Đề tài Sinh vật chỉ thị

Lời cám ơn M ôi trường là vấn đề nóng bỏng. Sinh thái, tài nguyên môi trường đã và đang bị phá huỷ một cách nghiêm trọng từng ngày, từng giờ với tốc độ thoái hoá nhanh chóng. Loài người ngày nay đang phải trả giá cho những gì mà các nước phát triển đã làm đối với môi trường cách đây hàng trăm năm. Do vậy, nhân loại đã và đang ý thức được rằng, nếu các vấn đề môi trường không được xem xét, đánh giá đầy đủ và kỹ lưỡng thì tăng trưởng kinh tế và công nghiệp hoá với tốc độ hiện nay nhất định sẽ đi kèm với huỷ hoại môi trường. Trong đề tài này sẽ trình bày một số sinh vật bao gồm động vật, thực vật và vi sinh vật có khả năng chỉ thị đối với môi trường, phát hiện ra độc chất trong môi trường. Hy vọng rằng đề tài này phần nào cung cấp thêm những thông tin về nhu cầu bức xúc hiện nay. Trong quá trình tìm hiểu đề tài, mặc dù đã cố gắng nhưng với lượng kiến thức còn hạn chế, bài tiểu luận này chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp chân thành của thầy để có sửa chữa những sai sót và nâng cao kiến thức để những đề tài sau được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên thực hiện Bùi Thị Mỹ Linh Lời nói đầu Ý tưởng dùng sinh vật để làm chỉ thị cho tính chất môi trường sống của chúng phổ biến hiện nay, và từ indicator hoặc indicator species có thể sử dụng và được hiểu theo nhiều cách khác nhau. Thí dụ một số loài được biết là có nhu cầu riêng biệt với hàm lượng chất dinh dưỡng hoặc với mức độ oxy hoà tan trong thuỷ vực khác nhau. Điều này khi được xác định rõ sự hiện diện của các loài sống riêng biệt trong môi trường chúng sống sẽ phản ảnh điều kiện xác định hoặc các thông số về môi trường trong khoảng giới hạn chịu đựng của chúng. Khái niệm vật chỉ thị này có thể phát triển hơn nữa không phải chỉ là sự ghi nhận đơn giản về sự hiện diện hoặc vắng mặt của loài. Một vài sinh vật chỉ thị tiếp tục tồn tại trong môi trường bị ô nhiễm nhưng phải chịu đựng những stress về vật lý làm cho tỉ lệ tăng trưởng giảm, khả năng sinh sản kém hoặc tập quán sống sẽ thay đổi. Đây chính là một sự xét nghiệm sinh học của sự ô nhiễm môi trường và cho phép chúng ta khám phá ra sự thay đổi và có thể ước lượng cưòng độ của nó, vật chỉ thị sẽ trở thành vật cảm quan sinh học cho sự nhiễm bẩn này hoặc được gọi là stressor. Khái niệm khác với từ biological indicator là khái niệm sinh vật tích luỹ vật chất trong mô của chúng theo cách như thế nào đó phản ứng với các chất ô nhiễm. Lúc này vật chỉ thị được thu và qua phân tích mô của chúng về mặt hoá học thì có thể ước lượng nồng độ môi trường tồn tại như sinh vật được gọi là bio-accummulators của các chất này và chúng thường có lợi riêng biệt khi các chất này có mức độ rất thấp trong môi trường. Summary: Nowadays, toxic and pollutant exist in everywhere. So the life of everyone is threaten day by day. Applying the progresses in science and technology, the scientists are researching the methods which find out poison in the places where are polluted or contaminated. From there to be able to warn dangerous level and apply the preventive polluted measures