chỉ thị ô nhiễm không khí

MỤC LỤC


2

I.ĐẶT VẤN ĐỀ
Môi trường không khí ở nước ta đặc biệt là ở các khu công nghiệp và đô thị lớn
vẫn tồn tại những dấu hiệu ô nhiễm đáng lo ngại. Phần lớn các nhà máy, xí nghiệp chưa
được trang bị các hệ thống xử lý bụi và khí độc hại và hàng giờ hàng ngày thải vào bầu
khí quyển một lượng khổng lồ các chất độc hại làm ô nhiễm môi trường không khí
nghiêm trọng.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của quá trình công nghiệp hóa đất nước, khí thải
công nghiệp và hoạt động giao thông cũng đang ngày một gia tăng về số lượng, đa dạng
về chủng loại gây ô nhiễm môi trường nói chung và môi trường không khí nói riêng.
Ô nhiễm không khí do khí thải công nghiệp và hoạt động giao thông gây ra đang
là một vấn đề bức xúc của môi trường Việt Nam.
Hiện nay các nhà khoa học đã nghiên cứu được một số sinh vật có khả năng thích
ứng hoặc rất nhạy cảm với môi trường nhất định gọi là sinh vật chỉ thị.
Nhóm chúng tôi chọn đề tài “chỉ thị ô nhiễm không khí” để chỉ ra tác động của ô
nhiễm không khí đến sinh vật và các loài sinh vật chỉ thị cho ô nhiễm không khí.
II. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
2.1. Khái niệm
Ô nhiễm không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc sự biến đổi quan trọng trong
thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự tỏa mùi, có mùi khó
chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi).
2.2.Nguyên nhân gây ô nhiễm không khí
- Nguồn gốc
• Tự nhiên: Núi lửa, cháy rừng, bão bụi…
• Nhân tạo: Hoạt động công nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt…

3

III. CÁC DẤU HIỆU TỔN THƯƠNG THỰC VẬT DO Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
GÂY NÊN
3.1. Dấu hiệu chung
Ô nhiễm không khí gây tổn thương thực vật từ lâu đã được biết đến. Những tổn
thương thực vật thường xuất hiện gần các thành phố lớn hoặc các khu công nghiệp… Dấu
hiệu tổn thương thực vật do ô nhiễm không khí bao gồm: đốm lá, cháy đỉnh lá, chiết
cành, hạn chế sinh trưởng và phát triển…
Có 2 loại dấu hiệu tổn thương thực vật: cấp tính hoặc mãn tính.
Bảng 1. Dấu hiệu tổn thương của thực vật
Cấp tính

Mãn tính

Mức độ

Gây chết tất cả các mô hoặc 1 Không gây chết mô
phần của lá

Dấu hiệu

Toàn bộ lá , thậm chí toàn bộ Vàng lá, xoăn lá,thấp lùn và
thực vật chết
sinh trưởng chậm

Nguyên nhân

Gây nên do sự phơi nhiễm chất ô Gây nên do phơi nhiễm chất ô
nhiễm ở nồng độ cao

nhiễm ở nồng độ thấp

Các nhân tố quyết định phạm vi tổn thương và vùng bị ô nhiễm không khí:
Loại và nồng độ chất ô nhiễm
Khoảng cách từ nguồn phát thải
Thời gian phơi nhiễm
Những điều kiện khí tượng
Địa điểm và độ lớn thành phố, địa hình, độ ẩm…
Nhiều loại khí khác nhau trong không khí với nồng độ luôn thay đổi tác động đến
thức vật.Tùy theo loại khí khác nhau, nồng độ cao hay thấp mà có những triệu chứng tổn
thương khác nhau ở thực vật.
3.2. Một số dấu hiệu đặc trưng
a. Ozone
- Thực vật chỉ thị O3 tốt nhất: cây thân gỗ, cây bụi thân gỗ, và các loại cỏ
- Ozone sẽ gây tổn thương cho tế bào nhu mô đầu tiên, sau đó đến thịt lá
- Dấu hiệu đặc trưng: lá bị đốm li ti tập trung gần nhau, lá xuất hiện các điểm có
màu trắng, đen, đỏ hay màu huyết dụ
-


4

Tác hại của O3 lên lá cây
Bảng 2. Loài thực vật thường bị ozon làm tổn thương và các dấu hiệu tổn thương
đặc trưng
Thực vật

Dấu hiệu điển hình

Cây tần bì

Cây đậu đỗ
Dưa chuột
Cây nho
Hành
Thông đuôi ngựa
Khoai tây
Rau bina
Thuốc lá
Dưa hấu

Các điểm màu trắng, màu đồng thau huyết dụ
Màu đồng thau, úa vàng
Các điểm màu trắng
Những điểm từ màu nâu đỏ đến đen
Những đốm màu trắng, đầu lá không màu
Đầu các lá kim màu nâu vàng, lá kim lốm đốm
Màu xám, các đốm có ánh kim loại
Các đốm màu trắng xám
Các đốm màu trắng xám
Các đốm màu xám, có ánh kim loại

Khi ozon ở nồng độ cao và tác động lâu dài thì sinh trưởng thực vật bị kìm hãm, giảm
năng suất.
Bảng 3. Tác động của ozon lên thực vật
Loài cây
Củ cải
Thuốc lá

Nồng độ O3
(ppm)

0.05
0.10

Thời gian tác động

Biểu hiện gây hại

20 ngày (8 giờ/ ngày)
5.5 giờ

50% lá chuyển sang màu vàng
Giảm 50% phát triển phấn hoa


5

Đậu tương
Yến mạch

0.05
0.075

5.5 giờ
19 giờ

Giảm sinh trưởng từ 14.4 đến 17%
Làm giảm cường độ quang hợp

b. PAN (peroxyaxilnitrat)
- Thực vật có bản lá rộng xuất hiện các đốm bọng nước có màu bạc trắng hoặc

màu đồng thau. Ví dụ: xà lách, đậu đỗ...
- Thực vật lá hẹp xuất hiện các dải úa vàng hoặc bạc trắng trên lá. Ví dụ: Cỏ, cây
hòa thảo...
c. Hợp chất Flo
- Tác động : gây úa vàng ở thực vật. Khí HF và SiF 4 làm xuất hiện những đốm lá
màu vàng, nâu đỏ, hoặc những đốm cháy táp viền và đỉnh lá ở và cây lá kim.
- Thực vật mẫm cảm với hợp chất flo: chanh, cây lay ơn, cây mơ,...

Cây lay ơn
d. Sulfudioxit (SO2)
- Tác động lên thực vật lá rộng làm cho lá hoặc rìa lá của chúng sẽ sáng màu giữa
các gân lá (nâu hoặc trắng)
- Thực vật mọng nước, lá rộng sẽ xuất hiện những đốm dạng giấy khô có màu từ
trắng đến nâu vàng hoặc vàng rơm ở rìa lá hoặc giữa gân lá
Bảng 4. Sự mẫn cảm của thực vật với SO2 và phản hồi của chúng trong tự nhiên
Thực vật
Cây lá rộng
Qủa nhiều hạch

Phản ứng
Trắng hạt giữa gân lá với sắc màu nâu


6

Cây mâm xôi
Cây đũm hương
Dương xỉ
Thông bình thường
Cây gỗ lâu năm

Bạch dương
Tần bì Mỹ
Cây thường xanh
Thông đuôi ngựa
Thông đen Bắc Cực
Thông đuôi ngựa thông thường
Thông đuôi ngựa Veismut
Thông Nôen
Thông Nôen có gai
Thông Nôen châu Âu

Các vết chết hoại màu hồng ở rìa lá
Trắng nhạt viền lá và giữa gân lá
Trắng nhạt giữa gân lá và lá rộng

