Nghiên Cứu Xây Dựng Bộ Chỉ Thị Sinh Học Đánh Giá Ô Nhiễm Nước Tỉnh Hậu Giang

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xây dựng bộ chỉ thị sinh học đánh giá ô nhiễm nước tại tỉnh Hậu Giang, góp phần quản lý tài nguyên và môi trường.

• Tác giả: Huỳnh Cao Trúc Linh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Phùng Chí Sỹ
• Trường học: Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Xây Dựng Bộ Chỉ Thị Sinh Học Đánh Giá Ô Nhiễm Nước Tỉnh Hậu Giang
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP.Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Về Bộ Chỉ Thị Sinh Học Hậu Giang

Nghiên cứu bộ chỉ thị sinh học để đánh giá ô nhiễm nước tại tỉnh Hậu Giang là vấn đề cấp thiết. Việt Nam với mạng lưới sông ngòi dày đặc đang đối mặt với tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngày càng gia tăng. Đánh giá chất lượng nước dựa trên các thông số lý hóa truyền thống là chưa đủ. Cần thiết phải phân tích mối tương quan giữa diễn biến môi trường và phản ứng của các điều kiện sinh học dưới tác động của hoạt động con người. Nghiên cứu này ứng dụng các sinh vật chỉ thị để quan trắc nước, từ đó cung cấp cái nhìn toàn diện hơn về chất lượng nước và tác động của ô nhiễm. Hậu Giang, với hệ thống kênh rạch chằng chịt, đặc biệt cần có những đánh giá chi tiết về ô nhiễm nước để bảo vệ nguồn nước và hệ sinh thái nước.

1.1. Khái niệm và vai trò của chỉ thị sinh học trong đánh giá ô nhiễm

Chỉ thị sinh học là các loài sinh vật hoặc cộng đồng sinh vật phản ứng nhạy cảm với sự thay đổi của môi trường, đặc biệt là ô nhiễm nước. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng nước và xác định tác động của các chất ô nhiễm lên hệ sinh thái nước. Việc sử dụng sinh vật chỉ thị giúp phát hiện các vấn đề ô nhiễm mà phương pháp phân tích lý hóa có thể bỏ sót, cung cấp thông tin về độc tính và ảnh hưởng lâu dài của ô nhiễm. Các chỉ thị sinh học giúp nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về sự đa dạng sinh học và sức khỏe của môi trường nước.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu ô nhiễm nước tại Hậu Giang

Tỉnh Hậu Giang, nằm ở hạ lưu Đồng bằng sông Cửu Long, có hệ thống kênh rạch dày đặc, đóng vai trò quan trọng trong sản xuất nông nghiệp và giao thông thủy. Tuy nhiên, nguồn nước ở đây đang chịu áp lực lớn từ ô nhiễm, do chất thải sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp. Nghiên cứu về bộ chỉ thị sinh học giúp đánh giá chính xác mức độ ô nhiễm và đề xuất các giải pháp quản lý nguồn nước hiệu quả, bảo vệ hệ sinh thái nước và sức khỏe cộng đồng. Việc quan trắc nước thường xuyên bằng các thông số sinh học là vô cùng cần thiết.

1.3. Các loại chỉ thị sinh học phổ biến sử dụng trong quan trắc nước

Có nhiều loại chỉ thị sinh học được sử dụng để đánh giá ô nhiễm nước, bao gồm vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm nước, thực vật thủy sinh chỉ thị ô nhiễm nước, động vật không xương sống chỉ thị ô nhiễm nước, và cá. Mỗi nhóm sinh vật có độ nhạy cảm khác nhau đối với các loại chất ô nhiễm khác nhau. Việc sử dụng kết hợp nhiều loại chỉ thị sinh học giúp có được cái nhìn toàn diện về chất lượng nước và tác động của ô nhiễm lên hệ sinh thái nước. Việc lựa chọn bộ chỉ thị sinh học phù hợp phụ thuộc vào đặc điểm của nguồn nước và mục tiêu của nghiên cứu.

