TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG o0o Tiểu luận: ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG Đề tài GVHD: GS – TSKH Lê Huy Bá SVTH: Trần Ngọc Thanh Thủy Lớp: ĐHMT3A MSSV: 07739911 TP Hồ Chí Minh 17/12/2009 1 MỤC LỤC I. Một số khái niệm chung:……………………………………………… 2 II. Phân loại các sinh vật chỉ thị - nhận biết mức độ độc trong môi trường 3 1.Bacteria…………………………………………………………………4 2.Protozoa 5 3.Algea (tảo) 5 4. Macroinvertebrates 5 5. Thực vật 5 III.Một số loài sinh vật chỉ thị: 1.Thực vật lớn 5 2.Động vật đơn bào 8 3. Cá 8 4.Động vật đáy không xương sống 8 5.Phiêu sinh thực vật (phytoplankton) 9 6.Phiêu sinh động vật (zooplankton) 10 7.Vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm phân 12 2 LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày nay, xã hội càng phát triển, công nghiệp hóa càng nhanh thì tỉ lệ chất thải độc hại từ sản xuất công nghiệp và những ảnh hưởng bất lợi từ các hoạt động của con người tác động vào môi trường ngày càng tăng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và hệ sinh thái, đe dọa môi trường sống của chúng ta. Con người cần phải có những biện pháp khắc phục những hậu quả do chính mình gây ra. Và sự hiểu biết về bản chất những chất độc này rất cần thiết cho chúng ta trong công cuộc khắc phục và bảo vệ môi trường này. Do đó, vấn đề nhận biết mức độ độc của các độc tố trong môi trường dĩ nhiên là rất cần thiết, Đó cũng chính là lý do em chọn đề tài :”Indicator – Nhận biết mức độ độc”, ở đây, chúng ta sẽ tìm hiểu về những sinh vật chỉ thị của sinh vật trong môi trường. Trong khuôn khổ của một bài tiểu luận, dù đã cố gắng nhưng chắc chắc không thể nào tránh khỏi những sai sót, kính mong Thầy có những góp ý và sữa chữa. 3 NỘI DUNG I. Một số khái niệm chung: - Chỉ thị sinh thái môi trường(Environment ecological indication): là phân ngành học của chuyên ngành sinh thái môi trường, chuyên nghiên cứu về khoa học lấy sinh vật (thực vật, động vật và vi sinh vật) làm chỉ thị cho tình trạng, mức độ trong lành hay ô nhiễm, thích hợp hay không thích hợp cả sinh vật đối với môi trường sinh thái. - Chỉ thị sinh học (biological indicator): là khoa học nghiên cứu một loài hoặc một sinh vật dung để định mức chất lượng hoặc sự biến đổi của môi trường. - Sinh vật chỉ thị (indicator organisms) là những cá thể, quần thể hay quần xã có khả năng thích ứng hoặc rất nhạy cảm với môi trường nhất định và được gọi là loài chỉ thị, cây chỉ thị hay động vật chỉ thị. - Loài chỉ thị (indicator species): là loài sinh vật được sử dụng trong khảo sát đánh giá sự tồn tại của một số điều kiện môi trường vật lý. - Cây chỉ thị (indicator plant) là những cây dùng để nhận biết mức độ môi trường. Những cây này có đặc tính sinh học thích nghi cao với những điều kiện đặc biệt hoặc dễ bị chết, bị ảnh hưởng. Ngoài ra còn có động vật chỉ thị (indication animals) hay vi sinh vật chỉ thị (indicator microorganisms). Chỉ thị bao gồm các loài mẫn cảm với điều kiện sinh lý và sinh hóa. Nói chung là sự hiện diện và thay đổi số lượng các loài chỉ thị ô nhiễm và xáo trộn của môi trường. Vài loài địa y được biết như loài chỉ thị sự mẫn cảm với SO2. Việc sử dụng các loại cây này như là chỉ thị sinh vật của môi trường không khí cũng đã được biết cách đây 130 năm. Cũng như từng lá thể loài phản ứng như là vật chỉ thị môi trường, vài nhóm cây, con cũng là vật chỉ thị cho một số điều kiện nào đó. Đặc tính của các nhóm thực vật phát triển trên đất serpentine có nồng độ cancium thấp và mange cao trong môi trường là ví dụ điển hình về nhóm cây chỉ thị môi trường. 