Đề tài Nghiên cứu cơ sở khoa học về đa dạng sinh học ốc cạn (land snail) ở khu vực đông bắc Việt Nam phục vụ cho việc dự báo, cảnh báo ô nhiễm một số kim loại nặng trong đất, thử nghiệm tại tỉnh Bắc Kạn

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI “NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ ĐA DẠNG SINH HỌC ỐC CẠN (LAND SNAIL) Ở KHU VỰC ĐÔNG BẮC VIỆT NAM PHỤC VỤ CHO VIỆC DỰ BÁO, CẢNH BÁO Ô NHIỄM MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT, THỬ NGHIỆM TẠI TỈNH BẮC KẠN” Mã số 2015.04.16 Cơ quan chủ trì đề tài: Trƣờng ĐH Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội Chủ nhiệm đề tài/dự án: TS. Hoàng Ngọc Khắc Hà Nội – 2017 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI “NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ ĐA DẠNG SINH HỌC ỐC CẠN (LAND SNAIL) Ở KHU VỰC ĐÔNG BẮC VIỆT NAM PHỤC VỤ CHO VIỆC DỰ BÁO, CẢNH BÁO Ô NHIỄM MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT, THỬ NGHIỆM TẠI TỈNH BẮC KẠN” Mã số 2015.04.16 Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Ngọc Khắc Cơ quan chủ trì đề tài: Hà Nội - 2017 MỤC LỤC 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 4 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................ 4 2.3.1. Phƣơng pháp nghiên cứu tƣ liệu thu thập tài liệu và tổng quan nghiên cứu ..................................................................................................................... 4 2.3.3. Phƣơng pháp khảo sát thực địa: .............................................................. 4 2.3.4. Phƣơng pháp thí nghiệm ......................................................................... 4 2.3.5. Phƣơng pháp phân tích mẫu .................................................................... 5 2.3.6. Phƣơng pháp thống kê ............................................................................. 5 3. KẾT QUẢ, SẢN PHẦM KHCN .................................................................. 6 3.1. Đa dạng sinh học ốc cạn vùng Đông Bắc Việt Nam.................................. 6 3.3. Hàm lƣợng kim loại nặng trong đất ở một số khu vực Đông Bắc Việt Nam ................................................................................................................... 7 3.3.1 Hàm lƣợng Asen (As) trong đất ở một số khu vực Đông Bắc Việt Nam 7 3.3.2. Hàm lƣợng Cadimi trong đất ở một số khu vực vùng Đông Bắc Việt Nam ................................................................................................................... 8 3.3.3. Hàm lƣợng Chì trong đất ở một số khu vực vùng Đông Bắc Việt Nam 8 3.3.4. Hàm lƣợng Kẽm trong đất ở một số khu vực vùng Đông Bắc Việt Nam8 3.6.1. Bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn trong dự báo ô nhiễm As trong đất .................................................................................................................... 11 3.6.2. Bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn trong dự báo ô nhiễm Cd trong đất .................................................................................................................... 11 3.6.3 Bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn trong dự báo ô nhiễm Pb trong đất .................................................................................................................... 12 3.6.4 Bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn trong dự báo ô Zn trong đất..... 13 3.7. Áp dụng bộ tiêu chí đa dạng sinh học loài ốc cạn dự báo hàm lƣợng kim loại trong đất tại tỉnh Bắc Kạn ........................................................................ 13 3.8. Nghiên cứu, kiểm chứng hàm lƣợng KLN ở môi trƣờng đất một số khu vực tỉnh Bắc Kạn bằng phân tích hóa học ...................................................... 16 3.9. Đề xuất bộ qui trình dự báo, cảnh báo ô nhiễm KLN trong đất bằng đa dạng sinh học ốc cạn ....................................................................................... 18 3.9.1. Quy trình chung ..................................................................................... 18 3.9.2. Quy trình chi tiết ................................................................................... 18 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 1 1. MỞ ĐẦU Ốc cạn (Land snail) là một tên gọi chỉ chung cho các loài ốc sống trên đất. Ốc cạn là động vật thân mềm chân bụng có vỏ sống ở trên cạn. Ốc cạn đa dạng về kích thƣớc và có hình dạng thay đổi tuỳ theo môi trƣờng sống. Ốc cạn chủ yếu sử dụng thực vật và mùn bã hữu cơ trên mặt đất làm thức ăn. Trong tự nhiên, mọi sinh vật tồn tại và phát triển đều phải dựa vào môi trƣờng xung quanh. Trong đó các thành phần môi trƣờng chủ yếu nhƣ đất, nƣớc, không khí có vai trò quan trọng, quyết định đến sự sống và thành phần sinh vật. Đất là một hợp phần quan trọng của hệ sinh thái, đó là nơi ở của các loài sinh vật, là nơi cung cấp nƣớc, muối khoáng và các chất dinh dƣỡng trực tiếp các loài thực vật và một số nhóm động vật sống trong đất. Do đó thành phần, tính chất, chất lƣợng đất có ảnh hƣởng rất lớn trực tiếp đến sinh vật đất và gián tiếp đến các nhóm sinh vật khác và cả con ngƣời. Suy thoái đất sẽ làm giảm hoặc mất đi khả năng cung cấp những lợi ích cơ bản cho con ngƣời. Một trong những nhiệm vụ của quản lý môi trƣờng là quan trắc, đánh giá chất lƣợng dự báo, kiểm soát, phòng ngừa, giảm thiểu, xử lý ô nhiễm môi trƣờng. Hiện nay, việc đánh giá chất lƣợng môi trƣờng đất chủ yếu thông qua các chỉ tiêu nhƣ: Chỉ tiêu về vật lý (cấp hạt