Một số dẫn liệu về chất lượng nước và thành phần loài vi tảo thuộc cyanobac teria và chlorophyta ở hồ goong thành phố vinh

Ngòi ta đãchiết xuất đuợc các sản phẩm có hoạt tính sinh học cao để sử dụng trong cácngành y học, chăn nuôi, trồng trọt nh: Cung cấp nguồn dinh dỡng dồi dàovitamin, protit bổ sung vào th

Tên đề tài:

“Điều tra chất lợng nớc và thành phần vi tảo

ở hồ Goong – TP Vinh – Nghệ An”

Lời cảm ơn

Trong quá trình tiến hành đề tài này, tôi đã nhận đợc sự

quan tâm, giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS Nguyễn Đình San

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về sự giúp đỡ quý báu

đó

Đồng thời tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo

trong tổ bộ môn Hoá Sinh – Sinh lý thực vật, cùng bạn bè, ngời

thân đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cũng nh góp nhiều ý kiến

quý báu, giúp tôi hoàn thành khoá luận.

Chơng 1: Tổng quan tài liệu

1.1 Vài nét về chất lợng nớc trong các thuỷ vực trên thế giới 3

1.2 T×nh h×nh nghiªn cøu vi t¶o ( vi khuÈn lam, t¶o lôc) trªn thÕ giíi vµ ë ViÖt Nam 61.2.1 T×nh h×nh nghiªn cøu vi t¶o ( vi khuÈn lam, t¶o lôc ) trªn thÕ giíi 61.2.2 T×nh h×nh nghiªn cøu vi t¶o ( vi khuÈn lam, t¶o lôc ) ë ViÖt Nam 9

Ch¬ng 2: Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu

3.1 KÕt qu¶ ph©n tÝch mét sè chØ tiªu vÒ chÊt lîng níc hå Goong 19

mở đầu

Vi tảo (Micro algae) là những cơ thể quang tự dỡng, có kích thớc hiển

vi, sống chủ yếu ở môi trờng nớc, là mắt xích đầu tiên trong mạng lới dinh ỡng của các thuỷ vực Vì vậy sự phát triển của chúng có vai trò quyết địnhnăng suất sinh học của quần xã sinh vật thuỷ sinh

Việc nghiên cứu vai trò, ý nghĩa và khả năng ứng dụng vi tảo vào thựctiễn sản xuất và đời sống đang đợc nhiều nhà khoa học quan tâm Ngòi ta đãchiết xuất đuợc các sản phẩm có hoạt tính sinh học cao để sử dụng trong cácngành y học, chăn nuôi, trồng trọt nh: Cung cấp nguồn dinh dỡng dồi dàovitamin, protit bổ sung vào thức ăn của nguời, gia súc, gia cầm, cung cấpmột số hợp chất hoá học dùng trong các lĩnh vực khác nhau: nhuộm màuthực phẩm, mỹ phẩm, năng lợng sạch Vi tảo còn đợc sử dụng để làm thuốc

bổ dỡng cho cơ thể, chống suy dinh dỡng ở trẻ em và ngời già, tăng cờng tiếtsữa ở phụ nữ sinh con không có sữa và thăm dò khả năng chống ung th [26]

Trong thuỷ vực, vi tảo đợc sử dụng nh một biện pháp sinh học chống

ô nhiễm môi trờng nớc Sự sinh trởng, phát triển của chúng có tác dụng làmsạch môi trờng bằng cách sử dụng các chất gây ô nhiễm để dinh dỡng hoặctiết ra các chất hạn chế sự phát triển của các loại vi sinh vật gây bệnh trongnớc Hơn nữa, nó có khả năng đồng hoá các muối vô cơ, ion kim loại nặng,

đem lại sự trong sạch cho môi trờng nớc

Vi tảo đợc xem là nguồn tài nguyên có giá trị Để có thể nắm vữngnguồn tài nguyên này và sự đa dạng sinh học của chúng, trớc tiên phải điềutra chúng trong mối liên quan với chất lợng nớc ở các thủy vực

Hồ Goong - Thành phố Vinh - Nghệ An, nằm trong công viên NguyễnTất Thành, nơi chứa đựng nớc ma chảy tràn của thành phố và hằng ngày tiếp

nhận lợng nớc thải rất lớn từ các khu vực dân c xung quanh Muốn sử dụng

hồ vào mục đích vui chơi, giải trí và nuôi cá, sản xuất thì cần phải tìm hiểuchất lợng nớc và thành phần loài vi tảo sống trong đó

Xuất phát từ thực tiễn đó chúng tôi tiến hành đề tài "Một số dẫn liệu

về chất lợng nớc và thành phần vi tảo thuộc: Cyanobacteria và Chlorophyta ở hồ Goong – Thành phố Vinh - Nghệ An".

Mục tiêu của đề tài đặt ra là:

- Điều tra chất lợng nớc ở hồ Goong

- Điều tra thành phần loài tảo thuộc hai ngành:

Chơng 1

tổng quan tài liệu

1 1 Vài nét về chất lợng nớc trong các thuỷ vực trên thế giới và ở Việt Nam:

1 1 1 Chất lợng nớc trong các thuỷ vực trên thế giới:

Thuỷ quyển là một trong những thành phần cơ bản của môi tr ờng, baogồm toàn bộ các đại dơng, sông, suối, ao hồ, nớc ngầm, băng tuyết, hơi ẩmtrong đất và không khí Khối lợng của các nguồn nớc rất khác nhau, đợctrình bày ở bảng 1

Trong các thuỷ vực tự nhiên không có nớc tinh khiết về mặt hoá học,

n-ớc càng tinh khiết càng không có lợi cho sự sống vì chúng không có khảnăng trung hoà khí CO2 do thuỷ sinh vật hô hấp thải ra Nớc tự nhiên luôn làmột dung dịch phức tạp chứa nhiều các chất hoà tan và không hoà tan khác.Hàm lợng và thành phần của các chất đó đợc ngời ta gọi là thành phần hoáhọc của nớc Thành phần hoá học của nớc không ổn định mà thờng xuyênbiến đổi do sự chi phối của quá trình sinh học, hoá học, vật lý của môi tr ờngxung quanh [28]

