Sinh học - Chỉ thị sinh học môi trường đất

22-Apr-15 1 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT 1. Khái quát ô nhiễm môi trường đất 2. Ô nhiễm đất tự nhiên • Đất phèn • Đất mặn (tiêu biểu là rừng ngập mặn) • Gley hóa 3. Ô nhiễm đất nhân tạo • Chất thải công nghiệp • Chất thải sinh hoạt • Chất thải nông nghiệp 4. Các chất gây ô nhiếm đất 5. Chỉ thị ô nhiễm đất CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT 1. Khái quát ô nhiễm môi trường đất • Tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các tác nhân gây ô nhiễm. • Đất bị ô nhiễm có chứa một số độc tố, chất có hại cho cây trồng vượt quá nồng độ đã được quy định. • Thuốc BVTV, phân hóa học, kim loại nặng quá mức quy định của Tổ chức Y tế thế giới. • Tự nhiên • Nhân tạo CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT 2. Ô nhiễm môi trường đất – Tự nhiên • Nhiễm phèn: do nước phèn tự một nơi khác di chuyển đến. Chủ yếu là nhiễm Fe2+, Al3+, SO4 2- . pH môi trường giảm gây ngộ độc cho con người trong môi trường đó. • Nhiễm mặn: do muối trong nước biển, nước triều hay từ các mỏ muối, nồng độ Na+, K+, Cl- áp suất thẩm thấu cao gây hạn sinh lí cho thực vật. • Gley hóa trong đất sinh ra nhiều chất độc cho sinh thái (CH4, N2O, CO2, H2S. FeS,..) CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT 3. Ô nhiễm môi trường đất – Nhân tạo (1) Chất thải công nghiệp: khai thác mỏ, sản xuất hóa chất, nhựa dẻo, nylon, các loại thuốc nhộm, các kim loại nặng tích tụ trên lớp đất mặt làm đất bị chai, xấu, thoái hóa không canh tác tiếp được. Chất thải sinh hoạt: Phân, nước thải, rác CH4, H2S, vi sinh vật yếm khí, trực khuẩn lỵ, thương hàn, ký sinh trùng 22-Apr-15 2 CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT 3. Ô nhiễm môi trường đất – Nhân tạo (2)  Chất thải nông nghiệp: • Phân, nước tiểu động vật • Sử dụng dư thừa các sản phẩm hóa học như phân bón hóa học, chất kích thích sinh trưởng, thuốc trừ sâu, trừ cỏ, tồn tại lâu trong đất, tích tụ sinh học, thay đổi cân bằng sinh học giữa đất và cây trồng • Lan truyền từ môi trường đã ô nhiễm (không khí, nước), từ xác bã thực, động vật CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT 4. Phân loại ô nhiễm môi trường đất – Theo tác nhân gây ô nhiễm  Ô nhiễm đất do tác nhân hoá học: Bao gồm phân bón N, P, thuốc trừ sâu, chất thải công nghiệp và sinh hoạt (kim loại nặng, độ kiềm, độ axit v.v...).  Ô nhiễm đất do tác nhân sinh học: Trực khuẩn lỵ, thương hàn, các loại ký sinh trùng.  Ô nhiễm đất do tác nhân vật lý: Nhiệt độ (ảnh hưởng đến tốc độ phân huỷ chất thải của sinh vật), chất phóng xạ (Uran, Thori, Sr90, I131, Cs137). CHỈ THỊ VÙNG ĐẤT PHÈN • Đặc điểm: – pH thấp – giàu các chất độc dạng ion Al3+, Fe3+, SO4 2- – ngập nước quanh năm hay ngập 1 thời gian – hoá phèn nhanh chóng khi khô nước – Thường có màu đen hoặc nâu ở tầng đất mặt. – Có mùi đặc trưng của lưu huỳnh và H2S. CHỈ THỊ VÙNG ĐẤT PHÈN Vi sinh vật trong đất phèn: • Vi khuẩn Thiobacillus thiodans, Thiobacillus femorxidans. – Sống được ở độ pH= 2 – Lấy năng lượng từ phản ứng oxi hóa khử trong quá trình tạo phèn. – Thiobacillus ferorxidans có vai trò xúc tác trong quá trình oxi hóa khử Fe2+ thành Fe3+. 