Khóa luận: Đánh giá chất lượng nước VQG Hoàng Liên bằng ĐVKXS cỡ lớn - Nguyễn Hương Ly

Khóa luận đánh giá chất lượng nước vùng đệm VQG Hoàng Liên, Lào Cai sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn. Nghiên cứu cung cấp giải pháp bảo vệ tài nguyên nước.

• Tác giả: Nguyễn Hương Ly
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Vịnh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
• Chuyên ngành: Môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn đánh giá chất lượng môi trường nước ở một số khu vực thuộc vùng đệm của vườn quốc gia Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm và tầm quan trọng của đánh giá chất lượng nước VQG Hoàng Liên

Đánh giá chất lượng nước bằng động vật không xương sống (ĐVKXS) là phương pháp hiện đại và hiệu quả trong công tác bảo vệ môi trường. Vườn Quốc gia Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai, với hệ thống nước phong phú, đòi hỏi cần thiết phải có những biện pháp giám sát chất lượng nước bền vững. Phương pháp sử dụng ĐVKXS cỡ lớn để đánh giá không chỉ cung cấp thông tin về tình trạng ô nhiễm mà còn phản ánh sức khỏe tổng thể của hệ sinh thái nước. Việc áp dụng công nghệ này tại VQG Hoàng Liên giúp bảo vệ nguồn nước sạch, đảm bảo an toàn cho cộng đồng địa phương và duy trì đa dạng sinh học.

1.1. Định nghĩa ĐVKXS và vai trò trong đánh giá nước

Động vật không xương sống là nhóm sinh vật chỉ thị quan trọng, nhạy cảm với những thay đổi chất lượng nước môi trường. Các loài như chuỗi nước, ấu trùng chuỗi, ốc nước ngọt phản ánh chính xác mức độ ô nhiễm. Hệ số ASPT (Average Scores Per Taxon) và BMWPVIET là công cụ đánh giá hiệu quả sử dụng ĐVKXS để phân loại chất lượng nước theo các mức độ khác nhau, từ sạch đến ô nhiễm nặng.

1.2. Bối cảnh bảo vệ và quản lý tài nguyên nước VQG

Vườn Quốc gia Hoàng Liên đối mặt với áp lực từ hoạt động nông nghiệp, sinh hoạt dân cư ở vùng đệm. Chất lượng nước bị ảnh hưởng bởi các chất thải hữu cơ, chất béo từ hoạt động con người. Việc áp dụng phương pháp ĐVKXS giúp cơ quan quản lý có cơ sở khoa học để đưa ra chính sách bảo vệ và sử dụng hợp lý tài nguyên nước lâu dài.

II. Phương pháp đánh giá chất lượng nước bằng ĐVKXS cỡ lớn

Phương pháp đánh giá chất lượng nước sử dụng ĐVKXS cỡ lớn dựa trên nguyên tắc sinh học quan trắc. Các chuyên gia tiến hành lấy mẫu ngoài thực địa tại các điểm khác nhau trên sông ngòi thuộc vùng đệm VQG Hoàng Liên. Mẫu ĐVKXS được phân loại thành các họ khác nhau, từ đó áp dụng hệ thống tính điểm BMWPVIET - một công cụ đã được chuẩn hóa cho điều kiện Việt Nam. Chỉ số ASPT được tính toán dựa trên tỉ lệ các họ nhạy cảm và kháng ô nhiễm. Kết hợp với các chỉ số thủy lý hóa học (DO, pH, CO2), phương pháp này cung cấp bức tranh toàn diện về tình trạng ô nhiễm của hệ thống nước.

2.1. Quy trình lấy mẫu và phân loại ĐVKXS

Các mẫu ĐVKXS được thu thập bằng lưới đục, khay lấy mẫu tại các vùng nước chảy khác nhau. Sinh vật được bảo quản trong ethanol, mang về phòng thí nghiệm để phân loại chi tiết. Các họ ĐVKXS được xác định dựa trên đặc điểm hình thái, phân tayout theo các tiêu chí sinh học chuẩn. Số lượng họ và cá thể tìm được giúp xác định đa dạng sinh học tại từng điểm khác nhau.