II. Thách Thức Ô Nhiễm Nước Giải Pháp Sinh Học Hậu Giang

Ô nhiễm nước là một thách thức lớn đối với tỉnh Hậu Giang. Các hoạt động nông nghiệp thâm canh, xả thải công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày đã gây ra tình trạng ô nhiễm đáng báo động cho nguồn nước. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng, năng suất nông nghiệp và sự đa dạng sinh học của hệ sinh thái nước. Việc xác định nguyên nhân và mức độ ô nhiễm là bước quan trọng để đưa ra các giải pháp hiệu quả. Bộ chỉ thị sinh học cung cấp công cụ mạnh mẽ để theo dõi và đánh giá chất lượng nước, từ đó giúp các nhà quản lý môi trường đưa ra các quyết định chính xác.

2.1. Xác định nguyên nhân chính gây ô nhiễm nguồn nước tại Hậu Giang

Các nguyên nhân ô nhiễm nước Hậu Giang bao gồm: xả thải từ các khu công nghiệp không qua xử lý, sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu quá mức trong nông nghiệp, chất thải sinh hoạt từ các khu dân cư, và nước thải từ các cơ sở chăn nuôi. Các chất ô nhiễm phổ biến bao gồm chất hữu cơ, kim loại nặng, hóa chất bảo vệ thực vật, và vi sinh vật gây bệnh. Việc xác định chính xác nguồn gốc và loại chất ô nhiễm là cần thiết để có các biện pháp xử lý phù hợp. Theo luận văn, nguồn nước trên hệ thống sông rạch tỉnh Hậu Giang là kết quả của sự pha trộn giữa lƣợng mƣa tại chỗ, nƣớc biển và nƣớc thƣợng nguồn sông Hậu đổ về.

2.2. Tác động tiêu cực của ô nhiễm nước đến hệ sinh thái và con người

Ô nhiễm nước gây ra nhiều tác động tiêu cực đến hệ sinh thái nước. Nó làm giảm đa dạng sinh học, gây chết các loài thủy sinh nhạy cảm, và làm thay đổi cấu trúc cộng đồng sinh vật. Đối với con người, ô nhiễm nước gây ra các bệnh tật liên quan đến nguồn nước, ảnh hưởng đến sức khỏe và chất lượng cuộc sống. Ngoài ra, nó còn gây thiệt hại kinh tế do giảm năng suất nông nghiệp và chi phí xử lý nước sinh hoạt tăng cao.

2.3. Vai trò của bộ chỉ thị sinh học trong việc giám sát và quản lý

Bộ chỉ thị sinh học đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát và quản lý nguồn nước. Nó cung cấp thông tin về chất lượng nước dựa trên phản ứng của các sinh vật sống trong môi trường. Điều này giúp các nhà quản lý môi trường theo dõi sự thay đổi của chất lượng nước theo thời gian, đánh giá hiệu quả của các biện pháp xử lý ô nhiễm, và đưa ra các quyết định quản lý dựa trên bằng chứng khoa học. Việc lồng ghép chỉ thị sinh học vào chương trình quan trắc nước hiện tại sẽ nâng cao tính chính xác và toàn diện của việc đánh giá.

III. Phương Pháp Xây Dựng Bộ Chỉ Thị Sinh Học Đánh Giá Ô Nhiễm

Việc xây dựng một bộ chỉ thị sinh học hiệu quả đòi hỏi một quy trình khoa học và chặt chẽ. Đầu tiên, cần xác định các loài sinh vật chỉ thị phù hợp với điều kiện tự nhiên của tỉnh Hậu Giang. Sau đó, tiến hành thu thập mẫu và phân tích thành phần loài, mật độ quần thể và các thông số sinh học khác. Dựa trên các dữ liệu thu thập được, xây dựng các chỉ số đánh giá ô nhiễm nước và xác định ngưỡng ô nhiễm. Cuối cùng, thử nghiệm và điều chỉnh bộ chỉ thị để đảm bảo tính chính xác và khả năng ứng dụng thực tế.

3.1. Lựa chọn các loài sinh vật chỉ thị phù hợp với Hậu Giang

Việc lựa chọn sinh vật chỉ thị cần dựa trên các tiêu chí: phân bố rộng rãi, dễ nhận biết, có độ nhạy cảm cao với các chất ô nhiễm, và có khả năng phản ánh các tác động ô nhiễm lâu dài. Các nhóm sinh vật tiềm năng bao gồm thực vật nổi, thực vật bám, động vật nổi, động vật không xương sống đáy và giun tròn. Nghiên cứu cần khảo sát thành phần loài hiện có và đánh giá khả năng sử dụng của chúng trong việc đánh giá ô nhiễm.