timely, avoid harmful healthy. With that thinks, the experts discovered many organisms which have wonderful sensitive with the poisons. They can become indicators towards the pollution in soil, water, air … environment. This essay involves four chapters: Chapter one: The general introduction bio – indicator( include: botany, animal, microorganism), the definitions, the concepts, and the particularity of them. Chapter two: To present microorganism indicators, especially the kinds of bacterial contaminated land and running water environmental indicators. Chapter three: To present botanical indicators and their clear – headed reactions to poison. Chapter four: Similar to plants, animals also are the victims of pollution. Thus, they can be used as the indicators. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG Vì sao phải giám sát, tìm chất chỉ thị môi trường: Ô nhiễm môi trường là kẻ thù chung của nhân loại. Nhiệm vụ chủ yếu của những người làm công tác bảo vệ môi trường là trừ bỏ ô nhiễm, làm cho môi trường trở thành trong sạch. Muốn trừ bỏ ô nhiễm môi trường thì phải tìm hiểu, nắm vững nó, chỉ có như thế mới mới lập được những kế hoạch hữu hiệu và sử dụng biện pháp thích hợp để trừ bỏ. Ô nhiễm môi trường có rất nhiều dạng, bao gồm ô nhiễm không khí, ô nhiễm nước, ô nhiễm tiếng ồn, ô nhiễm đất, ô nhiễm các chất thải … Sự ô nhiễm này có thể phân thành ô nhiễm có tính vật lý, tính hóa học và sinh học. Nguồn gây nên ô nhiễm môi trường và các chất ô nhiễm luôn luôn biến đổi. Vì vậy muốn hiểu biết đúng và nắm vững bản chất sự ô nhiễm thì đó là điều không dễ. Để biết được chất gây ô nhiễm môi trường, con người phải giám sát, đo lường môi trường thông qua việc dùng những chất chỉ thị hay sinh vật chỉ thị. Trên thế giới hiện nay chỉ thị môi trường đã và đang được sử dụng rộng rãi, nhờ đó ta có thể nghiên cứu được quy luật về nguồn gốc, phân bố, di chuyển và biến hóa của các chất gây ô nhiễm môi trường, từ đó đưa ra những dự đoán về xu thế ô nhiễm hoặc xác định được đối tượng gây ô nhiễm cần khống chế, lấy đó làm căn cứ khoa học để nghiên cứu các đối sách khống chế ô nhiễm và tiến hành quản lý môi trường. Các định nghĩa, khái niệm: Chỉ thị môi trường: ( Environmental Indicator) Chỉ thị môi trường là một hoặc một tập hợp các thông số môi trường( tác nhân hóa, lý, sinh vật) chỉ ra đặc trưng nào đó của môi trường. Trong thực tế, một thành phần môi trường( đất, nước, không khí, sinh vật) bao gồm vô số các thông số hóa, lý, sinh học. Việc xác định, quan trắc tất cả các thông số này cũng không thể đánh giá được chất lượng môi trường nếu không dựa vào một thông số chủ đạo có giá trị chỉ thị. Dựa vào bản chất các hệ sinh thái, người ta nhận ra rằng sự xuất hiện tăng hoặc giảm về nồng độ( hay cường độ) hoặc sự biến mất của một số thông số( hay tác nhân) đã cho phép xác định được đặc điểm của thành phần môi trường cần nghiên cứu. Các tác nhân đó được gọi là chỉ thị môi trường. Để xác định mức độ ô nhiễm nguồn nước do các yếu tố độc hại( kim loại nặng và các hóa chất độc vi lượng) nhiều khi ta không xác định được sự có mặt của