intTypePromotion=1
ADSENSE

Bài giảng Chỉ thị sinh học môi trường: Chỉ thị sinh học môi trường đất - GS.TS. Nguyễn Thế Nhã

Chia sẻ: Minh Vũ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:35

125
lượt xem
26
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Chỉ thị sinh học môi trường: Chỉ thị sinh học môi trường đất" cung cấp cho người học các kiến thức: Khái quát ô nhiễm môi trường đất, ô nhiễm đất tự nhiên, ô nhiễm đất nhân tạo, các chất gây ô nhiễm đất, chỉ thị ô nhiễm đất. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chỉ thị sinh học môi trường: Chỉ thị sinh học môi trường đất - GS.TS. Nguyễn Thế Nhã

  1. 22-Apr-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT 1. Khái quát ô nhiễm môi trường đất 1. Khái quát ô nhiễm môi trường đất 2. Ô nhiễm đất tự nhiên • Tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi • Đất phèn trường đất bởi các tác nhân gây ô nhiễm. • Đất mặn (tiêu biểu là rừng ngập mặn) • Đất bị ô nhiễm có chứa một số độc tố, • Gley hóa chất có hại cho cây trồng vượt quá nồng 3. Ô nhiễm đất nhân tạo độ đã được quy định. • Chất thải công nghiệp • Chất thải sinh hoạt • Thuốc BVTV, phân hóa học, kim loại • Chất thải nông nghiệp nặng quá mức quy định của Tổ chức Y tế 4. Các chất gây ô nhiếm đất thế giới. 5. Chỉ thị ô nhiễm đất • Tự nhiên • Nhân tạo CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT 2. Ô nhiễm môi trường đất – Tự nhiên 3. Ô nhiễm môi trường đất – Nhân tạo (1) • Nhiễm phèn: do nước phèn tự một nơi khác di Chất thải công nghiệp: khai thác mỏ, sản xuất chuyển đến. Chủ yếu là nhiễm Fe2+, Al3+, SO42- hóa chất, nhựa dẻo, nylon, các loại thuốc nhộm, . pH môi trường giảm gây ngộ độc cho con các kim loại nặng tích tụ trên lớp đất mặt làm đất người trong môi trường đó. bị chai, xấu, thoái hóa không canh tác tiếp được. • Nhiễm mặn: do muối trong nước biển, nước Chất thải sinh hoạt: Phân, nước thải, rác… triều hay từ các mỏ muối,… nồng độ Na+, K+, CH4, H2S, vi sinh vật yếm khí, trực khuẩn lỵ, Cl- áp suất thẩm thấu cao gây hạn sinh lí cho thương hàn, ký sinh trùng… thực vật. • Gley hóa trong đất sinh ra nhiều chất độc cho sinh thái (CH4, N2O, CO2, H2S. FeS,..) 1
  2. 22-Apr-15 CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT 3. Ô nhiễm môi trường đất – Nhân tạo (2) 4. Phân loại ô nhiễm môi trường đất – Theo  Chất thải nông nghiệp: tác nhân gây ô nhiễm • Phân, nước tiểu động vật…  Ô nhiễm đất do tác nhân hoá học: Bao gồm phân • Sử dụng dư thừa các sản phẩm hóa học như bón N, P, thuốc trừ sâu, chất thải công nghiệp và phân bón hóa học, chất kích thích sinh sinh hoạt (kim loại nặng, độ kiềm, độ axit v.v...). trưởng, thuốc trừ sâu, trừ cỏ, tồn tại lâu trong  Ô nhiễm đất do tác nhân sinh học: Trực khuẩn lỵ, đất, tích tụ sinh học, thay đổi cân bằng sinh thương hàn, các loại ký sinh trùng. học giữa đất và cây trồng  Ô nhiễm đất do tác nhân vật lý: Nhiệt độ (ảnh • Lan truyền từ môi trường đã ô nhiễm (không hưởng đến tốc độ phân huỷ chất thải của sinh vật), khí, nước), từ xác bã thực, động vật chất phóng xạ (Uran, Thori, Sr90, I131, Cs137). CHỈ THỊ VÙNG ĐẤT PHÈN CHỈ THỊ VÙNG ĐẤT PHÈN • Đặc điểm: Vi sinh vật trong đất phèn: – pH thấp • Vi khuẩn Thiobacillus thiodans, Thiobacillus – giàu các chất độc dạng ion Al3+, Fe3+, SO42- femorxidans. – ngập nước quanh năm hay ngập 1 thời gian – Sống được ở độ pH= 2 – hoá phèn nhanh chóng khi khô nước – Lấy năng lượng từ phản ứng oxi hóa khử trong quá – Thường có màu đen hoặc nâu ở tầng đất mặt. trình tạo phèn. – Có mùi đặc trưng của lưu huỳnh và H2S. – Thiobacillus ferorxidans có vai trò xúc tác trong quá trình oxi hóa khử Fe2+ thành Fe3+. 2