3.2. Quy trình thu thập mẫu và phân tích các thông số sinh học

Quy trình thu thập mẫu cần đảm bảo tính đại diện và tuân thủ các quy định kỹ thuật. Mẫu nên được thu thập định kỳ tại các điểm quan trắc nước khác nhau. Các thông số sinh học cần phân tích bao gồm: thành phần loài, mật độ quần thể, chỉ số đa dạng, chỉ số chỉ thị loài, và các chỉ số sinh thái khác. Việc phân tích cần được thực hiện trong phòng thí nghiệm đạt chuẩn và sử dụng các phương pháp phù hợp. Luận văn đã ứng dụng thủy sinh vật để điều tra và đánh giá chất lƣợng nƣớc tại 6 hệ sinh thái với 20 điểm thu mẫu trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.

3.3. Xây dựng chỉ số đánh giá ô nhiễm nước dựa trên dữ liệu

Sau khi thu thập và phân tích dữ liệu, cần xây dựng các chỉ số đánh giá ô nhiễm nước dựa trên các thông số sinh học đã thu thập. Các chỉ số này có thể bao gồm: chỉ số đa dạng loài (Shannon-Wiener, Simpson), chỉ số chỉ thị loài, chỉ số BMI (Biotic Monitoring Index), và các chỉ số khác. Các chỉ số này cần được hiệu chỉnh và đánh giá tính tin cậy trước khi đưa vào sử dụng. Dựa vào đó đưa ra thang điểm và phân loại mức độ ô nhiễm nước theo các chỉ số này.

IV. Đánh Giá Ô Nhiễm Nước Tỉnh Hậu Giang Bằng Chỉ Thị Sinh Học

Sử dụng bộ chỉ thị sinh học đã xây dựng để đánh giá hiện trạng ô nhiễm nước tại tỉnh Hậu Giang. Phân tích dữ liệu thu thập được từ các điểm quan trắc nước khác nhau và so sánh với các ngưỡng ô nhiễm đã xác định. Xác định các khu vực bị ô nhiễm nặng và các nguyên nhân gây ô nhiễm. Đánh giá hiệu quả của các biện pháp xử lý ô nhiễm hiện tại và đề xuất các giải pháp cải thiện.

4.1. Phân tích thành phần loài và mật độ quần thể tại các điểm quan trắc

Phân tích thành phần loài và mật độ quần thể của các sinh vật chỉ thị tại các điểm quan trắc nước. So sánh thành phần loài và mật độ quần thể giữa các điểm quan trắc khác nhau để xác định các khu vực có dấu hiệu ô nhiễm. Chú ý đến sự xuất hiện của các loài chỉ thị ô nhiễm và sự biến mất của các loài nhạy cảm với ô nhiễm. Ví dụ, sự gia tăng của các loài tảo lam có thể là dấu hiệu của ô nhiễm hữu cơ.

4.2. Sử dụng chỉ số sinh học để xác định mức độ ô nhiễm nước

Tính toán các chỉ số sinh học (ví dụ: chỉ số đa dạng, chỉ số BMI) cho từng điểm quan trắc nước và so sánh với các ngưỡng ô nhiễm đã xác định. Dựa trên kết quả phân tích, xác định mức độ ô nhiễm nước (ví dụ: sạch, ít ô nhiễm, ô nhiễm vừa, ô nhiễm nặng) cho từng khu vực. Biểu diễn kết quả trên bản đồ để dễ dàng theo dõi và đánh giá.

4.3. Xác định các khu vực ô nhiễm nghiêm trọng và nguyên nhân

Dựa trên kết quả đánh giá ô nhiễm nước, xác định các khu vực bị ô nhiễm nghiêm trọng nhất. Phân tích nguyên nhân gây ô nhiễm tại các khu vực này. Có thể sử dụng các phương pháp thống kê và mô hình hóa để xác định mối liên hệ giữa các nguồn ô nhiễm và mức độ ô nhiễm nước. Từ đó, đề xuất các giải pháp can thiệp phù hợp và hiệu quả.