22-Apr-15 3 Đất phèn có nhiều Thiobacillus CHỈ THỊ VÙNG ĐẤT PHÈN Thực vật trong đất phèn: thay đổi theo tính chất đất, chúng biến đổi tùy theo mức độ hàm lượng phèn chứa trong đất 22-Apr-15 4 Súng co (Nymphea stellata) Sen (Nelumbium nelumbo) Chỉ thị ưu thế vùng đất phèn ngập nước thường xuyên Chỉ thị ưu thế vùng đất phèn ngập nước theo mùa Lúa ma Cây sậy (Phragmites karka) Chỉ thị vùng đất phèn nhiều Năng ngọt (Elocharis dulcis) Cỏ bàng (Lepironia articulate) Chỉ thị vùng đất phèn nhiều • Năng ngọt (Eleocharis dulcis): – phát triển tốt ở pH thấp, – chỉ sống được ở mức độ phèn Al < 2000 ppm – Phát triển khi đất bị ngập nước và có độ ẩm cao>15% – Tích lũy rất cao SO4: 0,6 – 0,9% trọng lượng khô; Al3+ ~1500 – 1800ppm – Đặc biệt trong rễ tích lũy gấp 2 -3 lần thân ở lá và có khả năng tích lũy nhiều S2O5. 22-Apr-15 5 Chỉ thị vùng phèn ít và trung bình Cỏ lác (Udu cyperus) Cỏ ống (Panicum repens) Thực vật chỉ thị vùng phèn tiềm tàng (nằm giữa đất mặn và đất phèn ) Cây ráng Thực vật chỉ thị vùng phèn tiềm tàng Cây chà là CHỈ THỊ VÙNG ĐẤT NGHÈO DINH DƯỠNG Cây rau mương 22-Apr-15 6 CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT PHÈN Rừng tràm giữa các đồi cát: – ngập trên các trũng vào mùa mưa – cao 8 – 10 m – phân cành sớm, tán hình dù chiếm ưu thế – phía trên là tầng cây tràm – phía dưới là các loại cây choại, dây cương, hoàng đầu, cỏ cây tượng Cây tràm CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT PHÈN • Rừng tràm vùng trũng nội địa: – cao từ 10-15 m – thân thẳng vút, tán hình tháp – tầng cỏ sát mặt đất rất rậm rạp với loại choại, dớn, mua, dành dành... – nhiều dây leo như mây nước, dây cương Cây dành dành Cây mái dầm (Cryptocoryne ciliata) CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT PHÈN • Rừng tràm trên đất than bùn: – Kiểu thoái hoá của cây do tác động của lửa rừng và con người chặt phá hàng năm – Tràm thích nghi với lửa rừng  chiếm ưu thế hơn các loại cây khác. – Tràm cao đến 10 – 15m – Đường kính thân cây 30 – 40 cm và nhiều dây leo quấn quanh thân – Tăng trưởng kém CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT PHÈN • Rừng tràm trên đất sét: – Rừng bị tàn phá thường xuyên, lớp than bùn chảy cháy để lộ ra lớp sét phía dưới. – Tùy đặc tính đất sét, rừng tràm trên đất than bùn biến thành rừng tràm - sậy hoặc rừng tràm - sậy - năng. – Tầng trên: tràm cao 10 – 15m – Tầng dưới: cây cao 1 – 2m 24 22-Apr-15 7 CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT NGẬP MẶN • Thực vật chỉ thị cho rừng ngập mặn có đặc điểm:  Phát triển trên các bãi thủy triều và vùng cửa sông của môi trường nước mặn và nước lợ.  Có cấu tạo thích nghi với môi trường. 25 Dừa nước (Nypa fritican) Mắm (Avicennia) CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT NGẬP MẶN Vẹt dù (Bruguiera sexangula) Bruguiera gymnorhiza CHỈ THỊ VÙNG ĐẤT CHUA Đỗ quyên Sim (Rhodomyrtus tomentosa) • ĐỘNG VẬT: CHỈ THỊ MT PHÈN – Loài trai sinh sống được trong một số thủy vực nội đồng nhiễm phèn chua nhẹ – Nhóm ốc tuyệt đối không sống được ở những nền đáy thủy vực còn bị ô nhiễm độc do phèn – Nhóm côn trùng thủy sinh phát triển: ấu trùng muỗi lắc/chỉ hồng (Chiromidae) & ấu trùng chuồn chuồn ở thủy vực nội đồng bị nhiễm phèn nặng. – Nhóm giun ít tơ 22-Apr-15 8 • ĐỘNG VẬT: CHỈ THỊ MT NGẬP MẶN Sinh vật được coi là chỉ thị cho môi trường ngập mặn là Địa sâm xem them CHỈ THỊ SINH HỌC RỪNG 30 Lan hài Lan hài đỏ Lan là loài thực vật chỉ thị cho môi trường cảnh quan, sự có mặt của chúng và sự phát triển bình thường thể hiện môi trường sinh thái rừng ít bị thay đổi. CHỈ THỊ SINH HỌC RỪNG 31 Xuân Hạ Thu Đông Thảm thực vật rừng ôn đới thay đổi thời tiết ĐỘNG VẬT CHỈ THỊ SINH HỌC RỪNG • Các loài đặc hữu, quý hiếm : Phân bố hẹp, thích