Để dánh giá chất lợng nguồn nớc, ngời ta dựa vào các thông số vật lý,hoá học, sinh học nh độ pH, nhiệt độ, độ trong, màu sắc, độ đục, độ dẫn

điện, hàm lợng ôxy hoà tan (DO), các muối vô cơ (NH4+, NO3-, PO43- ), cặnlơ lửng (SS), độ kiềm, độ cứng, kim loại nặng, coliform, và các sinh vật chỉthị khác Từ những thông số nói trên, ngời ta phân loại các mức độ ô nhiễmcủa thuỷ vực Đối với nguồn nớc mặt ngời ta dựa vào một số chỉ tiêu thuỷhoá nh: Độ pH, NH4+, NO3-, PO43-, DO, COD, BOD5 Thể hiện ở bảng 2

BOD (mg/l)

Ví dụ: Hàm lợng PO43- ở trong nớc cao ảnh hởng đến thần kinh làmgiảm chỉ số trí tuệ, SO42- cao gây bệnh đờng tiêu hoá, NO3- cao gây bệnhMethomoglo ở trẻ em, NO2- cao là nguyên nhân gây bệnh ung th, Cl- cao làmgiảm lợng tinh trùng ở trong tinh dịch dẫn tới vô sinh.[8] Tổng coliform vợtquá chỉ tiêu cho phép (50 - 240 MPN/100ml) thì gây các bệnh đ ờng ruột nh

lị, ỉa chảy ở Mỹ, hàng năm có đến 10 tấn thuốc trừ sâu các loại đợc đavào hệ thống sông Missisipi, nồng độ các thuốc trừ sâu trong toàn bộ hệthống sông cha cao so với giới hạn cho phép nhng không thể xem nhẹ tínhlan truyền và tác động xấu dài lâu của chúng [9]

Khi các chỉ tiêu thuỷ lý, thuỷ hoá ở các thuỷ vực v ợt quá ngỡng chophép, thì không những gây hậu quả cho con ngời mà hàng triệu loài sinh vậtkhác cũng phải gánh chịu Nhiều loài bị chết hoặc di c sang các thuỷ vựckhác, ví dụ nh ở Mỹ vào năm 1970 có 651 loài cá bị chết với số l ợng 2,7triệu con [8]

ở châu Âu, nơi tập trung hầu hết các nhà máy, xí nghiệp của cả thếgiới, hàng năm đổ vào đại dơng 20 triệu tấn sắt, 2,3 triệu tấn chì, 1,6 triệutấn mangan, 320 triệu tấn can xi, 6,5 triệu tấn dầu mỡ và 100 triệu tấn thuỷngân…[8] Điển hình là sông Rhien, nó đã biến thành nơi đổ n[8] Điển hình là sông Rhien, nó đã biến thành nơi đổ nớc thải chungcủa cộng đồng tây Âu, mỗi năm nớc sông đục thêm và đen dần [20] SôngVonga (Nga) do phải chứa nớc thải của nhà máy lọc dầu nên đã có hiện tợng

tự bốc cháy [37] Balaton (Hungari) là hồ du lịch nổi tiếng bởi có cảnh quan

đẹp và khí hậu ôn hoà nhng chất lợng nớc ở đây cũng bị suy giảm nghiêmtrọng do phân hoá học đổ ra từ các vờn trồng nho ở một số tỉnh ven hồ.Trong kế hoạch 5 năm (1976 - 1980) chính phủ Hungari đã ấn định u tiêncho việc kiểm soát những biến đổi lợng nớc liên quan đến hồ [3]

Tại các con sông ngoài khu vực châu Âu nồng độ muối nitrat vợt tiêuchuẩn cho phép 2,5 lần (100 mg/l ) [13]

ở Trung Quốc, trong số 532 con sông đợc kiểm soát thì có tới 436 consông bị nhiễm bẩn ở các mức độ khác nhau Sông Hoàng Phố ở Thợng Hảihàng năm trung bình có tới 299 ngày/năm nớc sông đều có màu đen và mùihôi thối [3] Tình trạng này cũng xảy ra ở 10 con sông lớn của Malayxia ônhiễm đến mức cá không thể sống đợc [31]

1.1.2 Chất lợng nớc một số thuỷ vực ở Việt Nam.

Việt Nam là lãnh thổ có rất nhiều các loại hình thuỷ vực, với hàngnghìn sông suối, hàng chục ao hồ tự nhiên, hàng trăm ao hồ nhân tạo lớnnhỏ Qua thống kê kết quả các công trình nghiên cứu, ngời ta thấy rằng phầnlớn các sông ở phía Bắc nớc ta, trung bình có hàm lợng DO = 0 mg/l BOD5 =

30 mg/l, NH4+ > 10 mg/l Khu vực Bãi Bằng mỗi ngày thải ra sông Hồng100.000 m3nớc, có hàm lợng sắt, chất hữu cơ, NH4+, NO2- cao [29]

Đa số các hồ ở Hà Nội nh hồ Tây, hồ Gơm, hồ Bảy Mẫu có nguồncung cấp là nớc ma và nớc thải thành phố gồm: nớc thải sinh hoạt, nớc thảicông nghiệp, nớc thải từ các bệnh viện Tất cả các nguồn nớc thải này hầu

nh không qua xử lý đã theo công rãnh vào các hồ làm nớc hồ bị ô nhiễm

Nớc và chất thải khu công nghiệp Thái Nguyên đã làm cho nớc sôngCầu thành màu đen, mặt nớc nổi bọt kéo dài hàng chục km, có lúc ngấm vào

ao hồ, giếng nớc ở Huế, Hải Phòng cũng có hiện tợng tơng tự [3]

ở Sài Gòn, nền công nghiệp phát triển mạnh mẽ, hàng ngày nớc thải từcác nhà máy, xí nghiệp chứa hàm lợng các chất gây ô nhiễm gấp đôi so với

Hà Nội, đã đổ trực tiếp vào các kênh rạch, gây sự nhiễm bẩn nặng cho cácthuỷ vực, thấy rõ khi vào mùa khô nớc cạn dần thì các con sông này đã bốcmùi hôi thối của CH4 , H2S, NH3 [29] Nớc kênh Tham Luông có màu đen,bẩn chứa nhiều chất hữu cơ có khi COD lên đến 598 mg/l, BOD5 lên đến184,4 mg/l, DO = 0 mg/l.[29]

