Nghiên cứu đa dạng sinh học tảo phù du và mối tương quan với chất lượng môi trường nước ở một số hồ trên địa bàn thành phố đà nẵng

LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đề tài “Nghiên cứu đa dạng sinh học tảo phù du và mối tương quan với chất lượng môi trường nước ở một số hồ trên địa bàn thành phố Đà Nẵng” là công trình nghiên

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

HUỲNH LÊ XUÂN HOÀNG

NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC TẢO PHÙ DU VÀ MỐI TƯƠNG QUAN VỚI CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC Ở MỘT SỐ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đề tài “Nghiên cứu đa dạng sinh học tảo phù du và mối tương quan với chất lượng môi trường nước ở một số hồ trên địa bàn thành phố Đà Nẵng” là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liêu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chưa từng ai công bố trong bất cứ công trình nào khác Các số liệu liên quan được trích dẫn có ghi chú

Tác giả khóa luận

Huỳnh Lê Xuân Hoàng

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Trịnh Đăng Mậu thuộc Khoa Sinh - Môi trường, Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng, đã tận tình hướng dẫn, góp ý trong thời gian thực hiện đề tài

Ngoài ra tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô trong khoa Sinh - Môi trường trong suốt thời gian tôi thực hiện đề tài Tôi cũng xin cảm ơn các bạn lớp 15CTM đã hỗ trợ, giúp đỡ trong quá trình nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả sự giúp đỡ đó!

Đà Nẵng, tháng 05, năm 2019

Huỳnh Lê Xuân Hoàng

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu đề tài 2

3 Nội dung 2

4 Ý nghĩa khoa học của đề tài 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TẢO LÀM CHỈ THỊ SINH HỌC ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC 3

1.1.1 Ở nước ngoài 3

1.1.2 Ở Việt Nam 6

1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA VÙNG NGHIÊN CỨU 7 1.2.1 Điạ hình 7

1.2.2 Khí hậu 8

1.2.3 Thủy văn 8

1.2.4 Kinh tế xã hội 8

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10

2.1 Đối tượng nghiên cứu 10

2.2 Phạm vi, địa điểm và thời gian nghiên cứu 10

2.2.1 Phạm vi và địa điểm nghiên cứu 10

Nghiên cứu ở hệ thống 8 hồ nhân tạo và tự nhiên trên địa bàn thành phố Đà Nẵng 10

2.3 Phương pháp nghiên cứu 11

2.3.1 Ngoài thực địa 11

2.3.2 Trong phòng thí nghiệm 12

2.3.3 Xử lý số liệu 16

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 17

3.1 CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC HỒ QUA CÁC CHỈ TIÊU LÝ HÓA 17

3.2 THÀNH PHẦN LOÀI VÀ ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ CỦA TẢO PHÙ DU Ở CÁC HỒ NGHIÊN CỨU 18

3.2.1 Cấu trúc thành phần loài tảo phù du 18

3.2.2 Mật độ tảo phù du ở các hồ nghiên cứu 19

3.2.3 Mô tả một số loài tảo có trong các hồ nghiên cứu 21

3.3 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ BẰNG CHỈ SỐ SINH HỌC TẢO PHÙ DU 26

3.3.1 Chỉ số dinh dưỡng TRIX Wollenweider (1998) 27

3.3.2 Chỉ số dinh dưỡng TSI 28

3.3.3 Chỉ số dinh dưỡng hỗn hợp Nygaard (1949) 29

3.3.4 Chỉ số dinh dưỡng Palmer (1969) 29

3.3.5 Chỉ số đa dạng sinh học Shannon- Wiener (1949) 30

3.3.6 Phân tích mối tương quan giữa chỉ số sinh dinh dưỡng và chỉ số sinh học tảo phù du 31

Phân tích mối tương quan giữa chỉ số dinh dưỡng TRIX, TSI với các chỉ số sinh học tảo trước khi đánh giá được khả năng sử dụng các chỉ số sinh học tảo cho việc đánh giá chất lượng nước các hồ 31

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33

KẾT LUẬN 33

KIẾN NGHỊ 33

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Tình hình cơ cấu và chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ thu mẫu các hồ khảo sát trên địa bàn thành phố

Đà Nẵng

10

Hình 3.1 Biểu đồ phân bố tỉ lệ số lượng loài của các ngành tảo 19

Hình 3.2 Mật độ tảo của các hồ nghiên cứu 20 Hình 3.3 Phacus swireknkoi 21 Hình 3.4 Phacus longicauda 22 Hình 3.5 Pediastrum tetras 23 Hình 3.6 Aulacoseira granulata 24 Hình 3.7 Pinnularia viridis 24 Hình 3.8 Closterium closterioides 25 Hình 3.9 Mối tương quan giữa mật độ tảo phù du với các thông

số chất lượng nước

26

Hình 3.10 Biểu đồ kết quả chỉ số TRIX các hồ nghiên cứu 28 Hình 3.11 Biểu đồ kết quả chỉ số TSI các hồ nghiên cứu 28 Hình 3.12 Biểu đồ kết quả chỉ số CI các hồ nghiên cứu 29

