Luận văn Đa dạng sinh học cá và sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước tại vùng Cửa đại, tỉnh Quảng Nam

i sống và sự phát triển tiến hóa của vùng. Bởi vậy, trong các từ điển, người ta giải thích “ cửa sông là cửa các con sông lớn có thủy triều” (từ điển Oxford) hoặc “một vùng gần bờ được khống chế bởi nước biển khi triều cao, một vùng biển được tạo thành bởi cửa một con sông” [20]. Theo quan điểm của các nhà địa mạo thì cửa sông là cửa của một con sông mà ở đó đang có quá trình sụt lún kiến tạo không được đền bù hoặc là một thung lũng sông bị chìm ngập do mực nước biển dâng lên, thường có dạng hình phễu [20]. Theo quan điểm động lực, D.W.Pritchard (1976) định nghĩa cửa sông như sau: “Đó là một thủy vực ven bờ nửa khép kín, liên hệ trực tiếp với biển và ở trong đó nước biển hòa trộn có mức độ với nước ngọt đổ ra từ các dòng lục địa” [26]. Tuy nhiên, theo định nghĩa này, các hệ cửa sông mù (blind estuary) và các cửa sông quá mặn (hyperhaline) bị loại trừ. Do đó, J.H. Day (1981) đã bổ sung và đề xuất một định nghĩa có nội dung rộng hơn: “Cửa sông là thủy vực ven bờ nửa khép kín về mặt không gian, liên hệ trực tiếp với biển một cách thường xuyên hay theo chu kỳ, trong đó độ muối biến đổi do sự hòa trộn có mức độ của nước biển với nước ngọt đổ ra các dòng lục địa” [20]. 1.1.2. Một số đặc điểm đặc trưng của hệ sinh thái cửa sông Vùng cửa sông có những sự sai khác cơ bản với các loại hình thủy vực khác [22]: + Một vùng thường được giới hạn ở cửa các sông và bị không chế bởi dòng sông và hoạt động của thủy triều. + Nước của vùng cửa sông bị mặn hóa, còn mức độ và phạm vi biến đổi của nó phụ thuộc vào lượng nước sông và sự xâm nhập mặn theo thủy triều. Luận văn Thạc sỹ Khoa Vũ Thị Thanh 3 + Độ muối và hàng loạt các nhân tố môi trường khác không ổn định, biến động nhanh trong không gian và theo thời gian, song sự biến thiên đó mang tính chu kỳ mùa (mùa lũ và mùa kiệt) và chu kỳ triều (nhật triều hay bán nhật triều). Đây chính là sự khác biệt cơ bản giữa cửa sông và các hồ nước mặn (salt lagoon) ven biển. + Phân bố trong vùng cửa sông là những loài sinh vật rộng sinh cảnh, đặc biệt là các loài rộng muối và rộng nhiệt. Những loài này trong quá trình thích nghi với điều kiện môi trường đầy biến động đã tạo nên những quần xã ổn định để tồn tại 1.2. Đa dạng sinh học cá và vai trò của Đa dạng sinh học cá trong hệ sinh thái nƣớc 1.2.1. Đa dạng sinh học (ĐDSH) Thuật ngữ ĐDSH đã được đưa ra và sử dụng từ những năm 80 của thế kỷ trước để nói đến loài sinh vật hiên đang tồn tại tuy không đưa ra một định nghĩa chính thức. Nhưng vào tháng 9- 1986, Walter G. Rosen đã tổ chức một cuộc hội thoại đầu tiên về ĐDSH, từ đó thuật ngữ ĐDSH đã chính thức được xác định. ĐDSH được hiểu “Là sự phồn thịnh của sự sống trên Trái Đất, là hàng triệu loài thực vật, động vật và vi sinh vật, là những gen chứa trong các loài, là những hệ sinh thái vô cùng phức tạp cùng tồn tại trong môi trường” [18]. Năm 1992 tại Hội nghị thượng đỉnh Rio, Công ước về ĐDSH đã được đưa ra và xác định là “ĐDSH có nghĩa là tính biến thiên giữa các sinh vật sống của tất cả các