Nghiên cứu biến động, cấu trúc và phân bổ quần xã thực vật nổi tại một số điểm trên hệ thống sông hồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HOC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG, CẤU TRÚC VÀ PHÂN BỐ
QUẦN XÃ THỰC VẬT NỔI TẠI MỘT SỐ ĐIỂM TRÊN HỆ
THỐNG SÔNG HỒNG.

Giaó viên hướng dẫn: TS. Dương Thị Thủy
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Ngọc.
Lớp

: 11 – 01.

HÀ NỘI – 2015.


Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Ngọc

LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với sự hỗ trợ,
giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Để hoàn thành
khóa luận này, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất tới TS. Dương Thị
Thủy – Trưởng phòng Thủy sinh học môi trường, Viện Công nghệ môi trường,
Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tâm hướng dẫn và giúp đỡ em trong
suốt quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận này.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong ban chủ nhiệm khoa, văn
phòng khoa Công nghệ sinh hoc – Viện Đại học Mở Hà Nội đã giáo dục, truyền đạt
cho em những kiến thức quý báu trong thời gian học tập ở trường và tạo điều kiện
môi trường học tập tốt nhất để em hoàn thành khóa luận này.
Em cũng xin cảm ơn những chỉ bảo quý báu và sự tận tình giúp đỡ của
tập thể cô, chú, anh, chị, các bạn sinh viên thực tập phòng Thủy sinh học môi
trường đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện khóa luận này.
Cuối cùng là lời biết ơn sâu sắc nhất tới gia đình, bạn bè, những người
luôn bên cạnh động viên, ủng hộ và giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và
nghiên cứu.

Hà Nội, tháng 5 năm 2015.
Sinh viên

Nguyễn Thị Ngọc


Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Ngọc

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
PHẦN I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................... 2
1.1. Hệ sinh thái dòng chảy...................................................................................... 2
1.1.1. Những đặc điểm về hệ sinh thái dòng chảy. ............................................ 2
1.1.2 Đặc điểm quần xã sinh vật dòng chảy. ..................................................... 4
1.1.2.2. Những biến đổi theo điều kiện ô nhiễm. ............................................... 7
1. 2. Ảnh hưởng của ô nhiễm đến quần xã thủy sinh vật. ......................................... 9
1.2.1 Ảnh hưởng tới mức độ đa dạng. ............................................................... 9

1.2.2 Ảnh hưởng đến cấu trúc quần xã. .......................................................... 10
1.2.3 Ảnh hưởng của phì dưỡng và hiện tượng “nở hoa” của thực vật nổi. .... 10
1.2.4 Sự tích lũy sinh học (Bioaccumulation). ................................................. 13
1.3. Hệ thống sinh vật chỉ thị và sử dụng vi tảo làm sinh vật chỉ thị. ...................... 13
1.3.1 Khái niệm về sinh vật chỉ thị. ................................................................. 15
1.3.2 Vi tảo chỉ thị. ......................................................................................... 16
1.4 Tình hình ô nhiễm sông trên thế giới và Việt Nam. .......................................... 17
1.4.1 Hiện trạng ô nhiễm sông trên thế giới. ................................................... 17
1.4.2 Hiện trạng ô nhiễm sông ở Việt Nam. .................................................... 20
1.4.3 Những nghiên cứu về sông Hồng. .......................................................... 25
PHẦN II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................. 29
2.1. Đối tượng và địa điểm nghiên cứu. ................................................................. 29
2.1.1 Đối tượng nghiên cứu. ........................................................................... 29
2.1.2. Địa điểm nghiên cứu. ............................................................................ 29
2.2. Phương pháp nghiên cứu. ............................................................................... 30
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu thực địa. ....................................................... 30
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm................................. 30
Phần III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................................. 32
3.1. Đặc điểm lưu vực sông Hồng. ......................................................................... 32
3.2. Biến động các thông số thủy lý, thủy hóa chất lượng nước trong tại một số điểm
nghiên cứu trên sông Hồng. ................................................................................... 34
3.2.1. Biến động pH ........................................................................................ 34


Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Ngọc

3.2.2. Độ đục (NTU). ...................................................................................... 35
3. 2.3. Tổng lượng chất rắn hòa tan (TDS). ................................................... 36

3.2.4. Lượng Oxy hòa tan (DO). ..................................................................... 37
3.2.5. Các muối Nitơ và Photpho hòa tan. ...................................................... 38
3.3. Biến động cấu trúc quần xã thực vậ nổi tại các điểm nghiên cứu trong hệ thống
sông Hồng. ............................................................................................................ 41
3.3.1 Thành phần thực vật phù du. ................................................................. 41
3.3.2. Biến động số lượng tế bào tại 4 điểm nghiên cứu theo mùa. ................. 42
3.3.3. Biến động số lượng tế bào các ngành tảo theo mùa. ............................. 43
KẾT LUẬN ........................................................................................................... 49
KIẾN NGHỊ .......................................................................................................... 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 51
Tài liệu tiếng Việt. ................................................................................................. 51
Tài liệu tiếng Anh. ................................................................................................. 52
Internet. ................................................................................................................. 53


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Các thành phần trong hệ sinh thái thủy vực [6]. .................................... 5
Bảng 2. Bảng chỉ số ô nhiễm của các loài tảo chịu được ô nhiễm cao (Palmer,
1969). .................................................................................................................... 17


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Ô nhiễm Sông Citarum ở Jakarta Indonesia (Vietbao.vn). .................. 18
Hình 2. Sự ô nhiễm của sông Mississippi ở Mỹ (vietbao.vn). ............................ 19
Hình 3. Một bờ biển phì dưỡng ở Thanh Đảo – Trung Quốc (khoahoc.tv). ..... 19
Hình 4. Một đoạn sông Nhuệ, Từ Liêm, Hà Nội (khoahoc.tv) ........................... 21
Hình 5. Một đoạn sông Đồng Nai chảy qua Biên Hòa (khoahoc.tv). ................. 23
Hình 6. Bản đồ thu mẫu tại các điểm nghiên cứu trên sông Hồng .................... 29
Hình 7. Biến động pH tại 4 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng. .......... 35
Hình 8. Biến động NTU tại 4 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng. ....... 35

