Bài giảng Sinh vật chỉ thị chất lượng nước

ao đổi chất Thay đổi về tổ chức và những biến dị hình thái. 4.2.1 Những ảnh hưởng sinh học được sử dụng cho việc đánh giá chất lượng nước Phạm vi của việc đánh giá chất lượng nước như  Xác định những ảnh hưởng chung của các nhân tố tác động lên hệ sinh thái.  Xác định sự hiện diện và những tác động của các vấn đề ô nhiễm chung (sự phú dưỡng, kim loại độc, hóa chất hữu cơ độc, chất thải công nghiệp).  Thiết lập những đặc điểm chung của những thay đổi độc hại trong quần xã sinh vật thủy sinh.  Cung cấp những thông tin có hệ thống về chất lượng nước (được chỉ thị bởi các quần xã sinh vật)  Đánh giá tài nguyên nghề cá  Xác định sự vận chuyển của chất độc trong nước và trong cơ thể sinh vật. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 84  Xác định những tác động lâu dài của các chất trong thủy vực như tích tụ sinh học và khuếch đại sinh học.  Mô tả những tình trạng gây nên do rác thải, tính chất và sự phân tán của nước thải.  Đánh giá sự phát tán của ô nhiễm không khí.  Dự báo những ảnh hưởng của các chế độ giám sát thủy học (như đập chắn).  Đánh giá hiệu lực của các biện pháp bảo vệmôi trường.  Xác định tính chất của nước sạch bằng các tiêu chuẩn sinh học hay các phương pháp tiêu chuẩn hóa.  Định lượng độc tính của các chất ví dụ các chất độc cấp tính hay mãn tính, đột biến.  Dự báo những tai biến ô nhiễm.  Đánh giá chất lượng nước trong mối liên quan về sinh thái, kinh tế và chính trị. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 85 4.2.2 Ưu điểm và hạn chế của các phương pháp sinh học trong đánh giá chất lượng nước 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 86 (Dành cho buổi cuối cùng để cả lớp nhận xét các ưu và nhược điểm của các phương pháp khác nhau) 4.3 Các chỉ thị sinh học (Biotic indices) Để lựa chọn sinh vật cho việc bảo vệmôi trường và quan trắc chất lượng nước, các chỉ thị sinh vật phải đáp ứng được các tiêu chuẩn sau đây: • Đã được phân loại, các taxon chưa chắc chắn có thể gây ra những nhầm lẫn trong việc chuyển tải số liệu. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 87 Ephemeroptera Plecoptera 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 88 Phải dễ thu mẫu và không đòi hỏi những máy móc thiết bị đắt tiền. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 89 Phân bố rộng, sự vắng mặt của loài với những nhu cầu sinh thái rất hẹp và sự phân bố giới hạn có thể không gắn liền với ô nhiễm. Melanoides tuberculatus Nguồn: www.crusta-fauna.org 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 90 Có nhiều tài liệu về sinh thái học cá thể để hỗ trợ cho việc phân tích các kết quả điều tra và đưa ra các giải pháp hay là các chỉ số. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 91 Có tầm quan trọng về kinh tế như là nguồn tài nguyên hay là các sinh vật gây hại (ví dụ như các loài cá kinh tế hay các loài tảo gây hại) Tích tụ chất ô nhiễm và phản ánh được mức độ của chất ô nhiễm trong môi trường Dễ nuôi cấy trong phòng thí nghiệm Ít có những thay đổi về di truyền và vai trò của loài trong quần xã. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 92 Chỉ số sinh học Giá trị Sự phân loại ECoQs AMBI (Marine Biotic Index A) 0.0 BC≥ 0.2 Bình thường 0.2 BC≥ 1.2 Bình thường 1.2 BC≥ 3.3 Ô nhiễm nhẹ 3.3 BC≥ 4.3 Nhiễu loạn (disturbed) 4.3 BC≥ 5.0 Nhiễu loạn (disturbed) 5.0 BC≥ 5.5 Nhiễu loạn nặng (heavily) 5.5 BC≥ 6.0 Nhiễu loạn nặng (heavily) Azoic (vô sinh) Vô cùng nhiễu loạn M-AMBI (Marine Biotic Index M) > 0.82 High 0.62 – 0.82 Good 0.41 – 0.61 Fair 0.20 – 0.40 Poor < 0.20 Bad Benthic index > 0 Tốt (chỉ số đáy) < 0 Xấu BENTIX, 2002 4.5 BENTIX≥ 6.0 Bình thường High 3.5 BENTIX≥ 4.5 Ô nhiễm nhẹ Good 2.5 BENTIX≥ 3.5 Ô nhiễm trung bình Modarate 2.0 BENTIX≥ 2.5 Ô nhiễm nặng Poor 0 Azotic (vô sinh) Bad Bảng 4.1. Các chỉ số sinh học, giá trị và sự phân loại 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 93 Benthic quality 1 - < 4 Bad index (chỉ số chất 4 - < 8 Poor lượng đáy, 2004) 8 - < 12 Moderate BQI 12 - < 16 Good 16 - < 20 High BCI < 3 Điều kiện môi trường suy thoái 3 – 5 Điều kiện chuyển tiếp > 5 Các điểm không bị suy thoái BHQ 15 - > 11 High (Bentic Habitat 11 - > 7 3 (> 10) Good Quality, 1997) 7 - > 4 2 (5 – 10) Fair 4 - > 2 1 Poor 0 – 2 0 Bad B-IBI  0.2 Suy thoái nghiêm trọng (Benthich Index 2.1 – 2.6 Suy thoái of Biotic 2.7 – 2.9 Bên bờ suy thoái Integrity, 1997) ≥ 3.0 Đạt được mục đích hồi phục BOPA (Bentic Opportunistic Polychaeta Amphipoda index, 2007) 0.00000BOPA0.06298 Không ô nhiễm High 0.04576<BOPA0.19723 Ô nhiễm nhẹ Good 0.13966<BOPA0.28400 Ô nhiễm trung bình Moderate 0.19382<BOPA0.30103 Ô nhiễm nặng Poor 0.26761<BOPA0.30103 Vô cùng ô nhiễm Bad 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 94 BRI (Benthic Response Index, 2001) 0 - 33 Dao động biên 34 - 43 Mất đa dạng sinh học 44 - 72 Mất chức năng quần xã > 72 Mất khu hệ động vật IEI (Index of 5 (>40% khu vực chỉ thị) Good Environmental Integrity, 2003) 3(20-40% khu vực chỉ thị) Fair 1 (<20% khu vực chỉ thị) Poor ISI > 8.75 High (Indicator Species 7.5 – 8.75 Good Index, 2002) 6.0 – 7.5 Fair 4.0 – 6.0 Poor 0 – 4.0 Bad ITI 0 - 30 Suy thoái (Infauna Tropic 30 - 60 Điều kiện trung gian Index, 1978) 60 - 80 Điều kiện bình thường 80 - 100 Điều kiện tham khảo 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 95 MMI (Macrofauna < 2 ảnh hưởng nghiêm trọng Monitoring Index, 1998) 2 - 6 ảnh hưởng (patchy) > 6 Không có ảnh hưởng OSI (Organism Sedement < 0 Sinh cảnh đáy suy thoái Index, 1986) 0 - < 7 Sinh cảnh đáy ảnh hưởng 7 - 11 Sinh cảnh đáy không bị ảnh hưởng P-BAT (Portuguese-Benthic >0.77 High Assessment Tool, 2003) 0.53 - 0.77 Good 0.41 - 0.53 moderate 0.2 – 0.41 Poor < 0.02 Bad EcoQs: ecological quality status (sensu WFD). Chỉ số Shannon-Weaver 1949  Khi chất lượng nước bị suy thoái, các chỉ số về thành phần loài, quan hệ giữa các loài, giữa số loài và số lượng cá thể của từng loài, quan hệ dinh dưỡng, cạnh tranh và chung sống của các loài trong quần xã sinh vật thay đổi.  Khi môi trường bị ô nhiễm, (theo Shannon-Weaver, 1949; Margaleft, 1986) các chỉ số thông tin Ĥ và chỉ số bình quân e sẽ giảm. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 96     n i N n i i N n H 1 2log S H e 2log   trong khi chỉ số ưu thế C tăng 2         N n c i             )1( 1 NN nn nc iii hay và 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 97 Chỉ số đa dạng ( ) Chất lượng nước < 1 Ô nhiễm nặng 1 – 2 Ô nhiễm > 2 – 3 Ô nhiễm nhẹ > 3,0 – 4,5 Nước sạch > 4,5 Nước rất sạch  H  HBảng 4.2 Mức độ ô nhiễm được đánh giá theo chỉ số Chỉ sốMarine Biotic Index (AMBI, Borja et al., 2000)  Nhóm 1: Các loài rất nhạy cảm với môi trường giàu chất hữu cơ và chỉ có mặt trong điều kiện không có ô nhiễm.  Nhóm 2: Các loài sống được trong môi trường giàu chất hữu cơ, luôn có mặt với mật độ thấp và không có biến động lớn (không có ý nghĩa thống kê) theo thời gian.  Nhóm 3: Các loài có khả năng chịu đựng môi trường rất giàu chất hữu cơ. Những loài này có thể tồn tại trong điều kiện bình thường nhưng các quần thể của chúng được kích thích bởi quá trình làm giàu chất hữu cơ trong môi trường.  Nhóm 4: Các loài cơ hội bộ bậc 2 (Second-order opportunistic species), thích nghi ởmức độ thấp với điều kiện môi trường không cân bằng.  Nhóm 5: Các loài cơ hội bậc 1 (First-order opportunistic species), thích nghi với điều kiện môi trường không cân bằng. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 98  Chỉ số này dựa trên tỉ lệ phần trăm độ phong phú của mỗi nhóm sinh thái tại một điểm cụ thể (biotic coeficient – BC) và được tính theo công thức: (4)  Chỉ số sinh học biển (BC) dao động từ 0 (không bị ô nhiễm) tới 7 (vô cùng ô nhiễm) (bảng 4.1)  Chỉ số này có thể phát hiện các ảnh hưởng tới môi trường có nguồn gốc từ con người vì nó có thể sử dụng để đo sự tiến hóa của hệ sinh thái tại một khu vực cụ thể.  Chỉ số này đã được sử dụng ở xứ Basque, Tây Ban Nha và sông Mondego, Bồ Đào Nha cho kết quả tốt.  Nhược điểm: cho kết quả không tốt khi phân chia các nhóm GI – GV không chính xác. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 99         100 )%6()%5.4()%3()%5.1()%0( VIVIIIIII GGGGGBC Multivariate-AMBI, M-AMBI (Muxika et al., 2007) 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 100 Chỉ số điều kiện đáy BCI (Benthix condition index – Engle và Summers, 1999)  Chỉ số này được thiết lập để đánh giá điều kiện môi trường của các hệ bị suy thoái so với các hệ sinh thái tự nhiên dựa trên phản ứng của các sinh vật đáy với các ức chế của môi trường (environmental stressors).  chỉ số này phân loại điều kiện của các quần xã sinh vật đáy của các vùng cửa sông.  Chỉ số BCI bao gồm: - (1) Chỉ số đa dạng Shannon- Wiener được hiệu chỉnh cho phù hợp với nước mặn; - (2) giá trị trung bình về sự phong phú của họ Tubificidae; 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 101 Nguồn: University of Alberta (5) phần trăm độ phong phú của bộ Amphipoda. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 102 (3) tỉ lệ phần trăm độ phong phú của lớp Bivalvia; (4) phần trăm độ phong phú của họ Capitellidae;  Để tính toán chỉ số này, trước tiên phải tính chỉ số đa dạng Shannon- Wiener theo độmặn đáy:  H’expected = 2.618426 – (0.044795 x salinity) + (0.007278 x salinity 2) + (-0.000119 x salinity3)  Sau khi tính toán sự phong phú và tỉ lệ của các sinh vật trong mẫu, cần thiết phải chuyển số liệu % sang dạng log hoặc arcsine.  Trên cơ sở đó, điểm số discriminant score được tính:  Discriminant score = (1.5710 x tỉ lệ của sự đa dạng dự đoán) + (-1.0335 x trung bình độ phong phú của họ Tubificidae) + (-0.5607 x phần trăm của họ Capitellidae) + (-0.4470 x phần trăm Bivalvia) + (0.5023 x phần trăm Amphipoda). 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 103  Để chuyển giá trị này thành một dạng số liệu dễ hiểu với những nhà hoạch định chính sách, chỉ số đáy cuối cùng (final benthix score) được tính bằng:  BI = Discriminant score – (-3.21/7.50)x 10 (7)  Trong đó -3.21 là giá trị nhỏ nhất của điểm số discriminant score, và 7,50 là khoảng giao động của điểm số này.  Khi một quần xã sinh vật bị ảnh hưởng bởi sự ô nhiễm, các sinh vật đáy bị suy giảm vềmức độ phong phú và số lượng loài, trong khi các loài cơ hội hoặc chịu ô nhiễm lại tăng lên.  Sau khi chuyển dạng điểm số discriminant score có thể dao động từ 0 – 10. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 104 BENTIX (Simboura và Zenetos, 2002)  Chỉ số BENTIX được phát triển dựa trên AMBI (Borija et al., 2000)  dựa trên sự giảm sút về thành phần động vật đáy cỡ lớn sống trên nền đáy mềm và được chia thành 3 nhóm sinh thái. - Nhóm 1 (GI): bao gồm các loài nhạy cảm hay trung tính với sự nhiễu loạn (các loài theo chiến lược chọn lọc K); - Nhóm 2 (GII): bao gồm các loài có khả năng chịu ô nhiễm và tăng mật độ khi có nhiễu loạn và các loài cơ hội bậc 2 (những loài theo chiến lược chọn lọc r); - Nhóm 3 (GIII): bao gồm các loài cơ hội bậc 1. • Để đạt được mục đích này, tác giả đã lập danh mục các loài chỉ thị, mỗi loài nhận một điểm số, dao động từ 1 đến 3, đại diện cho 3 nhóm sinh thái: 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 105  Công thức tính chỉ số BENTIX:  Chỉ số này dao động từ 2 (điều kiện môi trường rất xấu) đến 6 (EcoQS cao hay các điểm tham khảo) (Bảng 4.1).  Nhìn chung, chỉ số BENTIX quan tâm tới 2 nhóm sinh vật chính: nhóm nhạy cảm và nhóm chống chịu.  Sự phân loại này có tiện ích là giảm sự tính toán  khi sử dụng chỉ số này, nó không đòi hỏi phải có chuyên gia phân loại Amphipoda vì tất cả những sinh vật này (ngoại trừ các loài trong giống Jassa) đều nằm trong nhóm sinh vật nhạy cảm với nồng độ chất hữu cơ trong nước 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 106         100 )%(%2%6 GIIIGIIGI BENTIX  Chỉ số BENTIX được xây dựng trong phạm vi của WFD cho vùng Địa Trung Hải: - Nó được áp dụng thành công để đánh giá ô nhiễm hữu cơ (Simboura và Zenetos, 2002; Simboura et al., 2005) - các sự cố tràn dầu (Zenetos et al., 2004) - chất thải kim loại (Simboura et al., 2007). 