báo cáo chuyên đề chỉ thị sinh học và quan trắc chất lượng nước bằng biện pháp sinh học

CHỈ THỊ SINH HỌC VÀ
QUAN TRẮC CHẤT LƯỢNG NƯỚC
BẰNG BIỆN PHÁP SINH HỌC
Báo cáo viên
PGS. Ts. Trương Quốc Phú
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
Báo cáo tại Hội thảo
“Quan trắc và quản lí chất lượng nước trong phát triển nuôi trồng thủy sản bền vững”
Tháng 01 năm 2015
Tầm quan trọng của việc
quan trắc chất lượng nước
• Cung cấp thông tin về tình trạng chất
lượng nước
• Xây dựng chương trình bảo vệ môi trường
nước
• Xây dựng kế hoạch sử dụng nguồn nước
hợp lý
Phương pháp quan trắc
chất lượng nước
Quan trắc lý, hóa học Quan trắc sinh học
Quan trắc lý hóa học
• Chỉ đánh giá chất lượng nước tại thời điểm đo
• Tần suất quan trắc phải lớn, chu kỳ đo ngắn
• Giới hạn phát hiện các yếu tố hóa học cao hơn
mức ảnh hưởng
• Không thể đánh giá tất cả yếu tố gây ô nhiễm
• Kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi chuyên môn cao
• Chi phí quan trắc cao
Quan trắc sinh học
• Sinh vật bị tác động bởi chất gây ô nhiễm ở
nồng độ thấp hơn giới hạn phát hiện

• Sinh vật chịu tác động tổng hợp của các chất
gây ô nhiễm
• Tác động của chất gây ô nhiễm của sinh vật kéo
dài
 Không có phương tiện, thiết bị nào có thể đánh
giá được tất cả các chất gây ô nhiễm, chỉ có
dựa vào sinh vật mới có thể làm được điều này
Quan trắc sinh học đã được ứng dụng ở một số
tỉnh của khu vực miền Bắc, miền Trung và
miền Nam, chủ yếu sử dụng ĐVKXSCL hoặc
Động vật đáy thông qua các chỉ số BMWP
VIET
,
ASPT và các chỉ số đa dạng
Tình hình nghiên cứu trong nước
Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Quốc gia Các chỉ số ứng dụng
Nhật
Chỉ
số sinh học Beck-Tsuda, phân tích đa biến
Hàn
Quốc
Chỉ
số ô nhiễm Hàn Quốc, chỉ số sinh học Hàn
Quốc, chỉ số loài ưu thế
Indonesia
BBI,
ASPT, IBGa, BBIa, chỉ số đa dạng
Trung Quốc
FBI, EPT

, BMWP, chỉ số đa dạng, phân tích đa biến
Ấn
Độ
RBP III, BMWP, ASPT, BBI
, chỉ số đa dạng, phân
tích đa biến
Thái
Lan
BMWP, ASPT, BMWP
-Thai, ASPT-Thai, FBI
Malaysia
BMWP, ASPT,
chỉ số đa dạng
Việt
Nam
BMWP
-Viet, ASPT-Viet
Châu
Âu
BMWP, ASPT, BBI…
Lịch sử phát triển
phương pháp quan trắc sinh học
• Phương pháp quan trắc sinh học đã được phát
triển hơn 150 năm (Kolenati, 1948; Cohn, 1953)
• Có hơn 50 phương pháp đã được phát triển
(Schwoerbel, 1970; Sladecek, 1973).
• Có 02 nhóm phương pháp quan trắc sinh học:
- Sinh vật chỉ thị kích thước nhỏ sống trong môi
trường nhiều xác hữu cơ (Saprobic system
concept)

- Sinh vật chỉ thị là động vật không xương sống
cỡ lớn (Macroinvertebrate)
Sinh vật chỉ thị kích thước nhỏ
Diatoms (tảo khuê sống đáy)
Zooplankton (ĐV phù du)
Phytoplankton (TV phù du)
Periphyton (SV bám)
Động vật KXS cỡ lớn
Insect
Crustacea
Polychaeta
Oligochaeta
Bivalvia
Gastropoda
Động vật KXS cỡ lớn
Nhóm Động vật KXS cỡ lớn được sử dụng phổ
biến trong quan trắc sinh học do:
• Phân bố rộng và đa dạng
• Nhạy cảm với các tác động vật lý, hóa học (đặc
biệt là chất gây ô nhiễm và độc chất)
• Vòng đời dài nên tần suất thu mẫu thấp
• Dễ thu mẫu và nhận dạng
Sinh vật chỉ thị
 Sinh vật chỉ thị là một loài hay một nhóm loài
mẫn cảm với ĐK môi trường, vì vậy khi MT biến
đổi, các SV này hoặc xuất hiện (chỉ thị chịu
đựng) hoặc biến mất (chỉ thị nhạy cảm) hoặc
thay đổi số lượng cá thể nhằm biểu thị cho
những biến đổi của môi trường.
Có sự tương tác với các SV ở các mức độ dinh