Theo Nguyễn Văn Lãnh, vùng ven bờ nớc ta nhiều nơi COD, BOD5,

NO3-, As, cao hơn hẳn tiêu chuẩn cho phép [17]

Ngoài các nguồn nớc thải từ sản xuất công nghiệp thì việc sử dụngphân bón hoá học, thuốc bảo vệ thực vật cũng gây ảnh hởng xấu đến chất l-ợng môi trờng nớc và thuỷ sinh vật Hiện nay mỗi năm Việt Nam sử dụngkhoảng 15.000 - 25.000 tấn thuốc trừ sâu, khoảng 200 loại thuốc diệt cỏ, diệtchuột, những chất này tồn d trong đất, xâm nhập nguồn nớc gây nguy cơ ônhiễm nớc tiềm tàng mà hậu quả cha thể nào đánh giá hết [4]

So với các quốc gia trên thế giới, vấn đề ô nhiễm nớc ở Việt Nam cha

đến mức đáng báo động Tuy nhiên, vấn đề cần đợc quan tâm, công tácnghiên cứu, điều tra, đánh giá chất lợng các loại hình thuỷ vực cần đợc thực

hiện nhiều hơn theo cả chiều sâu và bề rộng, nhằm tìm ra đợc những giảipháp khả thi để có thể giảm thiểu, ngăn chặn đợc mức độ ô nhiễm đang cónguy cơ gia tăng

1.2 Tình hình nghiên cứu vi tảo (vi khuẩn lam, tảo lục) trên thế giới và ở Việt Nam.

1.2.1 Tình hình nghiên cứu vi tảo (vi khuẩn lam, tảo lục) trên thế giới

Vi khuẩn lam, tảo lục là những cơ thể có kích thớc hiển vi, sống chủyếu trong môi trờng nớc, nơi chứa nhiều tiềm năng về thực phẩm và nguồnnguyên liệu khác phục vụ đời sống của nhân loại

Việc nghiên cứu vi tảo nói chung, vi khuẩn lam, tảo lục nói riêng đã có

từ lâu, nó gắn liền với sự ra đời của kính hiển vi quang học và việc tìm thấy

tế bào lần đầu tiên do nhà tự nhiên học R.Hooke vào năm 1665 Nghiên cứu

vi tảo đợc tiến hành theo nhiều hớng khác nhau, trớc tiên là điều tra phânloại, sau đó đi sâu vào nghiên cứu bản chất của các quá trình trao đổi chấttrong cơ thể tảo và cuối cùng là nghiên cứu ứng dụng nhằm mục đích phục

vụ lợi ích của con ngời [7]

Theo hớng điều tra phân loại, vi tảo đã đợc tiến hành từ những năm

đầu thế kỷ XIX có các công trình của các tác giả: Agardh C.(1785, 1859) với

tác phẩm Species algarum (1820 - 1828); Agardh J (1813, 1901) với tác phẩm Species genera et ordines algarum (1848 - 1876) Detoni (1889 -

1897), Rabenhorst G.L (1868), Kuetzing F.T (1845, 1971) Cơ sở phân loạicủa các tác giả chủ yếu dựa vào sự quan sát, mô tả những đặc điểm hình tháibên ngoài Tuy nhiên, các công trình này không những có giá trị căn bản đốivới phân loại tảo lúc bấy giờ mà đến ngày nay nhiều số liệu vẫn còn giá trị[21]

Năm 1914 Giáo s Lindau G (1866 - 1923), ngời Đức cho ra đời cuốn

"Tảo học" Mời sáu năm sau cuốn sách đợc Mechor II (1930) sữa chữa, bổsung và xuất bản, trong đó mô tả chi tiết và vẽ hình 467 loài tảo lục [21]

Vào những năm 40, 50 của thế kỷ XX do sự phát triển chung của khoahọc nên những nghiên cứu về tảo lục, vi khuẩn lam ngày càng phong phú,không chỉ dừng lại ở mức hình thái bên ngoài, chúng còn đợc nghiên cứutheo nhiều hớng khác nhau: tảo nớc ngọt, tảo biển, tảo đất, tảo bì sinh, tảosống trên băng tuyết Hàng loạt công trình nghiên cứu theo các hớng trêncũng nh các công trình chuyên khảo phục vụ cho việc điều tra phân loại tảo

ra đời ở các nớc Tây Âu có các công trình của Smith G.M (1950, 1955)[21], Chaudefaud M (1960), Bourrelly P (1966, 1970), Starmach K (1966)

Khu vực châu á có các công trình của Borgesen E.C.F (1930, 1940) viết vềtảo lam và tảo biển ở Đông Dơng [10].

Ngoài các hớng nghiên cứu vi tảo trong các thuỷ vực thì tảo ở trong

đất cũng đợc chú ý nhiều bởi các tác giả: Bristol B.M (1920), Meyer K.L.(1922) Richter A.A (1943); Gollesbakh M.M (1936) Subrahmanyan vàcộng sự (1964) đã nhận xét rằng vi khuẩn lam có mặt ở nhiều nơi nhngchúng phát triển phong phú trong đất trồng lúa Watanbe và Yamamoto(1971) cũng cho biết vi khuẩn lam phân bố rộng trong đất nh ng đạt đến mức

độ phong phú ở khu vực nhiệt đới Việc nghiên cứu tảo đất đã mở ra khảnăng sử dụng chúng để cải tạo đất trồng, đặc biệt là tảo lam (vi khuẩn lam),

có khả năng cố định nitơ khí quyển đã đợc chú ý ở Nhật Bản, ấn Độ, TrungQuốc, Italia, Ai Cập [7]

Cùng với việc điều tra phân loại và những nghiên cứu về sinh thái, sinh

lý thì nghiên cứu ứng dụng vi tảo đã đợc đề cập từ khá sớm Năm 1871, A.C.Phaminxin - nhà sinh lý thực vật ngời Nga, lần đầu tiên đã nuôi tảo trongmôi trờng nhân tạo và đã chứng minh rằng có thể tiến hành quang hợp trong

điều kiện chiếu sáng nhân tạo Năm 1980, M Beijering (ngời Nga) đã phânlập đợc vi tảo không bị nhiễm khuẩn Tuy vậy, mãi đến năm 1940, ngời tamới chú ý đến giá trị thực tiễn của vi tảo và đối tợng đợc chú ý hàng đầu là

Chlorella do tảo này có hàm lợng protein cao (47% trọng lợng khô) [16].