Hình 3.13 Biểu đồ kết quả chỉ số Palmer tính theo sự hiện diện của

chi tảo

30

Hình 3.14 Biểu đồ kết quả chỉ số Shannon của các hồ nghiên cứu 31

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Tảo phù du đóng một vai trò quan trọng trong cấu trúc và chức năng của các hệ sinh thái nước Chúng là những sinh vật có kích thước hiển vi, có khả năng quang hợp tạo ra oxi và sống trôi nổi trong nước Tảo giữ vai trò là sinh vật sản xuất tạo ra năng suất sơ cấp cho hệ Đồng thời là sinh vật tiêu thụ, các chất hữu cơ hay vô cơ có thể hấp thụ sẽ được tảo đồng hóa nên tảo có thể là khâu đầu tiên trong quá trình tích tụ sinh học Ngoài ra cấu trúc tế bào tảo mỏng do vậy tảo rất có thể mẫn cảm với sự biến động của môi trường [18] Ngoài ra chúng còn ảnh hưởng đến các yếu tố vật lý của nước (pH, màu sắc, mùi, vị) Với những đặc tính trên tảo đã được nghiên cứu và sử dụng làm sinh vật chỉ thị đánh giá chất lượng nước

Thành phố Đà Nẵng với hệ thống hồ tự nhiên và nhân tạo đóng một phần vai trò quan trọng tạo nên “Thành phố môi trường” Không chỉ tạo cảnh quang, địa điểm du lịch, điều hòa khí hậu cho thành phố Ngoài ra, trong hệ thống cơ sở hạ tầng đô thị hồ còn giữ chức năng điều tiết lưu lượng nước mưa, chống ngập úng và giảm chi phí xây dựng, quản lý hệ thống thoát nước Cùng với đó là dự trữ để bổ sung nguồn nước ngọt Nhưng trong những năm gần đây với tốc độ đô thị hóa tăng trưởng nhanh chóng làm gia tăng một lượng lớn nước thải từ khu công nghiệp, nhà máy, khu dân cư,… tuy nhiên các hệ thống xử lý nước thải không giải quyết được hết nên một số hồ trên địa bàn thành phố phải tiếp nhận trực tiếp lượng lớn nước thải Thêm vào đó lượng bùn lắng trong các hồ cao, vượt khả năng tiếp nhận và xử lý của hồ gây ô nhiễm nghiêm trọng và ảnh hưởng đến chất lượng nước

Nhằm giám sát tình trạng hồ, việc theo dõi, quan trắc bằng phương pháp phân tích các chỉ tiêu lý hóa định kỳ đã được triển khai ở nhiều hồ trên địa bàn thành phố Tuy nhiên các phương pháp này gặp những hạn chế do vấn đề thu mẫu, phân tích yêu cầu kỹ thuật và chi phí cao Ngoài ra không đánh giá được tình trạng sức khỏe của hệ sinh thái thủy vực

Ngày nay các phương pháp quan trắc sinh học được nghiên cứu và sử dụng ngày càng rộng rãi Trong đó tảo là một trong bảy nhóm được sử dụng làm sinh vật chỉ thị cho đánh giá chất lượng môi trường nước Từ đầu thế kỷ 20, tảo đã được sử dụng như là các loài chỉ thị cho môi trường ô nhiễm hữu cơ trong các hệ thống thủy vực nước ở châu Âu [26] Hầu hết các nghiên cứu ở hồ, tảo phù du thường được sử dụng

để đánh giá hiện trạng môi trường vì chiếm lượng lớn sinh khối, dễ dàng thu mẫu, chi phí thấp, có cơ sở để xác định hình thái, đặc biệt thể hiện được tổng quan điều kiện

môi trường [19] Tảo còn là nhà máy lọc sinh học có năng suất cao Việc tận dụng tảo

để xử lý ô nhiễm hữu cơ là phương pháp sinh học đem lại hiệu quả [14]

Trước thực tiễn trên, tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu đa dạng sinh học tảo phù du và mối tương quan với chất lượng môi trường nước của một số hồ trên địa bàn thành phố Đà Nẵng” Nhằm góp phần hỗ trợ đánh giá hiện trạng chất lượng

nước hồ, dự báo sớm các vấn đề cũng như cung cấp các thông tin đa dạng sinh học và tận dụng phát triển nguồn tảo sẵn có ở hồ để giải quyết ô nhiễm hữu cơ

2 Mục tiêu đề tài

Nghiên cứu đa dạng sinh học tảo phù du và đánh giá tương quan giữa đa dạng sinh học tảo phù du và chất lượng môi trường một số hồ trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

3 Nội dung

- Xác định thành phần loài và mật độ tảo phù du ở các hồ nghiên cứu

- Đánh giá chất lượng môi trường nước tại các hồ nghiên cứu bằng thông số lý, hóa

- Tính toán các chỉ số sinh học tảo phù du của các hồ nghiên cứu

- Khảo sát mối tương quan giữa tảo phù du và chất lượng môi trường nước tại các

hồ nghiên cứu

4 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Nghiên cứu sẽ cung cấp dữ liệu khoa học về thành phần loài tảo phù du ở một

số hồ trên địa bàn thành phố Đà Nẵng Ngoài ra cung cấp khả năng đánh giá chất lượng nước các hồ thông qua chỉ số sinh học tảo

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TẢO LÀM CHỈ THỊ SINH HỌC

ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

1.1.1 Ở nước ngoài

Vào giữa thế kỉ 19, tảo được đã được công nhận như là sinh vật chỉ thị hay chỉ

số sinh học Sự hiện diện hay vắng mặt của các loài phản ánh môi trường sống của chúng Không chỉ thể hiện ở mức độ vắng mặt hay hiện diện mà còn ở yếu tố sự phong phú, sinh khối, sự phát triển của tảo dưới các tác động của môi trường hoặc các yếu tố gây stress cụ thể Các loài chỉ thị trở thành cảm biến sinh học cho ô nhiễm môi trường [30]

