Ảnh hưởng của chất lượng nước tới độ đa dạng tảo cát và ứng dụng trong xây dựng chỉ thị sinh học đánh giá chất lượng nước dùng trong nông nghiệp

Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Nước ta có khoảng 70% dân số sống chủ yếu bằng nghề nông, do đó để
đảm bảo sản xuất hàng năm thu được giá trị cao người dân đã áp dụng nhiều
biện pháp để tăng sản lượng và tăng vụ, tuy các biện pháp này mang lại hiệu
quả kinh tế đáng kể nhưng lại gây ra những ảnh hưởng tiêu cực tới chất lượng
môi trường và trực tiếp ảnh hưởng tới sức khoẻ của người dân. Trong các vấn
đề môi trường phát sinh đáng quan tâm hơn cả là ô nhiễm, suy giảm chất
lượng nước phục vụ cho sản xuất nông nghiệp. Ô nhiễm nước dùng trong
nông nghiệp được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm do tính chất tuần hoàn, khả
năng lan toả nhanh và rộng của nước, và trong điều kiện cụ thể của nước ta thì
các nguồn gây ô nhiễm nước nông nghiệp vẫn còn phức tạp, khó kiểm soát.
Vì vậy cần có biện pháp để kiểm tra đánh giá chất lượng nước một cách thích
hợp và hiệu quả nhất.
Để đánh giá chất lượng nước có thể thông qua việc đo đạc, phân tích
các thông số lý hoá, phương pháp này có tính chính xác cao tuy nhiên nhược
điểm của nó chính là các kết quả thu được chỉ phản ánh tính chất tại thời điểm
lấy mẫu không cho biết diễn biến nồng độ và ảnh hưởng của chất ô nhiễm
trong những khoảng thời gian khác nhau. Do đó để khắc phục những nhược
điểm của phương pháp trên nhiều nhà nghiên cứu đã ứng dụng phương pháp
sinh học, sử dụng sinh vật chỉ thị để đánh giá tình trạng ô nhiễm môi trường
nước.
Theo các tài liệu nước ngoài cho thấy, có nhiều tác giả đã dùng các
nhóm sinh vật khác nhau để đánh giá chất lượng môi trường nước của thuỷ
vực: Liebmen (1942) đã nhấn mạnh tới các vi sinh vật dùng để chỉ thị cho ô
nhiễm hữu cơ, Kablet (1957) coi nhóm Coli như vật chỉ thị ô nhiễm đặc biệt
đánh giá theo yêu cầu vệ sinh chất lượng nước uống, hay Lackev (1957) đã

chỉ ra ảnh hưởng của nước thải thải trực tiếp vào suối tới môi trường sinh thái
1


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

suối như làm giảm lượng oxy hoà tan và loại trừ hầu hết các sinh vật, trừ
trùng tiêm mao kị khí và trùng roi không màu.
Tại Việt Nam, việc nghiên cứu và ứng dụng sinh vật làm chỉ thị môi
trường đang được sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học. Một số nghiên cứu
đã cho thấy: sự biến đổi cấu trúc về thành phần loài và số lượng của động vật
không xương sống thể hiện độ nhiễm bẩn của thuỷ vực (Nguyễn Xuân Quýnh,
1995. Lê Thu Hà, 2001), kết quả nghiên cứu về đặc tính sinh học của loài
Daphnia carinata và Scapholeberis elisabethae (giáp xác phù du) cũng là
những dẫn liệu khoa học cần thiết để sử dụng làm sinh vật chỉ thị cho nước bị
nhiễm bẩn (Nguyễn Xuân Quýnh, 1995).
Ngoài các động vật không xương sống, động vật phù du cũng được
nghiên cứu và sử dụng làm sinh vật chỉ thị, các loài tảo với vai trò và ý nghĩa
quan trọng trong hệ sinh thái tự nhiên cũng đã được ứng dụng rất thành công
để đánh giá chất lượng nước như tảo lam, tảo lục, tảo mắt… Theo tác giả
Patrick (1963) cho biết tảo cát cũng có thể dùng để xác định sự nhiễm bẩn của
nguồn nước vì chúng nhạy cảm với tính chất lý hoá học của nước, có khả
năng chống chịu với sự thay đổi của môi trường, và giới hạn sinh thái đa
dạng… do vậy đây cũng có thể là một sinh vật chỉ thị cho chất lượng môi
trường nước.
Chính vì những lý do trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Ảnh hưởng
của chất lượng nước tới độ đa dạng tảo cát và ứng dụng trong xây dựng chỉ
thị sinh học đánh giá chất lượng nước dùng trong nông nghiệp”.

2


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

2. Mục đích và yêu cầu của nghiên cứu:
2.1. Mục đích của nghiên cứu:
• Đánh giá diễn biến chất lượng nước của khu vực nghiên cứu thông qua
các thông số lý hoá.
• Xác định tính đa dạng của tảo cát trong thủy vực thông qua mật độ,
thành phần loài và chỉ số đa dạng.
• Đánh giá mối quan hệ giữa độ đa dạng của tảo cát và diễn biến chất
lượng nước để bước đầu xây dựng tảo cát làm chỉ thị sinh học đánh giá
chất lượng nước.
2.2. Yêu cầu của nghiên cứu:
• Đánh giá biến động chất lượng nước của mương và hồ thông qua các
thông số thuỷ lý hoá.
• Xác định độ đa dạng của tảo cát theo thời gian thông qua mật độ và
thành phần loài tại các điểm nghiên cứu.
• Xác định được độ đa dạng của các loài và mức độ phân bố của các loài
tảo cát theo sự thay đổi của các thông số thuỷ lý hoá để bước đầu xây
dựng chỉ thị sinh học cho chất lượng nước mặt bằng tảo cát.

3


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

PHẦN II: TỔNG QUAN
I. Đánh giá hiện trạng môi trường nước sử dụng trong nông nghiệp tại
Việt Nam
Nước là yếu tố không thể thiếu trong các hoạt động sản xuất, đặc biệt là
trong sản xuất nông nghiệp. Hiện nay, công tác thuỷ lợi phục vụ sản xuất
nông nghiệp của nước ta đang gặp nhiều khó khăn và thách thức, đó là việc
đảm bảo nước để ổn định khoảng 4 triệu ha đất có điều kiện sản xuất lúa, giữ
vững an ninh lương thực với sản lượng lương thực có hạt khoảng 40 triệu tấn
vào năm 2010; có các giải pháp thuỷ lợi hiệu quả phục vụ cho 3 triệu ha cây
công nghiệp và cây ăn quả lâu năm, khoảng 1,2 triệu ha cây công nghiệp hàng
năm; cung cấp nước cho các cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp, các làng
nghề nông thôn, cung cấp nước sạch cho cư dân nông thôn; xây dựng các hệ
thống cung cấp nước để làm muối chất lượng cao và nuôi trồng thuỷ, hải sản
với qui mô lớn; xử lý nước thải từ các vùng nuôi trồng thuỷ sản tập trung, từ
các làng nghề, từ các cơ sở sản xuất công nghiệp dịch vụ ở nông thôn [2].
Như vậy áp lực đối với các nguồn nước mặt sử dụng cho mục đích nông
nghiệp ngày càng tăng trong khi chất lượng nước thì có xu hướng giảm đi tại
một số điểm.
Xu hướng chung hiện nay của chất lượng nước tại các dòng sông đều là
tăng dần sự ô nhiễm từ thượng lưu xuống hạ lưu, các nguy cơ gây ô nhiễm
ngày càng gia tăng cả về cường độ và số lượng, khiến chất lượng nước tại
nhiều điểm không còn nằm trong tiêu chuẩn cho phép, không đáp ứng mục
tiêu sản xuất nông nghiệp. Có 3 nguyên nhân chính gây ảnh hưởng tới nguồn
nước sử dụng trong nông nghiệp đó là: các hoạt động sản xuất nông nghiệp,
các hoạt động công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp, do các hoạt động sinh
hoạt khác của con người.
Nguyên nhân đầu tiên gây suy giảm chất lượng nước xuất phát từ bản

