Tiểu luận chỉ thị sinh học môi trường

A. MỞ ĐẦU
Môi trường có tầm quan trọng đặc biệt đối với sự tồn tại và phát triển của đời
sống con người, sinh vật và sự phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội của đất nước, của
dân tộc và nhân loại. Nhưng hiện nay môi trường sống của con người và các loài
sinh vật đang ở trong tình trạng báo động về ô nhiễm môi trường và biến đổi khí
hậu toàn cầu. Ô nhiễm môi trường làm thay đổi thành phần và cấu trúc của môi
trường nó ảnh hưởng đến các hoạt động sống của các sinh vật cũng như ảnh hưởng
đến hoạt động sản xuất và phát triển của con người. Làm cho môi trường sống của
các loài sinh vật bị thu hẹp lại dẫn đến sự cạnh tranh về môi trường sống của các
loài sinh vật diễn ra ngày càng mạnh mẽ. Một số loài sinh vật không có khả năng
cạnh tranh thì sẽ bị đào thải và bị tuyệt chủng làm cho sự suy giảm đa dạng sinh
học của các hệ sinh thái ngày càng trầm trọng. Đối với con người thì không gian
sống bị thu hẹp và các hoạt động sản xuất, phát triển, giải trí,du lịch... của con
người bị đình trệ làm cho nền kinh tế của đất nước bị thiệt hại nặng nề và phát triển
chậm chạp. Đồng thời ô nhiễm môi trường cũng ảnh hưởng mạnh đến sức khỏe và
tuổi thọ của con người.Chính vì vậy hiện nay công nghệ xử lý ô nhiễm môi trường
được con người đặc biệt quan tâm phát triển với những cộng nghệ xử lý ô nhiễm
hiện đại và có hiệu quả; song việc xử lý ô nhiễm môi trường vẫn chưa thể đạt
được kết quả như con người mong đợi,và để áp dụng nhữn công nghệ hiện đại này
vào xử lý môi trường thì đòi hỏi về thời gian và chi phí là rất nhiều. Hiện nay con
người đã tìm ra một phương pháp mới để xử lý ô nhiễm môi trường đó phương
pháp sử dụng sinh vật chỉ thị. Phương pháp này sử dụng các loài sinh vật có khả
năng tích tụ các chất ô nhiễm để làm sinh vật chỉ thị cho chất gây ô nhiễm và
những sinh vật có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm để xử lý chất gây ô
nhiễm.Đây là phương pháp ít tốn kém về kinh tế và thời gian đồng thời nó cũng
không đòi hỏi cao về trình độ của con người. Chính vì thế mà các “sinh vật chỉ
thị” đang được quan tâm rất nhiều vì nó có vai trò và ý nghĩa rất lớn trong phương
pháp xử lý môi trường bằng phương pháp xử dụng sinh vật.

1

B. NỘI DUNG
PHẦN I. KHÁI QUÁT VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC
MÔI TRƯỜNG
I. KHÁI NIỆM VÀ CƠ SỞ CỦA CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI
TRƯỜNG
1.1 Những khái niệm về sinh vật chỉ thị sinh học
1.1.1. Khái niệm sinh vật chỉ thị sinh học môi trường
Những đối tượng sinh vật có yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái liên
quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxy, khả năng chống chịu một hàm
lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường sống. Do đó, sự hiện diện hay
không của chúng biểu thị một tình trạng điều kiện sinh thái của môi trường sống
nằm trong hay vượt giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của đối tượng sinh
vật đó
Đối tượng sinh vật: là sinh vật chỉ thị môi trường, có thể là các loài sinh vật
hoặc các tập hợp loài
Các đối tượng sinh thái chủ yếu là các yếu tố vô sinh, hàm lượng các chất
dinh dưỡng, nhu cầu oxy, chất độc và các chất gây ô nhiễm khác
1.1.2. Cơ sở của chỉ thị sinh học môi trường
a. Cơ sở của việc sử dụng sinh vật chỉ thị làm chỉ thị môi trường
Thành phần loài của 1 quần xã sinh vật được xác định bởi các yếu tố môi
trường
Tất cả các cơ thể sống đều chịu tác động của các yếu tố môi trường sống, môi
trường sống này cũng có thể bị ảnh hưởng từ môi trường xung quanh đặc biệt bị
tác động mạnh bởi các điều kiện vật lý và hóa học
Yếu tố tác động vào môi trường có thể hay không gây hại cho sinh vật nào đó,
thì sinh vật này sẽ bị hoặc không bị loại trừ ra khỏi quần thể, làm nó trở thành sinh
vật chỉ thị cho môi trường
Hiểu biết về tác động của các yếu tố môi trường lên cơ thể sống xác định sựu có
mặt và mức độ có của nhiều chất trong môi trường

2


Như vậy cơ sở cho việc sử dụng sinh vật làm vật chỉ thị môi trường dựa trên
hiểu biết về khả năng chống chịu của sinh vật với các yếu tố của điều kiện sinh thái
( yếu tố vô sinh) với tác động tổng hợp của chúng
Các yếu tố sinh thái vô sinh của môi trường có thể là: ánh sáng, nhiệt độ, nước hay
độ ẩm, các chất khí, các chất dinh dưỡng dễ tiêu
b. Tác động của các yếu tố vô sinh lên sinh vật
 Ánh sáng
Ánh sáng cần cho các hoạt động sống bình thường của động vật , cung cấp một
số chất cần thiết cho động vật. Ánh sáng có vai trò đặc biệt quan trọng đối với thực
vật: cường độ và thời gian tác động của ánh sáng có ảnh hưởng rất lớn đến quá
trình quang hợp, tổng hợp và tích lũy các chất trong cây.
Theo phản ứng với ánh sáng sinh vật được chia thành 2 nhóm: ưa sáng và ưa tối
Ưa sáng: phi lao, bồ đề, thuốc lá, cà rốt, lúa, ngô

Hình 1 :Rừng phi lao chắn cát
Hình 2 : Cây bồ đề
Ưa tối: cà độc dược, hành, dương xỉ, rêu, tảo silic ( có khả năng quang hợp
khi ánh sáng ở ngưỡng tối thiểu)

Hình 3 : Cà độc dược

Hình 4 : Dương xỉ

3

Theo phản ứng của cây trồng với ánh sáng có thể chia ra cây nhiệt đới, cây ôn
đới, cây á nhiệt đới
Theo phản ứng của cây trồng với thời gian chiếu sáng có thể chia ra: cây có phản
ứng ngày ngắn và ngày dài
 Nhiệt độ
Trong một phạm vi nhất định, nhiệt độ càng tăng tốc độ phát triển của sinh vật
càng tăng. Sinh vật có thể phản ứng với nhiệt độ bằng nhiều hình thức khác nhau
- Khi nhiệt độ cao, cây tích lũy nhiều đường, muối, tăng khả năng giữ nước,
thoát hơi nước. Cây non thường chịu lạnh tốt hơn già
- Khi bị nóng động vật có thể tỏa nhiệt, dẫn nhiệt, bốc hơi, giãn các mạch máu
ngoại vi. Khi lạnh nó co mạch, hình thành lớp lông và mỡ dưới da dày, tăng
sản nhiệt hoặc run rẩy
Theo phản ứng của cây trồng với nhiệt độ có thể chia ra cây nhiệt đới, cây ôn đới,
cây á ôn đới
 Nước và ẩm độ
Nước có vai trò rất quan trọng đối với sinh vật .Phân loại sinh vật theo mức độ
phụ thuộc vào nước:
- Sinh vật ở nước: cá, thực vật thủy sinh
- Sinh vật ưa ẩm cao: lúa, cói, lác

