Điều tra mức độ đa dạng sinh học các loài động vật đáy không xương sống cỡ lớn làm cơ sở để đánh giá chất lượng môi trường nước hồ trị an

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

Ngành:
Chuyên ngành:

Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
MSSV: 1191080082

Lớp: 11HMT01

TP. Hồ Chí Minh, 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

Ngành:
Chuyên ngành:

Giảng viên hướng dẫn : TS.
Sinh viên thực hiện
MSSV: 1191080082

Lớp: 11HMT01

TP. Hồ Chí Minh, 2013


Tôi

.

Là sinh viên lớ

ờng,

-

Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP. HCM.
Tôi xin cam đoan

:“

” là

của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêutrong

là trung thực và
.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đượccảm
ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.


ử
TS.
.
KS.Phạm Văn Miên
.

tơi trong nhữ

.

.
ảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn động viên và bên
c

tôi trong chặng được học tập và nghiên cứ

.


MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT..................................................................................iii
.......................................................................................................... iv
............................................................................................................ v
.............................................................................................................................. 1
.............................................................................................. 6
.....................6
1.2. Ứng dụng ĐVĐKXSCL trong quan trắc sinh học ..............................................7
1.2.1. Trên thế giới ......................................................................................................7
....................................................................................................13
1.3. Các chỉ số sinh học thường được sử dụng trong quan trắc sinh học ..............16
1.3.1. Chỉ số thể hiện sự đa dạng của quần xã sinh vật .......................................16
ồng Soresen, 1948 (Similarity index).................................17
1.3.3. Chỉ số ưu thế ...................................................................................................17
1.3.4. Chỉ số sinh học Trent (Cairns) (1968)..........................................................17
1.3.5. Chỉ số sinh học Chandler (Chandler, 1970)...............................................18

1.3.6. Chỉ số sinh học BMWP (Biological Monitoring Working Party Score) .19
1.3.7. Đánh giá sức khỏe sinh thái sông ................................................................19
....................................................................20
.............................................................. 22
...................................................................................22
............................................................................................23
.............................................................................................23
– vi sinh .........................................................................24
.............................26
.............................................................................................26
– vi sinh .........................................................................27
............................................................................................................29

i


.............................................................................................29
– vi sinh .........................................................................30
.......................................................................... 32
–

.........................................................32
..................................................................................35
....................................................................................................35
........................................................................................................38
Shannon – Wienner

..............42
........................................44

3.4.1. Mối tương quan giữa số

......................................44

3.4.2. Mối tương quan giữ

..........................46

3.4.3. Mối tương quan giữa chỉ số

..................................47

......................................................................................... 50
...........................................................................................................................50
.........................................................................................................................51
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 53
1. Tiếng Việt ...................................................................................................................53
2. Tiếng nước ngoài .......................................................................................................54
PHỤ LỤC ............................................................................................................................. 1

ii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ĐVKXS

.

ĐVĐKXSCL:

.

WQI: Chỉ số chất lượng nước.
MRC: Mekong River Commission.
.

iii


Bảng 2.1. Vị trí tọa độ thu mẫu ĐVĐKXSCL .................................................................... 22
Bảng 2.2.Phương pháp đo đạc tại hiện trường.................................................................... 25
2.3.Phương pháp bảo quản mẫu theo TCVN đối với từng loại thông số .............. 25
2.4.Phương pháp phân tích phịng thí nghiệ
– vi
sinh ........................................................................................................................................... 28
ựa trên chỉ số H’ .............................. 29

Bảng 2.5. Thang

Bảng 2.6. Các giá trị tương quan theo R2 ............................................................................ 30
Bảng 3.1. Thành phầ
.............................................................................................................................................. 32
Bả

................................... 33

Bảng

ế tại hồ Trị An tháng 04/2012........ 38

Bả

ế tại hồ Trị An tháng 08/2012........ 39

Bảng 3.5.Chỉ số H’ nhóm ĐVĐKXSCL tại hồ Trị
Bảng 3.6. Giá trị R2 giữa số loài và các yếu tố

Bảng 3.8. Giá trị R2 giữ

....................................................... 44
ếu tố

Bảng 3.7. Giá trị R2 giữ
ếu tố

iv

08 năm 2012......... 42

............................................ 47
.................................................... 47


Hình 2.1. Bản đồ vị trí thu mẫu............................................................................................ 23
Hình 2.2. Quá trình thu mẫu ĐVĐKXSCL ........................................................................ 24
2.3.

ẫu ĐVĐKXSCL.............................................................. 27

Hình 3.1. Biểu đồ biểu diễn xu thế biến đổi số lượng lồi giữa 2 mùa........................... 36

Hình 3.2.

.......................................................... 38

Hình 3.3.