nguồn bao gồm các hệ sinh thái tiếp giáp, trên cạn, biển, các hệ sinh thái thủy vực khác và các tập hợp sinh thái mà chúng là một phần. Tính đa dạng này thể hiện ở trong nội bộ loài, giữa các loài và các hệ sinh học”. [18] ĐDSH thể hiện ở 3 mức độ: mức độ gen (đa dạng di truyền), mức độ loài (đa dạng loài) và hệ sinh thái (đa dạng hệ sinh thái). ĐDSH có vai trò rất quan trọng đối với việc duy trì các chu trình tự nhiên và cân bằng sinh thái. ĐDSH là cơ sở của sự sống còn và thịnh vượng của loài người và sự bền vững của thiên nhiên trên Trái Đất. Nguồn tài nguyên ĐDSH trong tự nhiên tập trung trong các hệ sinh thái, vì vậy: Luận văn Thạc sỹ Khoa Vũ Thị Thanh 4 - Hệ sinh thái là cơ sở sinh tồn của mọi sự sống trên Trái Đất. Nó đảm bảo được sự tuần hoàn vật chất và chuyển hóa năng lượng thông qua chuỗi thức ăn và lưới thức ăn trong quần xã. - Cung cấp trực tiếp lương thực, thực phẩm, dược liệu, nguyên liệu, nhiên liệu cho con người. - Là kho dự trữ nguồn gen quan trọng để bổ sung cho vật nuôi và cây trồng.[21] 1.2.2. Đa dạng sinh học cá và vai trò của đa dạng sinh học cá trong hệ sinh thái nước. 1.2.2.1. Đa dạng sinh học cá Cá gồm có 6 lớp: cá Myxin (Myxini), Bám (Petromyzonti), Mang tấm (Elasmobranchii), Toàn đầu (Holocephali), Vây tia (Actinopteri) và Vây thùy (Sarcoptetygii). Chúng rất đa dạng, gồm khoảng 34.156 loài cá [39] hiện sống trong các môi trường nước khác nhau, từ các vực nước trong lục địa cũng như ở cả đại dương kể cả những vùng sâu thẳm. 1.2.2.2. Vai trò của ĐDSH cá trong các hệ sinh thái nước ĐDSH cá đóng vai trò rất quan trọng đối với sinh giới và con người. Đối với hệ sinh thái nước, có vai trò quan trọng và ý nghĩa vô cùng to lớn. - Đảm bảo cân bằng sinh học trong các thủy vực, từ đó tạo ra cân bằng sinh thái. Mỗi loài cá là một mắt xích trong chuỗi và lưới thức ăn của các quần xã dưới nước. Nó đảm bảo tuần hoàn vật chất và chuyển hóa năng lượng ở các hệ sinh thái nước, làm cho không một loài nào đó phát triển hoặc suy giảm số lượng một cách quá mức. - Cung cấp nguồn thực phẩm phong phú cho con người. - Cung cấp nguồn dược liệu. - Phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học để phát triển nghề cá và bảo tồn ĐDSH. - Hệ sinh thái thủy vực có ĐDSH cá cao có thể phát triển du lịch. Luận văn Thạc sỹ Khoa Vũ Thị Thanh 5 1.3. Đánh giá chất lƣợng nƣớc dựa trên một số yếu tố sinh thái chính ở cửa sông Ở cửa sông có rất nhiều các yếu tố ảnh hưởng đến đa dạng sinh học cá như: đặc tính cơ học (áp lực nước, độ nhớt, ánh sáng, nhiệt độ,), đặc tính thủy học (chuyển động của khối nước trong thủy vực), đặc tính thủy hóa học (chất hòa tan, chất vẩn, pH) của khối nước, đặc tính nền đáy, các yếu tố hữu sinh. Trong phạm vi luận văn này, chúng tôi chỉ đề cập đến các yếu tố chính ảnh hưởng đến ĐDSH cá bao gồm: nhiệt độ, độ muối, pH, chất hòa tan, ánh sáng. 1.3.1. Yếu tố pH Độ pH của nước phụ thuộc vào mức độ hòa trộn của nước sông với giá trị thường nhỏ hơn 7,4 và nước biển thường cao hơn, 8,1 - 8,4[22]. Độ pH trong thủy vực có thể biến đổi theo ngày đêm, do biến đổi của hàm lượng CO2 trong nước trong quá trình quang hợp. Độ pH cũng thay đổi theo độ sâu. Càng xuống sâu, thì độ pH càng giảm do sự thay đổi của hàm lượng CO2 theo độ sâu. Ngoài ra, độ pH còn biến đổi theo mùa do biến đổi của các quá trình phân hủy chất hữu cơ, liên quan đến hàm lượng CO2 trong nước [22]. Hoạt động sống của thủy sinh vật như quang hợp, hô hấp làm thay đổi độ pH của nước trong thủy vực. Ngược lại pH của nước ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới sự phân bố và hoạt động sống của thủy sinh vật. Độ pH thay đổi sẽ làm thay đổi cân bằng các hệ thống hóa học trong nước, qua đó gián tiếp ảnh hưởng đến đời sống của thủy sinh vật. Ví dụ: pH axit làm muối Fe hòa tan nhiều trong nước gây độc cho thủy sinh vật. Riêng đối với cá thì mang là cơ quan đầu tiên dễ chịu tác động của axit. Khi cá sống trong môi trường axit thấp, lượngchất nhầy trên bề mặt mang cá tăng. Từ đó gây trở ngại cho sự trao đổi các khí hô hấp và các ion qua mang. Vì vậy, sự phá vỡ cân bằng axit trong máu cá dẫn đến hô hấp không bình thường làm giảm lượng muối trong máu, quá trình thấm lọc không bình thường. Đây là triệu chứng khá phổ biến khi cá bị sốc axit. Tuy nhiên, khi pH thấp nồng độ ion nhôm tăng, thậm chí tăng gấp nhiều lần so với bình thường, tăng khả năng gây độc của nhôm. Ở pH cao, mang cá, mắt cá cũng rất nhạy cảm [22]. Luận văn Thạc sỹ Khoa Vũ Thị Thanh 6 Điểm gây chết của pH thấp hơn 4 và lớn hơn 11. Với độ pH từ 4 đến 4,5 cá phát triển chậm. Vào buổi sáng giá trị pH trong môi trường thay đổi trong khoảng từ 6,5 đến 9 được coi là phù hợp nhất cho cá sinh trưởng và phát triển [27]. Nếu cá bị chuyển nhanh chóng từ môi trường nước này sang môi trường nước khác có sự khác nhau nhiều về pH thì cá bị sốc hoặc chết ngay cả khi pH của môi trường mới chuyển sang trong khoảng chịu đựng thông thường của loại cá đó. 1.3.2. Độ muối Nồng độ muối chỉ tổng nồng độ của các ion hòa tan trong nước trong đó đặc biệt lưu ý đến nồng độ của 7 ion quan trọng nhất chiếm tới 95% tổng số các ion hòa tan trong nước bao gồm: Na+, K+, Ca2+, Mn2+, Cl-, SO4 2- , và HCO3 - . Những loài thủy sinh vật chịu được sự dao động nồng độ lớn được gọi là thủy sinh vật rộng muối và ngược lại những loài chỉ chịu được sự dao động nồng độ muối nhỏ được gọi là thủy sinh vật hẹp muối. Nhiều loài cá nước ngọt thuộc bộ cá Chép hẹp muối, không chịu được nồng độ muối ở biển. Cá rô phi là những loài rộng muối, chúng sống được cả nước ngọt, nước lợ và nước mặn. Một số loài cá có các giai đoạn sống ở nước ngọt, mặn khác nhau, ví dụ cá Mòi, cá Cháy sống ở biển nhưng vào các cửa sông hoặc vùng nước ngọt để sinh sản. Nồng độ muối khoáng có ý nghĩa kích thích hoặc kìm hãm sự phát triển và tăng trưởng của các loài thủy sinh vật. 1.3.3. Muối dinh dưỡng Muối Nitơ Nitơ (N) là thông số quan trọng xác định hàm lượng các dạng nitơ tồn tại trong nước, bao gồm các thông số cụ thể là: N-tổng, N-amoni (NH4 + ), N-nitrat (NO3 - ), N- nitrit (NO2 - ). Các dạng hợp chất nitơ là chất chỉ thị để nhận biết mức độ nhiễm bẩn của nước. Đối với nguồn nước mặt, sự phát triển của tảo liên quan đến chất dinh dưỡng được đưa vào nguồn nước. Vì vậy, các dạng của nitơ phải