Hình 9. Biến động TDS tại 4 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng. ........ 36
Hình 10. Biến động DO tại 4 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng. ........ 37
Hình 11. Biến động N-NH4 tại 4 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng. ... 39
Hình 12: Biến động N-NO2 tại 4 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng. .. 39
Hình 13: Biến động N-NO3 tại 6 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng... 40
Hình 14. Biến động P-PO4 tại 4 điểm nghiên cứu trong lưu vực sông Hồng. ... 41
Hình 15. Biến động số lượng tế bào tại 4 điểm nghiên cứu theo mùa (2014). ... 42
Hình 16. Biến động số lượng các ngành tảo tại 4 điểm nghiên cứu trên sông
Hồng trong giai đoạn 2014. ................................................................................. 43
Hình 17. Biến động số lượng các ngành tảo theo thời gian tại điểm Hà Nội..... 44
Hình 18. Biến động số lượng các ngành tảo theo thời gian tại điểm Vụ Quang.
.............................................................................................................................. 45
Hình 19. Biến động số lượng các ngành tảo theo thời gian tại điểm Hòa Bình. 46
Hình 20: Biến động số lượng các ngành tảo theo thời gian tại điểm Yên Bái. .. 46
Hình 21. Phân tích hợp phần (PCA) dựa trên các thông số thủy lý - thủy hóa và
quần xã thực vật nổi tại 6 điểm nghiên cứu trên hệ thống sông Hồng năm 2014.
.............................................................................................................................. 47


DANH TỪ VIẾT TẮT
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam
TB/L: Tế bào/Lít
NTU: Neophelometric Turbidity Unit
PCA: Principal component analysis


MỞ ĐẦU
Ngày nay ô nhiễm môi trường nước đang là một trong những vấn đề nóng
bỏng toàn cầu. Ở Việt Nam tốc độ đô thị hóa và phát triển kinh tế nhanh chóng đã
và đang phát triển mạnh gây ảnh hưởng đến nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm.

Nhiều nguồn thải chưa qua xử lý đã trực tiếp xả vào các thủy vực gây suy giảm chất
lượng nước, ảnh hưởng tới đời sống thủy sinh vật trong thủy vực và sức khỏe cộng
đồng.
Trong số 2372 con sông lớn nhỏ trên lãnh thổ Việt Nam thì hệ thống sông
Hồng là một điển hình của sông ngòi chịu tác động mạnh mẽ của khí hậu và con
người. Cho tới nay, chất lượng nước ở các thủy vực trong hệ thống sông Hồng được
đánh giá dựa trên các chỉ tiêu lý, hóa với từng lưu vực riêng lẻ chưa hệ thống nên
chưa có nhiều kết quả. Do đó, việc đánh giá đầy đủ năng suất trong lưu vực sông
Hồng cũng như tác động của yếu tố tự nhiên đến thủy vực là cần thiết. Xuất phát từ
thực tế đó, đề tài “Nghiên cứu sự biến động, phân bố cấu trúc, quần xã thực vật
nổi tại một số điểm trên hệ thống sông Hồng” được tiến hành nhằm mục đích:
• Đánh giá hiện trạng chất lượng nước tại các điểm nghiên cứu trong lưu vực
sông Hồng.
• Xác định mức độ đa dạng, phân bố và biến động của cấu trúc quần xã thực
vật nổi trong lưu vực sông Hồng và vai trò của một số yếu tố môi trường.

K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

1


PHẦN I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Hệ sinh thái dòng chảy.
1.1.1. Những đặc điểm về hệ sinh thái dòng chảy.
Dòng chảy được đặc trưng bởi sự vận động theo một chiều liên tục của
nước. Sự tạo thành dòng chảy chủ yếu là do nước mưa rơi xuống đất, một phần bị
tổn thất do bốc hơi, đọng vào các chỗ trũng và ngấm xuống đất, phần còn lại dưới
tác dụng của trọng lực chảy tràn trên các sườn dốc, tập trung vào các chỗ trũng do
hoạt động địa chấn hình thành các khe, kẽ nứt rồi dòng nước chảy dựa vào đó, lại có
khi dòng chảy hình thành do con người sử dụng đất là hệ quả của quá trình phát

triển kinh tế. Quá trình bào mòn của dòng nước khi chảy từ nơi cao xuống thấp đã
hình thành nên các sông, suối, kênh rạch [1, 19, 28]. Phần lớn lượng lớn nước trong
sông ngòi ao hồ là do dòng chảy trực tiếp trên mặt đất cung cấp và được định nghĩa
là dòng chảy mặt [27].
Các thủy vực nước mặt có nhiều loại hình thủy vực khác nhau như: sông,
suối, hồ, ao, ruộng lúa... Đặc tính chung là trong nước có ít thành phần muối Na+,
Cl-, SO4 2; nhiều thành phần muối Ca2 +, HCO3 -, CO3 2- và nó chia thành hai nhóm:
nước đứng và nước chảy.
• Các thủy vực nước đứng: hồ, ao, đầm lầy…
• Các thủy vực nước chảy: sông, suối, mạch nước phun…[29].
Hệ sinh thái nước chảy có những đặc trưng sai khác so với hệ sinh thái
nước đứng. Yếu tố đặc trưng cho sự sai khác là dòng chảy. Dòng chảy là một hệ
thống “mở”, thuỷ vực nước chảy liên tục được nhận nước và các chất dinh dưỡng
mới do quá trình xói mòn và rửa trôi, đồng thời đưa chúng từ nơi này sang nơi
khác. Các chất dinh dưỡng chỉ tồn tại 1 thời gian, tạm thời ở nơi nào đó, hoặc trong
cơ thể sinh vật, cuối cùng chúng đều theo dòng nước về cuối dòng, và không thể
trực tiếp quay trở lại [20, 31]. Từ đặc điểm này ta dẫn ra một số đặc điểm khác có
tính hệ quả:
Sự không phân tầng: Ở các thủy vực nước đứng đặc trưng bởi sự phân tầng và biểu
thị bằng khối lượng nước bị phân tầng và hình thành 3 vùng khác nhau về nhiệt độ:
K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

2


Tầng trên (Epilimnion) ấm, nước được xáo trộn tốt. Tầng giữa (Metanlimnion)
Gradien nhiệt độ thay đổi nhanh theo độ sâu giữa nước tầng mặt và nước ở đáy.
Tầng đáy (Hypolimnion) nhiệt độ nước thấp và ổn định [30]. Ở các thủy vực nước
chảy, dòng chảy xáo trộn liên tục, độ sâu không lớn, bề mặt tiếp xúc không khí
nhiều nghĩa là nhiệt độ, ánh sáng, oxy hòa tan khá đồng đều theo chiều thẳng đứng

