ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
------------------

PHẠM ANH ĐỨC

XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ
CHẤT LƯỢNG NƯỚC DỰA VÀO ĐỘNG VẬT
KHÔNG XƯƠNG SỐNG CỠ LỚN Ở ĐÁY
CHO HẠ LƯU HỆ THỐNG SÔNG ĐỒNG NAI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

TP. HỒ CHÍ MINH – Năm 2014
1


MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Lưu vực sông Đồng Nai nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, bắt nguồn của
hai nhánh Đa Dung và Đa Nhim – Vùng sơn nguyên Đà Lạt đến hết đồng bằng
miền Đông Nam Bộ với dân số ước tính khoảng 20 triệu người. Tổng diện tích tự
nhiên khoảng 43.450 km2 (không kể phần diện tích thuộc lãnh thổ Campuchia) nằm
ở vị trí địa lý: từ 105030'21'' đến 109001'20" kinh độ Đông và từ 10019'55" đến
12020'38" vĩ độ Bắc [29], [45]. Hạ lưu hệ thống sông Đồng Nai (HTSĐN) bao gồm
các sông Đồng Nai đoạn từ ngã ba Hiếu Liêm (cửa sông Bé), sông Sài Gòn đoạn từ
chân đập Dầu Tiếng, gần như toàn bộ sông Vàm Cỏ Đông và sông Vàm Cỏ Tây, và
vùng phụ cận ven biển [25].
Tài nguyên nước đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình phát triển kinh tế - xã
hội (KT-XH), bảo vệ môi trường, tạo ra các vùng sinh thái cảnh quan khác nhau

khu vực thuộc huyện Bình Chánh, Củ Chi, Hóc Môn,… nhiễm phèn cao, ảnh hưởng
đến nhiều mục đích sử dụng nước [41]. Theo kết quả quan trắc chất lượng môi
trường của Chi cục BVMT Tp.HCM năm 2011, chất lượng nước ở các vị trí quan
trắc sông Đồng Nai, Sài Gòn và kênh rạch nội thành vẫn chưa được cải thiện rõ nét.
Trong khi đó, ô nhiễm dầu mỡ còn có xu hướng tăng [3]. Ngoài ra, các ghi nhận
cho thấy tài nguyên nước đang bị khai thác với tốc độ nhanh [25].
Nhằm góp phần quản lý tài nguyên nước và hoàn thiện các phương pháp quan trắc
chất lượng môi trường, bên cạnh các phương pháp dựa vào thông số hóa-lý, việc sử
dụng sinh vật trong đánh giá chất lượng nước, phục vụ giám sát sức khoẻ sinh thái
đang được coi là phương pháp ứng dụng có nhiều ưu điểm. Nếu các thông số hóa-lý
phản ảnh hiện trạng môi trường thì các yếu tố sinh học thể hiện áp lực mà môi
trường đang phải chống chịu. Phương pháp nghiên cứu dựa vào thủy sinh vật giúp
đánh giá đầy đủ hơn các tác động ô nhiễm đến môi trường, những đặc tính cũng
như sự biến đổi của chất lượng nước theo không gian, thời gian hay dưới ảnh hưởng
tổng hợp của các tác nhân gây ô nhiễm.
Trên thế giới, động vật không xương sống cỡ lớn ở đáy (ĐVKXSCL) được ứng
dụng phổ biến nhất trong các chương trình sinh quan trắc do những ưu điểm nổi bật

3


như (1) thành phần loài phong phú và phân bố rộng khắp hệ thống sông; (2) dễ thu
mẫu; (3) tương đối dễ định danh; (4) thường sống cố định ở đáy, do đó chỉ thị tốt
cho sự thay đổi chất lượng nước; (5) có đời sống đủ dài (> 6 tháng) nên không cần
thu mẫu thường xuyên; (6) đa dạng khoảng nhạy cảm với ô nhiễm; (7) tổng hợp các
ảnh hưởng của ô nhiễm trong thủy vực; (8) số lượng loài trong một lần thu mẫu khá
cao, do đó có ít nhất vài loài sẽ bị tác động của thay đổi chất lượng nước; và, (9) tài
liệu nghiên cứu phong phú [6], [63], [95]. Cho đến nay, việc ứng dụng ĐVKXSCL
đánh giá chất lượng nước ở các thủy vực với những điều kiện sinh thái khác nhau ở
Việt Nam còn rất hạn chế và chưa được kiểm chứng nhiều. Đặc biệt, hệ thống hóa