4 II. Phân loại các sinh vật chỉ thị - nhận biết mức độ độc trong môi trường: Tuỳ theo các chỉ tiêu phân loại khác nhau mà người ta có bảng phân loại khác nhau: - Phân loại theo địa lý môi trường, người ta dùng các đại quần xã. - Phân loại theo độ cao. - Phân loại theo môi trường thành phần. - Phân loại theo mức độ ô nhiễm của môi trường. - Phân loai theo nhành sinh vật. - Phân loại theo nhu cầu của sinh vật. Các nhóm sinh vật chỉ thị chính: 1.Bacteria: Một số vi khuẩn được nghiên cứu vì sự lien quan của chúng trong vận đề sức khỏe cộng đồng và sự lan truyền qua môi trường nước. Ví dụ: Có thể phát hiện ra một con Escherichia coli trong 110 ml (Evision,1979). 2.Protozoa: Giống như Bacterie, Protozoa tương đối dễ thu mẫu và sự chúng thích nghi với môi trường giàu chất hữu cơ 3.Algea (tảo): 5 - Tảo được xem như sinh vật chỉ thị - nhận biết mức độ độc vì chúng có sự quan hệ về nghiên cứu sự phì dưỡng (etrophication) . Sự chịu đựng với ô nhiễm vật chất hữu cơ đối với các loài này đã được nghiên cứu rất nhiều (Patrick 1954, Fjerdingstad, 1964, 1965, Palmer, 1969), nhưng chúng không phù hợp cho sinh vật chỉ thị ở môi trường ô nhiễm do chất trừ sâu hoặc môi trường ô nhiễm kim loại nặng, mặc dù đồng là một trường hợp ngoại lệ. - Đối với Bacteria thì khó phân biệt được giữa tế bào sống và chết. 4. Macroinvertebrates: - Macroinvertebrates tạo nên một tập hợp động vật không đồng nhất - Thu mẫu định tính của Benthic macroinvertebrates (nhóm động vật không xương sống ở nền đáy) thì tương đối đều,vì phương pháp luận tiến bộ và trang thiết bi đầu tư không nhiều. Các khóa phân loại thì phù hợp cho hầu hết các nhóm mặc dù một số còn gặp khó khăn trong định loại, đáng kể là ấu trùng muỗi Chironomid, một số ấu trùng Trichoptera và giun ít tơ (Oligochaeta). - Thu mẫu định lượng thì khó do sự phân bố rãi rác trong chất nền đáy do vậy cần phải thu một số lượng lớn mẫu để có thể ước lượng hợp lý của mật độ quần thể. - Nhóm này với nhiều đặc điểm thuận lợi là có nhiều phương pháp phân tích số liệu, bao gồm các chỉ số ô nhiễm (pollution indice) và chỉ số đa dạng. 5. Thực vật. III.Một số loài sinh vật chỉ thị: 1.Thực vật lớn: Ta dựa vào độ nhạy cảm của thực vật đối với môi trường sống dùng làm sinh vật chỉ thị. Có 2 vấn đề mà chúng ta cần biết: sự nhạy cảm của sinh vật đối với sự dư thừa chất dinh dưỡng và sự nhạy cảm của sinh vật đối với cất độc, nhưng với khuôn khổ bài tiểu luận này chúng ta chỉ đề cập đến sự nhạy cảm của sinh vật đối với chất độc. Các chất độc trong không khí như SO 2 , NO x , các khí halogen, ammoniac và các chất khác xâm nhập vào trong không khí chủ yếu từ các hoạt động của con người và 6 gây độc cho thực vật qua sự trao đổi khí cũng như qua sự ngưng tụ nước mưa, sương và bụi trên chồi lá. Sau khi hấp thụ các chất độc từ khí, tác động độc hại tùy thuộc vào liều luông và thời gian tác động. Nhìn chung, sự