[19]. Nhưng theo chế độ dòng chảy các yếu tố này có sai khác lớn vì dòng chảy có
chiều dài lớn và đi qua nhiều vùng địa lý khác nhau. Các quần xã thuỷ sinh vật ở
sông có thành phần không đồng nhất thay đổi theo các vùng thượng lưu, trung lưu
và hạ lưu sông. Đặc biệt khi sông đổ vào các biển có thuỷ triều thường tạo nên các
hệ cửa sông (Estuaries) rất giàu tiềm năng. Đa dạng sinh học và thành phần loài
còn mang tính pha trộn do nhiều loài ngoại lai từ các thuỷ vực khác di nhập vào [2].
Đặc biệt sự xáo trộn dòng chảy mang lại nguồn oxy hòa tan cao hơn so với thủy
vực nước đứng. Chính vì vậy, hệ động vật sinh sống trong thủy vực nước chảy vô
cung mẫn cảm với điều kiện thiếu hụt oxy hòa tan [3].
Sự xói mòn và lắng đọng: Ở thủy vực nước chảy dòng chảy gây ra sự xói
mòn ổn định, vật chất được vận chuyển đến một khoảng cách nhất định rồi mới
lắng đọng. Kết quả là các dòng chảy đều có xu hướng thu ngắn phần thượng lưu,
phần hạ lưu chảy uốn khúc, chậm lại và mở rộng. Tất nhiên, sự xói món cũng xuất
hiện ở thủy vực nước đứng nhưng ít do vật chất thường nằm lại hoặc bị mang đi
không xa. Chính do sự vận động liên tục của dòng chảy và xói mòn thường xuyên,
độ đục của các sông thường cao hơn so với ao, hồ [20].
Hình thái: Nhìn chung, thủy vực nước đứng có độ sâu lớn, lưu vực đơn
giản, rộng, được hình thành chủ yếu là do các nguyên nhân nhân tạo. Thủy vực
nước chảy thường hẹp, nông, lưu vực phức tạp và kéo dài [20].
Sự biến động nước theo thời gian: Thủy vực nước chảy xảy ra sự biến
động của nước theo chu kỳ mùa thể hiện bằng nước trong các thuỷ vực tăng cao
trong một số tháng liên tục (mùa lũ) và hạ thấp trong một số tháng liên tục còn lại
(mùa kiệt) một cách rõ ràng. Ngoài ra nó còn biến động theo chu kỳ năm, sự dao
động chế độ dòng chảy theo chu kỳ dài, mỗi chu kỳ có một số năm ít nước liên tiếp
(pha ít nước) và một số năm nhiều nước liên tiếp (pha nhiều nước), giữa chúng có
thể có một số năm chuyển tiếp với những giá trị nước trung bình. Tính chu kỳ của
K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

3

tài nguyên nước là hệ quả của việc một số yếu tố hình thành chúng biến động có
tính chu kỳ. Bên cạnh đó dòng chảy còn là sản phẩm tác động của nhiều yếu tố
ngẫu nhiên. Khi các yếu tố ngẫu nhiên đều có tác động đáng kể tới dòng chảy thì nó
sẽ mang tính ngẫu nhiên rõ rệt. Những hiện tượng thuỷ văn, như lũ lụt, hạn hán, xảy
ra theo chu kỳ, nhưng các đặc trưng định lượng của chúng, như độ lớn, thời điểm
xuất hiện..., lại có tính ngẫu nhiên và tuân theo một quy luật ngẫu nhiên nhất định.
Biến động này không được biểu hiện rõ rệt trong các thủy vực nước đứng [4].
Khả năng tự tái tạo nước ở các lưu vực: Với đặc trưng dòng chảy liên tục
một chiều nước có thể tự tái tạo về lượng, chất và năng lượng. Khả năng tự tái tạo
về lượng và năng lượng thực hiện nhờ tuần hoàn nước. Khả năng tái tạo về chất
thông qua các quá trình cơ, lý, hóa như chuyển dịch dòng nước, pha loãng và lắng
đọng tự nhiên, khả năng tự làm sạch hóa học và hóa sinh [4].
1.1.2 Đặc điểm quần xã sinh vật dòng chảy.
Quần xã sinh vật là một tập hợp các quần thể phân bố trong một vùng hoặc
trong một sinh cảnh nhất định. Đó là một đơn vị có tổ chức, tức là có một số tính
chất đặc biệt không thể thấy ở mức quần thể và cá thể. Quần xã sinh vật là một thể
thống nhất nhờ sự chuyển hóa và trao đổi chất tương hỗ [5].
Quần xã sinh vật dòng chảy cũng như trong các thủy vực khác, theo dạng
sống có thể phân thành:
• Sinh vật đáy (benthos).
• Sinh vật nổi (plankton).
• Sinh vật tự bơi (nekton).
• Sinh vật sống trên bề mặt nước (neuston).
Tuy nhiên thì thành phần từng nhóm sinh vật và thành phần loài có sự thay
đổi theo điều kiện tự nhiên dòng chảy. Để mô tả được dễ dàng, trong cấu trúc hệ
sinh thái có thể phân chia một cách hợp lý các thành phần sau:
• Những chất vô cơ (C, N, CO2, H2O...) tham gia vào chu trình chuyển hóa vật
chất.
• Những chất hữu cơ (protein, gluxit, lipid, các chất mùn...) liên kết các thành

phần hữu sinh và vô sinh.
K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

4


• Chế độ khí hậu (nhiệt độ và các yếu tố vật lý khác).
• Sinh vật sản sinh: sinh vật tự dưỡng, chủ yếu là thực vật có khả năng tạo
thức ăn từ những chất vô cơ đơn giản qua quá trình quang hợp.
• Sinh vật lớn tiêu thụ hoặc sinh vật ăn sinh vật – sinh vật dị dưỡng chủ yếu là
động vật ăn các sinh vật khác hoặc các phần tử chất hữu cơ.
• Sinh vật nhỏ tiêu thụ, sinh vật phân hủy - sinh vật dị dưỡng chủ yếu là vi
khuẩn, nấm phân huỷ các hợp chất phức tạp của chất nguyên sinh chất, hấp
thụ một số sản phẩm phân huỷ và giải phóng những chất vô cơ dinh dưỡng
thích hợp cho việc sử dụng của sinh vật sản xuất, cũng như giải phóng các
chất vô cơ là nguồn năng lượng, là chất ức chế hoặc kích thích đối với thành
phần sinh học khác của hệ sinh thái.
Như vậy, trong cấu trúc trên có thể thấy ba thành phần đầu là môi trường vật
lý và ba thành phần sau chính là quần xã sinh vật [4].
Bảng 1. Các thành phần trong hệ sinh thái thủy vực [6].
Thành phần sinh thái
Đặc trưng
Các yếu tố vô sinh

Các loại muối dinh dưỡng: N, P, Si...,
ánh sáng, nhiệt độ, độ trong...