thân các hoạt động sản xuất nông nghiệp. Ngoài các cây lương thực truyền
4


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

thống, việc chú trọng phát triển các loại cây được cho là thế mạnh của từng
vùng và tăng năng suất cây trồng khiến thuốc bảo vệ thực vật và phân bón
được sử dụng ngày càng nhiều. Theo Cục Bảo vệ thực vật, ở nước ta, bình
quân 1 ha gieo trồng sử dụng từ 80-90 kg phân vô cơ (cho lúa từ 100 -110 kg),
trong đó phần lớn là phân đạm. Tại Đồng bằng Sông Cửu Long, trong 1 vụ sử
dụng hơn 2 triệu tấn phân bón các loại, và ước tính khoảng hơn 50000 tấn
thuốc bảo vệ thực vật, sử dụng trung bình khoảng 5,3 lần thuốc trừ sâu trên 1
vụ lúa (cao nhất so với các nơi khác tại Châu Á) [10]. Tại lưu vực sông Cầu,
lượng thuốc bảo vệ thực vật sử dụng trung bình là 3kg/ha/năm, trong đó thuốc
trừ sâu chiếm tỉ lệ lớn nhất (68,3%) (hình 1) Hiện tại các vùng sản xuất nông
nghiệp trong lưu vực đều dung rộng rãi các loại phân hoá học khoảng 500000
tấn/năm, lượng dư thừa đổ vào lưu vực khoảng 33% [ 4]

Hình 1: Tỉ lệ các loại hoá chất dùng trong nông nghiệp tại lưu vực sông Cầu
(Nguồn: Báo cáo hiện trạng môi trường Việt Nam 2005)

Theo tính toán, có tới 50% lượng thuốc trừ sâu được sử dụng rơi xuống
và tích luỹ trong môi trường đất. Đây là một nguồn gây ô nhiễm nguy hiểm do
khả năng tồn dư lâu dài, ảnh hưởng tới cả chất lượng nước ngầm và nước mặt.
Kết quả quan trắc về dư lượng hoá chất bảo vệ thực vật của Sở Tài nguyên &
Môi trường Vĩnh Long từ năm 2001-2006 cho thấy: Mỗi năm phân tích 10- 16
mẫu nước tại các sông, rạch vùng trồng lúa xã Trung Chánh (Vũng Liêm),

Thuận An, Mỹ Thuận (Bình Minh) và vùng trồng rau xã Tân Quới, Thành Lợi
5


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

(Bình Minh) đã có sự hiện diện của hoá chất gốc Clo hữu cơ và một số hóa
chất độc hại khác vượt mức cho phép.
Các hoạt động chăn nuôi gia súc gia cầm kể cả quy mô công nghiệp hay
hộ gia đình cũng là nguồn gây ô nhiễm nguồn nước mặt, theo điều tra của
Trung tâm Công nghệ và Xử lý môi trường (Bộ Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn) hiện nước ta có tổng đàn gia súc trên 36 triệu con, gia cầm hơn
200 triệu con, bình quân mỗi năm thải 75 đến 85 triệu tấn phân, phần lớn
trong số đó không được xử lý mà thải ra các hồ ao sông kênh mương cống
rãnh…[ 38] Các chất hữu cơ dư thừa trong nước làm tăng hàm lượng BOD,
tăng vi khuẩn gây bệnh, tăng số lượng tảo và sinh vật hoại sinh, gây hiện
tượng phú dưỡng, nước bị đục, thiếu oxi là điều kiện không thuận lợi cho các
loài cá và sinh vật ưa nước sạch phát triển, gây mất thẩm mỹ cảnh quan và
làm tổn hại về mặt kinh tế.
Việc sử dụng mặt nước ven biển và nội địa phục vụ cho nuôi trồng thuỷ
sản chưa được quy hoạch và chưa mang tính bền vững nên ngành thuỷ sản
hiên nay đang phải đối mặt với hàng loạt các vấn đề có liên quan như quy
hoạch vùng nuôi, chất lượng con giống và sản phẩm thuỷ sản, giá cả, thị
trường tiêu thụ...và nhất là vấn đề ô nhiễm môi trường. Theo thống kê của Bộ
Thuỷ sản, tổng diện tích mặt nước sử dụng cho nuôi trồng thuỷ sản đến năm
2001 của cả nước là 751.999 ha. Do nuôi trồng thuỷ sản ồ ạt, thiếu quy hoạch,
không tuân theo quy trình kỹ thuật sử dụng nhiều và không đúng cách các loại
hoá chất trong nuôi trồng thuỷ sản, thì các thức ăn dư lắng xuống đáy ao, hồ,

lòng sông làm cho môi trường nước bị ô nhiễm các chất hữu cơ, làm phát triển
một số loài sinh vật gây bệnh và xuất hiện một số tảo độc; thậm chí đã có dấu
hiệu xuất hiện thuỷ triều đỏ ở một số vùng ven biển Việt Nam. Ví dụ như nuôi
trồng thuỷ sản tại ĐBSCL đang ngày càng phát triển nhưng không được quản
lý đúng cách, theo các thống kê cho thấy thức ăn chỉ được cá hấp thu khoảng
17% còn lại 83% sẽ thải ra và hoà lẫn vào môi trường nước, trở thành chất
hữu cơ phân huỷ, và như vậy với khoảng hơn 1triệu tấn thuỷ sản trong năm
thì môi trường nước Đồng bằng Sông Cửu Long phải tiếp nhận ít nhất 3 triệu
6


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

tấn chất thải hữu cơ từ nuôi các da trơn [10]. Một khảo sát tại các nơi xả nước
các ao nuôi cá ở Ô Môn và Thốt Nốt năm 2005 – 2006 cho thấy chỉ tiêu nồng
độ chất rắn lơ lửng SS cao vượt mức TCVN 5945 – 1995 về chất lượng nước
thải công nghiệp thải vào thuỷ vực cho mục đích nuôi trồng thuỷ sản:

