Ðánh giá nhanh chất lượng môi trường nước qua côn trùng thủy sinh và chỉ số sinh học EPT ở suối Ta Lu, huyện Nam Đông, tỉnh Thừa Thiên Huế - Hoàng Đình Trung

193 TẠP CHÍ KHOA HỌC, ðại học Huế, Số 64, 2011 ðÁNH GIÁ NHANH CHẤT LƯỢNG MƠI TRƯỜNG NƯỚC QUA CƠN TRÙNG THỦY SINH VÀ CHỈ SỐ SINH HỌC EPT Ở SUỐI TA LU, HUYỆN NAM ðƠNG, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ Hồng ðình Trung Trường ðại học Khoa học, ðại học Huế TĨM TẮT Trong nghiên cứu này, chúng tơi tiến hành sử dụng cơn trùng ở nước thuộc ba bộ là Phù du (Ephemeroptera), bộ Cánh úp (Plecoptera) và bộ Cánh lơng (Trichoptera) làm chỉ thị sinh học để đánh giá chất lượng nước mặt tại 05 điểm ở suối Ta Lu, huyện Nam ðơng thơng qua hệ thống tính điểm chống chịu của các họ cơn trùng ở nước của Hilsenhoff (1988) và chỉ số sinh học EPT (Schmiedt et al., 1998). Kết quả phân tích mẫu vật thu được đã xác định được 15 họ cơn trùng ở nước thuộc 03 bộ Phù du, Cánh úp và Cánh lơng. Nghiên cứu cho thấy chất lượng mơi trường nước mặt tại suối Ta Lu khá tốt, giá trị EPT dao động từ 2,28 đến 3,67. Chất lượng nước mặt tại suối Ta Lu nằm trong giới hạn khá tốt đến tốt; cĩ thể cung cấp cho các mục đích khác nhau: phục vụ cho sinh hoạt, cho các ngành cơng nghiệp, nơng nghiệp và giải trí. 1. Mở đầu Việc sử dụng phương pháp sinh học nhằm đánh giá chất lượng nước ngày nay đã được nhiều nước trên Thế giới quan tâm và áp dụng. Trong cơng tác quản lý, giám sát và quan trắc mơi trường nước hiện nay, đánh giá chất lượng nước thơng qua phương pháp sinh học đã khắc phục được một số hạn chế của phương pháp hĩa học như địi hỏi các thiết bị máy mĩc đắt tiền, hĩa chất. Ưu điểm của quan trắc sinh học sẽ cung cấp các dẫn liệu về thời gian, tiện lợi trong sử dụng; đặc biệt là thân thiện với mơi trường. Ngồi hệ thống tính điểm BMWPViet và chỉ số ASPT đã được Nguyễn Xuân Quýnh (2000), ðặng Ngọc Thanh (2002) xây dựng và điều chỉnh để tính tốn cho phù hợp với đặc điểm khu hệ ðộng vật khơng xương sống cũng như điều kiện mơi trường tự nhiên của nước ta thì hiện nay, các nước trên Thế giới như Anh, Pháp, Trung Quốc, Thái Lan,... đang sử dụng phổ biến chỉ số EPT để đánh giá nhanh chất lượng nước tại các dịng chảy, nơi thủy vực rộng và cĩ nhiều điểm quan trắc (Bode et al., 1995, 1997, 2002; Schmiedt et al., McGonigle J., 2000). Chỉ số EPT dựa trên mức chống chịu với mức độ ơ nhiễm thủy vực của các họ cơn trùng ở nước (Aquatic insect) và sự cĩ mặt hoặc vắng mặt của các họ Cơn trùng ở nước thuộc bộ Phù du (Ephemeroptera), Cánh lơng (Ephemeroptera) và Cánh úp (Plecoptera). Chúng là nhĩm động vật khơng xương sống quan trọng trong các thủy vực nước chảy ở nội địa (khe, suối); đặc biệt nhiều lồi nhạy cảm với thay đổi mơi trường sống và sự ơ nhiễm, do vậy chúng cịn được biết tới như là vật chỉ thị sinh 194 học tối ưu cho quan trắc chất lượng nước. Vì vậy, bài báo này nhằm hướng tới mục đích: (1) áp dụng chỉ số sinh học EPT để đánh giá nhanh chất lượng nước tại các điểm nghiên cứu của khu vực suối Ta Lu (Nam ðơng, Thừa Thiên Huế); (2) Xác định thành phần khu hệ cơn trùng ở nước tại vùng nghiên cứu. Các kết quả nghiên cứu sẽ khơng chỉ là dữ liệu bước đầu về đa dạng sinh học cơn trùng thủy sinh, mà cịn cung cấp những thơng tin về chất lượng mơi trường nước ở suối Ta Lu, huyện Nam ðơng, tỉnh Thừa Thiên Huế. 2. Phương pháp nghiên cứu 2.1. Phương pháp thu mẫu Cơn trùng ngồi thực địa Tiến hành khảo sát, thu mẫu cơn trùng ở nước trong 03 đợt vào năm 2010 (tháng II, tháng IV và tháng VI năm 2010) tại 05 điểm theo các sinh cảnh đặc trưng, đại diện cho khu vực suối nghiên cứu. Qua khảo sát thực tế cho thấy, các tác động nhân tạo đến nguồn nước chính là hoạt động sinh hoạt của một số ít hộ dân tộc thiểu số Katu sống ven suối và tình trạng khai thác lâm sản ngồi gỗ dọc hai bên bờ suối của cư dân vùng đệm vườn Quốc gia Bạch Mã. Mẫu vật ngồi tự nhiên được thu thập theo phương pháp điều tra cơn trùng nước của Edmunds et al., (1997) và McCafferty (1983). Cụ thể mẫu định lượng được thu bằng vợt Surber (Surber net – 50 × 50 cm). Việc thu mẫu được thực hiện cả nơi nước đứng cũng như nước chảy, ở ven bờ suối và thực vật thủy sinh sống ở suối. Thời gian thu mẫu tại mỗi điểm là 20 phút. Mẫu vật sau khi thu ở thực địa được bảo quản bằng cồn 800 hoặc formalin 4%. Tất cả mẫu vật sau khi phân tách thành các taxon bậc họ và giống, ghi đầy đủ thơng tin mẫu đã định loại, được lưu giữ ở phịng thí nghiệm Tài nguyên - Mơi trường, khoa Sinh học, trường ðại học Khoa học Huế. 2.2. Phương pháp phân tích mẫu vật và xử lý số liệu Mẫu vật được định loại dựa trên các tài liệu về cơn trùng ở nước của các tác giả Nguyễn Xuân Quýnh (2001, 2002), Nguyễn Văn Vịnh (2003, 2004); Patrick McCafferty W. (1981); Ward, J. V. (1992); Michael Quigley (1993); Sangradub, N., and Boonsoong, B. (2004); Cao Thị Kim Thu (Cao, 2002; Cao and Bae, 2003); Hồng ðức Huy (2005),... Các chỉ tiêu như pH, hàm lượng oxy hồ tan (DO), được đo ngay sau khi lấy mẫu tại hiện trường. Các chỉ tiêu cịn lại được phân tích tại phịng thí nghiệm. Nhu cầu oxy sinh học (BOD5) được xác định bằng phương pháp cấy và pha lỗng. Nhu cầu oxy hố học (COD) được xác định bằng phương pháp Kali Bicromat. 2.3. Phương pháp sử dụng chỉ số sinh học EPT Việc phân tích các điểm số mơi trường và giá trị EPT được xây dựng theo hai bước: (i) sự hiện diện của các cá thể cho phép đánh giá các đặc điểm về mơi trường sống của chúng, tính tốn chỉ số sinh học và xác định chất lượng nước tại các điểm lựa chọn; (ii) kiểm tra sự khác nhau về chất lượng nước trong cùng một khu vực hoặc giữa các khu vực với nhau dựa vào các nhĩm đại diện. Các số liệu được phân tích dựa vào 195 mức độ phong phú của thành phần cơn trùng ở nước EPT (Ephemeroptera: E - Mayflies, Plecoptera: P - Stoneflies and Trichoptera: T- Caddisflies). Số lượng cá thể thuộc các họ cơn trùng Phù du (Ephemeroptera), Cánh úp (Plecoptera) và Cánh lơng (Trichoptera) là những thơng số quan trọng cho độ phong phú EPT và chỉ số sinh học EPT. Mức độ chống chịu, mẫn cảm với ơ nhiễm mơi trường nước khác nhau theo hệ thống tính điểm chống chịu của các họ cơn trùng ở nước của Hilsenhoff (1988): từ 0 (nghĩa là rất nhạy cảm) lên đến 10 (ít nhạy cảm với ơ nhiễm). Nghiên cứu của chúng tơi tập trung vào những dữ liệu được thu thập cho chỉ số sinh học EPT (E - Ephemeroptera, P - Plecoptera, T - Trichoptera) nhằm đánh giá chất lượng nước tại một số điểm thuộc suối Ta Lu, ở huyện Nam ðơng, tỉnh Thừa Thiên Huế. Mối liên hệ giữa chất lượng nước và chỉ số EPT – Biotic Index (Ephemeroptera: E - Mayflies, Plecoptera: P - Stoneflies and Trichoptera: T - Caddisflies) dựa vào tài liệu bởi Schmiedt et al., (1998). Theo đĩ, mức độ tăng của tác động sinh học đã làm giảm dần các lồi nhạy cảm, dẫn đến làm giảm sự đa dạng về thành phần lồi. Kết quả này xảy ra do số lượng giống, lồi cĩ sức chịu đựng kém chỉ sinh sống ở những vùng nước sạch, trong khi đĩ các lồi chịu đựng tốt ngày càng xuất hiện nhiều ở vùng nước ơ nhiễm. Bảng 1. Mối liên quan giữa chất lượng nước và chỉ số EPT (Schmidt et al. 1998) EPT - Biotic Index 0 – 3,75 3,76 – 6,50 > 6,50 Chất lượng nước Khơng tác động Tác động vừa phải Tác động cao [EPT Biotic Index = (TVxD) ÷ D]. TV: giá trị chịu đựng của họ, d: số lượng cá thể của mỗi họ và D là tổng số cá thể cĩ trong mẫu. 3. Kết quả nghiên cứu Qua kết quả của 03 đợt khảo sát tại 05 điểm ở suối Ta Lu, chúng tơi đã ghi nhận được 15 họ cơn trùng ở nước thuộc ba bộ: Phù du (Ephemeroptera), Cánh úp (Plecoptera) và Cánh lơng (Trichoptera). Trong đĩ bộ Phù du cĩ 7 họ (chiếm 46,67%), Cánh úp 5 họ (chiếm 33,33%) và Cánh lơng 3 họ (chiếm 20%). Xét mối quan hệ giữa chất lượng nước và chỉ số EPT, cho thấy chất lượng nước suối Ta Lu hầu hết ở tình trạng khơng bị tác động, giữa các điểm khảo sát cĩ chỉ số sinh học EPT khác nhau, dao động trong khoảng 2,28 – 3,67. Tính đa dạng về thành phần số lượng cơn trùng ở nước theo các điểm nghiên cứu cĩ sự khác nhau, điểm M1 thu được số lượng phong phú nhất (81 cá thể), trong khi đĩ tại điểm M2 lại thấp nhất (37 cá thể), điểm M5 cĩ 46 cá thể, hai điểm M3 và M4 cùng cĩ 46 cá thể. Qua các kết quả phân tích chất lượng nước trong 03 đợt khảo sát bằng phương pháp hĩa học, lấy kết quả trung bình cho thấy chất lượng nước tại các điểm nghiên cứu của suối Ta Lu khá tốt. ða số các thơng số mơi trường nước đều nằm trong giới hạn cho phép về cấp nước sinh hoạt (Cột A1, A2: QCVN 08: 2008/BTNMT). 196 Bảng 2. Chỉ số sinh học EPT theo các điểm thu mẫu ở suối Ta Lu Bộ Tên họ TV Số lượng TV *D M1 M2 M3 M4 M5 M1 M2 M3 M4 M5 Ephemeroptera (Mayflies) Baetidae 4 3 1 6 7 6 12 4 24 28 24 Caenidae 7 15 9 5 3 4 105 63 35 21 28 Ephemeridae 4 2 1 2 - 5 8 4 8 - 20 Potamanthidae 4 2 3 1 2 3 8 12 4 8 12 Heptageniidae 4 7 4 2 2 4 28 16 8 8 16 Ephemerellidae 1 3 3 10 9 5 3 3 10 9 5 Leptophlebiidae 2 3 1 - 1 3 6 2 - 2 6 Plecoptera (Stoneflies) Leuctridae 0 5 - - 2 5 - - - - - Perlidae 1 3 - 4 5 11 3 - 4 5 - Perlodidea 2 2 - 1 3 4 4 - 2 6 8 Chloroperlidae 1 3 2 1 - 2 3 2 1 - 2 Nemouridae 2 4 1 3 1 1 8 2 6 2 2 Trichoptera (Caddisflies) Hydropsychidae 4 21 4 5 7 6 84 16 20 28 24 Hydroptilidae 4 5 3 3 2 5 20 12 12 8 20 Rhyacophilidae 0 3 5 3 2 9 - - - - - Tổng số cá thể 81 37 46 46 73 Tổng điểm chống chịu các họ 292 136 134 125 167 Chỉ số EPT 3,60 3,67 2,91 2,71 2,28 Bảng 3. Chất lượng nước suối Ta Lu tại các điểm nghiên cứu bằng phân tích hĩa học Các thơng số mơi trường ðiểm M1 ðiểm M2 ðiểm M3 ðiểm M4 ðiểm M5 QCVN 08: 2008/BTNMT A1 A2 B1 B2 pH 6,50 6,60 6,50 6,50 6,50 6-8,5 6-8,5 5,5-9 5,5-9 DO (mg/l) 8,10 8,40 9,73 9,30 9,32 ≥ 6 ≥ 5 ≥ 4 ≥ 2 BOD5 (mg/l) 4,30 2,82 2,42 2,60 1,62 4 6 15 25 COD (mg/l) 30 30 20 10 10 10 15 30 50 Ghi chú: *A1 - Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác như loại A2, B1 và B2. 