Thành phần các loài tảo và những thay đổi về sự phong phú rất quan trọng trong việc xác định mức độ dinh dưỡng của hồ Quần xã tảo cung cấp những thông tin về sự thay đổi chất lượng nước Tảo được sử dụng như một chỉ số sinh học hữu ích vì chúng phản ứng nhanh với sự thay đổi của hệ sinh thái, do đó cho phép đánh giá nhanh chất lượng nước Bằng các nghiên cứu và thực nghiệm chỉ ra rằng tảo biểu hiện các phản ứng có thể dự đoán trước đối với các yếu tố gây stress của môi trường [34]

Thực vật phù du đóng vai trò trung tâm trong cấu trúc và hoạt động của hệ sinh thái nước ngọt Ở nhiều thủy vực, tảo đóng góp vào một tỷ lệ lớn trong sản lượng sơ cấp và ảnh hưởng lớn đến các thành phần khác của hệ sinh thái (động vật phù du, động vật không xương sống,…) Chất lượng và số lượng của thực vật phù du phụ thuộc vào tải lượng dinh dưỡng Do đó việc sử dụng thực vật phù du để đánh giá chất lượng nước đặc biệt là đánh giá phú dưỡng đã được nghiên cứu lâu dài Nhiều phương pháp được phát triển, một trong số đó là sử dụng sự phong phú của thực vật phù du, thành phần loài (loài chiếm ưu thế hoặc loài chỉ thị) Nghiên cứu chỉ ra, ở các hồ việc phân loại dựa trên thực vật phù du khá quan trọng Giúp đánh giá được mức độ phú dưỡng của 4

hồ từ giàu đến nghèo dinh dưỡng [35]

Hầu hết các nghiên cứu ở hồ sử dụng tảo phù du để đánh giá hiện trạng môi trường bởi vì tảo phù du chiếm lượng lớn sinh khối, dễ dàng thu mẫu, có cơ sở xác định hình thái Ngoài ra phân tích quần xã tảo cung cấp các thông tin dài hạn về trạng thái và thông tin ngắn hạn về sự thay đổi ngột của môi trường đặc biệt các tình trạng phú dưỡng [45]

Vào đầu thế kỷ 20, tảo đã được sử dụng như là các loài chỉ thị môi trường ô nhiễm hữu cơ ở các hồ và sông châu Âu Các tổ chức cơ quan chính phủ trên thế giới

sử dụng tảo để theo dõi và đánh giá các điều kiện môi trường hệ sinh thái thủy sinh [19]

Nghiên cứu đánh giá tình trạng dinh dưỡng của một số hồ ở Ireland Đã tiến hành thu thập mẫu thực vật phù du trên mạng lưới 26 hồ Định danh các mẫu tảo cũng như xác định môi trường mà chúng phân bố tương ứng với các điều kiện dinh dưỡng

của hồ Asterionella formosa và Peridinium ceratium có trong tất cả các hồ, mặc dù

cũng có một số loài tảo của các nhóm tảo khác phân bố rộng trong các hồ, điều này cho thấy chúng có khả năng chịu được nhiều điều kiện dinh dưỡng khác nhau (còn có

một số loài khác như Eudorina elegans, Botryococcus braunii, Anabaena, Cyclotella

comta…) [24]

Danilov và Ekelund (1999) sử dụng các chỉ số đa dạng sinh học và tương đồng dựa trên cơ sở dữ liệu thực vật phù du để đánh giá mức độ dinh dưỡng (phú dưỡng, trung bình, nghèo dinh dưỡng) tại các hồ ở miền Trung Thụy Điển và cho thấy hiệu quả cao [23]

Farrell và cộng sự (2002) phân tích mối quan hệ giữa cấu trúc thực vật phù du

và với các điều kiện lý hóa để đánh giá chất lượng nước hạ lưu sông Lujan, Argentina Vào mùa hè, khi nhiệt độ tăng cùng với đó là được cung cấp nguồn nước giàu dinh dưỡng phosphat và amoni đã làm cho nồng độ oxy hòa tan trong nước giảm rất thấp do nhu cầu hô hấp của thực vật và sự gia tăng đáng kể của thực vật phù du Các loài thuộc ngành tảo Silic chiếm ưu thế cho thấy môi trường phú dưỡng hay siêu phú dưỡng [32]

Shekhar và cộng sự (2008) nghiên cứu đánh giá chất lượng nước sông Bhadra, nước thải công nghiệp khu vực xung quanh đổ trực tiếp vào sông Ngoài phân tích các chỉ tiêu lý hóa, đã định danh được 45 loài tảo Trong đó lớp tảo lục chiếm cao nhất 40%, tiếp theo là lớp tảo Silic 30%, lớp tảo lam 15,5%, tảo mắt 11%, tảo vàng nâu 5%

Sự xuất các loài của chi Phormidium, Oscillatoria, Ulothrix, Gomphonema,

Mycrocystis, Euglena chỉ thị chất lượng nước ô nhiễm Mật độ tảo cao vào những

tháng không mưa và đặc biệt sự hiện diện các chi tảo chỉ thị cho ô nhiễm tăng cao nhất Cùng với đó sử dụng chỉ số đa dạng sinh học Shannon- Weaver 1949, để phân chia mức độ ô nhiễm theo thang điểm [40]

