Khảo sát thu mẫu ngoài thực địa

Các mẫu nghiên cứu được thu hằng tháng từ tháng 1/2019 đến tháng 12/2019 tại 8 vị trí bao gồm: 5 điểm trên hồ Trị An (kí hiệu từ TA1–TA5), 3 điểm còn lại ở các vị trí dưới chân đập Trị An (ĐN), thượng nguồn hồ Trị An ở sông Đồng Nai (ĐQ) và thượng nguồn hồ Trị An ở sông La Ngà (LN) (Figure 1).

Mẫu VKL được thu bằng lưới thu thực vật phù du hình chóp, đường kính miệng lưới 40 cm, dài 90 cm, mắt lưới 25 μm. Mẫu định tính được thu bằng cách kéo lưới quanh điểm thu mẫu. Mẫu được bảo quản trong chai nhựa 150 mL và cố định với 4% formaldehyde tại hiện trường5. Mẫu định lượng thu ở tầng mặt vào can nhựa 2 L và cố định bằng với 4% formaldehyde tại hiện trường5. Mẫu VKL nở hoa được thu trực tiếp bằng lưới thu thực vật phù du vào can nhựa 2 L tại những khu vực có xuất hiện VKL nở hoa. Mẫu phân tích hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng (TSS), tổng N (TN) và tổng P (TP) được thu trong can nhựa 2 L. Các mẫu được bảo quản trong thùng lạnh và vận chuyển về phòng thí nghiệm. Các thông số môi trường như pH, DO, nhiệt độ được đo đạc tại hiện trường bằng máy đo nhanh đa chỉ tiêu (WTW Multi 3320, Weilheim, Germany). Độ đục được đo tại hiện trường bằng thiết bị đo độ đục (Hach, 2100P).

Phân tích trong phòng thí nghiệm

Mẫu định tính VKL được quan sát dưới kính hiển vi Olympus có độ phóng đại 100–400 lần, ghi nhận kích thước tế bào, các đặc điểm về hình thái5. Các loài VKL được định loại theo phương pháp hình thái so sánh dựa vào các tài liệu Dương Đức Tiến (1996)19; Dương Đức Tiến và Võ Hành (1997)20; Komárek và Komárková (2004)21; Komárek và Zapomělová (2008)22. Hệ thống phân loại được xếp theo hệ thống phân loại của AlgaeBase23. Mẫu định lượng để lắng hoàn toàn sau 48 giờ, một số chi VKL (Planktothrix, Phormidium, Chroococcus, Gloeocapsa, Merismopedia, Gomphosphaeria, Arthrospira, Lyngbya…) lắng; ngược lại một số chi (Microcystis, Cylindrospermopsis, Anabaena…) nổi trên mặt. Sau đó dùng ống lọc nhẹ nhàng loại bỏ bớt phần nước trong mẫu cho đến khi thể tích mẫu còn lại khoảng 10–15 mL/mẫu. Mật độ tế bào VKL trong mẫu được xác định bằng buồng đếm Sedgewick Rafter, riêng nhóm Microcystis spp. và những mẫu nở hoa có mật độ Microcystis spp. chiếm ưu thế sẽ được định lượng riêng bằng buồng đếm Neubauer improved5.

Xử lý số liệu

Các số liệu VKL (số lượng loài và mật độ tế bào VKL) và chất lượng môi trường nước gồm nhiệt độ, pH, DO, độ đục, TSS, TN và TP từ 2008–2018 được thu thập từ các số liệu lưu trữ ở Viện Sinh học Nhiệt đới và Trung tâm Quan trắc Môi trường tỉnh Đồng Nai.

Chỉ số chất lượng môi trường nước (WQI) được tính theo hướng dẫn của Tổng cục Môi trường (Quyết định số 1460/QĐ-TCMT ngày 12/11/2019)24. Chất lượng môi trường nước được phân thành 6 loại theo giá trị của WQI như ở Table 1.

Mức độ phú dưỡng hóa môi trường nước được phân loại dựa vào hàm lượng TN và TP theo phương pháp của Nürnberg và Shaw (1998) 25 như trình bày ở Table 2.

Các kết quả được tổng hợp và trình bày dưới dạng biểu đồ bằng phần mềm Excel. Giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của các thông số môi trường và các chỉ số được sử dụng để so sánh và đánh giá sự thay đổi của chất lượng môi trường nước.