chúng trong nước( vì nồng độ quá thấp) nhưng có thể xác định qua sinh vật chỉ thị( vi khuẩn, động vật đáy, …) vì khả năng tồn lưu lâu dài của các hóa chất độc trong loài sinh vật này. Chỉ thị sinh thái môi trường( Environmental Elogical Indicator): Chỉ thị sinh thái môi trường chuyên nghiên cứu về các 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 đối với sinh vật của môi trường sinh thái. Chỉ thị sinh học( Bioindicator): Từ đặc điểm sinh học của nguồn nước tự nhiên, chúng ta thấy rõ là một số loài thủy sinh có thể phát triển tốt trong môi trường này nhưng lại kém hoặc không thể phát triển trong môi trường khác. Đây là cơ sở để lựa chọn chỉ thị sinh học để quan trắc chất lượng nước và đánh giá tác động đến môi trường nước. Vậy chỉ thị sinh học( biological indicator) là khoa học nghiên cứu một loài hoặc một sinh vật dùng để định mức chất lượng hoặc sự biến đổi của môi trường. Chỉ thị vi sinh( Indicator Microorganisms): Để đánh giá mức độ ô nhiễm nước do chất thải sinh hoạt, ngoài các thông số hóa, lý ta chỉ cần quan trắc các vi sinh chỉ thị: E-coli, tổng Coliform và các vi sinh vật gây bệnh( pathogen), trong đó E-coli là chỉ thị thường dùng nhất vì đặc trưng cho môi trường bị nhiễm phân và dễ xác định trong điều kiện thực địa. Sinh vật chỉ thị( Bio-indicator): Là những cá thể, quần thể hay quần xã có khả năng thích ứng hoặc rất nhạy cảm với môi trường nhất định. Các sinh vật chỉ thị có thể là 1 loài, 1 nhóm loài, có thể tương quan giữa các nhóm loài hoặc tổng số loài trong quần xã và chỉ số đa dạng. Chúng có thể chỉ thị về độ sạch, độ nhiễm bẩn của thủy vực( gắn liền với độ giàu, ngheo dinh dưỡng) chỉ thị về chất lượng nước: nước cứng, nước mềm, nồng độ muối, độ nhiễm phèn, nhiễm độc. 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 điều kiện môi trường đặc biệt hoặc dễ bị chết, bị ảnh hưởng. Ngoài ra còn có động vật chỉ thị( Indicator Animals) Phân loại sinh vật chỉ thị: Tùy 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 (Biomes). Ví dụ có các đại quần xã sau đây: đại quần xã rừng nhiệt đới chỉ thị cho vùng khí hậu nóng quanh năm; đại quần xã rừng rụng lá chỉ thị cho vùng á nhiệt đới; đại quần xã rừng lá kim( Taiga) chỉ thị cho vùng ôn đới, và đồng rêu bắc cực( Tunda) chỉ thị cho vùng địa lý cực bắc. Phân loại theo độ cao. Chúng ta biết rằng, càng lên cao nhiệt độ càng thấp và nồng độ oxy càng loãng. Vì vậy ở vùng nhiệt đới khi ở dưới chân núi là rừng nhiệt đới nhiều tầng che phủ 100% nhưng lên đến độ cao 1500m thì cây chỉ thị là những cây lá nhọn xen cây rừng rụng lá của vùng á nhiệt đới còn lên cao 3000m là thực vật ôn đới. Phân loại theo môi trường thành phần. Ví dụ, chỉ thị môi trường đất, chỉ thị môi trường nước , chỉ thị môi trường không khí… Phân loại theo mức độ ô nhiễm của môi trường. Người ta đã chia ra các mức chỉ thị ô nhiễm, chỉ thị cho ô nhiễm trung bình, chỉ thị cho ô nhiễm nhẹ hoặc là chỉ thị cho không ô nhiễm. Với cách phân loại này, người ta sử dụng cả hai tiêu chí: một là loài có tính nhạy cảm hoặc thích nghi cao; hai là số lượng cá thể của loài đó. Ví dụ, ô nhiễm hữu cơ nguồn