiết nghiên cứu để tiết kiệm thời gian vàchi phí và đặc biệt là dễ dàng trong việc tiếp cận đối với cả những đối tượngkhông phải là những chuyên gia

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Biểu hiện của cá chép (Cyprinus carpio) tại các thời điểm theo dõi khitiếp xúc với nước ở các mức độ nhiễm bẩn khác nhau

2.2 Phạm vi nghiên cứu

- Biểu hiện cấp tính với thử nghiệm dưới 96 giờ, với cá chép (Cyprinus

carpio) (khối lượng 2g/ cá thể)

- Thử nghiệm được tiến hành với nước mặt nhận thải được chia thành 5mức độ nhiễm bẩn theo WQI

2.3 Nội dung nghiên cứu

- Khảo nghiệm xác định động thái và biểu hiện lâm sàng của loài cá chép

(Cyprinus carpio) khi tiếp xúc với nước ở các mức độ nhiễm bẩn khác nhau.

- Xây dựng quy trình thử nghiệm cấp tính ảnh hưởng của chất lượng

nước đến loài cá chép (Cyprinus carpio).

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp lấy mẫu nước

- Mẫu nước được thu thập ở các thủy vưc tự nhiên có mức độ nhận thảikhác nhau

- Mẫu nước được thu thập khoảng 10-20 lít Mẫu nước sau thu thậpđược sử dụng ngay cho thử nghiệm hoặc bảo quản theo quy định

2.4.2 Phương pháp phân tích chất lượng nước

Mẫu nước được thu thập, trước và sau thử nghiệm được đem phận tích

để đánh gía chất lượng Chất lượng nước được đánh giá dựa vào chỉ số chấtlượng nước WQI Chỉ số chất lượng nước thông thường là một con số nằmtrong khoảng từ 1– 100, nếu con số lớn hơn chứng tỏ chất lượng nước tốt hơn