Các giải hoại tử trên lá
Đầu các kim loại có màu nâu
Màu nâu cả lá
Lá màu nâu hơn và rụng

e. Dấu hiệu do các tác nhân khác
- Đốm bệnh do khí Hidro Sunfua: xuất hiện giữa các gân lá viền các đốm bệnh rất
rõ ràng, nhất là những là non mới duỗi ra rất nhạy cảm
- Đốm bệnh do khí clo: giữa các gân lá, đường viền các đốm bệnh mờ nhòe hoặc
là một khu quá độ, đốm bệnh hình tròn hoặc hình dài
- Đốm bệnh do axit nitric, peoxit acetyl: đốm màu trắng hoặc màu vàng ở mặt sau
lá. phán đoán sự ô nhiễm và mức độ nghiêm trọng ở thực vật là “người lính giám sát và
đo luờng”
- Đốm bệnh do Êtylen: cây họ thông bị rụng lá kim và những mầm non.
IV. CHUẨN ĐOÁN TỔN THƯƠNG THỰC VẬT DO Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

GÂY NÊN
4.1.Quan trắc ô nhiễm không khí bằng sinh vật chỉ thị
Những phương pháp sinh học để quan trắc ô nhiễm không khí xung quanh dựa
trên các nguyên lý sử dụng khu hệ sinh vật (biota) như những thể tổng hợp (integrator)
cho sự tiếp xúc môi trường. Các loài trong khu hệ động và thực vật được sử dụng làm chỉ
thị sinh học cho những thay đổi của môi trường dựa vào khả năng mẫn cảm của chúng.
Những loài mẫn cảm nhất trong số các thực vật là chỉ thị địa y , bởi vì bề mặt toàn
thân của chúng đều hấp thụ các chất khoáng. Nơi nào địa y không phát triển được thì áp
dụng phương pháp trồng lại địa y. Quần xã thực vật mọc hoang dã cũng có thể là những
chỉ thị môi trường không khí. Các loài mẫn cảm dần bị diệt vong và chỉ các thực vật có
khả năng chống chịu mới tồn tại.
Ngược với những kết quả của chỉ thị sinh học cung cấp thông tin về những thay
đổi trong chất lượng của môi trường, phương pháp quan trắc sinh học lại hiểu nhiều hơn
về phương diện số lượng (MesjtriK và Pospisil, 1988). Những ưu thế của nó là đòi hỏi
thông tin về độ lớn tích lũy các chất ô nhiễm, sự phân bố lại trong cơ thể và sự phân bố
địa lý của ô nhiễm được phát hiện.


7

4.2.Thực vật chỉ thị ô nhiễm không khí
Thực vật chỉ thị là thực vật mà các dấu hiệu bị tổn thương của chúng xuất hiện khi
bị tác động bởi nồng độ nhất định của một hay hỗn hợp các chất gây ô nhiễm.
Thực vật chỉ thị là cảm nhận (sensor) hóa học có thể nhận dạng khi có chất gây ô
nhiễm trong không khí. Để quan trắc thường dựa vào đặc trưng về số lượng mà không
phải là chất lượng. Do đó, thực vật dùng đẻ quan trắc không chỉ là vật chỉ thị mà còn giúp
thu nhận các đánh giá về mặt số lượng.
Thực vật được xem là chỉ thị khi chúng tích lũy trong mô những chất gây ô nhiễm
hoặc những sản phẩm trao đổi chất sản sinh do kết quả tác động tương hỗ thực vật với
chất gây ô nhiễm. Từ kết quả của sự tác động, thực vật có thể thay đổi tốc độ sinh trưởng,

thời gian chín, ra hoa, sự tạo thành quả và hạt kém đi, thay đổi quá trình sinh sản và cuối
cùng là giảm sức sản xuất năng suất. một hoặc tất cả các thông số nêu trên có thể sử dụng
để xác định sự xuất hiện của chất gây ô nhiễm trong không khí xung quanh và tiến hành
thí nghiệm để nhận dạng, làm rõ sự thay đổi của thực vật với một chất hoặc hỗn hợp các
chất gây ô nhiễm.
Một số thực vật như địa y (Lichens, Peltigesa, Xanthoria) và rêu (Bryiphyta) là
những vật tích lũy các chất gây ô nhiễm không khí, chủ yếu là các kim loại nặng chúng
có thể tích lũy tới nồng độ lớn hơn nhiều nồng độ của các kim loại nặng trong không khí
xung quanh.
a.Loài rêu hypnum cupressiforme
Có khả năng hấp thụ các kim loại nặng như Zn, Pb, Cd, Ni, Cu và Mn. Các kim
loại nặng không chỉ được tích lũy trong các lá của địa y mà còn được thân hấp thụ và tích
lũy trong các mô. Bằng cách tuyển chọn thực vật, sấy khô, cân và phân tích hóa học các
mô sấy khô có thể tính được số lượng kim loại hấp thụ. Tiến hành đo khoảng cách thời
gian giữa việc tuyển chọn, có thể so sánh hàm lượng kim loại trong mô với nồng độ kim
loại hoặc kim loại không khí xung quanh.