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 107  Nhược điểm: - Chỉ số này được coi nhưmột chỉ số sinh thái vì nó không đánh giá quá cao hay quá thấp vai trò của bất kỳ nhóm sinh vật nào (Simboura et al., 2005). - Tuy nhiên, theo một số tác giả, chỉ số BENTIX chỉ dựa duy nhất vào sự phân loại các sinh vật dựa theo ô nhiễm hữu cơ nên không cho kết quả chính xác khi phân loại các khu vực bị nhiễm độc (Marín-Guirao et al., 2005). - Nó cũng chỉ nhấn mạnh vào một danh sách các loài, đặc biệt là giáp xác để tính điểm. - Bên cạnh đó, chỉ số này còn cho thấy một số hạn chế khi áp dụng cho các vùng cửa sông hoặc đầm phá (Simboura và Zenetos, 2002; Blanchet et al., 2008). 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 108 Chỉ số sinh cảnh đáy (Benthic habitat quality – BHQ; Nilsson và Rosenberg, 1997)  Chỉ số sinh cảnh đáy (BHQ) được xây dựng để đánh giá điều kiện môi trường nền đáy mềm của Havstensfjord (biển Baltic) thông qua phân tích trầm tích và hình ảnh bềmặt (SPIs).  Chỉ số BHQ dựa trên mối quan hệ giữa sự phân bố của quần xã sinh vật đáy trong mối quan hệ với sự làm giàu chất hữu cơ dựa trên mô hình của Pearson và Rosenberg (1978).  Chỉ số này tổng hợp cấu trúc của bềmặt trầm tích, trầm tích và các hình ảnh gián đoạn tiềm năng oxy hóa khử (redox potential discontinuity – RPD).  các tham số trầm tích và động vật có thể được tổ hợp đểmô tả và đánh giá chất lượng sinh cảnh đáy (Rhoads và Germano, 1986).  Chỉ số này cố gắng chỉ ra sự hữu ích của các hình ảnh trầm tích để chỉ ra sự thay đổi sinh cảnh đáy liên quan tới sự thay đổi tính chất vật lý, đặc biệt với nồng độ oxy hòa tan thấp (Nilsson và Rosenberg, 2000). 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 109  Chỉ số BHQ có thể được tính theo công thức:  BHQ = ƩA + ƩB + C  Trong đó: A là cấu trúc bềmặt; B là cấu trúc dưới bềmặt và C là độ sâu trầm tích của RPD. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 110 B-IBI (Benthic Index of Biotic integrity)  Chỉ số này liên quan tới cấu trúc quần xã sinh vật đáy để tính các điều kiện của một vùng. Nó cho biết trạng thái thực của quần xã sinh vật đáy so với các điều kiện tham khảo.  Chỉ thị được sử dụng để tính chỉ số này bao gồm: (1) Chỉ số đa dạng loài Shannon –Wiener (2) Mức độ phong phú loài (3) Tổng sinh khối các loài (4) Phần trăm độ phong phú của các taxon chỉ thị ô nhiễm (5) Phần trăm của các taxon nhạy cảm (6) Phần trăm sinh khối của các taxon chỉ thị ô nhiễm (7) Phần trăm sinh khối của các taxon nhạy cảm (8) Phần trăm của các loài ăn thịt và ăn tạp (9) Phần trăm của các loài lắng lọc (10)Điểm số chống chịu (11) Tỉ lệ phần trăm độ phong phú của Tanipodinae/Chironomidae 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 111  Để tính được chỉ số này cần phải thực hiện theo một số bước sau: 1. Loại bỏ các loài bám bềmặt đáy (Epifauna) 2. Loại bỏ các loài không phải là đại diện của quần xã dưới triều: Giun tròn (Nematoda) hay cá. 3. Để tính được chỉ số đa dạng (Ho), sử dụng các bậc phân loại cao hơn: ví dụ: giun nhiều tơ (Polychaeta) hoặc Chân Khác (Amphipoda). 4. Các loài nhạy cảm hay chỉ thị ô nhiễm được phân loại dựa theo hệ thống AMBI, trong đó nhóm I và II là nhạy cảm ô nhiễm, còn nhóm IV và V là nhóm chỉ thị ô nhiễm. 