Ngời Kenembeu (châu Phi), ngời Aztec (Mehico) đã dùng tảo Spirulina nh nguồn thực phẩm giàu protein ở Nhật Bản Spirulina trở thành sản phẩm th-

ơng mại hoá dới các tên gọi khác nhau: Lina green, Spirulina kayaky [1],Chlorella và bán sinh khối của loài tảo này làm thức ăn bổ sung protein chongời, gia súc gia cầm, và cũng từ Chlorella họ chiết xuất ra một hoạt chất gọi

là "nhân tố sinh trởng Chlorella" cùng với 15 loại vitamin khác nhau đợc ứngdụng rộng rãi trong y học [7]

Gần đây, một số nớc có kỹ thuật tiên tiến đã nuôi trồng tảo trên quymô công nghiệp để thu sinh khối, chỉ tính riêng năm 1977 ở châu á (ĐàiLoan, Singapore, Nhật, Thái Lan) có 46 nhà máy đã sản xuất hơn 1000 tấntảo khô từ Chlorella Năm 1978, công ty "Danippong Ink" cuả Nhật Bảncộng tác với công ty tảo Xiêm (Thái Lan) chuyên sản xuất bột tảo Spirulinadùng làm thực phẩm và thức ăn cho cá, tôm [7]

Ngoài các mục đích nh đã nêu trên, vi tảo (tảo lục, vi khuẩn lam) còn

đợc sử dụng để chống ô nhiễm môi trờng nớc, nhằm lập lại cân bằng sinhthái trong các thuỷ vực Hớng ứng dụng này lần đầu tiên đợc Oswald và cộng

sự ở trờng Đại học Califocnia đề cập vào năm 1975 và hiện nay đợc triểnkhai rộng rãi, có hiệu quả kinh tế cao [1]

Ví dụ: Ergaschev (1982) đã nuôi Chlorella, Scenedesmus, Ankistrodesmus

trong môi trờng nhân tạo, sau khi đạt sinh khối lớn đem thả vào môi tr ờng

n-ớc thải kết quả cho thấy, chất lợng nn-ớc đợc phục hồi, hàm lợng các chất hữucơ, cặn lơ lửng, độ ôxi hoá hoá học (COD) giảm đồng thời xuất hiện thêmnhiều sinh vật có lợi

1.2.2 Tình hình nghiên cứu vi tảo (tảo lục, vi khuẩn lam) ở Việt Nam.

ở Việt Nam, việc nghiên cứu vi tảo nói chung, vi khuẩn lam, tảo lụcnói riêng đợc tiến hành muộn hơn, mãi đến cuối thế kỷ XVIII mới có công

trình đầu tiên nghiên cứu về tảo lục Ulra pirum do nhà thực vật ngời Pháp

Laureiro J (1793) thực hiện Tiếp theo là những công trình nghiên cứu củaRose M (1926), Frémy P.(1927),Ferro G.(1933) A.Shirota (1963, 1966)

đã công bố 982 loài sinh vật nổi, trong đó có 385 loài vi tảo khi nghiên cứu

21 vực nớc từ Huế vào tận Rạch Giá

Từ những năm đầu của thập kỷ 60, Việt Nam mới có những công trìnhnghiên cứu về tảo do chính ngời Việt Nam thực hiện Ngời đầu tiên tiến hànhnghiên cứu về tảo là Vũ Văn Cơng (1960), trong khi nghiên cứu về thực vậtthuỷ sinh ở Sài Gòn ông đã công bố 4 taxon về tảo lục Phạm Hoàng Hộ(1963, 1964) đã khảo sát ở vùng Cần Thơ phát hiện 39 loài, trong đó có một

loài mới cho khoa học Scytonema duplex var carthoens Sau những nghiên

cứu của Phạm Hoàng Hộ, có các công trình nghiên cứu của Cao Ngọc Phơng(1964), Nguyễn Thanh Tùng (1967, 1970), Nguyễn Thị Ngon (1985)

ở miền Bắc Việt Nam, Nguyễn Văn Tuyên (1980) khi nghiên cứu khu

hệ tảo nớc ngọt miền Bắc đã giới thiệu 979 loài và dới loài, trong đó có 18loài vi khuẩn lam, 388 loài tảo lục Dơng Đức Tiến (1982) trong luận án Tiến

sĩ ông đã công bố 1389 loài tảo ở các loại hình thuỷ vực nội địa Việt Nam

Có thể nói, đây là công trình phản ánh khá đầy đủ khu hệ tảo n ớc ngọt ở nớc

ta, trong đó có 530 loài tảo lục, 344 loài vi khuẩn lam Gần đây (1994), ông

đã phát hiện 54 loài tảo có khả năng cố định đạm trong các ruộng lúa ở ViệtNam [25] Cùng với Võ Hành, năm 1997 ông đã biên soạn cuốn "Tảo nớcngọt Việt Nam, phân loại bộ tảo lục", mô tả chi tiết đặc điểm phân loại hơn

800 loài và dới loài tảo lục ở Việt Nam Đây là cuốn sách chuyên khảo cógiá trị

Tuy nhiên, hầu hết các công trình nghiên cứu trên đều đợc tiến hành ởcác tỉnh thuộc Bắc Bộ và Nam Bộ, ở các tỉnh miền Trung nghiên cứu về vitảo còn cha đáng kể

Năm 1983, Võ Hành đã công bố 191 taxon bậc loài và dới loài vi tảo ở

hồ chứa Kẻ Gỗ (Hà Tĩnh) Nghiên cứu riêng về bộ Protococcales (thuộcngành tảo lục) ông đã giới thiệu 65 loài trong 21 vực nớc ngọt ở 5 tỉnh Bắc

Trờng Sơn (1994), cùng với Phạm Hồng Phong, công bố 42 loài và dới loàikhi nghiên cứu một số thuỷ vực nớc ngọt khu vực đèo Hải Vân