V. Đề Xuất Giải Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Nước Hậu Giang

Dựa trên kết quả nghiên cứu và đánh giá ô nhiễm nước, đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm và cải thiện chất lượng nước tại tỉnh Hậu Giang. Các giải pháp có thể bao gồm: cải thiện hệ thống xử lý nước thải, kiểm soát và hạn chế sử dụng hóa chất trong nông nghiệp, nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước, và tăng cường quan trắc nước.

5.1. Cải thiện hệ thống xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt

Nâng cấp và mở rộng hệ thống xử lý nước thải tại các khu công nghiệp và khu dân cư. Khuyến khích các doanh nghiệp áp dụng công nghệ xử lý nước thải tiên tiến và thân thiện với môi trường. Xây dựng các trạm xử lý nước thải tập trung cho các khu vực nông thôn. Kiểm tra và giám sát chặt chẽ việc xả thải của các cơ sở sản xuất và kinh doanh.

5.2. Kiểm soát và hạn chế sử dụng hóa chất trong nông nghiệp

Tuyên truyền và hướng dẫn nông dân sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu hợp lý. Khuyến khích sử dụng các loại phân bón hữu cơ và các biện pháp sinh học để kiểm soát sâu bệnh. Xây dựng các mô hình nông nghiệp bền vững và thân thiện với môi trường. Hỗ trợ nông dân chuyển đổi sang các phương pháp canh tác ít gây ô nhiễm.

5.3. Nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước

Tổ chức các chương trình giáo dục và truyền thông về bảo vệ nguồn nước cho cộng đồng. Khuyến khích người dân tham gia vào các hoạt động bảo vệ nguồn nước, như dọn dẹp kênh rạch, trồng cây xanh, và tiết kiệm nước. Xây dựng các quy định và chế tài xử phạt nghiêm minh các hành vi gây ô nhiễm nước. Từ đó, thay đổi hành vi và tạo ý thức bảo vệ nguồn nước cho cộng đồng.

VI. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu Về Chỉ Thị Sinh Học Hậu Giang

Nghiên cứu về bộ chỉ thị sinh học để đánh giá ô nhiễm nước tại tỉnh Hậu Giang đã đạt được những kết quả quan trọng. Bộ chỉ thị sinh học đã được xây dựng và thử nghiệm thành công, cung cấp công cụ hữu hiệu để theo dõi và đánh giá chất lượng nước. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện bộ chỉ thị để nâng cao tính chính xác và khả năng ứng dụng. Đồng thời, cần đẩy mạnh việc áp dụng bộ chỉ thị vào chương trình quan trắc nước và các hoạt động quản lý môi trường.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu và đánh giá mức độ thành công

Tóm tắt các kết quả chính của nghiên cứu, bao gồm: thành phần loài sinh vật chỉ thị được xác định, các chỉ số đánh giá ô nhiễm nước được xây dựng, và mức độ ô nhiễm tại các khu vực khác nhau. Đánh giá mức độ thành công của nghiên cứu và nêu bật những đóng góp quan trọng của nghiên cứu đối với việc bảo vệ nguồn nước.

6.2. Hạn chế của nghiên cứu và các hướng nghiên cứu tiếp theo

Nêu rõ những hạn chế của nghiên cứu, ví dụ: phạm vi nghiên cứu còn hạn hẹp, chưa đánh giá được ảnh hưởng của tất cả các nguồn ô nhiễm, và chưa có đầy đủ dữ liệu về chất lượng nước trong quá khứ. Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo, ví dụ: mở rộng phạm vi nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố môi trường khác (ví dụ: biến đổi khí hậu), và xây dựng các mô hình dự báo chất lượng nước.