Hình 2: Nồng độ chất rắn lơ lửng tại ao nuôi cá huyện Ô Môn, Thốt Nốt,
(Cần Thơ) [9 ]
Các nguy cơ ô nhiễm tại vùng ĐBSCL thể hiện rất rõ như: nước sông
rạch gần các ao nuôi cá có mật độ dày trên 40 con/m 2 đều có độ đục cao, nồng
độ oxy hoà tan thấp, sự hiện diện của tảo khá phổ biến, màu nước hôi và vị
tanh; dịch bệnh xảy ra nhiều hơn, dễ dàng lan nhanh ra diện rộng; chất lượng
nước trong vùng suy giảm do dư lượng thuốc trong thuỷ sản và bùn đất từ ao
nuôi thải ra…[10].
Điều đáng nói là các nguyên nhân từ phía hoạt động nông nghiệp ảnh
hưởng lớn tới chất lượng nước của kênh mương gần khu sản xuất và cũng

chính nước từ các nguồn này lại được sử dụng làm nước tưới hoặc nuôi trồng
thủy sản, như vậy chất lượng nước tại các khu vực nhỏ như kênh mương là
đối tượng rất đáng để quan tâm và xác định biện pháp quan trắc hay bảo vệ.
Nguyên nhân tiếp theo gây ảnh hưởng đến chất lượng nước sử dụng
trong nông nghiệp chính là các nguồn thải sinh hoạt và công nghiệp chưa
được xử lý đổ trực tiếp vào các con sông, sau đó nước lại tiếp tục được sử

7


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

dụng làm nước tưới cho cây, như vậy các tác nhân này gây ảnh hưởng cả tới
chất lượng nông sản phẩm và sức khoẻ người dân.
Nhìn chung, đối với các nguồn thải sinh hoạt (với đặc tính giàu chất
hữu cơ) ở một mức độ nhất định các chất dinh dưỡng dư thừa có tác dụng tốt
đối với cây trồng và vật nuôi (sử dụng nước thải để nuôi cá) nhưng khi vượt
quá giới hạn cho phép, các tác nhân này lại gây tình trạng phú dưỡng, đục
nước, thiếu oxi trong nước, ảnh hưởng xấu tới đời sống của các loài thuỷ sinh
vật, giảm năng suất, sản lượng của cây trồng, vật nuôi.
Tại lưu vực sông Cầu, sự gia tăng dân số, đô thị hoá nhanh khiến hạ
tầng kĩ thuật không phát triển tương ứng làm gia tăng vấn đề ô nhiễm do nước
thải sinh hoạt. Các đô thị tại lưu vực sông Cầu có đặc điểm là nằm ngay cạnh
sông nên nước thải không được xử lý mà thải trực tiếp ra sông.
Bảng 1: Ước tính tải lượng các thông số ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt được
đưa vào môi trường nước lưu vực sông Cầu năm 2005:
Vĩnh Phúc

Bắc
Ninh

Hải
Dương

Bắc Kạn

Thái
Nguyên

Bắc Giang

COD (tấn/ngày)

83 - 199

71 – 101

122 – 174

21 – 30

79 – 112

112 – 161

BOD (tấn/ngày)

52 - 62

44 – 53

76 – 92

13 – 16

49 – 59

70 – 86

Tổng N
(tấn/ngày)
Tổng P
(tấn/ngày)
Coliform
(106con/ngày)

7 – 14

6 – 12

10 – 20

1,8 – 3,5

6,5 – 13

9,3 – 19

0,46 – 4,6

0,4 – 4

0,7 – 7

0,2 – 1,2

0,4 – 4

0,6 – 6

1155 –
1155000

987 –
987000

1698 –
1698000

295 –
295000

1096 –
1096000

1564 –
1564000

Dầu (tấn/ngày)

11,43

9,87

16,81

2,92

10,84

14,48

SS (tấn/ngày)

196,3 –
254,1

167,8 –
217,3

288,7 –
373,6

50,2 –
64,9

186,2 –
240,1

265,9 –
344,1

(Tính toán theo phương pháp tính toán tải lượng ô nhiễm của WHO, 1993 - dựa theo dân
số ước tính năm 2005, Niên giám thống kê, 2005)

Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là chứa nhiều chất dinh dưỡng, hàm
lượng BOD5 và hợp chất chứa Nitơ rất cao, nước thải có nhiều Coliform, các
vi khuẩn và mầm bệnh [4], là đối tượng quan trắc khó tính toán tải lượng.
Cũng tương tự như lưu vực sông Cầu, lưu vực sông Đồng Nai cũng có
một hệ thống các đô thị với đặc điểm là không có hệ thốn xử lý nước thải tập
trung mà nhận trực tiếp nước thải từ các sông nhánh với tải lượng lớn, gây
8


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

nên ô nhiễm hữu sơ ( BOD5, COD), ô nhiễm do chất dinh dưỡng (Nitơ,
Phospho) ô nhiễm dầu mỡ, chất hoạt động bề mặt và vi trùng gây bệnh (bảng
2)
Bảng 2: Phân bố tải lượng ô nhiễm do nước thải đô thị trên lưu vực sông
Đồng Nai
Tên lưu vực

Tải lượng các chất ô nhiễm kg/ngày
N-NH4+ Tổng P

TSS

BOD5

COD

Thượng lưu sông Đồng Nai

15482

9811

18261

647

352

1734

Sông La Ngà

12632

7920

14562

532

292

1345

Sông Bé

9688

5825
16239
9
17155

10577

414

231

910

305851

9631

5075

31938

31256

1202

668

2742

Sông Sài Gòn

237284

Sông Vàm Cỏ

28222

Hạ lưu sông Đồng Nai

71911
37521
9

Tổng cộng

Dầu mỡ

46399 86013
2992
1622
8302
24375 45594

15004
8009
46061
4
3
Nguồn: Viện Môi trường và Tài nguyên, 2005

Hiện nay các khu công nghiệp, các làng nghề có xu hướng phân bố tại
các vùng ngoại thành nên tuy có sự thuận lợi trong hoạt động kinh tế nhưng
lại gây bất lợi cho môi trường sinh thái, chất thải từ hoạt động sản xuất sẽ dễ
dàng đổ xuống nguồn nước.Các nguồn thải công nghiệp hay làng nghề có tính
chất đặc trưng của từng hoạt động sản xuất, thêm vào đó tổng lượng thải của
các nguồn này thường lớn và có tính tập trung tại một số khu vực, gây nên các
điểm nóng, sự ô nhiễm không chỉ là nước mặt mà cả nước ngầm với mức độ
khác nhau.
Kết quả khảo sát đầu năm 2005 do viện Môi trường và Tài nguyên thực
hiện cho thấy hoạt động của các khu công nghiệp (KCN) và khu chế xuất
(KCX) tại vùng kinh tế trọng điểm phía Nam (VKTTĐPN) hàng ngày thải
vào nguồn nước của hệ thống sông Đồng Nai tải lượng rất lớn (bảng 3) [9]

9


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

Bảng 3: Tổng hợp nguồn thải từ các khu công nghiệp và khu chế xuất tại
VKTTĐPN lưu vực sông Đồng Nai
Lưu vực

Số
KCN
KCX

Số nhà
máy
đang
hoạt
động

Lưu lượng
nước thải
(m3/ngày)

TSS

BOD

COD

Tổng
N

Tổng
P

17

1312

30205

59798

12549,3

27330,1

520,4

250,8

15

512

39520

6913,5

5144,5

33001,4

743,5

161,3

12

244

41880

2055,1

1986,5

16593,7

339,2

129,9

44

2068

111605

14948,4

19680,3

76925,2

1603,1

542

Sông Sài
Gòn
Sông Đồng
Nai
Sông Thị
Vải
Tổng cộng

Tải lượng các chất ô nhiễm (kg/ngày)