đát, độ ẩm đất,.), chỉ tiêu về hóa học (hàm lƣợng các hợp chất hóa học trong đất nhƣ Ni tơ, cacbon, photpho, các kim loại nặng Fe, Cu, Zn, Cd, As,) và chỉ tiêu sinh học (mới xác định các chỉ tiêu vi sinh vật nhƣ tổng số E.coli, Coliform). Nhìn chung các chỉ tiêu này hiện nay vẫn đƣợc dùng đánh giá chất lƣợng đất trong các mẫu phân tích. Tuy nhiên, để đánh giá chính xác thì số mẫu phân tích phải lớn, sử dụng máy móc phân tích phức tạp, đặc biệt là phân tích một số các kim loại nặng. Đồng thời cũng khó có thể xác định xu hƣớng biến đổi của chất lƣợng môi trƣờng đất theo thời gian dài nếu không có những quan trắc các mẫu đặc trƣng về không gian và thời gian. Do đó nếu sử dụng các nhóm sinh vật chỉ thị để đánh giá chất lƣợng môi trƣờng đất phục vụ cho công tác quản lý, bảo vệ, qui hoạch sẽ cho hiệu quả tốt nhƣ xác định chất lƣợng đất trong thời gian dài, mang tính tổng thể hơn. Trong các nhóm động vật, ốc cạn là đối tƣợng có đặc điểm: đời sống 2 gắn liền với môi trƣờng đất, di chuyển chậm nên khả năng di cƣ hạn chế, thể hiện tính đặc trƣng cho mỗi vùng và có mối quan hệ chặt chẽ với chất lƣợng môi trƣờng đất. Do đó ốc cạn có thể đƣợc sử dụng làm chỉ thị đánh giá chất lƣợng môi trƣờng đất. Khu vực đông bắc Việt Nam là vùng núi và trung du với nhiều khối núi và dãy núi đá vôi hoặc núi đất. Ngoài ra, khu vực đông bắc bộ là nơi tập trung nhiều mỏ khoáng sản, với thành phần và trữ lƣợng phong phú. Với địa hình, địa chất, nguồn tài nguyên khoáng sản đa dạng sẽ tạo ra nhiều loại sinh cảnh, cùng với sự phát triển kinh tế xã hội trong vùng sẽ tạo nên sự khác biệt lớn về thành phần và chất lƣợng môi trƣờng đất giữa các địa điểm trong vùng này. Trong khu vực đông bắc bộ, Bắc Kạn là tỉnh miền núi, ở vị trí trung tâm các tỉnh Việt Bắc. Diện tích đất tự nhiên của Bắc Kạn năm 2009 là 486.842 ha, trong đó đất nông nghiệp (bao gồm cả đất lâm nghiệp) là 371.767 ha chiếm 76,36%, đất phi nông nghiệp là 18.582 ha chiếm 3,82% và đất chƣa sử dụng là 96.492 ha chiếm 19,82%. Bắc Kạn hiện có nhiều điểm mỏ và điểm quặng. Hầu hết các huyện trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn đều có khoáng sản, trong đó nhiều nhất là quặng chì – kẽm, sắt ở huyện Chợ Ðồn, vàng ở các huyện Ngân Sơn, Na Rì, Ba Bể, Với điều kiện tự nhiên cùng với những hoạt động khai thác khoáng sản đều có những ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng môi trƣờng đất. Cụ thể là làm cho môi trƣờng đất ô nhiễm, hàm lƣợng các kim loại nặng trong đất tặng cao. Điều đó ảnh hƣởng trực tiếp tới các sinh vật sinh sống gắn liền với đất- nhƣ ốc cạn, làm đa dạng sinh học bị thay đổi (nhƣ nhiều loài mất đi, một số loài xuất hiện). Nhƣ vậy nếu xác định đƣợc mối quan hệ giữa hàm lƣợng một số kim loại nặng trong đất với sự thay đổi đa dạng sinh học của những nhóm nhạy cảm nhƣ ốc cạn ở đây thì chúng ta có thể sử dụng nhóm này để làm chỉ thị dự báo, cảnh báo khả năng đất có bị ô nhiễm kim loại nặng hay không. Với những lí do đó, chúng tôi đề xuất đề tài: “Nghiên cứu cơ sở khoa học về đa dạng sinh học ốc cạn (Land snail) ở khu vực đông bắc Việt Nam phục vụ cho việc dự báo, cảnh báo ô nhiễm một số kim loại nặng trong đất, thử nghiệm tại tỉnh Bắc Kạn” 3 Mục tiêu của đề tài: Xác định đƣợc cơ sở khoa học sử dụng đa dạng sinh học ốc cạn (các chỉ số đa dạng) cho việc dự báo hàm lƣợng kim loại nặng trong đất, phục vụ đánh giá chất lƣợng môi trƣờng, nhằm bảo vệ tài nguyên và môi trƣờng đất. Nội dung nghiên cứu của đề tài: (1) Nghiên cứu xác định thành phần loài, phân bố của ốc cạn ở một số khu vực Đông Bắc Việt Nam (2) Nghiên cứu, xác định hàm lƣợng một số kim loại nặng (Asen, Cadimi, Chì và Kẽm) trong đất ở một số khu vực đông bắc Việt Nam. (3) Nghiên cứu xác định các chỉ số đa dạng sinh học ốc cạn ở một số khu vực Đông Bắc Việt Nam. (4) Nghiên cứu, xác định những dấu hiệu cảnh báo về hình thái và một số đặc điểm sinh học của ốc cạn khi sống trong môi trƣờng ô nhiễm kim loại nặng. (5) Nghiên cứu, đề xuất bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn dự báo ô nhiễm kim loại nặng khu vực đông bắc Việt Nam. (6) Nghiên cứu, áp dụng thí điểm bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn dự báo ô nhiễm một số kim loại nặng trong đất tại tỉnh Bắc Kạn. (7) Nghiên cứu đề xuất qui trình dự báo, cảnh báo ô nhiễm một số kim loại nặng (As, Cd, Pb, Zn) trong đất bằng đa dạng sinh học ốc cạn. Thời gian thực hiện: Từ tháng 1/2015 đến 8/2017 4 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Phương pháp nghiên cứu tư liệu thu thập tài liệu và tổng quan nghiên cứu - Thu thập tài liệu đã có liên quan tới các phƣơng pháp và nội dung đề tài. 2.3.3. Phương pháp khảo sát thực địa: a- Phƣơng pháp thu mẫu ốc cạn: - Thu mẫu theo ô tiêu chuẩn: thep phƣơng pháp của Philippe Clergeau (2011). + Thiết lập ô mẫu chính 10m x 10m ở mỗi điểm nghiên cứu: + Đặt 05 ô mẫu nhỏ 1m x 1m tại 4 góc và 1 tại trung tâm + Thu các mẫu ốc quan sát đƣợc trong ô nhỏ: trên cây, tầng thảm mục. Thu mẫu đất trong ô mẫu nhỏ (1cm x1m x 1m) đựng vào túi nhựa plastic. Mẫu đất sẽ đƣợc rây qua mắt lƣới 1mmx1mm để thu lấy mẫu mà mắt thƣờng khó thấy đƣợc. + Sau khi thu mẫu trong các ô mẫu nhỏ, tiếp tục quan sát và tìm kiếm bổ sung thành phần loài trong ô mẫu lớn (10mx10m), các loài ốc cạn phân bố trên thân, lá cây, tầng thảm mục. - Thu mẫu định tính: Thu mẫu dọc theo tuyến đƣờng khảo sát và những vùng lân cận để bổ sung danh sách thành phần loài khu vực nghiên cứu. b- Phƣơng pháp thu mẫu đất: theo thông tƣ 33/2011/TT-BTNMT về Qui định Qui trình