..................................................................... 42

Hình 3.4. Tương quan giữa số lồi với các yếu tố

................................. 45

Hình 3.5. Tương quan giữa số loài với các yếu tố

................................ 46

Hình 3.6. Tương quan giữ

ới các yếu tố

v

............................ 48


1. Tính cấp thiết của đề tài

, các cơng trình giao thông,
chưa chú ý đúng mức đến công tác bảo vệ

, vấn đề ô nhiễm môi trường,

sự cố môi trường, suy giảm tài nguyên sinh vật, thay đổi khí hậu toàn cầu… Tất cả
ậu

những vấn đề

, sự tồn tạ
thế hệ mai sau.
tốc độ phát triển công nghiệp
nguồn tài nguyên đa
ồ

dạ
ể
ệ

–

,h

323 km² được xây dựng với nhiều ý nghĩa

quan trọng như: cung cấp điện năng, cung cấp nước tưới cho các diện tích canh tác
ở hạ du, cấp nước cho cơng nghiệp và sinh hoạt..., hồ cịn có nhiều tác dụng khác
như cải thiện điều kiện môi trường, giảm độ mặn ở hạ lưu sông Đồng Nai, phát triển
nghề cá, du lịch...
, ảnh hưởng
th

đến

các nguồn lợi

sản, đồng thời cũng rất nguy hiểm khi nguồn nước từ hồ được sử dụng cho

nước uống, sinh hoạt

.

.

1


.Ngoài mục tiêu đánh giá hiện
trạng chất lượng và xu hướng biến đổi chất lượng nước trong thủy vực, kết quả
ảnh hưởng

quan trắc sinh học còn hỗ trợ hiệu quả trong quá trình nghiên cứ

đến hệ sinh thái (thay đổi cấu trúc khu hệ, chức năng sinh học của quần xã) và phạm
ảm số lượng và chất lượng quần xã)

vi thiệt hại của hệ sinh thái (thay đổ
do các hoạt động diễn ra trong thủy vự

góp
.
2. Tình hình nghiên cứu

Phương pháp sinh học đã được biết đến từ giữa thế kỷ XIX với tác giả đầu tiên là
Kolentani (1848
,

:
-

Hệ thống điể

/ASTP (Biological Monitoring Working

Party/Avegare Score Per Taxon), “Chỉ số sinh học Trent” (TBI) của
Woodiwiss (1964) và “Điểm số Chandler’’do Chandler
ụng ở Anh.

được đưa ra
-

(1970)đã

Chỉ số quần xã ĐVKXS (Invertebrate Community Index - ICI) và chỉ số sinh
(1986)

học tổng hợp IBI (I
được sử dụng để đánh giá chất lượng nước hệ thống sông suố
.
-

1997, Thorne và William đã thử một loạt các phương pháp đánh
giá nhanh bằng sử dụng ĐVKXS ở Brazil, Ghan và Thái Lan.

-

(Mekong river commission – MRC) xuất
bản “Phương pháp quan trắc sinh học cho hạ lưu sông Mekong”.

2


:
-

Từ năm 1988, Nguyễn Văn Tuyên đã sử dụng vi tảo và động vật đáy để đánh
giá chất lượng nước sơng rạch TP. Hồ Chí Minh.

-

1995, Nguyễn Xn Qnh dựa vào sự có mặt và vắng mặt của
một số lồi, nhóm lồi ĐVKXS được coi là sinh vật chỉ thị để xây dựng hệ
thống phân loại độ nhiễm bẩn các thủy vực

-

Hà Nội.

Trong đề tài “Nghiên cứu môi trường Biển Hồ Pleiku

1999 -

2000 do Lê Trình làm chủ nhiệm, Phạm Văn Miên đã sử dụng chỉ số dinh

dưỡng của Nygaard (1949) để đánh giá chất lượng nước
-

.

Đề tài “Nghiên cứu đề xuất các chỉ tiêu sinh học đề giám sát hệ sinh thái
thủy sinh thuộc lưu vực sông Mekong của Việt Nam”năm2003, đã xác định
danh mục các loài chỉ thị và hệ thống phân loại độ nhiễm bẩn hữu cơ 4 bậc
cho các thủy vực.

-

Từ năm 1998, trạm Quan trắc Môi trường Đồng Nai (tiền thân của Trung tâm
Quan trắc và Kỹ thuật Môi trường Đồng Nai) đã quan tâm khảo sát nhóm
ĐVĐKXSCL cùng với hai nhóm thực vật phiêu sinh và động vật phiêu sinh
quan trắc chất lượng nước định kỳ mỗi năm trên địa bàn tỉnh
Đồng Nai.