được xem xét. Ngoài ra việc oxy hóa các dạng khử của nitơ được oxy hóa trong nước tự nhiên có ảnh hưởng đến lượng oxy hòa tan. Từ những lý do đó, các số liệu về nitơ là phần thông tin cần thiết cho các chương trình giám sát mức độ ô nhiễm của nguồn nước. [27] Luận văn Thạc sỹ Khoa Vũ Thị Thanh 7 Hàm lượng NH4 + NH4 + là sản phẩm đầu tiên của quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Bản thân NH4 + ít có ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống thủy sinh vật, song NH4 + là nguồn để chuyển hóa thành các dạng nitơ khác như NH3, NO3 - , NO2 - do hoạt động của vi sinh vật, do các phản ứng ôxy hóa diễn ra trong nước. Giá trị NH4 + là một trong nhưng chỉ tiêu thể hiện mức độ nhiễm bẩn của các thủy vực. [22] Hàm lượng NO3 - Nitrat là sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy các chất nitơ có trong nước thải. Cùng với photpho, nitrat là nguồn dinh dưỡng tốt cho sự phát triển của tảo. Nếu trong nước có quá nhiều nitrat thì tảo sẽ tăng số lượng một cách nhanh chóng, dẫn đến tình trạng nước bị phú dưỡng. Hàm lượng nitrat cũng là một trong những chỉ tiêu thể hiện mức độ nhiễm bẩn của thủy vực.[22] Muối Photpho Photpho (P) là một nguyên tố không thể thiếu trong quá trình sống. Thông số photpho cực kỳ quan trọng trong việc đánh giá năng suất sinh học, tiềm năng của nước mặt, xác định mức độ ô nhiễm, khả năng xử lý trong hệ thống.[22] Hàm lượng PO4 3- Trong tất cả các nguồn nước tự nhiên, photpho thường ở dạng ion như H2PO4 - , HPO4 2- . Nguồn photpho cho các dạng này chủ yếu từ đá nhưng ít hòa tan và sự xâm nhập của nó vào hệ sinh thái rất chậm. Tuy nhiên khi thủy vực bị ô nhiễm bởi các nguồn thải khác nhau như: phân người, phân súc vật, nước thải nông nghiệp, nước thải công nghiệp của một số ngành sản xuất phân bón và thực phẩm, thì hàm lượng photpho trong thủy vực sẽ tăng lên nhanh chóng. Photpho là chất dinh dưỡng cần cho sự phát triển của tảo, rong. Tuy nhiên, khi dư thừa photpho sẽ gây hiện tượng nước bị phú dưỡng.[22] Hàm lượng phốt pho (P) tổng số Trong nước, phốt pho tổng số là một yếu tố giới hạn phát triển chung cho sinh vật nổi bởi vì khi phốt pho tồn tại ở nồng độ thấp dưới dạng hợp chất, sinh vật nổi có thể chỉ sử dụng PO4 3- hòa tan để phát triển. Phốt pho dạng hợp chất bị tảo Luận văn Thạc sỹ Khoa Vũ Thị Thanh 8 hấp thụ, lại tiếp tục quay trở lại môi trường qua đường bài tiết từ cá, động vật nổi và các hoạt động của vi khuẩn. Theo OECD, khi P tổng số vượt quá 0,4 mg/l thì thủy vực có nguy cơ bị phú dưỡng. [22] 1.3.4. DO (Hàm lượng ôxy hòa tan) Hàm lượng oxy hòa tan trong nước (DO) là lượng oxy không tác dụng với nước về mặt hóa học. Độ hòa tan của oxy trong nước phụ thuộc vào các yếu tố: nhiệt độ, áp suất, đặc tính của nguồn nước (bao gồm cả thành phần hóa học, vi sinh, thủy sinh vật sống trong nước). Hàm lượng DO là một trong những chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng nước và khả năng tự làm sạch của nguồn nước. Khi hàm lượng DO giảm mạnh sẽ kéo theo số lượng sinh vật sống trong nước giảm hoặc không thể tồn tại nữa. Trong thủy vực nói chung, hàm lượng ôxy hòa tan vô