Tại khu vực sông cả tỉnh Nghệ An, năm 1997 Nguyễn Thị Thanh Nhàn

điều tra thành phần vi tảo ở vùng hạ lu phát hiện 130 loài vi tảo trong đó có

40 loài tảo lục, 6 loài vi khuẩn lam, khi nghiên cứu vùng th ợng nguồn Lê ThịThuý Hà, Võ Hành (1999), đã thống kê đợc 42 loài tảo lục và 18 loài vikhuẩn lam Nguyễn Đình San (2001), nghiên cứu một số thuỷ vực bị ô nhiễm

ở 3 tỉnh Bắc miền Trung đã giới thiệu danh lục gồm 196 loài thuộc 5 ngànhtảo trong đó có 29 loài thuộc ngành vi khuẩn lam (7 loài mới bổ sung chomiền Trung, 1 loài mới bổ sung cho Việt Nam), 81 loài thuộc ngành tảo lục(13 loài mới bổ sung cho miền Trung, 3 loài mới bổ sung cho Việt Nam)[21]

Nguyễn Đức Diện, Nguyễn Đình San, Nguyễn Đình Quế trong báocáo: "Một số dẫn liệu về chất lợng nớc và thực vật phù du ở một số đầm nuôitrồng thuỷ sản Quỳnh Lu - Nghệ An và Thạch Hà - Hà Tĩnh" đã thống kê đ-

ợc một danh sách gồm 73 loài và dới loài thuộc 5 ngành tảo, trong đó vikhuẩn lam 5 loài, tảo lục 7 loài

Bên cạnh những công trình còn mang tính điều tra cơ bản đó, trongnhững năm gần đây, việc nghiên cứu ứng dụng vi tảo vào thực tiễn sản xuất

và đời sống đang đợc sự quan tâm của nhiều nhà khoa học Năm 1991 cố GS

- TS Nguyễn Hữu Thớc cùng tập thể cán bộ Trung tâm nghiên cứu quang

hợp và cố định đạm đã nghiên cứu và sử dụng tảo Spirulina platensis, phục

vụ dinh dỡng đồng thời thăm dò tác dụng của tảo đối với tia phóng xạ [24]

Năm 1992, Nguyễn Văn Tuyên tiến hành công trình : "Khả năng nuôitảo để xử lý nớc thải và lấy sản phẩm phụ" ở TP Hồ Chí Minh kết quả chothấy , sự có mặt của các loài thuộc chi: Chlorella, Microcystis đã làm sạchnguồn nớc thải bằng cách tiết kháng sinh kìm hãm sinh tr ởng, tiêu diệt cácmầm bệnh: vi khuẩn, siêu vi khuẩn, động vật nguyên sinh

Theo Nguyễn Đình San (2000), đã tiến hành thí nghiệm sử dụng tảo

Chlorella pyrenoidosa Chick và tảo Scenedesmus quadricauda Breb, để làm

giảm sự ô nhiễm của nớc thải ở một số cơ sở sản xuất tại TP Vinh - Nghệ

An Kết quả cho thấy cả hai loài tảo đợc dùng làm thí nghiệm đều có khảnăng làm sạch nớc thải tốt Điều đó đợc thể hiện ở chỗ chúng đều làm tănghàm lợng ôxi hoà tan, giảm BOD5, COD, NH4+, NO3-, PO43- rất nhanh Ngoài

ra chúng còn làm thay đổi độ pH của nớc, hiệu quả xử lý đạt từ 54,88% 76,73% [21]

-Những công trình nghiên cứu với những kết quả có giá trị đó là nguồn

động lực để mở rộng các hớng nghiên cứu mới nhằm khai thác lợi ích củatảo, đồng thời góp phần đề ra hớng phát triển cho công tác nghiên cứu tảo ởnớc ta, đa sinh học thực nghiệm ngày càng đi sâu vào thực tiễn sản xuất và

đời sống

1.3 Mối quan hệ giữa chất lợng nớc và vi tảo.

Vi tảo sống chủ yếu trong nớc nên thờng xuyên chịu sự tác động sinhthái tơng hỗ với các yếu tố môi trờng Chúng sử dụng nguyên liệu từ môi tr-ờng (muối vô cơ hòa tan, khí cacbonic, năng lợng ánh sáng mặt trời ) đểtổng hợp nên chất hữu cơ cho mình, ngợc lại chúng cũng tác động trở lại làmthay đổi các yếu tố môi trờng: làm giàu ôxi cho thuỷ vực nhờ quang hợp,cũng có thể làm nghèo lợng ôxi do hoạt động hô hấp khi chúng phát triển với

số lợng quá lớn Một số loài còn có khả năng làm sạch nguồn nớc bị ô nhiễmbởi nó có thể hấp thu các kim loại nặng và các chất hữu cơ Vì vậy, một sốloài đợc xem là sinh vật chỉ thị cho mức độ ô nhiễm của nguồn nớc

Trong các yếu tố vô cơ ảnh hởng đến sự phát triển và phân bố của tảothì ánh sáng và nhiệt độ gây nên những biến đổi về số lợng và tính chu kỳcủa sự biến động ánh sáng ảnh hởng đến sự phân bố của tảo theo độ sâu, ví

dụ nh ở nớc ngọt tầng u thế thuộc về tảo lam (Oscillatoria, Anabaena), tầnggiữa là tảo lục, tảo giáp, sâu hơn là tảo silic [7]

Nhiệt độ là nhân tố chi phối sự phân bố địa lý và sự biến động có tínhchu kỳ về số lợng cũng nh thành phần loài vi tảo theo mùa trong năm Mùaxuân nhiệt độ 10 - 150c đặc trng bởi sự phát triển mạnh mẽ của tảo tạo nênmột đỉnh cao sinh vật lợng Trong thời kỳ này, tảo có nhu cầu cao về hàm l-ợng muối dinh dỡng, do gặp những điều kiện thuận lợi mà một số loài vi tảosinh sản vợt bậc tạo nên hiện tợng nở hoa nớc Mùa hè khi nhiệt độ trên 150c,thời gian và cờng độ chiếu sáng cao đã làm cho tảo silic và các loài a lạnhkhác chậm phát triển trong khi đó tảo lục và tảo lam phát triển u thế Mùathu nhiệt độ nớc 10 - 120 tảo silic lại chiếm u thế Sang mùa đông nhiệt độxuống thấp, cờng độ ánh sáng yếu, vi tảo phát triển kém hoặc ở trạng tháinghỉ [7]