Jiménez và cs (2003) tìm hiểu mối quan hệ giữa thực vật phù du với các thông

số lý hóa của sông Suwannee (Mỹ) Mô tả sự thay đổi theo không gian và thời gian của thực vật phù du vì nó liên quan đến những biến động lý, hóa Ánh sáng và nồng độ dinh dưỡng của sông quy định sự phong phú và thành phần thực vật phù du, sinh khối tảo bị chi phối bởi các yếu tố dinh dưỡng, ánh sáng của sông [28]

Dự án nhằm đánh giá tình trạng dinh dưỡng các hồ nước ở Nam Phi dựa trên sử dụng thông số: chlorophyll a, phosphat tổng, tỷ lệ vi khuẩn lam trong quần xã thực vật phù du và độ trong Đánh giá được mức độ dinh dưỡng của hệ thống hồ Từ đó cung cấp các thông tin về độc tố tảo, mức ô nhiễm để đánh giá chất lượng nước phục vụ cho

các mục đích và cơ sở để xây dựng chương trình quản lý tài nguyên, đặc biệt giám sát phú dưỡng các hồ [43]

Murulidhar và Murthy (2014), nghiên cứu sự sự phân bố và sinh thái của tảo cát

ở bốn hồ của Tumkur, Ấn Độ Thành phần tảo cát liên quan đến các yếu tố mùa, địa lý, chất lượng nước Kết quả cho thấy rằng, tảo cát có hệ số tương quan cao với các thông

số lý hóa như nhiệt độ, sunfat, nitrat và silica [31]

Jose và cộng sự (2011), đánh giá ô nhiễm hữu cơ của bốn Mattancherry, Ấn Độ ngoài phân tích lý hóa đã sử dụng chỉ số ô nhiễm Palmer và cả hai đều cho kết quả tương đồng, cho thấy khả năng đánh giá chất lượng nước của các chỉ số tảo [29]

Ở Trung Quốc, đánh giá mối tương quan giữa tảo và chất lượng nước, các yếu

tố gây phú dưỡng hồ Taihu, Trung Quốc bằng việc sử dụng phân tích tương quan PCA

và SPSS (Tang và Acharya, 2014) [46]

Đánh giá chất lượng mạng lưới nước ngọt của Thái Lan dựa vào sự đa dạng của thực vật phù du Các mẫu được thu từ 68 địa điểm bao gồm hồ, đập, hồ chứa, ao

mương Phân loại được 166 taxa thuộc 50 chi Cosmarium contractum, Cyclotella

meneghiniana thường được tìm thấy trong các thủy vực nghèo hay mức dinh dưỡng

trung bình và có thể được sử dụng như chỉ thị sinh học cho chất lượng nước trong tình

trạng nghèo dinh dưỡng Dolichospermum planctonicum, Cylindrospermopsis

raciborskii, Microcystis aerugino,… chỉ thị cho nước giàu dinh dưỡng Những thủy

vực có hàm lượng nitơ và phốt pho cao tạo điều kiện cho thực vật phù du phát triển, giá trị định lượng cao nhưng sự đa dạng loài thấp [41]

Công trình giám sát nước mặt California (2009) đánh giá chất lượng nước bằng việc sử dụng chỉ số sinh học tảo USEPA (United States Environmental Protection Agency), khuyến khích sử dụng các quần xã sinh học để đánh giá chất lượng môi trường Tảo có thể sử dụng như chỉ số sinh học thứ hai, cung cấp nhiều dòng thông tin

Sử dụng hai chỉ số tảo là IBI (index of biotic integrity) và NNE (nutrient numeric endpoints) [22]

Trong khung chỉ thị nước của EU, chỉ số động vật phù du được xem là một trong bốn yếu tố sinh học để đánh giá tình trạng sinh thái của nước mặt Xác định trạng thái sinh thái của bốn hồ nước vùng Polesia, Ba Lan dựa trên cơ sở dữ liệu động vật phù du và dữ liệu hóa lý của hồ [36]

Cục bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA) đã đưa dùng tảo như chỉ số để đánh giá ô nhiễm hữu cơ trong quản lý chất lượng nước Sử dụng tảo để phát hiện sự hiện diện của các chất ô nhiễm và ước tính mức độ ô nhiễm hữu cơ ảnh hưởng đến tình trạng của

hệ sinh thái thủy vực Chương trình nghiên Đánh giá chất lượng nước quốc gia (NAWQA) của NASA và Tài nguyên thủy sản quốc gia (NARS) của EPA đều thu

mẫu sinh khối tảo để đánh giá Châu Âu từ lâu đã nghiên cứu và sử dụng chỉ số sinh học tảo từ lâu để đánh giá chất lượng nước, điều kiện sinh thái, các yếu tố gây suy giảm chất lượng nước [37]

Sử dụng tảo nước ngọt vào chương trình giám sát nước mặt California (SWAMP) Phân tích sinh khối tảo, thành phần phân loại tảo cùng với các chỉ số sinh học liên quan khác như Algae IBI, Siltation index… cung cấp cái nhìn sâu sắc về các vấn đề sự tăng trưởng quá mức của tảo gây ảnh hưởng xấu hay vấn đề phú dưỡng [24]