Nguồn: Viện Môi trường và Tài nguyên 2005
Tải lượng tính toán dựa vào các số liệu thực đo đạc về nồng độ các chất từ dòng thải
chung của KCN

Còn tại lưu vực sông Cầu, các khu công nghiệp và nhà máy lứon đều
tập trung ở Thái Nguyên, Hải Dương, Bắc Ninh, Bắc Giang, hiện tại Thái
Nguyên có 27 KCN, nhiều nhất trong số 6 tỉnh thuộc lưu vực sông. Xét về
tổng lượng thải, nước thải ngành khai thac mỏ chiếm tỉ lệ cao nhất (55%) tiếp
đến là ngành kim khí (29%) và ngành giấy (7%), chế biến nông sản thực
phẩm (4%)… Đa số các cơ sở khai thác mỏ không có hệ thống xử lý nước
thải, xả thẳng vào nguồn nước mặt, nhiều chất độc hại, dầu mỡ kim loại nặng,
gây suy giảm chất lượng nước rất nghiêm trọng [4]
Còn các làng nghề, tuỳ vào từng ngành nghề, tính chất và mức độ ô
nhiễm cũng có sự khác biệt. Làng nghề chế biến nông sản thực phẩm có nhu
cầu sử dụng nước rất cao, nhưng lượng nước thải giàu chất hữu cơ, dễ phân
huỷ sinh học. Chất lượng nước ngầm tại các giếng khoan ở nhiều làng nghề
thủ công mỹ nghệ, chế biến thuỷ hải sản, dệt nhuộm… đều bị ô nhiễm với
hàm lượng các chất COD, BOD, NH4+ quá tiêu chuẩn cho phép. Làng nghề
chuyên dệt nhuộm khăn mặt xuất khẩu Phương La, Thái Phương, Hưng Hà,

10


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

theo số liệu điều tra trung bình mỗi năm sản xuất ra 6000 tấn sản phẩm thì đã
phải dùng 1 lượng hoá chất như: nước javen 108 tấn, silicat 10 tấn, chất tẩy 2
tấn, oxy già 1 tấn, than đốt hàng trăm tấn. Quá trình sản xuất 1 tấn sản phẩm
đã thải ra 100 m3 nước thải mang theo các hoá chất kể trên và có mùi hôi thối,
gây ô nhiễm nguồn nước sông suối, kênh mương và ao hồ. Tại lưu vực sông
Cầu, quan trắc chất lượng nước tại 3 cụm công nghiệp Phong Khê, Lỗ Sũng,
Phú Lâm, các thông số COD, BOD đều vượt tiêu chuẩn cho phép. Theo cáo
cáo hiện trạng MT Bắc Ninh 2005, tại các làng nghề, cũng cho các kết quả
chất lượng nước vượt tiêu chuẩn chất hữu cơ (bảng 4) Công nghệ lạc hậu
cũng là nguyên nhân gây chất thải lớn và chứa chất độc hại [1]
Bảng.4: Kết quả quan trắc nước thải tại các làng nghề khu vực tỉnh Bắc Ninh
tháng 3 năm 2005
pH

Nhiệt độ

COD
mg/l

BOD5
mg/l

TSS

mg/l

Tổng P
mg/l

Tổng N
mg/l

Đại Lâm

7

29

160

80

150

6,5

5

Đồng Kị

7

29

100

38

150

6,5

5

Đa Hội

7

29

13

5,6

45

2,5

2

Phong Khê

7

29

810

250

60

3,2

4,5

Văn Môn

608

29

45

23

51

2,4

3,1

Tam Giang

609

28

44

17

43

3,7

2,9

5,5 – 9

40

100

50

100

6

60

Vị trí

TCVN 5942 1995

Nguồn: Hiện trạng môi trường tỉnh Bắc Ninh, 2005

Kết quả đánh giá chất lượng nước sông Cầu dựa trên quan trắc tại 6
điểm ở nguồn thải các làng nghề tơ tằm Tam Giang, làng nghề nấu rượu Tam
Đa, cống Vạn An, cảng Đáp Cầu, trạm bơm tiêu chuẩn Kim Chấn, trạm Bơm
tiêu Hiền Lương cho thấy BOD, COD đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép,
hàm lượng hữu cơ cao hơn tập trung tại phía có nhiều dòng thải [4].

11


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

Như vậy có thể thấy hoạt động công nghiệp và làng nghề sản sinh ra
lượng lớn nước thải, nhiều độc tố, là nguy cơ gây suy giảm chất lượng nước
tại các khu vực có khu công nghiệp và làng nghề.
Như vậy có thể thấy tình hình ô nhiễm nước trong sản xuất nông nghiệp
hiện nay đang có xu hướng tăng cùng với sự phát triển của các nghành chăn
nuôi, trồng trọt, thuỷ sản…Do đặc điểm của những nguồn thải này mà tính
chất của suy giảm, ô nhiễm nước dùng trong nông nghiệp thường là ô nhiễm
hữu cơ, và vi sinh, xảy ra khi dư thừa các chất hữu cơ, gây hiện tượng phú
dưỡng, tảo nở hoa…chúng ảnh hưởng tới không chỉ đời sống của các loài
thuỷ sinh mà còn ảnh hưởng tới các hoạt động sản xuất khác và cả cảnh quan
môi trường cũng như sức khoẻ con người. Qua các nghiên cứu đánh giá chất
lượng nước tại một số khu vực nông thôn Việt Nam có thể nhận thấy ảnh
hưởng của nguồn thải tại khu vực thường có hiểu hiện rõ rệt thông qua các

thông số về dinh dưỡng, chất hữu cơ và điều kiện lý học như pH, Eh, DO của
thủy vực do đó cần có những đánh giá, quan trắc định kì thường xuyên chất
lượng nước dùng trong nông nghiệp để hạn chế tác hại của chúng và đồng
thời có chiến lược quản lý phù hợp và hiệu quả.
II. Sinh vật chỉ thị trong đánh giá chất lượng nước
II.1. Khái niệm sinh vật chỉ thị và ý nghĩa của quan trắc sinh học trong
đánh giá chất lượng nước
Sinh vật chỉ thị là: “Những đối tượng sinh vật có yêu cầu nhất định về
điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxi cũng
như khả năng chống chịu (tolerance) một hàm lượng nhất định các yếu tố độc
hại trong môi trường sống và do đó sự hiện diện của chúng biểu thị một tình
trạng về điều kiện sinh thái của môi trường sống và do đó sự hiện diện của
chúng biểu thị một tình trạng về 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”.
[22]
Một số tiêu chuẩn cơ bản để chọn sinh vật chỉ thị [22]
12


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

• Đã được định loại rõ ràng.
• Dễ thu mẫu ngoài thiên nhiên, kích thước vừa phải.
• Có phân bố rộng (tối ưu là phân bố toàn cầu).
• Có nhiều dẫn liệu về sinh thái cá thể của đối tượng qua thử nghiệm sinh
học.
• Có giá trị kinh tế (hoặc là nguồn dịch bệnh).
• Dễ tích tụ các chất ô nhiễm.

