Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm xây dựng, thử nghiệm bộ chỉ thị sinh học phục vụ quan trắc môi trường các lưu vực sông của việt nam áp dụng thử nghiệm cho lưu vực sông nhuệ đáy

TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG
TRUNG TÂM QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG






BÁO CÁO TỔNG HỢP ĐỀ TÀI KHCN
NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
NHẰM XÂY DỰNG, THỬ NGHIỆM BỘ CHỈ THỊ SINH
HỌC PHỤC VỤ QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC
CÁC LƯU VỰC SÔNG VIỆT NAM – ÁP DỤNG
THỬ NGHIỆM CHO LƯU VỰC SÔNG NHUỆ - ĐÁY

Năm 2008 – 2009





CƠ QUAN CHỦ TRÌ: TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: LÊ HOÀNG ANH







7629

28/01/2010




Hà Nội, 2009



iii
DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI


STT HỌ VÀ TÊN ĐƠN VỊ CÔNG TÁC
1. ThS. Lê Hoàng Anh Trung tâm Quan trắc môi trường
2. PGS.TS. Hồ Thanh Hải Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
3. TS. Cao Thị Kim Thu Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
4. ThS. Lê Hùng Anh Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
5. ThS. Trần Đức Lương
Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật

6. ThS. Đỗ Văn Tứ
Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật

7. ThS. Trần Kim Tĩnh Cục Bảo tồn Đa dạng sinh học
8. TS. Hoàng Dương Tùng Trung tâm Quan trắc môi trường
9. CN. Mạc Thị Minh Trà Trung tâm Quan trắc môi trường
10. CN. Nguyễn Hồng Hạnh Trung tâm Quan trắc môi trường
11. CN. Dương Thị Phương Nga Trung tâm Quan trắc môi trường
12. CN. Vương Như Luận Trung tâm Quan trắc môi trường

iv
MỤC LỤC
Trang

Danh mục chữ viết tắt xi
Danh mục Bảng xiii
Danh mục Hình xv
MỞ ĐẦU 1
PHẦN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 2
1. THÔNG TIN CHUNG 2
1.1. Tên đề tài 2
1.2. Đơn vị thực hiện 2

1.3. Chủ nhiệm đề tài 2
1.4. Thời gian thực hiện 2
1.5. Mục tiêu 2
1.6. Phương pháp thực hiện 3
1.7. Kinh phí thực hiện 3
2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3
3. NỘI DUNG THỰC HIỆN 3
4. SẢN PHẨM CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI 5
PHẦ
N II. TỔNG QUAN CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC ÁP DỤNG CÁC CHỈ THỊ
SINH HỌC 6
1. TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC 6
1.1. Chỉ thị sinh học (biological indicators) 6
1.1.1. Khái niệm 6
1.1.2. Các loại chỉ thị sinh học 6
1.1.2.1. Chỉ thị loài 6
1.1.2.2. Chỉ thị quần xã 7
1.1.2.3. Chỉ thị hệ sinh thái 7
Là các đo đạc năng suất sơ cấp hoặc quá trình hô hấp của quần xã 7
1.1.3. Sử dụng Chỉ thị
sinh học (CTSH) 7
1.1.4. Đặc tính của các chỉ thị sinh học 8
1.1.5. Sinh vật chỉ thị (bioindicators) 9
1.1.5.1. Đặc điểm cơ bản của sinh vật chỉ thị (bioindication) 9
1.1.5.2. Các kiểu sinh vật chỉ thị 9
1.1.6. Dấu hiệu sinh học (biomarkers) 10
1.1.6.1. Dấu hiệu sinh lý-sinh hoá 10
1.1.6.2. Dấu hiệu sinh thái 10
1.2. Chỉ thị sinh học đặc trưng cho môi trường nước chảy 11
1.2.1. Quần xã sinh vật của hệ sinh thái suối-sông 11

1.2.2. Các sinh vật chỉ thị
đặc trưng cho thủy vực nước chảy 13
1.2.2.1. Vi khuẩn 13
1.2.2.2. Động vật nguyên sinh 14
1.2.2.3. Tảo 14
1.2.2.4. Thực vật thuỷ sinh lớn (Macrophyta) 14
1.2.2.5. Động vật không xương sống cỡ lớn (ĐVKXSCL) 14
1.2.2.6. Cá 15

v
1.2.3. Các chỉ thị quần xã 15
1.2.3.1. Phụ vùng điểm khởi đầu 15
1.2.3.2. Phụ vùng ô nhiễm 16
1.2.3.3. Phụ vùng mới bị ô nhiễm 16
1.2.3.4. Phụ vùng bị ô nhiễm 16
1.2.3.5. Phụ vùng phục hồi 17
1.2.3.6. Phụ vùng nước sạch 17
2. TỔNG QUAN VỀ HỆ SINH THÁI THUỶ VỰC NƯỚC CHẢY CỦA VIỆT NAM 17
2.1. Thuỷ vực nước chảy 18
2.1.1. Khái niệm chung về thủy vực nước chảy 18
2.1.1.1. Suối 18
2.1.1.2. Sông 19
2.1.1.3. Hệ thống sông 20
2.1.2. Các đặc tính cơ bản của thuỷ vực nước chảy 20
2.1.2.1. Sự biến động nước theo thời gian 20
2.1.2.2. Khả năng tự tái tạo của các lưu vực 21
2.1.3. Tính chất lý, hóa của nước sông 23
2.1.3.1. Thành phần hóa học của nước sông 23
2.1.3.2. Tính chất vật lý 24
2.2. Hệ sinh thái thuỷ vực nước chảy 25

2.2.1. Đặc trưng của hệ sinh thái thủy vực nước chảy 25
2.2.2. Cấu trúc hệ
sinh thái thuỷ vực nước chảy 26
2.2.2.1. Quần xã sinh vật của hệ sinh thái suối - sông 26
2.2.2.2. Mức dinh dưỡng của hệ sinh thái suối - sông 27
2.2.2.3. Tính chất liên tục của hệ sinh thái suối - sông 27
2.2.2.4. Lưới thức ăn 29
2.3. Tổng quan hệ thống sông suối Việt Nam 30
3. ĐÁNH GIÁ MỐI QUAN HỆ GIỮA QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG VÀ
CHỈ THỊ SINH HỌC 32
3.1. Quan trắc môi trường 32
3.1.1. Khái niệm 32
3.1.2. Vai trò của quan trắc môi trường 33
3.1.3. Các bước trong quan trắ
c môi trường 33
3.2. Mối liên quan giữa các yếu tố lý hoá của môi trường và các sinh vật thuỷ sinh 34
3.2.1. Nhiệt độ của nước 35
3.2.2. pH 35
3.2.3. Độ trong suốt/ Độ đục 35
3.2.4. Dinh dưỡng 35
3.2.5. DO (oxy hòa tan) 36
3.2.6. Nhu cầu ôxy hoá học (COD) 36
3.2.7. Nhu cầu ôxy sinh hoá (BOD) 36
3.2.8. Độ muối 36
3.2.9. Chất rắn lơ lửng 37
3.2.10. Các kim loại nặng 37
3.3. Quan trắc môi trường và các phương pháp 37
3.3.1. Quan trắc môi trường bằng phương pháp dùng thông số lý - hóa 37