1.1.2 Ở Việt Nam

Nhằm giúp đánh giá chất lượng môi trường nước cũng như cung cấp các thông tin đa dạng sinh học, kiểm soát tình trạng tảo nở hoa tại Khu bảo tồn Đồng Tháp Mười Nguyễn Hương Ly và Ngô Thanh Phong (2016) đã thực hiện phân loại thành phần loài vi khuẩn lam cùng với đó là nghiên cứu của Ngô Thanh Phong, Lê Hồng Phương và Lưu Yến Nhi về thành phần loài tảo mắt (Euglenophyta) [7, 16]

Đào Thanh Sơn và Hồ Thị Ngọc Hà (2015), thực hiện nghiên cứu đánh giá chất lượng nước sông Thị Vải dựa trên cơ sở thực vật phù du Thu mẫu thực vật phù du xác định thành phần loài, cấu trúc quần xã, sử dụng chỉ số đa dạng, chỉ số tương đồng và chỉ số Diatomeae để đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ của từng vùng nghiên cứu [3]

Đề tài nghiên cứu “Chất lượng nước và tình trạng phú dưỡng các hồ trong Kinh thành Huế” Sử dụng chỉ số phú dưỡng TSI (Carlson,1977) và chỉ số TRIX (Wollenweider, 1998) để xác định mức độ dinh dưỡng của các hồ [4]

Nghiên cứu “Bước đầu đánh giá chất lượng môi trường nước và đa dạng thực vật nổi khu vực đất ngập nước Đồng Riu, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh” ngoài xác định thành phần và mật độ tảo, còn phân tích lý hóa, sử dụng chỉ số đa dạng Shannon-Wiener, chỉ số phong phú Margalef D và phân tích tương quan cho thấy kết quả các chỉ số sinh học khá tương đồng với lý hóa nước và phản ánh được mức độ ô nhiễm hữu cơ [10]

Dương Thị Thủy và Lê Thị Quỳnh Phương (2012), đã xác định thành phần loài

và mật độ của quần xã tảo Silic bám ở Hồ Tây Các loài bắt gặp trong quá trình khảo sát chủ yếu là các loài thích nghi với điều kiện giàu dinh dưỡng hay ô nhiễm hữu cơ

Cyclotella meneghiniana, Nitzschia paleae xuất hiện với mật độ rất cao và thích nghi

với môi trường giàu dinh dưỡng [13]

Nguyễn Thị Thu Hè (2012) trong đề tài Luận văn Thạc sĩ “Chất lượng môi trường nước và đa dạng thực vật nổi (Plankton) vùng của sông Úc” đã xác định thành phần loài, mật độ, sinh khối thực vật nổi, cùng với đo các thông số lý hóa sử dụng chỉ

số sinh học tảo Diatomeae để đánh giá chất lượng nước [5]

Hàn Thị Thu Huyền (2011) trong đề tài thạc sĩ “Đánh giá chất lượng nước sông Phú Lộc dựa trên các chỉ thị sinh học tảo” đã xác định thành phần, cấu trúc thực vật phù du, sử dụng chỉ số sinh học tảo Palmers và Nygaard để phân loại mức độ dinh dưỡng bên cạnh chỉ tiêu lý hóa Đánh giá mức độ tương quan cho thấy việc sử dụng các chỉ số sinh học Palmers và Nagaard trong việc đánh giá chất lượng nước kết hợp với quan trắc lý hóa là phù hợp [6]

Năm 2014, TS Lương Quang Đốc và cộng sự thực hiện đề tài đánh giá chất lượng nước sông Hương, tỉnh Thừa Thiên Huế bằng các chỉ số sinh học tảo Nghiên cứu sử dụng chỉ số hỗn hợp CI, chỉ số Palmer, chỉ số dinh dưỡng chlorophycean, chỉ

số Shannon- Wiener đã cho thấy phù hợp với sự biến thiên của các thông số hóa học cũng như sự thống nhất giữa các chỉ số thông qua mối quan hệ tuyến tính, các chỉ số này được cho là hiệu quả để đánh giá tình trạng dinh dưỡng và ô nhiễm tại hệ thống sông Hương và chúng được đề xuất áp dụng trong quan trắc chất lượng nước [2]

Tuy nhiên nghiên cứu về vi tảo ở các thủy vực trên bàn thành Đà Nẵng còn hạn chế và ít được quan tâm Đặc biệt trong việc áp dụng chỉ số sinh học tảo để đánh giá chất lượng nước ở các thủy vực trên địa bàn thành phố Đà Nẵng rất ít Vì vậy tôi thực hiện đề tài này để góp phần vào lĩnh vực nghiên cứu mới này ở Đà Nẵng

1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA VÙNG NGHIÊN CỨU

1.2.1 Điạ hình

Thành phố Đà Nẵng gồm vùng đất liền và vùng quần đảo trên biển Đông Thành phố Đà Nẵng có diện tích hành chính là 1.256 km2, trong đó 950 km2

phần đất liền Thành phố Đà Nẵng có 8 quận, huyện và 56 phường, xã Vùng đất liền nằm ở

15055' đến 16014' vĩ độ Bắc, 107018' đến 108020' kinh độ Đông, Bắc giáp tỉnh Thừa Thiên - Huế, Tây và Nam giáp tỉnh Quảng Nam, Đông giáp Biển Đông