Loài rêu hypnum cupressiforme
b.Địa y
Có thể sử dụng để kiểm soát hàm lượng SO 2 trong môi trường xung quanh. Chúng
có khả năng tích lũy SO2 tùy theo giống. Địa y có thể thu thập từ những nguồn không ô
nhiễm trồng trong những điều kiện được kiểm soát, những phần có kích thước xác định
của chúng có thể đưa vào khu vực thí nghiệm cũng tạo điều kiện để nghiên cứu chi tiết sự
sinh trưởng của chúng. Điều này cho phép thành lập mạng lưới kiểm soát quy mô rộng về


8

các nguồn hoạt động của SO2 nhờ địa y. Tốc độ sinh trưởng và màu của địa y cho biết có
mặt hay không có mặt SO2 và nồng độ tương đối của nó trong không khí đi qua khu vực

thí nghiệm.
Địa y chia thành nhóm:
- Địa y hình cành
- Địa y hình vảy
- Địa y dạng vỏ/ giáp xác

Địa y càng to, cấu tạo càng phức tạp thì chỉ thị cho không khí càng ít ô nhiễm
c. Một số cây khác
- Cây táo, anh đào, cà rốt: nhạy cảm với khí sunfurơ
- Cây thuốc lá, cây kim tử hương, hướng dương, đại mạch: nhạy cảm với khí
Florua
- Cây uất kim hương, mai, bồ đào có thể giám sát và đo lường khí Flo
- Táo, đại mạch, đào ngô, hành tây tương đối nhạy cảm, có thể giám sát và đo
lường khí Clo
- Cây chân vịt có thể giám sát và đo lường ô nhiễm bức xạ: bình thường lá có màu
xanh lam, nếu bị ô nhiễm bứcc xạ tuy với nồn độ rất thấp, lá cũng chuyển sang màu đỏ
4.3. Động vật chỉ thị ô nhiễm môi trường
a. Chim bồ câu chỉ thị cho môi trường ô nhiễm chì và cadmi
- Một nghiên cứu tại Hà Lan cho thấy trong tổng số 29 loài bồ câu được bắt tại 4
vùng xa nhau và có mật độ giao thông khác nhau, đem nghiên cứu, thấy rằng nồng độ chì
và Cadmi cao nhất được phát hiện thấy trong thận, gan, thổi và máu của chúng là những
mẫu tương ứng với các vùng có mật độ giao thông cao nhất.
- Qua nghiên cứu kiểm chứng PAH – DNA( Polysi Aromatic Hydrocacbon), sự tổn
thất oxi hóa DNA và dư lượng kim loại nặng trong mô của loài chim bồ câu hoang đã
được chuẩn hóa và tác động của xăng pha chì góp phần cho tổng lượng chì trong cơ thể
chim bồ câu được xác định bằng cách đo hàm lượng chì và đồng vị của nó trong máu.


9

- Phát hiện hấp dẫn nhất của nghiên cứu này là mức độ ô nhiễm chì và Cadmi của
các địa phương khác nhau được phản ảnh tương ứng trong phần mềm của loài chim bồ
câu sống trong vùng đó. - ---- Như vậy sử dụng chim bồ câu đã thuần hóa làm chỉ thị sinh
học cho quan trắc kim loại nặng trong không khí.