vi

3.3.2. Quan trắc môi trường bằng phương pháp dùng chỉ thị sinh học 38
3.3.3. Quan trắc môi trường bằng phương pháp kết hợp dùng thông số lý-hoá và chỉ
thị sinh học 40
PHẦN III. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC 41
1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỦA CÁC NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI 41
1.1. Lịch sử nghiên cứu chỉ thị sinh học trên thế giới 41
1.2. Những nghiên cứu đầu tiên trong lĩnh vực sử dụng sinh vật chỉ thị quan tr
ắc ô
nhiễm nước - Hệ thống phân loại ô nhiễm và Vùng đối chứng 43
1.2.1. Hệ thống phân loại ô nhiễm 44
1.2.2. Vùng đối chứng 45
1.3. Các nghiên cứu về chỉ số sinh học 46
1.3.1. Các chỉ số ban đầu xác định ô nhiễm nước 47
1.3.2. Chỉ số thiếu hụt số loài 47
1.3.3. Chỉ số đa dạng sinh học 48
1.3.4. Chỉ số sinh học Beck 49
1.3.5. Chỉ số ô nhiễm 50
1.3.6. Các chỉ số ô nhiễm khác 51
1.3.7. Ch
ỉ số sinh học tổ hợp 52
1.4. Một số ứng dụng chỉ số sinh học trong đánh giá chất lượng nước sông 53
1.4.1. Ứng dụng chỉ số sinh học tổ hợp - IBI đánh giá các con sông thuộc lưu vực
sông Hồng - Mỹ 53
1.4.1.1. Vùng nghiên cứu 54
1.4.1.2. Cách tiếp cận 54
1.4.1.3. Áp dụng chỉ số tổ hợp sinh học cho lưu vực sông Hồng 55
1.4.1.4. Kết quả 56
1.4.2. Ứng dụng chỉ số
sinh học tổ hợp - IBI đánh giá chất lượng môi trường nước
sông Khan và Kshipra, Ấn Độ 56

1.4.2.1. Vùng nghiên cứu 56
1.4.2.2. Các vấn đề nghiên cứu 57
1.4.2.3. Tính toán thông số IBI 59
1.4.2.4. Kết quả 60
1.4.3. Hướng dẫn đánh giá chất lượng môi trường nước ngọt dựa vào các chỉ thị
sinh học ở Úc và New Zealand 61
1.4.3.1. Hướng tiếp cận 61
1.4.3.2. Lựa chọn các chỉ thị phù hợp cho đánh giá 64
1.4.4. Ứng dụng nhóm động vật không xương sống
đáy cỡ lớn vào đánh giá chất
lượng môi trường nước ở Trung Quốc 65
1.4.5. Các nghiên cứu dùng sinh vật chỉ thị vào đánh giá chất lượng môi trường ở
Nhật Bản 67
1.4.6. Indonesia và các bước tiến trong ứng dụng sinh quan trắc vào theo dõi diễn
biến môi trường sông 68
1.4.7. Sử dụng nhóm động vật không xương sống đáy cỡ lớn vào phân tích môi
trường ở Thái Lan 69
2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở TRONG NƯỚC 70
2.1. Các nghiên cứu trong nước dùng sinh vật vào
đánh giá chất lượng môi trường 71
2.1.1. Giám sát sinh học môi trường nước ngọt bằng động vật không xương sống cỡ lớn
71

vii
2.1.2. Ứng dụng phương pháp nghiên cứu đa dạng sinh học hệ sinh thái thủy vực
vào sinh quan trắc chất lượng môi trường nước Việt Nam 73
2.1.3. Nghiên cứu sinh vật chỉ thị vùng cửa sông 75
2.1.4. Quan trắc ở sông Tô Lịch 77
2.1.5. Sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn để đánh giá chất lượng nước
trên 4 hệ thống kênh chính tạo thành phố Hồ Chí Minh 77

2.1.6. Đánh giá hiện trạng môi trường m
ột số nhánh sông lưu vực sông Cầu sử
dụng các loài thuỷ sinh 79
2.1.7. Sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn đánh giá chất lượng nước 79
2.1.8. Quan trắc sinh học thủy vực dòng sông Đu sử dụng nhóm động vật không
xương sống cỡ lớn 80
2.2. Nhận xét 81
PHẦN IV. ĐỀ XUẤT BỘ CHỈ THỊ SINH HỌC PHỤC VỤ QUAN TRẮC MÔI
TRƯỜNG LƯU VỰC SÔNG 83
1. CÁC TIÊU CHÍ CƠ BẢN ĐỂ XÂY DỰNG BỘ CHỈ THỊ 83
1.1. Nguyên tắc lựa chọn chỉ thị 83
1.2. Các tiêu chí lựa chọn sinh vật chỉ thị theo điều kiện Việt Nam 83
1.2.1. Đối với nhóm loài sinh vật chỉ thị môi trường 83
1.2.2. Đối với nhóm loài sinh vật chỉ thị tích tụ 84
1.2.3. Đối với quần xã sinh vật chỉ thị 85
2. ĐỀ XUẤT BỘ CHỈ THỊ SINH HỌC (ĐẦY ĐỦ VÀ RÚT G
ỌN) CHO THUỶ VỰC
NƯỚC CHẢY Ở VIỆT NAM 86
2.1. Một số khái niệm 86
2.2. Đề xuất Bộ chỉ thị sinh học đầy đủ và rút gọn 86
2.2.1. Tổng quan Bộ chỉ thị sinh học đầy đủ và rút gọn 86
2.2.2. Căn cứ lựa chọn Bộ chỉ thị sinh học rút gọn 87
2.2.2.1. Căn cứ lựa chọn cho 3 nhóm đối tượng của Bộ chỉ thị rút gọn 87
2.2.2.2. C
ăn cứ lựa chọn cho 3 loại chỉ thị thuộc Bộ chỉ thị rút gọn 88
2.3. Các chỉ thị được đề xuất trong Bộ chỉ thị sinh học đầy đủ và rút gọn 89
2.3.1. Thực vật nổi (Phytoplankton) 89
2.3.1.1. Loài/chi tảo chỉ thị 89
2.3.1.2. Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon 90
2.3.1.3. Chỉ số đa dạng (H'; D) 91

2.3.2. Thực vật bám (Periphyton) 93
2.3.3. Thực vật thuỷ sinh lớn (Macrophyta) 94
2.3.3.1. Loài chỉ thị
94
2.3.3.2. Tích tụ kim loại nặng 94
2.3.4. Động vật nổi 95
2.3.4.1. Loài chỉ thị 95
2.3.4.2. Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon 96
2.3.4.3. Chỉ số đa dạng (H’, D) 96
2.3.5. Động vật không xương sống đáy cỡ lớn (Macrobenthos) (ĐVKXSĐCL) 96
2.3.5.1. Chỉ số đa dạng (H’, D) 96
2.3.5.2. Tích tụ kim loại nặng 96
2.3.5.3. Hệ thống điểm BMWP 96
2.3.6. Động vật KXS đáy cỡ trung bình và giun tròn (Nematoda) 103
2.3.7. Cá 104

viii
2.3.7.1. Chỉ số sinh học tổ hợp (Intergrated Biological Index - IBI) 105
2.3.7.2. Tích tụ kim loại nặng 105
PHẦN V. THỬ NGHIỆM ÁP DỤNG BỘ CHỈ THỊ SINH HỌC PHỤC VỤ QUAN
TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ - ĐÁY 106
1. GIỚI THIỆU CHUNG 106
1.1. Địa điểm nghiên cứu 106
1.1.1. Đặc điểm LVS Nhuệ - Đáy 106
1.1.2. Phạm vi nghiên cứu 106
1.1.3. Vị trí các điểm quan trắc trên lưu vực sông Nhuệ
- Đáy 106
1.2. Thời gian quan trắc 109
1.3. Các thông số được xem xét đánh giá 109
1.3.1. Các thông số lý hoá 109

1.3.1.1. Loại thông số 109
1.3.1.2. Phương pháp quan trắc 109
1.3.2. Các chỉ thị sinh học 111
1.3.3. Phân tích tương quan 111
2. KẾT QUẢ ĐỐI CHIẾU 112
2.1. Đánh giá chất lượng nước LVS Nhuệ - Đáy dựa trên thông số thủy hóa 112
2.1.1. DO 112
2.1.1.1. Sông Nhuệ 112
2.1.1.2. Sông Đáy 113
2.1.1.3. Các sông khác 114
2.1.1.4. So sánh giữa các sông trong LVS Nhuệ - Đáy 114
2.1.2. COD và BOD
5
115
2.1.2.1. Sông Nhuệ 115
2.1.2.2. Sông Đáy 116
2.1.2.3. Các sông khác thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 117
2.1.2.4. So sánh giữa các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 118
2.1.3. NH
4
+
(tính theo N) 119
2.1.3.1. Sông Nhuệ 119
2.1.3.2. Sông Đáy 120
2.1.3.3. Các sông khác 120
2.1.3.4. So sánh giữa các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 121
2.1.4. Tổng P 122
2.1.4.1. Sông Nhuệ 122
2.1.4.2. Sông Đáy 123
2.1.4.3. Các sông khác thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 123