• Dễ nuôi trồng trong phòng thí nghiệm.
• Ít biến dị.
Nhìn chung các phương pháp sử dụng chỉ thị sinh học trong nghiên cứu
ô nhiễm môi trường nước thường lợi dụng sự có mặt hoặc vắng mặt những
loài đơn lẻ nhất định hoặc những nhóm các đơn vị phân loại mẫn cảm và phản
ứng với sự có mặt của chất ô nhiễm trong môi trường, những biến đổi về sinh
lý và hình thái được sử dụng để xác định các tác động và phân bố các chất ô
nhiễm trong vùng lấy mẫu. Các phương pháp sử dụng chỉ thị sinh học đánh
giá chất lượng nước bao gồm: sử dụng chỉ số sinh học, sử dụng sinh vật tích
tụ, phép thử sinh học, xây dựng bản đồ ô nhiễm, so sánh, quan trắc bằng vi
sinh vật.
Có thể thấy phương pháp sinh học trong giám sát môi trường sử dụng
sinh vật chỉ thị có thuận lợi hiệu 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. [22]
Thứ nhất có thể lợi dụng những quần xã sinh vật đóng vai trò như là
những giám sát viên liên tục của nước thay cho việc lấy mẫu không liên tục để
phân tích hoá học. Tuy nhiên bằng kinh nghiệm cho thấy trong một điều kiện
nhất định không phải tất cả các loài đều chịu ảnh hưởng của chất ô nhiễm, có
trường hợp chất ô nhiễm chỉ ảnh hưởng đến cá và các sinh vật khác ở tầng
nước mặt, nhưng có thể không ảnh hưởng nghiêm trọng đến thành phần của
quần xã sinh vật đáy. Do đó việc xác định loài sinh vật chỉ thị có thể theo 2
13


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

hướng, một là loài sinh vật có phản ứng rộng trong mọi trường hợp và mức độ

ô nhiễm, hai là loài sinh vật phản ứng nhạy cảm với chất ô nhiễm. Việc lựa
chọn sinh vật chỉ thị theo một trong các hướng đó đều có những ưu nhược
điểm riêng, do đó cần xác định sơ bộ sự ô nhiễm thuộc phạm vi, tính chất ra
sao để lựa chọn cho phù hợp, thích ứng với điều kiện thực tế và thuận lợi cho
quan trắc.
Khi bàn đến phản ứng của sinh vật đối với các chất ô nhiễm, nhiều
nghiên cứu cho thấy các quần xã sinh vật phản ứng với chất lượng nước khác
nhau ở một phạm vi nào đó do các yếu tố tự nhiên của khu vực và bản chất
chất ô nhiễm [22]. Tuy nhiên còn có bản chất của sinh vật hay khả năng chống
chịu của sinh vật trong điều kiện môi trường cũng cần được quan tâm đến, cụ
thể là với 1 nhóm sinh vật, có thể có loài chống chịu tốt, có loài kém chống
chịu, sự tổng hợp của các yếu tố điều kiện tự nhiên, bản chất chất ô nhiễm và
phản ứng của cơ thể sinh vật mới tạo nên chỉ thị cho môi trường. Do đó cũng
phải quan tâm đến khả năng thích nghi của sinh vật để tồn tại trong môi
trường ngày càng thay đổi bằng những biến đổi thể hiện tính chống chịu cao
hơn, đặc biệt là biến đổi trong bộ gen, thể hiện qua cấu tạo cơ thể hay tập tính
sống… và nhờ đó mới có hướng để phát triển chỉ thị một cách thích hợp.
Cuối cùng, các quan trắc hoá học và sinh học đều phụ thuộc vào sự hiểu
biết về bản chất các chất ô nhiễm đang có mặt thuộc dạng nào, và sự phức tạp
của các ngành công nghiệp ngày càng tăng lên thì khó khăn này trở nên nhiều
hơn, đặc biệt là trong điều kiện môi trường nước, sự hòa tan pha loãng hay
khả năng tương tác giữa các chất hóa học lớn. Qua nhiều nghiên cứu cũng có
thể nhận thấy các quần xã sinh vật có khả năng hợp nhất những ảnh hưởng
của các chất độc tổng hợp, biểu hiện trong sự phát triển và những biến dị trên
sinh vật, nó mở ra khả năng các quan trắc và đánh giá kết hợp các thông số
hóa học và sinh học sẽ hữu ích để tính toán những tác động qua lại và dự đoán
ảnh hưởng của chất độc lên khu cả khu hệ sinh vật.
Qua đánh giá chung về hiện trạng nước sử dụng trong nông nghiệp ở
phần I có thể nhận thấy chất lượng nước suy giảm theo hướng dư thừa chất
14

Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

dinh dưỡng, chất hữu cơ và nguy cơ phú dưỡng của các thủy vực là khá cao
do đó sinh vật được chọn làm chỉ thị tại các khu vực này thường có xu hướng
là những sinh vật chống chịu tốt với ô nhiễm hữu cơ. Khi lựa chọn chỉ thị sinh
vật cho sự ô nhiễm hữu cơ phải quan tâm tới khả năng chống chịu với ô
nhiễm này của sinh vật, do sự phát triển của sinh vật chỉ thị phụ thuộc vào sự
tác động tổng hợp của nhiều yếu tố, vậy nên khi quan sát và lựa chọn phải
quan tâm tới toàn bộ các yếu tố ngoại cảnh, tất nhiên là phải chọn lựa được
yếu tố nào là ảnh hưởng chủ yếu, gây ức chế hay kích thích đối với các sinh
vật chỉ thị.
Khoảng chống chịu của sinh vật với ô nhiễm hữu cơ cũng là một yếu tố
cần quan tâm, bởi trên thực tế quan sát thấy các nguồn nước bị ô nhiễm khác
nhau thì có các loài sinh vật khác nhau tồn tại nhưng cũng có trường hợp khi
mà cùng một mức độ ô nhiễm lại gặp những loài sinh vật đó cùng tồn tại, tức
là trong chúng có những sinh vật có khoảng chống chịu rộng, và như vậy để
có kết luận phù hợp cho chất lượng nước và cho sinh vật chỉ thị tại khu vực ô
nhiễm cần phải nghiên cứu và xem xét khả năng chống chịu của các loài để
loài đó là loài thể hiện rõ nhất ảnh hưởng của ô nhiễm hữu cơ đối và diễn biến
của chất ô nhiễm trong môi trường.
Một điều cần chú ý trong giám sát sinh học đó là có thể phát hiện ra sự
biến đổi về mặt sinh thái nhưng để giải thích được biến đổi đó trong điều kiện
của chất lượng nước cần phải có thời gian quan trắc lâu dài và mật độ quan sát
lớn. Hơn nữa tuỳ vào mục đích sử dụng khác nhau thì có những tiêu chuẩn
chất lượng nước khác nhau, điều này nhận thấy không chỉ trong mục đích sử
dụng của nước nông nghiệp mà cả ở các loại nước khác, do đó cần tìm những

biến đổi sinh thái tương ứng với những mục đích đó. Như vậy sự thích hợp
của loài chỉ thị với mục đích sử dụng của nước cũng là một yếu tố cần quan
tâm trong chỉ thị sinh học.
Cuối cùng khi đã cơ bản xác định được sinh vật chỉ thị thích hợp, vẫn
cần có những kiểm tra giám sát định kì bao gồm những phép thử vi sinh và
hoá học đặc hiệu, để đảm bảo không có một sự thay đổi bất thường nào ảnh
15