2.2. Tính toán chỉ số BMWPVIET và ASPT

BMWPVIET gán điểm cho từng họ ĐVKXS theo độ nhạy cảm với ô nhiễm, từ 1-10 điểm. Tổng điểm phản ánh chất lượng nước tại vị trí. ASPT được tính bằng cách chia tổng điểm cho số họ phát hiện. Chỉ số này cho phép so sánh chất lượng nước giữa các khu vực, từ đó xác định mức độ ô nhiễm theo thang đánh giá chuẩn hóa.

III. Kết quả đánh giá chất lượng nước VQG Hoàng Liên

Nghiên cứu sử dụng ĐVKXS cỡ lớn tại vùng đệm VQG Hoàng Liên đã phát hiện khoảng 20-30 họ ĐVKXS khác nhau ở các điểm khác nhau. Các kết quả cho thấy chất lượng nước tại khu vực bị ảnh hưởng bởi hoạt động con người và nông nghiệp, đặc biệt ở vùng gần dân cư. Hệ số ASPT dao động trong khoảng 4-7, cho thấy mức độ ô nhiễm từ vừa phải đến cao. Các chỉ số thủy lí hóa học như DO giảm, pH bất ổn tại các điểm gần nguồn phát sinh chất thải. Sự hiện diện các họ kháng ô nhiễm (Chironomidae, Oligochaeta) ở mật độ cao cũng xác nhận tình trạng ô nhiễm tại khu vực.

3.1. Thành phần và sự phân bố ĐVKXS tại các điểm nghiên cứu

Các họ ĐVKXS được phát hiện bao gồm Baetidae, Heptageniidae, Ephemeridae (ấu trùng chuỗi), Odonata (chuỗi), Perlidae, Plecioptera (ruồi đá). Ở các điểm nước sạch hơn, các họ nhạy cảm như Heptageniidae, Perlidae chiếm tỉ lệ cao. Ở khu vực ô nhiễm cao, các họ chịu được như Chironomidae, Oligochaeta trở nên phổ biến. Sự phân bố này giúp xác định vùng ô nhiễm và mức độ tác động con người.

3.2. Mức độ chất lượng nước theo thang BMWPVIET ASPT

Chỉ số ASPT từ 7-8 tại vùng thượng nguồn cho thấy nước sạch, chất lượng tốt. ASPT 5-6 tại vùng trung lưu cho thấy nước bị ô nhiễm vừa phải. ASPT dưới 4 tại vùng hạ lưu gần dân cư cho thấy nước ô nhiễm nặng. Hợp lực với các chỉ số DO, pH cho phép phân loại chính xác tình trạng sinh thái nước tại từng vị trí.

IV. Giải pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý tài nguyên nước VQG

Dựa trên kết quả đánh giá chất lượng nước bằng ĐVKXS cỡ lớn, cần thiết phải triển khai các biện pháp bảo vệ tài nguyên nước toàn diện. Trước hết, cần nâng cao nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của chất lượng nước và hậu quả của ô nhiễm môi trường. Thứ hai, kiểm soát chặt chẽ các hoạt động nông nghiệp trong vùng đệm, hạn chế sử dụng phân bón hóa học, thuốc trừ sâu. Thứ ba, xây dựng và cải tạo hệ thống xử lý nước thải từ các khu dân cư. Cuối cùng, tiếp tục giám sát chất lượng nước định kỳ sử dụng phương pháp ĐVKXS để đánh giá hiệu quả của các biện pháp bảo vệ đã thực hiện.

4.1. Các biện pháp kiểm soát ô nhiễm tại vùng đệm VQG

Cấm hoặc hạn chế sử dụng phân bón hóa học, thuốc trừ sâu trong vùng đệm VQG. Phát triển nông nghiệp hữu cơ bền vững giảm chất thải phát sinh. Xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung ở các khu dân cư. Tăng cường giáo dục môi trường để cộng đồng hiểu được tầm quan trọng bảo vệ chất lượng nước cho thế hệ tương lai.