Hình 5: Hệ sinh vật dưới nước

Hình 6 : Hình ảnh thu cói ở Phú Yên

- Sinh vật ưa ẩm vừa: tếch, các cây họ Bạch đàn, trầu không …
- Sinh vật ưa ẩm thấp, chịu hạn: xương rồng, bỏng nẻ, thầu dầu, trúc đào, sú,
vẹt dù, cà phê, chè, phi lao, tiêu, rêu, địa y…
 Các chất khí

4

Khí quyển cung cấp O2, CO2 ch sinh vật, xử lý một phần các chất khí ô nhiễm. Khi
thành phần, tỷ trọng các chất khí trong khí quyển thay đổi, có thể có hại cho sinh
vật. Thực vật có vai trò quan trọng trong xử lý các chất khí gây ô nhiễm môi
trường ( CO2, SO2 )
 Các chất khoáng hòa tan
Chất khoáng có vai trò quan trọng trong cơ thể sinh vật, giúp điều hòa các quá
trình sinh hóa, áp suất thẩm thấu của dịch mô và các hoạt động chức năng khác.
Sinh vật có khả năng hấp thu các chất khoáng khác nhau
- Đối với cây trồng dinh dưỡng khoáng quyết định đến tình trạng sinh trưởng,
năng suất, chất lượng sản phẩm cây trồng
- Theo yêu cầu dinh dưỡng của thực vật có 14 chất khoáng là dinh dưỡng thiết
yếu cần cung cấp, được chia thành 3 nhóm theo nhu cầu: đa lượng, trung
lượng và vi lượng
Môi trường mất cân đối hàm lượng các chất khoáng có thể dẫn đến gây rối loạn
quá trình trao đổi chất làm sinh vật mắc bệnh
c. Khả năng biến đổi để thích nghi của sinh vật khi môi trường thay đổi
 Sự phản hồi của sinh vật đối với tác động từ môi trường
Sinh vật phản ứng lên tác động của môi trường bằng 2 phuong thức: chạy trốn hoặc
thích nghi. Sự thích nghi của sinh vật có thể thích nghi hình thái hoặc thích nghi di
truyền
- Thích nghi hình thái xảy ra trong suốt thời gian sống của cơ thể sinh vật
dưới tác động của các yếu tố môi trường
- Thích nghi di truyền xuất hiện trong quá trình phát triển cá thể, không phụ
thuộc vào sự có hay vắng mặt của các trạng thái môi trường , được xác định
và củng cố bởi các yếu tố môi trường
 Biến động số lượng
Quá trình biến đổi xảy ra do tác động ngẫu nhiên của các yếu tố môi trường, chủ
yếu là do yếu tố thời tiết và khí hậu. Qúa trình ảnh hưởng lên số lượng cũng như

chất lượng cá thể trực tiếp hay gián tiếp qua sự thay đổi trạng thái sinh lý của cây,
thức ăn, hoạt tính của thiên địch…
 Diễn thế sinh thái và tác động đến sinh vật chỉ thị môi trường: tác động làm
biến đổi môi trường sống gây thay đổi quần xã sinh vật
Tất cả các hoạt động kinh tế liên quan đến hệ sinh thái luôn chịu ảnh hưởng và tác
động vào quá trình diễn thế sinh thái
Nguyên nhân sảy ra diến thế:
- Nguyên nhân bên trong: gây nên nội diễn thế nằm trong tính chất của chính
hệ sinh thái, sự sinh sản và sinh tồn của các sinh vật
- Nguyên nhân bên ngoài: bao gồm các yếu tố từ bên ngoài tác động lên hệ
sinh thái làm thay đổi nó, gây nên ngoại diễn thế
5


Tác động làm biến đổi của môi trường gây ảnh hưởng lên cơ thể sống có thể quan
sát:
- Những thay đổi về thành phần loài hoặc các nhóm ưu thế
- Những thay đổi về đa dạng
- Tăng tỷ lệ chết trong quần thể
- Thay đổi sinh lý và tập tính trong các cá thể
- Những khiếm khuyết về hình thái và tế bào trong các cá thể
- Sự tích lũy dần các chất gây ô nhiễm trong các mô của những cá thể
Do ảnh hưởng của diễn thế sin thái mà chỉ các chỉ thị sinh học có thể sử dụng để
đánh giá tình trạng sinh thái, đặc biệt là khu cần bảo tồn
1.1.3. Phân nhóm chỉ thị sinh vật
-

Các sinh vật chỉ thị có thể phân nhóm theo tác dụng :
Công dung để giải đoán môi trường là các loài sinh vật chỉ thị mẫn cảm với
điều kiện môi trường không thích hợp, có thể sử dụng chúng làm công cụ để

nhận biết tình trạng môi trường
Công cụ thăm dò là những loài sinh vật chỉ tị thích nghi đối với môi trường
nhất định, sự xuất hiện của chúng có thể dùng để đo phản ứng và thích nghi
đối với sự thay đổi của môi trường
Công cụ khai thác là các loài sinh vật chỉ thị có thể chỉ thị rõ cho sự xáo trộn
hay ô nhiễm môi trường
Công cụ tích lũy sinh học- các loài sinh vật chỉ thị có khả năng tích lũy các
hóa chất trong mô của chúng
Sinh vật thử nghiệm – các sinh vật được chọn lọc để nghiên cứu trong điều
kiện thí nghiệm nhằm xác định các chất ô nhiễm

1.1.4. Tính chất của sinh vật chỉ thị
Khả năng chống chịu của sinh vật với các yếu tố vô sinh của môi trường và tác
động tổng hợp của chúng. Đặc điểm phản hồi lên tác động của nhân tố môi trường
bằng 2 hình thức chạy trốn hay thích nghi. Tính chỉ thị môi trường của sinh vật chỉ
thị được thể hiện ở các bậc khác nhau:
- Sinh vật chỉ thị
- Quần thể sinh vật chỉ thị
- Quần xã sinh vật chỉ thị
Nhờ tính chất của sinh vật chỉ thị có thể sử dụng khả năng tích tụ các chất ô
nhiễm trong cơ thể và giá trị biểu thị tác động tổng hợp của các yếu tố môi trường
lên sinh vật để đánh giá môi trường thuận lời và hiệu quả hơn so với phương pháp
lý hóa học
6


1.1.5. Tiêu chuẩn để chọn sinh vật làm sinh vật chỉ thị sinh học
-

Sinh vật đã được định loại rõ ràng

Dễ thu mẫu trong tự nhiên, kích thước vừa phải
Có phân bố rộng
Có nhiều tài liệu về sinh thái cá thể
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

1.2. Loài chỉ thị
Loài chỉ thị là các cá thể loài hay nhóm các loài sinh vật có đặc điểm sinh lý ,
sinh hóa mẫn cảm với tác động của tình trạng môi trường, chúng hoặc hiện diện
hoặc thay đổi số lượng các loài khi môi trường sống bị ô nhiễm hay bị xáo trộn.
Một số loài địa y là loài chỉ thị cho sự mẫn cảm với ô nhiễm sunfua điôxyt

Hình7 : địa y , vật chỉ thị cho môi trường đất
Đặc tính của các nhóm thực vật phát triển trên đất secpentine thường chỉ có các
nhóm cây phát triển rời rạc và lùn. Một số loài cây không thể chống chịu được sự
xáo trộn môi trường và có thể là các cây chỉ thị cho tuổi của rừng cây.
Các sinh vật chỉ thị có thể sử dụng trong đánh giá sinh thái, đánh giá môi trường
và lập bản đồ về sựu mẫn cảm đối với môi trường
1.3. Khái niệm mở rộng
7


1.3.1 Sinh vật cảm ứng
Sinh vật chỉ thị có thể tiếp tục tồn tại trong môi trường ô nhiễm dù có thể biến đổi
do tác động của chất ô nhiễm.Nhờ đặc điểm này của sinh vật cảm ứng mà có thể
nhận biết về đặc điểm môi trường