tổn thương đa dạng, tức là c ùng một chất độc gây nên những triệu chứng độc hoàn toàn khác nhau ở các thực vật khác nhau. Những dấu hiệu tổn thương có thể là: tích lũy chất độc trong thực vật, làm giảm hay gia tăng hoạt tính của men nào đó, đình trệ quá trình quan hợp, phá hủy sự sinh trưởng, Các loài khác nhau không nhạy cảm như nhau đối với khí độc. Trong các thực vật thân thảo thì cỏ ba lá bị tổn thương mạnh nhất đối với SO 2 , một số giống tulip nhạy với HF, những loài cây này có thể dùng làm những sinh vật chỉ thị cho nồng độ thương tổn của một số khí độc. Nhạy cảm với SO 2 , HF, HCl là các loài rêu, địa y và một số nấm bệnh thực vật. Cùng với một nồng độ SO 2 có thể gây độc cho thực vật bậc cao sẽ gây nên sự phá hủy hô hấp, phá hủy chlorphyll và kìm hãm sự sinh trưởng tạo ra sự thương tổn của địa y cùng với các giá thể nơi chúng bám. Thành phần hệ thực vật tự nhiên của địa y trên cây gỗ và trên đá cho phép đưa đến một số kết luận về sự nhiễm bẩn tối đa, địa y không thể sống được tạo thành những “hoang mạc địa y” tùy thuộc vào khoảng cách của nguồn SO 2 và chỉ ở vùng sạch ta mới có thể tìm thấy thảm địa y trên những chồi cậ, vách đá. Ngoài những thực vật nhạy cảm cao được dùng làm sinh vật chỉ thị, người ta còn sử dụng những thực vật bền vững nhờ vào khả năng chịu đựng lớn của mình với chất ô nhiễm làm chỉ thị tích lũy. Nghiên cứu độ bền vững của những thực vật này có một ý nghĩa thực tiễn trong việc gieo trồng ở các vùng nông nghiệp và ở những nơi gieo trồng dày, nơi có khả năng tổn thương như trường hợp của những cây gỗ lá thường xanh chiụ tác động độc hại thường xuyên của khí SO 2 , đặc biệt tăng cao vào mùa đông do việc sử dụng lò sưởi ở các nước ôn đới. 7 Rêu Địa y Hoa tulip Tảo: - Là loại thực vật có khã năng quang hợp, có loại đơn bào, có loại nhánh dài. Tảo thuộc loại thực vật phù du phytoplankton. Tảo là loại sinh vật tự dưỡng, chúng sử dụng carbonic hoặc carbonat làm nguồn carbon và sử dụng các chất dinh dưỡng vô cơ như phosphate và nitơ để phát triển CO 2 + PO 4 3-  Phát triển tế bào mới+ O 2 - Trong quá trình phát triển của tảo có sự tham gia của một số nguyên tố vi lượng như magne, bo,coban và canxi. Một số tảo lam, lục có khã năng cố định nitơ khi muối nitơ vô cơ không đủ. Tảo có màu xanh là do chất diệp lục chlorophyll đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp. - Tảo phát triển mạnh trong nguồn nước ấm, chứa nhiều chất dinh dưỡng như nitơ, phospho từ nước thải sinh hoạt, công nghiệp thực phẩm và phân bón. Do vậy nhiều loài tảo có thể được sử dụng là chỉ thị sinh học để đánh gía chất lượng nước tự nhiên. 3.Động vật đơn bào 8 Động vật đơn bào protozoa là các loài động vật trong nước chỉ có 1 tế bào và cũng được sinh sản theo cơ chế phân bào. Chúng sử dụng chất hữu cơ rắn làm thực phẩm. Protozoa đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền thực phẩm. 4.Cá. Cá là động vật máu lạnh. Có nhiều loại cá khác nhau cùng tồn tại trong một thuỷ 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. Chính vì vậy nhiều loài cá có thể được sử dụng như chỉ thị sinh học để xác định lượng nước và ô nhiễm nguồn nước. Các nguyên sinh động vật, động vật đa bào, các loài nhuyễn thể và tôm, cá là thành phần