-

ộng vật không xương sống cỡ lớn ở

:“

đáy đánh giá chất lượng nước sơng Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên
Hịa năm 2011”
.
3. Mục đích nghiên cứu
S
.

3


4. Nhiệm vụ nghiên cứu
An.
-

,
,

H’ Shannon – Wienner.

-

.

5. Phương pháp nghiên cứu
Cụ thể từng phương pháp được trình bày trong các chương có liên quan.
• Thu thập thơng tin:
-

Tình hình ứng dụng nhóm ĐVĐKXSCLtrong quan trắc sinh học ở thế giới
và Việt Nam.

-

.

• Khảo sát, thu mẫu thực địa:

-

Số đợt thu mẫu: 2 đợt (m

20/04/2012

07/08/2012).
-

Số vị trí: 11 vị trí mỗi đợt.
ựa trên nền

-

tảng các phương pháp thu mẫu được đề xuất trong “Phương pháp quan trắc
sinh học cho hạ lưu sơng Mekong

, 2010” .

• Phân tích mẫu: Phân tích so sánh về mặt hình thái để định danh đến lồi hoặc
đến giống nhóm ĐVĐKXSCL
(c

[3], [9],[11],[12], [23],[24],[27],[29]).

• Xử lý, phân tích số liệu:
– Wienner
hân tích mối tương quan giữa 1 nhân tố

ĐVĐKXSCL

trị định

lượng trên với 1 nhân tố là từng thơng số hóa lý thơng qua hệ số tương quan
bình phương (R2).

4


6. Các kết quả đạt được của đề tài
được

-

loài, mật độ
–

, loài ưu thế
.

, vi sinh.
ĐVĐKXSCL
h

.

7. Kết c u củ
gồm có 3 chương:
• Chương 1 (T
-

):

G

.
-

.

• Chương 2 (Phương p

):

-

,
vi sinh.

, vi sinh.
•

):

-

.

–
.

5


CHƯƠNG
Đối tượng khảo sát là nhóm ĐV

sống ở

. Chúng sinh sống trên

hoặc trong nền đáy của thủy vực, một số sống bám vào các giá thể, chịu nhiều tác
động từ các yếu tố hóa lý trong nước và sự tích tụ, lắng đọng các chất đáy.Sự tồn tại
và phát triển củ

phụ thuộc vào môi trường nước rất nhiều, do vậy mà sự

phát triển của một nhóm sinh vật trong mơi trường nào đó là kết quả của q trình
thích nghi.Sự phát triển mạnh của một nhóm sinh vật bất kỳ sẽ biểu hiện được tính
chất mơi trường ở đó thích hợp cho sự phát triển quần xã đó.Ví dụ mơi trường giàu
chất hữu cơ sẽ là môi trường thuận lợi cho các nhóm giun ít tơ (Oligochaeta). Tùy
theo mức độ ô nhiễm sẽ có từng nhóm phát triển, hoặc sự khơng thích ứng hay sự
mất đi một nhóm sinh vật nào đó trong khu hệ cũng là dấu hiệu cho thấy xu hướng
diễn biến của môi trường[22].
ĐVĐKXSCL thường kéo dài hơn 1 đến 2 tuần, do đó

Chu kì sống của

chúng có thể cho ta nhìn thấy chất lượng mơi trường nước trong khoảng thời gian
này. Những loài khác như ấu trùng của cơn trùng, các lồi sâu, giun, nhuyễn thể, và
các lồi khơng xương sống cỡ lớn khác thường có vịng đời dài hơn một tháng,

thậm chí có thể tới một vài năm, cho ta một cái nhìn về chất lượng môi trường nước
xa hơn về quá khứ[6], [10], [22].
1986, một số nhóm thường được sử dụng

Theo thống kê của J.M.Hellawell

đối với hệ sinh thái ở nước theo tỷ lệ phần trăm thì phần trăm sử dụng nhóm
ĐV

ĐVKXS là cao nhất 26%.

(Crustacea) như tôm

.
anh[6], [8].

6


, tr

,

Mytilus edulis

[6].

. Tuy nhiên, điểm khó khăn khi khảo sát nhóm này là cơ sở định
danh lồi. Vì cơng tác khảo sát và định loại các nhóm lồi được tiến hành ở Việt
Nam cho nhóm này chỉ mớibắt đầu khơng lâu và mỗi chun gia chỉ có thể chun