ứng với môi trường sinh thái nhất định. Khi các yếu tố môi trường vượt quá giới hạn cho phép → số lượng cá thể suy giảm hoặc không còn hiện diện ở đó. 22-Apr-15 9 CHỈ THỊ SINH HỌC RỪNG Loài đặc trưng Rừng thưa Rừng thường xanh Rừng bị phá hoặc bị chuyển đổi sử dụng Voi Nhiều Ít / không gặp Không gặp Bò tót Nhiều Thấp Không gặp Bò rừng Nhiều Thấp Không gặp Hổ Trung bình Trung bình Thấp Nai Nhiều Nhiều Thấp Hoẵng Nhiều Nhiều Thấp Loài thuộc họ Vượn Thấp Nhiều Thấp Chà vá Thấp Nhiều Thấp Khỉ các lòai Thấp Nhiều Không gặp Công Nhiều Thấp Thấp Các loài trĩ Nhiều Thấp - Các loài sóc - Nhiều Không gặp Gà rừng Nhiều Thấp - Tác động của các kiểu rừng đến một số loài đặc trưng Tuyến trùng (Nematodes) là sinh vật chỉ thị trong đánh giá tình trạng đất Fafeng Li Tuyến trùng là sinh vật chỉ thị? • Có mặt ở khắp nơi (Ubiquitous) • Có 5 – 8 nhóm dinh dưỡng • Sống tự do trong đất • Tiếp xúc trực tiếp với chất gây ô nhiễm đất • Có phản ứng khác nhau với xáo trộn môi trường đất Lợi điểm của dấu hiệu sinh học  Nhạy cảm --- cung cấp tín hiệu sớm  Dễ sử dụng  Thước đo độc tố sinh thái 22-Apr-15 10 Chỉ số thuần thục (Bongers 1990)  Dựa vào đặc điểm phát sinh loài.  Trọng lượng trung bình của TT giá trị cp  MI= [cpi x fi] / n  Diễn giải trị cp (Colonizer-persister)  1: chu kỳ sống ngắn, sinh sản mạnh, chịu được xáo trộn môi trường  5: chu kỳ dài, sinh sản ít và mẫn cảm  Giá trị cp được suy luận dựa theo đặc điểm hình thái Sự khác nhau giữa chỉ số CP với phản ứng của tuyến trùng với xáo trộn môi trường Chi tuyến trùng Nhóm Phản ứng với Xáo trộn MT Nguồn tài liệu CP Dinh dưỡng Mẫn cảm Chịu Acrobeles 2 B √ Korthals et al. 1998 Plectus 2 B √ Korthals et al. 1996 Clarkus 4 P √ Fiscus & Neher 2002 Tylenchulaimu s 4 F √ Fiscus & Neher 2002 Enchodelus 4 O √ Fiscus & Neher 2002 Aporcelaimus 5 P √ Fiscus & Neher 2002 Eumonhystera 1 B √ Fiscus & Neher 2002 Mục tiêu 1) Định lượng ảnh hưởng của độc tố tới đặc điểm phát sinh của tuyến trùng 2) Xác định tương quan giữa PAH và cấu trúc DNA Polycyclic Aromatic Hydrocarbons 22-Apr-15 11 Một số PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) thường gặp trong đất Vật liệu nghiên cứu Hóa chất: Benzo () pyrene Fluoranthene Cu Tuyến trùng: Clarkus, ăn thịt, CP4 Acrobeloides, ăn vi khuẩn, CP2 Aphelenchus, ăn nấm, CP2 ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU • Fostoria Wastewater Treatment Plant – Heavy metals: Cu, Zn, Mn, etc – Metal control • Toledo Tie Site (TTS) – PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) • Angola & Warehouse roads – PAH control Nồng độ PAH trong đất ở địa điểm nghiên cứu ? Tuyến trùng sống được trong đất có PAH cao PAHs Concentration (ppm) Phenanthrene 240.46 Fluoranthene 605.68 Pyrene 775.03 5-ring PAH 8251.42 Benzo [] pyrene 2077.55 22-Apr-15 12 Mục tiêu 1 Định lượng ảnh hưởng của độc tố tới đặc điểm phát sinh của tuyến trùng a. chỉ số sống sót (LC50) b. chỉ số phát triển (lượng sinh khối/thời gian) c. chỉ số sinh sản (số lượng và kích thước trứng) Kết quả nghiên cứu quan hệ Độc tố - TT Độ độc (LC50) của PAHs (ppm) Loài TT Fluoranthene Phenanthrene Benzo (α) pyrene Aphelenchus 17.92 10.70 > 8* Acrobeloides >8 >8 3.85 Clarkus 3.85 2.61 0.57 Ảnh hưởng của Cu tới sinh khối (ug) loài Acrobeloides : 10 Cu Concentrations: red = 0, blue = 5, pink = 10 ppm Ảnh hưởng của Cu tới sự phát triển của loài Aphelenchus pink = 20, blue = 10, red = 0 ppm 22-Apr-15 13 Ảnh hưởng của Cu tới sinh sản (kích