nước, người ta dùng ecoli, một vi sinh vật rất thích nghi với điều kiện ô nhiễm này và số lượng cá thể của chúng trong một đơn vị thể tích. Phân loại theo ngành sinh vật. Ví dụ, người ta phân ra: vi sinh vật chỉ thị, thực vật chỉ thị, động vật chỉ thị. Phân loại theo nhu cầu của sinh vật. Một số sinh vật sống trong điều kiện theo nhu cầu của nó, vì vậy khi người ta thấy sự có mặt của nó thì ta biết rằng trong môi trường có sẵn những vật chất mà sinh vật đó cần. Ví dụ, với loài cây có nhu cầu rất cao với kim loại nặng trong đất và nước. Khi thấy loại sinh vật này xuất hiện ta biết được hiện trạng môi trường lúc đó. Kỹ thuật tìm kiếm quặng uran là một ví dụ. Một số nguyên tắc khi sử dụng sinh vật chỉ thị: Để có thể chọn sinh vật chỉ thị, chúng ta trước hết cần xác định là vấn đề chỉ thị cho điều gì? Khi sử dụng sinh vật chỉ thị, người ta cần căn cứ vào các đặc điểm sau: Vật chỉ thị dễ dàng định loại( readily identified). Dễ thu mẫu. Tính thích nghi cao của loài sinh vật đó. Ví dụ, cây năng( Eleocharis Dulcis) chịu được môi trường có độ phèn rất cao, pH có thể ở 2,5. hay là Ecoli có thể sống tốt trong môi trường nước ô nhiễm hữu cơ cao. Có khả năng tích trữ chất ô nhiễm, đặc biệt là phản ánh mức độ môi trường vì sự phân bố của chúng liên quan đến mức độ ô nhiễm môi trường. Dễ dàng nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, có tính biến dị thấp về mặt di truyền cũng như vai trò của chúng trong quần xã sinh vật. Tính nhạy cảm với điều kiện môi trường thay đổi bất lợi hay có lợi cho sinh vật. Ví dụ, con tôm rất nhạy cảm khi điều kiện môi trường đất nước bị ô nhiễm phèn hay độ phú dưỡng quá cao; khi ấy hoặc tôm sẽ chết hàng loạt hoặc bỏ đi nơi khác. Hoặc là khi môi trường thuận lợi thì sếu cổ đỏ bay về sinh sống ở Tràm Chim, Đồng Tháp. Nhưng có thời kì trước đây, sếu đã bay đi nơi khác bởi vì điều kiện môi trường không thích hợp. Các loài sinh vật có độ thích ứng hẹp thường là vật chỉ thị tốt hơn loài thích ứng rộng. Các loài này không nhiều trong hệ sinh thái quần xã. Thí dụ, cây đước phát triển tốt ở môi trường rừng ngập mặn, nó chỉ thị cho mối trường ngập mặn. Ngược lại, đối với cây cỏ hôi, độ rộng muối lớn, thì không có khả năng làm chỉ thị cho môi trường ngập mặn. Các loài có cơ thể lớn thường có khả năng làm chỉ thị tốt hơn những loài có cơ thể nhỏ. Bởi vì trong một dòng năng lượng nào đó, sinh khối lớn hay năng suất toàn phần được duy trì tốt hơn nếu sinh khối đó thuộc về sinh vật lớn. Tốc độ vòng đời các sinh vật nhỏ có thể rất cao. Vì vậy từng loài có mặt trong thời điểm nghiên cứu có thể không phải là sinh vật chỉ thị tối ưu. Trước khi tách một loài ra khỏi loài kia hoặc sử dụng một loài nào đó làm sinh vật chỉ thị, cần phải xem xét các dấu hiệu thực nghiệm và tính chất từng yếu tố giới hạn. Tỷ lệ số lượng của các loài và cả quần xã cũng cần chú ý trong khi xác định sinh vật chỉ thị. Thường thì số lượng của chúng phát triển nó phản ánh đầy đủ tính thích ứng của sinh vật đối với môi trường. Ví dụ, ở vùng nào cây mua phát triển mạnh, mọc đầy các đồi núi, ta biết ngay rằng ở môi trường đó đất hơi