kỹ thuật quan trắc môi trƣờng đất, trong đó lấy mẫu đất theo TCVN 7538-6:2010 Chất lƣợng đất. - Mẫu đất đƣợc thu ở tầng mặt (0-5 cm) tại các sinh cảnh thu mẫu ốc. Mẫu sau khi thu đƣợc chứa trong các túi nhựa polyethylene đƣợc kí hiệu theo qui định và đem về phòng thí nghiệm. Mẫu đƣợc phơi ở nhiệt độ phòng đến khi khô, sau đó đƣợc nghiền và qua rây có mắt lƣới 0.5 mm. Các mẫu này sau đó đƣợc phân tích, xác định hàm lƣợng các kim loại nặng trong đất. 2.3.4. Phương pháp thí nghiệm - Thí nghiệm trên các loài ốc cạn (theo phƣơng pháp của Otitoloju, 5 A.A., và cộng sự, 2009) trong các môi trƣờng có nồng độ các kim loại nặng khác nhau trong 4 tuần để xác định ảnh hƣởng của kim loại nặng đến một số đặc điểm sinh học của ốc cạn. - Bố trí thí nghiệm: Mỗi loài loài ốc cạn: 4 yếu tố (As, Cd, Pb, Zn) x 3 nồng độ + 1 Đối chứng = 13 lô thí nghiệm. 2.3.5. Phương pháp phân tích mẫu a- Phƣơng pháp xử lý và định loại ốc cạn: Phân loại các loài theo mô tả của Bavay & Dauzenbeg (1912), Alexander Sysoev (2009), Schileyko (2011), Hendricks, Paul (2012), Thomas E Burke (2013), Nantarat N (2014), Siriboon T (2014) và một số tác giả khác. b- Đánh giá đặc điểm sinh học ốc cạn: thông qua đặc trƣng về Sinh học cá thể (hình thái, hoạt động di chuyển, thức ăn tiêu thụ,..); Sinh học quần thể (Mật độ, phân bố,...); Sinh học quần xã (thành phần loài, phân bố,...). c- Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng một số kim loại nặng trong đất: theo thông tƣ 33/2011/TT-BTNMT về Qui định Qui trình kỹ thuật quan trắc môi trƣờng đất, trong đó phân tích hàm lƣợng các kim loại nặng theo TCVN 6496:2009; TCVN 8246:2009. + Phƣơng pháp xác định Cd, Zn, Pb: Phƣơng pháp phổ tiêu thụ nguyên tử (TCVN 6496:2009 ). + Phƣơng pháp xác định As: Phƣơng pháp phổ tiêu thụ nguyên tử theo kỹ thuật nhiệt điện hoặc tạo hydrua [ TCVN 8467:2010 (ISO 20280:2007) ]. 2.3.6. Phương pháp thống kê - Các bƣớc tính toán về chỉ số đa dạng sinh học đƣợc thực hiện trên phần mềm Microsoft Excel, phần mềm Primer 6.0 6 3. KẾT QUẢ, SẢN PHẦM KHCN 3.1. Đa dạng sinh học ốc cạn vùng Đông Bắc Việt Nam Kết quả nghiên cứu tại khu vực Đông Bắc Việt Nam đã định tên đƣợc 336 loài, thuộc 30 họ, 03 bộ, 02 phân lớp. Bảng 3.1: Cấu trúc thành phần loài ốc cạn giữa các phân lớp ở KVNC TT Tỉnh Bộ Họ Loài 1 Bắc Giang 3 10 37 2 Bắc Kạn 3 12 72 3 Bắc Ninh 2 8 19 4 Cao Bằng 2 13 50 5 Hà Giang 2 19 98 6 Lạng Sơn 2 13 86 7 Quảng Ninh 5 21 74 8 Thái Nguyên 2 11 41 9 Tuyên Quang 2 17 110 10 Vĩnh Phúc 2 9 21 Các loài phổ biển xuất hiện hầu hết các tỉnh và có giới hạn sinh thái rộng tại khu vực Đông Bắc Việt Nam là loài Achatina fulica có tần số xuất hiện (%C‟‟) là 57,54%, loài Bradybaena jourdyi xuất hiện tại 52/106 vị trí thu mẫu với %C” = 49,06% và thứ 3 là Japonia scissimargo (%C” = 42,45%) xuất hiện tại 45/106 vị trí thu mẫu. Các loài này xuất hiện ở hầu hết tất cả các sinh cảnh đƣợc nghiên cứu ở khu vực Đông Bắc Việt Nam. 3.2. Chỉ số đa dạng sinh học ốc cạn ở một số khu vực Đông Bắc Việt Nam - Xác định mức độ đa dạng sinh học ốc cạn thông qua các chỉ số đa dạng bao gồm chỉ số Margalef (d), chỉ số Shannon-Wiener (H‟) và chỉ số cân bằng Peilou (J‟) cho thấy, ở khu vực Đông Bắc có mức độ đa dạng tƣơng đối cao. Về số lƣợng loài (S) dao động từ 03 –34 loài. Mật độ phân bố cá thể loài trên 1m 2 (N) dao động trong khoảng 1,6 đến 440,6. Chỉ số phong phú loài Margalef (d) dao động từ 1,228 đến 10,487. Chỉ số đồng đều Pielou (J) dao động từ 0,462 đến 0,978. Chỉ số đa dạng sinh học loài Shannon-Weiner (H') dao động từ 0,604 đến 3,200. 7 Mức độ đa dạng sinh học ốc cạn ở sinh cảnh rừng trồng, đất hoang và khoáng sản tƣơng đối thấp hơn trong toàn KVNC. Các chỉ số đa dạng sinh học tƣơng đối thấp, số lƣợng loài (S) dao động từ 3 đến 15 với số lƣợng cá thể thu đƣợc không nhiều, chỉ số phong phú loài (d) dao động từ 1,2 đến 2,5 và chỉ số đa dạng sinh học loài Shannon-Weiner (H') từ 0,6 đến 1,5. 3.3. Hàm lƣợng kim loại nặng trong đất ở một số khu vực Đông Bắc Việt Nam 3.3.1 Hàm lượng Asen (As) trong đất ở một số khu vực Đông Bắc Việt Nam Hàm lƣợng Asen trong đất tại các vị trí nghiên cứu so sánh với giới hạn cho phép quy định trong QCVN 03-MT:2015/BTNMT, ta có thể thấy rằng, hàm lƣợng Asen trong đất phát hiện cao ở khu vực mỏ khoáng sản và sinh cảnh rừng trồng. Ta có thể nhận thấy hàm lƣợng As trong hầu hết mẫu đất thu đƣợc tại sinh cảnh mỏ khoáng sản đều vƣợt quá mức giới hạn cho phép trong khoảng 1 – 2 lần. Tại các vị trí mỏ khoáng sản có hàm lƣợng As trong đất cao nhƣ vậy có thể do sự phát tán As vào môi trƣờng từ quá trình phong hóa đá và oxy hóa các khoáng vật Sunfua nhƣ arsenopyrit (FeAsS), galena (PbS), sphalerit (ZnS), Pyrit (FeS2), pyrotin (FeS) và chalcopyrit (CuFeS2) cƣờng hóa bởi hoạt động khai khoáng tại các mỏ Boxit, chì, kẽm, sắt. Vị trí có hàm lƣợng Asen trong đất cao nhất là KS1 45,03 (mg/kg đất) Sinh cảnh rừng trồng có hàm lƣợng Asen trung bình cao thứ 2 (25,612 mg/kg đất), sinh cảnh này bao gồm những cánh rừng đƣợc phát triển nhờ các dự án phủ xanh đồi trọc của chính phủ nhằm cải thiện các khu vực đất bị thoái hóa do khai thác khoáng sản và bị bóc tách lớp đất đá. Vị trí có hàm lƣợng Asen trong đất cao thứ hai là RT8 (44,4mg/kg đất). Sinh cảnh Rừng tự nhiên trên núi đất có hàm lƣợng Asen trung bình tại các điểm lấy mẫu cao thứ 3. Do chịu cảnh hƣởng của khu vực dân cƣ đông đúc lân cận nên có lƣợng nƣớc thải lớn từ các hoạt động sinh hoạt, sản xuất, xây dựng có chứa các KLN phát sinh đã ngấm và tích lũy trong đất và hoạt động, vận chuyển khoáng sản ở vùng phụ cận qua khu vực. So với 3 sinh cảnh còn lại thì sinh cảnh Rừng tự nhiên trên núi đá vôi có kết quả phân tích hàm lƣợng Asen trung bình thấp nhất, do khu vực này chủ 8 yếu là đá trầm tích hình thành do quá trình phong hóa địa chất diễn ra từ hàng triệu năm về trƣớc. Hàm lƣợng kim loại nặng chứa nhiều trong đất khu vực này chủ yếu là Pb, Zn, Fe. Còn hàm lƣợng Asen trong đất tại các sinh cảnh này là rất thấp. Vị trí có hàm lƣợng Asen trong đất cao nhất là RDV1 (2,95 mg/kg đất). 