03/2007 đến 09/2009 phục vụ xây dựng phương pháp, và thu mẫu 2 đợt vào tháng
03 và tháng 09 năm 2010 để kiểm định phương pháp.
Đối tượng nghiên cứu: Các nhóm loài ĐVKXSCL.
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Để đạt những mục tiêu đặt ra, những nội dung dưới đây cần được thực hiện:
1. Thu mẫu và phân tích mẫu chất lượng nước;
2. Thu mẫu và phân tích mẫu ĐVKXCL;
3. Đánh giá hiện trạng môi trường và ĐVKXSCL ở hạ lưu HTSĐN;
4. Xác định mối quan hệ giữa các chỉ số sinh học của ĐVKXSCL và các thông số
môi trường;
5. Xây dựng phương pháp đánh giá và phân vùng chất lượng nước dựa vào
ĐVKXSCL ở hạ lưu HTSĐN;
6. Kiểm định phương pháp đã xây dựng;
7. Cải tiến mạng lưới quan trắc sinh học phần ĐVKXSCL cho hạ lưu HTSĐN;
8. Phát triển bộ chỉ báo ĐVKXSCL cho mục tiêu đánh giá nhanh chất lượng nước.
Nội dung nghiên cứu của luận án gồm 3 chuyên đề sau:
Chuyên đề 1: Tổng quan tài liệu về ĐVKXSCL và khả năng sử dụng quan trắc chất
lượng nước cho hạ lưu HTSĐN.
Chuyên đề 2: Xây dựng phương pháp đánh giá chất lượng nước hạ lưu HTSĐN dựa
vào các chỉ tiêu sinh học trên cơ sở ĐVKXSCL.
Chuyên đề 3: Đánh giá chất lượng hạ lưu HTSĐN dựa vào các chỉ tiêu sinh học của
ĐVKXSCL.

5


5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
Ý nghĩa khoa học: Dựa trên cơ sở số liệu có hệ thống, đầy đủ của nhóm ĐVKXSCL
thuộc khu vực nghiên cứu, thông tin đa dạng sinh học của ĐVKXSCL, tương quan
giữa ĐVKXSCL với các điều kiện sinh thái và môi trường khác nhau, luận án xây

ĐỘNG VẬT KHÔNG XƯƠNG SỐNG CỠ LỚN Ở ĐÁY TRÊN THẾ GIỚI
VÀ VIỆT NAM
1.1.1. Các khái niệm về quan trắc sinh học
Quan trắc sinh học là công cụ quan trọng để đánh giá các điều kiện của hệ sinh thái
nước. Để hiểu rõ thêm, cần xem xét các khái niệm về quan trắc sinh học.
Quan trắc sinh học (Biomonitoring): Cho đến nay, có nhiều định nghĩa về quan trắc
sinh học, tuy nhiên định nghĩa được nhiều độc giả đồng ý và chọn lựa nhất là “Quan
trắc sinh học là việc sử dụng có hệ thống các phản ứng sinh học để đánh giá sự
thay đổi các điều kiện môi trường trong chương trình quan trắc chất lượng nước.
Trong đó những thay đổi này thường là do các nguồn tác động của con người,…”
[108]. Quan trắc sinh học thực sự là một công cụ thích hợp bởi vì nó sử dụng tổng
hợp những thông tin về một hệ sinh thái. Việc lựa chọn kỹ các công cụ có thể cung
cấp một hình ảnh của chất lượng nước hay tổ hợp hệ sinh thái nhanh hơn, rẻ hơn, và
tổng hợp hơn so với quan trắc hóa nước [6], [57].
Đánh giá sinh học (Bioassessment): là hình thức đánh giá một số đặc điểm của sông
ngòi (trong đó có chất lượng nước) dựa vào các nhóm sinh vật sống trong đó [109].
Tổ hợp sinh thái (Biotic integrity) đôi khi được gọi sức khỏe sinh thái (Ecosystem
health) và là “khả năng của một hệ sinh thái nhằm hỗ trợ và đảm bảo một quần xã
sinh vật cân bằng, hợp nhất và thích nghi có hệ chức năng và thành phần loài đa
dạng so với điều kiện sống tự nhiên của vùng” [109]. Nói cách khác, phép đo tổ hợp
sinh học là một phép đo sự hiểu biết về một hệ thống như sông suối, là tính “tự
nhiên” trong khu hệ sinh vật và các chức năng của nó [57].
Chỉ thị sinh học (Bioindicator): là nhu cầu sinh thái của loài và phản ứng của nó với
các chất ô nhiễm khác nhau tương ứng với một giá trị chỉ thị nào đó. Dùng chỉ thị
sinh học có các ưu điểm chính là: (1) Các quần xã sinh vật có chức năng giống như
7