thước trứng) Nematode [x] (ppm) Biomass (g)  SE p Acrobeloides 0 a 3.98*10-4  1.56*10-5 5 a 3.55*10-4  2.64*10-5 0.0948 10 0  0.00 Aphelenchus 0 a 3.77*10-4  2.28*10-5 10a 3.66*10-4  1.40*10-5 0.8943 20a 3.12*10-4  1.97*10-5 0.1671 Ảnh hưởng của Cu tới số lượng trứng Aphelenchus Nematode [x] (ppm) Fecundity* P Aphelenchus 0 a 872  143 10a 983  108 0.3480 20b 474  25 0.0006 * (# eggs + # juveniles) / # adults Kết luận: Đối với loài Aphelenchus, Cu làm giảm khả năng sinh sản nhưng không ảnh hưởng tới kích thước trứng DNA là dấu hiệu sinh học  Có quan hệ rõ ràng giữa PAH và DNA  Thước đo độc tố  Có phản ứng với PAH  Benzo(a)pyrene Giun đất • Động vật không xương sống • Ngành giun đốt (Annelida), XEM THÊM 1 • lớp giun ít tơ (Oligochaeta), XEM THÊM 2 • bộ Lumbricidae. 22-Apr-15 14 Giun đất trông giống cái gì? • Mềm, nhớt và có màu hồng, thân thể chia đốt. • Hai đầu thân thể đều nhọn. • Giun đất không có mắt hay chân, chúng sử dụng da làm cơ quan cảm giác . Giun đất sống ở đâu? • Giun đất thường sống trong hang đất • Giun đất che phủ cửa hang của chúng với đất, cành lá để hang có khí hậu thích hợp, không bị quá lạnh, ngập nước mưa hay quá khô. 22-Apr-15 15 Giun đất ăn cái gì? • Đất, cát hay bùn mà hang của chúng đi qua. • Lá cây rơi rụng hoặc các bộ phận thực vật khác. Giun đất có thiên địch? • Ếch nhái • Chim • Con người Giun đất di chuyển thế nào? • Giun rất nhiều lông mịn nhỏ xíu phía dưới thân thể. • Giun đất sử dụng hệ thống lông này để bám vào đất khi di chuyển. 22-Apr-15 16 Cơ dọc giãn ra (kéo dài đốt thân) Cơ vòng co lại Cơ vòng giãn ra Cơ dọc co lại Lông tơ Đầu VIDEO GIUN ĐẤT DI CHUYỂN Giun đất và hệ thống hang ổ  Giun đất suốt ngày đào hang  Giun đất thường đào 20cm hang mỗi ngày.  “Trước khi con người phát minh ra lưỡi cày, giun đất đã cày đất và mãi mãi sẽ cày đất” (Darwin) Vai trò của Giun đất 1. Tham gia vào hình thành đất trồng – Vận chuyển các sản phẩm thực vật từ trên mặt đất xuống lớp đất sâu – Đào hang làm cho đất thông thoáng, tạo điều kiện cho sinh vật hoạt động. 22-Apr-15 17 Vai trò của Giun đất 1. Tham gia vào hình thành đất trồng – Cải thiện cấp hạt đất, đẩy nhanh quá trình tao mùn: các hạt đất và xác thực vật sau nhiều lần chuyển qua ống tiêu hóa của giun đất được chế biến ép lại thành viên đất xốp, làm cho đất có kết cấu hạt, rất thuận lợi cho sự phát triển của rễ cây. PHÂN HỦY TÀN DƯ CÂY KHOAI TÂY 66 Trước khi xử lý SAU 7 NGÀY Vai trò của Giun đất 2. Cải tạo đất – Đẩy nhanh quá trình khoáng hóa chất hữu cơ thành các chất dinh dưỡng khoáng nuôi cây trồng. – Giun là một loại phân bón đa yếu tố hỗn hợp với khối lượng lớn: Có 25 – 120 tấn/ha/ năm. Vai trò của Giun đất 2. Cải tạo đất – Do có khả năng chuyển hóa xác hữu cơ thành phân hỗn hợp của giun đất mà Giun đất đang được sử dụng để xử lý rác thải sinh hoạt một cách khoa học và hiệu quả. – Tin Bộ tài nguyên&MT – Ba tạ rác 1 lạng giun 22-Apr-15 18 Vai trò của Giun đất 3. Thuốc chữa bệnh – hen suyễn, – hạ sốt, – an thần, – giải độc. 4. Nguồn thức ăn giàu đạm – Chăn nuôi gia súc, gia cầm, cá và tôm.. Vai trò của Giun đất 5. Một số tin mạng – Các tin mạng về giun – Giun đất khổng lồ 1 – Giun đất khổng lồ 2 Giun đất chỉ thị MT đất 1. Chỉ thị cho độ phì của đất – Thành phần loài và số lượng giun đất là chỉ thị rất tốt cho độ phì nhiêu của đất – Con người dùng giun đất để cải tạo biến đổi nhanh độ phì nhiêu của đất, biến các vùng đất hoang, cằn cỗi thành vùng đất trồng trọt, phì nhiêu Giun đất chỉ thị MT đất 1. Chỉ thị cho độ phì của đất – Nhiều nước đã thả giun đất vào vùng thiếu giun đất để cải tạo đất.