3.3.2. Hàm lượng Cadimi trong đất ở một số khu vực vùng Đông Bắc Việt Nam Hàm lƣợng Cd trong đất đo đƣợc nằm trong khoảng từ 0,44 -> 9,2 mg/kg đất. Trong đó có 40 mẫu nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 03- MT:/BTNMT, Có 25 mẫu vuợt quá quy chuẩn cho phép của QCVN 03- MT:2015/BTNMT. Trong đó cao nhất là mẫu KS1 hàm lƣợng Cd lên tới 9,2 mg/kg, gấp 3 lần giới hạn cho phép của QCVN 03-MT:2015/BTNMT. 3.3.3. Hàm lượng Chì trong đất ở một số khu vực vùng Đông Bắc Việt Nam Hàm lƣợng Pb trong đất tại các điểm khảo sát không đồng đều dao động từ 12 – 187,9 mg/kg đất. Hàm lƣợng Pb cao nhất tại điểm thu mẫu KS1 (187,9 mg/kg đất), cao hơn QCVN xấp xỉ 1,9 lần, thấp nhất tại điểm thu mẫu RDV22 (12 mg/kg đất). Có 07 mẫu có hàm lƣợng Pb vƣợt GHCP của QCVN 03- MT:2015/BTNMT, bao gồm các mẫu KS1, KS3, KS4, KS5, KS6, KS7, KS9. 58 mẫu còn lại có hàm lƣợng Pb nằm trong GHCP của QCVN 03- MT:2015/BTNMT. Có thể thấy rằng, kết quả này là hợp lý, vì các vị trí có hàm lƣợng Pb cao nằm gần các mỏ khoáng sản, các vị trí có hàm lƣợng Pb thấp nằm xa mỏ khoáng sản và chịu ít tác động. 3.3.4. Hàm lượng Kẽm trong đất ở một số khu vực vùng Đông Bắc Việt Nam Hàm lƣợng kẽm (Zn) của các mẫu dao động trong khoảng từ 65,67 - 264,5 mg/kg đất. Các vị trí gần khu vực mỏ khoáng sản là các vị trí có hàm lƣợng Zn trong đất vƣợt quá QCVN 03:2015/BTNMT. Đối với sinh cảnh rừng núi đá vôi, khu vực này chủ yếu là đá trầm tích 9 hình thành do quá trình phong hóa địa chất diễn ra từ hàng triệu năm về trƣớc. Hàm lƣợng kim loại nặng chứa nhiều trong đất khu vực này chủ yếu là Pb, Zn, Fe. Do đó, một số vị trí tại sinh cảnh rừng tự nhiên núi đá vôi đang nằm trong mức báo động ô nhiễm nhƣ RDV6, RDV13 và RND24 có hàm lƣợng Zn sắp chạm ngƣỡng 200 mg/kg đất. Tất cả vị trí lấy mẫu còn lại đều có hàm lƣợng kim loại Zn nằm trong ngƣỡng cho phép của QCVN 03:2015/BTNMT. Trong đó, sinh cảnh rừng tự nhiên núi đất và sinh cảnh rừng trồng là sinh cảnh có hàm lƣợng kẽm trong đất đo đƣợc ở mức thấp hơn so với 2 sinh cảnh còn lại và không có vị trí nào vƣợt giới hạn cho phép của QCVN. Đặc biệt nhiều vị trí tại sinh cảnh rừng trồng có hàm lƣợng Zn dƣới 100 mg/kg đất. 3.4. Ảnh hƣởng của kim loại nặng tới một số đặc điểm sinh học của ốc cạn Kết quả nghiên cứu cho thấy hầu hết kim loại nặng đều có ảnh hƣởng xấu đến hoạt động sống của ốc cạn nhƣ: làm giảm tốc độ tăng trƣởng về kích thƣớc và khối lƣợng, giảm lƣợng thức ăn tiêu thụ, giảm hoạt động di chuyển. Thậm chí ở môi trƣờng có nồng độ kim loại nặng cao gấp 3-4 lần giới hạn cho phép có thể làm cho ốc chết. Hàm lƣợng tích lũy kim loại nặng trong cơ thể ốc có tỷ lệ thuận với hàm lƣợng kim loại nặng trong môi trƣờng đất, nơi mà ốc sinh sống. 3.5. Mối quan hệ giữa đa dạng sinh học ốc cạn và hàm lƣợng kim loại nặng trong đất ở một số khu vực vùng Đông Bắc Việt Nam Dựa trên kết quả phân tích đa dạng sinh học của ốc cạn tại khu vực Đông Bắc thông qua các chỉ số: chỉ số Margalef (d), chỉ số Shannon-Wiener (H') và chỉ số cân bằng Peilou (J'), xét mối quan hệ của chúng với hàm lƣợng As trong đất tại đó, nhận thấy giữa các đại lƣợng trên tồn tại mối tƣơng quan nghịch và liên hệ đa số là tƣơng đối chặt chẽ với nhau. - Mức độ tƣơng quan thể hiện cụ thể qua hệ số tƣơng quan giữa hàm lƣợng As trong đất các số d, J‟, H‟ tại các sinh cảnh rừng trồng, rừng tự nhiên trên núi đá vôi, rừng tự nhiên trên núi đất, khu vực gần mỏ khoáng sản lần 10 lƣợt là (-0.571; 0.494; -0.913); (-0.710; -0,188; -0.763); (-0.527, 0.132; - 0.753); (-0.706; 0.0759; -0.823). - Kết quả xác định mức độ tƣơng quan giữa hàm lƣợng Cadimi trong đất với các chỉ số d, J‟, H‟ tại các sinh cảnh rừng trồng, rừng tự nhiên trên núi đá vôi, rừng tự nhiên trên núi đất, khu vực gần mỏ khoáng sản lần lƣợt là (- 0,612; -0,566; -0,920), (-0,673; -0,165; -0,750), (-0,503; 0,134; -0,711), (- 0,743; 0,156; -0,727). Giá trị của hệ số tƣơng quan cho thấy, giữa các đại lƣợng có mối quan hệ tỷ lệ nghịch với nhau ở mức chặt chẽ. - Mức độ tƣơng quan thể hiện cụ thể qua hệ số tƣơng quan giữa hàm lƣợng Chì trong đất các số d, J‟, H‟ tại các sinh cảnh rừng trồng, rừng tự nhiên trên núi đá vôi, rừng tự nhiên trên núi đất, khu vực gần mỏ khoáng sản lần lƣợt là (-0,6163; -0,0510; -0,7635), (-0,6021; -0,3454; -0,7925), (-0,6395; -0,2909; -0,7444), (-0,7175; -0,0681; -0,7929). - Mức độ tƣơng quan giữa hàm lƣợng Kẽm trong đất với các chỉ số d, J‟, H‟ tại các sinh cảnh rừng trồng, rừng tự nhiên trên núi đá vôi, rừng tự nhiên trên núi đất, khu vực gần mỏ khoáng sản lần lƣợt là (-0,7735; -0,8696), (- 0,5505; -0,7741), (-0,6395, -0,7175), (-0,2909; -0,0681). Qua nghiên cứu nhận thấy, đối với chỉ số J‟, mối quan hệ với hàm lƣợng Zn không đƣợc thể hiện rõ ràng, có thể do ngẫu nhiên, còn lại mối quan hệ giữa các chỉ số d, H‟ và hàm lƣợng Zn trong đất đều có mối tƣơng quan tỷ lệ nghịch từ trung bình đến tƣơng đối chặt chẽ. 3.6. Đề xuất bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn trong dự báo ô nhiễm kim loại nặng trong đất Trên