Sinh vật sản xuất

Tảo phù du, thực vật thủy sinh

Sinh vật trong tầng tự dưỡng

Giáp xác, trùng bánh xe

Sinh vật trong tầng dị dưỡng

Côn trùng đáy, động vật thân mềm.,
giáp xác (Ostracoda, tôm, cua)

Sinh vật lớn hiếu động

Cá, các loài bò sát, thú biển

Vi sinh vật – sinh vật tiêu thụ (sinh vật hoại

Vi khuẩn và nấm

sinh)

1.1.2.1. Những thích nghi theo điều kiện tự nhiên của dòng chảy.
Điều kiện sống của các nhóm thủy sinh vật trong các thủy vực nước chảy có
sự biến động rất lớn do đặc điểm quan trọng của sông là chế độ nước chảy, sự phân
chia thành nhiều đoạn sinh cảnh khác nhau: thượng lưu, trung lưu và hạ lưu có
nhiều nhánh sông chảy qua nhiều địa phương. Phù hợp với đặc điểm trên, quần xã
thuỷ sinh vật sông có cấu tạo không đồng nhất, sai khác nhau giữa thương lưu và hạ
K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

5

lưu. Thành phần loài cũng mang tính chất pha trộn, có nhiều loài ngoại lai từ các
thuỷ vực khác di nhập vào. Tốc độ dòng chảy ảnh hưởng rất lớn tới sự phân bố theo
chiều dài sông của quần xã sinh vật. Từ thượng nguồn, tính đa dạng của quần xã
sinh vật tăng dần, đồng thời có sự thay thế của nhóm ưa oxy bởi nhóm kém ưa oxy
hơn; những loài có khả năng chống chịu tốc độ dòng chảy lớn thay thế bằng nhóm
kém hơn; những loài ăn thịt thay thế bằng loài ăn thực vật, mùn bã và sinh vật nổi;
những loài đẻ trứng vùi thay thế bằng các loài đẻ trứng bám và trứng nổi. Ví dụ như
vùng thượng lưu có nhiều loài cá đặc trưng cho vùng núi như: cá sỉnh, cá hoả, cá
chát, cá loà…, trong khi đó ở vùng hạ lưu, khu hệ cá gồm các loài phổ biến ở vùng
đồng bằng (cá chép, cá diếc, cá chày, cá mè…) và các loài cá từ biển di cư vào (cá
mòi, cá cháy…) [1, 4, 19, 20, 21].
Ngoài ra, trong thủy vực nước chảy cấu trúc quần xã sinh vật còn thay đổi
theo kiểu hình nền đáy. Trong thành phần sinh vật đáy ở sông, thực vật kém phát
triển, động vật đáy rất đa dạng tuỳ thuộc vào tính chất nền đáy: đáy cát, đáy đá hay
đáy bùn. Sinh vật đáy đá thường thấy ở thượng lưu sông thuộc vùng núi, thành
phần đặc trưng là các ấu trùng và các loài ốc núi. Ngoài ra còn có thể gặp hải miên
nước ngọt, sán tiêm mao, những nhóm này ít thấy ở các sông vùng đồng bằng. Sinh
vật đáy cát và đáy bùn thường thấy ở trung và hạ lưu sông, thành phần gồm ấu
trùng côn trùng, giun ít tơ, ốc, trai sông, trai cóc. Sinh vật tự bơi ở sông gồm có cá,
bò sát ở nước và động vật có vú ở nước. Các loài cá sông có thể là cá thường trú, có
thể là cá từ biển di nhập vào từng thời gian để sinh sản [3, 4].
Nếu xét theo chiều ngang của dòng chảy thì quần xã sinh vật cũng có thay
đổi. Thành phần loài, số lượng cá thể sinh vật giảm từ bờ ra giữa dòng. Nơi có
thành phần phong phú nhất là nơi nước chảy yếu, xuất hiện trên các triền sông. Từ
hai bên bờ ra tới giữa dòng, kích thước cá thể cũng giảm dần, những loài sống ở
giữa dòng thường có kích thước nhỏ, cư trú nơi có những hạt bùn nhỏ mịn. Ở các
khúc sông vùng đồng bằng, nơi nước vẫn còn chảy xiết, quy luật này thể hiện rõ
hơn so với các sông vùng núi. Đến phần hạ lưu, nơi nước chảy chậm, tính phân bố
lại đồng đều như các vùng núi [1, 3].

Sự biến động quần xã sinh vật phụ thuộc vào sự biến động mực nước, liên quan tới
biến đổi khí hậu. Số lượng sinh vật sống nổi nhiều nhất vào kỳ nước thấp và nghèo
K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

6


đi ở thời kì nước cao. Sở dĩ như vậy là do trong mùa lũ tốc độ dòng quá lớn và độ
đục cao [3, 4, 21].
1.1.2.2. Những biến đổi theo điều kiện ô nhiễm.
Trong sự biến đổi của khí hậu và quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa
phát triển như ngày nay thì ô nhiễm môi trường là việc không thể tránh khỏi. Chính
điều này đã gây ảnh hưởng lớn tới quần xã sinh vật thủy sinh, nó làm cho quần xã
sinh vật ngoài biến đổi tự nhiên còn thay đổi theo các mức độ ô nhiễm. Dưới đây là
hệ thống ô nhiễm (Saprobicsystem) -Kolkwitz và Marsson (1902, 1908, 1909). Hệ
thống này dựa vào việc quan sát sự thay đổi của khu hệ sinh vật xảy ra ở nguồn
nước bị ô nhiễm hữu cơ. Khi quá trình tự làm sạch xảy ra, những thay đổi hơn nữa
của hệ sinh thái cũng có thể được quan sát chủ yếu vào các thành phần quần xã sinh
vật:
Vùng rất ô nhiễm (polysaprobic zone): Quá trình phân hủy xảy ra rất
nhanh và trạng thái kỵ khí chiếm ưu thế. Nước rất bẩn có màu xám, có mùi hôi,
có độ đục cao do số lượng lớn của vi khuẩn và chất keo. Trong nước vắng mặt
hầu hết các loài sinh vật tự dưỡng, vi khuẩn chiếm ưu thế, đặc biệt là
thiobacteria, thích ứng tốt với sự có mặt của H2S . Có nhiều loài trùng chân rễ,
trùng roi động vật, trùng tiêm mao là những sinh vật điển hình cho vùng nước
rất bẩn. Một số ít loài động vật không xương sống có thể sống được trong vùng
nước rất bẩn thường xuyên có huyết sắc tố, haemoglobin như Tubifex,
Chironomusthummi. Cá thường không có mặt ở vùng này [13, 15]
Vùng ô nhiễm (α mesosaprobic zone): Các loại amino acid và các sản
phẩm phân hủy của chúng chủ yếu là acid béo. Đã có oxygen. Nước thường có

màu xám đen, có mùi thối do H2S và do sự lên men của protein và carbohydrate.
Vùng này mang tính chất của các loài nấm nước thải (sewage fungus) trong đó
Sphaerotilus natans chiếm ưu thế. Ngoài ra còn xuất hiện vi khuẩn sắt, lưu
huỳnh và một số nhóm thích nghi với điều kiện thiếu oxy như giun ít tơ, bọ cánh
cứng dưới nước, vi khuẩn lam, tảo mắt. Khi mức độ ô nhiễm bắt đầu giảm, xuất