1.3.2. Sinh vật tích tụ

Sinh vật chỉ thị không bị biến đổi trong môi trường bị ô nhiếm do có khả năng
đặc biệt trong việc tích tụ những loại chất gây ô nhiễm nhất định trong mô với hàm
lượng cao hơn nhiều so với môi trường.Vì vậy sinh vật tích tụ không chỉ có khả
năng chỉ thị cho môi trường nhất định mà còn dễ bị phát hiện hơn qua những phân
tích hóa học.Trong số các sinh vật loại này rêu thường được sử dụng rộng rãi nhất,
tảo, thực vật lớn cũng thường được sử dụng, cá và động vật không xương sống
cũng co thể sử dụng
1.3.3 Sinh vật thăm dò và cảnh báo
Sinh vật thăm dò và cảnh báo là những loài sinh vật ban địa đơn lẻ, có khả năng
thể hiện phản ứng có thể đo được đối với chất ô nhiễm.Sinh vật này được sử dụng
như một chỉ thị cảnh báo sớm về sự có mặt các chất ô nhiễm trong môi trường.
Chúng được xâm nhập một cách thận trọng vào một môi trường, nơi bình thường
không thể phát hiện được chúng và hoạt đông như các hệ sinh học cảnh báo sớm
hoặc xác định sự lan rộng của ô nhiễm.Ví dụ điển hình là một số loài cá để chỉ thị
sự suy giảm chất lượng nước
1.4. Dấu hiệu sinh học
Dấu hiệu sinh học là những thể hiện sự phản ứng của sinh vật đối với tác động của
chất ô nhiễm trong môi trường. Dấu hiệu sinh học có 2 loại chính:
- Dấu hiệu sinh lý – hóa sinh
- Dấu hiệu sinh thái
1.4.1. Dấu hiệu sinh lý – hóa sinh
Đây là dấu hiệu dễ nhận biết , có nhiều ý nghĩa, nhất là các chỉ số liên quan tới khả
năng sống sót, sự sinh trưởng của cá thể, sự sinh sản của quần thể

8


1.4.2. Dấu hiệu sinh thái
Thể hiện sự biến đổi của cấu trúc quần thể hoặc quần xã sinh vật dưới tác động của
chất ô nhiễm. Khó nhận biết hơn, có thể nhận biết đánh giá bằng một số chỉ số:

thiếu hụt loài, đa dạng sinh học, loài ưu thế:
- Chỉ số thiếu hụt số loài: được xác định trong trường hợp có số liệu khảo sát
định kỳ về thành phần loài có mặt trong một khu sinh cư.
- Chỉ số đa dạng sinh học: là chỉ số mang tính chất tổng hợp số lượng loài và
số cá thể vào một giá trị chung, để đơn giản hóa sự phức tạp của cấu trúc
quần xã sinh vật
- Chỉ số loài ưu thế: khi mức độ ô nhiễm nặng, một số loài phát triển ưu thế về
số lượng.
1.5. Chỉ số sinh học
Chỉ số sinh học là các chỉ số dựa trên ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường và tác
động của sự phân hủy chất hữu cơ lên sinh vật để đo đạc các tính chất của môi
trường, đánh giá sinh thái môi trường. Trong quan trắc chất lượng nước thì các loài
chỉ thị và mức mẫn cảm của chúng với ô nhiễm; Số lượng nhóm sinh vật chỉ thị có
hoặc vắng mặt được dùng để tính toán chỉ số sinh học. Chỉ số sinh học được sử
dụng đa dạng theo vùng địa lý. Thang tính điểm của của tổ chức nghiên cứu quan
trắc sinh học (BMWP- Biological Monitoring Working Party) được biến đổi để sử
dụng ở nhiều nước).Các chỉ số sinh học được sử dụng khá đa dạng và phổ biến ở
Anh để đánh giá ô nhiễm
1.6. Chỉ số đa dạng
Chỉ số đa dạng biểu thị độ phong phú loài trong môi trường đã chọn ở dạng giá trị
đơn loài. Có ý nghĩa gián tiếp chỉ ra sự tăng ô nhiễm của một hệ sinh thái, làm cho
các loài mẫn cảm sẽ giảm thiểu và dẫn đến việc suy giảm tính đa dạng tổng thể của
quần xã SV ( Ví dụ, hiện tượng tăng số lượng một số loài sinh vật trong những hồ
kiệt dưỡng tự nhiên khi hồ bị tác động do ô nhiễm hữu cơ từ chất thải )
Sử dụng chỉ số đa dạng để đánh giá 3 khía cạnh của cấu trúc quần xã:
- Số lượng loài hoặc độ phong phú
- Tổng lượng sinh vật của mỗi loài
- Tính đồng nhất phân bố các cá thể giữa các loài khác nhau
Hiện có một số phương pháp thông dụng tính chỉ số đa dạng là: Shannon- Weiner
(H') ; Simpson (D); Malgalef (DMg)

9


1.7. Chỉ số tương đồng
Chỉ số tương đồng là sự so sánh độ phong phú loài tại 2 điểm thu mẫu khác nhau,
trong đó một điểm được xem là đối chứng. Có nhiều kiểu tính chỉ số tương đồng,
nhưng thông dụng nhất là phương pháp tính:Chỉ số Sorensen (C), Hế số Jaccard
(J), Chỉ số tương đồng quần xã Pinkham và Pearson (P) . Sử dụng các chỉ số đa
dạng và tương đồng có những mặt mạnh, mặt hạn chế
Bảng 1: Các chỉ số đa dạng và những mặt mạnh, mặt yếu của chúng
Mặt mạnh
Mặt yếu
Chỉ
- Đơn giản khi tính toán - Các giá trị đa dạng thay đổi phụ thuộc vào
số đa - Sự đa dạng dược biểu chỉ số được sử dụng, kỹ thuật thu mẫu, vị trí
dạng thị là duy nhất, giá trị số nơi thu mẫu, có thể cả kích thước mẫu
lượng dễ hiểu
- Sự diễn giải các giá trị chỉ thị liên quan tới
- Không cần những giả các mức ô nhiễm không áp dụng cho mọi
thuyết về sự chống chịu trường hợp
ô nhiễm của các loài
- Không thể phân biệt giữa các quần xã chống
- Có thể được sử dụng chịu và không chống chịu ô nhiễm hiện có.
ngang nhau giữa việc - Sự phản hồi của quần xã với ô nhiễm không
đếm và số lượng sinh thường xuyên tuyến tính và một số loài có thể
khối
tăng tính đa dạng
- Không đòi hỏi việc - Phản ứng kém đối với các trường hợp ít bị ô
định loài

nhiễm
Chỉ
- Thường đơn giản khi - Các giá trị thu được thay đổi phụ thuộc vào
số
tính toán
chỉ số được sử dụng
tương - Tính tương đồng được - Bị tác động bởi kích thước mẫu và đôi khi
đồng biểu thị là đơn lẻ, giá trị bởi sự phong phú mẫu
số lượng dễ hiểu
- Đòi hỏi điểm không ô nhiễm làm đối chứng
- Không cần những giả - Không cần phân biệt giữa các quần xã chống
định liên quan đến tính chịu và không chống chịu
chống chịu của loài
- Không cung cấp thông tin về bản chất các
- Không đòi hỏi định chất ô nhiễm hiện có
loài
1.8. Chỉ thị hình thái và mô
Các thông số về hình thái, cung cấp những dấu hiệu có thẻ đo được hoặc nhìn thấy
rõ tác hại do chất gây ô nhiễm gây nên cho sinh vật. Khác nhau giữa thực vật và
động vật
 Đối với thực vật:
Các thông số thường sử dụng trong chỉ thị hình thái và mô
10


-Tốc độ sinh trưởng tương đối, trọng lượng tươi, chỉ số diện tích lá…
- Sự hư hại thực vật như: lá bị đốm, lá bị vàng hoặc hoại sinh
Trong nhiều trường hợp thì chỉ thị hình thái mô của một số loài thực vật mẫn cảm
được sử dụng để phát hiện sự có mặt một số chất gây ô nhiễm không khí.
 Đối với động vật

