Đối tượng, mục tiêu nghiên cứu của chỉ thị sinh học môi trường

Đối tượng, mục tiêu nghiên cứu của chỉ thị sinh học môi trường- Chỉ thị sinh học là khoa học nghiên cứu các loài sinh vật để theo dõi sức khỏe của một môi trường, hệ sinh thái; - Bao gồm

1 Đối tượng, mục tiêu nghiên cứu của chỉ thị sinh học môi trường

- Chỉ thị sinh học là khoa học nghiên cứu các loài sinh vật để theo dõi sức khỏe của một môi trường, hệ sinh thái;

- Bao gồm: các loài sinh vật hoặc nhóm loài có chức năng sinh thái, các quần thể sinh vật, các đặc điểm hình thái, tập tính, sinh trưởng, phát triển, đặc điểm sinh lý - sinh hóa… để xác định tính toàn vẹn của môi trường

Mục tiêu:

- Nghiên cứu các mối quan hệ giữa sinh vật với sức khỏe của môi trường,

từ đó tìm ra các chỉ thị đặc trưng cho mức độ ô nhiễm của môi trường;

- Phát triển các hệ thống quan trắc để giám sát các biến đổi của môi trường thông qua sinh vật như là một phần bổ sung hoặc thay thế cho các phân tích lý hóa hiện nay

2 Vì sao nói: Chỉ thị sinh học là một phần bổ sung hoặc thay thế cho các phân tích lý hóa?

Vì chỉ thị sinh học có những ưu điểm nhưng bên cạnh vẫn còn những hạn chế, có những trường hợp phân tích lí hóa chưa đủ đáp ứng được Ngoài

ra các phân tích lí hóa phụ thuộc vào thời điểm thu mẫu còn chỉ thi sinh học thì không

Giới hạn của sinh học: chỉ có thể định tính k thể định lượng nên nó chỉ bổ sung cho các phân tích lí hóa

Có thể dùng thông số lý hóa đánh giá chất lượng MT tuy nhiên không thể hiện được toàn bộ đầy đủ sự ảnh hưởng đến QTSV nên chỉ thị sinh học

có thể thay thể cho phân tích lí hóa

Đối với động vật, đặc biệt là động vật bậc thấp, sự có mặt hay vắng mặt của chúng trong MT nước nhất định có thể nhận diện được chủng loại và nồng độ các chất gây ô nhiễm mà không nhất thiết phải tiến hành phân tích lý hóa

3 Nguyên lý chung của chỉ thị sinh học?

- Tất cả các cơ thể sống đều chịu ảnh hưởng bởi các điều kiện vật lý và hoá học

- Chỉ thị sinh học chỉ đo đạt được mức độ biểu hiện; nó không cung cấp thông tin về chất độc

Câu 4: Các kiểu tác động có thể quan sát trong chỉ thị sinh học?

- Những thay đổi về thành phần loài, hoặc các nhóm ưu thế trong quần xã…

- Những thay đổi về đa dạng loài trong quần xã…

- Gia tăng tỷ lệ chết trong quần thể, đặc biệt ở giai đoạn non mẫn cảm như trứng, ấu trùng;

- Thay đổi sinh lý và tập tính trong các cá thể;

Ví dụ: daphinia, cá Vược mặt trời (blue gill)

- Sự tích luỹ các chất gây ô nhiễm hoặc sự trao đổi chất của chúng trong các mô của những cá thể

- Những khiếm khuyết về hình thái và tế bào trong các cá thể;

Ví dụ: hoa mua, mắm, đước, vẹt, mái dầm,…

Câu 5: Những tiêu chuẩn lựa chọn sinh vật chỉ thị?

- Đã được định loại rõ ràng

- Dễ thu mẫu ngoài thiên nhiên, kích thước vừa phải

- Có độ phân bố rộng (tối ưu là phân bố toàn cầu)

- Có nhiều dẫn liệu về sinh thái cá thể của đối tượng qua thử nghiệm sinh học

- Ít biến dị

- Nhạy cảm hoặc có khả năng chống chịu

- Có giá trị kinh tế ( hoặc là nguồn dịch bệnh)

- Dễ tích tụ các chất ô nhiễm

- Dễ nuôi trồng trong phòng thí nghiệm

Câu 6: Ưu- Nhược CTSH

Ưu điểm:

- Có thể phát hiện các chất ô nhiễm ở nồng độ thấp

- Không đòi hỏi nhiều thiết bị đắt tiền

- Đánh giá và cho kết quả nhanh

- Đánh giá được các rủi ro sinh thái và các tác động tổng hợp của các chất ô nhiễm

 Hạn chế:

- Không xác định được nguyên nhân ô nhiễm, nguồn hoặc nồng độ chính xác của chất ô nhiễm trong môi trường

- Sự biến đổi đặc điểm sinh học của quần thể trong các môi trường có thể làm sai lệch các kết quả nghiên cứu

- Sự di chuyển của sinh vật làm sai lệch các kết quả nghiên cứu

Câu 7 Vì sao các loài động vật không xương sống thường được sử dụng làm sinh vật chỉ thị?