Thành phố Đà Nẵng có diện tích hành chính là 1256 km2, trong đó 950 km2

phần đất liền Khu vực được đô thị hóa của thành phố phát triển về hướng đông, dọc theo bờ biển khu vực phía Đông, lãnh thổ phía Tây của thành phố hầu hết là khu vực nông thôn miền núi Địa hình thành phố Đà Nẵng vừa có đồng bằng vừa có núi, vùng núi cao và dốc tập trung ở phía Tây và Tây Bắc, từ đây có nhiều dãy núi chạy dài ra biển, một số đồi thấp xen kẽ vùng đồng bằng ven biển hẹp Địa hình đồi núi chiếm diện tích lớn, độ cao khoảng từ 700-1.500 m, độ dốc lớn (>400), là nơi tập trung nhiều rừng đầu nguồn và có ý nghĩa bảo vệ môi trường sinh thái của thành phố [1]

1.2.2 Khí hậu

Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nhiệt độ cao và ít biến động Khí hậu Đà Nẵng là nơi chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu miền Bắc và miền Nam, với tính trội là khí hậu nhiệt đới điển hình ở phía Nam Mỗi năm có 2 mùa

rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12 và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 7,

thỉnh thoảng có những đợt rét mùa đông nhưng không đậm và không kéo dài

Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25,9oC, cao nhất vào các tháng 6, 7, 8, trung bình từ 28-30oC, thấp nhất vào các tháng 12, 1, 2, trung bình từ 18-23o

C

Độ ẩm không khí trung bình là 83,4%; cao nhất vào các tháng 10, 11, trung bình từ 85,67 - 87,67%, thấp nhất vào các tháng 6, 7, trung bình từ 76,67 - 77,33% Lượng mưa trung bình hàng năm là 2504,57 mm/năm, lượng mưa cao nhất vào các tháng 10, 11, trung bình từ 550 - 1.000 mm/tháng; thấp nhất vào các tháng 1, 2, 3, 4, trung bình từ 23-40 mm/tháng

Số giờ nắng bình quân trong năm là 2.156,2 giờ; nhiều nhất là vào tháng 5, 6, trung bình từ 234 đến 277 giờ/tháng; ít nhất là vào tháng 11, 12, trung bình từ 69 đến

165 giờ/tháng [1]

1.2.3 Thủy văn

Đà Nẵng có 11 sông lớn trong đó lớn nhất là sông Cu Đê dài 39km Ngoài ra có

ba sông là phân lưu của sông Vu Gia-Thu Bồn là các sông Vĩnh Điện, sông Yên và sông Tuý Loan Tất cả đều có hạ lưu đổ vào sông Hàn vào vịnh Đà Nẵng

Trên địa bàn thành phố Đà Nẵng hiện có 21 hồ chứa và 1 đập dâng An Trạch trong đó có 2 hồ lớn là Hòa Trung (11 triệu m3), Đồng Nghệ (17 triệu m3) và 19 hồ chứa có dung tích nhỏ hơn 1 triệu m3 có nhiệm vụ cấp nước tưới cho khoảng 6100 ha đất nông nghiệp cho TP Đà Nẵng chủ yếu là huyện Hòa Vang [12]

Với định hướng phát triển của thành phố thì nhu cầu sử dụng nước cho Nông nghiệp ngày càng giảm, nhưng nhu cầu sử dụng nước cho các ngành kinh tế khác như sinh hoạt, du lịch, dịch vụ tăng lên Đồng thời việc xả thải trực tiếp ra các hồ đã gây ảnh hưởng lớn đến tình trạng sinh thái các hồ hiện nay

1.2.4 Kinh tế xã hội

Dân số của Đà Nẵng năm 2017 là 1.064.070 người, trong đó nữ chiếm 50,6% Mật độ dân số trung bình của Đà Nẵng năm 2017 là 847,2 người/km2, tăng 89,6 người

so với năm 2012 Mật độ dân số khu vực nội thành chiếm 87,6% cao gấp 7 lần so với

khu vực nông thôn [11]

Bảng 1.1 Tình hình cơ cấu và chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo ngành của thành phố Đà Nẵng (Đơn vị tính: %) “Nguồn: Niên giám thống kê thành phố Đà Nẵng 2015”

Chỉ tiêu 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Thay đổi

Nông nghiệp: tỷ trọng của nông nghiệp từ năm 2010-2015 giảm nhẹ nhưng vẫn

duy trì mức ổn định để đảm bảo việc làm cho người dân và lương thực khu vực

Công nghiệp: trong cơ cấu kinh tế công nghiệp chiếm tỷ trọng lớn nhất và từ năm 2010-2015 tăng 1,36% Theo báo cáo của Sở Công Thương Đà Nẵng, giá trị sản xuất công nghiệp toàn TP Đà Nẵng (giá so sánh 2010) năm 2018 ước đạt 53.750 tỷ đồng; tổng cộng giai đoạn 2015-2018 đạt 192.864 tỷ đồng, tăng bình quân 8%/năm

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu trên đối tượng các loài tảo phù du, thông số chất lượng nước lý – hóa

2.2 Phạm vi, địa điểm và thời gian nghiên cứu

2.2.1 Phạm vi và địa điểm nghiên cứu

Nghiên cứu ở hệ thống 8 hồ nhân tạo và tự nhiên trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

Hình 1.1 Bản đồ thu mẫu các hồ khảo sát trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