Các thông số thường sử dụng trong hình thái và mô:
- Tuổi, kích thước, tốc độ tăng trọng, tỷ lệ sinh sản.
- Sinh trưởng không đối xứng ( bất thường về một phía của cơ thể so với
phía khác) và những thay đổi hình thái không do bệnh lý.
- Sự xuất hiện các đặc tính bệnh lý như: lở loét, bướu u, viêm tấy, hoại tử…

II.VAI TRÒ, Ý NGHĨA CỦA CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI
TRƯỜNG.
2.1. Quá trình phát triển nghiên cứu và sử dụng chỉ thị sinh học môi trường
Con người đã sử dụng các thủy vực, đất làm nơi đổ rác thải ngay từ khi mới
bắt đầu định cư. Thường thấy các dấu vết ô nhiễm rác thải trong các hồ và biến đổi
tự nhiên của chúng qua nhiều thế kỉ.Vào cuối thế kỷ 19, nghiên cứu về ô nhiễm hồ
đã bắt đầu phát triển như một bộ phận quan trọng trong nghiên cứu môi trường
nước.Vào đầu thế kỷ 20, trong quan trắc môi trường đã bắt đầu sử dụng những sinh
vật ở nước, mọc trên đất làm những sinh vật chỉ thị cho sự ô nhiễm.
a) Đối với môi trường nước
Đầu tiên một số tác giả đã sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn để đánh
giá ô nhiễm hữu cơ các thủy vực. Ưu điểm: dễ thu thập, dịnh lượng, bảo quản,
thuận lợi cho giám định…
Sau đó nhiều nhà nghiên cứu khác đã dung các nhóm sinh vật khác làm SVCT
ô nhiễm hữu cơ nguồn nước thành công.
+ Liebman (1942) coi trọng việc sử dụng các sinh vật, đặc biệt là vi sinh vật
trong đánh giá ô nhiễm hữu cơ nguồn nước.
+ Butcher (1946) đã sử dụng tảo làm SVCT cho ô nhiễm hữu cơ và ô nhiễm
kim loại nặng (chính xác hơn) nguồn nước.
+ Kabler (1957) đã sử dụng nhóm vi khuẩn Ecoli làm chỉ thị cho ô nhiễm nước
uống.
+ Lackey (1957) đã chỉ ra rằng, nếu xả trực tiếp nước thải vào sông, suối...Dẫn
đến hàm lượng O2 sẽ giảm mạnh, gây chết nhiều loài, trừ một số loài trùng tiêm
mao kị khí và trùng roi không màu (là SVCT).

11


+ Dondoroff (1957) sử dụng loài cá (có khả năng chống chịu nhiệt, hàm lượng
O2, độ pH) làm SVCT.
+ Patrich (1963) chỉ rõ: có thể dung tảo sillic để xác định mức ô nhiễm nước,
do chúng rất nhạy cảm với tính chất vật lý và hóa học của nước.
b) Đối với môi trường đất
Việc phân tích cây trồng như một phương pháp xác định nhu cầu về phân bón
đã được ứng dụng từ khá lâu.Việc “nhìn cây biết đất” đối với nhiều tác giả trở nên
quen thuộc. Ann Mc Cauley và Clain Jones, năm 1999 cho biết, nhiều dấu hiệu rất
đặc trưng xuất hiện trên lá cây khi đất thiếu hoặc thừa một nguyên tố dinh dưỡng
nào đó và việc chẩn đoán dinh dưỡng thực vật qua lá thường cho kết quả đáng tin
cậy.
Trong suốt thế kỷ 20,nhờ hiểu biết về ảnh hưởng của ô nhiễm hữu cơ lên các
quần xã sinh vật (trong nước, đất) và phản ứng cảu chúng ngày càng phát triển mà
việc ứng dụng quan trắc sinh học môi trường ngày càng được mở rộng, là một
trong những cơ sở làm công nghệ xử lý rác thải có nhiều tiến bộ.
Sự tăng sử dụng các hóa chất tổng hợp tạo ra nhiều nguồn ô nhiễm. Nhiều loại
hóa chất, chỉ ở nồng độ thấp cũng tác động nghiêm trọng lên HST. Nhiều nghiên
cứu cho thấy, nhiều loại hóa chất có khă năng phá vỡ chức năng nội tiết ở quần thể
động vật và chức năng trao đổi ở thực vật. Đây là cơ sở cho việc phát triển sử dụng
chỉ thị sinh học trong nghiên cứu đánh giá ô nhiễm hóa chất.
Hiện nay, nhiều loài sinh vật đã được sử dụng làm chỉ thị sinh học môi trường
để đánh giá mức độ ô nhiễm, xác định nguồn ô nhiễm, địa điểm ô nhiễm và thời
gian ô nhiễm.Nhiều loài thực vật ( cây thuốc lá, lúa mạch, rêu, tảo…) và động vật (
nhuyễn thể hai mảnh vỏ, cá, chim…) được sử dụng rộng rãi để đánh giá mức độ ô
mhieemx KLN trong nước, đất và không khí.Và ở nhiều nước đã hình thành
phương pháp sử dụng hiệu quả các SVCT để giám sát và quan trắc môi trường.
Ở Nhật Bản, Mỹ, Úc và Ấn Độ đã dung trai nước ngọt, trai nước mặn, rêu và

cỏ biển để kiểm soát chất lượng nước, không khí về mức độ ô nhiễm KLN, các
chất gây hiệu ứng nhà kính, dư lượng thuốc BVTV và các chất phóng xạ.
Ở Đan Mạch, Ý, Úc đã và đang sử dụng rộng rãi loài cỏ lươn (Zastera marina)
và loài trai (Mytilus edulis ) trong phát hiện nguồn phát thải và đánh giá mức độ ô
nhiễm KLN của các thủy vực.
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu và sử dụng SVCT để đánh giá chất lượng môi
trường nước cũng đã được tiến hành.
12


- Lập được khóa định loại động vật không xương sống cỡ lớn, quy trình lấy
mẫu và hệ thống tính điểm cho quan trắc sinh học ở các thủy vực nước chảy
tại Việt Nam.
- Sử dụng một số loài thực vật tích tụ: rau muống, ngổ nước, bèo tây…để
nghiên cứu ô nhiễm KLN.
- Thực hiện khóa nhận diện biểu hiện trên thực vật khi môi trường đất thiếu
dinh dưỡng.
Nhìn chung việc sử dụng các SVCT để quan trắc, đánh giá môi trường còn rất
mới đối với nước ta.
2.2. Vai trò của chỉ thị trong đánh giá môi trường
Sự thiếu hay thừa dinh dưỡng gây ảnh hưởng lớn đến tình trạng sinh trưởng
và sức sản xuất của thực vật làm trên lá thực vật xuất hiện những dấu hiệu bất
thường có thể quan sát được bằng mắt ( cây còi cọc, lá vàng, mất màu, hoại tử).
Ngộ độc làm thực vật có những dấu hiệu dị thường ( thấp lùn, lá bị mất màu xanh,
vàng lá, hoại tử, cây có thể chết). Dựa vào những dấu hiệu nêu trên ở thực vật cho
phép đánh giá nhanh, rẻ tiền và hiệu quả về những chất ô nhiễm ở các nồng độ
khác nhau. Trong những trường hợp cần thiết, bổ sung phương pháp phân tích đất,
nước và thực vật. tuy nhiên đối với những chuyên gia CTSH môi trường không
nhất thiết phải tiến hành phân tích thêm. Trong nhiều trường hợp sử dụng CTSH
môi trường còn là bước khởi đầu cho việc sử dụng hiệu quả các phương pháp