- ĐVKXS cỡ lớn nhạy cảm và có chịu sự tác động nhanh chóng của các chất ô nhiễm

- Độ phong phú cao, tương đối dễ thu mẫu, dễ nhận dạng

- Có đời sống tương đối ổn định nên phản ánh được điều kiện môi trường nơi chúng sống;

- Gồm nhiều nhóm nằm trong nhiều ngành khác nhau, cho thấy sự thay đổi cấu trúc quần xã - Có vòng đời dài đủ để ghi nhận những biến đổi của chất lượng môi trường

Câu 8 Ưu điểm và hạn chế của phương pháp đánh giá dựa vào chỉ số BMWP và ASPT?

BMWP

Ưu điểm :Lợi thế của BMWP điểm là nó cho phép một sự tương ứng hợp lý giữa phân loại hóa học và điểm sinh học và nó có thể đo được hiệu quả của ô nhiễm trong một khoảng thời gian Ngoài ra, BMWP điểm số có thể phát hiện ra ngắn xả ô nhiễm, mà thường bị mất bởi lấy mẫu hóa học

Nhược điểm:Có hai hạn chế chính của hệ thống điểm số BMWP Thứ nhất là nó nhạy cảm không chỉ ô nhiễm mà còn các yếu tố môi trường khác như loại nước,

vì nó là dựa đối với các quần thể động vật không xương sống của các dòng suối chứ không phải các vùng nước tĩnh Thứ hai là hệ thống ban đầu được phát triển cho các họ động vật không xương sống ở châu Âu và không thể do đó được chuyển ngay sang các nguồn nước ở châu Á mà không biết độ nhạy của các họ động vật không xương sống dưới đáy biển tìm thấy trong khu vực đó

ASPT

Ưu: chỉ số sinh học ASPT (Điểm trung bình trên mỗi taxon) Hệ thống tính điểm này có một số lợi thế và đã được sử dụng rộng rãi ở châu Âu Trong

những năm gần đây, việc áp dụng nhóm sinh vật này để giám sát và đánh giá chất lượng nước đã được điều chỉnh để sử dụng ở một số quốc gia ở Đông Nam

Á, bao gồm Việt Nam

Nhược điểm: ASPT 'cho thấy một sự phụ thuộc đáng kể vào nhiệt độ Mối quan

hệ giữa các chỉ số này với nhiệt độ ở tất cả các khu vực (ô nhiễm và sạch) là tiêu cực trong cả hai trường hợp, cho thấy mối quan hệ này gây ra bởi ô nhiễm nhiều hơn theo thời vụ

Câu 9 Phương pháp đánh giá dựa vào chỉ số BMWP và ASPT sử dụng như thế nào?

Hệ thống điểm số BMWP dựa trên các gia đình động vật không xương sống dưới đáy biển đã được cho điểm giữa 1 và 10 dựa trên khả năng chịu đựng ô nhiễm, với mức nhạy cảm cao nhất nhận được điểm số cao nhất Điểm cho mỗi

họ được thêm vào và đạt được một điểm số BMWP tổng thể, cho thấy một tình trạng sinh học của cơ thể nước

Trong đó N: tổng số họ tham gia tính điểm;

BMWP : tổng điểm số BMWP; BMWP : tổng điểm số BMWP;

ASPT: chỉ số trung bình trên taxon (bậc họ) Đánh giá chất lượng môi trường nước thông qua chỉ số ASPT theo thang xếp loại của Richard Orton, Anne Bebbington, Jonh Bebbington (1995) và Stephen Eric Mustow (1997) [4], [5], [6] Các số liệu được xử lý theo các phương pháp thống kê; xác định sự sai khác trung bình bằng phương pháp phân tích phương sai ANOVA một yếu tố và phương pháp kiểm tra giới hạn sai khác nhỏ nhất LSD (Least Significant

Difference)

Phương pháp ASPT, trong đó điểm số BMWP được chia cho số họ khác nhau được xác định có những hạn chế tương tự nhưng ít nhạy cảm với nỗ lực lấy mẫu

và các biến thể theo mùa Tuy nhiên nó có thể mang lại một điểm số tương đối cao từ các trang web sẽ được xem xét bị ô nhiễm (một số giải thích lý do tại sao) và vì vậy nên sử dụng BMWP và ASPT cùng nhau

10 Ưu điểm của hệ thống hệ thống RIVPACS (River Invertebrate Prediction and Classification System) là gì?