- Tây Ban Nha chỉ sau 4 năm bón vôi và thả giun đất, đồng cỏ mất sức sản xuất đã trở nên xanh tốt, cho năng suất cao hơn hẳn 22-Apr-15 19 Giun đất chỉ thị MT đất 2. Giun đất chỉ thị cho nguồn gốc phát sinh và mức độ biến đổi cảnh quan (1) – Sinh cảnh tự nhiên: đặc trưng bởi nhiều loài và các loài địa phương – Sinh cảnh nhân tạo số loài giảm sút rõ rệt với tỷ lệ lớn các loài từ vùng khác hoặc các sinh cảnh khác di chuyển đến. Giun đất chỉ thị MT đất 2. Giun đất chỉ thị cho nguồn gốc phát sinh và mức độ biến đổi cảnh quan (2) – Trong đất rừng có khoảng 30 loài giun đất, đất ven sông suối (28 loài), đất hoang hóa (9 loài), savan (8 loài), đất cát ven biển (3 loài) Giun đất chỉ thị MT đất 2. Giun đất chỉ thị cho nguồn gốc phát sinh và mức độ biến đổi cảnh quan (2) – Đất trồng cây ngắn ngày (42 loài), đất bờ mương, bờ ruộng (28 loài), đất vườn (17 loài), đất chuồng trại chăn nuôi (16 loài), đất trồng cây lâu năm (14 loài ) – Thành phần và mật độ tương đối của các loài giun đất trong một vùng là yếu tố chỉ thị để xác định nguồn gốc và giai đoạn trong diễn thế sinh thái của vùng đó. Giun đất chỉ thị MT đất 3. Giun đất chỉ thị cho tính chất đất – Giun đất có phần trăm số lượng và sinh khối cao hơn nhóm Mesofauna (>2cm) khác ở các vùng đất cát ven biển, đất mặn, đất trồng cây lâu năm. 22-Apr-15 20 Giun đất chỉ thị MT đất 3. Giun đất chỉ thị cho tính chất đất – Đối với thành phần cơ giới có thể dựa vào các loài giun khác nhau để đánh giá: – Giun quắn (Pheretima posthuma) chỉ thị cho đất cát pha, loài này có đặc điểm đặc trưng: xoắn cơ thể khi bị bắt lên, phân có dạng viên tròn. – Ph.elongata chỉ thị cho đất có thành phần cơ giới nặng: cơ thể nhạt màu, hơi dài, mềm nhũn khi tách khỏi đất, phân đùn thành khối ở cửa hang. Giun đất chỉ thị MT đất 3. Giun đất chỉ thị cho tính chất đất • Đối với hàm lượng mùn trong đất: • Ph. califonica và Ph. triastriata chỉ thị cho đất nghèo mùn Giun đất chỉ thị MT đất 3. Giun đất chỉ thị cho tính chất đất • Đối với pH đất : • Ph. morrisi và Ph. posthuma chỉ thị cho đất có phản ứng trung tính – ít chua (pH KCl = 6,0 – 7,5) • Ph.califonica và Ph. triastriata chỉ thị cho đất chua (pH KCl = 4,5 – 6,0 ) Giun đất chỉ thị MT đất 22-Apr-15 21 Giun đất chỉ thị MT đất ĐA DẠNG LOÀI GIUN ĐẤT Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Phạm Thị Hồng Hà Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng GIUN ĐẤT ĐÀ NẴNG Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 05/2008 đến tháng 12/2009. Địa điểm nghiên cứu: Mẫu vật được thu tại các địa điểm khác nhau của thành phố Đà Nẵng, trong đó ưu tiên thu tại các địa điểm có nhiều rừng, có độ cao (Bà Nà, Hải Vân, Sơn Trà) nhằm phát hiện nhiều nhất thành phần loài giun đất. Địa điểm nghiên cứu chỉ giới hạn ở phần đất liền của TP. Đà Nẵng. GIUN ĐẤT ĐÀ NẴNG Phương pháp nghiên cứu (1) 1. Mẫu định tính được thu theo các sinh cảnh và độ cao khác nhau. Mẫu thu toàn bộ các cá thể đã gặp, con trưởng thành có đai sinh dục (C) và con non chưa có đai sinh dục (A). Mỗi mẫu có nhãn ghi: Thời gian, địa điểm, sinh cảnh, độ cao và người thu mẫu. 2. Mẫu định lượng thu theo hố đào có kích thước 50 x 50 cm. Giun đất được thu theo từng lớp 10cm cho đến khi không gặp giun đất nữa. Sau đó số lượng và sinh khối được quy đổi ra tương ứng 1m2 . 