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

hưởng tới sự quan trắc sinh học, bởi nước có chất lượng sinh thái tốt cũng
chưa chắc là đảm bảo không mang các mầm bệnh hoặc các sinh vật có hại
khác.
Trong điều kiện cụ thể của nước ta hiện nay, việc sử dụng quan trắc
sinh học đánh giá chất lượng nước cũng có những điểm thuận lợi và khó khăn
nhất định. Thuận lợi của chúng ta là ở chỗ sử dụng sinh vật chỉ thị là biện
pháp quan trắc hiệu quả và không tốn kém, và với những thuận lợi của quan
trắc sinh học như đã nêu ở trên, có thể cho phép chúng ta có cái nhìn toàn
cảnh về chất ô nhiễm và có sự quản lý hợp lý hơn, nhưng cần quan tâm hiện
nay đó là: khi ứng dụng quan trắc sinh học trong đánh giá chất lượng nước
cần có một bộ dữ liệu hoàn chỉnh về sinh vật chỉ thị với các điều kiện môi
trường nước khác nhau. Điều này chúng ta hoàn toàn có thể thực hiện được,
cần có thời gian và những nghiên cứu cụ thể về loài sinh vật chỉ thị đánh giá
chất lượng nước cho phù hợp với điều kiện ô nhiễm của nước ta.
II.2 Một số ứng dụng sinh vật chỉ thị trong đánh giá chất lượng nước
Đối với mục đích đánh giá chất lượng nước, hiện nay có khá nhiều loài
sinh vật chỉ thị đã được phát hiện và ứng dụng thành công ở nhiều vùng trên

thế giới. Mỗi loài sinh vật chỉ thị có sự thích ứng khác nhau và phân bố khác
nhau tuỳ điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu và đặc tính chống chịu của
chúng, với một nghiên cứu cho thấy một đối tượng có khả năng làm sinh vật
chỉ thị ở vùng này thì chưa chắc đã thích hợp làm sinh vật chỉ thị tại vùng
khác mà cần có những nghiên cứu kiểm chứng chúng.
Trên thế giới có nhiều tác giả đã sử dụng động vật không xương sống
cỡ lớn đánh giá ô nhiễm hữu cơ ở các thuỷ vực, với ưu điểm là thu thập định
lượng, dễ dàng bảo quản và thuận lợi cho việc giám định về sau. Dựa vào đặc
tính sống đáy và lọc các chất cặn bã trong ao, ở các nước như Nhật Bản, Mỹ,
Úc, Ấn Độ, người ta dùng nhiều loài sinh vật như trai nước ngọt, trai nước
mặn, để kiểm soát chất lượng nước, đặc biệt là nước ô nhiễm kim loại nặng,
đồng thời làm sạch nước (Momoshima et al, Risebrough, 1983, Cope 1999,
16


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

John 2001…). Kabler (1957) đã coi nhóm vi khuẩn E.coli là các chỉ thị cho ô
nhiễm về chất lượng nước uống. Việc sử dụng các loài cá làm sinh vật chỉ thị
cũng được Dondoroff (1957) đề cập tới. Việc nghiên cứu sử dụng sinh vật chỉ
thị đánh giá chất lượng môi trường nước cũng đã được tiến hành tại Việt
Nam. Các nhà khoa học thuộc khoa Sinh trường ĐHKHTN, ĐHQGHN đã xây
dựng một khoá định loại động vật không xương sống cỡ lớn đến họ và thiết
lập một quy trình lấy mẫu, và một hệ thống tính điểm sử sụng trong quan trắc
sinh học đối với các thuỷ vực nước chảy tại Việt Nam. Trên cơ sở nghiên cứu
trong vòng 10 năm (1985 – 1995)cùng với các dẫn liệu đã biết trước đây về
các thuỷ vực có nước thải vùng Hà Nội, Nguyễn Xuân Quýnh 1995 đã đề xuất
một hệ thống phân loại độ nhiễm bẩn các thuỷ vực nước thải ở Hà Nội dựa

trên một số chỉ tiêu cơ bản về sinh học, kém theo nó là các chỉ tiêu lý hoá học
quy định sự có mặt hay vắng mặt của một số loài hay nhóm loài ĐVKXS,
được coi như sinh vật chỉ thị quy định sự phát triển về số lượng và khối lượng
của chúng ở những mức độ khác nhau. Trương Thanh Cảnh và Ngô Thị Trâm
Anh trường ĐHKHTN, ĐHQG TP HCM cũng đã sử dụng động vật không
xương sống để đánh giá chất lượng nước tại 4 kênh mương chính trong TP
HCM, sử dụng hệ thống tính điểm BMWP và ASPT.
Sự nối tiếp nhau của các nghiên cứu về chỉ thị sinh học cho ta thấy
trong một vùng có rất nhiều loài có khả năng làm chỉ thị sinh học, cần phải
tìm một loài phù hợp với điều kiện ô nhiễm và tao được thuận lợi tối đa trong
quá trình quan trắc. Khó khăn trứơc mắt khi ứng dụng sinh vật chỉ thị tại Việt
Nam cũng như nhiều nước thuộc vùng nhiệt đới là ở chỗ việc nghiên cứu ứng
dụng sinh vật chỉ thị, hệ thống phân loại độ nhiễm bẩn các thuỷ vực cùng các
chỉ tiêu trong thang bậc phân loại đều là những dẫn liệu được nghiên cứu ở
các thuỷ vực vùng ôn đới, hoàn toàn khác với điều kiện tự nhiên cũng như đặc
tính sinh học của các thuỷ vực ở nước ta. Do đó để các sinh vật chỉ thị hoàn
toàn có thể ứng dụng tại Việt Nam, và ra đưa một hệ thống quan trắc sinh học
hoàn chỉnh vào thực tế nước ta cần có nhiều nghiên cứu hơn nữa trong lĩnh
vực này.
17


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

II.3 Khả năng ứng dụng tảo cát làm chỉ thị sinh học đánh giá chất lượng
nước
II.3.1. Đặc điểm của tảo cát và cơ sở ứng dụng tảo cát trong đánh giá chất
lượng nước

Tảo là loài sinh vât nhỏ bé nhưng chiếm số lượng đông đảo, được ứng
dụng trong nhiều lĩnh vực phục vụ đời sống, trong đó hiện nay đáng chú ý là
lĩnh vực môi trường. Các loài tảo thường được ứng dụng trong quan trắc môi
trường gồm các loài chiếm tỉ lệ cao trong các khu hệ nước như tảo lam, tảo
giáp, tảo mắt, tảo cát.
Tảo cát ( còn gọi là tảo Siic) với số lượng hơn 16000 loài là những sinh
vật đơn bào nhỏ bé thuộc ngành khuê tảo, là một loài có sự phân bố tương đối
rộng trong nhiều điều kiện môi trường nước, có những đặc điểm chung sau:
• Hình dạng: Tế bào tảo silic có nhiều hình dạng khác nhau: hình hộp tròn,
hình trụ ngắn/dài, hình trứng, hình hộp nhọn hai đầu hoặc cong như hình
chữ S, hình que,...
• Cấu tạo vỏ: Mỗi tế bào được bao bọc bởi vách tẩm silic như một cái hộp
có nắp đậy lại được gọi là vỏ (frustule).
• Các chất trong tế bào: Thành phần các chất trong tế bào tảo silic cũng
giống như những tế bào thực vật nói chung gồm chất nguyên sinh, nhân,
lạp và các sắc tố, hạch lạp và những hạt dầu (lipide).
• Sinh sản: Sinh sản sinh dưỡng: bằng cách phân chia tế bào (Cell division).
Trước hết tế bào dài ra theo hướng trục cao, chất nguyên sinh, nhân lạp
phân đôi, sau đó bên trong tế bào mẹ ở giữa hai nhân mới. Sinh sản hữu
tính: là quá trình tiếp hợp như ở giống tảo hình thuyền Navicula.. Một số
Khuê tảo sinh sản hữu tính bằng các hình thức đẳng giao, dị giao, phòng
phối.