Bên cạnh các nhân tố ánh sáng, nhiệt độ thì hàm lợng các chất dinh ỡng cũng là những yếu tố vô cơ không thể thiếu đối với đời sống vi tảo Bởikhác với các sinh vật trên cạn, các thuỷ sinh vật phải hấp thụ ôxi ở dạng hoàtan và các chất dinh dỡng trong nớc, đặc biệt là muối nitơ (NO3, NH4+),photpho (PO43- ) Sự sinh trởng, phát triển hay tử vong của vi tảo có mối quan

d-hệ mật thiết với hàm lợng các muối dinh dỡng Theo kết quả nghiên cứu của

Guxeva (1952) cho thấy ở các ngành tảo khác nhau thì nhu cầu về đạmkhông giống nhau, tảo lục có nhu cầu về đạm cao nhất, tiếp đó là tảo lam vàsau cùng là tảo silic [14]

Bên cạnh các yếu tố dinh dỡng có vai trò tích cực trong đời sống vitảo, còn có những yếu tố tác động xấu theo hớng kìm hãm, gây chết vi tảo

Ví dụ: Nh những chất thải công nghiệp trong môi trờng nớc đặc biệt là thuốc

trừ sâu, thuốc diệt cỏ có khả năng làm tắc nghẽn quá trình trao đổi điện tửtrong phản ứng quang hợp, do đó làmgiảm khả năng quang hợp của tảo [38].Một số kim loại nặng trong chất thải công nghiệp nh đồng, cadimi, thuỷngân, chì, kẽm có thể phá huỷ cấu trúc diệp lục, các halogen làm giảm l ợngchlorophyl a, kết quả làm giảm sức quang hợp của tảo [38] Chất thải của cácnhà máy, xí nghiệp, việc tới tiêu quá mức trong nông nghiệp đều có khuynhhớng làm tăng độ đục của thuỷ vực, tạo môi trờng axít hoặc kiềm Bởi vậy,mặc dù các muối khoáng đợc tăng cờng nhng do quá trình quang hợp bị cảntrở nên sự hấp thụ các chất dinh dỡng của tảo giảm hẳn [35]

Vi tảo là nguồn thức ăn cho các động vật không xơng sống nên cũngchịu sự điều khiển của nhân tố này, số lợng tảo phù du có thể tăng lên khi sốlợng động vật không xơng sống giảm [39]

Thành phần loài, sinh khối, đặc tính phân bố theo thời gian, khônggian của vi tảo không chỉ phản ánh chất lợng nớc của thuỷ vực mà còn có khichỉ thị cho độ sạch, nhiễm bẩn của nớc Fjerdingstad (1964) nghiên cứu vitảo đáy làm chỉ thị cho mức độ nhiễm bẩn các con sông, ông đã phát hiện 17chi chỉ thị cho 4 mức độ ô nhiễm nớc: Polysaprobic,  - mesosaprobic,  -mesosaprobic, oligosaprobic [32]

A.E Ergashev nghiên cứu thành phần loài vi tảo trong các ao hồ bị ônhiễm bởi nớc thải sinh hoạt và nớc thải công nghiệp trong vùng Taskent(Uzơbekistan) Kết quả cho thấy chi tảo chủ đạo là Ankistrodesmus,Scenedesmus, Microcystis, Oscillatoria và Pediastrum Sau khi phân lập,nhân giống với mức độ cao và cho trở lại môi trờng cũ hiệu quả làm sạchtăng cao

Palmer thống kê đợc 21 chi thuộc 4 ngành tảo khác nhau chỉ thị chothuỷ vực bị ô nhiễm nặng chất hữu cơ (bảng 3), tuy nhiên công trình của ôngcũng còn nhiều hạn chế bởi ngay trong thuỷ vực bị ô nhiễm có loài tồn tạitrong nớc sạch

Bảng 3: Các chi tảo chỉ thị cho thuỷ vực bị ô nhiễm (Theo Palmer)

Tên ngành

TT

Cyanobacteria Chlorophyta Bacillariophyta Euglenophyta

Chơng 2

phơng pháp nghiên cứu

2 1 Đối tợng nghiên cứu

Đối tợng nghiên cứu là các chỉ tiêu thuỷ lý, thuỷ hoá: Nhiệt độ, độtrong, pH, DO, COD, NH4+, PO43-; Fe tổng số

Thành phần loài của: Cyanobateria và Chlorophyta

2 2 Địa điểm - thời gian nghiên cứu:

2 2 1 Một vài đặc điểm về hồ Goong - TP Vinh:

- Vài nét về lịch sử hồ Goong TP Vinh:

Hồ Goong trớc đây có tên là hồ Gon (xung quanh hồ có cây Gon mọcvới diện tích khoảng 300 m2)

Những năm đầu thế kỷ 20 khi thực dân Pháp chiếm đóng thị xã Vinh,

để phục vụ cho chính quyền cai trị và ngụy quân chúng đã dựng một số cơ sở

nh nhà máy Diêm - Bến Thuỷ, nhà máy xe lửa Trờng Thi Trong quá trìnhxây dựng chúng đã sử dụng hồ Gon để lấy đất, vì vậy diện tích hồ đợc mởrộng Để việc vận chuyển đợc thuận tiện, chúng đã đặt 2 đờng goong (một đ-ờng lên, một đờng xuống) Từ đó hồ Gon còn có tên là hồ Goong

Năm 1965-1973, bộ đội pháo binh đã sử dụng đất ở đây để đắp trận

địa pháo, vì vậy diện tích hồ đợc mở rộng thêm Đến năm 1973 hiệp địnhPari đợc ký kết, thành phố Vinh đợc Cộng hoà Dân chủ Đức đầu t và xâydựng, trong đó hồ Goong đợc ban chỉ đạo thành phố đa vào quy hoạch trongtổng thể Công viên Nguyễn Tất Thành với ý tởng biến nó thành lá phổi củathành phố để điều hoà tiểu khí hậu vùng này