“lính canh” liên tục chất lượng nước, ngược lại với thu mẫu gián đoạn của phân tích
hóa học; (2) Sự phản ứng của sinh vật là kết quả của sự thay đổi các điều kiện môi


người (như nhiễm bẩn hóa chất hay giảm DO do tiếp nhận nguồn nước thải đô thị).
Các nhóm sinh vật khác nhau phản ứng theo những cách khác nhau. Những phản
ứng nghiêm trọng nhất bao gồm sinh vật bị chết hay di cư đến các nơi khác. Những
phản ứng ít hơn gồm có khả năng sinh sản giảm và ức chế một số hệ thống enzyme
nào đó cần thiết cho sự trao đổi chất thông thường. Một khi đã xác định được những
phản ứng của các nhóm sinh vật đặc biệt nào đó đối với những biến đổi của môi
trường, có thể sử dụng chúng để đánh giá chất lượng nước [6], [57].
1.1.2.1. Mục đích của quan trắc sinh học
Dưới đây là những mục đích chính của quan trắc sinh học [6], [57]:
 Đôi khi các chất ô nhiễm tác động lên hệ sinh thái ở nồng độ thấp hơn so với
ngưỡng ảnh hưởng của chất đó;
 Tác động của các chất ô nhiễm tổng hợp khác với khi chúng nằm riêng lẻ;
 Ảnh hưởng của độc chất lên hệ sinh thái còn tùy thuộc vào các đặc tính của
điều kiện tự nhiên.
Ngày nay quan trắc sinh học được thiết lập như một phần của quan trắc chất lượng
nước. Có hai loại quan trắc chính rất quan trọng đối với môi trường nước là thử
nghiệm sinh học (bioassay) và đánh giá sinh học (bioassessment). Thử nghiệm sinh
học bao gồm các loại xét nghiệm độc chất sinh thái, tích tụ sinh học, suy thoái sinh
học, phú dưỡng hoá. Đánh giá sinh học bao gồm các phương pháp luận liên quan
đến phân tích các quần xã sinh vật, các chức năng của chúng để cảnh báo, dự đoán
xu hướng biến đổi và giám sát môi trường.
1.1.2.2. Những thuận lợi của các phương pháp sinh học
Đánh giá sinh học thường chỉ ra những ảnh hưởng đến hệ sinh thái do các hoạt động
nào đó diễn ra trong thủy vực. Nó còn hỗ trợ để xác định phạm vi của thiệt hại sinh
thái. Một số loại thiệt hại có thể rất dễ nhận biết như màu bất thường của nước, độ
đục tăng hay cá chết. Tuy nhiên, có rất nhiều hình thức thiệt hại không thể nhận biết
nếu không kiểm tra chi tiết khu hệ thủy sinh vật. Các nhóm sinh vật được nghiên
cứu có thể chỉ ra những ảnh hưởng tổng hợp của tất cả tác động đến thủy vực, và có
thể sử dụng để so sánh những biến đổi chất lượng nước từ vị trí này với vị trí kia,

thử nghiệm độc tính (thường sử dụng một nhóm thủy sinh vật) ngay lập tức, có thể
biết chính xác nguyên nhân gây chết cá và nồng độ các chất gây độc có mặt ở trong
nguồn nước hay không [57].