Vấn đề đặt ra: 2 con sông ở gần nhau

+ chất lượng nước như nhau

+ điều kiện lý hóa khác nhau

Điểm số BMWP và APST khác nhau ( có vấn đề)

=> hệ thống RIVPACS

Ưu điểm

 Có thể đánh giá và dự báo với nồng độ rất thấp mà bằng cách lấy mẫu hóa học không thể phát hiện được

 Có thể thực hiện ở các vị trí khác nhau

 Đánh giá hiệu quả chất lượng nước sông so với những phương pháp khác

 Đơn giản hóa việc khai thác các thông tin biến đổi dự đoán mà còn làm giảm chi phí về thời gian và tiền bạc trong việc thu thập các thông tin biến đổi dự đoán

11 Ưu điểm, hạn chế và phương pháp đánh giá bằng chỉ số IBI (Index of Biotic Integrity) là gì?

Ưu điểm

Thông số duy nhất thường được dùng để đo giá trị và cấu trúc quần xã khác nhau về nồng độ các chất hòa tan trong nước, điều kiện môi trường sống trong chính hệ sinh thái đó Với ưu điểm như dễ thu mẫu, hệ thống định loại chuẩn và cho kết quả đánh giá nhanh… chỉ số này đã được nghiên cứu, ứng dụng rộng rãi

và trở thành hệ thống giám sát ô nhiễm môi trường nước ở nhiều nơi trên thế giới

Ưu điểm Hạn chế

Cá sống tương đối lâu và di chuyển nhiều nên phản ánh được điều kiện sống rộng Đối tượng là cá nên việc thu mẫu mang tính đại diện

Dễ thu mẫu và phân loại mẫu cá

Hệ thống phân loại chuẩn

Cho kết quả đánh giá nhanh Mỗi thủy vực có đặc điểm địa hình khác nhau nên cần có những phương pháp thu mẫu khác nhau

Phương pháp rẻ tiền hơn so với phương pháp hóa học Không tìm được nguyên nhân gây ra ô nhiễm

Cung cấp cái nhìn sâu sắc về khả năng cung cấp nơi sinh sống tốt cho sinh vật thủy sinh

Phải điều chỉnh trọng hệ thông thang điểm số để phù hợp với ddieuf kiện và từng hệ sinh thái khác nhau

Xác định cách tiếp cận quản lý để bảo vệ và khôi phục các cộng đồng sinh học dưới nước

Cá là nguồn thức ăn quan trọng của con người nên cần nghiên cứu

Phương pháp

• Khảo sát khu vực thu mẫu

 Chọn dụng cụ, thời gian, phương pháp, địa điểm để lấy mẫu

• Bảo quản mẫu

 Đảm bảo mẫu không bị thay đổi đặc tính và hư hỏng

• Phân tích một số tính chất hóa lý của nước

• Định loại các loại cá

• Đánh giá xếp loại chất lượng nước dựa trên chỉ số IBI theo thang xếp loại Karr (1986) có cải tiến cho phù hợp với điều kiện nhiệt đới và khu hệ cá Việt Nam để đánh giá môi trường nước

12 So sánh ưu việt tương đối của phép thử đơn loài và đa loài?

Ưu điểm khi sử dụng phép thử đa loài và phép thử đơn loài

• Phép thử đa loài:

- Cung cấp nhiều thông tin hơn trong mỗi phép thử

- Phân biệt nhiều hơn trong việc cô lập các yếu tố ảnh hưởng chủ chốt

- Tương ứng tốt hơn với tình trạng trong các hệ sinh thái tự nhiên

• Phép thử đơn loài:

- Xác định phản hồi tốt hơn ở những điểm cuối

- Nhạy cảm mạnh hơn đối với sức ép ô nhiễm.

