TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG
TRUNG TÂM QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG
Chuyên đề

ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI VÀ HIỆU QUẢ CỦA BỘ
CHỈ THỊ SINH HỌC TRONG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG Người thực hiện: Phạm Thị Kiều Oanh



3

Mở đầu
Quan trắc môi trường hiện nay đã là 1 nhiệm vụ thường xuyên, quen
thuộc đối với các đơn vị quản lý lưu vực sông cũng như các cơ quan môi
trường. Hiệu quả công việc được đặt lên hàng đầu, phải phục vụ mục đích
bảo vệ môi trường, khắc phục những ảnh hưởng nghiêm trọng và hạn chế
các tác động xấu cho môi trường. Áp dụng b
ộ chỉ thị sinh học trong quan
trắc môi trường lưu vực sông được thực hiện phổ biến ở các nước trên thế
giới, và Việt Nam cũng đang bước đầu có những tiến bộ. Hiện nay, công tác
này đang trong thời gian thử nghiệm để đưa ra những chuẩn mực về giới hạn
lý hóa, và sinh học cho các lưu vực sông.
Nghiên cứu thành công sẽ đem lại nhiều ích lợi cho các nhà quản lý
cũng như mọi người trong cộng đồng. Việc đánh giá tính khả thi và hiệu quả
của nghiên cứu về bộ chỉ thị sinh học trong quan trắc lưu vực sông là rất cần
thiết để có định hướng đúng cho các ứng dụng và đảm bảo phát triển bền
vững trong tương lai.

4

Ngoài ra, các số
liệu quan trắc phải có tính đặc trưng cho khu vực
quan trắc và phải phục vụ cho mục tiêu xác định các thông số yêu cầu.
II. Chọn lựa chỉ thị môi trường
Việc chọn lựa các chỉ thị dựa trên tính phù hợp, khả năng kỹ thuật và
tính khả thi; sự sai khác giữa các vùng địa lý nên ảnh hưởng tới việc chọn

5
lựa các chỉ thị. Bộ chỉ thị đầy đủ đề xuất cho 1 khu vực nào đó cần được thử
nghiệm để xác định tính bổ khuyết lẫn nhau giữa các chỉ thị để xem các chỉ
thị đó có bao quát đầy đủ các vấn đề chính hay không. Ví dụ, có nhiều chỉ
thị khác nhau cho cùng những vùng tương tự nhau, có thể chỉ nên xây dựng
1 chỉ thị hoặc tập hợp con các chỉ th
ị. Tốt hơn là nhóm nhiều biến số thành 1
chỉ thị hoặc kết hợp 1 số chỉ thị đã đề xuất thành các chỉ số.
Những đặc tính quan trọng của dạng chỉ thị gồm: (i) phản ứng có thể
đo lường được có thể xem như sự phản hồi đầy đủ về điều kiện sinh thái
hoặc tình trạng nguyên vẹn ở 1 vị trí hay 1 vùng; (ii) n
ơi quần xã hay nhóm
loài có thể tụ tập, cùng với các điều kiện môi trường được phân tích dùng
nhiều trong các qui trình nghiên cứu; (iii) cách thức thu mẫu và phân tích dữ
liệu được chuẩn hóa tối đa, (iv) phản ứng được xác định nhanh chóng, rẻ
tiền với kết luận nhanh; (v) kết quả dễ hiểu cho cả những người không phải
là nhà khoa học; và (vi) phản ứng có giá trị đặc trưng.
Một hệ thống dự
a trên sự tương thích giữa các vùng, vị trí tham khảo
được xem xét thích hợp hơn trong:
- Tham khảo các nhóm vị trí sinh học được xác định dựa trên sự phân
loại thu từ những vùng tương tự.
- Những mối liên quan được phát triển giữa tính biến thiên của môi