Chất lượng môi trường nước

Nhiệt độ nước mặt ở hồ Trị An dao động từ 24,6–32,0°C, trung bình từ 27,2–30,3°C qua các năm (Figure 2). Khu vực nghiên cứu ở trong vùng nhiệt đới gió mùa nên nhiệt độ nước mặt khá cao. Nhiệt độ nước mặt ghi nhận ở nghiên cứu này tương đồng với một số kết quả báo cáo trước đây ở hồ Trị An, hồ Dầu Tiếng1, 4, 26 và một số hồ ở vùng nhiệt đới27. Kết quả nghiên cứu cho thấy nhiệt độ trung bình nước mặt ở hồ Trị An có xu hướng tăng từ năm 2008 (27,2°C) đến năm 2019 (30,3°C). Cần có thêm các nghiên cứu và thu thập số liệu (trong khoảng 30 năm trở lại đây) để làm cơ sở đánh giá chính xác hơn thay đổi nhiệt độ môi trường nước hồ Trị An.

Diễn biến pH ở hồ Trị An từ năm 2008–2019 được trình bày ở Figure 2. Trong thời gian nghiên cứu, pH ở hồ Trị An có tính kiềm nhẹ và có giá trị pH 6,0–9,3 và giá trị trung bình pH 7,5–8,1 và ít thay đổi qua các năm. Giá trị pH trung bình qua các năm nhìn chung đều ở trong quy chuẩn (pH 6,0–8,5) cho phép của QCVN 08-MT:2015/BTNMT24. Kết quả này tương đồng với một số công bố trước đây ở hồ Trị An, hồ Dầu Tiếng, hồ Núi Cốc4, 26, 28.

Hàm lượng DO qua các năm 2008–2019 dao động từ 2–13 mg/L, trung bình từ 5,8–7,5 mg/L (Figure 2). Giá trị DO trung bình qua các năm ở hồ Trị An đều nằm trong quy chuẩn A1. Giá trị DO trung bình ở nghiên cứu này phù hợp với kết quả nghiên cứu của Dao và cs. (2016)4 ở hồ Trị An giai đoạn 2008–2009. Tuy nhiên trong thời gian khảo sát, ghi nhận hàm lượng DO thấp (< 4 mg/L) hoặc khá cao (>12 mg/L) tại một số khu vực. Hàm lượng DO ở hồ Trị An có biên độ dao động rộng (2–13 mg/L), điều này cho thấy ở một số thời điểm và khu vực, môi trường nước có dấu hiệu ô nhiễm cục bộ làm cho hàm lượng DO giảm thấp, có thể gây chết thủy sinh vật trong nước.

Độ đục tại khu vực nghiên cứu có giá trị 2–156 (NTU), trung bình từ 10,8–33,3 (NTU) qua các năm từ 2008–2019 (Figure 3). Độ đục có xu hướng gia tăng từ năm 2008 đến năm 2019. Hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) tại khu vực nghiên cứu dao động từ 9,2–182 mg/L, trung bình từ 14–31 mg/L (Figure 3). Nhìn chung, giá trị trung bình của độ đục và hàm lượng TSS ở hồ Trị An có xu hướng tăng trong hơn mười năm trở lại đây. Theo báo cáo của Bui và Le (2016)29, riêng tải lượng TSS trên thượng nguồn sông Đồng Nai mang về hồ Trị An lên đến 140 ngàn tấn/năm. Nguyên nhân có thể là do thay đổi hiện trạng sử dụng đất và lớp phủ bề mặt đất ở lưu vực hồ, diện tích rừng giảm, ngược lại diện tích đất canh tác nông nghiệp tăng8, 9, dẫn đến gia tăng sự rửa trôi, hàm lượng phù sa và các chất lơ lửng vào hồ, đặc biệt là vào mùa mưa1, 4, 9.