- Tính biến dị tự nhiên ít hơn trong hệ thống thử

- Nhạy cảm mạnh hơn với phản hồi các thông số được đo

13 Vì sao phương pháp quan trắc cấu trúc quần xã sử dụng các chỉ số đa dạng(Diversity indices) để đánh giá?

- Thành phần loài trong quần xã biểu thị qua số lượng các loài trong quần xã và

số lượng cá thể của mỗi loài Đặc trưng này biểu thị mức độ đa dạng của quần

xã, quần xã có thành phần loài càng lớn thì độ đa dạng càng cao

- quần xã nào càng đa dạng thì sự cân bằng sinh học cao -> quần xã đó càng bền vững

- trong quần xã thì bao gồm rất nhiều loài khác nhau, mỗi loài có khả năng thích ứng với môi trường sống khác nhau Khi môi trường có sự thay đổi thì sẽ làm

giảm số lượng hoặc làm biến mất đi những loài nhạy cảm( những loài không có khả năng thích nghi với sự biến đổi đó)

Cho nên nên chỉ số đa dạng sinh học cho thấy được tình trạng của quần xã tại

khu vực đó,từ đó ta có thể đánh giá được chất lượng môi trường của khu vực mà quần xã đó đang sinh sống

14 Điểm mạnh và điểm yếu của chỉ số đa dạng và chỉ số tương đồng

Chỉ số đa dạng - Đơn giản khi tính toán

- Sự đa dạng được biểu thị

là duy nhất

- Không cần những giả thiết đến sự chống chịu ô nhiễm của các loài

- Có thể được sử dụng ngang nhau với việc đếm và

số liệu sinh khối

- Các giá trị đa dạng thay đổi phụ thuộc vào chỉ số được sử dụng, kỹ thuật thu, kích thước mẫu

- Sự diễn giải các giá trị chỉ thị liên quan tới các mức ô nhiễm không áp dụng cho mọi trường hợp

- Không thể phân biệt giữa các quần xã chống chịu và không chống chịu

- Không cung cấp thông tin về bản chất của các chất ô nhiễm hiện có

- Sự phản hồi của quần xã với ô nhiễm không thường xuyên tuyến tính

- Tương đối ít biến đổi đối với các yếu tố tác động, ngoài những tác động của ô nhiễm

Chỉ số tương

đồng

- Đơn giản khi tính toán

- Tính tương đồng được biểu thị là đơn lẻ giá trị số lượng dễ hiểu

- Không cần những giả định

sự chống chịu của các loài

- Không đòi hỏi việc định loài

- Các giá trị thu được thay đổi phụ thuộc vào chỉ số được sử dụng

- Bị tác động bởi kích thước mẫu

và đôi khi bởi sự phong phú loài

- Đòi hỏi điểm không ô nhiễm làm đối chứng

- Không cần phân biệt giữa các quần xã chống chịu và không chống chịu

- Không cung cấp thông tin về bản chất các chất ô nhiễm hiện có

15 Cơ sở phân vùng ô nhiễm của chỉ số hoại sinh (chỉ số nhiễm bẩn)?

S =

S: chỉ số hoại sinh cho điểm

s: giá trị hoại sinh đối với mỗi loài chỉ thị

h: tần số gặp mỗi loài

1_Hoại sinh nhẹ hay yếu 1_Gặp tình cờ, ngẫu nhiên

4_Hoại sinh mạnh

Dãy chỉ số hoại sinh:

3,5-4,0 Hoại sinh mạnh Ô nhiễm hữu cơ rất mạnh

Cơ sở phân vùng:

- Dựa vào tần số xuất hiện của các loài sinh vật chỉ thị

- Dựa vào mức độ hoại sinh của loài chỉ thị (độ mẫn cảm hoặc khả năng chống chịu)

- Điểm số càng thấp chứng tỏ những loài mẫn cảm xuất hiện nhiều, những loài tiêu cực ( loài hoại sinh) không có hoặc ít xuất hiện, ngược lại

16.Những chỉ thị giám sát sinh học phải thoả mãn các tiêu chí nào?

 Chúng phải dễ dàng nhận diện;

 Chúng phải tương đối phong phú và đại diện được cho môi trường nơi chúng sống;

 Chúng có khả năng tích luỹ các chất ô nhiễm tới những mức cho phép phân tích trực tiếp mà không có hiệu ứng chết;

 Phải có tương quan được xác định rõ giữa nồng độ chất ô nhiễm trong các

mô của sinh vật và trong môi trường ở tất cả các điểm nơi chúng sống;

 Chúng phải có kích thước đủ lớn để cung cấp đủ các mô cho phân tích tin cậy;

 Chúng phải dễ lưu trữ trong điều kiện phòng thí nghiệm cho phép thực nghiệm nhanh tiến hành ở những điều kiện đối chứng;

 Chúng phải có đời sống cố định để phản ánh đúng các chất ô nhiễm của môi trường nơi chúng được thu mẫu;

 Chúng phải có phân bố rộng để cho phép so sánh giữa những môi trường địa lý riêng biệt

17.Ưu điểm và hạn chế của Quan trắc thụ động và Quan trắc sinh học chủ động bằng sinh vật tích tụ?

