Khoá Luân tốt nghiệp đại học Trần Thị Huyền Tên đề tài: Điều tra chất lợng nớc và thành phần vi tảo ở hồ Goong TP Vinh Nghệ An Lời cảm ơn Trong quá trình tiến hành đề tài này, tôi đã nhận đợc sự quan tâm, giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS. Nguyễn Đình San. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về sự giúp đỡ quý báu đó. Đồng thời tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo trong tổ bộ môn Hoá Sinh Sinh lý thực vật, cùng bạn bè, ngời thân đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cũng nh góp nhiều ý kiến quý báu, giúp tôi hoàn thành khoá luận. Tác giả: Trần T hị Huyền 1 Khoá Luân tốt nghiệp đại học Trần Thị Huyền Mục Lục Trang Mở đầu 1 Chơng 1: Tổng quan tài liệu 1.1 Vài nét về chất lợng nớc trong các thuỷ vực trên thế giới 3 1.1.1 Chất lợng nớc trong các thuỷ vực trên thế giới 3 1.1.2 Chất lợng nớc một số thuỷ vực ở Việt Nam 5 1.2 Tình hình nghiên cứu vi tảo ( vi khuẩn lam, tảo lục) trên thế giới và ở Việt Nam 6 1.2.1 Tình hình nghiên cứu vi tảo ( vi khuẩn lam, tảo lục ) trên thế giới 6 1.2.2 Tình hình nghiên cứu vi tảo ( vi khuẩn lam, tảo lục ) ở Việt Nam 9 1.3 Mối quan hệ giữa chất lợng nớc và vi tảo 11 Chơng 2: Phơng pháp nghiên cứu 2.1 Đối tợng nghiên cứu 15 2.2 Địa điểm - thời gian nghiên cứu 15 2.2.1 Một vài đặc điểm về hồ Goong Thành phố Vinh 15 2.2.2 Sơ đồ các điểm thu mẫu 16 2.2.3 Thời gian tiến hành thu mẫu 17 2.3 Phơng pháp nghiên cứu 17 2.3.1 Phơng pháp thu mẫu 17 a. Phơng pháp thu mẫu tảo 17 b. Phơng pháp thu mẫu nớc 17 2.3.2 Phơng pháp phân tích mẫu 17 Phơng pháp phân tích mẫu nớc 18 Chơng 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận 19 3.1 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu về chất lợng nớc hồ Goong 19 3.1.1 Chỉ tiêu vật lý 19 a. Nhiệt độ 19 b. Độ trong 20 3.1.2 Các chỉ tiêu hoá học 20 a. Độ pH 20 b. Hàm lợng oxi hoà tan (DO) 21 c. Hàm lợng oxi hoá hoá học (COD) 22 d. Hàm lợng NH 4 + 22 e. Hàm lợng PO 4 3- 24 g. Hàm lợng Fe ts 25 3.1.3 Đánh giá chung 26 3.2 Thành phần loài vi tảo 27 3.2.1 Sự phân bố thành phần loài theo các đợt thu mẫu 34 3.2.2 Sự biến động số lợng vi tảo 36 3.3 Mối quan hệ giữa thành phần loài và số lợng vi tảo với một số chỉ tiêu về chất l- 2 Khoá Luân tốt nghiệp đại học Trần Thị Huyền ợng nớc hồ Goong 37 Kết luận - Đề nghị 38 Tài liệu tham khảo 40 Phụ lục : Phụ lục 1: ả nh hiển vi một số loài vi tảo thuộc cyanobacteria và chlorophyta ở hồ Goong Phụ lục 2: Hình vẽ một số loài vi tảo thuộc cyanobacteria và chlorophyta ở hồ Goong Phụ lục 3: Một vài hình ảnh về hồ Goong và thu mẫu nghiên cứu tại hồ 3 Khoá Luân tốt nghiệp đại học Trần Thị Huyền mở đầu Vi