cơ sở đã xác định mối quan hệ giữa hàm lƣợng KLN trong đất và đa dạng sinh học loài ốc cạn, bộ tiêu chí về đa dạng sinh học loài ốc cạn đƣợc xây dựng với mục đích dự báo, cảnh báo diễn biến ô nhiễm KLN trong đất trong từng sinh cảnh khác nhau. Các tiêu chí đƣợc xét trong bộ tiêu chí bao gồm: chỉ số phong phú loài (d) và chỉ số đa dạng sinh học loài (H‟). Kết quả xây dựng bộ tiêu chí nhƣ sau: 11 3.6.1. Bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn trong dự báo ô nhiễm As trong đất Sinh cảnh Chỉ số ĐDSH Mức độ xác định Ô nhiễm Có dấu hiệu ô nhiễm Không ô nhiễm As >25 20 - 25 As <20 Rừng trồng Độ phong phú loài d 3,0 Độ đa dạng loài H„ 2,5 Rừng tự nhiên trên núi đá vôi Độ phong phú loài d 3,5 Độ đa dạng loài H„ 2,5 Rừng tự nhiên trên núi đất Độ phong phú loài d 3,0 Độ đa dạng loài H„ 2,0 Khu vực gần mỏ khoáng sản Độ phong phú loài d 3,0 Độ đa dạng loài H„ 2,0 3.6.2. Bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn trong dự báo ô nhiễm Cd trong đất Sinh cảnh Chỉ số ĐDSH Mức độ xác định Ô nhiễm Có dấu hiệu ô nhiễm Không ô nhiễm 6≤ [Cd] 3≤ [Cd]<6 [Cd]<3 Rừng trồng Độ phong phú loài d 2,5 Độ đa dạng loài H„ 2,5 Rừng tự nhiên trên núi đá vôi Độ phong phú loài d 3,0 12 Độ đa dạng loài H„ 2,0 Rừng tự nhiên trên núi đất Độ phong phú loài d 3,0 Độ đa dạng loài H„ 2,0 Khu vực gần mỏ khoáng sản Độ phong phú loài d 3,0 Độ đa dạng loài H„ 2,0 3.6.3 Bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn trong dự báo ô nhiễm Pb trong đất Sinh cảnh Chỉ số ĐDSH Mức độ xác định Không ô nhiễm Có dấu hiệu ô nhiễm Ô nhiễm [Pb] < 50 50≤ [Pb]<100 100≤ [Pb] Rừng trồng Độ phong phú loài d >3,5 1 – 3,5 < 1 Độ đa dạng loài H„ >2,5 0,5 – 2,5 < 0,5 Rừng tự nhiên trên núi đá vôi Độ phong phú loài d >3,0 1,5 – 3,0 <1,5 Độ đa dạng loài H„ >2,0 1,0 – 2,0 <1,0 Rừng tự nhiên trên núi đất Độ phong phú loài d > 3,0 1,5 – 3,0 <1,5 Độ đa dạng loài H„ > 2 1,0 – 2,0 < 1,0 Khu vực gần mỏ khoáng sản Độ phong phú loài d > 3,0 1,5-3,0 < 1,5 Độ đa dạng loài H„ > 2,0 1,0 – 2,0 < 1,0 13 3.6.4 Bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn trong dự báo ô Zn trong đất Sinh cảnh Chỉ số ĐDSH Mức độ xác định Ô nhiễm Có dấu hiệu ô nhiễm Không ô nhiễm 300≤ [Zn] 110≤ [Zn]<300 [Zn] < 110 Rừng trồng Độ phong phú loài d 3,5 Độ đa dạng loài H„ 2,5 Rừng tự nhiên trên núi đá vôi Độ phong phú loài d 3,0 Độ đa dạng loài H„ 2,0 Rừng tự nhiên trên núi đất Độ phong phú loài d 3,0 Độ đa dạng loài H„ 2,0 Khu vực gần mỏ khoáng sản Độ phong phú loài d 3,0 Độ đa dạng loài H„ 2,0 3.7. Áp dụng bộ tiêu chí đa dạng sinh học loài ốc cạn dự báo hàm lƣợng kim loại trong đất tại tỉnh Bắc Kạn 3.7.1. Áp dụng bộ tiêu chí đa dạng sinh học loài ốc cạn dự báo hàm lượng Asen trong đất tại tỉnh Bắc Kạn: Từ kết quả xác định các chỉ số đa dạng sinh học ốc cạn tại tỉnh Bắc Kạn, áp dụng bộ tiêu chí dự báo hàm lƣợng As trong đất thu đƣợc kết quả dự báo nhƣ sau: + Tại 05 địa điểm thuộc sinh cảnh rừng trồng có hàm lƣợng As đƣợc dự báo trong khoảng từ 10 – 20 mg/kg và từ 20 – 25 mg/kg, tƣơng ứng với chất lƣợng môi trƣờng đất sạch và một vài điểm có dấu hiệu bị ô nhiễm As. + Sinh cảnh rừng tự nhiên trên núi đất bao gồm 9 địa điểm, hàm lƣợng As đƣợc dự báo ở đây phần lớn nằm trong khoảng từ 25 – 40 mg/kg, cho thấy 14 môi trƣờng đất ở đây ô nhiễm As, chỉ có một vài điểm có hàm lƣợng As từ 20 – 25 mg/kg, tƣơng đƣơng với chất lƣợng môi trƣờng đất có dấu hiệu ô nhiễm As. + Rừng tự nhiên trên núi đá vôi là sinh cảnh bao gồm 13 địa điểm. Phần lớn các địa điểm này đều có hàm lƣợng As đƣợc dự báo trong khoảng 10 – 20 mg/kg. Có thể thấy, môi trƣờng đất ở đây sạch và không có dấu hiệu bị ô nhiễm As. + Sinh cảnh khu vực mỏ khoáng sản bao gồm 5 địa điểm, kết quả dự báo hàm lƣợng As cho thấy, tại sinh cảnh này, các địa điểm đều có hàm lƣợng As từ 25 -40 mg/kg, cho thấy môi trƣờng đất bị ô nhiễm As. Đặc biệt, có một số địa điểm có hàm lƣợng As dự báo >40 mg/kg, vƣợt ra ngoài giới hạn cho phép của QCVN, cho thấy môi trƣờng đất ở đó có khả năng bị ô nhiễm As. 3.7.2. Áp dụng bộ tiêu chí đa dạng sinh học loài ốc cạn dự báo hàm lượng Cadimi trong đất tại tỉnh Bắc Kạn Đối với tiêu chí về số lƣợng loài (S) tại KVNC có 06 vị trí có hàm lƣợng Cd ở mức rất ô nhiễm, 11 vị trí ở mức ô nhiễm, 15 vị trí có hàm lƣợng Cd ở mức cho phép. Theo tiêu chí về mật độ cá thể (N) tại KVNC có chỉ có 07 vị trí có hàm lƣợng Cd ở mức rất ô nhiễm và có tới 19 điểm ở mức ô nhiễm, 06 vị trí sạch và rất sạch. Tiêu chí về chỉ số phong phú loài d, KVNC có 05 vị trí có hàm lƣợng Cd ở mức rất ô nhiễm và có tới 14 điểm ở mức ô nhiễm, 13 vị trí sạch và rất sạch. Tiêu chí về chỉ số đa dạng loài H‟, tại KVNC cũng có 04 vị trí có hàm lƣợng Cd ở mức rất ô nhiễm và có tới 11 điểm ở mức ô nhiễm, 17 vị trí sạch và rất sạch. Nhìn chung Cd trong đất tại các vị trí khảo sát ở Bắc Kạn đang có dấu hiệu ô nhiễm. Cần có những khảo sát và đánh giá kịp thời nhất để có những biện pháp phòng ngừa và giảm nhẹ ô nhiễm một cách phù hợp. 3.7.3. Áp dụng bộ tiêu chí đa dạng sinh học loài ốc cạn dự báo hàm lượng Chì trong đất tại tỉnh Bắc Kạn Từ kết quả xác định các chỉ số đa dạng sinh học ốc cạn tại tỉnh Bắc Kạn, 15 áp dụng bộ tiêu chí dự báo hàm lƣợng Chì trong đất thu đƣợc kết quả dự báo nhƣ sau: + Tại 05 địa điểm thuộc sinh cảnh rừng trồng có hàm lƣợng Pb đƣợc dự báo phần lớn trong khoảng từ 30 – 50mg/kg và < 30mg/kg, tƣơng ứng với chất lƣợng môi trƣờng đất sạch và rất sạch, một vài điểm có dấu hiệu bị ô nhiễm Pb khi hàm lƣợng Pb đƣợc dự báo từ 50 – 100mg/kg. + Sinh cảnh rừng tự nhiên trên