nghiên cứu và đánh giá môi trường khác. Đặc biệt thông qua việc khai thác khả
năng tích tụ các chất ô nhiễm trong SVCT và giá trị biểu thị tác động tổng hợp của
các yếu tố môi trường lên các sinh vật tích tụ làm cho CTSH môi trường là chỉ dẫn
quan trọng cho việc thực hiện các phương pháp lý hóa học
2.3. Vai trò CTSH trong xử lý ô nhiễm môi trường
Xử lý môi trường bị ô nhiễm là một quá trình phức tạp ( công nghệ, cơ chế,
chuyển hóa, chi phí cao,..). Có nhiều phương pháp để xử lý ô nhiễm kim loại nặng
trong đất ( đào đất bị ô nhiễm, đi chôn lấp chỗ khác, rửa đất, xử lý nhiệt,…) nhưng
các phương pháp trên đều rất tốn kém về kinh phí, giới hạn về kỹ thuât và hạn chế
về diện tích. Do đó khả năng làm sạch môi trường đất và nước bị ô nhiễm ( bởi
các kim loại, hợp chất hữu cơ, chất phóng xạ) bằng thực vật đang được coi như
một loại công nghệ mới đơn giản và rất hiệu quả.

13


III. GIÁM SÁT VÀ QUAN TRẮC SINH HỌC MÔI TRƯỜNG
3.1. Khái niệm về giám sát và quan trắc sinh học môi trường
Giám sát sinh học bao gồm các khảo sát giống nhau tiến hành trên cùng một
môi trường theo thời gian. Trong đó khảo sát sinh học ( điều tra sinh học) là sự
kiểm kê tĩnh các sinh vật, các biến đổi và những quá trình xảy ra trong cùng một
môi trường đã chọn.
Quan trắc sinh học là việc giám sát sinh học với mục đích đặc trưng để đảm
bảo sự tuân thủ những giới hạn của các chất gây ô nhiễm trong môi trường theo bộ
tiêu chuẩn đã được luật pháp quy định.
3.2. Ý nghĩa của quan trắc sinh học
Nghiên cứu các phương pháp giám sát sinh học cho việc quan trắc chất
lượng môi trường có thể thay thế các phương pháp phân tích hóa học đắt tiền. các
phương pháp quan trắc sinh học có thể tạo ra những ưu việt đáng kể so với phân
tích hóa học. Quan trắc ô nhiễm dụa vào việc thu mẫu vật để phân tích hóa học tại

những khoảng thời gian khác nhau vừa tốn tiền lại khó thực hiện đặc biệt trong
điều kiện môi trường thay đổi nhưng lại vẫn có thể thực hiện bình thường bằng
phương pháp quan trắc sinh học. Nhiều chất gây ô nhiễm có thể có mặt trong môi
trường nhưng không phát hiện được bằng phân tích hóa học trong khi đó lại có thể
phát hiện bằng quan sát sinh học. Tuy nhiên khi sử dụng quan trắc sinh học để
đánh giá ô nhiễm cũng cần chú ý tới khả năng ảnh hưởng xấu tới kết quả của các
yếu tố liên quan. Ví dụ môi trường dù môi trường nước có ô nhiễm hay không thì
sự khác nhau về đặc điểm vật lý hóa học của 2 con sông có thể ảnh hưởng khác
nhau lên quần xã sinh vật đáy làm cho kết quả quan trắc có thể khác nhau đáng kể.
3.3. Phương pháp quan trắc sinh học
Trong thực tế có thể sử dụng nhiều phương pháp quan trắc sinh học môi
trường. trong mỗi phương pháp có đặc điểm khác nhau về: loại giám sât, sinh vật
chính được sử dung, loại chất ô nhiễm chính được đánh giá, ưu nhược điểm. các
phương pháp quan trắc sinh học cụ thể trong bảng
Bảng 2: Đặc điểm các phương pháp quan trắc sinh học
Loại
Sinh
vật Chất ô nhiễm Ưu điểm
Nhược điểm
giám
chính được chính được
sát
sử dụng
đánh giá
Nghiên Động
vật Chất thải hữu Dễ sử dụng, giá Vẫn cần kiến thức
cứu cấu KXS,
thực cơ và chất rẻ, không yêu chuyên gia sử dụng
14

trúc
quần
xã
Các chỉ
thị sinh
học

vật cỡ lớn

nguy
hại,
giàu
dinh
dưỡng
Động
vật Chất thải hữu
KXS cỡ lớn, cơ, giàu dinh
thực vật lớn, dưỡng, axit
tảo, địa y
hóa khí độc
Phương Vi khuẩn
Vật liệu phân
pháp vi
và hữu cơ
sinh
vật
Sinh
Thực vật lớn, Chất
thải

vật tích động
vật nguy hại, chất
tụ
KXS, động phóng xạ
vật có xương
sống
Phép
Vi sinh vật, Chất hữu cơ,
thử
thực vật lớn, các khí độc,
sinh
động
vật chất thải độc
học
KXS, động hại
vật có xương
sống nhỏ

cầu cao về thiết
bị và kiến thức
chuyên gia
Dễ sử dụng, giá
rẻ, không cần
thiết bị chuyên
dụng
Giá thành thấp,
trực tiếp liên
quan đến sức
khỏe con người
Chỉ thị các chất

ô nhiễm liên
quan đến sức
khỏe con người

cục bộ, không đặc
trưng

Cho kết quả
nhanh,
chính
xác, giá tương
đối thấp có thể
nghiên cứu đa
dạng

Cần các nghiên cứu
tiếp theo trong thực
tế, cần kiến thức về
thí nghiệm sinh học

Vẫn cần kiến thức
chuyên gia sử dụng
cục bộ, không đặc
trưng
Cần thiết bị và kiến
thức chuyên gia
Tốn thời gian, đắt,
đòi hỏi thiết bị và
nhân lực được đào
tạo

3.4. Lựa chọn sinh vật chỉ thị để quan trắc sinh học
Cần dựa vào tiêu chuẩn SVCT để lựa chọn cho phù hợp với những trường
hợp cụ thể. Cần xác định sinh vật lựa chọn đê chỉ thj cho môi trường có đặc điểm
như thế nào. Một số khuyến cáo cụ thể như sau
• Đối với nước ngọt
- Nhiều loại tảo có thể sử dụng để đánh giá môi trường nước tự nhiên ( phát
triển trong các nguồn nước chứa nhiều chất dinh dưỡng)
- Ngoài tảo các loài thực vật lớn ( bèo, lau , sậy) có thể làm SVCT cho hiện
tượng phú dưỡng
- Động vật nguyên sinh ( sử dụng chất hữu cơ rắn làm thức ăn) sử dụng làm
sinh vật chỉ thị liên quan đến thức ăn.
- Một số loài cá có thể sử dụng làm chỉ thị sinh học đánh giá chất lượng nước
và ô nhiễm nguồn nước của thủy vực
• Đối với nước mặn

15


Việc thay đổi độ mặn của nguồn nươc có thể đánh giá qua việc xác định sự
tồn tại và phát triển các thủy sinh vật theo độ mặn như sau:

Hình ảnh thể hiện sự thay đổi về mặt sinh thái các loại thủy sinh theo độ mặn
• Đối với nước ô nhiễm do phân bắc
- Có 3 nhóm VSV chỉ thị: coliform( đại diện là escherichia coli –Ecoli),
Steptococci ( đại diện là Steptococcus faecalis), Clostridia (đại diện là
Clostridium perfringents)
- Sự có mặt của các VSV này chỉ thị tình trạng nước bị ô nhiễm phân và ngược
lại
- Trong 3 nhóm VSV chỉ thị trên nhóm coliform thường sử dụng, là nhóm

VSV quan trọng nhất trong việc đánh giá vệ sinh nước và dễ xác định, có đầy
đủ các tiêu chuẩn của loài vi sinh chỉ thị.
Đánh giá tác động của ô nhiễm đến hệ sinh thái nước cần quan trắc bổ sung về các
thông số thủy sinh:
- Động vật đáy không xương sống ( ốc, hến, tôm, cua,ấu trùng..) có khả năng
chỉ thị ô nhiễm hữu cơ, các chất dinh dưỡng, kimloaij năng và hóa chất bảo vệ
thực vật. (
- Tương đối cố định tại đáy, chịu ảnh hưởng liên tục chất lượng nước, dễ thu
mẫu, dễ phân loại) ,
- Thực vật nổi: có khả năng chỉ thị ô nhiễm chất hữu cơ, phú dưỡng hóa, ô
nhiễm do hóa chất độc (kim loại nặng, hóa chất BVTV), ô Nhiễm do dầu mỡ.