tảo (Micro algae) là những cơ thể quang tự dỡng, có kích thớc hiển vi, sống chủ yếu ở môi trờng nớc, là mắt xích đầu tiên trong mạng lới dinh d- ỡng của các thuỷ vực. Vì vậy sự phát triển của chúng có vai trò quyết định năng suất sinh học của quần xã sinh vật thuỷ sinh. Việc nghiên cứu vai trò, ý nghĩa và khả năng ứng dụng vi tảo vào thực tiễn sản xuất và đời sống đang đợc nhiều nhà khoa học quan tâm. Ngòi ta đã chiết xuất đuợc các sản phẩm có hoạt tính sinh học cao để sử dụng trong các ngành y học, chăn nuôi, trồng trọt nh: Cung cấp nguồn dinh dỡng dồi dào vitamin, protit bổ sung vào thức ăn của nguời, gia súc, gia cầm, cung cấp một số hợp chất hoá học dùng trong các lĩnh vực khác nhau: nhuộm màu thực phẩm, mỹ phẩm, năng lợng sạch . Vi tảo còn đợc sử dụng để làm thuốc bổ d- ỡng cho cơ thể, chống suy dinh dỡng ở trẻ em và ngời già, tăng cờng tiết sữa ở phụ nữ sinh con không có sữa và thăm dò khả năng chống ung th [26]. Trong thuỷ vực, vi tảo đợc sử dụng nh một biện pháp sinh học chống ô nhiễm môi trờng nớc. Sự sinh trởng, phát triển của chúng có tác dụng làm sạch môi trờng bằng cách sử dụng các chất gây ô nhiễm để dinh dỡng hoặc tiết ra các chất hạn chế sự phát triển của các loại vi sinh vật gây bệnh trong nớc. Hơn nữa, nó có khả năng đồng hoá các muối vô cơ, ion kim loại nặng, đem lại sự trong sạch cho môi trờng nớc. Vi tảo đợc xem là nguồn tài nguyên có giá trị. Để có thể nắm vững nguồn tài nguyên này và sự đa dạng sinh học của chúng, trớc tiên phải điều tra chúng trong mối liên quan với chất lợng nớc ở các thủy vực. Hồ Goong - Thành phố Vinh - Nghệ An, nằm trong công viên Nguyễn Tất Thành, nơi chứa đựng nớc ma chảy tràn của thành phố và hằng ngày tiếp nhận lợng nớc thải rất lớn từ các khu vực dân c xung quanh. Muốn sử dụng hồ 4 Khoá Luân tốt nghiệp đại học Trần Thị Huyền vào mục đích vui chơi, giải trí và nuôi cá, sản xuất thì cần phải tìm hiểu chất l- ợng nớc và thành phần loài vi tảo sống trong đó. Xuất phát từ thực tiễn đó chúng tôi tiến hành đề tài "Một số dẫn liệu về chất lợng nớc và thành phần vi tảo thuộc: Cyanobacteria và Chlorophyta ở hồ Goong Thành phố Vinh - Nghệ An". Mục tiêu của đề tài đặt ra là: - Điều tra chất lợng nớc ở hồ Goong - Điều tra thành phần loài tảo thuộc hai ngành: Chlorophyta và Cyanobacteria. - Bớc đầu tìm hiểu mối quan hệ giữa số lợng, thành phần loài vi tảo với chất lợng nớc của thuỷ vực. Đề tài đợc tiến hành từ tháng 9/2002 - 5/2003 tại phòng thí nghiệm Sinh lý - Hoá sinh, khoa Sinh học - Đại học Vinh. 5 Khoá Luân tốt nghiệp đại học Trần Thị Huyền Chơng 1 tổng quan tài liệu 1. 1 Vài nét về chất lợng nớc trong các thuỷ vực trên thế giới và ở Việt Nam: 1. 