Từ năm 1976 - 1982, hàng năm, tuổi trẻ thành phố lại huy động hàngchục ngày công để nạo vét, san đắp hồ Hồ có độ sâu 1,5 m Khi nhà máy n -

ớc Vinh cha có bể chứa thì hồ Goong chính là bể chứa nớc Trong suốt quátrình đó nớc hồ Goong rất sạch Nhng sau đó, do vệ sinh nớc không đạt tiêuchuẩn nên hồ Goong không phải là bể chứa nữa

Độ sâu lòng hồ từ 0 85 - 1, 4 m; trung bình là 1, 25 m Hằng ngày n ớc

lu thông vào hồ Goong theo 4 nguồn chính:

- Cống thải của khách sạn hồ Goong (nhà nghỉ công đoàn )

- Cơ quan trung tâm

- Mơng thoát nớc đờng phố (chủ yếu là hệ thống thoát nớc khi ma)

- Nớc thải của khu dân c khối 4 phờng Trờng Thi Ngời dân ở đây cha

ý thức đợc việc bảo vệ môi trờng nên đã biến hồ Goong thành nơi xả rác vànớc thải Một số cơ sở dịch vụ ăn uống ở trên hồ Goong và xung quanh hồcũng góp phần không nhỏ vào việc gây nhiễm bẩn hồ Goong Mức nhiễmbẩn của hồ đang tăng theo thời gian

2 2 2 Sơ đồ các điểm thu mẫu:

Để đảm bảo tính tổng quát cho toàn hồ chúng tôi chia hồ làm 3 mặtcắt với 9 điểm thu mẫu:

Mặt cắt 1: gồm:

Điểm I: góc giữa hai bờ Tây - Nam

Điểm II: giữa bờ phía Tây

Điểm III: góc giữa hai bờ Tây - Bắc

Điểm VII: góc giữa hai bờ Đông - Nam

Điểm VIII: giữa bờ phía Đông

Điểm IX: góc giữa hai bờ Đông - Bắc

2 2 3 Thời gian tiến hành thu mẫu

Mẫu nghiên cứu đợc thu trong 2 đợt:

Đợt 1: 08 / 09 / 2002 Đợt 2: 09 / 11 / 2002

2 3 Phơng pháp nghiên cứu:

2 3 1 Phơng pháp thu mẫu

a) Thu mẫu tảo:

Mẫu tảo đợc thu bằng lới vớt thực vật nổi No75: vợt qua lại100 lầntheo hình số 8 để thu mẫu định tính Đong 10 lít nớc, lọc qua lới trên để thulấy 50 ml mẫu định lợng Các mẫu đợc bảo quản bằng foocmol 4% và đợcdán nhãn, đánh số đầy đủ, cẩn thận

b) Thu mẫu nớc:

- Đo pH: Dùng máy đo pH - test

- Đo nhiệt độ: Dùng máy Water - test

- Xác định độ trong, độ sâu bằng đĩa Secchi

- Cố định mẫu xác định lợng oxy hòa tan (DO)

- Các chỉ tiêu khác: Thu mẫu nớc vào chai PE 2 lít, bảo quản và phântích trong 24 h đồng hồ

2 3 2 Phơng pháp phân tích mẫu:

a) Đối với mẫu tảo:

- Phân tích mẫu định tính: mẫu tảo đuợc quan sát dới kính hiển vi 2mắt, có độ phóng đại từ 400-1000 lần, đợc mô tả, đo kích thớc, vẽ hình vàchụp ảnh hiển vi

Để định danh các loài tảo chúng tôi sử dụng các tài liệu:

- Vi khuẩn lam: Theo Gollesbakh M.M và cộng sự (1953); Theo

D-ơng Đức Tiến (1996)

- Tảo lục: Theo Korschizov A.A(1953): Ergashev A.E (1979) vàPalamar- Mordphinsev (1982); Dơng Đức Tiến và Võ Hành (1998)

- Phân tích định lợng: Số lợng tế bào tảo (TB) xác định trên buồng

đếm hồng cầu Goriarev Buồng đếm gồm 25 ô lớn, thể tích là 10-4cm3 (ml),gọi số TB có trong 25 ô lớn là m, ta có số lợng TB trong 1 ml là: (m  104).Thì trong 1 lít nớc có (m  104  103) TB Khi thu mẫu, ta lọc 10 lít nớcthành 50 ml, có nghĩa là đã cô đặc 200 lần (2 102) Bởi vậy, số lợng TB tảo

có trong 1 lít nớc mẫu ban đầu là:

n = 27

10 2

10

b) Đối với các chỉ tiêu thuỷ hoá:

Sử dụng các phơng pháp theo hớng dẫn của tài liệu "Standard methodsfor examination of water and waste water"

- Xác định hàm lợng oxy hoà tan (DO): Theo phơng pháp Winkler

- Xác định nhu cầu oxy hoá hoá học (COD) bằng phơng phápPemanganatkali

- Xác định hàm lợng amonium (NH4+) bằng phơng pháp so màu vớithuốc thử Nesler ở bớc sóng = 410 nm

- Xác định hàm lợng phôtphat (PO43- ) bằng phơng pháp so màu với amonmolipdat, ở bớc sóng = 630 nm

- Xác định hàm lợng sắt tổng số (Fets )bằng phơng pháp so màu với Kalisunfocyanua, ở bớc sóng =480nm

- Số liệu thu đợc xử lý bằng thống kê toán học

Chơng 3

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

3 1 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu về chất lợng nớc hồ Goong

3 1 1 Chỉ tiêu vật lý

a) Nhiệt độ: Nhiệt độ nớc phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ không khí

Nhiệt độ không khí càng cao thì nhiệt độ nớc tăng và ngợc lại Điều này tơngquan tỷ lệ thuận với cờng độ và thời gian chiếu sáng

Nhiệt độ nớc hồ Goong biến đổi theo nhiệt độ không khí Bình quântại các điểm thu mẫu, nhiệt độ dao động 24,0 - 30,20C Sự sai khác về nhiệt