chua hoặc chua( pH = 4 - 5). Khi lựa chọn sinh vật chỉ thị chúng ta cần tìm hiểu ảnh hưởng của sự phát triển sinh vật có lợi hay có hại cho môi trường sống của con người và môi trường sinh thái. Tổ hợp các chỉ thị môi trường trong đánh giá tác động đến các hệ sinh thái: Một hệ sinh thái bao gồm các thành phần vô sinh( địa hình, đất, nước, thủy văn, không khí, khí hậu) và hữu sinh( vi sinh, sinh vật dưới nước, sinh vật trên cạn). Các thành phần trong môi trường có quan hệ hỗ tương với nhau và chính chất lượng môi trường quyết định sự tồn tại và phát triển của sinh vật. Do vậy bằng cách quan sát, phân tích tổ hợp các chỉ thị môi trường ta có thể xác định sơ bộ đặc điểm, năng suất sinh học, trạng thái, xu hướng diễn biến và khả năng sử dụng của một hệ sinh thái hay một vùng sinh thái. Ví dụ, tại vùng dồng bằng Sông Cửu Long, chỉ cần quan sát sự hiện diện của cây dừa nước( Nipa fruiticans) cho ta biết đây là vùng thấp, ngập triều, nước bị nhiễm mặn một khoảng thời gian trong năm. Sự có mặt cây bần( sonneratia spp.) cho ta biết ở đó là vùng ven sông, nhiễm mặn nhẹ; sự có mặt cây đước( Rhyzophyta spp.) cho ta biết đây là vùng bãi lầy, thấp, nhiễm mặn trung bình đến cao; cây mắm( Avicennia spp.) chỉ vùng bãi bồi, độ mặn cao quanh năm; cây chà là nước ( phoenix paludosa) chỉ vùng đất cao nhưng nhiễm mặn. Tương tự như vậy, bằng cơ sở khoa học và kinh nhgiệm qua quan sát cấu hình, màu sắc đất, nước các loài cây cỏ, động vật, ta có thể xác định sơ bộ tính chất môi trường của một vùng sinh thái nông nghiệp ở đồng bằng, trung du hay cao nguyên Chọn lọc các sinh vật sử dụng cho việc quan trắc: Các sinh vật có thể được chọn cho các mục đích quan trắc, thông thường dựa trên tốc độ phản ứng được đặt ra( Cairns 1973) hay dựa vào khả năng mẫn cảm với những biến đổi về nhiệt độ. Đặc tính sinh học của sinh vật ảnh hưởng một cách mạnh mẽ đến nhiều loại mô hình quan trắc sinh học hữu dụng, chẳng hạn như: sinh vật có đời sống ngắn, phản ứng kịp thời với những thay đổi môi trường còn các sinh vật có đời sống dài thì sự phản ứng sinh học của chúng có thể trải qua nhiều năm, nhiều thập kỷ và có thể qua nhiều thế kỷ. Loài sinh vật có tốc độ trao đổi cao, và tốc độ tăng trưởng cao thì thường nhạy cảm tốt với các chất ô nhiễm hơn là những sinh vật có tốc độ trao đổi thấp. Sinh vật tiềm sinh có thể chứa các chất ô nhiễm xâm nhập vào môi trường nhanh chóng, khi có sinh vật biến đổi dưới điều kiện biến đổi của môi trường. Nhiều loài sinh vật ngừng sinh sản khi điều kiện bất lợi… Do vậy, những thay đổi về tốc độ thụ tinh sẽ là dấu hiệu của sự thay đổi môi trường. Ngay cả trong một loài thì một số sinh vật được coi là chỉ thị tốt hơn sinh vật kia. Thực vật có mao mạch là chỉ thị hiệu quả nhất cho ô nhiễm không khí bởi vì những loài thông thường không thường không có mao mạch ít nhạy cảm với các chất ô nhiễm không khí. Ví dụ, chất độc của khói quang hóa ở California chưa được biết cho tới khi nó được nhận ra ở sự biến đổi trên cây họ đậu, rau bina, và hình dạng lá cây. Điều này chứng tỏ có sự xuất hiện ozon( Middleton, 1956). Những biến đổi trên lá