K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

7


hiện thêm tảo lục. Giáp xác (Crustacea), một số ít loài thuộc giáp xác râu ngành
hay chân bèo cũng có mặt và một số ấu trùng của côn trùng.
Vùng ô nhiễm trung bình (β mesosaprobic zone): Hàm lượng oxygen
khá cao, có thể trên mức bão hòa trong ngày ở vùng nước phú dưỡng. Quá trình
khử hầu như đã hoàn thành, các sản phẩm phân hủy protein như các amino acid
các acid béo chỉ có hàm lượng thấp. Nước trong hay hơi đục, không mùi và
thường không màu. Tảo silic và tảo lục có điều kiện phát triển. Có xuất hiện cỏ
nước. Động vật đáy có kích thước lớn như thân mềm, côn trùng, đỉa và cá nước
ngọt (họ Cyprinidae) xuất hiện. Ngành giáp xác có chân bèo (Copepoda), râu
ngành (Cladocera), bơi nghiêng (Amphipoda), giáp xác có vỏ (Ostracoda) [13,
15, 19].
Vùng ô nhiễm ít (Oligosaprobic zone): Oxygen thường ở mức bão
hòa. Sự khoáng hóa tạo nên các vật chất vô cơ. Tảo và thực vật bậc cao thích
nghi với điều kiện này. Vi khuẩn lam và nấm vẫn xuất hiện nhưng không nhiều.
Có nhiều loài nhạy cảm như rêu thủy tinh, sán tiêm mao và ấu trùng côn trùng
chỉ xuất hiện trong vùng nước sạch. Cá chiếm ưu thế là cá hồi.
Quá trình tự làm sạch thủy vực nước chảy là một quá trình liên tục, bởi
vậy giới hạn chưa thực sự là rõ ràng. Ngoài ra, quá trình này còn thay đổi theo điều
kiện nguồn thải, nhiệt độ, dòng chảy. Nước càng ấm, hoạt động của vi khuẩn càng

tăng, sự phân hủy sẽ diễn ra trong một thời gian ngắn và trên một đoạn sông ngắn
[9, 10, 19, 20, 22].

K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

8


1. 2. Ảnh hưởng của ô nhiễm đến quần xã thủy sinh vật.
Chúng ta không thể phủ nhận mối tương tác mật thiết và chặt chẽ giữa yếu tố
môi trường và cơ thể sống. Môi trường nước tác động tới cơ thể sống, dù nó ô
nhiễm ở mức độ nặng hay nhẹ đều gây ảnh hưởng xấu tới quần xã thủy sinh vật.
Các nghiên cứu cho thấy chất lượng môi trường nước, kiểu ô nhiễm hay mức độ ô
nhiễm của môi trường nước sẽ tác động tới thủy sinh vật theo các mức độ khác
nhau:
Ô nhiễm nhẹ: kích thích sự phát triển của nấm, vi khuẩn, thực vật phiêu
sinh…
Ô nhiễm nặng: làm giảm sự đa dạng (thành phần loài) đồng thời làm giảm
mật độ, sinh khối. Làm thay đổi cấu trúc khu hệ thủy sinh vật như có thể xuất hiện
loài mới thích nghi cao với môi trường giàu dinh dưỡng, nhiễm bẩn cao như hiện
tượng nở hoa thực vật nổi, sinh vật đáy; một số loài nhạy cảm hoặc không có khả
năng chống chịu với môi trường ô nhiễm sẽ bị biến dạng cơ thể ( cấu trúc nội quan,
mầu sắc, gen..), sự tích lũy các chất gây độc quá mức bình thường sẽ dẫn tới chết
dần dần.
Ô nhiễm rất nặng: sẽ đe dọa và có thể hủy diệt một số loài nhạy cảm với
môi trường ngay trong thời gian đầu và hủy diệt từ từ với các loài khác, một số loài
cũ không có khả năng phục hồi và các loài mới cũng không thể xuất hiện. Hệ sinh
thái thủy vực bị hủy diệt hoàn toàn [6].
1.2.1 Ảnh hưởng tới mức độ đa dạng.
Các tảo đơn bào là mắt xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn, hình thành nên đặc

trưng sản xuất sinh học trong hệ sinh thái thủy vực. Vì vậy ảnh hưởng của ô nhiễm
môi trường làm phá vỡ cấu trúc quần thể làm cho thành phần loài thủy sinh vật kém
phong phú thể hiện ở thành phần loài ít, mật độ, sinh khối thấp, các loài nhạy cảm
bị thay thế bởi những loài kém hơn về mặt dinh dưỡng. Tại các thủy vực ô nhiễm
nông dược nó ngăn cản quang hợp của phiêu sinh thực vật và sự nẩy mầm của các
tiếp hợp bào tử (zygospores) của tảo lục Chlorophyceae [7]. Một số thủy vực ô
nhiễm hữu cơ nhẹ có thể kích thích sự phát triển của tảo nhưng ở thủy vực ô nhiễm
K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

9


nặng, đặc biệt là thủy vực cạnh vùng phát thải nó sẽ phá vỡ thành phần loài, làm
giảm kích thước tế bào thực vật phù du. Biểu hiện là các loài tảo lục lam thay thế
cho các loài diatom ưa sạch, thậm chí hầu như không thấy các nhóm thủy sinh vật
phổ biến nữa (sinh vật nổi, tôm, cua, trai, ốc, cá), mà chỉ còn các nhóm vi sinh vật
hoại sinh trong điều kiện hiếm khí và nấm [8]. Một số thủy vực ô nhiễm nhiệt do
hoạt động công nghiệp làm quá trình trao đổi chất của quần thể thay đổi dẫn tới
giảm sự đa dạng thành phần loài. Khi tăng nhiệt độ 100C sự đa đạng tảo diatom
giảm 2.5 lần, tại 250C tảo diatom thay đổi thành tảo lục (Chlorophyceae) và 33 350C thay đổi thành tảo lam (Cyanophyceae) [14].
Ô nhiễm không chỉ gây suy giảm đa dạng sinh học mà còn giảm mật độ,
sinh khối các nhóm thủy sinh vật. Hầu hết thủy vực ô nhiễm hữu cơ có mật độ và
sinh khối thủy sinh thấp hơn so với thủy vực không ô nhiễm hoặc ô nhiễm ở mức
độ thấp.
1.2.2 Ảnh hưởng đến cấu trúc quần xã.
Chất lượng môi trường nước, kiểu ô nhiễm, mức độ ô nhiễm môi trường
nước đã tác động rất rõ tới cấu trúc và tỷ lệ giữa các nhóm thủy sinh vật cả về định
tính và định lượng. Đặc biệt các nhóm có khả năng thích nghi cao trong điều kiện
môi trường ô nhiễm môi trường nào đã trở thành chỉ thị cho môi trường đấy. Chúng
ta có thể thấy các loài tảo mắt Phacus, Euglena; tảo silic Nitzschia; tảo lục