5. Các dẫn liệu về thông số cho các phương thức ăn lọc (% các loài ăn thịt, ăn tạp và % các loài ăn lắng lọc bềmặt), cần phải tham khảo các tài liệu để phân loại tất cả các loài thu được. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 112  Mặc dù chỉ số B-IBI có 11 thông số nhưng không cần thiết phải sử dụng tất cả để tính chỉ số điểm cho hệ sinh thái và điều kiện. Dựa theo các vùng cửa sông khác nhau và các chỉ số khác nhau có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái và điều kiện ở đó. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 113 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 114 Bảng 4.3 Các thông số sử dụng để tính B-IBI cho các vùng cửa sông Cửa sông chính thức (Euhaline Estuarine) Lợmặn đáy bùn Lợmặn đáy cát Lợ vừa (Mesoh aline) Lợ nhạt (Oligohal ine) Chỉ số đa dạng S-W x x x x Tổng loài x x x x x Tổng Biomass các loài x x x x % taxon chỉ thị ô nhiễm x x % B của taxon chỉ thị ô nhiễm x x x % taxon nhạy cảm ô nhiễm x x x x % B taxon nhạy cảm ô nhiễm x % các loài ăn thịt – ăn tạp x x x SsDFs x x Tanipodinae/Chironomidae x Điểm số chịu đựng x Chỉ số loài chỉ thị (Indicator species index, ISI, Rygg, 2002)  Chỉ số này được phát triển dựa trên chỉ số Hurlbert (1971)  Giả thiết rằng: mỗi loài có phản ứng khác nhau với ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường, và kết quả làm suy giảm chất lượng các hệ sinh thái.  Hiểu biết về tính nhạy cảm của sinh vật với các yếu tố ô nhiễm, sự có mặt hay vắng mặt của chúng có thể sử dụng để đánh giá ISI trong mẫu (chỉ số này không tính đến sự phong phú của mỗi taxon). 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 115  Để tính chỉ số này, cần phải xác định các điểm số nhạy cảm cho mỗi loài cũng nhưmức độ tác động của yếu tố ô nhiễm (ES100min5).  ES100: số loài có trong 100 cá thể mẫu.  Giá trị trung bình của 5 ES100 thấp nhất là giá trị nhạy cảm cho taxon đó: viết tắt ES100min5.  ISI là giá trị trung bình của điểm số nhạy cảm của taxon trong mẫu.  Chỉ số này cho phép mô tả chính xác chất lượng môi trường và đã được áp dụng chủ yếu ở vùng ven bờ của Na Uy. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 116 Species ES100 trong các mẫu chứa Exogone Exogone verugera 6.77 Exogone verugera 8.09 Exogone sp. 8.50 Exogone naidina 10.65 Exogone sp. 10.92 Exogone naidina 11.45 Exogone sp. 11.50 Exogone sp. 12.50 Bảng 4.4 Ví dụ tính điểm số ES100min5 cho taxon Exogone spp. ES100min5 cho taxon Exogone spp. 8.986  Nhược điểm: - Khi áp dụng chỉ số này cho các vùng địa lý khác nhau có thể gặp những khó khăn do: a) sự khác biệt về thành phần loài ởmỗi nơi b) tính toán điểm số nhạy cảm cho mỗi taxon có thể phải tiến hành theo những cách khác nhau. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 117 Portuguese-benthic assessment tool (P-BAT)  P-Bat là một chỉ số tích lũy với 3 thông số được sử dụng rộng rãi: Chỉ số Shannon –Wiener (Ho), chỉ sốMargalef (d) và AMBI  Sự tổng hợp này bắt nguồn từ nghiên cứu vùng chuyển tiếp ven bờ của Bồ Đào Nha và chứng minh rằng, khi đánh giá các điều kiện của hệ, sử dụng tổ hợp vài chỉ số sẽ chính xác hơn là sử dụng đơn lẻ.  