Chim bồ câu
b. Sâu bọ chỉ thị cho môi trường có nồng độ CO2 cao
- Khả năng phòng vệ của thực vật giảm khi nồng độ cacbon điôxit tăng. Đậu nành
trong môi trường có nồng độ CO2 cao thu hút nhiều bọ cánh cứng Nhật Bản trưởng
thành hơn là những cây mọc ở vùng có nồng độ cacbon điôxit trong không khí bình
thường.
- Những lá cây phát triển ở môi trường CO2 cao mất khả năng sản xuất ra jasmonic
axit, và quá trình tự bảo vệ đó ngừng hoạt động. Lá cây vì vậy không được bảo vệ đầy
đủ. Lượng hyđrat-cácbon cao hơn và sự thiếu vắng khả năng phòng vệ bằng hóa học đã
cho phép những côn trùng trưởng thành có thêm nhiều thức ăn,sống lâu hơn và sinh sản
nhiều hơn.
- Vì vậy ta chọn sâu bọ làm chỉ thị cho môi trường có nồng độ CO2 cao.


10

c. Các loài động vật chỉ thị cho sự tăng lên của nhiệt độ không khí
- Chim di cư: Các loài chim di cư đến vùng phía bắc thường chọn thời điểm chính
xác để bắt kịp nguồn cung cấp thức ăn cần thiết cho việc sinh sản. Vì thế, chim di cư đặc
biệt nhạy cảm với khí hậu ấm lên. Nhưng khí hậu trái đất ngày càng ấm lên làm cho loài
chim có những nhận biết sai về thời điểm di cư dẫn đến chim thường di cư sớm.

- Thỏ pika: là loài có mối liên hệ chặt chẽ với môi trường sống nơi sườn dốc nên
chúng dễ chịu tác động của nhiệt độ tăng cao và là một trong những loài đầu tiên thay đổi
trong số các loài động vật có vú núi cao khác. Loài thỏ này ngày càng có xu hướng di

chuyển lên vùng cao để tránh sự nóng lên của khí hậu.


11

- Chim cánh cụt: Hiện tượng nóng lên toàn cầu có thể nhận thấy rõ ràng tại vùng
cực. Ở Nam Cực, nhiệt độ không khí tăng mạnh kéo theo tốc độ tan chảy lớn của các núi
băng. Bắc Cực ấm lên gấp 2 lần so với các nơi khác trên thế giới. Những thay đổi chóng
mặt trong môi trường dẫn đến sự suy giảm số lượng loài chim cánh cụt Adelie và chim
cánh cụt Hoàng đế.

- Gấu bắc cực: số lượng gấu Bắc Cực ở Hudson và vịnh Baffin, phía bắc Canada
ngày càng giảm. Băng tan sớm trong mùa xuân do nhiệt độ tăng cao khiến gấu khó bắt
được hải cẩu và chúng sẽ bị giảm cân.


12

- Các loài lưỡng cư:
+ Ở khu vực California, loài ếch núi chân vàng và cóc Yosemite không còn thấy
xuất hiện trong những khu vực phân bố của chúng nữa. Loài cóc Arroyo ở Nam
California đã biến mất trên ¾ lãnh thổ của chúng và khu vực phân bố của ếch chân đỏ
trước đây là khắp vùng Nam California giờ chỉ còn ở vùng sâu của hạt Riverside.
+ Tình trạng khí hậu nóng lên làm cho môi trường sống của các loài lưỡng cư ngày
càng bị đe dọa và là nguyên nhân cho sự mất đi của các loài lưỡng cư nói trên.
-Bọ thông cánh cứng: Khí hậu toàn cầu ấm lên góp phần làm lây lan dịch bệnh do
nó đẩy mạnh quá trình phát triển và phát tán của mầm bệnh, giảm bớt thời gian ngủ đông
trong chu kì hoạt động của mầm bệnh và thay đổi khả năng nhiễm bệnh. Loài bọ thông
cánh cứng đã góp phần phá huỷ rất nhiều khu rừng do chúng gieo rắc một loại nấm có thể
làm chết cây. Khí hậu ấm lên làm thay đổi chu kì sống của bọ thông khiến chúng chỉ mất

1 năm để cho ra đời một thế hệ mới thay vì 2 năm như trước kia làm gia tăng số lượng
loài và phá hoại nhiều cây hơn.