Bảng 2.1 Danh sách các điểm thu mẫu

Kí hiệu Tọa độ Vị trí thu mẫu

H1 Hồ Công Viên 16003’38’’N; 108012’20’’B H2 Hồ Hàm Nghi 16003’51’’N; 1080

12’35’’B H3 Hồ Bàu Tràm 16005’31’’N; 108008’05’’B

Hà Huy Tập

16003’37’’N; 108011’28’’B

H5 Hồ Xanh 16005’51’’N; 108016’06’’B H6 Hồ Đồng Xanh 15057’06’’N; 108005’01’’B H7 Hồ Trước Đông 16000’55’’N; 108005’49’’B H8 Hồ Hói Khê 15059’13’’N; 108008’49’’B

2.2.2 Thời gian nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 10/2018 đến tháng 4/2019

2.3 Phương pháp nghiên cứu

Mẫu định tính: được thu bằng vợt lưới phytoplankton có đường kính miệng lưới 20cm, chiều dài 50cm, kích cỡ mắt lưới 20µm Tiến hành kéo lưới một đoạn theo chiều ngang và chiều thẳng đứng tại mỗi điểm lấy mẫu Sau vài lượt kéo vợt, mẫu đầy

ở bình gom mẫu ở dưới đáy vợt thì mở khóa ống đáy, đổ mẫu vào lọ đựng dung tích 200ml và cố định bằng dung dịch formol 4%

Mẫu định lượng: được thu bằng dụng cụ lấy mẫu nước ngang, thể tích 1,8L Mỗi hồ thu 1 mẫu tổ hợp, mẫu sau khi thu được cố định bằng dung dịch Lugol trung tính

2.3.2 Trong phòng thí nghiệm

2.3.2.1 Phương pháp phân tích chất lượng nước

Các phương pháp phân tích chỉ tiêu lý, hóa nước được liệt kê dưới bảng 3

Bảng 2.2 Các phương pháp đo, phân tích chất lượng nước

Thông số Phương pháp

pH, nhiệt độ, độ đục, oxy

hòa tan (DO)

Sử dụng máy đo đa chỉ tiêu 6920-V2

Nitrat (NO3-) Phương pháp trắc phổ Natri xalixilat

số sinh hóa- Phương pháp đo phổ xác định nồng

Hệ thống phân loại sử dụng theo cơ sở dữ liệu: Guiry, M.D & Guiry, G.M 2019 AlgaeBase, World-wide electronic publication (http://www.alga ebase.org/)

2.3.2.4.1 Chỉ số dinh dƣỡng TRIX Wollenweider (1998)

Chỉ số dinh dưỡng TRIX theo Wollenweider (1998)[44] được tính theo công thức:

TRIX = ( )

Trong đó: Chl-a: Chlorophyll-a (mg/m3

) aD%O: độ lệch giữa nồng độ oxy hòa tan đo được so với nồng độ oxy hòa

tan bão hòa

ở nhiệt độ xác định

TN: tổng nitơ hòa tan (mg/m3

) TP: tổng phốt pho hòa tan (mg/m3

) Nếu TRIX = 2-4 thì môi trường nước nghèo rất dinh dưỡng

TRIX = 4-5 thì môi trường nước nghèo dinh dưỡng

TRIX = 5-6 môi trường nước dinh dưỡng trung bình

TRIX = 6-8 thì môi trường nước giàu dinh dưỡng

TRIX > 8 thì rất giàu dinh dưỡng

TN: tổng nito

Chl-a: Chlorophyll a

Nếu TSI <40 thì nghèo dinh dưỡng

TSI 40-50 thì môi trường nước dinh dưỡng trung bình

Nếu CI <1: môi trường nước nghèo dinh dưỡng

CI=1-3: môi trường nước ở mức dinh dưỡng trung bình

CI>3: môi trường nước giàu dinh dưỡng

2.3.2.4.4 Chỉ số dinh dƣỡng Palmer (1969)

Chỉ số dinh dưỡng Palmer (Palmer,1969) Cho điểm dựa trên sự xuất hiện của các loài (chi) tảo có trong mẫu nước đối chiếu với 20 loài, chi đã được xác định điểm sẵn Nếu tổng điểm của chỉ số lớn hơn hoặc bằng 20 thì nước bị ô nhiễm hữu cơ Tổng điểm từ 15-19 mức ô nhiễm trung bình Tổng điểm nhỏ hơn 15 nước không bị ô nhiễm [33]

Bảng 2.3 Điểm số ô nhiễm của các chi tảo

Anacystis 1 Ankistrodesmus falcatus 3

Ankistrodesmus 2 Arthrospira jenneri 2

Chlamydomonas 4 Chlorella vulgaris 2

Chlorella 3 Cyclotella meneghiniana 2

Closterium 1 Euglena gracilis 1

Lepocinclis 1 Navicula cryptocephala 1

Melosira 1 Nitzschia cryptocepala 1

Oscillatoria 5 Oscillatoria princeps 1

Scenedesmus 4 Scenedesmus quadricauda 4

Stigeoclonium 2 Stigeoclonium tenue 3

2.3.2.4.5 Chỉ số đa dạng sinh học Shannon- Wiener (Shannon and Wiener, 1949)

Đa dạng loài trong quần thể sinh vật là chỉ số đáng tin cậy để xem xét tình trạng của hệ sinh thái Lewis (1970) đã nêu rằng đa dạng loài là một thống kê trừu tượng với hai thành phần trong đó nó phản ánh số lượng loài (sự giàu có) và sự phân bố của cá thể của tất các loài tại một khu vực cụ thể Công thức Shannon – Wiener (1949)

