ỨNG DỤNG CHỈ THỊ SINH học TRONG QUAN TRẮC môi TRƯỜNG nước TỔNG cục môi TRƯỜNG TRUNG tâm QUAN TRẮC môi TRƯỜNG hải phòng

ỨNG DỤNG CHỈ THỊ SINH HỌC TRONG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC
TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG TRUNG TÂM QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG
Hải Phòng, 6/2014 Bà Lê Hoàng Anh PGĐ. Trung tâm Quan trắc Môi trường TỔNG
QUAN
- Quan trắc môi trường gồm 3 thành phần cơ bản: lý, hóa học và′ sinh học;
Chỉ thị sinh học là sử dụng một cách có hệ thống các đáp ứng′ sinh học của các sinh vật
chỉ thị để đánh giá sự biến đổi chất lượng môi trường.
Quan trắc dựa vào sinh vật chỉ thị (Biomonitors) là công cụ′ quản lý môi trường nước
hiệu quả, hỗ trợ đáng kể cho các chương trình quan trắc lý – hóa học vì không đòi hỏi
thiết bị đắt tiền, chi phí không cao khi thu mẫu và phân tích, không yêu cầu trình độ
chuyên môn cao để thực hiện khâu thu mẫu và định loại loài;
Ứng dụng chỉ thị sinh học trong quan trắc môi trường nước đang′ trở nên rất phổ biến với
nhiều loại công nghệ đa dạng (tùy mục đích và yêu cầu quan trắc). Ưu thế dùng các nhóm
sinh vật làm chỉ thị chất lượng nước: Rất đa dạng về thành phần và số lượng loài trong
tự′ nhiên, thuận tiện ứng dụng trong các chương trình quan trắc; 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 quan sát thấy;
VAI TRÒ CỦA SINH VẬT CHỈ THỊ TRONG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC
Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 thúc/không quan sát
thấy; Nhiều loài nhạy cảm với ô nhiễm, cho phép phát hiện′ được nhiều vấn đề ô nhiễm,
đặc biệt là ô nhiễm một số hợp chất dạng vết khó phát hiện qua phân tích mẫu lý – hóa
học 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 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.
CÁC ỨNG DỤNG TRONG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC Một số hướng ứng
dụng phổ biến hiện nay: 1- Phân tích độc học môi trường; 2- Đánh giá nhanh chất lượng
nước (phục vụ mục đích khai thác nước uống, nước sinh hoạt, quản lý môi trường); 3Đánh giá, quan trắc diễn biến chất lượng nước các lưu Hội thảo Quan trắc môi trường
Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 vực sông, suối, hồ theo mùa và theo năm; 4- Bảo
tồn, phân tích đa dạng thành phần loài của khu vực; 5- Nghiên cứu khoa học (Ví dụ: đánh
giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, xâm nhập mặn...). o Chủ yếu dựa vào các chỉ thị sinh
học để đánh giá chất lượng môi trường nước; o Nguyên lý: Kết quả thu mẫu thực địa và

phân tích một/một số sinh vật chỉ thị được quy đổi ra các chỉ số, chỉ thị đo lường, hay mô
hình mô tả về một hệ sinh thái /trạng thái của sinh vật, qua đó đánh giá hiện trạng và diễn
biến môi trường cư trú của các sinh CÁC ỨNG DỤNG PHỔ BIẾN Ở VIỆT NAM Đối
với các chương trình quan trắc dùng sinh vật chỉ thị trong nước: Hội thảo Quan trắc môi
trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 đánh giá hiện trạng và diễn biến môi trường
cư trú của các sinh vật chỉ thị. MỘT SỐ LOẠI CHỈ THỊ SINH HỌC TRONG QUAN
TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC Theo loài chỉ thị: Phổ biến hiện nay: o Thực vật nổi: một
số loài thuộc ngành tảo lục, tảo lam, tảo vàng, tảo silic, tảo giáp; o Động vật nổi: một số
loài giáp xác sống trôi nổi ở tầng nước mặt; o Động vật không xương sống đáy cỡ lớn:
phổ biến như các loài ngành thân mềm, giun đốt, các ấu trùng côn trùng… o Một số loài
cá nước ngọt, nước lợ, nước mặt... Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng
19 - 20/6/2014 Theo tính chỉ thị: o Sinh vật nhạy cảm (Biosensor): Có sự nhạy cảm cao
với những biến đổi của môi trường. o Sinh vật tích tụ (Bioaccumulator): có khả năng tích