1. 1 Chất lợng nớc trong các thuỷ vực trên thế giới: Thuỷ quyển là một trong những thành phần cơ bản của môi trờng, bao gồm toàn bộ các đại dơng, sông, suối, ao hồ, nớc ngầm, băng tuyết, hơi ẩm trong đất và không khí. Khối lợng của các nguồn nớc rất khác nhau, đợc trình bày ở bảng 1. Bảng 1: Thể tích các nguồn nớc tự nhiên (TheoV.P. Kushelep, 1979) Nguồn nớc Thể tích x 100km 3 Tỷ lệ % Đại dơng 1.370.223 93,96 Nớc ngầm 60.000 4,12 Băng 24.000 1,65 Hồ 280 0,02 Hơi ẩm trong đất 85 0,006 Hơi ẩm trong không khí 14 0,001 Sông, suối 1,2 0,0001 Tổng cộng 1.454.603,2 100 Trong các thuỷ vực tự nhiên không có nớc tinh khiết về mặt hoá học, nớc càng tinh khiết càng không có lợi cho sự sống vì chúng không có khả năng trung hoà khí CO 2 do thuỷ sinh vật hô hấp thải ra. Nớc tự nhiên luôn là một dung dịch phức tạp chứa nhiều các chất hoà tan và không hoà tan khác. Hàm l- ợng và thành phần của các chất đó đợc ngời ta gọi là thành phần hoá học của nớc. Thành phần hoá học của nớc không ổn định mà thờng xuyên biến đổi do sự chi phối của quá trình sinh học, hoá học, vật lý của môi trờng xung quanh [28]. Để dánh giá chất lợng nguồn nớc, ngời ta dựa vào các thông số vật lý, hoá học, sinh học nh độ pH, nhiệt độ, độ trong, màu sắc, độ đục, độ dẫn điện, hàm lợng ôxy hoà tan (DO), các muối vô cơ (NH 4 + , NO 3 - , PO 4 3- .), cặn lơ lửng (SS), độ kiềm, độ cứng, kim loại nặng, coliform, và các sinh vật chỉ thị khác. Từ những thông số nói trên, ngời ta phân loại các mức độ ô nhiễm của thuỷ vực. Đối với nguồn nớc mặt ngời ta dựa vào một số chỉ tiêu thuỷ hoá nh: Độ pH, NH 4 + , NO 3 - , PO 4 3- , DO, COD, BOD 5 . Thể hiện ở bảng 2. 6 Khoá Luân tốt nghiệp đại học Trần Thị Huyền Bảng 2. Hệ thống đánh giá tổng hợp nguồn nớc mặt TT Trạng thái nguồn nớc PH NH 4 + (mg/l) NO 3 - (mg/l) PO 4 3- (mg/l) DO (mg/l) COD (mg/l) BOD (mg/l) 1 Nớc rất sạch 7 8 <0, 5 < 0, 1 < 0, 1 100 < 6 < 2 2 Nớc sạch 6, 5-8, 5 0, 05-0, 4 0, 1-0, 3 0, 01-0, 05 100 6-20 2-4 3 Nớc hơi bẩn 6-9 0, 4-1, 5 0, 3-1 0, 05-0, 1 50-90 20-50 4-6 4 Nớc bẩn 5-9 1, 5-3 1-4 0, 1-0, 15 20-50 50-70 6-8 5 Nớc bẩn nặng 4-9, 5 3-5 4-8 0, 15-0, 3 5-20 70-100 8-10 6 Nớc rất bẩn 3-10 >5 >8 >0, 3 <5 >100 >10 Chất lợng nớc trong các thuỷ vực trên thế giới ngày càng biến đổi sâu sắc, do các nguồn nớc thải cha qua xử lý, đổ trực tiếp xuống các thuỷ vực gây ô nhiễm, qua đó ảnh hởng nghiêm trọng đến đời sống con ngời. Ví dụ: Hàm lợng PO 4 3- ở trong nớc cao ảnh hởng đến thần kinh làm giảm chỉ số trí tuệ, SO 4 2- cao gây bệnh đờng tiêu hoá, NO 3 - cao gây bệnh Methomoglo ở trẻ em, NO 2 - cao là nguyên nhân gây bệnh ung th, Cl - cao làm giảm lợng tinh trùng ở trong tinh dịch dẫn tới vô sinh.