18


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

Co

coneis

Di

Staurone

Frus

Pinnul

Gyrosig

ma

aria

Neidi

um

tulia

is

Gom

phonema
Nav

Cym

bella

Bacilaria

ploneis

icula

Nitzs

chia

Hình 3: Hình ảnh về một số loài tảo cát
Tảo cát được chia thành 2 nhóm lớn theo phương thức sống của chúng
là tảo cát sống bám và tảo cát sống trôi nổi, trong nghiên cứu này tôi tập trung
vào 1 nhóm lớn của tảo cát đó là tập hợp Epilitic Diatom, đây là loại tảo cát
bám thuộc các sinh vật nhóm perriphyton - sinh vật nổi sống bám. Chúng
19


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

phân bố trong nhiều điều kiện môi trường nước, không những chiếm ưu thế về
thành phần loài mà còn đứng đầu về số lượng và khối lượng trong phiêu sinh
thực vật. Chúng thường chiếm 70 - 90%, nhiều khi tới gần 100% tổng số

lượng tế bào thực vật phiêu sinh trong một vùng biển. Phân bố của tảo cát
thường phản ánh khá đầy đủ xu thế chung của toàn bộ thực vật phiêu sinh và
chính là do chúng chi phối [38]. Những đỉnh cao về sinh vật lượng trong biến
đổi theo mùa của thực vật phiêu sinh cũng như những hiện tượng nở hoa hầu
hết đều do các loài tảo cát sinh sản mạnh tạo nên, do đó tảo cát giữ vai trò hết
sức trọng yếu trong thực vật phiêu sinh.
Tảo cát là loài có những có những thuận lợi để đánh giá môi trường, đó
là: Chúng là một trong số những sinh vật đáy phổ biến ở trong các điều kiện
nước khác nhau do có khả năng thích nghi lớn trong các khoảng ô nhiễm
rộng, phân loại dễ hiểu, có thể tìm thấy tài liệu về phân loại phù hợp với mục
đích, đặc tính của vỏ silicat đồng nghĩa với việc chúng có thể được sử dụng để
làm tiêu bản trong thời gian dài và thuận lợi cho phân loại, để xác định số
lượng tảo cát trên những tiêu bản cố định này dễ dàng hơn so với việc sưu tập
toàn bộ các mẫu của tảo, (do hạn chế được sự hoà trộn của các sinh vật đơn
bào, tập hơp của các cỡ khác nhau và thực vật chỉ thị trong mẫu). Hơn nữa
việc lấy mẫu tảo thực hiện khá đơn giản, dựa vào đặc tính sống bám của tảo
cát, người ta có thể thu thập mẫu tại các địa điểm như các viên đá, sỏi ở đáy
sông hay thậm chí cả cành cây, rễ cây to ở dưới nước…
Với vai trò và đặc tính như vậy, tảo cát cũng như nhiều loài tảo khác đã
được nhiều nhà khoa học nghiên cứu ứng dụng trong lĩnh vực chỉ thị sinh học
đánh giá chất lượng môi trường nước. Ứng dụng tảo để đánh giá môi trường
đã được Kolkwitz và Marsson đưa ra trong hệ hoại sinh từ 1909 nhưng mãi
tới những năm gần đây nó mới phổ biến. Trong nửa đầu thế kỉ XX những
nghiên cứu về tảo trong đánh giá chất lượng nước còn ít nhưng từ nửa sau của
thế kỉ XX ứng dụng tảo đã được chú ý và nghiên cứu ở nhiều quốc gia.
Butcher (1946) đã chỉ ra rằng tảo sinh trưởng trên các lam kính đặt ở nước là
vật chỉ thị cho ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng. Patrick (1963) đã chỉ ra rằng
20

Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

có thể dùng tảo silic (tảo khuê) xác định mức độ ô nhiễm của nước. Một vài
nghiên cứu gần đây đã tập trung vào một số loài như epilithic cyanobacteria
(Perona et al.,1998) nhưng để ứng dụng những kết quả này thì phải kiểm
chứng lại tính chính xác và phù hợp của chúng với điều kiện khu vực nghiên
cứu. Theo Wantanabe và các đồng sự, tập hợp epilithic diatom (tảo cát sống
bám) sử dụng như chỉ thị sinh học thích hợp nhất để đánh giá chất lượng nước
vì nó thể hiện được những biến đổi trung bình của chất lượng nước trong một
khoảng thời gian chắc chắn nào đó.
II.3.2 Một số ứng dụng tảo cát làm chỉ thị sinh học đánh giá chất lượng
nước
Tảo cát được sử dụng đánh giá chất lượng nước tại nhiều nước trên thế
giới và đã đạt được nhiều kết quả nhất định. Nhà khoa học Mỹ Patrick và các
đồng sự năm 1954 đã sử dụng quần xã tảo cát (thuộc nghành khuê tảo) mọc
trên thành các chất vẩn đục trong nước ở những thời kì xác định như là phép
đo sinh học cho ô nhiễm. Bằng cách đánh dấu trên biểu đồ số lượng các loài
theo khoảng thời gian, đối chiếu với số lượng mẫu vật theo từng loài, Patrick
phát hiện thấy ở một nơi cư trú đa dạng tương ứng với dạng đồ thị kết quả cao
và đường cong ngắn, hay nói cách khác, có nhiều loài cùng tồn tại với một
lượng nhỏ và không loài nào phong phú, ở nơi cư trú khắc nghiệt thì ngược
lại, có một số loài rất hiếm và số ít lại rất nhiều.