16


PHẦN II. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHỈ
THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG
I. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIÁM SÁT SINH HỌC
1.1 Nhóm phương pháp loài đơn lẻ
Sử dụng phản ứng của những loài đơn lẻ: loài chỉ thị, sinh vật nhạy cảm, sinh vật
tích tụ
- Sử dụng loài chỉ thị: Đánh giá tác động của các chất gây ô nhiễm dựa trên sự
có mặt của các lòai chỉ thị đặc trưng. Thường dùng trong đánh giá môi trường
đất, ít dùng trong đánh giá môi trường nước.
- Sử dụng sinh vậy nhạy cảm: Đánh giá tác động của chất ô nhiễm qua ảnh
hưởng của chúng tới mật độ, sư phát triển và đặc điểm sinh lí của các SV nhạy
cảm. Có khả năng phát hiện ảnh hưởng của các chất ô nhiễm ở những nồng độ
khác nhau. Có thể áp dụng trong những nghiên cứu liên quan đến những biểu
hiện khác thường về hình thái sinh vật- khi chất ô nhiễm đã phá vỡ sự phát
triển bình thường.

- Sử dụng sinh vật tích tụ: đánh giá tác động của chất gây ô nhiễm thông qua
các sinh vật có khả năng tích tụ các chất gay ô nhiễm trong cơ thể chúng.
1.2 Phương pháp đa loài
Sử dụng những phản ứng của nhiều loài SV( quần thể, quần xã) thông qua các
chỉ số sinh học, chỉ số đa dạng. Thường dùng trong quan trắc MT nước và sử dụng
những nhóm sinh vật hay những quần xã sinh vật. Có thể thực hiện tho 4 hình
thức:
- Đo mức độ phong phú: dựa vào số lượng đơn vị phân loại có mặt tại một địa
điểm
- Liệt kê: ghi nhận tổng số các cá thể không cần nhận dạng, các cá thể bị tác
động môi trường
- Đo đếm các nhóm sinh vật theo chức năng dinh dưỡng: Nhằm xác định tỷ lệ
giữa số lượng động vật trong những nhóm dinh dưỡng đặc biệt nhờ đó có thể
làm rõ những nhóm chống chịu với những dạng tác động nào đó( từ môi
trường) tốt hơn.
- Các chỉ cố kết hợp: kết hợp các chỉ số có được từ những phép đo trên để đo
độ tin cậy cho kết quả nghiên cứu

17


1.3. Phương pháp quan trắc cấu trúc quần xã
Trong thực tế không thể giám sát quần xã sinh vật, thường chỉ chọn một số
phân đoạn hoặc lát cắt của quần xã sinh vật để giám sát, quan trắc. Sinh vật nổi và
sinh vật đáy đối với hệ sinh thái nước. Động vật KXS cỡ lớn hoặc thực vật lớn đối
với các hệ sinh thái trên cạn. Thường dùng chỉ số đa dạng hoặc chỉ số tương đồng
hoặc độ phong phú loài để nghiên cứu
1.4.Phương pháp phân tích đa biến
Sự thiếu tính khách quan trong nghiên cứu có thể khắc phục bằng việc sử dụng
phân tích đa biến. Liên kết những số liệu môi trường thích hợp đã biết về các mức

ô nhiễm tại những điểm khác nhau để có thể suy đoán và tạo ra các giả thuyết. Gộp
nhóm số liệu theo các cách khác nhau có thể phát hiện những gián đoạn trong các
quần xã sinh vật từ các địa điểm khác nhau.
II.PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG CHỈ THỊ SINH HỌC TRONG Ô NHIỄM
MÔI TRƯỜNG
2.1. Sử dụng chỉ số sinh học
2.1.1 Sử dụng chỉ số sinh học trong giám sát môi trường
Shannon – Weiner sử dụng chỉ số đa dạng H’ và Sargaleft sử dụng chỉ số đa dạng
(D) để đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ nguồn nước. Việc tính toán và xếp hạng
chất lượng nước theo chỉ số đa dạng được thể hiện ở bảng
Bảng 3. Đánh giá chất lượng nước theo chỉ số đa dạng
Chỉ số đa dạng
Chất lượng nước
<1
Rất ô nhiễm
1-2
Ô nhiễm
>2-3
Ô nhiễm nhẹ
>3-4,5
Sạch
>4,5
Rất sạch
Sử dụng hệ thống tính điểm nhóm động vật đáy cỡ lớn của tổ chức quan trắc sinh
học (BMWP) để đánh giá nhanh chất lượng nước:
- Mẫu vật thu ( tại các thủy vực) được phân loại
- Dựa vào các chỉ thị tương ứng với họ để tính điểm cho từng ho
- Cộng tất cả các điểm từ mỗi họ tại từng điểm nghiên cứu được tổng điểm số
BMWP
18

- Tính điểm số trung bình cho các đơn vị phân loại (ASPT) là chỉ số sinh học
tương ứng với một mức ô nhiễm ( chất lượng) nước bằng cách chia tổng số
điểm (BMWP) cho tổng số họ đã lấy để tính điểm
Bảng 4: Đánh giá chất lượng nước theo điểm
Thứ hạng
Chỉ số ô nhiễm
Đánh giá chất lượng nước
I
10-8
Không ô nhiễm, nước sạch
II
7,9-6
Ô nhiễm nhẹ- hoại sinh nhẹ
III
5,9-5
Ô nhiễm vừa- hoại sinh vừa
IV
4,9-3
Ô nhiễm- hoại sinh TB
V
2,9-1
Ô nhiễm nặng-hoại sinh mạnh
VI
0
Ô nhiễm năng- hoại sinh rất mạnh
2.1.2. Sử dụng CSSH trong quan trắc môi trường
Các số liệu được sử dụng để ấn định giá trị đánh số đối với các chỉ thị sinh học
cá thể. Tổng các giá trị đánh số của tất cả các loài CTSH tại mỗi điểm thu mẫu

(xác định) sẽ cho kết quả biểu thị kiểu ô nhiễm tại điểm đó. Tổng các giá trị hoại
sinh của tất cả các CTSH tại một điểm chia cho tổng các giá trị tần số gặp cho chỉ
số hoại sinh hay chỉ số ô nhiễm bẩn tại một điểm ( bảng)
CSSH được sử dụng đầu tiên trong quan trắc môi trường là hệ hoại sinh ( dung
quan trắc ô nhiễm hữu cơ trong các sông)
Bảng 5. Chỉ số hoại sinh hay chỉ số ô nhiễm bẩn
S = z(s.h)/zh với:
S: chỉ số hoại sinh cho điểm
s: giá trị hoại sinh đối với mỗi loài chỉ thị
h: tần số gặp của mỗi loài
Giá trị S
Giá trị h
1: Hoại sinh nhẹ hay yếu
1. Gặp tình cờ
2: Hoại sinh vừa
2. Thường xuyên gặp
3: Hoại sinh vừa
3. Ngẫu nhiên
4: Hoại sinh mạnh
Dãy chỉ số hoại sinh
1,0 – 1,5
Hoại sinh nhẹ
Không ô nhiếm
1,5 – 2,5
Hoại sinh vừa
Ô nhiễm hữu cơ yếu
2,5 – 3,5
Hoại sinh vừa
Ô nhiễm hữu cơ mạnh
3,5 – 4,0