4.2. Chương trình giám sát dài hạn và phát triển bền vững

Lập kế hoạch giám sát dài hạn sử dụng phương pháp ĐVKXS cỡ lớn ít nhất hai lần/năm. Xây dựng cơ sở dữ liệu về chất lượng nước VQG Hoàng Liên để theo dõi xu hướng ô nhiễm theo thời gian. Kết hợp với các chỉ số thủy lí hóa học để có đánh giá toàn diện về sinh thái nước. Hỗ trợ nghiên cứu khoa học liên tục để cải thiện phương pháp đánh giá và chiến lược bảo vệ tài nguyên nước hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Khái quát về tình hình sử dụng ĐVKXS cỡ lớn đánh giá chất lượng nước trên thế giới Việc sử dụng phương pháp quan trắc sinh học để đánh giá chất lượng nước sông đầu tiên hình thành ở châu Âu do hai nhà khoa học Kolkwitz (1908) và Marsson (1909) thực hiện. Độ nhiễm bẩn của nước sông được chia làm 4 loại là bẩn ít, bẩn vừa α, bẩn vừa β và rất bẩn, các mức độ này được xác định dựa trên chỉ số độ nhiễm bẫn (Saprobic index). Căn cứ vào danh các loài chỉ thị người ta chia thành các giá trị nhiễm bẩn phù hợp với mức độ chống chịu sự ô nhiễm của từng loài.

Tuy hệ thống này đã được chấp nhận rộng rãi ở Châu Âu nhưng đồng thời nó cũng gặp phải nhiều ý kiến trái chiều như phương pháp dựa trên sự nhiễm bẩn chỉ thiên về chỉ số sinh học và hệ thống điểm số đơn giản [27-28]. Ở Anh Tại Anh, phương pháp quan trắc sinh học tiếp tục được mở rộng với các chỉ số đánh giá mức độ ô nhiễm dựa trên nguyên tắc các nhóm sinh vật chống chịu ô nhiễm khác nhau. Trong đó, hai chỉ số được đánh giá cao là chỉ số định lượng “Chỉ số Trent” (TBI) của Woodiwis (1964) và chỉ số bán định lượng “Điểm số Chandler (CBS) của Chandler (1970). Tuy nhiên chỉ số TBI (chỉ số định lượng “Chỉ số Trent” ) và điểm số CBS (chỉ số bán định lượng “Điểm số Chandler”) chỉ phù hợp để đánh giá chất lượng nước sông trong phạm vi nhỏ và không thích hợp để dánh giá trên diện rộng.

Vì vậy vào năm 1976, tổ chức nghiên cứu quan trắc sinh học “Biological Monitoring Woring Party” đã ra đời và hệ thống điểm số BMWP được đưa ra, mức độ ô nhiễm của nước được phân loại trên cơ sở số loài và sự phân bố của ĐVKXS cỡ lớn (dẫn theo tài liệu [26]). 4 Ở Tây Ban Nha Năm 1988, phương pháp sử dụng chỉ số BMWP đã được hai nhà khoa học là Alba - Tercedor và Sanchoz - Ortega áp dụng tại khu vực bán đảo Iberia (ở Tây Ban Nha). Trong nghiên cứu trên một số họ mới đã xuất hiện và điểm số của một số họ cũng có sự thay đổi. Tiếp đó nhà khoa học Carmen Zamora cùng một số người đã tiến hành nghiên cứu giải thích sự biến thiên của chỉ số BMWP và chỉ số sinh học ASPT theo nhiệt độ và xác định sự phụ thuộc của các chỉ số này theo mùa.

Kết quả của nghiên cứu trên cho thấy: Ở những thủy vực không bị ô nhiễm mối tương quan giữa nhiệt độ và chỉ số BMWP là không đáng kể, tại những thủy vực bị ô nhiễm thì chỉ số BMWP phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ,còn với chỉ số ASPT thì dù thủy vực nghiên cứu có bị ô nhiễm hay không nó cũng không bị phụ thuộc vào nhiệt độ. Qua đó các nhà khoa học đã kết luận chỉ số ASPT thì không bị phụ thuộc vào mùa vụ còn chỉ số BMWP thì có, vì vậy chỉ số sinh học ASPT được cho là có tính ưu việt hơn [19]. Ở New Zeland Tại New Zeland các nhà khoa học đã thấy được sự hiệu quả của việc sử dụng hệ thống điểm số BMWP để đánh giá chất lượng nước đặc biệt là khi sử dụng chúng để đánh giá sự ô nhiễm hữu cơ. Vì vậy họ tiếp nhận và phát triển hệ thống điểm số này để chúng cho phù hợp với đất nước mình, chỉ số được biến đổi tương tự với điểm trung bình bậc phân loại ASPT ở Anh và được là MCI (Macroinvertebrate Community Index) [29].