2.1.4.4. So sánh giữa các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 124
2.2. Đánh giá chất lượng nước LVS Nhuệ - Đáy dựa trên các chỉ thị sinh học 124
2.2.1. Động vật nổi - Zooplankton 124
2.2.1.1. Thành phần loài 124
2.2.1.2. Chỉ số đa dạng sinh học 130
2.2.2. Thực vật n
ổi - Phytoplankton 133
2.2.2.1. Thành phần loài 133
2.2.2.2. Chỉ số đa dạng sinh học 139
2.2.3. Động vật không xương sống đáy cỡ lớn (ĐVKXSĐCL) - Chỉ số ASPT 142

ix
2.2.3.1. Thành phần loài 142
2.2.3.2. Giá trị ASTP 142
2.3. Tương quan giữa kết quả thủy hóa và các chỉ thị quần xã 145
2.3.1. So sánh kết quả thuỷ hoá và các chỉ thị quần xã 145
2.3.2. Tính toán Hệ số tương quan 147
PHẦN VI. DỰ THẢO HƯỚNG DẪN ÁP DỤNG BỘ CHỈ THỊ SINH HỌC ĐỐI VỚI
QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG LƯU VỰC SÔNG 149
1. DỰ THẢO HƯỚNG DẪN ÁP DỤNG BỘ CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẦY ĐỦ
149
1.1. Mở đầu 149
1.1.1. Mục tiêu 149
1.1.2. Phạm vi áp dụng 149
1.1.3. Đối tượng áp dụng 149
1.1.4. Đối tượng nghiên cứu 149
1.1.4.1. Nhóm sinh vật 149
1.1.4.2. Các loại chỉ thị 151
1.2. Lựa chọn phương pháp và quy trình lấy mẫu 152
1.2.1. Lựa chọn địa điểm lấy mẫu 152

1.2.2. Lấy mẫu tại hiện trường 153
1.2.2.1. Các dụng cụ thu mẫu 153
1.2.2.2. Phương pháp lấy mẫu tại hiện trường 156
1.2.3. Xử lý và bảo quả
n mẫu tại hiện trường 158
1.2.3.1. Phân loại và xử lý mẫu tại hiện trường 158
1.2.3.2. Bảo quản mẫu tại hiện trường 159
1.3. Phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm 160
1.3.1. Phương pháp phân tích định tính 160
1.3.2. Phương pháp phân tích định lượng 160
1.4. Phân tích số liệu và lập báo cáo 161
1.4.1. Phương pháp phân tích số liệu 161
1.4.1.1 Thực vật nổi 161
1.4.1.2. Thực vật bám (Periphyton) 164
1.4.1.3. Thực vật thuỷ sinh lớn (Macrophyta) 165
1.4.1.4. Động vật nổi 165
1.4.1.5. Động vật không xương s
ống đáy cỡ lớn (Macrobenthos) (ĐVKXSĐCL) 167
1.4.1.6. Động vật KXS đáy cỡ trung bình và giun tròn (Nematoda) 169
1.4.1.7. Cá 170
1.4.2. Lập báo cáo kết quả quan trắc 171
2. DỰ THẢO HƯỚNG DẪN ÁP DỤNG BỘ CHỈ THỊ SINH HỌC RÚT GỌN 172
2.1. Mở đầu 172
2.1.1. Mục tiêu 173
2.1.2. Phạm vi áp dụng 173
2.1.3. Đối tượng áp dụng 173
2.1.4. Đối tượng nghiên cứu 173
2.1.4.1. Nhóm sinh vật 173
2.1.4.2. Các loại chỉ thị 174
2.2. Lựa chọn phương pháp và quy trình lấy mẫu 174

2.2.1. Lựa chọn địa điểm lấy mẫu 174

x
2.2.2. Lấy mẫu tại hiện trường 176
2.2.2.1. Các dụng cụ thu mẫu 176
2.2.2.2. Phương pháp lấy mẫu tại hiện trường 177
2.2.3. Xử lý và bảo quản mẫu tại hiện trường 179
2.2.3.1. Phân loại và xử lý mẫu tại hiện trường 179
2.2.3.2. Bảo quản mẫu tại hiện trường 180
2.3. Phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm 180
2.3.1. Phương pháp phân tích định tính 181
2.3.2. Phương pháp phân tích định lượng 181
2.4. Phân tích số liệu và lập báo cáo 182
2.4.1. Phương pháp phân tích s
ố liệu 182
2.4.1.1 Thực vật nổi 182
2.4.1.2. Động vật nổi 184
2.4.1.3. Động vật không xương sống đáy cỡ lớn (Macrobenthos) (ĐVKXSĐCL) 185
2.4.2.2. Lập báo cáo kết quả quan trắc 188
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 189
TÀI LIỆU THAM KHẢO 193
PHỤ LỤC 1. BIỂU MẪU PHÂN TÍCH CÁC NHÓM SINH VẬT CHỈ THỊ 196
Mẫu 1: PHIẾU PHÂN TÍCH MẪU THỰC VẬT NỔI 196
Mẫu 2: PHIẾU PHÂN TÍCH MẪU ĐỘNG VẬT NỔI 197
Mẫu 3: PHIẾU PHÂN TÍCH MẪU ĐVKXS CỠ LỚN 198
PHỤ LỤC 2. KHOÁ ĐỊNH LOẠI CÁC NHÓM ĐỘNG VẬT NỔI VÀ ĐỘNG VẬT
KHÔNG XƯƠNG SỐNG ĐÁY 199
KHÓA ĐỊNH LOẠI TỚI PHÂN BỘ VÀ HỌ 199
KHÓA ĐỊNH LOẠI TỚI HỌ 201
KHÓA ĐỊNH LOẠI TỚI HỌ 201

ĐỊNH LOẠI CÁC NHÓM ĐỘNG VẬT KHÔNG XƯƠNG SỐNG THƯỜNG GẶP Ở
NƯỚC NGỌT 203


















xi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

AUSRIVA
Hệ thống đánh giá chất lượng nước sông của Úc
BBI
Chỉ số sinh học Beck (Bỉ)
B-IBI
Chỉ số sinh học tổ hợp cho các sinh vật đáy
BMWP Hệ thống tính điểm (Biological Monitoring Working Party)

BOD
5
Nhu cầu ôxy sinh học
BPI
Chỉ số ô nhiễm sinh học (Biological Pollution Index )
BVMT
Bảo vệ môi trường
COD
Nhu cầu oxy hóa học
CPOM
Vật chất hữu cơ dạng thô (Coarse Particulate Organic Matter)
CTSH
Chỉ thị sinh học
DO
Hàm lượng oxy hòa tan
DOM
Chất hữu cơ hòa tan (Dissoved organic matter)
ĐVĐ
Động vật đáy
ĐVKXSCL
Động vật không xương sống cỡ lớn
ĐVPD
Động vật phù du
EPA
Cục Bảo vệ môi trường Mỹ
FMI
Chỉ số quan trắc đến Họ (Family Monitoring Index)
FPOM
Vật chất hữu cơ hạt mịn (Fine Particulate Organic Matter)
HBI Chỉ số sinh học Hilssenhoff