10


1.1.2.3. Phân loại phương pháp đánh giá sinh học
Hiện nay phương pháp đánh giá sinh học dựa trên 6 phương pháp chính sau: (1)
Phương pháp sinh thái học; (2) Phương pháp vi sinh vật học; (3) Phương pháp sinh
lý học và sinh hóa; (4) Phương pháp độc chất học; (5) Phương pháp tích tụ sinh học;
và (6) Phương pháp hình thái học và mô học [6], [57]. Phạm vi nghiên cứu của luận
án là nghiên cứu phương pháp sinh thái học dựa vào ĐVKXSCL để đánh giá chất
lượng nước.
Phương pháp sinh thái học gồm 02 kiểu chính là Phương pháp dựa vào cấu trúc
quần xã, và Phương pháp dựa vào các nhóm chỉ thị. Phương pháp sinh thái học
được xây dựng chủ yếu dựa vào những đặc tính dưới đây của các nhóm thủy sinh
vật [6], [57]:
-

Phân tích cấu trúc các quần xã sinh vật trong thủy vực tự nhiên;

-

Phân tích các quần xã sinh vật thu ở nền đáy nhân tạo đặt trong thủy vực;

-

Nghiên cứu sự vắng mặt hay có mặt của các loài đặc trưng.



Có giá trị kinh tế khi sinh vật là tài nguyên hay vật gây hại;

-

Có khả năng tích tụ các chất ô nhiễm;

-

Dễ dàng nuôi trong phòng thí nghiệm;

-

Ít biến dị;

11


-

Chi phí thấp dễ chấp nhận trong việc thu mẫu và phân tích.

Trong thực tế chỉ rất ít loài đạt được các tiêu chí trên, do đó một loài nào đó đạt
được đa số các tiêu chí trên thì là sinh vật chỉ thị tốt cho môi trường [63].
Để đánh giá mức độ ô nhiễm của thủy vực một cách chính xác, hiệu quả và đơn
giản,… người ta đã xây dựng các hệ thống chỉ số hay điểm số sinh học. Có thể kể ra
các hệ thống chỉ số thông dụng: chỉ số ô nhiễm – S (Saprobic indices), chỉ số sinh
vật – B (Biotic indices), chỉ số đa dạng – D (Diversity indices), chỉ số dinh dưỡng –
Q (Trophic indices), điểm số ô nhiễm – TS (Tolerance score)... Mỗi chỉ số, điểm số
đều có những ưu nhược điểm riêng, thích ứng với những dạng nghiên cứu hay đánh

học lịch sử (Historical biomonitoring) hay giám sát dài hạn có thể cung cấp những
chứng cứ cần thiết để đánh giá các vấn đề môi trường đã có hay nảy sinh. Quan trắc
sinh học lịch sử có thể kéo dài từ vài năm đến vài thập kỷ [109].
Kiểu thứ hai của quan trắc sinh học là để đảm bảo sự tuân thủ hay đáp ứng ngay lập
tức những quy định hay để kiểm soát chất lượng nước dài hạn. Có thể sử dụng
ĐVKXSCL để xét nghiệm những ảnh hưởng và đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng
nước, hay có thể sử dụng chúng để đảm bảo rằng những tiêu chuẩn được duy trì
trong suốt quá trình xây dựng và kết thúc của một dự án [109].
Trong danh sách trên 100 chỉ số sinh học được dùng để giám sát chất lượng nước
sông suối có đến 2/3 là dựa vào ĐVKXSCL [63]. Hellawell (1986) đã tổng kết các
tài liệu chuyên ngành và nhận thấy rằng ĐVKXSCL là nhóm thông dụng nhất cho
đánh giá sức khỏe sinh thái sông ngòi (bao gồm chất lượng nước), tiếp theo là vi tảo
và động vật nguyên sinh (Bảng 1-1). [22], [79]
Bảng 1-1. So sánh sử dụng các nhóm sinh vật trong việc quan trắc chất lượng nước
Stt
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Taxon
Virus
Vi khuẩn
Nấm
Nấm men

ĐVKXSCL (Benthic Nhiều nhóm sống định cư;
macroinvertebrates) Đa dạng về hình thức và môi
trường sống;
Hệ thống định loại phát triển;
Dễ quan sát và thu mẫu;
Thời gian sống đủ dài để có thể
chỉ thị cho những tác động ô
nhiễm tổng hợp;
Nhạy cảm với ô nhiễm;
Khả năng thực nghiệm tốt;
Dụng cụ thu mẫu đơn giản.
Vi khuẩn (Bacteria)
Phương pháp phòng thí nghiệm
tốt;
Phản ứng nhanh với những thay
đổi của môi trường, bao gồm ô
nhiễm;
Chỉ thị cho ô nhiễm phân;
Dễ thu mẫu;
Dụng cụ thu mẫu đơn giản.