Chỉ số Shannon –Wiener  Chỉ sốMargalef  Chỉ số AMBI  P-BAT dao động từ o (chất lượng sinh thái thấp) và 1 (chất lượng tốt) 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 118  Để tính toán, các giá trị Shannon-Wiener, Margalef và AMBI được chuẩn hóa bằng cách trừ giá trị trung bình, sau đó chia cho độ lệch chuẩn.  To calculate the multimetric approach, the Shannon–  Wiener, Margalef and AMBI values (previously calculated)  were standardized by subtracting the mean and dividing by  the standard deviation. Afterwards, a FA was conducted to  construct a three coordinate system that was then used to  derive the final station score, using as comparison the  reference conditions determined for the system. These  reference conditions were estimated based on two opposite  situations: the best condition that a system could present  (without impacts) versus the worse possible scenario for the  same system (Bald et al., 2005; Muxika et al., 2007). The P-BAT  index was developed with data from the Mondego estuary  (Portugal) for winter conditions and using a 1 mm 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 119 4.4 Các nhóm sinh vật chỉ thị 4.4.1 Vi khuẩn • Ưu điểm: - Việc thu mẫu tương đối dễ và phân tích mẫu không đòi hỏi nhiều nhân lực - Thời gian sinh sản của vi khuẩn ngắn vì vậy đáp ứng của chúng đối với sự phú dưỡng hay các chất độc trong nước cũng nhanh • Nhược điểm: - Đối với các thủy vực nước chảy, nguồn gốc của vi khuẩn trong các mẫu nước là không biết được - sử dụng vi khuẩn làm sinh vật chỉ thị cần có thiết bị và nhân lực kỹ thuật cao. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 120 Nguồn: University of California 4.4.2 Động vật nguyên sinh  Ưu điểm: - Động vật nguyên sinh tương đối dễ thu mẫu - Phản ứng của chúng đối với phú dưỡng cũng đã được biết rõ - Có nhiều dẫn liệu phong phú về vai trò của một số nhóm động vật nguyên sinh trong hệ thống ô nhiễm - Một số loài trong giống Vorticella, Opercularia được khẳng định có những phản ứng khác nhau với ô nhiễm hữu cơ • Nhược điểm: • Cần có những chuyên gia vềmặt phân loại • việc trôi dạt từ các nơi khác đến cũng như sự khác biệt rất lớn về khu hệ động vật nguyên sinh trong các môi trường sống đã làm hạn chế giá trị sử dụng của chúng 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 121 Vorticella Opercularia 4.4.3 Tảo 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 122 Chỉ số Phản ứng với các tác động % tảo lam, tảo lục Cao khi phú dưỡng % tảo sillic, tảo vàng ánh Giảm khi phú dưỡng Số loài Thấp Độ đa dạng* Thấp % loài ưu thế Cao Bảng 4.5: Các chỉ số về thực vật phù du thường sử dụng 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 123 Taxon Mức độ ô nhiễm Trị số ô nhiễm Cyanobacteriophyceae Anabaena affinis β 2.0 A. spiroides o-β 1.35 Chroococcus limneticus β - o 1.5 Gloeocapsa turgida o 1.6 Microcystis aeruginosa - α 2.35 M. incerta β 2.0 