Đánh giá mức độ ô nhiễm dòng chảy bằng phương pháp sinh học

Sử dụng sinh vật chỉ thị Bioindicators

1. Cơ sở khoa học

Black Fly Larvae (Family Simuliidae)

Một trong những biện pháp đơn giản để đánh giá chất lượng các dòng chảy là thu thập và phân tích các sinh vật chỉ thị chính (các thủy côn trùng và các thủy sinh vật khác). Phương pháp này ít tốn chi phí và không phức tạp lắm, nhưng giúp ta xác định được toàn cảnh về chất lượng của các thủy vực. Tuy nhiên tiến hành phương pháp này chúng ta cần phải chú ý các vấn đề sau:

Do biện pháp này được thiết kế để có thể tiến hành một cách nhanh chóng, đơn giản, nên chỉ có những thay đổi lớn về chất lượng nguồn nước mới phát hiện được một cách chính xác. Những thay đổi nhỏ về chất lượng nguồn nước hay việc xác địng nguồn ô nhiễm không thuộc lãnh vực khảo sát của qui trình này.

2. Đánh giá chất lượng nguồn nước bởi các động vật không xương sống kích thước lớn (macroinvertebrates)

Macroinvertebrates là từ để chỉ các sinh vật không xương sống có thể quan sát được bằng mắt thường. Ở các thủy vực nước ngọt chúng thường ở dạng côn trùng (hay ấu trùng của chúng), giáp xác, nhuyễn thể, ốc, các loại trùng và các loại khác. Nhưng ở hầu hết các dòng chảy, số lượng ấu trùng côn trùng chiếm đa số, và đây là các sinh vật hữu dụng trong việc đánh giá chất lượng nguồn nước. Các loài macroinvertebrates quan hệ rất mật thiết với môi trường sống của chúng.

Macroinvertebrates

Do đó, nếu chất lượng của một dòng chảy thay đổi, chúng mất một thời gian rất lâu để hồi phục lại cấu trúc quần thể ban đầu. Vì vậy, việc xác định các loài hiện diện trong dòng chảy, chúng ta có thể biết được chất lượng của dòng chảy đó ở thời điểm khảo sát.

Caddisfly Larvae (Order Trichoptera)

3. Diễn giải các số liệu thu thập

• Khi chúng ta sử dụng các số liệu thu thập được về macroinvertebrates để diễn giải về chất lượng của dòng chảy, cần phải xem xét tất cả các khía cạnh sau:
• Mức đa dạng của các sinh vật này trong mẫu thu.
• Tỉ lệ phần trăm của mỗi loài sinh vật trong mẫu thu.
• Số lượng sinh vật trên một đơn vị diện tích
• Mức đa dạng của mẫu (bao gồm cả ba khía cạnh trên)
• Mức chịu đựng ô nhiễm của các sinh vật trong mẫu thu.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dòng chảy có thể phân ra theo ba nhóm lớn

Clams (Class Bivalvia (Pelecypoda))

- Các yếu tố lý học: sự thay đổi lưu lượng, nhiệt độ, các trầm tích do sự xói mòn hoặc các công trình xây dựng làm ảnh hưởng đến các bãi cạn của dòng chảy. Các ảnh hưởng do thay đổi về yếu tố lý học có thể biến thiên từ việc làm giảm số lượng cá thể sinh vật đến việc làm giảm tính đa dạng của quần thể sinh vật ở khu vực đó.

- Ô nhiễm hữu cơ và chất dinh dưỡng: do phân gia súc, phân bón. Các dạng ô nhiễm này thường dẫn đến việc làm giảm độ đa dạng sinh học ở khu vực khảo sát và tăng số lượng của những loài có thể ăn trực tiếp các chất thải hữu cơ. Ô nhiễm chất hữu cơ và chất dinh dưỡng còn dẫn đến việc "tảo nở hoa" (bùng nổ về số lượng tảo trong thủy vực) và tăng số lượng cá thể của một số thủy sinh vật khác. Một số loài macroinvertebrates có thể bị loại hẳn ra khỏi thủy vực và thay vào đó bằng những loài có thể sống được trong điều kiện DO (oxy hoà tan) thấp.

Crane Fly Larvae (Family Tipulidae)

- Các chất độc: bao gồm các hóa chất như chlorine, acids, kim loại, nông dược dầu... Rất khó có thể khái quát hóa ảnh hưởng của các độc chất lên các macroinvertebrates vì mức độ chịu đựng của chúng đối với từng chất thay đổi theo loài. Tuy nhiên, các độc chất thường là nguyên nhân làm cho các macroinvertebrates biến mất hoàn toàn khỏi thủy vực.

Theo các cách truyền thống về đánh giá chất lượng nguồn nước bằng sinh vật chỉ thị, mẫu phải được thu một cách chính xác và cẩn thận. Thông thường mỗi mẫu cần thời gian một giờ đồng hồ để thu thập và bảo quản. Việc phân tích mẫu đòi hỏi thời gian khoảng vài ngày với các thiết bị đắt tiền. Qui trình này cho ra các kết quả mang tính khoa học và có chất lượng cao.