Nhược điểm
Khó thu mẫu định lượng ở
những nơi có nền đáy rắn, gồ
ghề.
Phải có kiến thức đánh giá chu
kỳ sinh trưởng và phát triển
của loài.

Các tế bào có thể không có

14


Tảo silic (Diatoms)

Động vật phiêu sinh
(Zooplankton)

ĐVKXS cỡ trung
bình ở đáy (Benthic
meioinvertebrates)

Thực vật lớn thủy
sinh (Macrophytes)

Cá

Chim, thú

(Primary production);
Chỉ thị hữu ích cho phú dưỡng
hóa và tăng độ đục;
Có thể đếm tự động;
Dụng cụ thu mẫu đơn giản.
Dễ thu mẫu;
Vi tảo được ứng dụng nhiều
trong nghiên cứu sinh trưởng và
phát triển;
Dụng cụ thu mẫu đơn giản.
Dễ thu mẫu;


Biến đổi theo mùa lớn.

Tương đối ít nhạy cảm.

Khó định loại;
Khó thu mẫu lặp định lượng.

Khó định loại;
Phân loại đòi hỏi nhiều thời
gian.

Tương đối ít nhạy cảm;
Khó thu mẫu lặp định lượng.

Các loài có thể di cư để tránh ô
nhiễm;
Khó phân biệt tác động là do
khai thác thủy sản hay nhiễm
bẩn.

Rất khó thu mẫu

Nguồn: [6], [63]

15


Sử dụng ĐVKXSCL để giám sát chất lượng nước có những thuận lợi sau [63],
[109]:

nhau;

-

Có nhiều chọn lựa các phương án xử lý số liệu (chỉ số ô nhiễm, chỉ số sinh
học, chỉ số đa dạng, chỉ số dinh dưỡng, điểm số ô nhiễm,…).

Gần đây, với sự phát triển đa dạng của kỹ thuật đánh giá dựa vào ĐVKXSCL đã
làm tăng thêm nhiều thuận lợi cho nhóm này trong chương trình quan trắc. Đầu
tiên, thu mẫu định tính và phân tích mẫu có thể được thực hiện rất đơn giản với
trang thiết bị rẻ tiền. Thứ hai, hệ thống phân loại và các khóa định loại của nhiều
nhóm loài ĐVKXSCL phát triển rất tốt. Thứ ba, nhiều phương pháp phân tích số
liệu dựa vào cấu trúc quần xã phát triển mạnh và đã được sử dụng rộng rãi như các
chỉ số đa dạng và chỉ số sinh học. Thứ tư, đã thiết lập những phản ứng của nhiều
nhóm loài đối với các kiểu ô nhiễm khác nhau. Thứ năm, ĐVKXSCL là đặc biệt
thích hợp cho nghiên cứu thực nghiệm. Có thể kể đến một thuận lợi khác là tiến
hành đo sinh hóa và sinh lý các cá thể ĐVKXSCL để đánh giá mức độ các tác động
đến thủy vực [57].

16


Đánh giá chung:
Kết quả nghiên cứu cho thấy đánh giá chất lượng nước bằng phương pháp sinh học
thành công nhất là dựa vào quần xã ĐVKXSCL vì có nhiều thuận lợi hơn cả.
Hellawell (1986) đã tổng kết các tài liệu chuyên ngành và nhận thấy ĐVKXSCL là
nhóm loài thông dụng nhất cho đánh giá sức khỏe sinh thái sông (bao gồm chất
lượng nước). Đến nay, trên thế giới đưa ra hơn 100 chỉ số sinh học được dùng để
giám sát chất lượng nước sông suối có đến 2/3 là dựa vào ĐVKXSCL.
1.1.4. Tình hình nghiên cứu động vật không xương sống cỡ lớn ở đáy đánh giá