cùng quan trọng với đời sống thủy sinh vật vì đây là lượng ôxy cần thiết cho hoạt động sống của động vật thủy sinh; giúp vi sinh vật hiếu khí phát triển từ đó thúc đẩy phân giải các chất hữu cơ làm sạch môi trường; ức chế hoạt động của vi sinh vật yếm khí có hại. Khi hàm lượng oxy hòa tan trong nước < 2 mg/l thì cá và nhiều động vật thân mềm sống đáy có hiện tượng giảm oxy máu, ảnh hưởng rất nhiều đến cơ chế sinh lý và hành vi của chúng. Kết quả là làm ảnh hưởng đến sự phân bố, giảm tăng trưởng, hoạt động yếu và đây là điều kiện cho các loại bệnh dễ xâm nhập và dễ bị động vật khác ăn thịt. 1.3.5. Kim loại nặng Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3 nhưng thông thường chỉ chú ý đối với những kim loại hoặc các á kim liên quan đến sự ô nhiễm và độc hại. Tuy nhiên, chúng cũng bao gồm những nguyên tố kim loại cần thiết cho một số sinh vật ở nồng độ thấp. Kim loại nặng được được chia làm 3 loại: các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn,), những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,), các kim loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,). Khối lượng riêng của những kim loại này thông thường lớn hơn 5g/cm3. Một số kim loại nặng được tìm thấy trong cơ thể và thiết yếu cho sức khỏe con người, chẳng hạn như sắt, kẽm, magie, cobalt, mangan, molybdenum Luận văn Thạc sỹ Khoa Vũ Thị Thanh 9 và đồng. Mặc dù với lượng rất ít nhưng nó hiện diện trong quá trình chuyển hóa. Tuy nhiên, ở mức thừa của các nguyên tố thiết yếu có thể nguy hại đến đời sống của sinh vật. Khi cá bị nhiễm độc sắt toàn bộ mang cá bị một màng sắt dày đặc bao phủ, cá hô hấp rất khó. Các nguyên tố kim loại còn lại là các nguyên tố không thiết yếu và có thể gây độc tính cao khi hiện diện trong cơ thể. Tuy nhiên, tính độc chỉ thể hiện khi chúng đi vào chuỗi thức ăn. Các nguyên tố này bao gồm thủy ngân, nickel, chì, arsenic, cadmium, nhôm, platinum và đồng ở dạng ion kim loại. Ngày nay, các nhà khoa học đã tìm ra 100 chất hòa tan trong nước có thể gây độc cho thủy sinh vật ở các nồng độ nhất định nào đó tùy theo từng chất và từng thủy sinh vật. Tác động độc đối với thủy sinh vật phụ thuộc vào thời gian, địa điểm chẳng hạn các ion SO4 2- có ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự phân cắt trứng, làm mất cân bằng trao đổi chất bình thường. Để ngăn chặn các chất độc từ nguồn nước thải của các nhà máy, xí nghiệp, người ta đã xây một hệ thống lọc sau các công trình công nghiệp có nước thải để ngăn chặn các chất độc làm ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến đời sống của cá. 1.4. Khái quát về sinh vật chỉ thị, chỉ số tổ hợp sinh học cá và khả năng sử dụng các chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lƣợng môi trƣờng nƣớc 1.4.1. Khái quát về sinh vật chỉ thị Môi trường hiện nay là một vấn đề mang tính chất toàn cầu, chất lượng môi trường đang bị suy thoái nghiêm trọng bởi các hoạt động phát triển kinh tế của con người. Môi trường bị suy thoái, ô nhiễm đã và đang ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe và cuộc sống của mỗi chúng ta. Nhận thức được vấn đề đó, đã có nhiều nghiên