6.3. Đề xuất ứng dụng bộ chỉ thị sinh học vào thực tiễn quản lý

Đề xuất các biện pháp ứng dụng bộ chỉ thị sinh học vào thực tiễn quản lý, ví dụ: sử dụng bộ chỉ thị để đánh giá hiệu quả của các biện pháp xử lý ô nhiễm, xây dựng các quy chuẩn về chất lượng nước dựa trên chỉ thị sinh học, và tăng cường quan trắc nước bằng chỉ thị sinh học. Khuyến khích sự tham gia của cộng đồng vào quá trình quan trắc và bảo vệ nguồn nước. Từ đó, góp phần bảo vệ nguồn nước bền vững cho tỉnh Hậu Giang.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC Chỉ thị sinh học [9]: Chỉ thị sinh học hay còn gọi là sinh vật chỉ thị là những đối tƣợng sinh vật có yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dƣỡng, hàm lƣợng oxy, cũng nhƣ khả năng chống chịu một hàm lƣợng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trƣờng sống và do đó, sự hiện diện của chúng biểu thị một tình trạng về điều kiện sinh thái của môi trƣờng sống nằm trong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của đối tƣợng sinh vật đó. Chúng có thể là một loài hoặc nhóm loài mà các chỉ số về chức năng, mật độ và sự tồn tại của chúng đƣợc sử dụng để xác định tính nguyên vẹn của môi trƣờng và hệ sinh thái. 1 Các loại chỉ thị sinh học trong hệ thống giám sát Nguồn:Gerhardt,2004[10] Dựa theo các ứng dụng của các chỉ thị sinh học, gồm có ba loại: - Chỉ thị môi trường: Đây là một loài hoặc nhóm loài phản ứng với sự xáo trộn hoặc thay đổi môi trƣờng. Một hệ thống chỉ thị môi trƣờng là một tập hợp các chỉ số nhằm đánh giá trạng thái của môi trƣờng cho hoạch định chính sách môi trƣờng.

9 - Chỉ thị đa dạng sinh học: Sự phong phú các loài của một đơn vị phân loại chỉ số đƣợc sử dụng nhƣ là chỉ thị cho sự phong phú các loài trong một cộng đồng. Tuy nhiên, định nghĩa đã đƣợc mở rộng ra là "các thông số đo đƣợc của đa dạng sinh học", bao gồm các ví dụ phong phú loài, tính đặc hữu, các thông số di truyền, các thông số theo dân số riêng và các thông số cảnh quan. - Chỉ thị sinh thái: Đây là loài đƣợc biết đến là nhạy cảm với ô nhiễm, phân chia theo sinh cảnh hay các áp lực khác. Các phản ứng của chỉ thị này thƣờng theo cộng đồng.

- Chỉ thị ô nhiễm: Là một hoặc nhóm loài có khả năng tích lũy kim loại nặng trong cơ thể ở nồng độ cao hơn môi trƣờng xung quanh [62], đồng thời chúng có thể phản ứng hoặc tác động lại đối với những xáo trộn trong nguồn nƣớc (ví dụ nhƣ thay đổi màu tảo; di chuyển, sinh sản các loài thực vật khác,. Bằng những phƣơng pháp phân tích hóa học từ cơ thể của loài nghiên cứu, sẽ phát hiện dễ dàng hơn chất gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc [10]. Dựa theo phản ứng của cơ thể sinh vật gồm có 2 kiểu sinh vật chỉ thị là sinh vật cảm ứng và sinh vật tích tụ. - Sinh vật cảm ứng: Là những sinh vật chỉ thị có thể tiếp tục hiện diện trong môi trƣờng ô nhiễm thích ứng, phù hợp với tính chất sinh vật chỉ thị song có thể có ít nhiều biến đổi, do tác động của chất ô nhiễm nhƣ giảm tốc độ sinh trƣởng, giảm khả năng sinh sản, biến đổi tập tính.

- Sinh vật tích tụ: Là những sinh vật chỉ thị, không chỉ có tính chất chỉ thị cho môi trƣờng thích ứng, mà còn có khả năng tích tụ một số chất ô nhiễm nào đó trong cơ thể chúng với hàm lƣợng cao hơn nhiều lần so với ở môi trƣờng ngoài (kim loại nặng, chất organochlorine. Các dạng sinh vật chỉ thị: - Thực vật chỉ thị: Sự xuất hiện hay vắng mặt những loại thực vật nhất định hoặc các dạng sống thực vật trong 1 hệ sinh thái có thể cung cấp đầu mối quan trọng về chất lƣợng môi trƣờng. Ví dụ: Địa y thƣờng đƣợc tìm thấy trên đá và thực vật mục nát, cơ thể là dạng cộng sinh giữa tảo và nấm, chúng 10 phản ứng với sự thay đổi của môi trƣờng nhiệt đới về cấu trúc rừng, chất lƣợng không khí và khí hậu, nhƣ hàm lƣợng SO2 quá cao, ô nhiễm sulfur và nitơ. - Động vật chỉ thị: Sự tăng hay giảm mật độ động vật có thể chỉ ra nguy cơ hệ sinh thái bị phá hủy do ô nhiễm.