Nhiễm bẩn nhẹ,
Sphaeriidae, Hirudinea, ấu
chịu đựng được ô
trùng họ Chironomidae
nhiễm
Nhiễm bẩn nhẹ,
Ấu trùng họ Chironomidae
nghi ngờ
Chironomidae,
Sphaeridae, Nhiễm bẩn nhẹ,
một số loài lớp Oligochaeta
chịu đựng kém
Một số loài lớp Gastropoda,
Ưa thích nước tĩnh
côn trùng thở không khí
Pleurocercidae, Isopoda, một
Ưa thích nước chảy
số loài Hydropsychidae
Một số loài Crustacea,
Odonata,
Ephemeridae, Ít bẩn
Trichoptera

Phân loại
Richardson
(1929)
Nhiễm bẩn

Gaufin
(1958)



Khái niệm “độ nhiễm bẩn” có ảnh hưởng sâu sắc đến sự phát triển của các bộ luật
và quy định quản lý nước mặt ở châu Âu. Ví dụ, Đạo luật Bảo vệ Môi trường của
Đan Mạch (the Danish Environmental Protection Act) năm 1973 đã ghi rõ 4 kiểu
phân loại sinh học dựa vào hệ thống độ nhiễm bẩn cổ điển, DO, BOD và chỉ thị sinh
học làm tham chiếu cho chất lượng nước (Bảng 1-4). Tương tự, ở Anh, từ năm 1995
Ủy ban Hoàng gia về Xả nước thải (the Royal Commission on Sewage Disposal) đã
hạn chế tải lượng thải BOD và TSS [6], [108]. Thực tế, những đối tượng xả thải rất
tán thưởng nếu chương trình quan trắc sinh học không được chấp nhận. Lý do là
đánh giá chất lượng nước bằng phương pháp sinh học sẽ thấy rõ hơn những biến đổi
của môi trường và các hệ sinh thái nước theo chiều hướng xấu dần do xả thải từ các
nhà máy công nghiệp so với các ngưỡng định lượng theo tiêu chuẩn hóa-lý [79].
Bảng 1-4. Phân loại chất lượng nước dựa các nhóm loài chỉ thị ở Đan Mạch
Mức
I
II
III
IV

Phân loại nồng
độ nhiễm bẩn
Oligosaprobic
(Ít bẩn)
β-mesosaprobic
(Bẩn vừa mức β)
-mesosaprobic
(Bẩn vừa mức )
Polysaprobic
(Rất bẩn)

So sánh tuần tự

Số liệu đầu vào

Mức độ chính xác của
phân loại

Ghi chú1

Chỉ số nhiễm bẩn, mật độ của Cao
từng loài

(1)

Mật độ của từng loài hay mật Tương đối cao
độ của từng nhóm
Mật độ của từng loài
Mật độ của từng loài
Số loài, tổng số cá thể
Cao
So sánh tuần tự, tổng số cá Thấp
thể, số loài

(2)

Sinh học
Điểm số BMWP2 và Điểm số các họ
Thấp
3
BBI

nhận ở cấp vùng. Một số quốc gia như Bồ Đào Nha và Tây Ban Nha chưa được
đồng ý sử dụng ở cấp quốc gia, mặc dù họ đã có những phương pháp đánh giá rõ
20


ràng [6], [63]. Những chỉ số đánh giá cần định danh đến loài gồm có Chỉ số ảnh
hưởng sinh học (BEOL – Biological Effect of Orgi Load), Chỉ số sinh học xu
hướng (TBI – Trent Biotic Index), Chỉ số chất lượng (K135), Chỉ số tổ hợp sinh học
đáy (BILL – Benthic Index of Biotic Integrity), Chỉ số sinh học của Chandler (CBI
– Chandler’s Biotic Index),… trong khi Chỉ số sinh học Bỉ (BBI – Belgium Biotic
Index), Chỉ số sinh học xu hướng mở rộng (EBI – Extended Trent Biotic Index),
Chỉ số sinh học toàn cầu (IBG – Global Biotic Index), Nhóm làm việc quan trắc
sinh học (BMWP – Biological Monitoring Working Party),… chỉ yêu cầu định danh
đến giống hoặc họ. Bên cạnh những chỉ số mô tả các đặc điểm sinh thái chung của
sông suối, còn phát triển một số chỉ số chuyên đánh giá chất lượng nền đáy như Chỉ
số giun ít tơ (IOBS – Oligochaeta), Chỉ số ấu trùng côn trùng họ muỗi lắc
(Chironomidae), Chỉ số nhuyễn thể (DEFP – Mollusca). [6], [63]
Bảng 1-6. Ứng dụng những phương pháp chỉ số chính dựa vào ĐVKXSCL phục vụ
đánh giá nước chảy ở các quốc gia châu Âu
Quốc gia