Chlorella,… xuất hiện trong môi trường giàu chất hữu cơ. Tảo beegiatoa xuất hiện
trong môi trường có nồng độ Hydrogen Sulfat (H2SO4) cao [2]. Trong môi trường
trầm tích đáy nguồn dinh dưỡng phong phú thì giun ít tơ, một số ấu trùng muỗi lắc
Chironomidae, vi khuẩn kỵ khí Closterium xuất hiện. Ngược lại, một số nhóm thủy
sinh vật phân bố rộng rãi lại không thấy hoặc ít thấy trong các thủy vực ô nhiễm
trên như các loài tảo Silic đơn bào, nhóm giáp xác Copepode, nhiều loài tôm, cua,
trai, ốc [8].
1.2.3 Ảnh hưởng của phì dưỡng và hiện tượng “nở hoa” của thực vật nổi.
Hiện tượng phú dưỡng là một dạng biểu hiện của ao hồ bị ô nhiễm do dư
thừa các chất dinh dưỡng, thông thường khi hàm lượng nitơ (N) lớn hơn 500µg/l và
photpho (P) lớn hơn 20µg/l. Sự dư thừa các chất dinh dưỡng này sẽ thúc đấy sự phát
10
K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh


triển của các loài tảo, rong, rêu và các thực vật thân mềm trong nước và cuối cùng
sẽ ảnh hưởng đến sự cân bằng sinh học của nước. Các loài sinh vật này sau khi chết
sẽ phân hủy tạo ra một lượng lớn các hợp chất hữu cơ. Khi các thực vật bùn lắng
xuống ao hồ, cộng với sự phát triển mạnh của các loài thực vật ở ven bờ làm cho ao
hồ ngày càng nông hơn và mặt hồ ngày càng bị thu hẹp, cuối cùng ao hồ sẽ biến
thành đầm lầy, thậm chí trên thế giới có hồ biến mất hoàn toàn do hiện tượng phì
dưỡng xảy ra trong một thời gian dài.
Nguyên nhân gây phì dưỡng là sự thâm nhập một lượng lớn N, P từ nước
thải sinh hoạt của các khu dân cư, rác thải công nghiệp, y tế, thực phẩm…không
qua xử lý hoặc xử lý không kỹ đã đổ ra sông hồ. Khi các hồ gia tăng chất dinh
dưỡng, các loài tảo thuộc các chi Microcystis, Anabaena, Oscillatoria,
Hapalosiphon

và

Anabaenopsis,

Cylindrospermopsis

và

Aphanizomenon,

Alexandrium, Pseudo-nitzschia, Gyrodiunium, Dinophysis,… phát triển mạnh sẽ
hạn chế ánh nắng mặt trời. Với hồ phú dưỡng, lượng oxy hòa tan tăng đáng kể khi
trời tối do sự hô hấp của tảo, gây thiếu oxy cho các sinh vật thủy sinh. Hiện tượng
cá chết nhiều ở hồ Dianchi và Thái Hồ ở Trung Quốc là một minh chứng cho hiện
tượng này. Hiện tượng phú dưỡng có thể gây ra cạnh tranh giữa các loài trong hệ
sinh thái, gây ra sự thay đổi trong thành phần loài của hệ sinh thái. Ngoài ra, một số
tảo nở hoa có chứa các hợp chất độc hại cùng với lượng chất hữu cơ được phân giải
rất lớn sau quá trình tảo chết tác động lên chuỗi thức ăn, dẫn đến tử vong ở động vật
thủy sinh. Ngoài ra, đa số nguồn nước dùng cho sinh hoạt, công nghiệp, nông
nghiệp…do đó mà ô nhiễm nước gián tiếp ảnh hưởng tới vật nuôi, động vật hoang
dã và đời sống con người [8].
Thủy triều đỏ (red tide), hiện tượng nở hoa nước (water bloom) là thuật ngữ
chỉ sự nở hoa của các loài thực vật phù du biển. Đây là hiện tượng tự nhiên xảy ra
do mật độ tế bào vi tảo gia tăng lên đến hàng triệu tế bào/lít (thông thường có
khoảng 10 - 100 tế bào vi tảo/ml, nhưng trong trường hợp “nở hoa” mật độ có thể
lên trên 10.000 tế bào/ml) làm biến đổi màu của nước biển từ xanh lục đậm, đỏ cho
đến vàng xám (người dân ven biển thường gọi là nước cám, nước mùn cưa) [32].