Hoại sinh mạnh
Ô nhiễm hữu cơ rất mạnh
Các chỉ số sinh học khác tuần tự được phát triển, chủ yếu để quan trắc tác động
các chất hữu cơ trong nước chảy. Phổ biến nhất là chỉ số sinh học TRENT ở Anh,
điểm số sinh học CHANDLER (CBS)
19


Nhiều nước sử dụng rổng rãi điểm số BMWP của nhóm động vật đáy cỡ lớn để
quan trắc môi trường nước. Hệ hoại sinh được cải tiến, mới nhất được dùng để
đánh giá chất lượng nước ở cộng hòa liên bang Đức. Các chỉ số sinh học đều có
hạn chế là phải sử dụng cùng với những số liệu có sẵn về lý hóa học. Nhưng có ưu
việt và tính toán đơn giản, cung cấp thông tin dễ hiểu về mức độ ô nhiễm.
2.2. Sử dụng sinh vật tích tụ
Không ít sinh vật có thể tích lũy các chất ô nhiễm trong các mô của chúng qua
quá trình tích lũy sinh học. Các SVTT có đặc điểm:
 Chất ô nhiễm được hấp thụ qua bề mặt cơ thể, qua những cấu trúc đặc trưng,
hay được nuốt vào cùng với thức ăn với tốc độ lớn hơn tốc độ đào thải từ cơ
thể chúng.
 Sự tích lũy này có thể diễn ra trong suốt vòng đời của sinh vật mà không có
tác động phụ xuất hiện.
 Hàm lượng tích lũy trong mô của SVTT có thể gấp 10 3 đến 106 lần so với
trong môi trường – “ khuếch đại sinh học”
Khả năng tích tụ chất ô nhiễm ở sinh vật tích tụ được sử dụng rộng rãi trong
nghiên cứu, quan trắc, xử lý môi trường. Từ sau những năm 1970 bắt đầu nghiên
cứu việc sử dụng thực vật tích tụ để xử lý các đất bị ô nhiễm kim loại nặng. Đặc
điểm của các loài thực vật này là chỉ hấp thụ một hoặc một số KLN đặc trưng trong
các bộ phận trên mặt đất ( chồi, cành, lá). Vì vậy để xử lý các chất ô nhiễm người
ta thu hoạch và tiêu hủy các bộ phận tích lũy. Cho đến năm 2002 đã phát hiện 420
có khả năng tích tụ kim loại cao, trong đó: một số là nguồn thực phẩm, nhiều thực

vật lớn và nhuyễn thê, địa y, rêu. Rêu được sử dụng rộng rãi trong quan trắc các
KLN. Lựa chọn SVTT trong nghiên cứu môi trường phải theo tiêu chuẩn của
SVCT. Trong thực tế thì khó có loài đơn le nào đáp ứng được đủ các tieu chuẩn
của sinh vật chỉ thị về tích tụ và ta phải khắc phục theo 2 cách: quan trắc thụ động
và thu mẫu từ nơi cư trú đặc biệt của những sinh vật bản địa, quan trắc chủ động
các sinh vật có ở vùng không ô nhiễm
2.3. Phép thử sinh học
Sử dụng sinh vật ở những điều kiện thí nghiệm ( có đối chứng) để nghiên cứu,
đánh giá môi trường. Nhiều phép thử sinh học đã được phát triển để sử dụng trong
phòng thí nghiệm hay ngoài hiện trường. Khả năng sử dụng phép thử sinh học
trong nghiên cứu các vấn đề môi trường:
- Xác định các tác động ngắn hạn của liều lượng lớn đến cá thê, quần thể và
quần xã

20


- Xác định tác động tiềm năng của các chất gây ô nhiễm đến cá thê, quần thể và
quần xã
- Xác định sự đa dạng của ngưỡng độc hại và giới hạn chuẩn của các chất ô
nhiễm
- Xác định rõ tính mẫn cảm của những sinh vật điển hình đối với các chất ô
nhiễm đặc trưng
- Cung cấp tín hiệu về sự ô nhiễm gây hại tiềm ẩn
- Các mô hình tác động và cách xâm nhập của các chất ô nhiễm vào hệ sinh thái
- Nghiên cứu phát triển các biện pháp xử lý và chống ô nhiễm
 Tiêu chuẩn lựa chọn sinh vật trong thử nghiệm sinh học
- Các tiêu chuẩn như đối với SVCT môi trường
- Ngoài ra còn tiêu chuẩn khác: mẫn cảm và bền vững trong phản hồi với các
chất gây ô nhiễm, ở trạng thái khỏe mạnh không dễ bị nhiễm bệnh và ký sinh

Các loại thông số dùng để theo dõi sinh vật thử nghiệm khá đa dạng và thường là:
những thay đổi trong tập tính, hình thái, sinh lý và sinh hóa
Bảng 5. Những chỉ tiêu chính sử dụng trong phép thử sinh học
Loại sinh vật
Chỉ tiêu theo dõi
Vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh Tính đột biến
BOD, nitrat hóa
Khả năng phân hủy
Tảo và những thực vật khác
Tốc độ sinh trưởng
Tốc độ tái sinh
Khả năng quang hợp, hô hấp
Hàm lượng chất diệp lục
Tính đột biến
Tác động hình thái và mô
Động vật KXS và động vật có XS
Hiệu ứng gây chết
Tốc độ tái sinh
Phát triển tính dị thường
Khả năng sinh trưởng. hô hấp
Tỷ lệ thức ăn
Biến đổi sinh hóa
Tác động hình thái và mô
Biến đổi tập tính
2.4. Xây dựng bản đồ ô nhiễm
Sử dụng sinh vật chỉ thị xây dựng bản đồ phân bố loài để đưa ra các chỉ dẫn
về phân bố ô nhiễm. Địa y mẫn cảm nhất đối với các chất gây ô nhiễm khí quyển
21

đặc biệt là sufua dioxit. Căn cứ vào biến đổi ( không gian và thời gian) trong phân
bố địa y theo khả năng chống chịu của các loài đặc trưng có thể xây dựng bản đồ
về nồng độ gây ô nhiễm SO2 ở cấp độ vùng và quốc gia.
Rêu, vi nấm và 1 loài ve ( Humerobates rostrrolamellatus) cũng được sử
dụng để xây dựng bản đồ ô nhiễm chất khí
2.5 Phương pháp so sánh
Hiện nay phát triển phương pháp so sánh CTSHMT đối với các hệ thống
nước ngọt. Trong đó xác định kiểu sinh thái đặc trưng và các phương pháp đo chọn
lọc nhằm so sánh những thủy vực cùng kiểu nhưng không bị tác động. Kết quả
biểu thị ra tình tương đồng theo % của các điểm nghiên cứu, điểm số % > 90%
chứng tỏ điểm đó không bị ô nhiễm.
2.6. Sử dụng vi sinh vật
Vsv là hợp phần quan trọng của các hệ sinh thái mà tính đa dạng của các hệ sinh
thái mà tính đa dạng và độ phong phú của chúng bị chi phối bởi những thay đổi
của các yếu tố môi trường và có thể trở thành chỉ thị cho những kiểu ô nhiễm nhất
định
- Sự có mặt của quần xã nấm nước thả là chỉ thị ô nhiễm mức độ cao
- Sự có mặt của các vi khuẩn sống trong ruột người và động vật ( Coliform,
Streptococci và Clostridium ) là chỉ thị cho ô nhiễm nước sinh hoạt ( do
phân )
Sử dụng thủy tinh, cốc nhựa khử trùng khi lấy mẫu phân tích. Nên phân tích mẫu
trong vòng 1 giờ. Mẫu cần bảo quản ở 40C từ 24 – 30 giờ
2.7. Sử dụng các loài đặc hữu, quý hiếm
Các loài đặc hữu là các loài phân bố hẹp, thích hợp với môi trường sinh thái
nhất định. Khi các yếu tố môi trường bị xâm hại, thì quần thể các loài đặc hữu đó
bị suy giảm số lượng cá thể hoặc không còn hiện diện ở đó – là cơ sở cho việc
đánh giá tình trạng và việc bảo vệ môi trường
2.8. Phương pháp diễn thế
Sự phát triển của quần xã sinh vật theo thứ bậc liên quan đến những biến đổi
cấu trúc loài , các quá trình tiến triển quần xã sinh vật theo thời gian và hướng xác