HST
Hệ sinh thái
IBI
Chỉ số sinh học tổ hợp
LVS
Lưu vực sông
NH
3
Amoniac
NO
2

Nitơ điôxít
ppm
Tỷ lệ một phần triệu
QCVN
Quy chuẩn Việt Nam

xii
RBA
Phương pháp đánh giá nhanh (Rapid biological assesment )
SO
2

Sunfua dioxit
SS
Chất rắn lơ lửng
TB
Trung bình
TBI

Chỉ số sinh học xu hướng (Trend Biotic Index)
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
TP
Tổng hàm lượng photpho
TSP
Bụi lơ lửng tổng số
TSS
Tổng chất rắn lơ lửng
TVPD
Thực vật phù du















xiii
DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng III.1. Các mốc lịch sử về phát triển chỉ thị sinh học cho môi trường nước 41

Bảng III.2. Định nghĩa một số chỉ số/thông số áp dụng ở các nước 51
Bảng III.3. Bảng tính điểm đánh giá chất lượng môi trường 52
Bảng III.5. Các thông số mới và điều chỉnh lại cho vùng lưu vực sông Hồng 55
thuộc lưu vực phía B
ắc 55
Bảng III.8. Các nhóm chỉ thị chính và các thuộc tính mong muốn của chúng cho mục đích
đánh giá đa dạng sinh học, hiện trạng bảo tồn hoặc đáp ứng ở mức hệ sinh thái 61
Bảng III.9. Các thuộc tính có liên quan của phương pháp đánh giá nhanh và định lượng
trong quan trắc dòng chảy trên cơ sở quần xã - AUSRIVAS 63
Bảng III.10. Phân loại với năm dải chất lượng ĐVKXS cỡ lớn và trung bình 74
Bảng III.11. Đề xuất các ch
ỉ số sinh học theo phân mức chất lượng môi trường thủy vực
vùng cửa sông 77
Bảng IV.1. Bộ chỉ thị sinh học đầy đủ và rút gọn 86
được đề xuất cho thuỷ vực nước chảy 86
Bảng IV.2. Các chi trong nhóm Thực vật phù du có thể sử dụng để xác định mức độ ô
nhiễm của môi trường nước 89
Bảng IV.3. Tỷ lệ giữa các taxon tảo tương ứng với các bậc dinh d
ưỡng nước 90
Bảng IV.4. Chỉ số Q tương ứng với các bậc dinh dưỡng nước 91
Bảng IV.5. Chỉ số Q tương ứng với các bậc dinh dưỡng nước 91
Bảng IV.6. So sánh giá trị của chỉ số Shannon - Weiner với mức độ ĐDSH 91
Bảng IV.7. So sánh giá trị của chỉ số Dv với mức độ ĐDSH 92
Bảng IV.8. So sánh giá trị của chỉ số Margalef với mức độ ĐDSH 92
Bả
ng IV.9. Phân loại mức độ ô nhiễm theo hệ số Shannon – Weiner (H’) và Margalef (D)
92
Bảng IV.10. Bảng tính điểm mức độ dinh dưỡng của môi trường nước theo quần xã tảo
bám đáy 93
Bảng IV.11. Các chi trong nhóm tảo bám có thể sử dụng để xác định mức độ ô nhiễm của

môi trường nước 94
Bảng IV.12. Sự hiện diện của một số loài động vật nổi tương ứng với các mức
độ nhiễm
bẩn 95
Bảng IV.13.a. Hệ thống điểm BMWP ANH 97
Bảng IV.13.b. Hệ thống điểm BMWP THAI 98
Bảng IV.13.c. Hệ thống điểm BMWP Vietnam 99
Bảng IV.13.d. Hệ thống điểm BMWP Vietnam sử dụng cho Mạng lưới Quan trắc môi
trường 101
Bảng IV.13.e. Xếp loại mức độ ô nhiễm các thủy vực theo ASPT 102
Bảng IV.14. Phân loại chất lượng môi trường theo mức độ phong phú của độ
ng vật KXS
đáy cỡ trung bình và giun tròn 103
Bảng IV.15. Đánh giá mức độ ô nhiễm theo điểm so sánh tổng họ động vật KXS đáy trung
bình và giun tròn 103
Bảng IV.16. Chỉ số tổ hợp sinh học cá (IBI) 105
Bảng V.1. Danh sách các điểm quan trắc dọc lưu vực sông Nhuệ - Đáy 107
Bảng V.2. Lịch trình quan trắc lưu vực sông Nhuệ - Đáy năm 2009 109
Bảng V.3. Thông tin về trang thiết bị, phương pháp quan trắc 110
Bảng V.4. Mức
độ quan hệ theo hệ số tương quan 112

xiv
Bảng V.5. Đối chiếu danh sách đề xuất các loài động vật nổi chỉ thị 127
Bảng V.6. Tần suất xuất hiện của các loài động vật nổi được đối chiếu tại LVS Nhuệ -
Đáy trong các đợt quan trắc năm 2009 129
Bảng V.7. Đối chiếu danh sách đề xuất các chi tảo chỉ thị 136
Bảng V.8. Tần suất xuất hiện của các chi tảo được đối chiếu tại LVS Nhuệ
- Đáy trong các
đợt quan trắc năm 2009 138

Bảng V.9. Tương quan giữa một số chỉ thị quần xã và chỉ tiêu thuỷ hoá theo các đợt quan
trắc năm 2009 147
Bảng VI.1. Mô tả một số đặc điểm của đáy sông 153
Bảng VI.2. Tiến trình thu mẫu 157
Bảng VI.3. Loại chất nền và thời gian lấy mẫu 158
Bảng VI.4. Các chi trong nhóm Thực vật phù du có thể sử dụng để xác định mức độ ô
nhiễ
m của môi trường nước 161
Bảng VI.5. Tỷ lệ giữa các taxon tảo tương ứng với các bậc dinh dưỡng nước 162
Bảng VI.6. Chỉ số Q tương ứng với các bậc dinh dưỡng nước 163
Bảng VI.7. Chỉ số Q tương ứng với các bậc dinh dưỡng nước 136
Bảng VI.8. So sánh giá trị của chỉ số Shannon - Weiner với mức độ ĐDSH 163
Bảng VI.9. So sánh giá trị của chỉ số Margalef với mứ
c độ ĐDSH 164
Bảng VI.10. So sánh giá trị của chỉ số Shannon – Weiner và Margalef với 164
chất lượng nước 164
Bảng VI.11. Bảng tính điểm mức độ dinh dưỡng của môi trường nước theo quần xã tảo
bám đáy 164
Bảng VI.12. Các chi trong nhóm tảo bám có thể sử dụng để xác định 165
mức độ ô nhiễm của môi trường nước 165
Bảng VI.13. Sự hiện diện của một số loài động vật nổ
i tương ứng với các mức độ nhiễm
bẩn 166
Bảng VI.14. Hệ thống điểm BMWP Vietnam sử dụng cho đánh giá chất lượng nước sông
167
Bảng VI.15. Xếp loại mức độ ô nhiễm các thủy vực theo ASPT 169
Bảng VI.16. Phân loại chất lượng môi trường theo mức độ phong phú của động vật KXS
đáy cỡ trung bình và giun tròn 169
Bảng VI.17. Đánh giá mức độ ô nhiễm theo điểm so sánh tổng h
ọ ĐVKXS đáy trung bình

và giun tròn 169
Bảng VI.18. Chỉ số tổ hợp sinh học cá (IBI) 171
Bảng VI.19. Mô tả một số đặc điểm của đáy sông 175
Bảng VI.20. Tiến trình thu mẫu 178
Bảng VI.21. Các chi trong nhóm Thực vật phù du có thể sử dụng để xác định mức độ ô
nhiễm của môi trường nước 182
Bảng VI.22. So sánh giá trị của chỉ số Shannon - Weiner với mức độ ĐDSH 183
Bảng VI.23. So sánh giá trị c
ủa chỉ số Margalef với mức độ ĐDSH 183
Bảng VI.24. So sánh giá trị của chỉ số Shannon – Weiner và Margalef với chất lượng nước
184
Bảng VI.25. Sự hiện diện của một số loài động vật nổi tương ứng với các mức độ nhiễm
bẩn 184
Bảng VI.26. Hệ thống điểm BMWP Vietnam sử dụng cho đánh giá chất lượng nước sông
185
Bảng VI.27. Xế
p loại mức độ ô nhiễm các thủy vực theo ASPT 187