Ở Ấn Độ Tại Ấn Độ, vào năm 1994 De Zwart và Trivedi đã biến đổi điểm số BMWP bằng cách thêm vào một số họ có ở Ấn Độ và bớt đi một số họ không có tại đất nước này. Ngoài ra,một vài điểm số đã được phân phối trong điểm gốc cũng được thay đổi để phản ánh các mức độ khác nhau về độ chống chịu của một số họ nhất định được bắt gặp ở các cửa sông của Ấn Độ. Một nghiên cứu khác cũng sử dụng điểm số BMWP được tiến hành bởi Bihar tại sông Ramjan cho thấy các chỉ số lý hóa có sự biến động theo mùa, nó sẽ ảnh hưởng đến mức độ phong phú của ĐVKXS cỡ lớn và đồng 5 thời cũng ra mối tương quan nghịch giữa kích thước của quần thể ĐVKXS cỡ lớn với các chỉ số pH và DO. trong nghiên cứu tại hồ Thirukulam Tác giả Maruthaynayagan và các cộng sự của ông đã khẳng định rằng kích thước ĐVKXS phụ thuộc vào mùa, vào mùa hè là thấp nhất và vào mùa mưa là cao nhất (dẫn theo Lê Văn Khoa và cộng sự (2007) [8],và Mustow (1998) [30]).

Ở Thái Lan Năm 1977, Mustow đã nghiên cứu quần xã ĐVKXS cỡ lớn tại sông MaePing từ đó ông đã đưa ra một số điểm thay đổi trong hệ thống điểm BMWP để phù hợp với điều kiện ở Bắc Thái Lan. Hệ thống BMWP được sửa đổi ở Thái Lan được gọi là hệ thống BMWPTHAI (dẫn theo Nguyễn Vũ Thanh và Tạ Huy Thịnh (2001) [14]). Sau khi hệ thống BMWPTHAI xuất hiện thì phương pháp này đã được nghiên cứu, ứng dụng và phát triển thêm để đánh giá chất lượng môi trường nước nhằm quản lí và bảo tồn các lưu vực sông ở Thái Lan. Trong đó có nghiên cứu “Nghiên cứu sự tương quan giữa ĐVKXS cỡ lớn ở nước ngọt và các yếu tố chất lượng môi trường trong lưu vực sông Nam Pong Thái Lan” được thực hiện bởi Khoa Sinh học của Đại học Khon Kaen năm 1998, với 27 địa điểm thu tại lưu vực sông Nam Pong gần sông Pong, sông Cheon, sông Chi.

Mục đích nhằm nghiên cứu những ảnh hưởng của chất lượng môi trường nước đến cộng đồng ĐVKXS cỡ lớn sống tại đó [23,31]. Ở Malaysia Năm 1999 ,Bộ Môi trường Malaysia đã thực hiện một nghiên cứu rên sông Linggi nhằm đánh giá tiềm năng của phương pháp sử dụng ĐVKXS cỡ lớn làm SVCT để đánh giá, giám sát chất lượng nước. Cũng vào thời điểm đó, tại Khoa Sinh học của Trường Đại học Putra đã tiến hành nghiên cứu đánh giá chất lượng sông Langat bằng phương pháp sử dụng hệ thống BMWP. Kết quả nghiên cứu cho thấy số loài bắt gặp ở khu vực ở thượng nguồn là 54 loài còn ở hạ nguồn là 49 loài, chất lượng nước sông chảy từ thượng nguồn xuống hạ nguồn bị giảm dần do chịu ảnh hưởng từ nguồn ô nhiễm của khu dân [16].

Khái quát về tình hình sử dụng ĐVKXS cỡ lớn đánh giá chất lượng nước ở Việt Nam Ở Việt Nam việc nghiên cứu, đánh giá chất lượng nước tại các thủy vực cũng đã được quan tâm từ lâu. Tuy nhiên cho đến năm 1995 vẫn chưa có hệ thống phân loại mức độ nhiễm bẩn của các thủy vực. Những hệ thống phân loại độ nhiễm bẩn và các chỉ tiêu trong các thang bậc phân loại đều là những dẫn liệu nghiên cứu thuộc vùng ôn đới, những dữ liệu này không phù hợp với điều kiện tự nhiên cũng như đặc tính sinh học của các thủy vực tại nước ta. Sau 10 năm nghiên cứu (1985 - 1995), tác giả Nguyễn Xuân Quýnh (1995) đã đề xuất một hệ thống phân loại mức độ nhiễm bẩn các thủy vực có nước thải ở Hà Nội dựa trên một số chỉ tiêu cơ bản về sinh học.