H’= -Σ(ni/N).lg(ni/N) Trong đó H’: chỉ số đa dạng

N: tổng mật độ cá thể trong mẫu

ni: mật độ loài i tính theo logarit cơ số 2

H’= 0,0 – 0,1: mức độ ô nhiễm nặng

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC HỒ QUA CÁC CHỈ TIÊU LÝ HÓA

Tảo phù du hấp thụ các chất dinh dưỡng hòa tan trong nước để tổng hợp chất hữu cơ cho cơ thể, quá trình quang hợp của tảo còn phụ thuộc vào nhiệt độ, ánh sáng

Do đó các yếu tố lý, hóa chi phối và ảnh hưởng lớn lên sự xuất hiện và mật độ của tảo Quan trắc các chỉ tiêu lý hóa của nước sẽ tạo thêm cơ sở để đánh giá được mối tương quan giữa tảo với môi trường nước của khu vực nghiên cứu

Nhiệt độ trung bình của các hồ là 26,6o

C ± 0,45 và không có sự chênh lệch lớn nhiệt độ giữa các hồ (dao động trong khoảng từ 26,14 đến 27,32o C) Trong đó hồ Xanh và hồ Hói Khê có nhiệt độ cao hơn so với các hồ còn lại lần lượt là 27,17 o

C và 27,32oC

Giá trị pH ở các địa điểm nghiên cứu trong thời gian khảo sát dao động từ 6,61 đến 8,01 Hồ Xanh, Hàm Nghi, Công viên, Bàu Tràm, Trước Đông có độ pH lớn hơn

7 Trong đó hồ Công viên và hồ Hàm Nghi cao hơn hẳn đạt giá trị lần lượt 8,01 và 7,9 Tuy nhiên, so với tiêu chuẩn chất lượng nước mặt QCVN 08:2008/BTNMT giá trị pH

ở các thủy vực nước ngọt trên địa bàn thành phố Đà Nẵng đều đạt tiêu chuẩn chất lượng nước mặt loại A1 (6 – 8,5)

Nồng độ oxy hòa tan (DO) có sự chênh lệch cao giữa các hồ Hồ Xanh, Đồng Xanh, Trước Đông, Hói Khê thì DO trên 6mg/l Hàm lượng oxy hòa tan thấp nhất ở hồ Hàm Nghi 1,85 mg/L So sánh với cột A1 tiêu chuẩn chất lượng nước mặt QCVN 08:2008/BTNMT (≥ 6 mg/L), hồ Sen, Bàu Tràm, Công viên và Hàm Nghi nồng độ oxy hòa tan dưới tiêu chuẩn cho phép Tuy nhiên, nồng độ oxy hòa tan trong các thủy vực có thể ảnh hưởng bởi thời gian thu mẫu

Nồng độ NO3

-, NH4 +

, NO-2 trong các thủy vực nghiên cứu ở mức thấp, giá trị trung bình lần lượt là 0,79 ± 0,88 mg/L; 0,23 ± 0,33 mg/L; 0,03 ± 0,03 mg/L Trong đó

hồ Công viên có nồng độ NO3

-, NO-2 cao hơn nhưng hồ còn lại, lần lượt đạt 2,4 mg/L, 0,115 mg/L so với trung bình ở các hồ còn lại chỉ đạt 0,56 ± 0,64 mg/L; 0,02 ± 0,005 mg/L Trong khi đó, nồng độ amoni (NH4

+) ở hồ Hàm Nghi cao nhất đạt 1,03 mg/L Nhìn chung nồng độ NO3

Kết quả phân tích chất lượng môi trường nước cho thấy chất lượng nước hồ Sen, Công viên 29/3, Hàm Nghi, Bàu Tràm thấp hơn so với những hồ nghiên cứu Có

thể do những hồ này tiếp nhận nguồn nước thải trực tiếp từ khu dân cư, nhà máy Hồ Xanh, Trước Đông, Đồng Xanh, Hói Khê chất lượng nước tương đối tốt, đây là những

NH4+(mg/L)

NO-2(mg/L)

PO4(mg/L)

3.2 THÀNH PHẦN LOÀI VÀ ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ CỦA TẢO PHÙ DU Ở CÁC HỒ NGHIÊN CỨU

3.2.1 Cấu trúc thành phần loài tảo phù du

Kết quả phân tích 8 mẫu nước hồ trên địa bàn thành phố Đà Nẵng đã xác định được 93 loài và dưới loài, 38 chi thuộc 6 ngành tảo: tảo Lam (Chlorophyta), tảo Lục (Cyanobacteria), Luân tảo (Charophyta), tảo Silic (Bacillariophyta), tảo Mắt (Euglenozoa) và tảo Giáp (Dinophyta)

Trong đó, Ngành tảo lục có số lượng loài đa dạng nhất đạt 25 loài và dưới loài (chiếm 26,9% tổng số lượng loài ghi nhận trong toàn thủy vực) Tảo Silic 22 loài và dưới loài chiếm tỉ lệ 23,6% Tảo Lam xác định được 20 loài và dưới loài chiếm tỉ lệ 21.6% Luân tảo có 17 loài và dưới loài chiếm tỉ lệ 18,3% Tảo Mắt có 7 loài và dưới loài chiếm tỉ lệ 7,5% và thấp nhất là tảo Giáp với 2 loài chiếm tỉ lệ 2,1%