xv
DANH MỤC HÌNH

Trang
Hình II.2. Sơ đồ lưới thức ăn trong hệ sinh thái suối-sông 30
Hình II.3. Các bước quan trắc môi trường 34
Hình V.2. Diễn biến hàm lượng DO trên sông Nhuệ qua các tháng năm 2009 113
Hình V.3. Diễn biến hàm lượng DO trên sông Đáy qua các tháng năm 2009 113
Hình V.4. Diễn biến hàm lượng DO trên các sông khác qua các tháng năm 2009 114
Hình V.5. Hàm lượng DO trung bình trên các sông thuộc LVS Nhuệ - Đáy năm 2009 115
Hình V.6. Diễn biến hàm lượng BOD
5

trên sông Nhuệ qua các tháng năm 2009 116
Hình V.7. Diễn biến hàm lượng COD trên sông Nhuệ qua các tháng năm 2009 116
Hình V.8. Diễn biến hàm lượng BOD
5
trên sông Đáy qua các tháng năm 2009 117
Hình V.9. Diễn biến hàm lượng COD trên sông Đáy qua các tháng năm 2009 117
Hình V.10. Diễn biến hàm lượng BOD
5
trên các sông qua các tháng năm 2009 118
Hình V.11. Diễn biến hàm lượng COD trên các sông qua các tháng năm 2009 118
Hình V.12. Hàm lượng BOD
5
trung bình trên các sông thuộc LVS Nhuệ - Đáy 119
Hình V.13. Hàm lượng COD trung bình trên các sông thuộc LVS Nhuệ - Đáy 119
Hình V.14. Hàm lượng NH
4
+
trung bình trên sông Nhuệ năm 2009 120
Hình V.15. Hàm lượng NH
4
+
trung bình trên sông Đáy năm 2009 120
Hình V.16. Hàm lượng NH
4
+
trên các sông năm 2009 121
Hình V.17. Hàm lượng NH
4
+
trung bình trên các sông năm 2009 122

Hình V.18. Hàm lượng TP trên sông Nhuệ năm 2009 122
Hình V.19. Hàm lượng TP trên sông Đáy năm 2009 123
Hình V.20. Hàm lượng TP trên các sông năm 2009 123
Hình V.21. Hàm lượng TP trung bình trên các sông năm 2009 124
Hình V.22. Tỷ lệ % các nhóm loài Động vật nổi các khu vực thuộc lưu vực sông Nhuệ-
Đáy năm 2009 125
Hình V.23. Thành phần loài động vật nổi tại các điểm khảo sát trong lưu vực sông Nhuệ -
Đáy năm 2009 126
Hình V.24. Chỉ số đa dạng ĐVN sông Nhuệ (các tháng năm 2009) 130
Hình V.25.Chỉ số đa d
ạng ĐVN sông Đáy (các tháng năm 2009) 131
Hình V.26.Chỉ số đa dạng ĐVN nhóm các sông khác (các tháng năm 2009) 131
Hình V.27.Chỉ số đa dạng trung bình giữa các tháng của ĐVĐtrên LVS Nhuệ-Đáy 132
Hình V.28. Tỉ lệ % các nhóm tảo trong LVS Nhuệ - Đáy qua các đợt quan trắc 133
Hình V.29. Tỉ lệ % các nhóm tảo tại các khu vực trong LVS Nhuệ - Đáy qua các đợt quan
trắc năm 2009 134
Hình V.30. Số lượng loài các nhóm thực vật nổi tại các điểm khảo sát trong LVS Nhuệ -
Đ
áy năm 2009 135
Hình V.31.Chỉ số đa dạng TVN sông Nhuệ (các tháng năm 2009) 139
Hình V.32.Chỉ số đa dạng TVN sông Đáy (các tháng năm 2009) 140
Hình V.33.Chỉ số đa dạng TVN một số nhánh sông khác (năm 2009) 140
Hình V.34.Chỉ số đa dạng trung bình giữa các tháng của TVN trên LVS Nhuệ - Đáy 141
Hình V.35. Tỉ lệ % các nhóm ĐVKXSĐCL lưu vực sông Nhuệ - Đáy qua các đợt quan
trắc năm 2009 142
Hình V.36. Chỉ số ASPT nhóm ĐVKXSĐCL sông Nhuệ (các tháng năm 2009) 143
Hình V.37. Chỉ s
ố ASPT nhóm ĐVKXSĐCL sông Đáy (các tháng năm 2009) 144

xvi

Hình V.38. Chỉ số ASPT nhóm ĐVKXSĐCL một số nhánh sông khác (năm 2009) 145
Hình V.39.Chỉ số ASPT trung bình của ĐVKXSĐCL trên LVS Nhuệ-Đáy 145
Hình V.40. Biến động chỉ số đa dạng sinh học (D) của động vật nổi, thực vật nổi, ASPT
của ĐVKXSĐCL và DO tại các điểm quan trắc trên LVS Nhuệ - Đáy 146
Hình V.41. Biến động chỉ số đa dạng sinh học (D) của động vật n
ổi, thực vật nổi, ASPT
của ĐVKXSĐCL và COD, BOD
5
tại các điểm quan trắc trên LVS Nhuệ - Đáy 146
Hình V.42. Tỷ lệ các mức độ tương quan giữa chỉ thị sinh học và thông số thuỷ hoá của
các nhóm sinh vật được xem xét 148



MỞ ĐẦU

Cùng với quá trình phát triển kinh tế, chất lượng nước cũng đang ngày càng bị
suy giảm và ô nhiễm. Việc nghiên cứu đánh giá và dự báo ô nhiễm môi trường đang
trở thành một nhu cầu cấp thiết và không còn giới hạn trong phạm vi quốc gia hay khu
vực riêng lẻ nào. Bên cạnh phương pháp quan trắc đánh giá diễn biến chất lượng nước
dùng các thông số hoá lý thì việc ứng dụng các nhóm sinh vật làm chỉ thị cho môi
trường nước ngày càng đượ
c quan tâm.
Trên thế giới, việc ứng dụng sinh vật làm chỉ thị trong quan trắc nhằm đánh giá
chất lượng môi trường đã trở thành hoạt động quen thuộc và phổ biến rộng rãi ở nhiều
quốc gia phát triển. Các hệ thống quan trắc sinh học được thực hiện như chuẩn quốc
gia cho quan trắc chất lượng nước ở rất nhiều nước phương tây. Quan trắc chất lượng
sông bằng sinh vật chỉ thị góp phần đánh giá một cách toàn diện bổ sung cho các kết
quả quan trắc lý - hóa học trước đây. Cho tới nay đã có khoảng 50 phương pháp sinh học
được áp dụng để đánh giá chất lượng nước mặt các sông.

Ở Việt Nam, nghiên cứu sử dụng sinh vật chỉ thị đánh giá môi trường nước mới
được tiến hành trong những năm gần đây. Phần lớn các nghiên cứu mớ
i dừng ở bước
thử nghiệm trên một số khu vực nhất định, tập trung vào các thủy vực nước ngọt nội
địa. Các kết quả nghiên cứu chưa được ứng dụng rộng rãi nên vẫn chưa xây dựng được
một bộ chỉ số sinh học riêng cho các dạng thủy vực khác nhau, phù hợp với đặc tính
các thuỷ vực nước chảy của Việt Nam để ứng dụ
ng trong công tác quan trắc và giám
sát chất lượng môi trường.
Thực tế hoạt động cho thấy, các sinh vật chỉ thị có nhiều ưu điểm khi ứng dụng
vào quan trắc nước so với các phương pháp truyền thống. Vì vậy cần có những nghiên
cứu và thử nghiệm áp dụng các bộ chỉ thị sinh học nhằm phát triển và cải tiến, điều
chỉnh phù hợp với điều kiện cụ
thể của từng quốc gia, khu vực.