  3. 22-Apr-15 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 3
  4. 22-Apr-15 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) Súng co (Nymphea stellata) Sen (Nelumbium nelumbo) Chỉ thị vùng đất phèn nhiều 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. Năng ngọt (Elocharis dulcis) Cỏ bàng (Lepironia articulate) 4
  5. 22-Apr-15 Chỉ thị vùng phèn ít và trung bình Thực vật chỉ thị vùng phèn tiềm tàng (nằm giữa đất mặn và đất phèn ) Cây ráng Cỏ lác (Udu cyperus) Cỏ ống (Panicum repens) Thực vật chỉ thị vùng phèn tiềm tàng CHỈ THỊ VÙNG ĐẤT NGHÈO DINH DƯỠNG Cây chà là Cây rau mương 5
  6. 22-Apr-15 CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT PHÈN CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT PHÈN • Rừng tràm vùng trũng nội địa: – cao từ 10-15 m Rừng tràm giữa các đồi cát: – thân thẳng vút, tán hình – ngập trên các trũng vào tháp mùa mưa – tầng cỏ sát mặt đất rất rậm – cao 8 – 10 m rạp với loại choại, dớn, mua, – phân cành sớm, tán hình dành dành... dù chiếm ưu thế – nhiều dây leo như mây nước, Cây dành dành – phía trên là tầng cây tràm dây cương… – phía dưới là các loại cây choại, dây cương, hoàng đầu, cỏ cây tượng… Cây tràm Cây mái dầm (Cryptocoryne ciliata) CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT PHÈN CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT PHÈN • Rừng tràm trên đất than bùn: • Rừng tràm trên đất sét: – Kiểu thoái hoá của cây do tác động của lửa – Rừng bị tàn phá thường xuyên, lớp than bùn rừng và con người chặt phá hàng năm chảy cháy để lộ ra lớp sét phía dưới. – Tràm thích nghi với lửa rừng  chiếm ưu thế – Tùy đặc tính đất sét, rừng tràm trên đất than hơn các loại cây khác. bùn biến thành rừng tràm - sậy hoặc rừng – Tràm cao đến 10 – 15m tràm - sậy - năng. – Đường kính thân cây 30 – 40 cm và nhiều dây – Tầng trên: tràm cao 10 – 15m leo quấn quanh thân – Tầng dưới: cây cao 1 – 2m – Tăng trưởng kém 24 6
  7. 22-Apr-15 CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT NGẬP MẶN • Thực vật chỉ thị cho rừng CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT NGẬP MẶN 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 Dừa nước (Nypa fritican) môi trường. Mắm (Avicennia) Vẹt dù (Bruguiera sexangula) Bruguiera gymnorhiza 25 CHỈ THỊ VÙNG ĐẤT CHUA • 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 Đỗ quyên Sim (Rhodomyrtus tomentosa) 7
  8. 22-Apr-15 CHỈ THỊ SINH HỌC RỪNG • ĐỘNG VẬT: CHỈ THỊ MT NGẬP MẶN Sinh vật được coi là chỉ thị cho môi trường ngập mặn 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 là Địa sâm xem them môi trường sinh thái rừng ít bị thay đổi. Lan hài Lan hài đỏ 30 CHỈ THỊ SINH HỌC RỪNG ĐỘNG VẬT CHỈ THỊ SINH HỌC RỪNG Thảm thực • Các loài đặc hữu, quý hiếm : vật rừng ôn đới Phân bố hẹp, thích ứng với môi trường sinh thái nhất định. Khi các yếu tố môi trường vượt quá giới hạn Xuân Hạ cho phép → số lượng cá thể suy giảm hoặc không còn hiện diện ở đó. thay đổi thời tiết Thu Đông 31 8