22-Apr-15 22 GIUN ĐẤT ĐÀ NẴNG Phương pháp nghiên cứu (2) 3. Mẫu sau khi thu được đưa về phòng thí nghiệm, rửa sạch đất bằng nước và định hình sơ bộ bằng foormol 2% ở trạng thái duỗi thẳng trong vòng 2 giờ, sau đó được lưu giữ trong foormol 4%. 4. Mẫu giun đất được định loại theo khóa phân loại của các tác giả trong và ngoài nước: Thái Trần Bái, 1983, 1984, 1986, 1990; Chen Y, 1933, 1936; Gates, 1972; E.G. Eston, 1979, 1980; Michaelen, 1934; Phạm Thị Hồng Hà, 1984, 1995. GIUN ĐẤT ĐÀ NẴNG Kết quả nghiên cứu (1) xem chi tiết 1. Cho đến nay ở Đà Nẵng đã thống kê 76 loài giun đất, thuộc 8 giống, 4 họ. Trong số đó có 5 loài mới chỉ gặp ở TP. Đà Nẵng: Pheretima banaensis Pham, 1995; Ph. banamonotheca sp.n; Ph. banamultitheca sp.n; Ph. banatetratheca sp.n; Ph. tiencanhensis Pham, 1995. 2. Các loài có ký hiệu: Pheretima sp1 đến Pheretima sp 14 và Drawida sp1 đến Drawida sp3 là các loài có nhiều đặc điểm không giống với tất cả các loài giun đất đã gặp từ trước đến nay, chúng tôi đang chờ dẫn liệu để mô tả và định loại. GIUN ĐẤT BA VÌ • 12 loài giun đất, 4 họ, 5 giống, chủ yếu là Pheretima • Độ cao có ảnh hưởng tới số loài giun • 13,2 con giun hoặc 9,21g giun/m2 • Pheretima triastriata là loài chính, có thể nuôi để cải tạo đất XEM CHI TIẾT GIUN ĐẤT CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG NOVEL APPROACHES TO BIOINDICATION OF HEAVY METALS IN SOILS CONTAMINATED BY OIL SHALE WASTES L. NEI, J. KRUUSMA, M. IVASK, A. KUU Estonia Chi tiết 22-Apr-15 23 GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG Giới thiệu (1) • Nguồn ô nhiễm kim loại nặng chính của Estonia là công nghiệp khai thác đá phiến có dầu • Vùng Đông Bắc Estonia nhiễm nhiều Cađimi (Cd, Cu, Zn, Pb • Sinh vật chỉ thị tốt nhất cho kim loại nặng là động vật không xương sống khi chúng tích lũy vật liệu lấy từ đất trong cơ thể, đặc biệt là giun đất, bọ đuôi bật • Từ nhiều năm nay giun đất được sử dụng để kiểm tra sự ngộ độc kim loại nặng của đất GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG Giới thiệu (2) • Giun đất có mặt ở khắp nơi, dễ thu thập • Là loài tích lũy kim loại nặng nên chỉ thị tốt • Trong cơ thể giun hàm lượng kim loại nặng rất khác nhau tùy theo loài giun và loại kim loại. • Đã phát hiện thấy lượng kim loại nặng khác nhau trong cơ thể các loài khác nhau và giữa các cá thể của cùng một loài. GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG Thời gian nghiên cứu: 2008-2009. Địa điểm nghiên cứu: Thành phố Saue (Bắc Estonia, tọa độ 59o 19'12'', 24o33'94'') GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG Phương pháp nghiên cứu (1) Thu thập giun: 1. Mẫu định lượng thu theo hố đào có kích thước 50 x 50 cm. 5 hố 2. Sử dụng dung dịch 15% mù tạt làm thuốc giun 3. Giun thu được rửa sạch, cho vào tủ ướp lạnh 48 tiếng và cân, giám định. . 22-Apr-15 24 GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG Phương pháp nghiên cứu (2) Phân tích: 4. Lượng ion kim loại nặng Pb(II), Cd(II), Zn(II) và Cu(II) có trong đất và trong mẫu giun được đo bằng máy Điện cực giọt thủy ngân treo HMDE (hanging mercury drop electrode). . GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG Phương pháp nghiên cứu (2) Phân tích: 4. Lượng ion kim loại nặng Pb(II), Cd(II), Zn(II) và Cu(II) có trong đất và trong mẫu giun được đo bằng máy Điện cực giọt thủy ngân treo HMDE (hanging mercury drop electrode). . GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG KẾT QUẢ 22-Apr-15 25 GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG KẾT LUẬN 1. Có thể dùng giun đất làm SVCT 2. Hai loài bản địa Aporrectodea caliginosa và Aporrectodea rosea cũng như loài Lumbricus terrestris chỉ thị tốt cho ion Zn(II) và Cu(II) 3. Lượng Cađimi (Cd) khá cao ở tất cả 5 loài. 4. Giun không chỉ thị tốt cho ô nhiễm chì Pb(II) 5. Lượng kim loại nặng tăng 20-30%. GIUN ĐẤT CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG Earthworm as Bio-indicator of Heavy Metal Pollution around Lafarge, Wapco Cement Factory, Ewekoro, Nigeria Olayinka O. T., Idowu A. B., Dedeke G. A., Akinloye O. A., Ademolu K. O., Bamgbola A. A. Ogun State, Nigeria, 2011 Chi tiết GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG Giới thiệu (1) • Kim loại nặng ô nhiễm đất là vấn đề lớn ảnh hưởng tới sức khỏe con người và chất lượng môi trường (Otitoloju., 2009). • Nguồn kim loại nặng đến từ các hoạt động của con người, ví dụ nguồn sơ cấp qua tác động trực tiếp vào đất như việc làm màu mỡ đất hoặc qua các nguồn thứ cấp như luyện kim, lắng đọng từ ô nhiễm không khí (Ferguson, 1990). • Công nghiệp chế biến ximăng: Cd, Cu, Pb, Zn 22-Apr-15 26 GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG Giới thiệu (2) • Giun đất là sinh vật tích tụ kim loại nặng • Giun đất là sinh vật chiếm vị trí quan trọng trong đất: đại diện cho hệ động vật đất, sinh vật mẫn cảm, giun đất chiếm 60–80% sinh khối đọng vật đất nên có vai trò sinh thái quan trọng (Double và Brown, 1988). • Trong điều kiện tốt giun vận chuyển tới trên 45 tấn đất/ha/năm. (Double và Brown, 1988) GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG Thời gian nghiên cứu: Tháng 06-10-2010. Địa điểm nghiên cứu: Nhà máy xi măng LAFARGE Cement factory, WAPCO, Ewekoro, tọa độ 6º 54‘vĩ Bắc, 3º 13' kinh Đông. Ogun state, Tây Nam Nigeria GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG Phương pháp nghiên cứu (1) Thu thập mẫu ĐẤT: 1. Rút mẫu ngẫu nhiên tại 6 điểm nghiên cứu. 2. Lớp đất mặt 10cm được thu thập, dùng tay loại bỏ rác rễ cây. 3. Mỗi địa điểm lấy mẫu trong 4 hố 50x50cm 4. Mẫu đất được cho vào túi politen, dùng 1.00g đất, 15ml HN03, 5ml HCl, sấy ở 100 oC trong 20 phút GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG Phương pháp nghiên cứu (2) Phân tích: 5. Phân tích kim loại nặng với Atomic Absorption Spectrophotometer, (VGR System model 210). Co, Cu, Pb, Zn, Cd và Mn đơn vị đo ppm 22-Apr-15 27 GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG Phương pháp nghiên cứu (1) Thu thập mẫu GIUN: 1. Hố lấy mẫu 50x50cm = 50cm2 2. Tại mỗi địa điểm nghiên cứu mẫu giun được thu thập ở 4 hố khác nhau trong lớp đất 10cm 3. 5-10 giun được thu thập ở mỗi ô dạng bản này và giám định theo Owa (1992). 4. Mẫu giun được bảo quản trong túi thoáng khí cùng đất của ô dạng bản. GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG Phương pháp nghiên cứu (1) Xử lý mẫu GIUN: 5. Nghiền nhỏ giun khô và xử lý mẫu: Dùng1.00g giun + 15ml HNO3 + 5 ml HCl, sấy tiếp ở 150oC trong 2 tiếng. 