2

PHẦN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI
1. THÔNG TIN CHUNG
1.1. Tên đề tài
Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm xây dựng, thử nghiệm bộ chỉ thị
sinh học phục vụ quan trắc môi trường nước các lưu vực sông của Việt Nam - áp dụng
thử nghiệm cho lưu vực sông Nhuệ - Đáy
1.2. Đơn vị thực hiện
• Cơ quan chủ trì: Tổng cục Môi trường;
• Cơ quan thực hiện: Trung tâm Quan trắc môi trường.
1.3. Chủ nhiệm đề tài
Họ và tên: Lê Hoàng Anh
Năm sinh: 1975
Học vị: Thạc sỹ Sinh thái học Năm đạt học vị: 1998
Chức vụ: Trưởng phòng
Điện thoại:
Cơ quan: 043 577 1816 Nhà riêng: 046 251 1695 Mobile: 0912788375
Fax: 043 577 18 55 Email:

Tên cơ quan đang công tác: Phòng Dữ liệu và Hệ thống thông tin – Trung tâm Quan
trắc môi trường
1.4. Thời gian thực hiện
2 năm: 2008-2009.
1.5. Mục tiêu
• Mục tiêu lâu dài: Xây dựng hệ thống chỉ thị sinh học phục vụ quan trắc môi
trường nước các lưu vực sông của Việt Nam.
• Mục tiêu trước mắt:
+ Đề xuất bộ chỉ thị sinh học cho loại hình hệ sinh thái thuỷ vực nướ
c chảy của
Việt Nam phục vụ quan trắc môi trường lưu vực sông;
+ Áp dụng thử nghiệm Bộ chỉ thị sinh học đề xuất cho hệ thống lưu vực sông

Nhuệ - Đáy để đánh giá tính hiệu quả và tính khả thi;
+ Đưa ra hướng dẫn chung cho việc áp dụng bộ chỉ thị sinh học đối với các hệ
thống lưu vực sông khác ở Việt Nam.

3
1.6. Phương pháp thực hiện
• Phương pháp chuyên gia: Thu thập các ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực
nghiên cứu;
• Phương pháp phân tích tài liệu:
+ Khảo sát cơ sở khoa học của việc xây dựng hệ thống chỉ thị sinh học phục vụ
quan trắc môi trường lưu vực sông;
+ Tìm hiểu các hệ thống chỉ thị sinh học tương tự của một số nghiên cứu trong và
ngoài nước.
•
Phương pháp khảo nghiệm và thử nghiệm: Áp dụng thử nghiệm bộ chỉ thị sinh
học vào quan trắc môi trường lưu vực sông; Đánh giá tính khả thi và đưa ra các đề
xuất, kiến nghị đối với việc áp dụng bộ chỉ thị sinh học đã đề xuấtđối với các hệ thống
lưu vực sông khác ở Việt Nam.
1.7. Kinh phí thực hiện
Tổng kinh phí: 688.000.000 đ, trong đó phân bổ
:
• Năm 2008: 144.000.000 đ;
• Năm 2009: 544.000.000 đ.
2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• Đối tượng nghiên cứu: các sinh vật và các chỉ số sinh học được sử dụng trong
đánh giá chất lượng nước.
• Đối tượng áp dụng đánh giá: các thuỷ vực nước chảy trong nội địa (sông, suối,
kênh, mương ) của Việt Nam.
• Đối tượng áp dụng thử nghiệm: bộ chỉ thị sinh học rút gọn phục vụ quan trắc
môi trường lưu vực sông.

•
Địa điểm áp dụng thử nghiệm: một số sông thuộc lưu vực sông Nhuệ - Đáy.
3. NỘI DUNG THỰC HIỆN
• Nghiên cứu tổng quan cơ sở khoa học của việc áp dụng các chỉ thị sinh học
phục vụ quan trắc môi trường nước, bao gồm:
+ Tổng quan về chỉ thị sinh học (Khái niệm, các đặc tính và vai trò với quan trắc
môi trường);
+ Xác định các loại chỉ thị sinh học đặc trưng cho môi trường nước nói chung và
môi trường nước chảy nói riêng.

4
+ Tìm hiểu mối quan hệ giữa chất lượng môi trường nước sông với chỉ thị sinh
học, các nội dung thực hiện chương trình quan trắc môi trường nước sông dùng
bộ chỉ thị sinh học.
• Thu thập tài liệu, tổng quan về các hệ thống chỉ thị sinh học cho môi trường
nước lưu vực sông của các nước trên thế giới và trong nước.
+ Thu thập tài liệu, học tập kinh nghiệm, đ
ánh giá hệ thống chỉ thị sinh học cho
môi trường nước chảy của các nước trên thế giới, bao gồm EPA, một số tổ chức,
viện nghiên cứu môi trường quốc tế, một số nước trong khu vực (có điều kiện tự
nhiên, thuỷ vực tương tự);
+ Phân tích, đánh giá tình hình thực hiện, hiệu quả và khả năng kế thừa những
nghiên cứu về các hệ thố
ng chỉ thị sinh học cho môi trường nước lưu vực sông đã
thực hiện ở trong nước.
• Tổng quan về hệ sinh thái thuỷ vực nước chảy của Việt Nam:
+ Các hệ sinh thái thuỷ vực nước chảy của Việt Nam;
+ Phân loại các thuỷ vực nước chảy của Việt Nam (đặc tính chung và riêng theo
điều kiện địa lý và tự nhiên) phục vụ xây dựng bộ chỉ thị sinh h
ọc đặc trưng cho

các thuỷ vực này;
+ Xác định các nguồn tác động đến chất lượng môi trường các thuỷ vực nước chảy.
• Xác định phương pháp luận và quy trình xây dựng bộ chỉ thị sinh học cho hệ
sinh thái thuỷ vực nước chảy.
• Đề xuất bộ chỉ thị sinh học cho loại hình hệ sinh thái thuỷ vực nước chảy của
Việt Nam phục vụ quan trắc môi tr
ường lưu vực sông:
+ Xác định các loại chỉ thị trong bộ chỉ thị sinh học, đề xuất các chỉ thị sinh học
cụ thể thuộc từng loại chỉ thị: xem xét đến tính phù hợp với điều kiện thuỷ vực ở
Việt Nam, tính khả thi và phù hợp của bộ chỉ thị trong điều kiện hiện tại và xem
xét các khía cạnh liên quan đến chất lượng chỉ
thị;
+ Đề xuất các tiêu chí phân tích, đánh giá kết quả quan trắc môi trường lưu vực
sông sử dụng bộ chỉ thị sinh học.
• Áp dụng thử nghiệm bộ chỉ thị sinh học được đề xuất cho quan trắc môi
trường nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy để đánh giá tính hiệu quả và chính xác:
+ Tiến hành quan trắc, lấy số liệu tại LVS Nhuệ - Đáy với tầ
n suất và thành phần
đã xác định theo chương trình quan trắc;
+ Đối chiếu kết quả đánh giá chất lượng nước theo bộ chỉ thị sinh học và các kết
quả đánh giá theo các thông số hoá lý và những kết quả đánh giá khác đã có;

5
+ Đánh giá tính khả thi và hiệu quả của bộ chỉ thị sinh học trong quan trắc môi
trường nước lưu vực sông so với các phương pháp quan trắc khác.
• Đánh giá kết quả áp dụng thử nghiệm bộ chỉ thị sinh học trong quan trắc môi
trường nước lưu vực sông Nhuệ-Đáy.
• Đưa ra dự thảo hướng dẫn chung cho việc áp dụng bộ chỉ thị sinh học này đối
vớ
i hệ thống lưu vực sông ở Việt Nam.