Từ năm 1997 - 1999, nhờ sự tài trợ của quỹ Darwin của chính phủ Anh, Khoa Sinh học ,Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã phối hợp hội nghiên cứu thực địa và sinh thái nước ngọt Anh Quốc đã thực hiện chương trình nghiên cứu “Bảo tồn đa dạng sinh học thông qua việc sử dụng ĐVKXS cỡ lớn làm vi sinh vật chỉ thị quan trắc và đánh giá chất lượng nước ở Việt Nam” [11]. Năm 2000, Nguyễn Xuân Quýnh và các cộng sự đã đưa ra khoá định loại đến họ các nhóm ĐVKXS ở nước ngọt phục vụ cho việc nghiên cứu đánh giá chất lượng nước bằng SVCT. Cũng trong năm này quy trình quan trắc và đánh giá chất lượng nước ngọt bằng việc sử dụng SVCT là ĐVKXS cỡ lớn của Nguyễn Xuân Quýnh và các cộng sự cũng đã được công bố. Năm 2004, Nguyễn Xuân Quýnh và cộng sự trên cơ sở các công trình nghiên cứu về giám sát sinh học nước ngọt bằng SVCT, mà đặc biệt là kết quả từ năm 1998 - 2000, đã thiết lập một quy trình lấy mẫu và một hệ thống tính điểm sử dụng trong quan trắc sinh học đối với các thuỷ vực nước ngọt tại Việt Nam.

Đã xuất bản cuốn sách “Giám sát sinh học môi trường nước ngọt bằng động vật không xương sống cỡ lớn”. Đây là tài liệu đầu tiên của Việt Nam được xuất bản làm cơ sở nghiên cứu đánh giá chất lượng nước thông qua SVCT là ĐVKXS cỡ lớn [11]. 7 Năm 2001 - 2002, Nguyễn Vũ Thanh và Tạ Huy Thịnh thuộc Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật đã thực hiện nghiên cứu tại lưu vực sông Cầu tại các tỉnh Bắc Giang, Bắc Cạn, Bắc Ninh, Thái Nguyên. Kết quả quan trắc cho thấy tất cả các điểm nghiên cứu đều có mức độ ô nhiễm từ ô nhiễm vừa đến ô nhiễm nặng.

Ngoài ra, qua nghiên cứu trên tác giả còn bổ sung thêm 5 họ côn trùng thủy sinh là Ecdyonuridae, Polymitarcyidae, Sicomyzidae, Muscidae và 2 họ thân mềm Stenothyridae và Hyalidae vào hệ thống điểm BMWPVIET [12]. Năm 2003, tác giả Nguyễn Thị Mai thuộc bộ môn Sinh học, Khoa Khoa học, Trường Đại học Nông Lâm, Thành phố Hồ Chí Minh đã thực hiện nghiên cứu nhằm đánh giá sự đa dạng về thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn và sử dụng chúng để đánh giá chất lượng nước sông Sài Gòn thuộc quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh. Kết quả của nghiên cứu này cho thấy chất lượng môi trường nước và thành phần loài liên quan đến nhau. Điều này càng khẳng định việc sử dụng ĐVKXS cỡ lớn để đánh giá chất lượng nước là có cơ sở [9].

Năm 2006, tác giả Trương Thanh Cảnh và Ngô Thị Trâm Anh thuộc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Hồ Chí Minh thực hiện nghiên cứu thành phần ĐVKXS cỡ lớn tại 4 hệ thống kênh chính của Thành phố Hồ Chí Minh (Tham Lương - Vàm Thuật, Nhiêu Lộc - Thị Nghè, kênh Đôi - Tẻ - Tàu Hủ - Bến Nghé, hệ thống sông khu vực Nam Sài Gòn) [2]. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu thường chỉ tập trung ở khu vực miền Bắc và miền Nam trong khi đó khu vực miền Trung thì chưa được quan tâm đến. Trong những năm gần đây phương pháp này đã được nghiên cứu và sử dụng ở khu vực miền Trung.