Hình 4: Diễn biến số lượng cá thể và số lượng loài tảo cát trong hai điều kiện
chất lượng nước nghiên cứu. [22]
21

Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

Trong nhiều nghiên cứu đánh giá chất lượng nước tại các nước như Hàn
Quốc hay Nhật Bản… chất lượng nước được đánh giá dựa trên quan trắc sinh
học sự biến đổi của quần xã tảo cát và đánh giá chất lượng nước thông qua
các chỉ số có ứng dụng của tảo cát như: DAIpo - một chỉ số đánh giá sự ô
nhiễm hữu cơ sử dụng tảo cát. Các mẫu tảo được thu thập trên các bề mặt đá
định kì mỗi tháng một lần, đồng thời với phân tích các thông số chât lượng
nước, sau đó tảo được phân loại và tính toán chỉ số đa dạng, chỉ số ưu thế, chỉ
số Daipo, qua sự biến đổi của chỉ số DAIpo có thể nhận xét được diễn biến
chất lượng nước và thể hiện biến đổi của chất lượng nước và chất ô nhiễm
trong một khoảng thời gian quan trắc.
Như vậy các ứng dụng tảo cát làm sinh vật chỉ thị chất lượng nước đã
được nghiên cứu tại nhều quốc gia trên thế giới và đã thu được những kết quả
nhất định. Các nghiên cứu nàỳ thường theo hướng dùng các chỉ số có liên
quan tới tảo cát để đánh giá chất lượng nước vì có thể nhận thấy sự phong phú
của các chỉ số sinh học ứng dụng tảo cát và khả năng thích ứng của các chỉ số
này phải được đánh giá, kiểm chứng trong nhiều điều kiện chất lượng nước
khác nhau. Xác định đươc phạm vi ứng dụng này
III. Ứng dụng chỉ số môi trường trong đánh giá chất lượng nước
Trong các quan trắc đánh giá chất lượng nước hiện nay ngày càng có
nhiều ứng dụng chỉ số môi trường, vì nó có ưu điểm là cho phép đánh giá tổng
hợp các ảnh hưởng của các thông số và khả năng sử dụng trong nhiều khu hệ
sinh thái khác nhau.
Các chỉ số môi trường chia làm 2 loại, dựa vào các thông số được lựa
chọn khi xây dựng chỉ số, bao gồm:
Chỉ số hoá học: là chỉ số môi trường dựa vào các thông số hoá học
(được lựa chọn theo mục đích của người nghiên cứu) xây dựng thành các

công thức toán học, kết quả thu được là điểm số hoặc chỉ số, đem so sánh với
bảng tiêu chuẩn được các tác giả xây dựng sẵn, qua đó cho biết về chất lượng
môi trường của khu vực. Ưu điểm của việc sử dụng các chỉ số hoá lý để đánh
22


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

giá chất lượng nước là khả năng tổng hợp các thông số hoá lý trong một công
thức để đánh giá chất môi trường nước, qua đó cho một nhận xét tổng hợp về
chất lượng nước khu vực nghiên cứu, điều này làm giảm các sai số có tính
chất cảm quan khi đánh giá, so sánh giá trị các thông số đơn lẻ với tiêu chuẩn
cho trước. Tuy nhiên, phương pháp này cũng vẫn mang hạn chế đó là chưa dự
đoán được diễn biến của chất lượng nước.
Trong số các chỉ số được ứng dụng hiện nay, đáng chú ý là chỉ số WQI,
công thức và ứng dụng mô hình WQI nhận đc sự tán thành mạnh mẽ của các
nhà quản lý và xử lý nước ô nhiễm bởi nó dễ dàng để hiểu và ứng dụng, để
phân chia rõ ràng hơn các điều kiện của nước và giúp chính phủ đưa ra những
quyết định trong các chương trình quản lý và xử lý. Nhìn chung, chỉ số WQI
giúp ta trong:
• Quản lý nguồn nước: Ứng dụng trong các quyết định liên quan tới nước để
hỗ trợ quản lý của các tổ chức phân phối và xác định được sự ưu tiên.
• Xếp loại sự phân phối: các chỉ số cũng đc ứng dụng để so sánh các nguồn
nước của các vùng khác nhau hoặc các khu vực địa lý khác nhau.
• Đưa ra các tiêu chuẩn: Các chỉ số phải được ứng dụng một cách rõ ràng dễ
hiểu để khả năng các tiêu chuẩn theo quy định của pháp luật và các tiêu
chuẩn hiện thời có thể gặp nhau hoặc hơn.
• Phương hướng phân tích: Các chỉ số phải được áp dụng tại các điểm khác

nhau trong cùng một thời gian để xác định xu hướng biến đổi chất lượng
nước (giảm thiểu hoặc được cải thiện) trong giai đoạn theo dõi
• Thông tin cộng đồng: Chỉ số được sủ dụng để xác định các mức độ chất
lượng nước theo thang đánh giá và thu thập được các thông tin về cộng
đồng đánh giá chất lượng nước
• Các nghiên cứu khoa học: chất lượng vốn có của 1 chỉ số , cái mà được
chuyển một số lượng lớn dữ liệu thành điểm số đơn lẻ, nó có giá trị trong
nghiên cứu của các nhà khoa học.

23


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B

Luận văn tốt nghiệp

Chỉ số CCME WQI (Canadian Council of Ministers of the Environment
Water Quality Index) được xây dựng dựa trên việc lựa chọn các thông số tuỳ
theo mục đích quan trắc, các giá trị đầu vào của phần mềm tính chỉ số này bao
gồm: giá trị của các thông số theo tuần quan trắc và giá trị tiêu chuẩn của các
thông số (có thể là tiêu chuẩn sẵn có hoặc tiêu chuẩn theo mục đích của người
nghiên cứu). Các số liệu đầu vào được tính toán trong phần mềm CCME WQI
1.0, trong đó dẫn liệu về công thức tính chỉ số CCME WQI bản 1.0 được diễn
giải như sau: Chỉ số CCME WQI 1.0 được tính toán theo công thức:
 F

CCMEWQI = 100 − 



1

2

+F

2

2

+F

3

2

1.732







(1)

Trong đó
F1 biểu thị tỉ lệ phần trăm biến đổi vượt khỏi tiêu chuẩn ít nhất 1 lần, có liên
quan tới tổng số các biến đổi được tìm thấy
 Number of failed variables 

 × 100
F1 = 
 Total number of variables 

(2)

F2 biểu thị tỉ lệ phần trăm của các kiểm chứng đơn lẻ bị sai lệch
 Number of failed tests 
F2 = 
 × 100
 Total number of tests 

(3)

F3 là một tiệm cận đỉnh của hàm mà tỉ lệ với sự bình thường hoá của tổng các
sai lệch so với tiêu chuẩn (nse) biểu thị trong khoảng 0 – 100
nse


F3 = 

 0.01nse + 0.01 

(4)

Tổng số những kiểm tra đơn lẻ không đáp ứng tiêu chuẩn được tính toán bởi
tổng của các phép kiểm tra vượt tiêu chuẩn chia tổng các phép kiểm tra (bao
gồm cả trong tiêu chuẩn và ngoài tiêu chuẩn). Biến đổi nse được biểu diễn
như sau:
n

∑ departurei

(5)

nse = i =1
# of tests

Trong trường hợp các giá trị kiểm tra không vượt quá tiêu chuẩn
24


Đoàn Thị Hoa Huyền – Môi trường 49B
 FailedTest i
departurei = 
 Objective
j


Luận văn tốt nghiệp


 −1



(6)

Trong trường hợp các giá trị kiểm tra không nằm dưới tiêu chuẩn
 Objective j 

 − 1
departurei = 
FailedTest
i



(7)

Trong trường hợp tiêu chuẩn bằng không
departurei = FailedTest i

(8)

Sự sai lệch tương đương với số lần nó xảy ra với mức độ tập trung lớn hơn
hay nhỏ hơn mục tiêu chuẩn ban đầu.
Sau khi xử lý số liệu với phần mềm của CCME WQI, chất lượng nước
sẽ được đánh giá và cho điểm, thang điểm từ 0 đến 100 và được so sánh với
bảng 5

25