Ví dụ, nếu sự ô nhiễm làm suy giảm nguồn thức ăn quan trọng, những loài động vật phụ thuộc vào nguồn thức ăn đó sẽ bị giảm về số lƣợng. ngoài việc quan trắc kích thƣớc và số lƣợng của các loài nhất định, quá trình trao đổi chất của sinh vật, sự chỉ thị bao gồm công tác quan trắc nồng độ chất độc có trong mô của động vật, tỷ lệ thay đổi trong quần thể động vật gia tăng. - Vi sinh vật chỉ thị: Dùng nhƣ vật chỉ thị cho chất lƣợng nƣớc cũng nhƣ hệ sinh thái trên mặt đất, vi sinh vật còn dễ thu thập hơn các loài động vật khác. Một số vi sinh vật sinh ra những protein mới khi trong môi trƣờng ô nhiễm cadimium hay benzen.

Những protein đặc biệt này dùng nhƣ hệ thống cảnh báo sớm để phát hiện những mức độ ô nhiễm thấp. Loài chỉ thị: Là các loài mẫn cảm với điều kiện sinh lý và sinh hóa, nghĩa là chúng hoặc hiện diện hoặc thay đổi số lƣợng cá thể các loài chỉ thị do môi trƣờng bị ô nhiễm hay môi trƣờng bị xáo trộn. Quan trắc sinh học: Quan trắc sinh học (gồm luôn cả giám sát sinh học) là một phƣơng pháp quan sát ảnh hƣởng của các yếu tố bên ngoài vào các hệ sinh thái và phát triển của chúng trong một khoảng thời gian, hoặc trong việc xác định sự khác biệt giữa một vị trí và một vị trí khác [11]. Quan trắc sinh học ghi nhận những biến đổi về cấu trúc, chức năng của các thành phần hữu sinh và vô sinh, diễn ra trong hệ sinh thái; qua đó là cơ sở đánh giá nguyên nhân, dự báo diễn thế sinh thái và đề xuất các biện pháp duy trì cân bằng sinh thái [12].

Dấu hiệu sinh học: Dấu hiệu sinh học đƣợc hiểu là những cơ thể đã từng điều khiển sự tăng trƣởng hay sự thay đổi môi trƣờng xung quanh hay hệ sinh thái. Đó có thể là thực vật, động vật hay vi khuẩn mà sinh ra những tín hiệu phân tử nhất định khi phản ứng với những sự thay đổi của điều kiện môi trƣờng. 11 Dấu hiệu sinh học là những thể hiện của sự phản ứng sinh học của sinh vật đối với tác động lý hoá học của chất ô nhiễm trong môi trƣờng. Gần đây dấu hiệu sinh học này đã trở thành một phần không thể thiếu của chƣơng trình giám sát môi trƣờng ở một số nƣớc nhƣ là một sự bổ sung vào việc giám sát chất gây ô nhiễm thƣờng đƣợc sử dụng [13].

Dấu hiệu sinh học có 2 loại chính: dấu hiệu sinh lý-sinh hoá và dấu hiệu sinh thái. Dấu hiệu sinh lý – sinh hóa: Là dấu hiệu dễ nhận và có giá trị, nhất là các chỉ số liên quan đến khả năng sống sót, sự sinh trƣởng của cá thể (chỉ số ăn mồi, tiêu hóa, hô hấp), sự sinh sản quần thể (sinh trƣởng, tỷ lệ của ấu trùng). Dấu hiệu sinh thái thể hiện sự biến đổi của cấu trúc quần thể hoặc quần xã dƣới tác động của chất ô nhiễm. Có nhiều chỉ số đƣợc dùng để đánh giá sự biến đổi này nhƣ: Chỉ số thiếu hụt số loài; Chỉ số đa dạng sinh học; Chỉ số loài ƣu thế.