nghiên cứ

giống hoặc một họ nên tài liệu phân loại bằng tiếng Việt khá

hạn chế.
1.2. Ứng dụng ĐVĐKXSCL trong quan trắc sinh học
1.2.1. Trên thế giới
Phương pháp sinh học đã được biết đến từ giữa thế kỷ XIX với tác giả đầu tiên là
Kolentani (1848), Colin (1853), Forbes (1877)… Khi quan sát các nhóm thủy sinh
vật ở các thủy vực nước sạch và nước bị nhiễm bẩn đã nhận thấy có sự khác biệt rất
lớn. Đến năm 1902, ở Châu Âu, Kolkwits và Marson đã công bố các kết quả quan
trắc sinh học sông suối bằng cách đo mức độ nhiễm bẩn do các chất hữu cơ gây ra
và thấy nồng độ oxy hịa tan giảm. Từ đó xác định các nhóm lồi chỉ thị cho các
mơi trường khác nhau và đề xuất một hệ thống phân loại độ nhiễm bẩn. Đầu tiên, hệ
thống phân loại độ nhiễm bẩn dựa vào các lồi chỉ thị được tìm thấy trong các quần
xã phiêu sinh (plankton) và sinh vật bám (periphyton), sau đó mở rộng tới thực vật
lớn (macrophyton), ĐVKXS cỡ lớn (macroinvertebrates) và cá.

7


[6]:
-

(Plecoptera).

-

(Ephemeroptera).

-

(Trichoptera).

-

(Amphipoda).
(Isopoda).

-

(Diptera).

-

(Oligochaeta).
, mỗi nhóm sinh vật chỉ thị gắn với một giai đoạn oxy hóa từ nghèo dinh

dưỡng - ít bẩn (oligosaprobic), nhiễm bẩn vừa mức α (α - mesosaprobic), đến rất
bẩn (polysaprobic) với hàm lượng chất hữu cơ rất cao.
Hệ thống phân loại độ nhiễm bẩn tiếp tục được Kolkwits (1950), Liebmann (1951,
1962), Frerdingstad (1988) bổ sung và phát triển, được Pantle và Buck (1955),
Zelinka và Marvan (1961) ứng dụng để xây dựng chỉ số ô nhiễm.

1973,

Sladecek đã tổng kết và phát triển các phương pháp sinh học đánh giá chất lượng
nước với một danh mục các nhóm thủy sinh vật chỉ thị ơ nhiễm.
Sau đó, ứng dụng thực tiễn của quan trắc sinh học nước ngọt đã được nghiên cứu
nhiều thông qua “sự giám sát bằng việc sử dụng những phản ứng của cơ thể sống

để xác định môi trường có thích hợp hay khơng đối với cơ thể sống” do Cairns và
Pratt

1993. Quan niệm hiện đại về quan trắc sinh học chất lượng

nước sông và suối được khởi xướng ở Châu Âu với sự phát triển của hệ thống xác
định độ nhiễm bẩn của Kolkwitz và Mason(1908, 1909). Họ thừa nhận 4 giai đoạn
8


oxy hóa của chất hữu cơ, từ nghèo dinh dưỡng (Oligotrophic) với không bẩn đến rất
giàu dinh dưỡng (polytropB hic) ứng với nhiễm bẩn hữu cơ rất mạnh. Trung gian
là vùng dinh dưỡng trung bình (Mesotrophic) ứng với bẩn vừa

giữ

(Meosaprobic). Trong đó lại chia thành hai bậc: bẩn α(α- Mesosaprobic), bẩn β(βMesosaprobic). Nó được nhận biết tốt qua chỉ số độ nhiễm bẩn (Saprobic
index).Dựa vào danh sách các loài chỉ thị, các tác giả xác định giá trị nhiễm bẩn phù
hợp với khả năng chống chịu ô nhiễm của từng loài. Danh sách của các sinh vật, vi
khuẩn, tảo, nguyên sinh động vật và trùng bánh xe, ĐVKXS đã được thu thập và
những giá trị độ nhiễm bẩn được xác định liên quan đến sự phân bố và độ phong
phú của sinh vật theo các vùng chất lượng nước đã biết. Năm 1973, Sladecek đưa ra
danh sách bao gồm thông tin của 2.000 loài. Chỉ số độ nhiễm bẩn được tính tốn
theo cơng thức sau[6]:
S= ∑s.h/∑h(1.1)
Trong đó:
S: chỉ số độ nhiễm bẩn.
s: giá trị độ nhiễm bẩn cho mỗi loài.
H: tần số xuất hiện của mỗi loài nằm trong mức từ 1-5 (hiếm = 1; nhiều =5).
Mặc dù hệ thống được chấp nhận ở Châu Âu nhưng nó cũng đã bị chỉ trích

ở các mức độ khác nhau. Trừ Đức và Hà Lan ra, còn hầu hết
các nước ở châu Âu đã chấp nhận vào những năm 1970. Những phương pháp không
được chấp nhận là những phương pháp dựa trên độ nhiễm bẩn thiên về chỉ số sinh
học và những hệ thống

điểm quá đơn giản.