núi đất bao gồm 9 địa điểm, hàm lƣợng Pb đƣợc dự báo ở đây phần lớn nằm trong khoảng từ 50 – 100mg/kg, cho thấy môi trƣờng đất ở đây có dấu hiệu ô nhiễm Pb, chỉ có một vài điêm có hàm lƣợng Pb từ 30 – 50mg/kg, tƣơng đƣơng với chất lƣợng môi trƣờng đất tốt, sạch. + Rừng tự nhiên trên núi đá vôi là sinh cảnh bao gồm 13 địa điểm. Phần lớn các địa điểm này đều có hàm lƣợng Pb đƣợc dự báo trong khoảng 30 – 50 mg/kg và <30mg/kg. Có thể thấy, môi trƣờng đất ở đây sạch và không có dấu hiệu bị ô nhiễm Pb. + Sinh cảnh khu vực mỏ khoáng sản bao gồm 5 địa điểm, kết quả dự báo hàm lƣợng Pb cho thấy, tại sinh cảnh này, các địa điểm đều có hàm lƣợng Pb từ 50 – 100mg/kg, cho thấy môi trƣờng đất có dấu hiệu bị ô nhiễm Pb. Đặc biệt, có một số địa điểm có hàm lƣợng Pb dự báo >100mg/kg, vƣợt ra ngoài giới hạn cho phép của QCVN, cho thấy môi trƣờng đất ở đó có khả năng bị ô nhiễm Pb. 3.7.4. Áp dụng bộ tiêu chí đa dạng sinh học loài ốc cạn dự báo hàm lượng Kẽm trong đất tại tỉnh Bắc Kạn Từ kết quả xác định các chỉ số đa dạng sinh học ốc cạn tại tỉnh Bắc Kạn, dự báo hàm lƣợng Kẽm trong tại 04 sinh cảnh thuộc KVNC đƣợc thực hiện bằng việc áp dụng bộ tiêu chí đa dạng sinh học ốc cạn thu đƣợc sơ bộ nhƣ sau: + Sinh cảnh rừng trồng: tại đây môi trƣờng đất tƣơng đối sạch, hàm lƣợng Kẽm dao động thấp trong khoảng từ 30 – 110 mg/kg đất. Tuy nhiên, một số điểm vẫn có khả năng hàm lƣợng Kẽm cao từ 110 – 200 mg/kg đất, đƣợc cảnh báo có dấu hiệu ô nhiễm. + Sinh cảnh rừng tự nhiên trên núi đá vôi: Nghiên cứu tại 13 điểm nhận 16 thấy, hàm lƣợng Kẽm dao động từ 30 – 200 mg/kg đất. Tại các vị trí nghiên cứu đều ghi nhận hàm lƣợng Kẽm không vƣợt quá QCVN, một số điểm có chất lƣợng môi trƣờng tƣơng đối sạch, nhƣng đa số các điểm còn lại đều đang có dấu hiệu ô nhiễm Kẽm. + Sinh cảnh rừng tự nhiên núi đất: Các vị trí nghiên cứu ghi nhận mức dự báo hàm lƣợng kẽm dao động mạnh, trong khoảng từ 30 – 300 mg/kg đất. Nhìn chung, chất lƣợng môi trƣờng tại đây đang có hiện tƣợng ô nhiễm Kẽm trong đất. Tuy nhiên, một số điểm có các chỉ số đa dạng cao, đƣợc dự báo có hàm lƣợng Kẽm trong đất thấp hơn các vị trí khác, một số khác lại đƣợc dự báo có hàm lƣợng Kẽm cao dao động từ 200 – 300 mg/kg đất, tƣơng ứng với mức độ ô nhiễm Kẽm. + Sinh cảnh khu vực mỏ khoáng sản: đây là sinh cảnh có hàm lƣợng Kẽm trong đất cao nhất trong 04 sinh cảnh. Tại 05 vị trí nghiên cứu đều đƣợc đánh giá có mức độ ô nhiễm kim loại kẽm trong đất, thể hiện qua hàm lƣợng Kẽm đƣợc dự báo dao động từ 200 – 300 mg/kg đất, một số vị trí có thể vƣợt quá 300 mg/kg đất. 3.8. Nghiên cứu, kiểm chứng hàm lƣợng KLN ở môi trƣờng đất một số khu vực tỉnh Bắc Kạn bằng phân tích hóa học 3.8.1. Kết quả kiểm chứng hàm lượng As trong đất + Chỉ tiêu số loài (S) có thể sử dụng để đánh giá và phản ánh hàm lƣợng kim loại Asen (As) trong môi trƣờng đất, với độ tin cậy r = 0.957. Với mức ý nghĩa là 5%. + Để có thể sử dụng chỉ tiêu mật độ cá thể (N) để phản ánh hàm lƣợng kim loại Asen (As) trong đất với độ tin cậy cao cần lƣu ý các yếu tố khác có khả năng ảnh hƣởng đến mật độ cá thể (N) trong thời gian thu mẫu nhƣ: các tác động ngẫu nhiên của thời tiết, khí hậu, trạng thái sinh lý của ốc, thức ăn, hoạt tính của thiên địch. + Chỉ số phong phú loài Margalef (d) có khả năng phản ánh hàm lƣợng kim loại Asen (As) trong môi trƣờng đất với độ tin cậy r = 0,786. Với mức ý nghĩa là 5%. + Chỉ số Shannon – Wiener (H‟) cũng có khả năng phản ánh hàm lƣợng 17 Asen trong môi trƣờng đất nhƣng độ tin cậy khá cao r = 0,763. Để có thể sử dụng Chỉ số Shannon – Wiener (H‟) để phản ánh hàm lƣợng kim loại Asen trong đất với độ tin cậy cao cần lƣu ý các yếu tố khác có khả năng làm thay đổi Chỉ số Shannon – Wiener (H‟) trong thời gian thu mẫu và phân tích nhƣ: các tác nhân tự nhiên nhƣ thời tiết, vĩ độ, độ cao và các nhân tố ảnh hƣởng tới môi trƣờng khác. 3.8.2. Kết quả kiểm chứng hàm lượng Cadimi trong đất + Chỉ số phong phú loài Margalef (d) có khả năng phản ánh hàm lƣợng kim loại Cadimi (Cd) trong môi trƣờng đất với độ tin cậy r = 0,818. Với mức ý nghĩa là 5%. + Chỉ số Shannon – Wiener (H‟) cũng có khả năng phản ánh hàm lƣợng Cadimi trong môi trƣờng đất với độ tin cậy r = 0,847. Với mức ý nghĩa là 5%. 3.8.3. Kết quả kiểm chứng hàm lượng Chì trong đất + Chỉ số phong phú loài Margalef (d) có khả năng phản ánh hàm lƣợng kim loại Chì (Pb) trong môi trƣờng đất với độ tin cậy r = 0,703. Với mức ý nghĩa là 5%. + Chỉ số Shannon – Wiener (H‟) cũng có khả năng phản ánh hàm lƣợng Chì trong môi trƣờng đất nhƣng độ tin cậy chƣa cao so với ba chỉ số đa dạng sinh học trên r = 0,647. Với mức ý nghĩa là 5%. Để có thể sử dụng Chỉ số Shannon – Wiener (H‟) để phản ánh hàm lƣợng kim loại Chì (Pb) trong đất với độ tin cậy cao cần lƣu ý các yếu tố khác có khả năng làm thay đổi Chỉ số Shannon – Wiener (H‟) trong thời gian thu mẫu và phân tích nhƣ: các tác nhân tự nhiên nhƣ thời tiết, vĩ độ, độ cao và các nhân tố ảnh hƣởng tới môi trƣờng khác. 3.8.4. Kết quả kiểm chứng hàm lượng Kẽm trong đất + Chỉ số phong phú loài Margalef (d) có khả năng phản ánh hàm lƣợng kim loại Kẽm (Zn) trong môi trƣờng đất với độ tin cậy khá r = 0,670932. Với mức ý nghĩa là 5%. + Chỉ số đa dạng sinh học loài Shannon – Wiener (H‟) cũng có khả năng 18 phản ánh hàm lƣợng Kẽm trong môi trƣờng đất với độ tin cậy khá r = 0,724. Với mức ý nghĩa là 5%. Để áp dụng bộ tiêu chí của các chỉ số đa dạng sinh học của ốc cạn để dự báo hàm lƣợng kim loại nặng trong đất phổ biến và độ chính xác cao hơn cần lƣu ý và điều chỉnh bộ tiêu phù hợp với các khu vực nghiên cứu khác nhau nhằm tránh những sai số không cần thiết. 