động vật thường có mặt trong nguồn nước tự nhiên. Sự phát triển về chủng loại và số lượng cá thể của động vật trong nước phụ thuộc rõ rệt vào chất lượng nước và mức độ ô nhiễm nước. Do vậy nhiều loài thuỷ động vật chỉ thị cho đặc điểm chất lượng nước. Thí dụ nguồn nước bị ô nhiễm do các chất hữu cơ dẫn đến sự giảm trước hết số chủng loại và số cá thể các loại động vật sống ở tầng nước trên sau đó đến các loại động vật sống ở đáy. Việc acid hóa nguồn nước đến độ pH 4,5-5 làm suy gỉam lượng trứng cá và các loại tôm cá nhỏ so với nguồn nước có pH trung tính. Độ pH gỉam dưới 4 hầu hết các loại cá ăn nổi bị biến mất. Việc thay đổi độ mặn của nguồn nước cũng được dễ dàng đánh giá qua việc xác định sự tồn tại và phát triển các thuỷ động vật. 5.Động vật đáy không xương sống Động vật đáy (ốc, hến,ngêu,sò ) được sử dụng làm chỉ thị sinh học trong quan trắc ô nhiễm nước vì : -Tương đối cố định tại đáy sông, hồ chiụ ảnh hưởng của sự thay đổi liên tục chất lượng nước và chế độ thuỷ văn trong ngày. -Thời gian phát triển khá lâu (vài tuần đến vài tháng). -Dễ thu mẫu, dễ phân loài. Động vật đáy không xương sống được sử dụng như chỉ thị sinh học để đánh giá chất lượng nước do các nguyên nhân sau: • Ô nhiễm hữu cơ với sự suy giảm oxy hòa tan. 9 • Ô nhiễm do các chất dinh dưỡng. • Ô nhiễm do kim loại nặng và hoá chất BVTV. Ô nhiễm do các tác nhân này sẽ làm thay đổi quần thể động vật đáy. Ngoài ra việc ô nhiễm do kim loại nặng, hóa chất BVTV còn được phát hiện dễ dàng qua việc xác định tồn lưu các chất này trong động vật đáy. Ở nhiều quốc gia châu Âu, chỉ số quan trắc sinh học BMWP (Biological Monitoring Working Party) được sử dụng để đánh giá chất lượng nước. Hệ thống chỉ số BMWP chính là dựa vào sự xác định số loài và phân bố của động vật đáy không xương sống để phân loại mức độ ô nhiễm nước. Ốc móng tay Sò 6.Phiêu sinh thực vật (phytoplankton) Một số phiêu sinh thực vật có khã năng chỉ thị ô nhiễm nguồn nước do : -Ô nhiễm chất hữu cơ (gây kiệt oxy hòa tan). -Phú dưỡng hóa. -Ô nhiễm do hóa chất độc (kim loại nặng, hóa chất BVTV, hydrate đa vòng) -Ô nhiễm do dầu mỡ. 7.Phiêu sinh động vật (zooplankton) 10 [...]... yếu tố vật chất này Vì vậy, cần có những thông tin liên quan cần thiết để xác định sinh vật nào phù hợp nhất cho việc cung cấp các ghi nhận về sự nhận biết và thay đổi các chất ô nhiễm để có biện pháp khác phục những chất độc này TÀI LIỆU THAM KHẢO 15 1 Lê Huy Bá, Độc học môi trường cơ bản, Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2009 2 Lê Huy Bá, Lâm Minh Triết, Sinh thái môi trường cơ bản,... tea, Fusarium, aqueduetum, Côn trùng động vật nguyên sinh Carehesium, Vorticella, Bodo, Englena, Colpidium, Glaneoma Xanh lục, Osullatoria Tubifex, Chiranimus, Eistatis, Ptychopi 8.Vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm phân Có 3 nhóm vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm phân: - Nhóm coliform đặc trưng là Escherichia coli (E.coli) - Nhóm Streptococci đặc trưng là Streptococcus faecalis - Nhóm Clostridia khử sulphite đặc... năng lên men lactose ở 44oC hoặc 44,5oC (nhóm coliform chịu nhiệt) Thuộc loại này có E.Coli KẾT LUẬN: 14 Các độc chất được con người ứng dụng vào những mục đích kinh tế hay các phúc lợi khác