cứu trong việc xác định ô nhiễm môi trường. Một trong những hướng áp dụng xác định mức độ ô nhiễm môi trường là sử dụng sinh vật chỉ thị. Khái niệm chung và cơ bản của sinh vật chỉ thị được mọi người thừa nhận là “Những đối tượng sinh vật có yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxy, cũng như khả năng chống chịu một hàm lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường sống và do đó, sự hiện diện của chúng biểu thị một tình trạng điều kiện sinh thái của môi trường sống nằm trong Luận văn Thạc sỹ Khoa Vũ Thị Thanh 10 giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của đối tượng sinh vật đó”. [15] Có thể nói rằng, sinh vật chỉ thị là những sinh vật mẫn cảm với điều kiện sinh lý, sinh hóa, nghĩa là sự hiện diện hoặc thay đổi số lượng cá thể của chúng sẽ biểu thị cho tình trạng môi trường bị ô nhiễm hay môi trường bị xáo trộn. Tính chỉ thị môi trường của sinh vật dựa trên khả năng chống chịu của sinh vật với các yếu tố vô sinh của môi trường và tác động tổng hợp của chúng. Tính chỉ thị môi trường của sinh vật được thể hiện ở các bậc khác nhau : cá thể, quần thể, quần xã. 1.4.2. Sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước. 1.4.2.1. Khái quát về chỉ số tổ hợp sinh học (Index of Biotic Integrity - IBI) IBI (index of biotic integrity) là bộ chỉ số sử dụng phương pháp so sánh để đo tổ hợp sinh học (Moyle & Randall, 1988).Tổ hợp sinh học được kiểm tra bởi so sánh giá trị IBI của một vị trí tác động xấu với một vị trí không bị xáo trộn hoặc bị ít xáo trộn nhất (Karr, 1981) [35]. Các giá trị IBI được lập ra dựa trên hầu hết các thuộc tính của hệ thống sống bao gồm các thông tin về cấu trúc, chức năng và tổ chức của quần xã sinh vật. Nhờ có các thuộc tính này, IBI phản ánh các thành phần của Hệ sinh thái, cấu trúc nơi sống và dinh dưỡng, sức sống cá thể và sự phong phú loài. Phương pháp IBI là phương pháp tính điểm cho 12 chỉ số thuộc 3 nhóm : thành phần loài và sự giàu có về loài; cấu trúc dinh dưỡng; sự ưu thế và điều kiện sống. Sau đó, dựa vào tổng điểm của IBI để đánh giá môi trường theo các cấp độ khác nhau. Tuy nhiên, tùy điều kiện từng vùng mà có thể thay đổi các chỉ số sao cho phù hợp. 1.4.2.2. Sử dụng chỉ số tổ hợp sinh cá để đánh giá chất lượng nước. Các loài cá khác nhau cùng tồn tại trong một thủy vực với các đặc điểm khác nhau về hình thể, nguồn thức ăn, nơi sinh sản, phát triển và khả năng thích nghi với môi trường. Nhiệt độ, hàm lượng oxy, hàm lượng các chất dinh dưỡng, các chất độc trong nước ảnh hưởng trực tiếp tới đời sống của chúng. Một số loài nhạy cảm với môi trường, một số loài có khả năng chịu đựng tốt hơn trong môi trường ô Luận văn Thạc sỹ Khoa Vũ Thị Thanh 11 nhiễm. Cá là một mắt xích quan trọng trong lưới thức ăn thủy vực và có vai trò quan trọng trong chu trình vật chất và chuyển hóa năng lượng. - Ưu thế của việc sử dụng cá làm sinh vật chỉ thị cho chất lượng nước: + Cá là sinh vật chỉ thị trong thời gian dài, có thể là vài trăm năm và phản ánh điều kiện môi trường sống rộng vì chúng sống tương đối lâu và di chuyển nhiều. + Các mẫu cá thu thập được thường gồm nhiều loài