lũy các kim loại nặng trong cơ thể ở nồng độ cao hơn môi trường xung quanh. Ví dụ: ốc,
trai, hến, rong… o Một số loài cá nước ngọt, nước lợ, nước mặt... Theo cấp độ chỉ thị: 4
cấp chính: o Chỉ thị dưới loài: phân tích tế bào, mô hoặc bộ phận của sinh vật chỉ thị; o
Chỉ thị loài: Thông qua định tính và định lượng các sinh vật chỉ thị;♣ Phổ biến như các
nhóm cá, giun, trai ốc, các loài côn trùng…♣ o Chỉ thị quần xã : dựa trên phép đo của
một nhóm sinh vật cụ thể MỘT SỐ LOẠI CHỈ THỊ SINH HỌC TRONG QUAN TRẮC
MÔI TRƯỜNG NƯỚC Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 20/6/2014 o Chỉ thị quần xã : dựa trên phép đo của một nhóm sinh vật cụ thể trong quần
xã. Ví dụ: Chỉ số đa dạng (Margalef, Shannon-Wiener…);♣ Chỉ số ô nhiễm (BMWP,
ASPT, ASTPT…);♣ Chỉ số sinh học tổng hợp (chỉ số tổng hợp cá IBI, chỉ số tổng♣ hợp
dựa vào động vật KSXĐCL MMIF…); Chỉ số về tính toàn vẹn,...♣ o Chỉ thị hệ sinh
thái: đo đạc năng suất sơ cấp hoặc quá trình hô hấp của các quần xã. Các nhóm sinh vật
thường dùng: Thực vật nổi: các loài tảo giáp, tảo mắt, tảo silic, tảo lam, tảo♣ lục; Động
vật nổi: ví dụ giáp xác chân chèo, trùng bánh xe…♣ Động vật không xương sống cỡ
lớn.♣ Các chỉ thị sinh học đánh giá chất lượng môi trường: Chỉ số đơn lẻ:′ Chỉ số đa
dạng: Margalef, Shannon-Wiener, Simpson;♣ Toàn lưu vực T.Lục 44% T.Lam 13%

T.Mắt 15% T.Giáp 1% T.Silic 27% CHƯƠNG TRÌNH QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG
NƯỚC DÙNG SINH VẬT CHỈ THỊ Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải
Phòng 19 - 20/6/2014 Chỉ số đa dạng: Margalef, Shannon-Wiener, Simpson;♣ Chỉ số ô
nhiễm: BMWP-Viet, ASPT;♣ 0,9 1 MMI o Đa chỉ số: Là việc kết hợp nhiều chỉ số, cho
phép tích hợp nhiều nguồn thông tin (về đa dạng loài, tính nhạy cảm, chỉ thị ô nhiễm…)
vào 1 chỉ số duy nhất; => Là hướng đang được quan tâm thời gian gần đây trong và ngoài
nước. CHƯƠNG TRÌNH QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC DÙNG SINH VẬT CHỈ
THỊ 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 SC A-1 SC A-2 SC A-3 SC A-4 SC A-5 SC A-6 SC
O-1 SC O-2 SC O-3 SC O-4 SC O-5 SD U SP H SC C SN T Sông Cầu Sông Công Các
sông khác MMI Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Lớp 5 Ví dụ chỉ số tổng hợp BBI (Bỉ) và MMI
(Việt Nam) Ngoài phương pháp sử dụng các chỉ thị sinh học để đánh giá chất lượng môi
trường nước, một số phương pháp dựa vào công nghệ, thiết bị hiện đại đang được phổ
biến ở Việt Nam. Điển hình như: o Phân tích ô nhiễm dựa vào sinh vật tích tụ; MỘT SỐ
ỨNG DỤNG KHÁC Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 20/6/2014 Phân tích ô nhiễm dựa vào sinh vật tích tụ; o Phân tích độc học môi trường; o
Đánh giá nhanh chất lượng nước. Có thể đánh giá ô nhiễm các kim loại nặng (Cu, Zn,
Pb, Asen…)′ trong môi trường (đất, nước, trầm tích…); Các loài chỉ thị phổ biến:′
Động vật hai mảnh (trai, hến, trùng trục, ốc…): ưu điểm chính♣ đã có định loại rõ, dễ
nhận dạng, dễ tích tụ chất ô nhiễm, vòng đời dài; PHÂN TÍCH Ô NHIỄM DỰA VÀO
SINH VẬT TÍCH TỤ Là phương pháp phân tích hoá sinh hữu cơ mô cơ thể của một số′
loài sinh vật có khả nặng tích tụ, qua đó phát hiện các chất ô nhiễm dễ dàng hơn so với
phương pháp phân tích lý - hóa học; Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng
19 - 20/6/2014 đời dài; Các loài khác: Cá (ít phổ biến hơn do thường có ngưỡng chết♣
với giới hạn nồng độ ô nhiễm nhất định và có phân bố không tĩnh tại), giun đất, rong,…
Ứng dụng cho chỉ thị loài và′ dưới loài; Dựa vào phản ứng gây chết′ (sub-lethal) hoặc
quan sát sự thay đổi bất thường về di chuyển, sinh sản, làm tổ, hình thái…của các loài đối
với môi PHÂN TÍCH ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG Hội thảo Quan trắc môi trường Lần
thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 thái…của các loài đối với môi trường có độc chất; Một
số sinh vật chỉ thị phổ biến: rận nước (daphnia), tảo, con′ trai…thường phổ biến dựa vào