Hàm lượng TN là 0,24–11,8 mg/L, trung bình từ 0,35–1,6 mg/L (Figure 4). Hàm lượng tổng P là 0,01–0,38 mg/L, trung bình 0,047–0,132 mg/L. Giá trị trung bình hàm lượng TN và TP có xu hướng tăng lên trong hơn 10 năm trở lại đây. Nguyên nhân có thể là do nước mưa chảy tràn trên lưu vực hồ mang theo các hợp chất hữu cơ, chất dinh dưỡng cùng với nước thải từ các hoạt động sinh hoạt, sản xuất và nuôi cá lồng bè của những người dân sinh sống trên lưu vực hồ làm tích lũy ngày càng nhiều hơn các chất dinh dưỡng trong nước hồ2, 4, 29; thêm vào đó, đập Trị An đã ngăn cản dòng chảy, hạn chế sự vận chuyển các chất dinh dưỡng và làm tích lũy hàm lượng các chất này trong hồ10, 11, 12. Hàm lượng các chất dinh dưỡng tích lũy trong hồ đã tạo điều kiện thuận lợi cho VKL phát triển mạnh và gây nở hoa ở hồ Trị An trong những năm gần đây1, 2. Kết quả của nghiên cứu này phù hợp với các nghiên cứu gần đây ở hồ Trị An, ghi nhận chất lượng nước hồ Trị An đang bị phú dưỡng hóa nghiêm trọng kèm theo đó là sự nở hoa của VKL1, 2, 3, 4.

Theo các mức phân loại phú dưỡng của Nürnberg và Shaw (1998)25 thông qua hàm lượng TN và TP cho thấy, hồ Trị An đang ở trạng thái dinh dưỡng trung bình đến siêu phú dưỡng. Đặc biệt, trong những năm gần đây (2016–2019) hồ luôn trong tình trạng siêu phú dưỡng với tỉ lệ mẫu chiếm từ 82,6–97,7% tổng số mẫu nghiên cứu.

Chỉ số chất lượng nước WQI ở hồ Trị An từ năm 2008–2019 được trình bày ở Figure 5. Theo chỉ số WQI cho thấy, chất lượng nước tại hồ Trị An ở mức trung bình–tốt, phù hợp cho mục đích cấp nước sinh hoạt, tưới nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Nhìn chung, chất lượng nước có xu hướng giảm dần trong giai đoạn từ 2008–2019 (Figure 5).

So với thang đánh giá phú dưỡng, chỉ số WQI chỉ quan tâm đến phân loại chất lượng nước cho các mục đích sử dụng khác nhau. Điều này có thể chưa phù hợp bởi, xét ở góc độ phú dưỡng, môi trường nước ở mức phú dưỡng hóa nhưng lại ở loại “tốt” hoặc “trung bình” khi phân loại theo chỉ số WQI. Do đó, khi xem xét chất lượng nguồn nước cần đánh giá thêm mức độ phú dưỡng hóa. Ngoài ra, theo quy chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT 24 dẫn đến dư thừa N trong nguồn nước ở mức phú dưỡng (TN > 0.65 mg/L), vì cột A1 quy định riêng cho nitrite (0,05 mg/L), nitrate (2 mg/L), ammonium (0,3 mg/L), và phosphate (0,1 mg/L). Vì vậy, cần thiết xem xét điều chỉnh quy chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT để quản lý tốt hơn các nguồn nước mặt ở nước ta.

Thành phần loài và mật độ VKL

Kết quả thu thập và khảo sát quần xã VKL trong thời gian 2008–2019 đã ghi nhận được 73 loài, 04 bộ, 15 họ và 19 chi, trong đó bộ Oscillatoriales có số loài ghi nhận nhiều nhất với 28 loài (Table 3). Các chi Anabaena, Microcystis, Oscillatoria, Planktolyngbya,Pseudanabaena có số loài cao hơn so với các chi còn lại và thường ghi nhận được từ 6–12 loài. Các chi còn lại như Arthrospira, Chroococcus, Cylindrospermopsis, Gloeocapsa, Gomphosphaeria, Limnothrix, Lyngbya, Merismopedia, Phormidium, Planktolyngbya, Planktothrix, Rivularia, Woronichinia thường chỉ ghi nhận từ 1–5 loài.

Các loài Anabaena smithii, Aphanocapsa delicatissim, Anabaena spiroides, Microcystis aeruginosa, Microcystis wesenbergii, Oscillatoria limosa, Oscillatoria tenuis, Microcystis botrys, Pseudanabaena mucicola là những loài thường gặp nhất ở hồ Trị An. Kết quả này cũng có nhiều điểm tương đồng với nghiên cứu trước đây ở hồ Trị An, đã ghi nhận Chroococales, Oscillatoriales và Nostocales là các nhóm ưu thế ở hồ Trị An. Trong số đó, M. aeruginosa, M. botrys và M. wesenbergii là 3 loài ưu thế và thường gây nở hoa ở hồ Trị An2, 4, 30.