13

- Loài rùa: Giới tính của phôi thai rùa do nhiệt độ môi trường quyết định. Trứng của
loài rùa Chrysemyspicta ấp dưới nhiệt độ cao sẽ nở ra con cái, trong khi nhiệt độ thấp sẽ
nở ra con đực. Loài rùa này có thể phải đối mặt với nguy cơ tuyệt chủng cục bộ trong
tương lai gần do chênh lệch tỉ lệ con đực-con cái và chúng cũng sẽ phải đương đầu với
vấn đề giới tính do hiện tượng ấm lên toàn cầu gây ra. Nếu nhiệt độ tăng đều đặn khoảng
4 độ C sẽ khiến toàn bộ rùa là cái, dẫn đến sự tuyệt chủng của loài này. Trong một ví dụ
khác, loài rùa biển Caretta caretta sẽ có tỉ lệ 87-99% là rùa cái khi nhiệt độ cát trong khu
vực tăng cao.

- San hô: loại san hô dễ bị ảnh hưởng đến mức chỉ cần nhiệt độ tăng chưa đến 1
độ C cũng khiến chúng chết hết. nhưng với sự tăng lên của khí hậu thì làm cho loài san
hô sẽ bị chết hàng loạt.


14

d. Loài chim chỉ thị cho nhiệt độ môi trường xung quanh chúng
Tiết trời ban đêm khá lạnh nhưng các loài chim ở thị trấn đã được giữ ấm bởi nhiệt
tỏa ra từ các nhà máy và những tòa nhà. Trong khi đó, các loài chim sống ở nông thôn
đành phải cam chịu sự giá lạnh của thời tiết và sẽ tốn nhiều năng lượng hơn để giữ ấm cơ
thể, do vậy chúng phải tranh thủ kiếm ăn sớm hơn khi những tia nắng mặt trời đầu tiên
xuất hiện. vì vậy, Những con chim cổ đỏ sống ở thành phố sẽ dậy trễ hơn khoảng 4 phút
so với những con chim cổ đỏ sống tại miền quê (dậy khoảng 7h-8h) và sự khác biệt ở tập
tính sống trên là do nhiệt độ”.

e. Cừu Soay trên đảo Hirta và kích thước của cơ thể
Trong quá khứ, chỉ có những con cừu to, khỏe, không mắc bệnh tật mới có thể sống
sót qua mùa đông lạnh giá trên đảo Hirta. Nhưng do tình trạng ấm lên của địa cầu mà
mùa đông ngày càng trở nên bớt lạnh. Nhờ đó mà cỏ mọc quanh năm trên đảo khiến thức
ăn trở nên dồi dào. Cuộc sống của cừu trở nên dễ chịu đến nỗi ngay cả những con bé,
yếu, chậm chạp và mắc bệnh cũng có thể sống qua mùa đông. Dần dần những con bé
chiếm tỷ lệ lớn trong các đàn. Do đó mà kích thước của cừu ngày càng nhỏ dần vì nhiệt
độ môi trường ngày càng ấm lên.
f. Loài ngọc trai sống lâu trong môi trường không khí lạnh hơn
Sự khác biệt rất lớn về tuổi thọ giữa hai nhóm ngọc trai. Một nhóm tại Tây Ban Nha
có vòng đời 29 năm, trong khi một nhóm khác tại Nga có thể sống đến 200 năm và nhiệt
độ ở hai khu vực này là nguyên nhân cho khác biệt rất lớn về tuổi thọ của hai loài trai
này.


15

IV. KẾT LUẬN
Sinh vật chỉ thị liên quan mật thiết với môi trường. Các đặc điểm sinh, lý, hóa của
sinh vật chỉ thị đều liên quan đến môi trường, đánh giá hiện trạng môi trường, dự đoán sự
thay đổi của môi trường và hoạch định các chiến lược bảo vệ môi trường.
Việc giám sát sinh học các chất gây ô nhiễm không khí nhờ sinh vật là một viễn
cảnh trong tương lai và dựa trên cơ sở mối tương quan của các phản ứng sinh vật phản
hồi lại nồng độ các chất gây ô nhiễm trong không khí xung quanh.
Việc cần thiết nhất là tăng độ chính xác và độ tin cậy về việc đánh giá định lượng
các phản ứng phản hồi của sinh vật chỉ thị với tác động của chất ô nhiễm đặc trưng.