[8]. Tổng coliform vợt quá chỉ tiêu cho phép (50 - 240 MPN/100ml) thì gây các bệnh đờng ruột nh lị, ỉa chảy . ở Mỹ, hàng năm có đến 10 tấn thuốc trừ sâu các loại đợc đa vào hệ thống sông Missisipi, nồng độ các thuốc trừ sâu trong toàn bộ hệ thống sông cha cao so với giới hạn cho phép nhng không thể xem nhẹ tính lan truyền và tác động xấu dài lâu của chúng [9]. Khi các chỉ tiêu thuỷ lý, thuỷ hoá ở các thuỷ vực vợt quá ngỡng cho phép, thì không những gây hậu quả cho con ngời mà hàng triệu loài sinh vật khác cũng phải gánh chịu. Nhiều loài bị chết hoặc di c sang các thuỷ vực khác, ví dụ nh ở Mỹ vào năm 1970 có 651 loài cá bị chết với số lợng 2,7 triệu con [8]. ở châu Âu, nơi tập trung hầu hết các nhà máy, xí nghiệp của cả thế giới, hàng năm đổ vào đại dơng 20 triệu tấn sắt, 2,3 triệu tấn chì, 1,6 triệu tấn mangan, 320 triệu tấn can xi, 6,5 triệu tấn dầu mỡ và 100 triệu tấn thuỷ ngân [8]. Điển hình là sông Rhien, nó đã biến thành nơi đổ nớc thải chung của cộng đồng tây Âu, mỗi năm nớc sông đục thêm và đen dần [20]. Sông Vonga (Nga) do phải chứa nớc thải của nhà máy lọc dầu nên đã có hiện tợng tự bốc cháy [37]. Balaton (Hungari) là hồ du lịch nổi tiếng bởi có cảnh quan đẹp và khí 7 Khoá Luân tốt nghiệp đại học Trần Thị Huyền hậu ôn hoà nhng chất lợng nớc ở đây cũng bị suy giảm nghiêm trọng do phân hoá học đổ ra từ các vờn trồng nho ở một số tỉnh ven hồ. Trong kế hoạch 5 năm (1976 - 1980) chính phủ Hungari đã ấn định u tiên cho việc kiểm soát những biến đổi lợng nớc liên quan đến hồ [3]. Tại các con sông ngoài khu vực châu Âu nồng độ muối nitrat vợt tiêu chuẩn cho phép 2,5 lần (100 mg/l ) [13]. ở Trung Quốc, trong số 532 con sông đợc kiểm soát thì có tới 436 con sông bị nhiễm bẩn ở các mức độ khác nhau. Sông Hoàng Phố ở Thợng Hải hàng năm trung bình có tới 299 ngày/năm nớc sông đều có màu đen và mùi hôi thối [3]. Tình trạng này cũng xảy ra ở 10 con sông lớn của Malayxia ô nhiễm đến mức cá không thể sống đợc [31]. 1.1.2. Chất lợng nớc một số thuỷ vực ở Việt Nam. Việt Nam là lãnh thổ có rất nhiều các loại hình thuỷ vực, với hàng nghìn sông suối, hàng chục ao hồ tự nhiên, hàng trăm ao hồ nhân tạo lớn nhỏ. Qua thống kê kết quả các công trình nghiên cứu, ngời ta thấy rằng phần lớn các sông ở phía Bắc nớc ta, trung bình có hàm lợng DO = 0 mg/l BOD 5 = 30 mg/l, NH 4 + > 10 mg/l. Khu vực Bãi Bằng mỗi ngày thải ra sông Hồng 100.000 m 3 n- ớc, có hàm lợng sắt, chất hữu cơ, NH 4 + , NO 2 - cao [29]. Đa số các hồ ở Hà Nội nh hồ Tây, hồ Gơm, hồ Bảy Mẫu . có nguồn cung cấp là nớc ma và nớc thải thành phố gồm: nớc thải sinh hoạt, nớc thải công nghiệp, nớc thải