3.9. Đề xuất bộ qui trình dự báo, cảnh báo ô nhiễm KLN trong đất bằng đa dạng sinh học ốc cạn 3.9.1. Quy trình chung Hình 3.1. Sơ đồ quy trình dự báo ô nhiễm KLN trong đất bằng ĐDSH ốc cạn 3.9.2. Quy trình chi tiết ● Bƣớc 1: Chọn vị trí khảo sát Các vị trí khảo sát phải là những địa điểm đại diện cho những sinh cảnh hay môi trƣờng mà ta muốn đánh giá, dự báo. Xác định vị trí Tiến hành thu mẫu Xử lý, Phân tích, định loại Xác định các chỉ số ĐDSH Dự báo KLN trong đất 19 Các loài ốc cạn có thể là những loài phổ biến, những loài đặc trƣng cho các sinh cảnh nhƣ: rừng tự nhiên trên núi đá vôi, rừng trồng, rừng tự nhiên trên núi đất, .... Khi lựa chọn vị trí khảo sát cần lƣu ý sinh cảnh đƣợc chọn phải tƣơng ứng với các sinh cảnh trong bộ tiêu chí. Từ đó sẽ áp dụng đƣợc bộ tiêu chí để dự báo hàm lƣợng kim loại nặng trong đất. ● Bƣớc 2: Thu mẫu ốc Lập ô tiêu chuẩn. Thiết lập ô mẫu 10mx10m. Hình 3.2. Thiết lập ô mẫu chính và các ô mẫu nhỏ Thiết lập 05 ô mẫu nhỏ (sub-quadrat) trong ô mẫu: Đặt 05 ô mẫu 1m x 1m tại 4 góc và 1 tại trung tâm (theo hình) Thu các mẫu ốc quan sát đƣợc trong ô mẫu nhỏ (sub-quadrat): trên cây, tầng thảm mục. Thu mẫu định lượng Mẫu thu định lƣợng giúp xác định mật độ cá thể (số cá thể trong 1m2), phân bố. Thu tất cả các mẫu có trong ô đó và bảo quản trong các túi nilon riêng đƣợc đánh số, ghi nhãn cẩn thận theo sinh cảnh hay vị trí quy ƣớc của ngƣời thu mẫu. ● Bƣớc 3: Phân tích, định loại Định loại ốc để xác định tên loài bằng hình thái Dấu hiệu định loại ốc cạn Định loại ốc dựa vào hai dấu hiệu cơ bản: Đặc điểm hình thái ngoài: đỉnh vỏ, các vòng xoắn, rãnh xoắn, lỗ rốn, trụ ốc, màu sắc, hoa văn trang trí trên vỏ ốc... Kích thƣớc của vỏ: chiều cao, 20 chiều rộng. Các kích thƣớc này thƣờng đƣợc thể hiện bằng số đo hay tỷ lệ của chúng, dễ nhận biết, dễ so sánh phân biệt các quần thể của loài hay nhóm loài trên vỏ. Hình thái giải phẫu bên trong: Đặc điểm hình thái giải phẫu nội quan cũng là các đặc điểm có giá trị trong định loại, nhất là cơ quan sinh sản. Đối với ốc cạn cơ quan sinh sản rất phức tạp vì sự liên quan của chúng đến các hình thức sinh sản nhƣ đơn tính, lƣỡng tính, thụ tinh trong, cơ quan sinh dục phụ nhƣ cơ quan giao phối (penis), ngoài ra còn thêm hình thái cấu tạo của lƣỡi bào (radula). Các đặc điểm hình thái ngoài thƣờng đƣợc sử dụng nhiều hơn các đặc điểm hình thái giải phẫu vì nó rất dễ sử dụng, không đòi hỏi các dụng cụ phức tạp và kỹ năng giải phẫu tỷ mỷ nhƣ đối với các loài cơ thể có kích thƣớc bé. Phân tích, định loại ốc Việc định danh dựa vào tài liệu hƣớng dẫn với các thông số chính về hình dạng và cấu trúc của vỏ, bao gồm: hình dạng, số lƣợng vòng xoắn, hoa văn, màu sắc và các chi tiết hiện diện trên bề mặt các vòng xoắn. Đo kích thƣớc mẫu vật bằng thƣớc kẹp: chiều cao, đƣờng kính, chiều cao tháp ốc, dài miệng, rộng miệng. Đếm số lƣợng cá thể từng loài, của tất cả các loài trong từng ô mẫu khảo sát. ● Bƣớc 4: Xác định đặc trƣng sinh học và các chỉ số đa dạng sinh học Thông tin về phân bố của loài đƣợc căn cứ vào tần suất xuất hiện và mức độ phong phú của loài trên các tuyến và điểm điều tra. Sử dụng các phần mềm ứng dụng để tính toán (phần mềm Primer 6.0) và xử lý số liệu. Dựa vào số liệu thống kê về thành phần loài, mật độ cá thể ở mỗi ô trong khu vực nghiên cứu để đánh giá mức độ đa dạng, phong phú của ốc cạn ở khu vực nghiên cứu. Các chỉ số đa dạng sinh học đƣợc phân tích: - Độ phong phú của loài - Mật độ - Chỉ số phong phú loài Margalef (d) 21 - Độ đồng đều J‟- chỉ số Pielou - Chỉ số đa dạng sinh học loài H„ (Shannon Index) ● Bƣớc 5: Đối chiếu, so sánh đặc trƣng đa dạng sinh học và chỉ số đa dạng sinh học với bộ tiêu chí về đa dạng sinh học để dự báo hàm lƣợng kim loại nặng Từ kết quả nghiên cứu đa dạng sinh học của ốc cạn, tiến hành đối chiếu, so sánh đặc trƣng đa dạng sinh học và các khoảng chỉ số đa dạng sinh học với bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn dự báo ô nhiễm KLN trong đất đã xây dựng cho từng sinh cảnh. Từ đó dự báo đƣợc ô nhiễm KLN trong đất. ● Bƣớc 6: Viết báo cáo Sau khi có kết quả dự báo hàm lƣợng các kim loại nặng trong đất tại các sinh cảnh khác nhau. Các kết quả cần đƣợc trình bàyr õ ràng. Chính xác trong các bảng, biểu đồ. Trong đó thể hiện đƣợc rõ các tên sinh cảnh, đặc điểm sinh cảnh, ô tiêu chuẩn, hàm lƣợng của từng loại kim loại nặng tƣơng ứng đối với các ô mẫu tại mỗi sinh cảnh, địa điểm. Địa điểm KLN (mg/kg) Địa điểm Ghi chú Rừng trồng .. A B C D Asen Cadimi Chì Kẽm 22 SẢN PHẨM KHCN CỦA ĐỀ TÀI 1. Bộ dữ liệu về đa dạng sinh học của ốc cạn ở một số khu vực đông bắc Việt Nam. 2. Bộ số liệu định lƣợng về hàm lƣợng một số kim loại nặng (As, Cd, Pb, Zn) trong đất một số khu vực tỉnh Bắc Kạn. 3. Dự thảo Bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn chỉ thị ô nhiễm một số kim loại nặng (As, Cd, Pb, Zn) trong đất. 4. Dự thảo Qui trình dự báo, cảnh báo ô nhiễm một số kim loại nặng (As, Cd, Pb, Zn) trong đất bằng ốc cạn. 5. Các báo cáo chuyên đề phân tích chi tiết từng nội dung nghiên cứu đƣợc thực hiện 6. Bài báo khoa học: 07 bài (Tạp chí Tài nguyên Môi trƣờng, Tạp chí Tài nguyên và Môi trƣờng, Báo cáo hội nghị toàn quốc về giảng dạy và nghiên cứu sinh học, Hội nghị toàn quốc về Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Tạp chí khoa học và công nghệ- ĐHQG Hà Nội). 