Năm 1975, khoảng 20 phương pháp khác nhau về quan trắc sinh học chất lượng
nước đã được sử dụng ở Châu Âu, sau đó diễn ra một loạt các hội thảo nhằm đạt
được sự chuẩn hóa về phương pháp. Kết quả là năm 1979, Persoone và De Pauw
chỉ số sinh học Trent mở rộng được chọn như là một phương pháp tham
khảo.Đây là một phương pháp mở rộng của Woodiwiss (1964) và nó đã được thử
nghiệm ở Bỉ

1983.Tuy nhiên, ngay tại Bỉ nó đã bị những nhà khoa học

9


khơng chấp nhận, mà họ thích chỉ số sinh học Pháp “French Indice Biotique”.Chỉ số
“French Indice Biotique”được đưa ra bởi Tufery và Verneaux (1968) và nó đã trở
thành cơ sở cho chỉ số sinh học Bỉ BBI [6], [10].
Năm 1976 hệ thống điểm số BMWP/ASTP (Biological Monitoring Working
Party/Avegare Score Per Taxon)đã được đưa ra ở Anh. Hệ thống này còn có những
hạn chế nên năm 1977, các nhà sinh học Anh đã phát triển, cải tiến và xây dựng
chương trình RIVPACS (River Invertebrate Prediction And Calssification System).
Chương trình này đưa ra hệ thống phân loại và dự báo chất lượng môi trường bằng
ĐVKXS ở sông với mức độ phân loại tới họ và chỉ số chất lượng môi trường EQI
(Environmental Quality Index).
Những chỉ số khác được phát triển để sử dụng ở Anh cũng được dựa trên nguyên

tắc các nhóm sinh vật chống chịu khác nhau đối với sự ô nhiễm.Hai trong số chỉ số
tốt hơn là chỉ số về định lượng - “Chỉ số sinh học Trent” (TBI) của Woodiwiss
(1964)và bán định lượng -“Điểm số Chandler’

Chandler (1970). Cả hai chỉ số

này đều được phác thảo để quan trắc chất lượng nước ở những vùng đặc biệt ở Anh,
nhưng sau đó đã được áp dụng rộng rãi hơn ở cả những nơi khơng được thích hợp,
dẫn đến khả năng đưa ra những kết luận sai lầm liên quan đến chất lượng nước. Để
có những phương pháp chuẩn, một tổ chức làm việc về quan trắc sinh học
“Biological Monitoring Working Party” đã được thành lập ở Anh vào năm 1976 đã
đưa ra một hệ thống mới thường được biết đến là điểm số BMWP. Trừ lớp giun ít tơ
ra, hệ thống này sử dụng số liệu ở mức độ họ, mỗi họ được quy cho một điểm số
phù hợp với tính nhạy cảm của nó ở mức độ ơ nhiễm hữu cơ.Những điểm số riêng
được cộng lại để cho điểm số tổng của mẫu. Một sự biến thiên của điểm số BMWP
nhận được bằng cách chia điểm tổng số cho số họ có mặt cho ta một điểm số trung
bình của các đơn vị phân loại.
Nhược điểm của điểm số BMWP là trong phạm vi của các họ thì có lồi chống chịu,
có

lồi

ưa thích

với

điều kiện sinh thái.

Ví

dụ

nhưđại

diện họ

Chironomidae(Ablabesmyia, Chironomus, Endochironomus, Thiennemannimyia,…)
được tìm thấy trong hầu hết những nơi sống là nước ngọt bao gồm những giống
10


lồi có khả năng chống chịu cao, đơi khi trong một biên độ rộng của sự ơ nhiễm,
nhưng nó cũng có cả những

, lồi rất nhạy cảm. Tuy vậy, tồn bộ họ

được

xếp vào mức độ chống chịu với ô nhiễm.Nhận xét tương tự cũng được áp dụng
trong trường hợp của giun ít tơ (Oligochaeta).
Hệ thống điểm số BMWP rất có ý nghĩa trong thực tiễn và tương đối dễ dàng áp
dụng vì chỉ địi hỏi những kỹ năng phân loại bình thường. Chính vì vậy, BMWP
được chấp nhận rộng rãi trong quan trắc sinh học ở khắp nước Anh, và khi được cải
tiến nó cịn được áp dụng ở các khu vực khác nhau, ở các nước khác nhau, bao gồm
Tây Ban Nha, Ấn Độ; Úc và Thái Lan [6], [10], [20].
Khái niệm sinh vật chỉ thị đã phát triển qua các nghiên cứu cổ điển của A.Forbes
trên sông Illinos từ những năm 1870, bằng các mô tả giá trị chỉ thị của động vật đáy.
Các quan trắc sinh học ở bắc Mỹ chịu nhiều ảnh hưởng của Patrick tập trung vào
tảo silic và các dẫn liệu về số loài, số lượng cá thể của các nhóm lồi chỉ thị. Trong
khi đó, Cairns và Pratt (1993) cho rằng quần xã là kết quả của một sự đổi mới liên