từ các bệnh viện. Tất cả các nguồn nớc thải này hầu nh không qua xử lý đã theo công rãnh vào các hồ làm nớc hồ bị ô nhiễm. Nớc và chất thải khu công nghiệp Thái Nguyên đã làm cho nớc sông Cầu thành màu đen, mặt nớc nổi bọt kéo dài hàng chục km, có lúc ngấm vào ao hồ, giếng nớc. ở Huế, Hải Phòng cũng có hiện tợng tơng tự [3]. ở Sài Gòn, nền công nghiệp phát triển mạnh mẽ, hàng ngày nớc thải từ các nhà máy, xí nghiệp chứa hàm lợng các chất gây ô nhiễm gấp đôi so với Hà Nội, đã đổ trực tiếp vào các kênh rạch, gây sự nhiễm bẩn nặng cho các thuỷ vực, thấy rõ khi vào mùa khô nớc cạn dần thì các con sông này đã bốc mùi hôi thối của CH 4 , H 2 S, NH 3 .[29]. Nớc kênh Tham Luông có màu đen, bẩn chứa nhiều chất hữu cơ có khi COD lên đến 598 mg/l, BOD 5 lên đến 184,4 mg/l, DO = 0 mg/l.[29] 8 Khoá Luân tốt nghiệp đại học Trần Thị Huyền Theo Nguyễn Văn Lãnh, vùng ven bờ nớc ta nhiều nơi COD, BOD 5 , NO 3 - , As, cao hơn hẳn tiêu chuẩn cho phép [17]. Ngoài các nguồn nớc thải từ sản xuất công nghiệp thì việc sử dụng phân bón hoá học, thuốc bảo vệ thực vật cũng gây ảnh hởng xấu đến chất lợng môi trờng nớc và thuỷ sinh vật. Hiện nay mỗi năm Việt Nam sử dụng khoảng 15.000 - 25.000 tấn thuốc trừ sâu, khoảng 200 loại thuốc diệt cỏ, diệt chuột, những chất này tồn d trong đất, xâm nhập nguồn nớc gây nguy cơ ô nhiễm nớc tiềm tàng mà hậu quả cha thể nào đánh giá hết [4]. So với các quốc gia trên thế giới, vấn đề ô nhiễm nớc ở Việt Nam cha đến mức đáng báo động. Tuy nhiên, vấn đề cần đợc quan tâm, công tác nghiên cứu, điều tra, đánh giá chất lợng các loại hình thuỷ vực cần đợc thực hiện nhiều hơn theo cả chiều sâu và bề rộng, nhằm tìm ra đợc những giải pháp khả thi để có thể giảm thiểu, ngăn chặn đợc mức độ ô nhiễm đang có nguy cơ gia tăng. 1.2. Tình hình nghiên cứu vi tảo (vi khuẩn lam, tảo lục) trên thế giới và ở Việt Nam. 1.2.1. Tình hình nghiên cứu vi tảo (vi khuẩn lam, tảo lục) trên thế giới. Vi khuẩn lam, tảo lục là những cơ thể có kích thớc hiển vi, sống chủ yếu trong môi trờng nớc, nơi chứa nhiều tiềm năng về thực phẩm và nguồn nguyên liệu khác phục vụ đời sống của nhân loại. Việc nghiên cứu vi tảo nói chung, vi khuẩn lam, tảo lục nói riêng đã có từ lâu, nó gắn liền với sự ra đời của kính hiển vi quang học và việc tìm thấy tế bào lần đầu tiên do nhà tự nhiên học R.Hooke vào năm 1665. Nghiên cứu vi tảo đợc tiến hành theo nhiều hớng khác nhau, trớc tiên là điều tra phân loại, sau đó đi sâu vào nghiên cứu bản chất của các quá trình trao đổi chất trong cơ thể tảo và cuối cùng là nghiên cứu ứng dụng nhằm mục đích phục vụ lợi ích của con ngời [7]. Theo hớng điều tra phân loại, vi tảo đã đợc tiến hành từ những năm đầu thế kỷ XIX có các công trình của các tác giả: Agardh C.