• Tác động có giá trị và kịp thời: cần cung cấp thôngtin nhanh chóng
để việc quản lý tác động ban đầu ưu tiên cho những tác động môi trường
quan trọng x
ảy ra, và không quá đắt để đo đạc trong khi cung cấp tối đa
thông tin trong mỗi đơn vị tác động.
• Liên quan vùng và địa phương: cần có mối tương quan giữa hệ sinh
thái được khảo sát và giá trị thu được và hàm lượng dự đoán.
• Dễ đo đạc: nên áp dụng quy trình chuẩn từ nguồn đáng tin cậy và
sai xót thấp.
• Không thay đổi về không gian và thời gian: có thể trong phạm vi
thay đổi nhỏ và cần phân bi
ệt những phản ứng lại với tác động có nguồn gốc
từ con người, không phải bởi nhân tố tự nhiên (tần số cao: tỷ lệ tiếng ồn).
• Không phá hủy: giá trị đo được từ chỉ thị không được phá hủy hệ
sinh thái đang khảo sát.
Tầm quan trọng của những thuộc tính trên không thể được nhấn mạnh
quá mức, vì những khảo sát thực tế hay s
ự suy thoái tiềm năng môi trường

7
chỉ tác động như những chỉ thị được chọn lựa để thử nghiệm chúng. Tuy
nhiên, cần nhấn mạnh rằng không thể có 1 chỉ thị sinh học cảnh báo sớm sở
hữu tất cả những thuộc tính trên. Trong nhiều trường hợp 1 vài trong số
chúng sẽ xung đột với nhau hoặc không thể có được. Ví dụ, 1 dấu hiệu sinh
hóa có thể cho thấy chỉ thị quan trọng về sự lan tràn ô nhi
ễm, nhưng không
tương quan với những tác động của các bộ phận sinh học ở mức độ cao hơn.
Ngoài ra, dấu hiệu sinh học không thể được áp dụng cho những dạng ô
nhiễm khác. Tương tự, 1 chương trình quan trắc dài kỳ có thể mang lại dữ
liệu cơ bản sẽ quan sát được, nhưng không thể mang lại cả 2 giá trị về thời

khác nhau và vì vậy cung cấp 1 phạm vi lớn tác động cùng lúc của chúng.
- Các quần thể chịu đựng các chất ức chế và cung cấp 1 chỉ số
sinh thái của các điều kiện môi trường thay đổi.
- Quan trắc thường xuyên các quần thể
sinh học là khá rẻ khi so
sánh với giá trị của việc khảo sát các chất độc gây ô nhiễm môi trường, cả
kiểm tra hóa học và kiểm tra độc tố.
- Tình trạng các quần thể sinh học có liên quan trực tiếp đến cộng
đồng như 1 chỉ số của môi trường ô nhiễm.
- Nơi tiêu chuẩn cho các tác động nhất định xung quanh không
tồn tại ( như các tác động không phải nguồn điểm mà suy thoái môi trườ
ng
sống), các quần thể sinh học có thể có ý nghĩa định lượng.
Các phương pháp điều tra sinh học (biosurvey) có lịch sử áp dụng lâu
dài cho quan trắc “tiền đề và hậu kỳ”. Tuy nhiên, những bước trung gian
trong kiểm soát ô nhiễm ví dụ nhận dạng các nguyên nhân và các nguồn giới
hạn, cần tập hợp thông tin về các dạng hóa học, vật lý, độc tố và dữ liệu
biosurvey. Những dữ liệu này cần để:
III.1. Phát hiệ
n các nhân tố ức chế nhất định gây tác động:
Đây là nhiệm vụ khá đơn giản, đưa ra 1 danh sách các chất quan
trọng có nguy cơ gây ô nhiễm (có thể các hợp chất khi chúng kết hợp với
nhau), có vẻ như vừa khó vừa tốn kém. Trong các trường hợp các yếu tố ức
chế hóa học nhất định được hiểu biết ít hoặc quá phong phú để khảo sát
riêng rẽ, xét nghiệm độc tố được dùng để
tạp trung việc tiêu thụ hóa học
hoặc nhận biết các yếu tố ức chế chung (các độc tố tác động và lân cận). Với
những nơi suy thoái môi trường sống đang lan tràn, cần kết hợp biosurvey
và khảo sát vật lý nơi sống.
III.2. Phát hiện và giới hạn các nguồn nhất định của các nhân tố này:

lý - hóa đã được thừa nhận hay quy định để đánh giá, xác định nguyên nhân
của sự thay đổi môi trường thì phương pháp sinh học chủ yếu tập trung vào
ảnh hưởng của sự thay đổi đó lên đời sống sinh vật thông qua đánh giá chất
lượng môi trường và dự đoán biến
đổi sắp tới dựa trên sự có mặt hay vắng
mặt, độ nhiều ít, sự biến đổi về hành vi hay về sinh hóa của SVCT.
Mặc dù có nhiều ưu điểm như xác định được nguyên nhân và định
lượng nguồn ô nhiễm, dễ biểu thị tính toán bằng số học nhưng phương pháp

10
lý - hoá học cũng bộc lộ nhược điểm: Các phương pháp quan trắc hiện tại
không đáp ứng được mục tiêu bảo vệ các hệ sinh thái dưới nước vì một số lý
do sau:
Thứ nhất, quan trắc hóa lý chỉ đo được một số thông số có thể phân
tích trong phòng thí nghiệm, không xác định được tất cả các yếu tố trên thực
tế có tác động đến môi trường sinh thái và các quần xã thủy sinh (bao gồm
hạn chế về nơi cư trú, tác động phát sinh do nhiều nguồn thải cùng lúc…).
Vì vậy phương pháp này chỉ phù hợp cho các đánh giá thực tế để thu được
những kết quả dự kiến.
Mặt khác các phương pháp quan trắc dựa vào những thông số hóa lý
đơn lẻ còn bộc lộ những hạn chế khác như: chúng được xây dựng để phân
tích nhằm đánh giá một nhóm nhỏ các tác nhân ô nhiễm nên không xác định
được tích tụ sinh h
ọc và những ảnh hưởng không trực tiếp (như do chuỗi
thức ăn, đấu tranh sinh học…) cũng như sự thay đổi nồng độ các chất độc
hại trong môi trường nước do tiếp nhận nguồn nước có chứa lưu lượng các
chất độc hại thay đổi.
Bên cạnh đó phương pháp quan trắc dựa vào các thông số hóa lý không
thể đánh giá được tác động do thay đổi môi trường sinh sống và ảnh h
ưởng do

phát hiện được, cả tức thời và dự báo những tác động có thể trong tương lai.
Sự sai khác về các yếu tố thủy sinh học giữa các khu vực liền kề phụ thuộc
không chỉ vào chất lượng môi trường nước mà còn phụ thuộc vào tập tính và
sinh cảnh thích hợp của mỗi nhóm thủy sinh vật. Loại bỏ được các yếu t
ố
khách quan tự nhiên trên có thể sử dụng thủy sinh vật chỉ thị cho chất lượng
môi trường nước. Quan trắc và đánh giá chất lượng nước bằng sinh vật chỉ
thị đã có truyền thống và hiện được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế
giới và trong khu vực như Anh, Ý, Ấn Độ, Trung Quốc Ở Việt Nam, mặc
dù việc khảo sát các thủy vực đã
được tiến hành từ lâu, nhưng các nghiên
cứu sử dụng SVCT đánh giá môi trường chủ yếu mới dừng ở mức đánh giá
định tính, có rất ít chỉ số sinh học phù hợp để đánh giá chất lượng môi
trường. Dùng sinh vật chỉ thị vào nghiên cứu chất lượng môi trường các thủy
vực có thể mở ra một hướng phát triển mới và đem lại nhiều hiệu quả cho
công tác theo dõi và bảo bả
o vệ môi trường ở nước ta.
III.5. Các nhóm sinh vật thường được sử dụng làm chỉ thị sinh học cho
chất lượng môi trường nước ngọt:
Trong môi trường nước ngọt phân bố rất nhiều quần xã động thực vật
đa dạng về cả chủng loại và phân bố. Trong nghiên cứu loài ứng dụng làm
sinh vật chỉ thị quan trắc chất lượng nước có một số nhóm thường đượ
c lựa
chọn phân tích dựa theo các tiêu chí đã nêu ở phần trên, bao gồm:

12
1. Vi khuẩn:
Một số vi khuẩn được nghiên cứu vì sự liên quan của chúng trong vấn
đề sức khoẻ cộng đồng và sự lan truyền qua đường nước ngọt.
Nhóm vi khuẩn E.Coli được coi như là các chỉ thị để đánh giá chất

13
các loài cá.(Lê Thu Hà, 2003, Thành phần các taxon động vật không xương
sống cỡ lớn và sử dụng chúng làm sinh vật chỉ thị đánh giá chất lượng nước
từ suối Tam Đảo đến sông Cà Lồ, Luận án tiến sĩ.ĐHKHTN)
Tuy nhiên việc sử dụng cá làm chỉ thị có những hạn chế nhất định như
khó thu mẫu ở các sông sâu và dòng chảy nhanh. Mặc dù các đơn vị phân
loại và đặc điểm sinh thái học nhi
ều loài cá được biết đến rộng rãi nhưng để
định loại và nhận dạng chúng đòi hỏi người có kiến thức chuyên ngành.
5. Động vật không xương sống cỡ lớn:
Động vật không xương sống cỡ lớn ở các vùng nước chảy được xem
là có kích thước đủ lớn có thể quan sát bằng mắt thường, có thể đánh bắt
được bằng sàng có kích thước mắt lưới từ 250-1000µm. Thực t
ế chúng
thường có kích thước lớn hơn 1mm.
Động vật không xương sống cỡ lớn rất phong phú và dễ gặp ở tất cả
hệ thống sông suối. Chúng là nguồn thức ăn chính của rất hầu hết các loài
cá, và chúng cũng là sinh vật tiêu thụ những mảnh vụn hữu cơ nhỏ trong
nước ngọt. Trong hệ sinh thái nước sông, động vật không xương sống cỡ lớn
có phân bố từ các sinh v
ật sản xuất bậc 2 cho đến sinh vật ăn thịt bậc cao.
Hầu hết các loài động vật không xương sống cỡ lớn đều nhạy cảm và
có những phản ứng trước sự thay đổi tự nhiên và nhân tạo của môi trường.
Chúng không chỉ bị ảnh hưởng bởi các loại hình ô nhiễm khác nhau như phú
dưỡng, ô nhiễm hữu cơ, axit hoá mà còn bị tác động bởi các hoạt động làm
thay đổi
điều kiện sống khác như đào kênh, nuôi trồng thuỷ sản, điều chỉnh
dòng chảy.(Lê Văn Khoa và các tác giả. 2002. Khoa học môi trường.NXB
Giáo dục)
Phần lớn các loài có có chu kỳ sống dài khoảng một năm trở lên. Các

Phương pháp sinh học sử dụng sinh vật chỉ thị đánh giá và giám sát
chất lượng môi trường mới phát triển thời gian sau này nhưng tỏ ra có nhiều
ưu điểm. Theo nghiên cứu của Cục bảo vệ môi trường Mỹ thì các ưu điểm
nổ
i bật của phương pháp quan trắc môi trường sử dụng các sinh vật chỉ thị
so với phương pháp phân tích hóa lý thông thường thể hiện ở các điểm sau:
- Quan trắc môi trường dùng sinh vật chỉ thị thường đơn giản, dễ áp
dụng, không đòi hỏi hệ thống máy móc phân tích phức tạp cũng như người
phân tích phải có trình độ chuyên môn sâu. Nó ứng dụng đa dạng sinh học
làm công cụ đánh giá chất lượ
ng môi trường về khía cạnh cấu trúc và chức
năng của hệ sinh thái thủy vực. Đây là công cụ hiệu quả về mặt kinh tế, có
thể hỗ trợ cho các phương pháp lý hóa thông thường.