cỏ non cho thấy có sự hiện diện của peroxyacetylnitrate( bedrow, 1955)… Thực vật trên cạn như tảo, địa y thường rất nhạy cảm với chất ô nhiễm không khí hơn cả thực vật có mao dẫn bởi vì chúng hấp thụ trực tiếp nước và chất dinh dưỡng từ không khí và nước mưa. Kết quả nồng độ các chất ô nhiễm và các chất độc cấp tính sẽ vào cơ thể nhanh hơn thực vật có mao mạch. Một phương pháp đo lường chất ô nhiễm là dùng mật độ địa y, nó là sự tổng hợp các loài các loài hiện có và cả họ hàng của loài này. Trong môi trường nước, tảo và vi khuẩn cyanobacteria là những sinh vật chỉ thị hữu dụng cho những thay đổi khác nhau, sự gia tăng các chất dinh dưỡng( phú dưỡng hóa) có thể được đánh giá nhờ vào sinh khối của tảo và nhiều loài vi khuẩn như: oscillatoria ở hồ Washington. Tảo các và một số tảo khác có khả năng tích tụ kim loại nặng và các chất phóng xạ trong cơ thể của chúng. Động vật thân mềm được sử dụng như là là công cụ quan trắc trong môi trường nước với mạng lưới quan trắc toàn cầu( Goldberg, 1978). Một số loài được sử dụng bao gồm loài Mytius, Grasstrea, Ostrea ở các vùng khơi và duyên hải cửa sông. Loài Geukensia ở vùng ngập triều và Anodonta và họ hàng của nó ở các hồ nước ngọt, cửa sông, suối. Phần lớn người ta quan tâm về cách thức chất ô nhiễm vào tế bào động vật nhuyễn thể và khả năng tồn tại lâu dài của nó. Kim loại, thuốc trừ sâu và các hydrocacbon cũng xâm nhập vào các mô mềm và nồng độ của chúng tăng nhanh và rồi chúng tích tụ ở đó. Hầu như công việc cần làm trước khi hiểu về nồng độ các chất trong mô mềm có thể được sử dụng một cách có hiểu quả để chỉ thị cho các biến động môi trường hiện tại và quá khứ. Sinh vật chỉ thị được xem như là các công cụ rất tốt để chỉ thị cho sự thay đổi của môi trường trong khi các chức năng liên hệ giữa đột biến và những phản ứng được xác định. Ngoài ra sinh vật còn có ích cho những trường hợp không biểu hiện rõ. Nếu có một yếu tố nào trong hệ sinh thái bị suy giảm hay biến mất thì chúng ta phải quan tâm đặc biệt đến nó; cần thiết phải tìm nguyên nhân, bởi vì môi trường tự nhiên biến đổi rất nhanh chóng. Các loài điển hình có thể biến mất ở một vùng sinh thái nào đó do con người hay do cạnh tranh giữa các sinh vật. Có nhiều cách để chọn đối tượng quan trắc. Ví dụ, động vật ăn thịt bậc cao có khả năng chống chịu cao với thuốc trừ sâu. Điều đó có ý nghĩa quan trọng trong việc thay đổi môi trường. Bởi vì những động vật này có phạm vi tìm mồi rất rộng lại có khả năng tích lũy cao các vật chất, kể cả chất ô nhiễm. Mặt khác, nhiều thành phần môi trường được nhận biết từ kết quả phân tích cơ thể con mòng biển. Do đó, mòng biển được sử dụng để kiểm soát ô nhiễm hóa chất, sâu và bướm cũng được sử dụng làm sinh vật chỉ thị môi trường qua tỉ lệ phân bố của nó. Có sự thay đổi của số lượng cá thể, nhất là thay đổi màu sắc của bướm khi môi trường thay đổi nhất là về sắc tố. Tiến hóa là một sự chọn lọc tự nhiên, nơi có các chất gây ô nhiễm là một yếu tố qui định tỉ lê sống sót của một số loài và số lượng nguồn gen( Rette Well, 1973). Các nhà sinh vật, các nhà độc chất còn sử dụng một số động