M. pulverea β 2.15 Nosto sp. β 2.0 Oscillatoria brevis α 3.0 O. limnetica o - β 1.5 O. limosa α - β 2.6 O. princeps O. rubescens β 2.0 Phormidium autum ale β-α 1.95 Spirulina jenneri p-α 3.6 Bảng 4.6. Một số loài thực vật phù du là sinh vật chỉ thị cho mức độ ô nhiễm trong các thuỷ vực nước ngọt ở Latvia: 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 124 Taxon Mức độ ô nhiễm Trị số ô nhiễm Chrysophyceae D. bavaricum o-β 1.25 D. divergens β 2.0 Dinobryon sertularia o 1.4 Bacillariophyceae Achnanthes hungarica α 2.7 A. lanceolata o-β 1.35 Amphora ovalis β 2.0 Asterinella fonnosa β 2.0 Campylodiscus noricus o 1.35 Cocconeis pediculus β-α 2.25 Cyclotella comta o-β 1.75 Euglenophyceae Euglena acus β-α 2.35 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 125 Taxon Mức độ ô nhiễm Trị số ô nhiễm E. viridis p-α 4.5 Phacus pleuronectes β 2.2 Chlorophyceae Eudorina elegans β 1.9 Pandorina morum β 1.85 Volvox aureus o-β 1.5 Ankistrodesmus acicularis β 2.0 Pediastrum boryanum β 1.85 Scenedesmus quadricaula β 2.0 Closterium pavulum β 2.15 4.4.4 Động vật phù du  Động vật phù du là khâu trung gian trong chuỗi thức ăn giữa các sinh vật sơ cấp và cá  việc thu mẫu chúng rất dễ dàng và nhanh chóng  Sự phong phú về thành phần loài của động vật phù du sẽ giảm xuống dưới tác động của các loại hóa chất có trong nước  Mật độ của Daphnia sẽ tăng lên trong điều kiện nước sạch  Các phép đo về cấu trúc dinh dưỡng đòi hỏi những kiến thức về tập tính ăn mồi của động vật phù du cũng như các mắt xích dinh dưỡng 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 126 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 127 Chỉ số Phản ứng với các tác động % các loài Daphnia (> 1 mm) Thấp khi có các loài cá ăn phù du Số bậc phân loại Giảm khi bị ô nhiễm % loài ưu thế Cao Cấu trúc về kích thước Các loài có kích thước nhỏ chiếm ưu thế Bảng 4.7. Các chỉ số về động vật phù du thường sử dụng 4.4.5 Động vật không xương sống đáy cỡ lớn  Tổ chức nghiên cứu về quan trắc sinh học “Biological Monitoring Working Party” được thành lập ở Anh vào năm 1976 đã đưa ra một hệ thống tính điểm dựa vào các động vật không xương sống đáy cỡ lớn là “Hệ thống điểm số BMWP”  Trừ lớp giun ít tơ, hệ thống này sử dụng số liệu ởmức độ họ, mỗi họ được qui cho một điểm số phù hợp với tính nhạy cảm của nó với sự ô nhiễm hữu cơ. 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 128 15/10/09 Dinh v. Khuong, Dept. of Fish. Biol., NTU 129 Các họ Điểm số Phù du (Ephemeroptera) Siphlonuridae, Heptagenidae, Leptophlebidae, Ephemerellidae, Potamanthidae, Ephemeridae 10 Cánh úp (Plecoptera) Taeniopterygidae, Leuctridae, Capniidae, Perlodidae, Perlidae, Chloroperlidae Cánh nửa (Hemiptera) Aphelocheiridae Bướm đá (Trichoptera) Phryganeidae, Molannidae, Beraeidae, Odontoceridae, Leptoceridae, Goeridae, Lepidostomatidae, Brachycentridae, Sericostomatidae Giáp xác (Crustacea) Astacidae 8Chuồn chuồn (Odonata) Lestidae, Agriidae, Gomphidae, Cordulegastridae, Aeshnidae, Corduliidae, Libellulidae Bướm đá (Trichoptera) Psychomyiida