Chỉ số

Thu mẫu

Bỉ
Đan Mạch
Pháp

BBI

Định tính
Định tính
Định tính

Định
lượng/
Định tính

Phân tích

Định danh

Định tính
Định tính
Định tính

Bộ/Họ/Giống
Họ/Giống/Loài
Họ

Định lượng
Định tính
Định tính
Định tính
Định tính
Định tính
Định tính
Định tính

Loài

0-150/0-10

0 – 10
1–4
0 – 20

Nguồn: [6], [63]

Các hệ thống những điểm số này cung cấp những ước tính bán định lượng về các
điều kiện hệ sinh thái. Phương pháp thu mẫu nhấn mạnh đến thu thập thông tin
nhanh và yêu cầu mức độ chính xác phân loại bị giới hạn; những nhóm loài được
định danh đến họ. Những hệ thống điểm số này không được ứng dụng toàn cầu.
21


Guhl (1987) cho rằng sự hạn chế của các chỉ số cho điểm này là do chỉ định danh
đến họ, trong khi sức chống chịu của các loài trong một họ có nhiều khác biệt. Vì
vậy, muốn phát triển hệ thống này cho các vùng khác phải có các điều chỉnh phù
hợp từng vùng [6], [109].
Như đã nói ở trên, các hệ thống này chỉ ứng dụng cho quan trắc sinh học nước ngọt.
Hiện nay hướng nghiên cứu sinh học để đánh giá ô nhiễm môi trường nước mặn
(biển, vùng ven biển, cửa sông, vùng nước mặn ăn sâu vào nội địa,…) ở châu Âu và
Bắc Mỹ đều dựa vào hệ thống các chỉ số đa dạng, cấu trúc quần xã, thành phần loài,
mật độ cá thể, sinh khối.
 Quan điểm Bắc Mỹ
Khái niệm loài chỉ thị được phát triển ở Hoa Kỳ qua các nghiên cứu cổ điển của
Forbes ở sông Illinois. Các điều tra hồ học của Forbes bắt đầu từ những năm 1870
và đã mô tả giá trị chỉ thị của ĐVKXSCL. Tuy nhiên, quan trắc sinh học ở Bắc Mỹ
chịu ảnh hưởng mạnh từ các công trình nghiên cứu của Patrick (1948) và ý tưởng
của Mac Arthur và Wilson (1967). Vì thế quan trắc sinh học ở Bắc Mỹ đã phát triển

Những phát triển gần đây ở Hoa Kỳ dựa trên hai khái niệm. Một là, việc phân định
ranh giới các vùng địa vật lý (Physiographic region) dựa vào địa chất đáy đá, thổ
nhưỡng, và thảm thực vật tự nhiên có tính đồng nhất bên trong vùng hay còn gọi là
khái niệm vùng sinh thái – Ecoregion concept (Hughes và Larsen, 1987; Omernik,
1987). Đó là, các quần xã bên trong những vùng đã phân định có tính đồng nhất hơn
so với các quần xã từ các vùng khác. Thứ hai, trong một vùng đồng nhất hơn
(Rather homogeneous region), có thể xác định được cấu trúc tự nhiên và tính biến dị
của quần xã hay còn gọi là ý tưởng vị trí tham chiếu – Reference site idea (Karr et
al, 1986). Cần thận trọng khi chọn vị trí tham chiếu cho nghiên cứu, nó nên được
thực hiện để xác định một loạt những mong muốn về thành phần loài và mật độ (ví
dụ: nhóm loài chỉ thị) trong vùng. Nếu xác định được khu hệ động vật và thực vật
trong nước sạch thì có thể xây dựng một tiêu chuẩn để so sánh với những khu vực
bị tác động [6], [109]. Những khái niệm này được ứng dụng để xác định các nhóm
loài chỉ thị ở vùng Tây Bắc Hoa Kỳ (Whittier et al, 1988), ở Arkansas (Rohm et al,
1987), ở Ohio (Ohio EPA, 1987), và các vùng khác. Các hệ sinh thái khỏe mạnh và
bình thường sẽ có những hệ động vật như mong đợi. Còn một con sông không có hệ