định ( tính kế tiếp của các quần xã có sự thay thế cho nhau trong từng vùng) được
22


gọi là diễn thê. Diễn thế xảy ra do môi trường vật lý thay đổi dưới sự tác động của
quần xã và có thể dự đoán được.
Phương pháp dự báo diễn thế sinh thái:
- Mô hình tính toán kinh nghiệm ( diễn thế dinh dưỡng môi trường thủy vực)
- Lập bảng ma trận với các tham số là các tác dộng từ môi trường bên ngoài và
các diễn biến co thể xảy ra tương ứng trong hệ ( môi trường, đặc trưng sinh
học )

PHẦN III. CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG
NƯỚC
I.ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG NƯỚC
1.1 Điểm chung
- Chất phổ biến, duy nhất gặp với khói lượng lớn ở 3 trạng thái rắn, lỏng, khí
- Chất chủ yếu của hệ sinh thái, nhu cầu của mọi sự sống, cần cho các hoạt động
kinh tế xã hội
- Gồm các tài nguyên tái tạo: nước khí quyển, nước mặt, nước dưới đất, nước biển
và đại dương
- Phân biệt 2 loại thủy vực với các đặc điểm khác nhau: O 2, CO2, pH, toC, chất
hưuz cơ.
- Phân vùng sinh thái: ngọt, lợ , mặn
1.2. Đặc điểm vật lý của nước tự nhiên
Nhiệt độ (do mặt trời phân hủy hữu cơ) biến đổi theo vùng địa lý, mùa, thời tiết
(ngày đêm) ảnh hưởng lớn đến sinh sản, sinh trưởng và di cư của động vật sống
trong nước.
Độ trong, độ đục (do phù sa, chất lơ lửng, chất hòa tan và thủy sinh vật) ảnh
hưởng đến phát triển của sinh vật trong nước.

Màu: phú sa (đỏ gạch) chất hòa tan (vàng da cam) chất lơ lửng (trắng đục bùn,
nâu đen và chất hữu cơ) thủy sinh vật (xanh nhạt_tảo lục xanh đậm, tảo lam).
Mùi: tanh và hôi (vi khuẩn), tanh (sắt), trứng thối (H2S).
Vị: mặn (NaCl), ngọt (CO2), đắng chát (Mg2+), chua (Fe, Al).

23


PH: tính chất đất, phân hủy chất hữu cơ, do hô hấp của sinh vật, quang hợp của
thực vật.
1.3. Đặc điểm hóa học của nước.
Các nguyên tố hóa học tồn tại dưới dạng ion, nồng độ ppm: Cl -, Na+, (SO4)2-,
Mg2+, Ca2+, K+, (HCO3)-, Br, Sr2+.
Các nguyên tố nồng độ ppb: Ba, Sr, N, P, Mo, Zn, Fe, Mn,….
Oxy hòa tan: (do không khí và quang hợp của thực vật) cần cho hoạt động
sống của thủy sinh vật > 0.5 ppb (bão hòa) tốt cho tôm cá, biến đổi theo mùa, thời
tiết, ngày đêm, độ sâu, nhiệt độ và độ mặn.
CO2 hòa tan (do hô hấp của sinh vật và phân hủy chất hữu cơ) rất cần cho
quang hợp tạo ra các chất hữu cơ cho các thủy vực, nhưng nồng độ > 10mg/l ức
chế thủy sinh vật.
H2S (phân hủy pv, phản sunfat hóa, yếm khí) phụ thuộc vào: PH, nhiệt độ, rất
độc với thuỷ sinh vật.
CH4 (phân hủy chất hữu cơ yếm khí) nhhiều CH4 nước nhiều chất hữu cơ, chất
lượng nước kém.
NH3 (N hữu cơ, phân bón) hàm lượng NH 3 tăng khi PH và nhiệt độ tăng, rất
độc với các loại sinh vật.
NH4+: thức ăn tự nhiên của nhiều thực vật phù du phát triển quá mức.
(NO3): (nitrit hóa) là dinh dưỡng dễ tiêu của thực vật, thức ăn cho tôm của
thủy vực, nồng độ quá cao làm cho tảo phát triển quá mức.
P: (H2PO4-, HPO42-, PO43-) dinh dưỡng của thực vật bậc cao, nguyên sinh động

vật, vi sinh vật.
Si: (nham thạch) cần cho tảo khuê, động vật.
BOD: (tiêu hao oxy sinh học) lượng oxy cần cho hô hấp của thủy sinh vật
(trong điều kiện nhất định) xác định ở diều kiện t 0=200C trong 3 hoặc 5 ngày. Nước
có mật độ sinh vật cao thì BOD càng cao, dung đánh giá mức độ giàu dinh dưỡng
hay nhiễm bẩn của thủy vực.
COD: (tiêu hao oxy hóa học) lượng oxy tiêu tốn cho sự phân hủy hữu cơ theo
phản ứng: (CHO)n + O2 →
CO 2 + H2O + Q. Môi trường càng
nhiều chất hữu cơ thì COD càng cao dung đánh giá mức độ dinh dưỡng cuả môi
trường nước.

24


1.4. Các chất gây ô nhiễm môi trường nước
Theo nguồn gốc tự nhiên (mưa, tuyết, gió, bão), nhân tạo (xả thải nước sinh
họt, nước thải công nghiệp ….. vào môi trường nước).
Theo bản chất: vô cơ, hữu cơ, kim loại nặng, chất dinh dưỡng sinh vật, tác
nhân vật lý (lý nhiệt, tia bức xạ…..).

Hình8 : nước thải chưa qua xử lý , xả thải trưc tiếp ra sông

II. HỆ THỐNG SINH VẬT CHỈ THỊ ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM HỮU
CƠ NGUỒN NƯỚC
2.1. Đặc điểm hệ thống sinh vật nước
Một quần xã sinh vật nước gồm các nhóm sinh vật: sản xuất-tạo ra các chất hữu cơ,
tiêu thu-sử dụng các chất hữu xơ, phân hủy- phân hủy các chất hữu cơ.Ở nơi bình
thường, các loài sinh vật tụ hợp; mối tương tác sẽ phát triển giữa các loài, sau một
thời gian sẽ tạo ra quần xã sinh vật có đặc trưng rõ ràng.Quần xã sinh vật có thể

thay đổi khi điều kiện môi trường sống thay đổi. Do mối quan hệ tương tác mà chỉ
1 sự thay đổi trong những điều kiện môi trường tạo ra 1 hoặc nhiều thay đổi trong
quần thể.Môi trường tại một điểm quyết định phần lớn các cá thể có thể cư trú ở
điểm đó , và những sinh vật ở đó sẽ là những chỉ thị sinh học cho những thay đổi
môi trường.
2.2. Một số chỉ số sinh học chỉ thị MT nước
• Chỉ số mật độ, số lượng
• Chỉ số ưu thế: số lượng và tần suất.
• Chỉ số đa dạng (H’)
 H’< 1 : rất ô nhiễm.
 1 ≤ H’ ≤ 2 : ô nhiễm.
25