tục qua sự di nhập và mất đi của một số loài, do vậy khái niệm về loài chỉ thị chưa
chắc đã có giá trị.
Kết quả là nhiều nhà sinh vật học ở Mỹ thích sử dụng chỉ số đa dạng định lượng
trong một thời gian dài, và vừa mới đây quay lại với việc lấy mẫu định lượng kết
hợp với các quy trình lấy mẫu nhanh.Resh và Jackson (1993) mơ tả sự phát triển
của các phương pháp ở Mỹ từ những năm 1960 đến nay trải qua 3 giai đoạn.Đầu
tiên tập trung vào các phương pháp định tính bao gồm mối liên quan về sự có mặt,
vắng mặt hoặc sự phong phú của động vật không xương sống cỡ lớn nhất định với
chất lượng môi trường. Trong thập niên tiếp theo, đã chuyển sang dùng những
phương pháp định lượng nghiêm ngặt hơn gồm cả lấy mẫu lặp lại, phân tích thống
kê và sử dụng các chỉ số đa dạng, sau đó, phương pháp lại được thay đổi. Những
phương pháp đánh giá nhanh được ưa dùng, giống các phương pháp truyền thống đã
dùng ở Châu Âu[10], [20].
Cho đến nay, các nghiên cứu về các chỉ thị sinh học đã được nghiên cứu cụ thể từ
liều lượng tác động, ngưỡng gây chết của các chất độc lên thủy sinh, cho đến cách
11


thu mẫu và các khóa phân loại đến giống các nhóm thủy sinh vật. Các phương pháp
đã được liệt kê và hướng dẫn cụ thể trong ấn phẩm về các phương pháp chuẩn để
kiểm tra nước và nước thải [29].
Năm 1997, Thorne và William đã thử một loạt các phương pháp đánh giá nhanh
bằng sử dụng ĐVKXS ở Brazil, Ghan và Thái Lan.

20 phương pháp phân tích

được kiểm tra gồm đại diện của 5 loại chính được phân loại bởi Resh và Jackson
(1993) đó là chỉ số độ phong phú, sự liệt kê, đánh giá về sự đa dạng và đồng dạng,
các chỉ số sinh học và các chỉ số chức năng. Hai chỉ số đa dạng cũng được thử
nhưng bị thất bại trong việc đối phó lại với những mức độ của ô nhiễm đã được dự

báo.Cuối cùng không có phép thử chuẩn nhưng điểm số BMWP thỏa mãn.
Qua q trình nghiên cứu quần xã động vật khơng xương sống cỡ lớn tại 23 trạm
thu mẫu trên sông Mea Ping, Mustow (1997) hợp nhất 10 họ bổ sung vào hệ thống
cho điểm của BMWP ANH và sửa đổi cho phù hợp với điều kiện miền Bắc Thái Lan
và gọi nó là điểm số BMWP T HAI[10].
ưu vực sơng Mekong, từ những năm 1980 Ủy hội sông Mekong (Mekong river
commission-MRC) đã quan tâm đến quan trắc sinh học trong quản lý tài nguyên
nước. Nhưng đến tháng 7 năm 2002 thì các chuyên gia quốc gia của các vùng thuộc
Ủy hội sông Mekong cùng các nhà tư vấn quốc tế mới thảo luận về khả năng phát
triển một chương trình quan trắc môi trường cho trung và hạ lưu sông Mekong và
các chi lưu chính của nó.
Năm 2003, đợt khảo sát thăm dò được tiến hành tại bốn quốc gia các vùng ven sông
Mekong, để sử dụng tiềm năng sinh vật và làm cơ sở trong việc quan trắc thường
xuyên sức khỏe sinh thái của sông Mekong và các chi lưu chính. Sau khi xem xét,
cân nhắc các kinh nghiệm đã có trong lĩnh vực quan trắc sinh học nước ngọt. Các
nhóm sinh vật được lựa chọn gồm:
-

Tảo đáy, bao gồm tảo silic siêu nhỏ. Những loài này là thức ăn cho cá,
ĐVKXS cỡ lớn, các loài tảo lớn như loài rong sơng - là lồi có giá trị kinh tế
vì có thể chế biến, bán và sử dụng làm thức ăn cho người dân địa phương.

12


-

Động vật phù du sống trôi nổi trong tầng nước. Chúng quan trọng trong vai
trò là thức ăn cho các loài cá và chỉ thị cho chất lượng nước.