vật có vú làm chỉ thị khi khảo sát ảnh hưởng của độ độc đến con người( Buck, 1979; Harsh Black, 1984). Những phương pháp này rất có ý nghĩa đối với các nhà sinh thái môi trường, nó còn giúp con người xác định các loài có kích thước nhỏ, tỷ lệ sống ở những vùng thích hợp với chúng mà dân cư chiếm làm nơi cư trú. Chim là loài sinh vật tốt dùng để quan trắc sinh học bởi vì có sự liên quan để nhận biết với số lượng lớn mà thành phần loài thì ít. Phần lớn các loài quan sát nghiệp dư hiểu nhiều và quan sát một cách thường xuyên. Việc đếm và điều tra số lượng chim con được tiêu chuẩn hóa chúng đã cung cấp giá ttị lâu dài và tuyệt vời về dạng phân bố bầy đàn. Các loài sinh vật chỉ thị: Như đã trình bày ở trên, các loài sinh vật dùng làm sinh vật chỉ thị bao gồm cả động vật( động vật không xương sống, động vật có xương sống, động vật đáy, động vật phù du), thực vật và vi sinh vật. CHƯƠNG II: CHỈ THỊ VI SINH VẬT (indicator microorganisms) Khái quát về vi sinh vật: Ô nhiễm trên thế giới nói chung và ở nước ta nói riêng phần lớn là do những tập quán phản vệ sinh, do các hoạt động nông nghiệp với những phương thức canh tác khác nhau và do cách thải bỏ không hợp lý các chất cặn bã vào lòng đất hay thải trực tiếp vào thủy vực, do những chất gây ô nhiễm từ không khí lắng xuống lòng đất... Ở những nước công nghiệp phát triển, ô nhiễm đất thường do việc sử dụng phân bón hóa học, các chất điều hòa sinh trưởng, các thuốc bảo vệ thực vật… Trong khi đó, ở các nước đang phát triển, ô nhiễm đất và các nguồn nước gây ra bởi những tác nhân sinh học như các loài vi sinh gây bệnh và chúng luôn luôn tạo ra những tình trạng căng thẳng. Ô nhiễm bởi các tác nhân hóa học có độc tính đối với người và các loài sinh vật khác như DDT, PCB, Hg, Cd, Pb… thừơng được phân tích bằng con đường hóa học với những thiết bị tinh vi. Việc đánh giá độc tính của các chất này bằng vi sinh vật hiện nay còn dựa trên các biện pháp sinh học, trong đó các sinh vật thường được dùng để trắc nghiệm độ độc thường là chó, khỉ, thỏ, chuột trắng, chuột lang, cá, thực vật… Trong vài năm gần đây, một phương pháp mới được sử dụng dựa trên cường độ phát huỳnh quang của loài vi khuẩn phát sáng ( phytobacteria) khi trộn lẫn với độc chất ở các nồng độ khác nhau để xác định độ độc. Ô nhiễm bởi các tác nhân sinh học chủ yếu là các vi sinh vật gây bệnh có nguồn gốc từ phân, chủ yếu là những vi sinh vật sau: Trực khuẩn Shigella dysenteriae gây bệnh lỵ. Trực khuẩn Salmonella typhi gây bệnh thương hàn. Trực khuẩn Salmonella Paratyphi gây bệnh phó thương hàn. Phẩy khuẩn Vibrio cholera gây bệnh tả. Từ năm 1962, người ta phát hiện thêm một tác nhân gây dịch tả trên thế giới không còn là Vibrio cholera cổ điển nữa mà do Vidrio eltor gây bệnh tả, có khả năng sống dai dẳng hơn V. Cholera. Hệ vi sinh vật đường ruột và vi sinh vật gây bệnh trong nước thải: Trong phân người và phân gia súc có rất nhiều vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn. Trong đó có những vi khuẩn không gây bệnh và vi khuẩn gây bệnh. Các vi khuẩn không gây bệnh là những vi sinh vật hoại sinh, như Enterbacterium