K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

11

Hiện tượng thủy triều đỏ có liên quan chặt chẽ tới sự phú dưỡng của thủy
vực. Nguyên nhân của hiện tượng trên có liên quan đến các yếu tố môi trường như:
nhiệt độ, độ mặn và hàm lượng muối dinh dưỡng cũng như các trường khí - thủy
văn. Ngoài ra, các chất thải từ hoạt động của con người như nuôi trồng thủy sản
thiếu quy hoạch, sự phát triển của các nhà máy chế biến thủy sản, hóa chất… cũng
là một trong các nguyên nhân dẫn đến sự hình thành thủy triều đỏ [27].
Hầu hết các loài vi tảo biển nở hoa thường đưa đến hậu quả làm cho môi
trường xấu đi. Tảo chết và chìm xuống đáy thủy vực với một lượng lớn sau nở rộ
tạo thành một lượng chất dinh dưỡng tích lũy trong trầm tích đáy. Một số chất dinh
dưỡng vô cơ dễ phân hủy làm hàm lượng oxy hòa tan suy giảm nhanh chóng, gây
nên hiện tượng thiếu oxy trong các tầng nước làm chết các loài thủy sản, giảm đa
dạng sinh học và thay đổi cấu trúc, thành phần nhóm thủy sinh vật. Quá trình này
làm thay đổi thành phần hóa học trong nước, gây tăng các khí độc. Đến nay, các
nhà khoa học đã xác nhận có khoảng trên 300 loài vi tảo đã hình thành sự nở hoa
làm thay đổi màu nước. Trong đó có 1/4 loài (70 - 80 loài) gây hiện tượng nở hoa
có khả năng sản sinh độc tố đang là mối đe dọa đến khu hệ động vật và thực vật tự
nhiên ở nước, nghề nuôi trồng thủy sản và sức khỏe của con người do độc tố tảo có
thể được tích lũy trong vài loài động vật thân mềm sò, ốc hay cá… và không bị phá
hủy trong quá trình đun nấu, không ảnh hưởng đến mùi vị của thực phẩm. Theo các
nhà khoa học, trong vài thập kỷ qua, hiện tượng thủy triều đỏ và nở hoa nước đang
gia tăng ở cả 2 khía cạnh tần số/cường độ xuất hiện và phân bố địa lý [28].
Tại Việt Nam, hiện tượng thủy triều đỏ cũng đã xảy ra ở nhiều nơi. Tuy
nhiên, khu vực biển Bình Thuận là nơi có tần suất nở hoa của vi tảo cao nhất, hiện
tượng này dường như xảy ra hàng năm vào khoảng tháng 3 đến tháng 8, khi nhiệt
độ ấm lại và cường độ bức xạ cao nhất trong năm. Cũng trong thời kỳ tháng 7 - 8,
hiện tượng nước trồi tỏ ra mạnh nhất, nhiều nhà khoa học cho rằng hiện tượng nước
trồi cũng có quan hệ mật thiết đến sự nở hoa của vi tảo. Đồng thời, nghề sản xuất
giống thủy sản và nuôi lồng các loài tôm hùm, cá mú cũng thải ra môi trường một
lượng dinh dưỡng đáng kể cũng là một điều kiện kích thích sự nở hoa [31].

K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

12


1.2.4 Sự tích lũy sinh học (Bioaccumulation).
Sự tích lũy sinh học (bioaccumulation) là quá trình hấp thụ một hợp chất
nào đó vào cơ thể qua tất cả các con đường trong môi trường tự nhiên như thức ăn,
môi trường nước…[23].
Các hóa chất độc tác động tới cơ thể sinh vật theo hai kiểu:
• Gây độc tức thời (Acute toxicity) có thể dẫn tới cái chết sau một thời gian
ngắn. Các liều gây độc tức thời thường có hàm lượng cao hơn nhiều so với
chúng thường có trong tự nhiên.
• Gây độc tiềm tàng (Chronic toxicity) là khả năng ảnh hưởng lâu dài đến cơ
thể sinh vật, tác động đến các chu trình sinh hóa, phát triển, sinh trưởng của
cá thể. Liều gây ảnh hưởng tiềm tàng thường không lớn, thậm chí chỉ cần
một lượng nhỏ có sẵn trong tự nhiên. Cơ sở diễn ra gây độc tiềm tang là khả
năng tích tụ các chất độc của một số cơ thể sinh vật gọi là sự tích lũy sinh
học.
1.3. Hệ thống sinh vật chỉ thị và sử dụng vi tảo làm sinh vật chỉ thị.
Hiện nay, trong công tác quản lý môi trường việc đánh giá chất lượng nước
thông qua các phương pháp phân tích các chỉ tiêu lý hóa đang được sử dụng rộng
rãi. Tuy nhiên, để dự báo một cách chính xác về các tác động có hại đến hệ sinh
thái, đến đời sống các sinh vật trong nhiều trường hợp còn gặp khó khăn. Vì vậy,
quan trắc môi trường nước bằng sinh vật chỉ thị với ưu điểm là phương pháp đánh
giá nhanh, đơn giản nhưng chính xác, rẻ tiền lại không gây ô nhiễm môi trường
ngày càng trở nên quan trọng, đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi tại nhiều
nước trên thế giới như: Anh, Bỉ, Tây Ban Nha, Mỹ, Thái Lan…Việc sử dụng
phương pháp sinh học trong đánh giá chất lượng nước ngày nay đã được rất nhiều

quốc gia trên thế giới nghiên cứu và ứng dụng đạt kết quả cao do nó có ưu điểm:
• Rất đa dạng về thành phần và số lượng loài trong tự hiên, thuận tiện ứng
dụng trong các chương trình quan trắc.

K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

13


• Có phân bố ổn định theo lưu vực, có khả năng phản ánh vấn đề ô nhiễm tại
các điểm khi việc xả thải đã kết thúc/không thấy được.
• Nhiều loài nhạy cảm với ô nhiễm, cho phép phát hiện được vấn đề ô nhiễm,
đặc biệt là ô nhiễm một số hợp chất dạng vết qua phân tích mẫu lý – hóa
hoặc việc phân tích quá tốn kém.
• Nhiều nhóm sinh vật có vòng đời đủ dài, phản ánh được diễn biến chất lượng
môi trường nước thời gian dài và không đòi hỏi tần suất quan trắc liên tục.
• Một số loài đặc biệt phù hợp cho các phân tích trong phòng thí nghiệm [13].
• Mọi sinh vật đều có thể sử dụng làm sinh vật chỉ thị tuy nhiên nó có những
ưu nhược điểm nhất đinh. Theo J. M Hellawell (1989) thống kê một số nhóm
thường sử dụng làm sinh vật chỉ thị dưới nước và thấy rằng vi tảo và động
vật không xương sống là hai nhóm ưu việt hơn cả và thường xuyên được sử
dụng [24].

K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

14


1.3.1 Khái niệm về sinh vật chỉ thị.
Khái niệm chung và cơ bản của sinh vật chỉ thị được mọi người thừa nhận 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 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 nằm
trong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của đối tượng sinh vật đó” [19].
Nghĩa là, vi 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 hiện 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.
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.
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 [4].
Một số khái niệm mở rộng:
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 nhiều so với phương pháp phân tích thuỷ hoá.