-

ĐVKXS ven bờ cỡ lớn là các động vật không xương sống có thể nhìn thấy
bằng mắt thường tại các vùng nước nơng ở các bờ sơng, chúng quan trọng
trong vai trị là thức ăn cho các loài cá và chỉ thị cho chất lượng nước.

-

ĐVĐKXSCL, sống vùi bên trong hoặc trên bề mặt các trầm tích tại đáy của
sơng, chúng quan trọng trong vai trị là thức ăn cho các lồi cá và chỉ thị cho
chất lượng nước.

Từ 2004 - 2007, bốn nhóm sinh vật trên được quan trắc thường xuyên với sự hỗ trợ
của MRC và chuyên gia quan trắc sinh học quốc tế.Mỗi quốc gia thành viên cử các
chuyên gia đã được huấn luyện về sinh học và sinh thái tham gia vào chương trình.
Một hoặc hai thành viên của nhóm nghiên cứu chịu trách nhiệm thu mẫu, nhận
dạng, phân tích và báo cáo kết quả về một trong bốn nhóm sinh vật được chọn lựa.
Các nhóm thu mẫu này được thực hiện tại tất cả các quốc gia thành viên.
Năm 2008- 2009, chương trình quan trắc được chuyển giao đến các cơ quan chuyên
ngành của các quốc gia thành viên qua MRC. MRC tiếp tục hỗ trợ và mỗi quốc gia
thành viên đã thu mẫu tại 8 vị trí trong phạm vi biên giới của họ (tổng cộng 32 vị trí
tồn lưu vực).
Năm 2010, MRC xuất bản “Phương pháp quan trắc sinh học cho hạ lưu sông
Mekong”.Đây là tài liệu mơ tả chi tiết về chương trình quan trắc và các trình tự phải
tuân thủ trong việc đánh giá vị trí, lấy mẫu thực địa, cơng việc trong phịng thí
nghiệm, phân tích dữ liệu và viết báo cáo[19].

Từ năm 1988, Nguyễn Văn Tuyên đã sử dụng vi tảo và động vật đáy để đánh giá
chất lượng nước sông rạch TP. Hồ Chí Minh (Chương trình nghiên cứu sinh thái
cảnh quan các thủy vực TP. Hồ Chí Minh) phục vụ cho phát triể

do Đặng Hữu Ngọc làm chủ nhiệm.

13

–


Cùng trong chương trình nêu trên, từ năm 1989 - 1990 Phạm Văn Miên đã sử dụng
cấu trúc quần xã và lồi ưu thế của các nhóm thủy sinh vật để phân vùng, phân loại
và đánh giá chất lượng nước hệ thống sơng rạch thành phố nhưng chương trình này
đã khơng được tổng kết. Trong chương trình quan trắc chất lượng nước sơng Sài
Gịn - Đồng Nai (1996 - 1997) do sở Khoa Học Công Nghệ và Môi trường TP. Hồ
Chí Minh chủ trì và chương trình quan trắc chất lượng nước sông Đồng Nai, sông
Thị Vải do Sở Khoa học Công nghệ và Môi Trường tỉnh Đồng Nai chủ trì; chương
trình quan trắc hệ sinh thái dưới nước - tiểu dự án thủy lợi Hóc Mơn - Bắc Bình
Chánh (1998-2001), quan trắc hệ sinh thái thủy sinh dự án thốt nước và xử lý nước
thải TP. Hồ Chí Minh (1998), các đề tài nghiên cứu ô nhiễm lưu vực sơng Đồng Nai
- Sài Gịn do Lâm Minh Triết chủ nhiệm (1994 - 2004) và nhiều chương trình khác,
ngồi phân tích cấu trúc quần xã, lồi ưu thế, lồi chỉ thị, Phạm Văn Miên và các
cộng tác viên còn xác lập các chỉ số đa dạng

’ Shannon – Winner), chỉ số

tương đồng để đánh giá chất lượng nước.
Năm 1995, Nguyễn Xuân Quýnh

dựa vào sự có mặt và vắng mặt của một số lồi,

nhóm lồi ĐVKXS được coi là sinh vật chỉ thị
), sự phát triển số lượng, khối lượng của chúng ở mức độ khác nhau để xây