cũng có thể gây nguy hiểm cho chính bản thân mình Sinh vật chỉ thị có thể được sử dụng để quan trắc những biến động, sự tích tụ và biến đổi vật chất trong môi trường sống của chúng ta và để theo dõi các ảnh hưởng... ở giai đoạn phân hủy - Polytoma (tảo) đầu tiên, không có thực vật quang hợp, không có oxy hòa tan Môi trường có tính khử, nhiều CO2 , - Thiopolycoccus, Sphaeritilus natans ít CH4 và H2S Thực vật lớn kém phát triển, sinh (vi khuẩn) vật yếm khí phát triển mạnh, số lượng vi khuẩn - Paramaccium, Putrinum rất lớn (triệu / ml ) Vorticella Puttrina, Tubifex, Bẩn vừa: loại  Eristalis (động vật) Oscillatoria,...Động vật phù du là một mắc xích trong chuỗi thức ăn tự nhiên Đây là loài thức ăn giàu chất dinh dưỡng và năng lượng cho nhiều loại cá ở giai đoạn ấu trùng Ngòai ra đây là các sinh vật chỉ thị nước bẩn Hệ thống phân loại của Kolkwitz Marsson (1902) về chỉ thị sinh học trong quan trắc ô nhiễm nguồn nước Mức độ nhiễm bẩn của thủy Các sinh vật chỉ thị thường... có vi trùng gây bệnh do phân Trong 3 nhóm vi sinh chỉ thị trên nhóm coliform thường được phân tích vì: - Chúng là nhóm vi sinh quan trọng nhất trong việc đánh gía vệ sinh nguồn nước và có đầy đủ các tiêu chuẩn của loại vi sinh chỉ thị lý tưởng - Chúng có thể được xác định trong điều kiện thực địa - Việc xác định coliforms dễ dàng hơn xác định các vi sinh khác Chẳng hạn các qui trình xác định streptococci... Trung gian: polypeptit, axit amin, muối NH4+ Plumosus Môi trường có tính oxy hóa, có oxy hòa tan Đã - Melosira có tảo lam, tảo lục Số lượng vi khuẩn tới hàng Spyrogyra, Navicula Ceratophyllum, trăm ngàn / ml Heliozoa Prorifera, Plumatell Loại : Mesocyclops Leuckarti, Moina Đã xuất hiện NO 2- , NO3 3- Môi trường đã có rectirortris nhiều oxy, đã có cây xanh, tảo khuê Số lượng vi khuẩn chỉ hàng chục... ngàn / ml Bẩn ít:nước chỉ còn chất hữu cơ nguồn gốc nội Peridinea, Daphnia Longispina, tại, NH4+ , NO 2- , NO3 3- rất ít Hàm lượng oxy lớn, Dreissena và nhiều loia5 cá khu hệ thủy sinh vật tự dưỡng Số lượng sinh vật (nước ngọt) có giá trị kinh tế chỉ khoảng 1000 – 10000 / ml Một số tác giả sau này xác định độ nhiễm bẩn của thủy vực bẳng sinh vật chỉ thị không chỉ căn cứ cào sự có mặt của từng loài, từng... thái học và sinh lý học của từng nhóm sinh vật nhất định theo độ nhiễm bẩn của thủy vực tức sự nghèo đi của một số loài nào đó Loại nước Bẩn ít Vi khuẩn Các loài < 100 tế bào / ml (Oligosaprobic) Tảo Điển hình là Claclophora Một số Grammarus pulex, Hydrosyche Bẩn vừa Vi khuần (Mesoraphobic) Cá hồi, cá quả >100000 tế bào / ml (Sphaerotllus) động vật nguyên sinh Tảo Xanh thẫm, diatom, xanh lục Thực vật . ra. Và sự hiểu biết về bản chất những chất độc này rất cần thiết cho chúng ta trong công cuộc khắc phục và bảo vệ môi trường này. Do đó, vấn đề nhận biết mức độ độc của các độc tố trong môi. em chọn đề tài : Indicator – Nhận biết mức độ độc , ở đây, chúng ta sẽ tìm hiểu về những sinh vật chỉ thị của sinh vật trong môi trường. Trong khuôn khổ của một bài tiểu luận, dù đã cố gắng. serpentine có nồng độ cancium thấp và mange cao trong môi trường là ví dụ điển hình về nhóm cây chỉ thị môi trường. 4 II. Phân loại các sinh vật chỉ thị - nhận biết mức độ độc trong môi trường: Tuỳ