đại diện cho các khâu khác nhau trong chuỗi thức ăn (cá ăn tạp, cá ăn mùn bã hữu cơ, cá ăn động vật phù du, cá ăn thủy sinh vật bậc cao, cá dữ ăn cá). Do chúng tổ hợp được các mắt xích thức ăn từ bậc thấp đến bậc cao, nên cấu trúc thành phần khu hệ cá phản ánh tổng hợp điều kiện môi trường sống. + Nhiều loài cá nằm ở phần chóp của chuỗi thức ăn trong thủy vực và chúng lại được con người sử dụng làm thực phẩm. Do vậy, cá là đối tượng quan trọng để nhận biết và đánh giá ô nhiễm. + Cá là đối tượng dễ thu thập và phân loại đến loài. Các mẫu cá có thể phân loại và đếm ngay tại hiện trường và có thể thả lại môi trường nước. + Con người biết rõ hơn về môi trường sống và các thông tin về sự phân bố của nhiều loài cá so với môi trường sống của các loài thủy sinh vật khác. Vì vậy, sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước là một biện pháp rẻ tiền, có hiệu quả không chỉ được sử dụng nhiều ở Mỹ mà còn ở nhiều nước trên thể giới, trong đó có Việt Nam [13]. Những nghiên cứu sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng trên thế giới và Việt Nam. + Trên thế giới IBI được các nhà khoa học sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới. Tại Hoa Kỳ có trên 30 bang đã sử dụng IBI (Karr, 1981) [29]. Lần đầu tiên IBI được sử dụng để đánh giá chất lượng môi trường nước ở các dòng suối thuộc Midwestern (Hoa Kỳ). Sau đó IBI được biến đổi và sử dụng ở Canada, Mehico, Pháp, Ấn Độ, Luận văn Thạc sỹ Khoa Vũ Thị Thanh 12 Fausch K.D, J.R. Karr, and P.R. Yant (1984) [27] sử dụng 12 chỉ số khi nghiên cứu các dòng suối. Vào năm 1994, Lenwood W.Hall, Stenven A. Fisher và các cộng sự [32] đã sử dụng chỉ số sinh học kết hợp với chỉ số hóa, lý, đất để đánh giá chỉ số nhạy cảm với axit của vùng đất Maryland. John Lyon, Sonia Navarro, Perez và cộng sự (1995) [28] khi tính IBI đối với sông và suối ở vùng trung tâm phía Tây Mexico đã dùng 10 chỉ số. Cũng trong năm 1995, Martin J Jennings, Leska S Fore and James R. Karr [34] đã sử dụng chỉ số IBI để đánh giá chất lượng nước vùng thung lũng Tennssee. Lisa J. Hlass, William L. Fisher and Donald J. Turton (1998) [33] đã sử dụng IBI để đánh giá chất lượng môi trường nước tại dòng suối cuả dãy núi ở vùng sinh thái Ouachita Mountains, Arkansas. Kleynhans C.J (1999) [31] sử dụng chỉ số IBI đê đánh giá chất lượng nước các con sông ở Nam Phi. + Ở Việt Nam Nguyễn Kiêm Sơn (2000) [19] là người đầu tiên ở Việt Nam đã sử dụng IBI dựa trên khu hệ cá để đánh giá chất lượng nước suối Vườn Quốc gia Tam Đảo bằng cách sử dụng 12 chỉ số. Nguyễn Thị Nam Hiền (2008), Sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước tại sông Chu thuộc địa phận huyện Thiệu Hoá tỉnh Quảng Nam [7]. Nguyễn Thành Nam, Nguyễn Kiều Oanh, Nguyễn Xuân Huấn (2010), sử dụng chỉ số tổ hợp đa dạng sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước ở một số suối thuộc khu bảo tồn thiên nhiên Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai [16]. Nguyễn Thị Mai Dung (2011) đã sử dụng bộ 12 chỉ số IBI để đánh giá chất lượng môi trường nước ở cửa sông Ba Lạt [4] Nguyễn Thị Hạnh (2014), sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước ở vùng cửa sông Nhật Lệ, Quảng Bình. [6] Luận văn Thạc sỹ Khoa Vũ Thị Thanh 13 Nguyễn Như Thành (2014) sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước ở vùng cửa sông Soài Rạp [23] 1.5. Khái quát về điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội khu vực nghiên cứu 1.5.1. Điều kiện tự nhiên và sinh vật 1.5.1.1. Vị trí địa lý Lưu vực sông Thu Bồn và sông Vu Gia giới hạn từ 14˚54’ đến 16˚13’ vĩ độ Bắc và 107˚13 đến 108˚44 kinh độ Đông. Phía Bắc giáp tỉnh Thừa Thiên - Huế, phía Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi, phía Tây giáp tỉnh Kon -Tum và nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, phía Đông là Biển Đông. Diện tích lưu vực là 4610 km2 gồm địa phận tỉnh Quảng Nam và một phần tỉnh Kon -Tum. Khu vực Cửa Đại, sông Thu Bồn nằm trong địa bàn hành chính của thành phố Hội An, huyện Điện Bàn và huyện Duy Xuyên. 1.5.1.2. Điều kiện khí hậu Với đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa, trong năm hình thành 2 mùa rõ rệt: Mùa mưa ngắn 3 - 4 tháng từ tháng IX đến tháng XII hàng năm; mùa mưa phù hợp với mừa lũ trên các lưu vực sông và trùng với thời kỳ gió mùa Đông Bắc và bão hoạt động trên Biển Đông. Lượng mưa trong mùa mưa chiếm 70-80% tổng lượng mưa cả năm. Tháng có mưa lớn nhất thường xảy ra vào tháng X, XI. Mùa khô kéo dài 8 -9 tháng từ tháng I đến tháng VIII hàng năm với lượng mưa chỉ chiếm 20 -30 % tổng lượng mưa cả năm. Thời kỳ mưa ít nhất thường từ tháng II đến tháng IV với lượng mưa 3 tháng chỉ chiếm khoảng 3 -5% lượng mưa cả năm. Mùa lũ hàng năm từ tháng IX đến tháng XII, khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp của bão tùy từng năm. Chế độ thủy triều Vùng ven biển Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng có chế độ thủy triều khá phức tạp, là vùng chuyển tiếp giữa chế độ bán nhật triều không đều ở phía Bắc và chế độ nhật triều không đều ở phía Nam, trung bình mỗi tháng có 10 ngày nhật triều. Theo số liệu quan trắc tại trạm thủy văn Hội An (cách cửa biển 3 km), mực Luận văn Thạc sỹ Khoa Vũ Thị Thanh 14 nước và độ lớn triều được biểu diễn trong bảng 1.1. Theo đó chúng ta có thể thấy rằng, mực nước trung bình tại Hội An xấp xỉ bằng 0 so với cao độ quốc gia. Độ lớn triều thay đổi theo tháng, nhỏ nhất vào tháng 3 (116cm), và lớn nhất vào tháng XI (201cm). Bảng 1.1. Thống kế các đặc trƣng mực nƣớc và độ lớn triều tại Hội An Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII HmaxTB 69 56 42 42 50 49 45 46 73 139 155 107 HminTB -76 -77 -73 -78 -86 -94 -96 -84 -64 -47 -46 -63 Độ lớn TB 145 133 116 120 136 143 140 130 137 185 201 170 Nguồn: Niên giám thống kê tỉnh Quảng Nam năm 2013[3] Ghi chú: HTB: độ lớn triều trung bình; HmaxTB: độ lớn triều cao nhất; HminTB: độ lớn triều nhỏ nhất 1.5.2. Tài nguyên sinh vật Thực vật Hệ thực vật tại lưu vực sông Thu Bồn và sông Vu Gia khá phong phú và đa dạng, bao gồm: 7 phân lớp, 24 bộ, 43 họ, 104 chi và 175 loài [41]. Rừng tự nhiên có các kiểu: rừng kín thường xanh ẩm á nhiệt đới, phân bố ở độ cao trên 1000m; rừng kín nửa rụng lá hơi ẩm nhiệt đới, rừng thưa, rừng cây lá rộng hơi khô nhiệ