* Thụ động đối với tình trạng nơi những sinh vật bản địa được thu mẫu từ

những nơi cư trú đặc biệt để phân tích hoá học mô của chúng

Ưu : - Góp phần xác định các thay đổi hoặc diễn biến chất lượng môi trường

(qua các thông số) liên tục theo thời gian và không gian

- Giúp xác định nhanh/phát hiện sớm các vấn đề về chất lượng môi trường (có

bị ô nhiễm không? ô nhiễm gì? ô nhiễm như thế nào?)

- Cung cấp số liệu liên tục, tức thời, thời gian thực phục vụ quản lý và bảo vệ môi trường

-Cảnh báo kịp thời, đề xuất các biện pháp phù hợp để quản lý, bảo vệ môi trường

 Giúp kiểm soát quá trình sản xuất và vấn đề môi trường của các CSSX, KCN

 Phát triển mạnh các phần mềm ứng dụng quan trắc, phần mềm dự báo, đánh giá chất lượng môi trường;

 phương pháp cho kết quả quan trắc nhanh hơn so với các phương pháp thủ công truyền thống

nhược : - Nguồn kinh phí cho các hoạt động quan trắc lớn

* Chủ động gồm sự tìm kiếm nơi ở và phơi nhiễm thận trọng các sinh vật

thường thu mẫu từ vùng không ô nhiễm

Ưu:

- Chi phí thấp

- Là khả năng sử dụng các sinh vật từ cùng nguyên liệu di truyền gốc tại nhiều điểm

Nhược : - việc lấy mẫu theo phương pháp thủ công tại hiện trường và mang về phòng thí nghiệm phân tích phải đầu tư nhiều thời gian, nhân lực, vật tư, hóa chất, dung dịch đi kèm Trong khi đó, thời gian bảo quản mẫu ngắn (phải vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm để phân tích ngay trong vòng từ 8 giờ đến tối

đa là 24 giờ, tùy loại khí) dẫn đến thực trạng là khó có thể lấy đủ số lượng mẫu đại diện trong ngày theo mục đích quan trắc - Số liệu cũng sẽ không hoàn toàn phản ánh tính thời gian thực, đặc biệt với các thông số môi trường dễ biến đổi

18.Những yếu tố nào sẽ ảnh hưởng đến sự tích lũy các chất ô nhiễm ở sinh vật chỉ thị? Giống 19

- Á nh sáng: as cần cho các hđ sống bt của đv, cung cấp 1 số chất cần thiết cho

đv A/s có vai trò đặc biệt quan trọng đối vs thực vật: cường độ và tg tác động

as có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình quang hợp, tổng hợp và tích lũy các chất trong cây

- Nhiệt độ: trong một phạm vi nhất định, nhiệt độ càng tăng thì tốc độ phát triển của sinh vật càng tăng

- Nước và độ ẩm: nước đóng một vai trò rất quan trọng đối vs sinh vật

- Các chất khí : khí quyển cung cấp oxi, co2 cho sinh vật và xử lí một phần các chất khí ô nhiễm khi thành phần, tỷ trọng các chất khí trong khí quyển thay đổi,

có thể gây hại cho sinh vật

- Các chất khoáng hòa tan: chất khoáng có vai trò quan trọng trong cơ thể sinh vật, giúp điều hòa các quá trình sinh hóa, áp suất thẩm thấu của dịch mô và các hoạt động chức năng khác Hàm lượng các chất khoáng trong môi trường mất

cân đối có thể dẫn đến rối loạn quá trình trao đổi chất, làm sinh vật mắc bệnh

19 Những yếu tố nào sẽ ảnh hưởng đến sự tích lũy các chất ô nhiễm ở sinh vật chỉ thị?

20 Nguyên lý đánh giá trong phương pháp chỉ thị hình thái và mô

(Morphological and histological indicators)?

Sức ép của môi trường tạo ra những thay đổi mô hoặc hình thái của sinh vạt Các số liệu về sự có mặt – vắng mặt và độ phong phú các loài không chỉ là các thông số đo được thừa nhận khi sử dụng các chỉ thị sinh học