+ Trên cơ sở áp dụng thử nghiệm tiến hành điều chỉnh, hoàn thiện bộ chỉ thị sinh
học dùng trong quan trắc các lưu vực sông ở Việt Nam.
+ Thiết lập bản dự thảo hướng dẫn việc áp dụng bộ chỉ thị làm căn cứ để phát
triển cho các lưu vực khác ở Việt Nam.
4. SẢN PHẨM CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI
• Báo cáo tổng hợp đề tài KHCN;
• Dự thảo Hướng dẫn áp dụng Bộ chỉ thị sinh học đầy đủ đối với quan trắc môi
trường lưu vực sông;
• Dự thảo Hướng dẫn áp dụng Bộ chỉ thị sinh học rút gọn đối với quan trắc môi
trường lưu vực sông;
• Báo cáo Đối chiếu kết quả đánh giá chất lượng nướ
c theo bộ chỉ thị sinh học
với các kết quả quan trắc đánh giá theo các thông số hoá lý.










6
PHẦN II. TỔNG QUAN CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC ÁP DỤNG CÁC
CHỈ THỊ SINH HỌC
1. TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC
1.1. Chỉ thị sinh học (biological indicators)
1.1.1. Khái niệm
Sau khi nghiên cứu, các nhà khoa học đã xác định rằng sự có mặt, tình trạng và

sự phát triển của các loại cá, côn trùng, tảo, thực vật có thể cung cấp các thông tin
chính xác về chất lượng của từng sông, suối, hồ, vùng đất ngập nước hoặc cửa sông.
Khi môi trường có sự thay đổi, có thể có những thay đổi về thành phần loài hoặc các
nhóm loài ưu thế trong quần xã sinh vật; về tính
đa dạng trong quần xã; về tỷ lệ chết,
tỷ lệ sinh trong một nhóm loài; về sinh lý, tập tính hoặc hình thái cơ thể, tế bào; hay sự
tích luỹ dần các chất ô nhiễm trong mô của cá thể. Tất cả những thay đổi này có thể
được coi là những chỉ thị sinh học cho chất lượng môi trường
Tính chỉ thị môi trường của sinh vật dựa trên khả năng chống chịu của vật với các
yếu tố vô sinh của môi trường và với tác động tổng hợp của chúng. Do vậy, muốn sử
dụng một loài sinh vật nào đó làm chỉ thị, cần hiểu biết đầy đủ về đặc tính sinh thái
của loài, các chuẩn môi trường sống đối với loài đó.
1.1.2. Các loại chỉ thị sinh học
1.1.2.1. Chỉ thị loài:
Loài chỉ thị là các loài mẫn cảm với điều kiện sinh lý và sinh hoá, nghĩa là chúng
ho
ặc xuất hiện hoặc thay đổi số lượng cá thể do môi trường bị ô nhiễm. Một số loài địa
y được xem như loài chỉ thị cho sự ô nhiễm SO
2
đã được biết đến cách đây hơn 130
năm. Loài chỉ thị có thể gặp 2 dạng sau:
a) Sinh vật nhạy cảm:
Là những sinh vật chỉ thị, không chỉ có tính chất chỉ thị cho môi trường thích
ứng, mà còn có những biến đổi trong quẩn thể do tác động chất ô nhiễm như giảm tốc
độ sinh trưởng, giảm khả năng sinh sản, biến đổi tập tính,
b) Sinh vật tích tụ:
Là nhữ
ng sinh vật chỉ thị, không chỉ có tính chất chỉ thị cho môi trường thích
ứng, mà còn có khả năng tích tụ một số các chất ô nhiễm nào đó trong cơ thể chúng
với hàm lượng cao hơn nhiều lần so với môi trường bên ngoài (kim loại nặng, ).

Bằng phương pháp phân tích hoá sinh hữu cơ mô cơ thể chúng, người ta có thể
phát hiện, đánh giá các chất ô nhiễm này dễ dàng hơn nhiều so với phương pháp phân
tích thuỷ hoá.

7
Trong số các sinh vật thuộc loại này, rêu thường được sử dụng rộng rãi. Tuy
nhiên, các nhóm sinh vật khác như tảo, thực vật lớn, cá và động vật không xương sống
khác cũng được sử dụng (Calow và Maltby, 1978). Tuy nhiên do tính chất linh hoạt
của cá và các loài động vật không xương sống, hoặc do bị trôi dạt như các loài tảo nên
khi sử dụng những nhóm loài này cần rất thận trọng.
• Ưu điểm của nhóm ch
ỉ thị loài là phương pháp định lượng dễ thực hiện, có thể
áp dụng các phương pháp thống kê thông thường và kết quả dễ giải thích một cách đơn
giản cho người nghe.
1.1.2.2. Chỉ thị quần xã:

Các chỉ thị quần xã được xác định dựa trên phép đo của quần xã một nhóm sinh
vật cụ thể nào đó, chẳng hạn quần xã động vật không xương sống, quần xã tảo,
a) Chỉ số đa dạng:
Biểu thị độ phong phú của loài trong một quần xã.
Chỉ số đa dạng được sử dụng để đánh giá 3 khía cạnh: Số lượng loài hoặc độ
phong phú; Tổ
ng số cá thể của mỗi loài có mặt hoặc độ phong phú; Tính đồng nhất
phân bố các cá thể giữa các loài khác nhau hoặc tính đồng đều.
Một số chỉ số đa dạng được sử dụng phổ biến: Chỉ số Shannon-Weiner (H’), Chỉ
số Simpson (D), Chỉ số Margalef (D
Mg
).

b) Chỉ số tương đồng

So sánh độ phong phú loài giữa 2 điểm thu mẫu khác nhau, trong đó một điểm
được xem là đối chứng.
Một số chỉ số tương đồng được sử dụng phổ biến: Chỉ số Sorensen (C), Hệ số
Jaccard (J), Chỉ số tương đồng quần xã Pinkham và Pearson (P).
c) Chỉ số sinh học: Hệ thống tính điểm (BMWP), Chỉ số sinh học tổ hợ
p (IBI).
1.1.2.3. Chỉ thị hệ sinh thái
Là các đo đạc năng suất sơ cấp hoặc quá trình hô hấp của quần xã.
1.1.3. Sử dụng Chỉ thị sinh học (CTSH)
Mỗi sinh vật trong hệ sinh thái có khả năng để thông báo chất lượng môi trường
sống của chúng. CTSH được dùng để:
• Quan trắc trạng thái ô nhiễm và tác động của nó đến hệ sinh thái nơi các sinh
vật đó sinh sống.
• Quan trắc quá trình tự làm s
ạch của môi trường.
• Phát hiện những thay đổi trong môi trường tự nhiên.
• Khảo sát các chất như nước uống khi có mặt chất gây ô nhiễm.

8
Những thay đổi về sinh lý và thích ứng đặc biệt của sinh vật chỉ thị dùng phát
hiện những thay đổi về chất lượng môi trường. Những thay đổi khác nhau giữa cơ thể
này với cơ thể khác. Việc sử dụng các sinh vật như chỉ thị sinh học liên quan nhiều
khoa học khác. Di truyền học bảo tồn động vật hoang dã là 1 ví dụ các phương pháp
truyền thống có thể được kết h
ợp với công nghệ sinh học nhanh như thế nào để mang
lại kết quả chính xác, và thu thập thông tin không có từ các phương pháp thường. Bảo
tồn vốn gen động vật hoang dã kết hợp với khảo sát truyền thống các quần thể động
vật hoang dã, như Gấu trúc, với các nguyên tắc khoa học trong di truyền học để mang
lại thông tin về chất lượng hệ sinh thái.
Sự thay đổi về quần thể và cách thích ứng