dưỡng khác nhau và phản ứng rõ ràng với những
thay đổi của các yếu tố MT
Sinh vật chỉ thị
Tính đa dạng bị giảm khi môi trường ô nhiễm
Các họ ĐVKXSCL khác nhau về tính nhạy cảm đối
với các điều kiện môi trường khác nhau
Phản ứng của sinh vật chỉ thị
Mức độ phản
ứng
Cấp độ phản
ứng
Mô tả
A Loài Sự xuất hiện và biến mất
B Quần xã Giảm tính đa dạng
C Quần xã Thay đổi số lượng cá thể
trong quần thể
D Quần xã Thay đổi cấu trúc quần xã
Một số tiêu chuẩn cơ bản để chọn SV chỉ thị
1.Dễ dàng định danh
3. Phân bố rộng
2.Thu mẫu đơn giản
8. Có giá trị kinh tế
4. Dễ tích tụ các chất ô nhiễm
5. Dễ nuôi trong điều kiện phòng TN
6. Có nhiều dẫn liệu về sinh thái cá thể
7. Ít biến dị
Nhận dạng động vật KXS cỡ lớn
Đặc tính sinh thái của
một số nhóm ĐVKXSCL
Namalycastis longicirris chiếm ưu thế ở

TV có nền đáy bùn nhuyễn màu đen,
mùi hôi với nhiều xác bã hữu cơ
Nhạy cảm và thích nghi với MT nước
sạch
Polychaeta
Diptera
Chịu đựng được ô nhiễm cao
T. tubifex và L. hoffmeisteri chỉ thị ô
nhiễm hữu cơ, có khả năng tồn tại trong
ĐK thiếu oxy
Oligochaeta
QT sinh
học
Dựa vào số lượng các SV chịu đựng
được ô nhiễm để so sánh với các SV
nhạy cảm, nếu một thủy vực có số lượng
ĐV chịu đựng được ô nhiễm chiếm tỉ lệ
cao và không có sự hiện diện của SV
nhạy cảm thì thể hiện CLN kém
Ephemeroptera
Plecoptera
Trichoptera
 Phân bố ở các thủy vực nước sạch, ít bẩn
 Nhạy cảm với thay đổi các yếu tố MT.
 Loài đặc trưng của vùng nhiệt đới: Povilla,
Thalerosphyrus, Ecdyonuroides, Chromarcys,
Habrophlebiodes
Bộ phù du (Ephemeroptera)
Povilla
Habrophlebiodes

 SV chỉ thị cho MT nước sạch, rất nhạy cảm với sự ô nhiễm
HC. Phân bố ở nước chảy, nền đáy đá, và sỏi
Bộ cánh úp (Plecoptera)
Perlidae Perlodidae
 Phân bố của Odonata có sự biến động khá cao. Một số
họ chỉ xuất hiện ở các dòng sông, suối có nhiệt độ
thấp, một số họ khác phân bố trong ao với MT sạch và
một vài họ thích nghi với những nơi đầm lầy
Bộ chuồn chuồn (Odonata)
Dragonflies
Damselflies
• Là nhóm SV nhạy cảm với thay đổi các yếu tố
MT
Bộ cánh lông (Trichoptera)
Limnephilidae Hydropsichidae
• Elmidae xuất hiện ở các dòng sông, suối nơi có hàm
lượng oxy cao
• Con trưởng thành ăn tảo đáy và mùn bã hữu cơ, riêng
giai đoạn ấu trùng chúng chỉ sử dụng mùn bã hữu cơ
làm giảm VCHC trong nước
Bộ cánh cứng (Coleoptera)
Elmidae
 Hemiptera thở bằng khí trời, vì thế chúng chịu
đựng được MT khắc nghiệt tốt hơn so với các
nhóm khác
 Loài Hesperocorixa và Gerris có thể chịu đựng
pH< 4,5
 Loài Belostoma fluminea có thể chịu đựng được
điều kiện khắc nghiệt như BOD cao, DO thấp, và
pH thấp

Bộ cánh nửa (Hemiptera)
Gerridae Naucoridae
Notonectidae
Hebridae
 Giáp xác sống trên nền đáy thủy vực: Amphipoda, Isopoda,
Tanaidacea, Mysidacea có nguồn gốc từ biển
 Gammarus pulex phân bố ở môi trường giàu dinh dưỡng,
khá nhạy cảm với MT ô nhiễm hữu cơ
 Ở các thủy vực bị ô nhiễm, Asellus thường ưu thế hơn so
với Gammarus
Crustacea
Gammarus
Asellus
Isopoda
 Là nhóm côn trùng đa dạng nhất trong HST nước ngọt
 Chironomidae chỉ thị MT ô nhiễm hữu cơ. Do khả năng
thích nghi với các khoảng biến động của các yếu tố nhiệt
độ, pH, độ mặn, độ sâu, lưu tốc dòng chảy nên có thể
được tìm thấy ở nhiều MT khác nhau
 Ấu trùng muỗi đỏ có chứa nhiều hemoglobin giúp chúng
dự trữ oxygen và có thể tồn tại trong MT có oxy rất thấp
Bộ hai cánh (Diptera)
Chironomidae