mà chúng ta đã đề cập đến ở trên. Các vi khuẩn gây bệnh, như phẩy khuẩn tả Vibrio, vi khuẩn lỵ Shigella, vi khuẩn thương hàn Samonella và phó thương hàn, v.v.) có thể có trong nước khi bị nhiễm phân. Trong thực tế khó có thể xác định tất cả các loại vi khuẩn này có trong từng mẫu nước vì công việc tốn khá nhiều thời gian và phức tạp. Vì vậy, trong công tác giảm sát ô nhiễm về vi sinh vật gây bệnh hoặc kiểm tra vệ sinh của nước người ta chọn vi sinh vật chỉ thị. Chỉ cần xác định chỉ thị ta có thể kết luận nước có bị nhiễm phân huỷ không và nước có thể có hoặc không có những vi sinh vật gây bệnh đường ruột. Có ba nhóm vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm phân: Nhóm Caliform đặc trưng là Escherichia coli( E coli) Nhóm Streptococci đặc trưng là Streptococcus faecalis. Nhóm Clostridia khử sunfit đặc trưng là Clostridium perfringens. Sự có mặt của các vi khuẩn này chỉ ra rằng nước bị nhiễm phân. Như vậy có nghĩa là có thể có vi khuẩn gây bệnh đường ruột trong nước và ngược lại. Trong ba nhóm này thì E.coli hay được dùng nhất, vì: Chúng là nhóm vi sinh vật đại biễu quan trọng nhất trong việc đánh giá vệ sinh nguồn nước và có đầy đủ các tiêu chuẩn của loại vi sinh chỉ thị lý tưởng. Chúng có thể xác định trong điều kiện thực địa với những phương pháp tương đối đơn giản và tin cậy. Xác định Coliform dễ hơn các nhóm khác: đối với Streptocacci cần phải giữ nhiệt lâu hơn, còn Clostridia phải tiến hành ở 80°C và phải lên men hai lần. Xác định E.coli và kết quả thể hiện bằng hai cách tính: chuẩn coli và chỉ số coli. Chuẩn coli (coli titre) là số mililit nước có một tế bào E.coli và chỉ số coli (coli index) là số tế bào coli có trong 1 ml nước. Các loài vi khuẩn trên tồn tại trong đất bị nhiễm phân tươi, thời gian tồn tại của các loài này trong các loại môi trường đất, nước có khác nhau tùy theo đặc tính của loài, thành phần của đất, nước… Nhìn chung thời gian tồn tại của chúng có thể từ 2 đến 4 tuần hoặc hơn nữa. Ngoài các loại vi sinh gây bệnh ra, còn phải kể đến các loài kí sinh trùng khác nhau như giun, sán, amid cũng tồn tại trong môi trường bị nhiễm phân. Việc xác định các nguồn nước và đất sử dụng cho mục đích nông nghiệp không bị nhiễm các loài sinh vật gây bệnh trên là cần thiết. Công việc này chỉ có thể thực hiện được bằng con đường chỉ thị sinh học thông qua việc nuôi cấy và xác định trên những môi trường dinh dưỡng đặc trưng cho từng loài, do đó rất khó khăn, tốn kém và thời gian dài( thường từ 1 đến 2 tuần). Hơn nữa, vì là các sinh vật sống nên chúng có khả năng sinh sản trong đường tiêu hóa của người và gây bệnh dù chúng hiện diện một lượng rất nhỏ. Việc xác định những loài này với một lượng nhỏ là một việc vô cùng khó khăn. Bên cạnh đó, chúng ta cũng có những vi sinh vật khác cũng sống trong đường tiêu hóa của người và động vật máu nóng, không gây bệnh và có ưu điểm là xác định dễ dàng, nhanh chóng hơn các loài gây bệnh và được các nhà khoa học sử dụng chúng như là những sinh vật chỉ thị cho sự ô nhiễm phân. Nếu đất và nước không bị ô nhiễm phân thì xem như chúng an toàn cho sinh hoạt và cho