Sức khỏe hệ sinh thái sông [12]: Là khả năng của các hệ sinh thái sông có thể hỗ trợ và duy trì các quá trình sinh thái chủ yếu và quần xã sinh học với thành phần loài, độ đa dạng sinh học và các cơ cấu chức năng gần giống các môi trƣờng sống tự nhiên chƣa bị tác động. Việc sử dụng đất không hợp lí và các hoạt động của con ngƣời đều thải ra sông, kênh, rạch.đã khiến các nguồn nƣớc này rơi vào tình trạng ô nhiễm hoặc suy thoái đến mức không còn đem lại những giá trị sử dụng cho con ngƣời. Chỉ số sinh học: Chỉ số sinh học là những phép đo về mặt định tính hoặc định lƣợng hoặc cả hai nhằm nhận dạng, so sánh và phân loại các loài sinh vật có những mức độ nhạy cảm với sự biến đổi của môi trƣờng nƣớc. Một số chỉ số sinh học thƣờng dùng trong giám sát sinh học môi trƣờng nƣớc nhƣ sau: Bảng 1.

1 Một số chỉ số sinh học cho thủy vực nước chảy Nhóm sinh vật Chỉ số sinh học Chỉ thị loài Chỉ số chỉ thị giữa các Thực vật Thực vật nổi taxon Chỉ số đa dạng 12 Thực vật bám Chỉ thị loài Thực vật thủy sinh lớn Chỉ thị loài Chỉ thị loài Chỉ số chỉ thị giữa các Động vật nổi taxon Chỉ số đa dạng Chỉ số đa dạng Động vật không xƣơng Tích tụ kim loại nặng Động vật sống đáy cỡ lớn Hệ thống điểm BMWP Động vật không xƣơng Mức độ đa dạng sống đáy cỡ trung bình và Chỉ số đa dạng giun tròn Chỉ số sinh học tổ hợp Cá Tích tụ kim loại nặng Nguồn: Lê Hoàng Anh, 2009[14] 1.2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƢỚC Trong lĩnh vực môi trƣờng nƣớc, các nhà khoa học trên thế giới đã có những công trình nghiên cứu dựa vào các sinh vật chỉ thị trong vòng 150 năm qua. Năm 1980 đã xác định đƣợc 46 loài tảo nƣớc ngọt chỉ thị cho nƣớc sạch, 50 loài và dƣới loài thƣờng có mặt trong vùng nƣớc ô nhiễm hữu cơ. Năm 1985 Green và cộng sự nhận thấy khi môi trƣờng nƣớc bị nhiễm các chất độc thì ngay lập tức mọi thành phần của khu hệ sinh vật đều bị tác động. Năm 2003 tại New England đ ã công bố sinh vật chỉ thị ở 19 hồ chứa trong nƣớc đối với 5 nhóm phân loại là tảo Silic, động vật phù du, động vật đáy, cá và chim,.

Quan trắc sinh học bắt nguồn từ Châu Âu và Bắc Mỹ, sau đó đã đƣợc ứng dụng rộng rãi và phổ biến. Ngƣời ta cho rằng sinh vật có thể bị tác động bởi các chất gây ô nhiễm ở nồng độ thấp hơn mức giới hạn phát hiện, đồng thời ảnh hƣởng của chất gây ô nhiễm lên sinh vật kéo dài nên sử dụng sinh vật làm chỉ thị trong nguồn nƣớc mang lại hiệu quả cao, hầu nhƣ trong những chƣơng trình giám sát trên các lƣu vực 13 sông chính của các nƣớc đều thực hiện quan trắc sinh học. Một số chỉ số sinh học đƣợc các nƣớc phát triển và đang phát triển sử dụng để đánh giá chất lƣợng nƣớc: Hình 1. 2 Các chỉ số ứng dụng của một số nước trên Thế giới Nguồn: Trương Quốc Phú, 2015[15] Bên cạnh đó, các nghiên cứu trên thế giới về ứng dụng chỉ thị sinh học vào quan trắc nƣớc sông cũng đã có bề dày phát triển lâu dài, và đã đi vào thực nghiệm với nhiều kết quả khả quan.