  9. 22-Apr-15 CHỈ THỊ SINH HỌC RỪNG Tác động của các kiểu rừng đến một số loài đặc trưng Loài đặc trưng Rừng thưa Rừng thường Rừng bị phá hoặc bị xanh chuyển đổi sử dụng Voi Nhiều Ít / không gặp Không gặp Tuyến trùng (Nematodes) là sinh Bò tót Bò rừng Nhiều Nhiều Thấp Thấp Không gặp Không gặp vật chỉ thị trong đánh giá tình Hổ Trung bình Trung bình Thấp trạng đất Nai Nhiều Nhiều Thấp Hoẵng Nhiều Nhiều Thấp Loài thuộc họ Vượn Thấp Nhiều Thấp Fafeng Li 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 - Tuyến trùng là sinh vật chỉ thị? Lợi điểm của dấu hiệu sinh học • Có mặt ở khắp nơi (Ubiquitous) • Có 5 – 8 nhóm dinh dưỡng  Nhạy cảm --- cung cấp tín hiệu • Sống tự do trong đất sớm • Tiếp xúc trực tiếp với chất gây ô  Dễ sử dụng nhiễm đất • Có phản ứng khác nhau với xáo trộn  Thước đo độc tố sinh thái môi trường đất 9
  10. 22-Apr-15 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 Mục tiêu 1) Định lượng ảnh hưởng của độc tố tới đặc điểm Chi tuyến Nhóm Phản ứng với Xáo trộn MT Nguồn tài liệu trùng CP Dinh Mẫn cảm Chịu phát sinh của tuyến trùng dưỡng Acrobeles 2 B √ Korthals et al. 1998 Plectus 2 B √ Korthals et al. 2) Xác định tương quan giữa PAH và cấu trúc DNA 1996 Clarkus 4 P √ Fiscus & Neher 2002 Tylenchulaimu 4 F √ Fiscus & Neher s 2002 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Enchodelus 4 O √ Fiscus & Neher 2002 Aporcelaimus 5 P √ Fiscus & Neher 2002 Eumonhystera 1 B √ Fiscus & Neher 2002 10
  11. 22-Apr-15 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 Nồng độ PAH trong đất ở địa điểm nghiên cứu ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU PAHs Concentration (ppm) • Fostoria Wastewater Treatment Plant Phenanthrene 240.46 – Heavy metals: Cu, Zn, Mn, etc Fluoranthene 605.68 – Metal control Pyrene 775.03 • Toledo Tie Site (TTS) 5-ring PAH 8251.42 – PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) Benzo [] pyrene 2077.55 • Angola & Warehouse roads – PAH control ? Tuyến trùng sống được trong đất có PAH cao 11
  12. 22-Apr-15 Kết quả nghiên cứu quan hệ Độc tố - TT Mục tiêu 1 Độ độc (LC50) của PAHs (ppm) Định lượng ảnh hưởng của độc tố tới đặc điểm Loài TT Fluoranthene Phenanthrene Benzo (α) pyrene phát sinh của tuyến trùng Aphelenchus 17.92 10.70 > 8* a. chỉ số sống sót (LC50) Acrobeloides >8 >8 3.85 b. chỉ số phát triển (lượng sinh khối/thời gian) c. chỉ số sinh sản (số lượng và kích thước Clarkus 3.85 2.61 0.57 trứng) Ảnh hưởng của Cu tới sinh khối Ảnh hưởng của Cu tới sự phát triển (ug) loài Acrobeloides của loài Aphelenchus : 10 Cu Concentrations: red = 0, blue = 5, pink = 10 ppm pink = 20, blue = 10, red = 0 ppm 12
  13. 22-Apr-15 Ảnh hưởng của Cu tới sinh sản (kích thước Ảnh hưởng của Cu tới số lượng trứng trứng) Aphelenchus Nematode [x] (ppm) Biomass (g)  SE p Nematode [x] (ppm) Fecundity* P Aphelenchus 0a 872  143 Acrobeloides 0a 3.98*10-4  1.56*10-5 10a 983  108 0.3480 5a 3.55*10-4  2.64*10-5 0.0948 20b 474  25 0.0006 10 0  0.00 Aphelenchus 0a 3.77*10-4  2.28*10-5 * (# eggs + # juveniles) / # adults 10a 3.66*10-4  1.40*10-5 0.8943 20a 3.12*10-4  1.97*10-5 0.1671 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 Giun đất • Động vật không xương sống • Ngành giun đốt (Annelida), XEM THÊM 1  Có quan hệ rõ ràng giữa PAH và DNA • lớp giun ít tơ (Oligochaeta), XEM THÊM 2  Thước đo độc tố • bộ Lumbricidae.  Có phản ứng với PAH  Benzo(a)pyrene 13
  14. 22-Apr-15 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. 14
  15. 22-Apr-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? Giun đất di chuyển thế nào? • Giun rất nhiều lông mịn nhỏ xíu • Ếch nhái phía dưới thân thể. • Chim • Giun đất sử dụng hệ thống lông • Con người này để bám vào đất khi di chuyển. 15