7. Đào tạo thạc sĩ: 05 học viên đã bảo vệ thành công luận văn thạc sĩ. 8. Đào tạo kỹ sƣ: 18 sinh viên đã bảo vệ thành công đồ án tốt nghiệp 23 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Kết luận: - Về thành phần loài: Kết quả nghiên cứu tại 09 tỉnh thuộc khu vực Đông Bắc Việt Nam đã định tên đƣợc 336 loài, thuộc 30 họ, 03 bộ, 02 phân lớp. - Về độ đa dạng theo sinh cảnh: Đã xác định các chỉ số đa dạng sinh học ở 10 sinh cảnh thuộc các tỉnh trong khu vực Bắc Việt Nam. Mức độ đa dạng sinh học ốc cạn ở sinh cảnh rừng trồng, đất hoang và khoáng sản tƣơng đối thấp hơn trong toàn KVNC. Các chỉ số đa dạng sinh học tƣơng đối thấp, số lƣợng loài (S) dao động từ 3 đến 15 với số lƣợng cá thể thu đƣợc không nhiều, chỉ số phong phú loài (d) dao động từ 1,2 đến 2,5 và chỉ số đa dạng sinh học loài Shannon-Weiner (H') từ 0,6 đến 1,5. - Đã phân tích, xác định hàm lƣợng asen, cadimi, chì, kẽm trong đất tại một số khu vực Đông Bắc Việt Nam. Nhìn chung, phần lớn các điểm khảo sát đều có hàm lƣợng kim loại nặng trong giới hạn cho phép. Một số khu vực có hàm lƣợng kim loại nặng trong đất cao thƣờng là các điểm nằm gần các mỏ quặng hoặc khu khai thác, chế biến, vận chuyển khoáng sản,... - Đã nghiên cứu, xác định ảnh hƣởng của asen, cadimi, chì, kẽm đến một số đặc điểm sinh học của ốc cạn. Hầu hết các kim loại nặng đều có ảnh hƣởng xấu đến hoạt động sống của ốc cạn, nhƣ: làm giảm tốc độ tăng trƣởng về kích thƣớc và khối lƣợng, giảm lƣợng thức ăn tiêu thụ, giảm hoạt động di chuyển. Thậm chí ở môi trƣờng có nồng độ kim loại nặng cao gấp 3-4 lần giới hạn cho phép có thể làm cho ốc chết. - Đã xác định đƣợc mối quan hệ giữa đa dạng sinh học ốc cạn với hàm lƣợng asen, cadimi, chì, kèm trong đất. Hầu hết giá trị các chỉ số đa dạng sinh học (số loài (S), mật độ cá thể (N), chỉ số đa dạng loài Margalef (d), chí số đồng đều Pielou (J„), chỉ số Shannon (H„)) đều có tƣơng quan nghịch với hàm lƣợng kim loại nặng trong đất. Tuy nhiên chỉ có số loài, mật độ, chỉ số đa dạng loài (d) và chỉ số Shannon (H„) là có quan hệ từ trung bình đến tƣơng đối chặt với lƣợng các kim loại nặng trong đất. - Đã đề xuất bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn dự báo ô nhiễm kim loại nặng ở khu vực Đông Bắc Việt Nam, bao gồm chỉ số đa dạng loài (d) và chỉ số Shannon (H„). 24 - Đã áp dụng thí điểm bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn để dự báo hàm lƣợng asen, cadimi, chì, kẽm trong đất ở một số khu vực tỉnh Bắc Kạn. Kết quả kiểm chứng phù hợp với kết quả dự báo ở mức trung bình tới trung bình khá. - Đã đề xuất qui trình dự báo, cảnh báo ô nhiễm kim loại nặng trong đất bằng đa dạng sinh học ốc cạn. Kiến nghị: Kết quả nghiên cứu mới ở giai đoạn khai phá theo hƣớng xác định các cơ sở khoa học về đa dạng sinh học để xây dựng bộ tiêu chí đa dạng sinh học phục vụ cho dự báo ô nhiễm một số kim loại nặng trong đất, đồng thời mới bƣớc đầu thử nghiệm tại tỉnh Bắc Kạn. Các kết quả dự báo đƣợc đánh giá ở mức trung bình đến khá. Kết quả về dữ liệu về thành phần các loài ốc cạn tại các khu vực nghiên cứu thuộc vùng Đống Bắc Bộ đƣợc cung cấp cho Cục bảo tồn đa dạng sinh học phục vụ công tác quản lý đa dạng sinh học, là cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu phát triển bền vững vùng núi Đống Bắc Việt Nam. Kết quả về dự thảo bộ tiêu chí về đa dạng sinh học ốc cạn dự báo ô nhiễm kim loại nặng và quy trình dự báo hàm lƣợng kim loại nặng trong đất đƣợc cung cấp cho Trung tâm quan trắc môi trƣờng nhăm bổ sung vào các phƣơng pháp đánh giá môi trƣờng bằng phƣơng pháp sử dụng đa dạng sinh học. 25 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐÈ TÀI 1. Hoàng Ngọc Khắc, Nguyễn Thanh Bình, 2015. Đa dạng sinh học ốc cạn (Mollusca: Gastropoda) thuộc xã La Hiên, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên. Tạp chí khoa học tài nguyên và Môi trƣờng, số 8. tháng 6/2015, tr 25-30. 2. Hoàng Ngọc Khắc, Đỗ Khắc Cƣơng, 2016. Bảo tồn loài ốc cạn góp phần đa dạng sinh học tại Hà Giang. Tạp chí Tài nguyên và Môi trƣờng, số 4 (234), trang 19-20. 3. Hoàng Ngọc Khắc, 2016. Bƣớc đầu nghiên cứu mối quan hệ giữa hàm lƣợng asen và đồng trong đất với đa dạng sinh học ốc cạn (Gastropoda) tại xã Cẩm Đàn, huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang. Báo cáo khoa học về nghiên cứu và giảng dạy sinh học ở Việt Nam. Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ 2, Nxb ĐHQG Hà Nội, trang 423-429. 4. Hoàng Ngọc Khắc, Doãn Thị Hoa, 2016. Đa dạng sinh học Thân mềm Chân bụng ở cạn (Mollusca : Gastropoda) tại một số khu vực khai thác khoáng sản vùng Đông Bắc Việt Nam. Báo cáo khoa học về nghiên cứu và giảng dạy sinh học ở Việt Nam. Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ 2, Nxb ĐHQG Hà Nội, trang 430-437. 5. Hoàng Ngọc Khắc, Phan Quang Thao, 2017. Đa dạng sinh học ốc cạn vùng núi đá vôi xã Hòa Bình, huyện Chi Lăng, tỉnh Lạng Sơn. Hội nghị khoa học toàn quốc về sinh thái và tài nguyên sinh vật lần thứ 7, trang 233-241. 6. Nguyễn Thanh Bình, Hoàng Ngọc Khắc, Hoàng Văn Ngọc, 2017. Thành phần loài và phân bố của họ Pupinidae (Mollusca: Gastropoda) ở khu vực hai xã Thần Sa và Vũ Chấn trong khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa – Phƣợng Hoàng, tỉnh Thái Nguyên. Hội nghị khoa học toàn quốc về sinh thái và tài nguyên sinh vật lần thứ 7, trang 574-582. 7. Nguyễn Thanh Bình, Hoàng Ngọc Khắc, Hoàng Văn Ngọc, 2017. Thành phần loài ốc núi miệng tròn - Cyclophoridae (Gastropoda: Prosobranchia) ở khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa-Phƣợng Hoàng, tỉnh Thái Nguyên. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 33, Số 1S (2017) 34-41.