197 *A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng cơng nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh, hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2. *B1 - Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác cĩ yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2. * B2 - Giao thơng thủy và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng thấp. Nhìn chung, càng lên cao chất lượng nước càng tốt, tại các điểm thu mẫu cĩ độ cao lớn > 400m (M4, M5) chất lượng nước khá tốt. Ở các điểm này do địa hình dốc, nước chảy mạnh cuốn trơi các chất bẩn xuống hạ lưu, các thơng số mơi trường nước như pH, DO, BOD5, COD phần lớn đều nằm trong giới hạn cho phép về cấp nước sinh hoạt (Cột A1: QCVN 08: 2008/BTNMT). Tại các điểm thu mẫu cĩ độ cao ≤ 200 m (M1, M2, M3), giá trị COD đều vượt quá giới hạn của cấp nước sinh hoạt, là điểm hứng các các chất hữu cơ (chủ yếu là xác thực vật) từ phía thượng nguồn trơi xuống làm cho chất lượng nước tại các điểm này kém hơn các điểm phía thượng nguồn. Một nguyên nhân khác làm cho chất lượng nước vùng này kém hơn phía thượng nguồn chính là do sự tác động của con người, ở xung quanh điểm nghiên cứu (M1, M2) cĩ một vài hộ gia đình dân tộc thiểu số Katu sinh sống, các hoạt động của con người như đi lại, tắm rửa, giặt giũ quần áo, làm cho chất lượng nước giảm đi đáng kể. Nguồn nước này cĩ thể cấp cho sinh hoạt sau khi được xử lý bằng phương pháp thích hợp. 4. Kết luận 4.1. Sử dụng Cơn trùng ở nước để đánh giá chất lượng nước suối Ta Lu, huyện Nam ðơng, tỉnh Thừa Thiên Huế theo các điểm nghiên cứu thơng qua chỉ số sinh học EPT cho thấy chất lượng nước tại các điểm nghiên cứu đều nằm ở mức khơng bị tác động. Phần lớn các thơng số chất lượng nước ở suối Ta Lu đều cĩ thể dùng để cấp nước cho sinh hoạt, cho các ngành cơng nghiệp, nơng nghiệp và giải trí. 4.2. Khi đối chiếu với kết quả phân tích mơi trường nước bằng phương pháp hĩa học, việc xác định chất lượng mơi trường nước bằng phương pháp sinh học cho kết quả gần tương đương với phân tích bằng phương pháp hĩa học. ðiều này chứng tỏ việc sử dụng phương pháp chỉ thị sinh học cĩ mức độ chính xác khá cao. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Bộ Tài nguyên & Mơi trường, Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt (QCVN08: 2008/BTNMT), 2008. [2]. Võ Văn Phú, Hồng ðình Trung, Lê Mai Hồng Thy, Sử dụng động vật khơng xương sống cỡ lớn để đánh giá chất lượng mơi trường ở một số điểm trên sơng Bồ, tỉnh Thừa Thiên Huế. Tạp chí Khoa học ðại học Huế, số 57, 2010. [3]. Nguyễn Xuân Quýnh, Clive Pinder, Steve Tilling, ðịnh loại các nhĩm động vật khơng xương sống nước ngọt thường gặp ở Việt Nam, Nxb ðại học Quốc gia Hà Nội, 2001. 