K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

15

Sinh vật thăm dò và cảnh báo là những loài sinh vật bản địa đơn lẻ, có khả
năng thể hiện phản ứng có thể đo được đối với chất ô nhiễm và nó được sử dụng
như một chỉ thị cảnh báo sớm về sự có mặt của các chất ô nhiễm trong môi trường.
Đối tượng sinh vật là sinh vật chỉ thị có thể là các loài (loài chỉ thị) hoặc các
tập hợp loài (nhóm loài chỉ thị).
• Chỉ thị hệ sinh thái: đo năng suất sơ cấp, quá trình hô hấp của quần xã.
• Cấu trúc quần xã chỉ thị: tính chất chỉ thị không dừng ở loài mà từng nhóm
loài, từng quần xã sinh vật trong một vùng sinh cư. Sự biến đổi môi trường
nước đã tác động đến cấu trúc quần xã sinh vật nào đó (sinh vật nổi, sinh vật
đáy, cá, rong...). Sự thay đổi của môi trường thể hiện qua các chỉ số sinh học
như: BMWP, IBI, ASPT... (đối với quần xã sinh vật thủy vực).
• Quần thể sinh vật chỉ thị: sự biến đổi môi trường thể hiện ở sự có mặt, không
có mặt của một loài, một nhóm loài mà còn thể hiện ở sự biến đổi về số
lượng, cấu trúc quần thể các loài chỉ thị.
• Cá thể sinh vật chỉ thị là những dấu hiệu mang tính chỉ thị về sinh lý, sinh
hoá, tập tính, tổ chức tế bào của cá thể sinh vật chỉ thị [29].

1.3.2 Vi tảo chỉ thị.
Vi tảo trong hệ sinh thái thủy vực vừa là sinh vật sản xuất tạo năng xuất sơ
cấp vừa là nguồn dinh dưỡng chủ yếu cho nhiều loài và là nguồn cung cấp oxy
chính cho hệ sinh thái. Vì thế việc lựa chọn nó là sinh vật chỉ thị đánh giá chất
lượng nước đang rất được quan tâm. Tảo được chọn là sinh vật chỉ thị do đặc tính
hầu như không chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi tác nhân lý hoá. Với ưu thế kích thước
nhỏ, việc đánh giá những thay đổi trên một số lượng lớn cá thể của quần xã tảo có
thể tiến hành dễ dàng. Tảo có thể dùng làm chỉ thị cho độ axit, ô nhiễm hữu cơ, phú
dưỡng trong hồ hoặc suối. Việc thu mẫu vi tảo dễ, không tốn kém. Tuy nhiên với
loài tảo sống bám trên bề mặt đá thì đòi hỏi chú trọng trong khâu lẫy mẫu. Mặt
khác, chu kỳ sống của tảo ngắn nên không phù hợp để đánh giá tác động môi
trường trong thời gian dài [4].

K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

16


Theo Palmer (1980), ông thống kê được 46 loài và dưới loài đại diện cho vùng
nước sạch, 50 loài và dưới loài quan trọng nhất có mặt trong vùng ô nhiễm hữu cơ. Mỗi
loài thích nghi với từng điều kiện ô nhiễm riêng ngành vi khuẩn lam và tảo mắt chỉ thị
môi trường giàu chất hữu cơ, tảo beegiatoa chỉ thị môi trường nồng độ Hydrogen
Sulfat cao, tảo Sphaerolitus chỉ thị cho môi trường giàu protein, glucid, chất béo. Hai
lớp tảo Cryptophyceae, Chrysophyceae có số lượng cá thể cao trong vùng nước sạch
nhưng lại bị ảnh hưởng ngược lại trong vùng nước ô nhiễm [20].
Palmer (1969) đã đưa ra bảng chỉ số ô nhiễm (pollution index) có hệ số từ 1
đến 5, dựa trên 20 loài tảo có khả năng chịu được ô nhiễm cao. Những loài tảo
chống chịu với ô nhiễm cao được quy định số 5 và ngược lại thấp dần.
Bảng 2. Bảng chỉ số ô nhiễm của các loài tảo chịu được ô nhiễm cao (Palmer,
1969).
Chi (genus)

Chỉ số (index)

Chi (genus)

Chỉ số (index)

Anacystis

1

Micractinium

1

Ankistrodesmus

2

Navicula

3

Chlamydomonas

4

Nitzschia

3

Chlorella

3

Oscillatoria

5

Closterium

1

Pandorina

1

Cyclotella

1

Phacus

2

Euglena

5

Phormidinim

4

Gomphosphaeria

1

Scenedesmus

4

Lepocinclis

1

Stigeoclonim

2

Melosira

1

Syndra

2

Từ bảng 2 ta thấy rõ ràng 5 chi tảo Chlamydomonas, Euglena, Scenedesmus,
Phormidinium, Oscillatoria có khả năng chịu được ô nhiễm cao [20, 23].
1.4 Tình hình ô nhiễm sông trên thế giới và Việt Nam.
1.4.1 Hiện trạng ô nhiễm sông trên thế giới.

K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

17


Ô nhiễm nước đang là vấn đề đáng báo động trên thế giới hiện nay. Đặc biệt
là các nước phát triển. Cùng với sự phát triển thì các khu công nghiệp, nhà máy…đã
thải ra môi trường hàng loạt các lượng chất thải độc hại làm cho nguồn nước ở đây
bị ô nhiễm trầm trọng. Đầu tiên phải nói tới con sông ô nhiễm nhất, bẩn nhất thế

giới là sông Citarum, Tây Jakarta, Indonesia.

Hình 1. Ô nhiễm .Sông Citarum ở Jakarta Indonesia (Vietbao.vn).

Dòng sông với chiều dài lên tới 272km, được cho là dòng sông bẩn nhất
thế giới với lượng rác thải kinh hoàng, mà nếu không có những con thuyền đi lại thì
khó ai biết được đó lại là một con sông. Nó bị lấp đầy bởi rác thải sinh hoạt, hóa
chất độc hại của các nhà máy dệt may và xác động vật chết, đôi khi nó chuyển sang
màu đỏ, xanh, vàng do hàm lượng thuốc màu quá cao, những giếng làng gần đó
cũng bị nhiễm thủy ngân nặng nhưng hơn 35 triệu dân Indonesia vẫn phải dựa vào
nó để lấy nguồn nước sinh hoạt mỗi ngày [32].
Ngoài ra, thuốc bảo vệ thực vật, phân bón trong sản xuất nông nghiệp sử
dụng ngày càng nhiều mà cây chỉ hấp thụ 60% còn lại đổ vào nước mặt và nước
ngầm. Tiêu biểu là con sông Missisipi ở Mỹ.
Sông Mississipi, con sông dài thứ 2 ở Hoa Kỳ, dài 3.782km từ Hồ Itasca,
chảy từ Minnesota đến đồng bằng Louisiana. Đồng thời còn là nơi thông thủy đến
hơn 40% cho nước Mỹ. Nhận thức được tầm quan trọng của con sông này, người
Mỹ đã tiến hành xây hàng nghìn con đập và đê dọc theo chiều dài của dòng sông
trong suốt thế kỷ trước để hỗ trợ giao thông thủy và kiếm soát lũ lụt. Tuy nhiên,
việc làm này cũng đồng thời ngăn các lớp trầm tích chảy xuống hạ lưu làm xói mòn

K18 – 1101 – Khoa Công Nghệ Sinh

18