Crayfish (Order Decapoda)

Phương pháp mới của Water Watch Biological Monitoring Project đơn giản và nhanh chóng hơn. Mẫu được thu thập và phân tích tại chỗ bằng các thiết bị không đắt tiền để phát hiện mức độ ô nhiễm từ trung bình đến ô nhiễm nặng. Nếu các phân tích cho thấy chất lượng của dòng chảy thấp, người ta sẽ tiếp tục thu mẫu thêm ở thượng nguồn để xác định vấn đề của sự ô nhiễm.

4. Dụng cụ cần thiết

• Mặc dầu có nhiều phương pháp thu mẫu khác nhau, dụng cụ thu mẫu thường được sử dụng là vó và lưới kéo. Các dụng cụ cơ bản có thể liệt kê như sau:
• Một lưới kéo bằng nylon có diện tích 4 foot vuông
• Một cái xoong hoặc một đĩa giấy
• Tài liệu phân loại macroinvertebrates
• Một biểu mẫu báo cáo kết quả.

Damselfly Nymphs (Order Odonata)

Khi mẫu thu được đưa lên khỏi mặt nước, nó được đặt lên các bề mặt của đĩa giấy hoặc xoong để dễ quan sát, sau đó phân thành từng nhóm và thu thập các số liệu như đã nói trong phần diễn giải các số liệu thu thập và điền vào biểu báo cáo.

Nếu sau khi phân tích, chúng ta đánh giá chất lượng nguồn nước là xấu (bị ô nhiễm nặng - trung bình) thì cần phải tiến hành lấy thêm mẫu để xác định nguồn gây ra ô nhiễm. Các bước tiếp theo được tiến hành như sau:

Bước 1: Lấy mẫu cách điểm thu mẫu cũ về phía thượng nguồn khoảng 1 mi (1,6 km).

Bước 2: Nếu kết quả phân tích cho thấy mức ô nhiễm vẫn được xếp ở mức xấu, lặp lại bước 1. Nếu mức ô nhiễm được xếp ở mức khá hơn (trung bình - tốt) ta chuyển sang bước 3.

Bước 3: Lấy mẫu về phía hạ nguồn của điểm vừa lấy mẫu (với các khoảng cách nhặt hơn) đến khi phát hiện điểm bắt đầu suy giảm chất lượng nguồn nước. Nguồn gây ô nhiễm sẽ ở đâu đó gần với điểm này, tiến hành khảo sát lại các nguồn thải ở khu vực này để xác định nguyên nhân.

Dobsonfly Larvae (Family Corydalidae)

5. Các nhóm macroinvertebrates dùng để chỉ thị mức ô nhiễm môi trường

• Nhóm nhạy cảm với sự ô nhiễm (sẽ biến mất hay suy giảm số lượng nghiêm trọng khi nguồn nước bị ô nhiễm)
• Nhóm trung gian (xuất hiện ở khu vực bắt đầu bị ô nhiễm)
• Nhóm chịu được ô nhiễm (hiện diện được ở các khu vực ô nhiễm)

6. Lưu ý rằng qui trình này chỉ dành cho các nghiên cứu không chuyên sâu, do đó nó chỉ cung cấp những thông tin tương đối chính xác. Việc áp dụng qui trình này sẽ đạt được các kết quả sau:

• Đánh giá nhanh, tại chỗ chất lượng nguồn nước. Từ đó, tiến hành thêm các nghiên cứu ở thượng nguồn để xác định các vấn đề gây ra ô nhiễm.
• Dụng cụ và chi phí của quá trình nghiên cứu thấp do đó các tổ chức nghiên cứu phi lợi nhuận có thể tự trang trải.
• Những người nghiên cứu không chuyên có thể lấy mẫu và phân tích một cách có hiệu quả.

7. Nhóm sinh vật nhạy cảm với ô nhiễm

• Dragonfly Nymphs (Order Odonata)

  Caddisfly Larvae (Order Trichoptera)
•  Dobsonfly Larvae (Family Corydalidae)
• Mayfly Nymphs (Order Ephemeroptera)
• Water Penny Beetle Larvae (Family Psephenidae)
• Riffle Beetles (Family Elmidae)
• Stonefly Nymphs (Order Plecoptera)
• Other Snails (Class Gastropoda)
• Beetle Larvae (Order Coleoptera)
• Damselfly Nymphs (Order Odonata)
• Dragonfly Nymphs (Order Odonata)
• Scuds (Order Amphipoda)
• Crayfish (Order Decapoda)
• Sowbugs (Order Isopoda)

• Scuds (Order Amphipoda)

  Clams (Class Bivalvia (Pelecypoda))
• Crane Fly Larvae (Family Tipulidae)
• Aquatic Worms (Phylum Annelida and others)
• Pouch Snails (Class Gastropoda)
• Black Fly Larvae (Family Simuliidae)
• Leeches (Class Hirudinea)
• Midge Larvae (Family Chironomidae)

 

Mayfly Nymphs (Order Ephemeroptera)	Other Snails (Class Gastropoda)
Leeches (Class Hirudinea)	Water Penny Beetle Larvae (Family Psephenidae)	Riffle Beetles (Family Elmidae)
Stonefly Nymphs (Order Plecoptera)	Sowbugs (Order Isopoda)	Midge Larvae (Family Chironomidae)

Kentucky Water Watch
Biên dịch: Lê Hoàng Việt