ở 1 loài được các nhà khoa học quan
sát thấy nhưng những sự thay đổi về sinh lý cần phải dùng đến các kiểm tra đặc biệt.
Các xét nghiệm sinh học cần có các mẫu sinh vật để phát hiện những thay đổi của môi
trường. Những kiểm tra này có thể dùng để đảm bảo độ an toàn của nước uống hoặc
đảm bảo chất lượng dòng sông. Trong tương lai, khoa học tìm ra các phương thức mới
để dùng vi sinh vật, lúc đó s
ẽ mở rộng các thử nghiệm đối với đất và không khí.
1.1.4. Đặc tính của các chỉ thị sinh học
Không phải mọi loài sinh vật đều có thể sử dụng làm sinh vật chỉ thị. Craston
và cộng sự (1996) đã đánh giá các loài có thể được sử dụng làm chỉ thị sinh học thông
qua 11 tiêu chí sau:
• Dễ thu mẫu;
• Chi phí/ha;
• Phương pháp chuẩn có sẵn;
• Có các tiêu chí diễn giải;
• Kh
ả năng đặc trưng cho thuỷ vực;
• Sai số phép đo;
• Đáp ứng với ô nhiễm;
• Ổn định trong quá trình đo đạc;
• Có thể bản đồ hoá;
• Có tính ứng dụng tổng quát hoặc dự báo;
• Có số liệu tham khảo;
Ở nước ta việc nghiên cứu các sinh vật làm chỉ thị môi trường, đặc biệt là trong
việc đánh giá chất lượng môi trường n
ước hiện nay đã đạt được một số thành công
nhất định. Tuy nhiên, đến nay vẫn chưa có sự thống nhất về tiêu chuẩn để lựa chọn các
sinh vật chỉ thị hoặc chỉ thị sinh học nói chung, vì nó phụ thuộc nhiều vào đặc trưng
của từng khu vực, chế độ dòng chảy và các hoạt động có tác động đến khu vực nghiên

9
cứu. Do đó, việc lựa chọn sinh vật làm sinh vật chỉ thị hay chỉ thị sinh học sẽ phải dựa
trên các tiêu chuẩn cơ bản sau:
• Là loài dễ nhận dạng và được xác định rõ ràng;
• Loài dễ thu mẫu ngoài thiên nhiên, có số lượng nhiều, kích thước vừa phải
• Loài có phân bố rộng;
• Dễ tích tụ các chất ô nhiễm;
• Loài có nhiều dẫn liệu về sinh thái cá thể c
ủa đối tượng qua thử nghiệm sinh học;
• Loài có số liệu tham khảo.
1.1.5. Sinh vật chỉ thị (bioindicators)
Sinh vật chỉ thị là những sinh vật có yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái liên
quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxy, cũng như khả năng chống chịu một hàm
lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường sống và khi đó sự hiện di
ện của
chúng biểu thị một tình trạng điều kiện sinh thái của môi trường sống nằm trong giới
hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của đối tượng sinh vật đó.
Như vậy, sinh vật chỉ thị được hiểu là sinh vật chỉ được phát hiện trong một môi
trường có mức ô nhiễm nhất định. Nhưng quan trọng nó phải đặc trưng, không xuất
hi
ện trong "ngưỡng" ô nhiễm khác. Nhìn chung sinh vật chỉ thị thường được dùng là
các loại dễ thay đổi về thành phần loài và mật độ cá thể khi môi trường có sự thay đổi.
Bioindicators là những sinh vật như địa y, vi khuẩn, được dùng để quan trắc chất
lượng môi trường. Những sinh vật được đánh giá sự thay đổi có thể chỉ ra những vấn
đề của hệ sinh thái chúng, biểu hiện bằng những thay đổi về hóa h
ọc, vật lý, thích ứng
của chúng.
1.1.5.1. Đặc điểm cơ bản của sinh vật chỉ thị (bioindication)
Tính chỉ thị môi trường của sinh vật dựa trên khả năng chống chịu của sinh vật
với yếu tố vô sinh của môi trường sống, trong tác động tổng hợp của chúng. Do vậy,

muốn sử dụng một loài sinh vật làm chỉ thị, cần hiểu biết đầy đủ v
ề đặc tính sinh thái
của loài, các điều kiện môi trường sống đối với loài đó.
Tính chỉ thị môi trường của sinh vật được thể hiện ở các bậc khác nhau: cá thể,
quần thể, nhóm loài và quần xã.
Phương pháp sử dụng chỉ thị sinh học trong giám sát, quan trắc và kiểm tra chất
lượng môi trường nước, tức sử dụng sinh vật chỉ thị đánh giá môi trường có thuận lợi,
hiệ
u quả hơn so với phương pháp lý hoá học nhờ khai thác khả năng tích tụ các chất ô
nhiễm trong cơ thể sinh vật và giá trị biểu thị tác động tổng hợp các yếu tố môi trường
của sinh vật.

10
1.1.5.2. Các kiểu sinh vật chỉ thị
Sinh vật cảm ứng (Biosensors): là những sinh vật chỉ thị có thể tiếp tục hiện diện
trong môi trường ô nhiễm thích ứng, phù hợp với tính chất sinh vật chỉ thị song có thể
có ít nhiều biến đổi, do tác động của chất ô nhiễm như giảm tốc độ sinh trưởng, giảm
khả năng sinh sản, biến đổi tập tính
Sinh vật tích tụ (Bioaccumulators):
là những sinh vật chỉ thị, không chỉ có tính
chất chỉ thị cho môi trường thích ứng, mà còn có khả năng tích tụ một số chất ô nhiễm
nào đó trong cơ thể chúng với hàm lượng cao hơn nhiều lần so với ở môi trường ngoài
(kim loại nặng, chất organochlorine ). Nhờ đó, bằng phương pháp phân tích hoá sinh
hữu cơ mô cơ thể chúng, người ta có thể phát hiện, đánh giá các chất ô nhiễm này dễ
dàng hơn nhiề
u so với phương pháp phân tích thuỷ hoá.
1.1.6. Dấu hiệu sinh học (biomarkers)
Dấu hiệu sinh học là những công cụ phân tử trong Sinh thái học, sinh lý học, vi
sinh vật học môi trường và những ngành khoa học khác đưa ra những điều kiện môi
trường xung quanh 1 cơ thể hoặc 1 tế bào.

Biomarkers được hiểu theo cách cổ điển là những cơ thể đã từng điều khiển sự tăng
trưởng hay sự thay đổi môi tr
ường xung quanh hay hệ sinh thái. Đó có thể là thực vật,
động vật hay vi khuẩn mà sinh ra những tín hiệu phân tử nhất định khi phản ứng với
những sự thay đổi của điều kiện môi trường. Trong sinh y học và công nghệ Sinh học, 1
chỉ thị sinh học có thể cho thấy tín hiệu phân tử của chính nó như là 1 công cụ để đánh
giá tình trạng sinh lý của 1 cơ thể. Chỉ thị sinh học càng ngày càng phổ biến h
ơn trong
sinh y để phát hiện ra những sự thay đổi sinh lý với 1 cơ thể thấy ở vết thương hay bệnh
tật. Thật hữu ích khi phản ứng là mức độ thay đổi trong những điều kiện môi trường như
hóa học, nhiệt độ, giảm sức chịu đựng hay chấn thương… nhưng chúng chắc hẳn luôn
luôn là kết luận đáng tin cậy và biểu thị tình trạng của tế
bào hay cơ thể.
Theo quan điểm hiện nay, dấu hiệu sinh học là những thể hiện của sự phản ứng
sinh học của sinh vật đối với tác động lý hoá học của chất ô nhiễm trong môi trường.
Dấu hiệu sinh học có 2 loại chính: dấu hiệu sinh lý-sinh hoá và dấu hiệu sinh thái.
1.1.6.1. Dấu hiệu sinh lý-sinh hoá
Là dấu hiệu dễ nhận thấy và có giá trị nhất là các chỉ số liên quan tới khả n
ăng
sống sót, sự sinh trưởng của cá thể (chỉ số ăn mồi, tiêu hoá, hô hấp), sự sinh sản của
quần thể (sinh trưởng, tỷ lệ sống của ấu trùng),
1.1.6.2. Dấu hiệu sinh thái
Thể hiện sự biến đổi của cấu trúc quần thể hoặc quần xã dưới tác động của chất ô
nhiễm. Có nhiều chỉ số được dùng để đánh giá sự biế
n đổi này:
• Chỉ số thiếu hụt số loài: được xác định trong trường hợp có số liệu khảo sát
định kỳ về thành phần loài có trong một khu sinh cư. Sự thiếu hụt loài này có thể kéo