  16. 22-Apr-15 Cơ dọc giãn ra Cơ vòng Cơ vòng Cơ dọc (kéo dài co lại giãn ra co lại đốt thân) Đầu Lông tơ VIDEO GIUN ĐẤT DI CHUYỂN Giun đất và hệ thống hang ổ Vai trò của Giun đất 1. Tham gia vào hình thành đất trồng  Giun đất suốt ngày đào – Vận chuyển các sản phẩm thực vật từ trên mặt hang đất xuống lớp đất sâu  Giun đất thường đào 20cm – Đào hang làm cho đất thông thoáng, tạo điều hang mỗi ngày. kiện cho sinh vật hoạt động.  “Trước khi con người phát minh ra lưỡi cày, giun đất đã cày đất và mãi mãi sẽ cày đất” (Darwin) 16
  17. 22-Apr-15 Vai trò của Giun đất PHÂN HỦY TÀN DƯ CÂY KHOAI TÂY Trước khi xử lý SAU 7 NGÀY 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. 66 Vai trò của Giun đất Vai trò của Giun đất 2. Cải tạo đất 2. Cải tạo đất – Đẩy nhanh quá trình khoáng hóa chất hữu cơ – Do có khả năng chuyển hóa xác hữu cơ thành thành các chất dinh dưỡng khoáng nuôi cây phân hỗn hợp của giun đất mà Giun đất đang trồng. được sử dụng để xử lý rác thải sinh hoạt một – Giun là một loại phân bón đa yếu tố hỗn hợp cách khoa học và hiệu quả. với khối lượng lớn: Có 25 – 120 tấn/ha/ năm. – Tin Bộ tài nguyên&MT – Ba tạ rác 1 lạng giun 17
  18. 22-Apr-15 Vai trò của Giun đất Vai trò của Giun đất 3. Thuốc chữa bệnh 5. Một số tin mạng – hen suyễn, – Các tin mạng về giun – hạ sốt, – Giun đất khổng lồ 1 – an thần, – Giun đất khổng lồ 2 – giải độc. 4. Nguồn thức ăn giàu đạm – Chăn nuôi gia súc, gia cầm, cá và tôm.. Giun đất chỉ thị MT đất Giun đất chỉ thị MT đất 1. Chỉ thị cho độ phì của đất 1. Chỉ thị cho độ phì của đất – Thành phần loài và số lượng giun đất là chỉ thị – Nhiều nước đã thả giun đất vào vùng thiếu giun rất tốt cho độ phì nhiêu của đất đất để cải tạo đất.- Tây Ban Nha chỉ sau 4 năm – Con người dùng giun đất để cải tạo biến đổi bón vôi và thả giun đất, đồng cỏ mất sức sản xuất nhanh độ phì nhiêu của đất, biến các vùng đất đã trở nên xanh tốt, cho năng suất cao hơn hẳn hoang, cằn cỗi thành vùng đất trồng trọt, phì nhiêu 18
  19. 22-Apr-15 Giun đất chỉ thị MT đất Giun đất chỉ thị MT đất 2. Giun đất chỉ thị cho nguồn gốc phát sinh 2. Giun đất chỉ thị cho nguồn gốc phát sinh và mức độ biến đổi cảnh quan (1) và mức độ biến đổi cảnh quan (2) – Sinh cảnh tự nhiên: đặc trưng bởi nhiều loài và – Trong đất rừng có khoảng 30 loài giun đất, đất các loài địa phương ven sông suối (28 loài), đất hoang hóa (9 loài), – Sinh cảnh nhân tạo số loài giảm sút rõ rệt với tỷ savan (8 loài), đất cát ven biển (3 loài) lệ lớn các loài từ vùng khác hoặc các sinh cảnh khác di chuyển đến. Giun đất chỉ thị MT đất Giun đất chỉ thị MT đất 2. Giun đất chỉ thị cho nguồn gốc phát sinh 3. Giun đất chỉ thị cho tính chất đất và mức độ biến đổi cảnh quan (2) – Giun đất có phần trăm số lượng và sinh khối cao – Đất trồng cây ngắn ngày (42 loài), đất bờ mương, hơn nhóm Mesofauna (>2cm) khác ở các vùng bờ ruộng (28 loài), đất vườn (17 loài), đất chuồng đất cát ven biển, đất mặn, đất trồng cây lâu năm. 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. 19
  20. 22-Apr-15 Giun đất chỉ thị MT đất Giun đất chỉ thị MT đất 3. Giun đất chỉ thị cho tính chất đất 3. Giun đất chỉ thị cho tính chất đất – Đối với thành phần cơ giới có thể dựa vào các loài giun • Đối với hàm lượng mùn trong đất: khác nhau để đánh giá: • Ph. califonica và Ph. triastriata chỉ thị cho đất nghèo – Giun quắn (Pheretima posthuma) chỉ thị cho đất cát pha, loài này có đặc điểm đặc trưng: xoắn cơ thể khi bị mùn 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 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 ) 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2