15
- Các chỉ thị sinh học có thể phản ánh những biến đổi có tính tích tụ
phản ánh trên cấu trúc và thành phần loài của chính những sinh vật chỉ thị
đó; Thông tin được lấy từ quan trắc sinh học thông qua phân tích cơ thể các
loài thủy sinh và quần xã sinh vật sinh sống trong môi trường thủy sinh, có
thể phát hiện được các dạng ô nhiễm có hàm lượng rất nhỏ trong môi trường
có tính tích lũy trong cơ thể sinh vật. Sinh quan trắc môi trường đặc biệt h
ữu
ích trong nghiên cứu thay đổi do chế độ thủy triều, khu vực có nồng độ ôxi
thấp và thừa dinh dưỡng, hàm lượng coliform cao. Đánh giá sự có mặt các
kim loại nặng trong môi trường nước thông qua phân tích hóa lý thành phần
tích tụ trong cơ thể các loài chỉ thị cũng cho kết quả tương đối chính xác.
- Các biến đổi theo thời gian trong cấu trúc thành phần loài, phản ứng
thích nghi với các biến đổi môi trường của các sinh vật chỉ thị biể
u hiện tác
động tổ hợp các yếu tố môi trường mà quan trắc lý hóa thông thường không

IV.1. Lợi thế khi dùng cá làm SVCT
- Cá là chỉ thị tố cho các tác động trong thời gian dài (vài năm)
và có điều kiện cư trú rộng vì chúng có đời sống khá dài và di động.
- Tập hợp cá thường gồm các loài đại diện cho bậc dinh dưỡng
(động vật ăn cỏ, động vật ăn thịt, loài ăn sâu bọ, động vật ăn cá). Chúng có
xu hướng tập hợp các tác động những m
ức dinh dưỡng thấp hơn, vì vạy cấu
trúc quần xã cá phản ánh chất lượng môi trường.
- Cá đứng đầu trong chuỗi thức ăn thủy vực và được con người
tiêu thụ, do vậy chúng quan trọng trong khảo sát ô nhiễm.
- Cá khá dễ đánh bắt và nhận dạng phân loại. hầu hết các mẫu có
thể được phân loại và nhận dạng với các chuyên gia nghiên cứu về cá và sau
đó thả ra mà không ảnh hưởng
đến chúng.
- Nhu cầu môi trường của phần lớn cá được biết khá rõ. Thông
tin về lịch sử đời sống khác nhau ở các loài khác nhau, thông tin về sự phân
bố của chúng thì giống nhau.
- Quan trắc cá cung cấp mức độ khả năng khai thác cá và tính
phổ biến của chúng, để nhấn mạnh tầm quan trọng của cá với ngư dân và
ngành đánh bắt cá.
- Cá chiếm gần nửa số loài ĐV có XS ở M
ỹ.
IV.2. Tầm quan trọng của việc khảo sát nơi cư trú
Chất nền được dùng để quan trắc chát lượng nơi cư trú sinh vật dựa
trên các đặc điểm vật lý của nước và vùng đất xung quanh, vùng dẫn nước
của vị trí dưới cống tiêu nước. Tất cả các quy mô đánh giá nơi cư trú đều có

17
liênquan đến việc sử dụng đời sống thủy vực và nguồn tiềm năng của việc
hạn chế với quần xã thủy sinh.