6. Lọc và cho vào 50ml nước cất 7. Lượng kim loại nặng (Co, Cu, Pb, Zn,Cd và Mn) được xác định bằng máy Atomic Absorption Spectrophotometer, (VGR System model 210). GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG KẾT QUẢ (1) 22-Apr-15 28 GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG KẾT QUẢ (2) GIUN ĐẤT - CHỈ THỊ KIM LOẠI NẶNG KẾT QUẢ (3) • Lượng kim loại nặng giảm dần khi khoảng cách tới nhà máy xi măng tăng lên. Lượng Cd, Co, Cu, Mn, Pb và Zn giảm dần từ 100m NF, 1000m NF và 2000m NF. Đất tại Trường ĐH có lượng kim loại nặng thấp nhất • Xếp hạng theo thứ tự như sau: Mn> Zn> Pb> Cd> Co> Cu. • Lượng Cd, Co, Cu, Pb và Zn có trong giun được thể hiện ở bảng 2. SỬ DỤNG KIẾN LÀM SINH VẬT CHỈ THỊ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SINH CẢNH Emily Mitchell Ayers, Luc Hebou và Karen Needham Rain garden 22-Apr-15 29 22-Apr-15 30 What is a rain garden? • A rain garden is a shallow depression that is planted with deep-rooted native plants and grasses. The garden should be positioned near a runoff source like a downspout, driveway or sump pump to capture rainwater runoff and stop the water from reaching the sewer system. • Vùng đất lõm trồng cây bản địa có rễ ăn sâu xuống đất, dùng để thu gom nước mưa, giảm lượng nước chảy vào hệ thống cống thoát nước 22-Apr-15 31 1. MỞ ĐẦU • “Vườn mưa” (Rain garden), hay “ô bắt nước mưa” (bioretention cell) dùng để quản lý nước mưa: Có tác dụng thu gom nước mưa, lọc ô nhiễm, tăng khả năng thấm xuống đất, giảm xói mòn • Tạo nên môi trường sống cho các loài côn trùng và động vật khác. • Kiến thường đào hang khá lớn, tạo điều kiện cho nước thấm xuống (Wang et al. 1996). • Hình 1 thể hiện vai trò tích cực của kiến trong các vườn mưa này . Hình 1. Quan hệ giữa kiến, cây và đất (theo Wang et al. 1996). Nước thấm xuống đất Thực Vật Kiến Tính thấm của đất Vi sinh vật phân hủy 2. MỤC TIÊU • Đánh giá chất lượng sinh cảnh ở hai khu vực “vườn mưa” mới (hình 02) • Kiến được sử dụng làm sinh vật chỉ thị cho chất lượng sinh cảnh Hình 2A. Sơ đồ thiết kế “VƯỜN MƯA” (A. Davis, 2003) 22-Apr-15 32 Hình 2b. Khu vực nghiên cứu Bãi đỗ xe Rừng “Vườn gom mưa” Góc vườn mưa 3. GIẢ THIẾT • Có nhiều kiến ở trong rừng (F) hơn trong vườn mưa (RG) • Có nhiều kiến trong vườn mưa hơn trong bãi đỗ xe (PKL) Hình 3. Sơ đồ khu vực nghiên cứu F1 – F3: Ba điểm thu mẫu trong rừng PL1- PL3: Điểm thu mẫu trong bãi để xe RG1 Điểm thu mẫu trong vườn 4.2. Thu thập và phân tích số liệu • Thu mẫu bằng mồi nhử kiến ở 8 điểm (mỗi khu vực 2 điểm), were selected. • Thu mẫu trong tháng 10, vào 4 buổi chiều từ 1-6 giờ chiều • Mồi nhử kiến là thịt cá ngừ để trong đĩa petri • Cứ 30 phút kiểm tra bẫy • Thu mẫu loài kiến, bảo quản trong dung dịch 80% ethanol • Định loại kiến theo chuyên gia • Xử lý số liệu theo Multiple F-tests 22-Apr-15 33 Hình 4. Bẫy mồi Cá ngừ, đặt trong các sinh cảnh RỪNG Hình 4. Bẫy mồi Cá ngừ, đặt trong các sinh cảnh VƯỜN MƯA Hình 4. Bẫy mồi Cá ngừ, đặt trong các sinh cảnh BÃI XE 5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU • Hình 5 cho thấy tìm được nhiều kiến trong rừng (F) hơn so với các khu vực khác (RG, RGE và PKL) • Bảng 1 cho thấy sai khác rõ rệt của quần thể kiến ở rừng (F) so với tất cả sinh cảnh khác (p < 0.5). Giả thiết 1 đúng • Không thấy sai khác rõ rệt giữa Vườn (RG) , Góc vườn (RGE) với bãi xe (PKL), giả thiết 2 chưa được chứng minh 22-Apr-15 34 Hình 5. Phân bố của quần thể kiến trong rừng (F), vườn (RG) và bãi xe (PKL) F, RG, and PKL. Comparison F-value P-value F vs RG 66.29 <.0001 F vs PKL 52.31 <.0001 F vs RGE 49.12 <.0001 PKL vs RG 0.04 0.8404 PKL vs RGE 0.05 0.9514 RG vs RGE 0.00 0.9514 RG 1 vs RG 2 0.11 0.7402 Bảng 1. Kết quả xử lý thống kê F < 0,5  có sai khác rõ rệt Paratrechina sp. (86 %) Tapinoma sessile (6%) Aphaenogaster rudis (4%) Hình 9. Ba loài kiến thu được trong khu vực nghiên cứu . Hình 6. Mật độ (tương đối) của kiến 22-Apr-15 35 Hình 8. Kết quả thu mẫu với mồi là sứa.