nhóm cá (ví dụ cá ngựa vằn); Có thể ứng dụng cho quan trắc hiện trường và/hoặc phân
tích,′ theo dõi trong phòng thí nghiệm; Nồng độ (log) Nguyên lý: hệ thống′ gồm 1 hoặc
2 buồng mẫu đo; giám sát 24/24 giờ và phát hiện, đưa tín hiệu cảnh báo tự động; Phân
tích, phát hiện ô′ nhiễm qua giám sát PHÂN TÍCH ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG Thiết bị
quan trắc độc chất dùng rận nước: Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng
19 - 20/6/2014 nhiễm qua giám sát hành vi bơi của nhóm rận nước (thông số quy luật di
chuyển, tốc độ trung bình, sự phân bố và vị trí bơi trong tầng nước,…) Bộ nuôi gắn liền
máy′ chính. Nguyên lý: Đo sự ức chế quang′ hợp của tảo trong môi trường có độc tố;
Phương pháp đo bằng huỳnh′ quang trực tiếp để xác định nồng độ chlorophyll trong môi
trường và xác định các nhóm tảo; PHÂN TÍCH ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG Thiết bị quan
trắc độc chất dùng tảo: Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 20/6/2014 và xác định các nhóm tảo; Bộ nuôi tảo gắn liền máy chính.′ Phần mềm quan
trắc Tảo Nguồn: Công ty REECO Ứng dụng để đánh giá chất lượng: Nước cấp sinh hoạt,
nước′ mặt, nước sông, ao, hồ chứa… Phương pháp dùng được cho phòng thí nghiệm,
trạm quan trắc và đi′ hiện trường; Độ nhạy phương pháp từ trung bình đến cao (ppmppb) đối với các′ dạng hợp chất: độc tố hô hấp, độc tố thần kinh, thuốc diệt loài gây hại;
Ví dụ: Hệ thống video giám sát, phân tích hành vi bơi của cá để phát′ hiện nhanh chóng
nước chứa độc chất; cảnh báo nhanh và dùng được cho nhiều loài cá; ĐÁNH GIÁ
NHANH CHẤT LƯỢNG NƯỚC Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng
19 - 20/6/2014 cho nhiều loài cá; Dùng thiết bị đo nhanh hiện trường (ví dụ đo tảo):′ Đo
hàm lượng chlorophyll (in situ);♣ Độ sâu quan trắc tối đa: 0 - 100 m; 0 - 300 m; 0 1000 m;♣ Bảng mô tả dữ liệu thời gian thực theo độ sâu quan trắc.♣ ĐÁNH GIÁ
NHANH CHẤT LƯỢNG NƯỚC Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng
19 - 20/6/2014 width cond DO Baetis … Genetic algorithms Fuzzy logic 1 0 low high
DÙNG CÁC MÔ HÌNH SINH THÁI Phương pháp dùng các mô hình, thuật toán dự báo:
Dựa vào các nguyên lý, quy luật tương tác giữa các yếu tố lý - hóa học và sinh học. 17
Baetis 0 DO %sat depth > 48.6% 0 48.6%≤ 0.4m≤ > 0.4m 1 ANN Bayesian Belief
Networks Decision trees Fuzzy logic Quan trắc dựa vào sinh vật chỉ thị là công cụ hiệu
quả, hỗ trợ′ đắc lực cho chương trình quan trắc lý - hóa học; Cần phổ biến, mở rộng
hướng sử dụng sinh vật chỉ thị trong các′ chương trình quan trắc môi trường định kỳ;
ĐỊNH HƯỚNG DÙNG SINH VẬT CHỈ THỊ ĐỐI VỚI HOẠT ĐỘNG QUAN TRẮC
Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải Phòng 19 - 20/6/2014 Cần đầu tư phát
triển nguồn lực và cơ sở vật chất để ứng dụng′ các công nghệ phổ biến trong quan trắc

dùng sinh vật chỉ thị; Cần mở rộng hướng các hướng khai thác, sử dụng sinh vật chỉ′ thị
trong lĩnh vực môi trường (ví dụ: đánh giá biến đổi khí hậu, ngưỡng chịu tải các sông
suối…). XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN! Hội thảo Quan trắc môi trường Lần thứ 5, Hải
Phòng 19 - 20/6/2014