Mật độ tế bào VKL ở hồ Trị An từ 2008–2019 được trình bày ở Figure 6. Mật độ VKL dao động từ 1800–54 ×10 tế bào/L. Mật độ VKL có xu hướng tăng mạnh trong 5 năm trở lại đây. Nguyên nhân là do hàm lượng các chất dinh dưỡng tích lũy trong hồ tăng cao (TN > 0,65 mg/L, TP > 0,3 mg/L) gây phú dưỡng hóa nguồn nước và tạo điều kiện thuận lợi cho VKL phát triển mạnh và gây nở hoa (Figure 7). Các trường hợp nở hoa do nhóm VKL Microcystis spp. kèm theo sản sinh độc tố microcystins đã được ghi nhận ở hồ Trị An2, 4. Độc tố VKL trong nguồn nước sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt có thể gây ảnh hưởng xấu và tiềm ẩn nhiều nguy cơ rủi ro đến sức khoẻ con người5, 6.

Các tác động của đập chắn đến phú dưỡng hóa và VKL ở hồ Trị An

Phú dưỡng hóa trong các hồ nhân tạo hiện đang là vấn nạn môi trường ở nhiều quốc gia trên thế giới14, 15, 16, 17, 31. Nguyên nhân của sự phú dưỡng hóa thường được biết đến là do quá trình tích lũy các hợp chất dinh dưỡng đặc biệt là N và P từ các hoạt động của con người vào trong môi trường nước14, 15, 16, 17, 31. Tuy nhiên, nguyên nhân sâu xa của vấn đề này được phân tích và đề cập ở một số nghiên cứu hiện tại là do các đập nhân tạo làm ngăn chặn dòng chảy và từ đó gia tăng sự tích lũy các chất ô nhiễm vào môi trường10, 11, 12. Thêm vào đó việc gia tăng thời gian lưu nước ở các hồ đập nhân tạo cũng góp phần làm tăng cường sự phú dưỡng hóa hồ chứa 10, 11, 12. Sự tích lũy nhiều hợp chất dinh dưỡng trong các hồ đập tạo điều kiện thuận lợi cho VKL phát triển mạnh và gây nở hoa kèm theo sản sinh độc tố ở nhiều thủy vực quan trọng trên thế giới và ở Việt Nam2, 4, 14, 26, 27, 28. Kết quả của nghiên cứu này cho thấy, trong hơn 10 năm trở lại đây, hàm lượng các hợp chất dinh dưỡng đặc biệt là N và tích lũy ngày càng nhiều ở hồ Trị An, nguyên nhân chính đã được đề cập bao gồm gia tăng việc sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, gia tăng hoạt động sản xuất nông nghiệp công nghiệp, nuôi trồng thủy sản, và thay đổi diện tích sử dụng đất ở lưu vực hồ2, 4, 8, 29. Tuy nhiên, các nguyên nhân gián tiếp từ đập chắn ngăn dòng chảy gây ứ đọng và tích lũy các chất ô nhiễm cũng như gia tăng thời gian lưu nước trong hồ gây phú dưỡng hóa và VKL nở hoa ở hồ Trị An cũng cần được đề cập. Quá trình khảo sát ở hồ Trị An, chúng tôi nhận thấy VKL thường nở hoa ở khu vực TA1 đến TA4 (là những khu vực có độ đục, hàm lượng TSS thấp và dòng chảy chậm nằm ở gần đập Trị An), ngược lại không thấy VKL nở hoa ở khu vực TA5, ĐQ và LN (là các khu vực có độ đục, hàm lượng TSS và tốc độ dòng chảy cao hơn). Các khu vực VKL nở hoa thường có hàm lượng các chất lơ lửng, độ đục thấp và mặt nước tĩnh 2. Điều này cho thấy đập Trị An đã góp phần làm tăng cường quá trình phú dưỡng hóa và VKL nở hoa ở hồ Trị An. Do đó, để hiểu rõ hơn vấn đề này cần có những nghiên cứu sâu hơn các tác động của đập nhân tạo đến chất lượng môi trường và phú dưỡng hóa nguồn nước.