độ tại các điểm thu mẫu trong cùng mặt cắt và giữa các mặt cắt của cùng một

Qua 2 đợt nghiên cứu cho thấy độ trong của nớc hồ thấp, dao dộng từ 26 –

45 (cm), đặc biệt là ở đợt 1 trung bình 33, 2cm, dao động từ 26 - 43 (cm) Độtrong ở đợt 2 tơng đối cao (42, 2cm), dao động từ 40 – 45 (cm) Nh vậy sựdao động về độ trong của nớc hồ đợt 1 lớn hơn đợt 2

Bảng 6 Độ trong tại các điểm thu mẫu ở hồ Goong (đơn vị: cm)

Địa điểm

Thời gian

I II III IV V VI VII VIII IX TB

Đợt 1 38 34 37 40 43 32 29, 5 26 30 33, 2

Đợt 2 45 44 43 37 44 41 44 42 40 42, 2

Độ trong ở thời điểm cuối thu, đầu đông cao hơn cuối mùa hè, ở giữa

hồ (điểm V) cao hơn ở xung quanh hồ Sở dĩ có điều đó, bởi lẽ ở xung quanh

hồ có các cống nớc thải, thờng xuyên thải nớc bẩn, nớc sinh hoạt cha đợc xử

lý vào hồ Rác thải, nớc bẩn ứ đọng ở các cống nhiều, có mùi hôi tanh, đặcbiệt ở điểm III, VII, VIII, IX Tuy có sự hoạt động của các thuỷ sinh vật phângiải các chất cặn bã hữu cơ nhng do hàm lợng lớn nên vẫn gây nên sự nhiễmbẩn nớc hồ Độ trong của hồ vào tháng 11 đợc nâng lên bởi có trận ma lớn,kéo dài vào đầu tháng 10 nên đã pha loãng nớc, làm hồ sạch và trong hơn

3 1 2 Các chỉ tiêu hoá học

a) Độ pH:

Độ pH là một chỉ tiêu cho biết quá trình sinh học và hoá học xảy ratrong thuỷ vực Nó có ý nghĩa quan trọng đối với sự phân bố của thuỷ sinhvật, đặc biệt ảnh hởng tới khả năng hấp thụ chất dinh dỡng của chúng

Độ pH trong các thủy vực đợc khảo sát có tính chất kiềm yếu đếntrung tính Đợt 1, pH dao động từ 8,0 - 8, 2 trung bình toàn hồ là 8,06 (cótính kiềm) và đợt 2 pH dao động từ 6,0 – 7,2 trung bình toàn hồ là 6,5

Sự dao động pH giữa 2 lần nghiên cứu là 1,56 pH đợt 1 cao hơn đợt 2

Bảng 7 Trị số pH tại các điểm nghiên cứu

b) Hàm lợng ôxi hoà tan (Dissolved oxygen: DO)

Hàm lợng oxy hoà tan trong nớc phụ thuộc vào các yếu tố: nhiệt độ,

độ chiếu sáng, hàm lợng các chất hoà tan, áp suất bề mặt, gió, mặt thoáng vàcác thuỷ sinh vật sống trong đó Bình thờng trong một thuỷ vực, ban ngày dothực vật quang hợp nên DO tăng lên, còn ban đêm lại giảm xuống bởi hô hấpcủa thuỷ sinh vật

Hàm lợng ôxi hoà tan ở hồ Goong qua 2 đợt nghiên cứu dao động từ

6,08 - 8,70 mg/l

Bảng 8: Trị số DO tại các điểm nghiên cứu (mg/l)

2 nhiệt độ thấp hơn nên khả năng hoà tan của ôxy vào nớc cao hơn, hàm ợng ôxy hoà tan ở điểm I, điểm IX, thấp hơn so với những điểm khác tronghai lần nghiên cứu

l-Theo hệ thống đánh giá tổng hợp nguồn nớc mặt thì nớc hồ Goongtrong giới hạn cho phép của tầng nớc mặt (TCVN 5942 - 1995)

b) Nhu cầu ôxy hoá hoá học (Chemical oxygen demand: COD)

Tổng lợng các chất hữu cơ ở trong nớc rất khó xác định trực tiếp nênngời ta phải xác định gián tiếp bằng cách dùng một chất ôxy hoá mạnh để

ôxy hoá, thông thờng ngời ta dùng K2Cr2O7, hoặc KMnO4 làm chất ôxy hoá.Những chất này có thể ôxy hoá hết 95 - 100% các chất hữu cơ có trong nớc

Nh vậy, COD là lợng mgO2 cần thiết để ôxy hoá hết các chất hữu cơ có trongmột thể tích nớc mẫu

Kết quả nghiên cứu cho thấy chỉ tiêu COD dao động 7,00 - 14,70mgO2/l

Bảng 9 Trị số COD trung bình tại các điểm nghiên cứu (mg/l) Thời điểm

c) Hàm lợng NH 4 +:

Muối amoni rất cần thiết đối với thực vật ở nớc, nhng khi hàm lợngnày quá lớn thì sẽ gây ô nhiễm nớc Theo quy định về chất lợng nớc của HàLan: lợng NH4+ trên 5mg/l thì xem là ô nhiễm nặng

Bảng 10 Hàm lợng NH 4 + ; PO 4 3-; Fe tổng số tại các điểm thu mẫu trong

IV 0,23 0,33 0,52 0,40 0,90 1,04

V 0,15 0,23 0,42 0,32 1,70 2,00

VI 0,12 0,26 0,48 0,25 0,52 0,95 VII 0,20 0,38 0,37 0,32 1,30 1,80 VIII 0,38 0,57 0,61 0,36 1,20 2,60

IX 0,34 0,44 0,62 0,35 1,90 2,50

Nguyên nhân ở đợt 2, hàm lợng NH4+ cao hơn so với đợt 1, bởi có đợt

ma lớn vào tháng 10, thời gian kéo dài, nên đã làm tăng hàm lợng NH4+

Đồng thời vào tháng 11 cờng độ chiếu sáng và thời gian chiếu sáng thấp hơn

đợt tháng 9 nên khả năng sử dụng các muối dinh dỡng của vi tảo cũng yếuhơn

Hàm lợng NH4+ cao ở các điểm xung quanh hồ, đặc biệt là điểm VIII,

IX, thấp nhất điểm giữa hồ (điểm V) Bởi vì ở các điểm xung quanh hồ th ờngxuyên tiếp nhận nớc thải sinh hoạt của vực dân c xung quanh