198 [4]. Nguyễn Xuân Quýnh, Clive Pinder, Steve Tilling và Mai ðình Yên, Giám sát sinh học mơi trường nước ngọt bằng động vật khơng xương sống cỡ lớn, Nxb ðại học Quốc gia Hà Nội, 2002. [5]. ðặng Ngọc Thanh, Thái Trần Bái, Phạm Văn Miên, ðịnh loại động vật khơng xương sống nước ngọt Bắc Việt Nam, Nxb Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 1980. [6]. Hồng ðình Trung, Lê Trọng Sơn, Mai Phú Quý, ðặng Ngọc Quốc Hưng, Sử dụng động vật khơng xương sống cỡ lớn để đánh giá nhanh chất lượng nước vùng ven vườn Quốc gia Bạch Mã, tỉnh Thừa Thiên Huế, Tạp chí Nghiên cứu và Phát triển, số 4 (81), 2010. [7]. Huy, H. D, Systematics of the Trichoptera (Insecta) in Viet Nam, Seoul Women's University, Seoul, 2005. [8]. Hellawell, J. A. M., Biological indicators of freshwater pollution and environmental management, Ellesmere Applied Science Pulishers, London, 1986 [9]. McCafferty, W. P., Provonsha, A. W., Aquatic Entomology, Boston: Jones & Bartlett Publishers, 2003. [10]. Michael Quigley, Key to the Invertebrate animals of streams and rivers, 1993. [11]. Pauw N. De., H. A. Hawkes, Biological monitoring of river water quality, River Water Quality Monitoring and Control, Aston University Press, (1993), 87-111. [12]. Quynh, N. X; Yen, M. D, Clive Pinder and Steve Tilling, Biological Surveillance of freshwater, Using macroinvertebrate, A practical manual and Identification key for use in Vietnam, Darwin initiative, field studies council, U. K., (2000), 103. [13]. Sangradub, N., and Boonsoong, B, Identification of Freshwater Invertebrates of the Mekong River and Tributaries, Thailand: Mekong River Commission, 2004. [14]. Thu, C. T. K. Systematics of the Plecoptera (Insecta) in Vietnam. Seoul Women's University, Seoul, 2002. [15]. Vinh, N. V., Systematics of the Ephemeroptera (Insecta) of Vietnam, Ph.D Thesis. Seoul Women's University, Korea, 2003. [16]. Vinh, N. V., Bae, Y. J., A new Ethyplociid Burrowing Mayfly (Ephemeroptera: Euthyplociinae, Polymitarcyidae) from Vietnam, Korean J. Biol. Sci., (2003), 279 – 282. 199 EVALUATION ON QUALITY OF WATER IN TALU STREAM OF NAM DONG DISTRICT, THUA THIEN-HUE PROVINCE BY OBSERVING AQUATIC INSECTS AND USING EPT BIOINDICATORS Hoang Dinh Trung College of Sciences, Hue University SUMMARY In this study, we observed the aquatic insects in the three oders of Mayfly (Ephemeroptera), the Stonefly (Plecoptera) and the Caddisfly (Trichoptera) as bioindicators to assess surface water quality at 05 points in the Ta Lu stream, Nam Dong district using a scoring system of the tolerance value aquatic insects of Hilsenhoff (1988) and EPT biological indicators (Schmiedt et al., 1998). The results of the analysis of specimens show that 15 families belonging to 3 oders of insects have been identified. Data analysis also shows that the biotic indices (EPT) ranging from 2,28 to 3,67. The quality of surface water ranges from fresh water to relatively fresh water which can be used for living, industry branches, agriculture and entertainment. When comparing with results of water environmental analysis by chemical method, it has been found that water environmental quality determined by biological methods give similar results to those determined by chemical methods.