Nước sạch Nước hơi ô
nhiễm
Nước ô
nhiễm
Bộ Calanoida

Họ Diaptomidae

Mongolodiaptomus birulai
+

18
(Rylop)
Phyllodiaptomus tunguidus
+
Neodiaptomus haldeli
(Brehm)
+
Heliodiaptomus seratus
+
Họ Centropagidae

Sinocalanus leavidactylus
Shen et Tai
+

Sinocalanus mystrophorus
+
Họ Pseudodiaptomidae



Bộ giáp xác râu ngành –
Cladocera

Họ Bosminidae

Bosmina longirostris (O. F.
Mỹller)
+
Họ Sididae 19
Diaphanosoma sarsi
Richard
+ +
Diaphanosoma excisum
+ +
Diaphanosoma
leuchtenbergianum Fischer
+ +
Sida crystallina
+
Họ Macrothricidae

Ilyocryptus halyi Brady + +
Macrothrix spinosa
+ +
Họ Daphniidae


sieboldi(Leydig)
+ +++
Họ Rotariidae

Rotaria rotaria (Ehrenberg) + ++
Rotaria neptunia
+ ++
Họ Lecanidae

Lecane luna (Muller) + ++
Lecane curvicornis
+ ++

20
(Murray)
Họ Brachionidae

Brachionus diversicornis
(Daday)
+ ++
B. quadridentatus Hermann
+ ++
B. urceus
+ +++
B. calyciflorus Pallas + ++
B. falcatus Zacharias + ++
B. caudatus Apstein + ++
Platyias patulus
+ ++
Platyias quadricornis

Odonata -Chuồn chuồn Amphipterygidae (damselflies and Dragonflies)
Trichoptera Phryganeidae, Molannidae,
10

21
(Caddis-flies - Bướm đá) Odontoceridae/Brachycentridae, Leptoceridae,
Goeridae, Lepidostomatidae
Crustacea (Crabs – Cua) Potamidae ,
Trichoptera
(Caddis-flies - Bướm đá)
Psychomyiidae, Philopotamidae
8
Ephemeroptera
(Mayflies – Phù du)
Caenidae
Plecoptera
(Stoneflies – Cánh úp)
Nemouridae
Trichoptera
(Caddis-flies - Bướm đá)
Rhyacophilidae, Polycentropodidae, Limnephilidae
7
Mollusca
(Snails - Ốc)
Neritidae, Ancylidae
Crustacea
(Prawns, Shrimps – Tôm)
Atyidae, Palaemonidae
Trichoptera
(Caddis-flies - Bướm đá)


22
(Triclads – Sán tiêm mao)
Mollusca (bivalves) Viviparidae, Amblemidae
Ephemeroptera
(Mayflies – Phù du)
Baetidae/Siphlonuridae
Megaloptera – Cánh rộng Sialidae, Corydalidae (alderflies and dobsonflies)
Odonata
(Dragonflies - Chuồn
chuồn)
Coenagrionidae, Corduliidae, Libellulidae
Mollusca
Pilidae, Unionidae (snails, bivalves), Pachychilidae,
Amblemidae
Oligochaeta
(Leeches - Đỉa)
Piscicolidae
True flies – Hai cánh Ephydridae, Stratiomyidae, Blepharoceridae
4
Mollusca
(Snails, Bivalves - Ốc, trai
hến)
Hydrobiidae (Bithyniidae, Triculinae), Lymnaeidae,
Planorbidae, Thiaridae, Corbiculidae, Sphaeriidae
(Pisidiidae)
Oligochaeta
(Leeches - Đỉa)
Glossiphoniidae, Hirudidae, Erpobdellidae
Crustacea

quan trắc sử dụng các chỉ thị sinh học là do không phân loại được các nhóm
sinh vật đến thứ hạng loài, nhất là trong điều kiện ở Việt Nam nhiều ngành
phân loại chưa định hình rõ taxon. Tuy nhiên vấn đề này có thể được khắc
phục bằng việc áp dụng kết h
ợp một số phương pháp cho điểm theo bảng
điểm phân loại các Họ sinh vật thuỷ sinh cho môi trường nước vùng đang
khảo sát.