(1785, 1859) với tác phẩm Species algarum (1820 - 1828); Agardh J. (1813, 1901) với tác phẩm 9 Khoá Luân tốt nghiệp đại học Trần Thị Huyền Species genera et ordines algarum (1848 - 1876). Detoni (1889 - 1897), Rabenhorst G.L (1868), Kuetzing F.T (1845, 1971). Cơ sở phân loại của các tác giả chủ yếu dựa vào sự quan sát, mô tả những đặc điểm hình thái bên ngoài. Tuy nhiên, các công trình này không những có giá trị căn bản đối với phân loại tảo lúc bấy giờ mà đến ngày nay nhiều số liệu vẫn còn giá trị [21]. Năm 1914 Giáo s Lindau G. (1866 - 1923), ngời Đức cho ra đời cuốn "Tảo học". Mời sáu năm sau cuốn sách đợc Mechor II (1930) sữa chữa, bổ sung và xuất bản, trong đó mô tả chi tiết và vẽ hình 467 loài tảo lục [21]. Vào những năm 40, 50 của thế kỷ XX do sự phát triển chung của khoa học nên những nghiên cứu về tảo lục, vi khuẩn lam ngày càng phong phú, không chỉ dừng lại ở mức hình thái bên ngoài, chúng còn đợc nghiên cứu theo nhiều hớng khác nhau: tảo nớc ngọt, tảo biển, tảo đất, tảo bì sinh, tảo sống trên băng tuyết . Hàng loạt công trình nghiên cứu theo các hớng trên cũng nh các công trình chuyên khảo phục vụ cho việc điều tra phân loại tảo ra đời. ở các nớc Tây Âu có các công trình của Smith G.M (1950, 1955) [21], Chaudefaud M. (1960), Bourrelly P. (1966, 1970), Starmach K. (1966). Khu vực châu á có các công trình của Borgesen E.C.F (1930, 1940) viết về tảo lam và tảo biển ở Đông Dơng [10]. Ngoài các hớng nghiên cứu vi tảo trong các thuỷ vực thì tảo ở trong đất cũng đợc chú ý nhiều bởi các tác giả: Bristol B.M (1920), Meyer K.L. (1922) Richter A.A. (1943); Gollesbakh M.M. (1936) . Subrahmanyan và cộng sự (1964) đã nhận xét rằng vi khuẩn lam có mặt ở nhiều nơi nhng chúng phát triển phong phú trong đất trồng lúa. Watanbe và Yamamoto (1971) cũng cho biết vi khuẩn lam phân bố rộng trong đất nhng đạt đến mức độ phong phú ở khu vực nhiệt đới. Việc nghiên cứu tảo đất đã mở ra khả năng sử dụng chúng để cải tạo đất trồng, đặc biệt là tảo lam (vi khuẩn lam), có khả năng cố định nitơ khí quyển đã đợc chú ý ở Nhật Bản, ấn Độ, Trung Quốc, Italia, Ai Cập . [7]. Cùng với việc điều tra phân loại và những nghiên cứu về sinh thái, sinh lý thì nghiên cứu ứng dụng vi tảo đã đợc đề cập từ khá sớm. Năm 1871, A.C. 10 . 2: Hình vẽ một số loài vi tảo thuộc cyanobacteria và chlorophyta ở hồ Goong Phụ lục 3: Một vài hình ảnh về hồ Goong và thu mẫu nghiên cứu tại hồ 3 Khoá. Cyanobacteria và Chlorophyta ở hồ Goong Thành phố Vinh - Nghệ An". Mục tiêu của đề tài đặt ra là: - Điều tra chất lợng nớc ở hồ Goong - Điều tra thành phần