dựng hệ thống phân loại độ nhiễm bẩn các thủy vực Hà Nội.
Năm 2000, Nguyễn Xuân Quýnh dựa vào hệ thống tính diểm BMWP/ASTP để xây
dựng quy trình quan trắc và đánh giá chất lượng nước bằng ĐVKXS cỡ lớn. Ông đã
cùng với Mai Đình Yên, Steve Tilling và Clive Pinder đã khảo sát 14 địa điểm thu
mẫu ở miền Bắc tại Tam Đảo, Vĩnh Phúc và 15 điểm miền Nam tại Đà Lạt. Các
mẫu được phân tích cả số lượng các lồi cùng với 9 thơng số hóa lý. Sau đó điều
chỉnh hệ thống cho điểm BMWPT HAI và đề xuất thành chỉ số BMWP VIET cho phù
hợp với điều kiện Việt Nam để đánh giá chất lượng nước sông suối miền núi Việt
Nam [10].
Trong đề tài “Nghiên cứu môi trường Biển Hồ Pleiku” (1999 - 2000) do Lê Trình
làm chủ nhiệm, Phạm Văn Miên đã sử dụng chỉ số dinh dưỡng của Nygaard (1949)
để đánh giá chất lượng nước, xếp biển hồ và hồ chứa nước thị xã Pleiku vào loại

14


giàu dinh dưỡng (Eutrophic). Gần đây nhất, đề tài “Nghiên cứu đề xuất các chỉ tiêu
sinh học đề giám sát hệ sinh thái thủy sinh thuộc lưu vực sông Mekong của Việt
Nam” 2003, đã xác định danh mục các loài chỉ thị cho các loại nước ở vùng Điện
Biên (Tây Quảng Trị, Thừa Thiên Huế), cao nguyên Tây Nguyên và đồng bằng
sông Cửu Long, xây dựng chỉ số ô nhiễm Zelinka và Marvan và hệ thống phân loại
độ nhiễm bẩn hữu cơ 4 bậc cho các thủy vực. (Phạm Văn Miên và cộng sự)[8], [20].
Đồng Nai, từ năm 1998 trạm Quan trắc Môi trường Đồng Nai (tiền thân của
Trung tâm Quan trắc và Kỹ thuật Môi trường Đồng Nai) đã quan tâm khảo sát
nhóm ĐVĐKXSCL cùng với hai nhóm thực vật phiêu sinh và động vật phiêu sinh
tạo nên các báo cáo tổng thể về khu hệ thủy sinh để bổ sung vào các kết quả quan
trắc chất lượng nước định kỳ mỗi năm trên địa bàn tỉnh Đồng Nai. Các thủy vực
được quan trắc đến nay bao gồm:
-

Sông Đồng Nai, dịng chính bắt đầu từ xã Nam Cát Tiên (huyện Tân Phú)
đến xã Ngọc Định - huyện Định Quán) đến Ngã 3 Cái Mép - xã Phước An Huyện Nhơn Trạch.

-

Sông Thị vải.

-

Hồ Trị An.

Tại mỗi thủy vực, các nhóm được khảo sát về cấu trúc, thành phần lồi, loài ưu thế,
các chỉ số như chỉ số H’, chỉ số tương đồng. Công tác quan trắc, khảo sát được tiến
hành hai đợt: mùa khô và mùa mưa. Các kết quả khảo sát có đưa ra nhận định đánh
giá chất lượng mơi trường nước tại mỗi vị trí dựa trên kết quả tính tốn được của
chỉ số H’
– vi sinh

:

động vật không xương sống cỡ lớn ở đáy đánh

giá chất lượng nước sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa năm 2011

.
15


1.3. Các chỉ số sinh học thường được sử dụng trong quan trắc sinh học
1.3.1. Chỉ số thể hiện sự đa dạng của quần xã sinh vật

Một hệ sinh thái ổn định được đặc trưng bởi một sự giàu có về số lượng lồi, hầu hết
các lồi đều có cơ hội phát triển ngang bằng nhau về số lượng cá thể, số lượng đó
thường là ở mức nhỏ và cân đối để giảm bớt tính cạnh tranh. Khi mơi trường bị áp lực
tác động hay bị ô nhiễm hữu cơ thường kéo theo sự giảm sút về tính đa dạng. Chỉ số
này có thể so sánh được giữa các vị trí, khu vực sơng khác nhau.Có thể áp dụng chỉ
số này cho nhiều vùng địa lý, nhiều loại thủy vực.
Các chỉ số đa dạng thường dùng:
Chỉ số Shannon – Wienner (H’) 1948

H

Chỉ số Simpson

'

n

= −∑
i =1

D =1− (

ni
ni
log
2
N
N

∑ n (n

i

i

− 1)

N ( N − 1)

Chỉ số Margalef (d)

d = (S-1)/LnN

Chỉ số Menhinick

I Menhinick = S / N

(1.2)
(1.3)
)

(1.4)

(1.5)
Chỉ số Hill

:S:

N a = 1 / ( a −1) ∑ p ia

.

N:
ni :

(1.6)

.
ủa loài thứ i.

p i : Tỷ lệ xuất hiện của loài thứ i.

.Tuy nhiên, c
.
–

16