23


động vật như mong đợi, rõ ràng đã chịu tác động của chất thải đô thị, các nguồn ô
nhiễm, bồi lắng phù sa hay nạo vét kênh rạch [6], [109].
Ở Ohio, chỉ số ICI (Chỉ số quần xã ĐVKXS) và chỉ số IBI (Chỉ số tổ hợp sinh học;
Karr et al, 1986) được sử dụng để đánh giá hệ thống sông suối. Chỉ số sinh học
được xây dựng dựa trên sự hiểu biết về khu hệ động vật tiềm năng và chỉ định sử
dụng cho sông suối. Khi nơi cư trú của sinh vật không khỏe mạnh (biến mất một số
loài hay xuất hiện các loài chịu đựng với ô nhiễm), thì có thể không chỉ thực hiện
những hành động để quản lý các nguồn điểm mà cả những nguồn không điểm, và
các cấu trúc quần xã trong môi trường trong sông suối. Do đó, sinh học đáy có thể
đưa ra một công cụ pháp lý để đánh giá các quần xã sinh học mong đợi nhằm hỗ trợ

đa dạng loài để đánh giá chất lượng nước sông Dương Tử, Hoàng Hà, Châu Giang
và các sông khác. Tiếp theo, năm 1982, các cơ quan chính phủ đã sử dụng chỉ số
Shannon-Wiener hiệu chỉnh vào các chương trình quan trắc. Đến năm 1993, Trung
Quốc đã phát hành sổ tay “Hướng dẫn quan trắc sinh học chất lượng nước” và “Sự
hữu ích của côn trùng nước trong quan trắc chất lượng nước ở Trung Quốc” năm
1994; cùng thời gian này đã tổ chức nhiều hội thảo tại một số trường đại học và các
nhóm tình nguyện viên quan trắc được thiết lập. Đến giai đoạn 2004 – 2005, giá trị
ô nhiễm theo loài ở vùng Đông Trung Quốc và Chỉ số tổ hợp sinh học đáy được
phát triển. Hiện nay, các nhà nghiên cứu sử dụng viễn thám (remote sensing) trong
các chương trình quan trắc sinh thái. Tuy nhiên, đến nay những ứng dụng công
nghệ viễn thám phục vụ quan trắc sinh học vẫn còn rất hiếm [95], [107].
Các chỉ số quần xã sinh vật đã được giới thiệu ở Hàn Quốc vào những năm 70. Đến
năm 1995, Hàn Quốc chỉnh sửa và đưa ra chỉ số sinh học Hàn Quốc và chỉ số loài
ưu thế năm 2005. Gần đây, Bộ Môi trường Hàn Quốc yêu cầu nghiên cứu sử dụng
ĐVKXSCL phục vụ ĐTM và họ hỗ trợ kinh phí cho những chương trình quan trắc
dài hạn ở những hệ thống sông nước ngọt chính. Ngoài ra, Hàn Quốc đang phổ biến
chương trình quan trắc sinh học ở các cấp phổ thông hoặc phát triển chương trình
quan trắc sinh học có sự tham gia của cộng đồng [95], [107].
Ở Malaysia, John Bishop đã nghiên cứu ĐVKXSCL phục vụ quan trắc sinh học
trong các sông vùng nhiệt đới vào năm 1973. Đến năm 2004, chỉ dẫn về ĐVKXSCL
được phát hành và những nhóm nghiên cứu của các trường đại học đã nghiên cứu
tác động khác nhau của những rối loạn đến phân bố ĐVKXSCL. Năm 2005, họ đã

25