cÔng nghỆ vÀ phƯƠng phÁp mỚi trong quan trẮc tẢo
TRANSCRIPT
www.reecotech.com.vn
CÔNG NGHÊ VA PHƯƠNG PHAP MƠI
TRONG QUAN TRĂC TAO VA ĐÔC
CHÂT MÔI TRƯƠNG NƯƠC
6/2014
Trình bày: ThS. Trần Minh Hải
Công ty Khoa học và Kỹ thuật REECO
1. Quan trắc, phân tích tảo
Sự cần thiết của công tác quan trắc tảo
Phương pháp, công nghệ đo phổ huỳnh quang diệp lục tố
Thiết bị quan trắc, đo đạc tảo tại hiện trường
Phân tích tảo trong PTN và quan trắc liên tục tại trạm
Thiết bị đánh giá, kiểm soát chất lượng nước dằn tàu
2. Quan trắc sinh học phát hiện kịp thời các sự cố nhiễm độc
Sự cần thiết của công tác quan trắc độc chất
Phương pháp, công nghệ quan trắc sinh học độc chất
Thiết bị quan trắc độc chất
NÔI DUNG
www.reecotech.com.vn 2
Sự cần thiết của công tác quan trắc tảo www.reecotech.com.vn 3
- Tảo là một trong các thông số quan
trọng phản ánh sức khỏe của hệ
sinh thái môi trường nước.
- Quan trắc mật độ và sự phát triển
của tảo qua thông số quan trắc
Chlorophyll.
- Quan trắc tảo, sinh vật phù du là
thông số được đề cập trong các
thông tư số 29/2011/TT-BTNMT
và 31/2011/TT-BTNMT của Bộ
TNMT.
- Giám sát và quản lý tảo độc, sự nở
hoa của tảo có vai trò hết sức quan
trọng trong ngành công nghiệp
nuôi và đánh bắt các thuỷ, hải sản.
- Các loài tảo, phiêu sinh vật ngoại
lai được vận chuyển và xâm nhập
vào môi trường mới thông qua hoạt
động chở nước dằn của các tàu
hoạt động trên biển và đại dương là
mối đe doạ vô cùng lớn đối với hệ
sinh thái và môi trường. Việc đánh
giá, kiểm soát các loại tảo trong
nước dằn tàu là hết sức quan trọng,
đặc biệt khi Công ước quốc tế về
quản lý nước dằn và cặn lắng nước
dằn (BWM) chuẩn bị hội tụ đủ các
điều kiện có hiệu lực.
1. Quan trắc, phân tích tảo
kf
kp
kt
Io
photosystem chemical
reaction
==> glucose
peripheral
antenna
fluorescence (685 nm)
about 1 % of all energy
thermal loss
light
e.g. chlorophyll-a/b
Quang hợp và huỳnh quang
diệp lục tố
Phương pháp, công nghệ đo phổ huỳnh quang diệp lục tố www.reecotech.com.vn 4
Nhóm phổ của tảo phù du
Chlorophyll a/b- Xanthophyll
Chlorophyll a/c-
Phycobiliprotein
Phycobilisomes
(Phycoerythrin)
Chlorophyll a/c-
Xanthophyll
Phycobilisomes (Phycocyanin)
Chlorophyta Cryptophyta Rhodophyta
Heterokonto-
phyta
Haptophyta
Dinophyta
Cyanophyta
Glaucophyta
Green Mixed Red Brown Blue Spectral
Group
Peripheral
Antenna
Division
Các sắc tố tảo và mối quan hệ của chúng trong việc phân loại nhóm tảo
Phương pháp, công nghệ đo phổ huỳnh quang diệp lục tố www.reecotech.com.vn 5
Cách thức nhận dạng
Phổ chuẩn hóa:
căn cứ nhận dạng
và xác định các
nhóm tảo và loại
trừ chất vàng.
Phương pháp, công nghệ đo phổ huỳnh quang diệp lục tố www.reecotech.com.vn 6
Thiết bị quan trắc, đo đạc tảo tại hiện trường
n FluoroProbe (+ BenthoKit)
n AlgaeTorch
n BenthoTorch
Thiết bị quan trắc, đo đạc tảo tại hiện trường www.reecotech.com.vn 7
n Đo hàm lượng chlorophyll
n Xác định nhóm tảo
n Đo chất vàng
n Giai đo: 0-200 µg chl-a/l
n Độ phân giải 0.01 µg chl-a/l
n Bảng mô tả dữ liệu thời gian
thực theo độ sâu quan trắc.
Thiết bị phân tích tảo hiện trường (in situ)
FluoroProbe
n Độ sâu quan trắc tối đa: 0 - 100 m; 0 - 300 m; 0 - 1000 m
Thiết bị quan trắc, đo đạc tảo tại hiện trường www.reecotech.com.vn 8
PC
Microcontroller
Photomultiplier
LED Excitation
Array
Pressure sensor
Shield
Algae
Fluorescence
emission
Cấu tạo của thiết bị FluoroProbe
Thiết bị quan trắc, đo đạc tảo tại hiện trường www.reecotech.com.vn 9
n Đo hàm lượng chlorophyll
n Xác định nhóm tảo
n Giai đo: 0-3 µg chl-a/cm2
n Độ phân giải: 0.1 µg chl-a/cm2
n Nhóm tảo khảo sát tối đa: 3 (green
algae, cyanobacteria và diatoms)
Bộ Kit đo tảo tầng đáy: Các adapter để đo
ở mặt đáy trầm
tích hoặc đá.
Bộ Kit đo mẫu dùng cho PTN
Thiết bị quan trắc, đo đạc tảo tại hiện trường www.reecotech.com.vn 10
Phần mềm đo đạc, phân tích của FluoroProbe
Thiết bị quan trắc, đo đạc tảo tại hiện trường www.reecotech.com.vn 11
n Quan trắc tảo lam (cyanobacteria).
n Đo tổng lượng chlorophyll.
n Giai đo: 0-200 µg chl-a/l
n Độ phân giải: 0.1 µg chl-a/l
n Đo độ đục
n Hiệu chỉnh, bù trừ độ đục.
n Tích hợp sensor GPS để xác định vị
trí quan trắc.
n Lưu trữ 1000 bộ dữ liệu và chức
năng chuyển qua máy tính.
Thiết bị cầm tay, phân tích nhanh tảo trong nước ao hồ!
AlgaeTorch
Thiết bị quan trắc, đo đạc tảo tại hiện trường www.reecotech.com.vn 12
n Đo hàm lượng chlorophyll
n Xác định nhóm tảo
n Giai đo: 0-15 µg chl-a/cm2
n Độ phân giải: 0.1 µg chl-a/cm2
n Nhóm tảo khảo sát tối đa: 3
(green algae, cyanobacteria và
diatoms)
n Tích hợp sensor GPS để xác định
vị trí quan trắc.
Thiết bị quan trắc tảo tầng đáy cầm tay
BenthoTorch
Thiết bị quan trắc, đo đạc tảo tại hiện trường www.reecotech.com.vn 13
Thiết bị Phân tích tảo trong PTN và quan trắc liên tục tại trạm
n AlgaeLabAnalyser
n AlgaeOnlineAnalyser
n AlgaeGuard
Phân tích tảo trong PTN và quan trắc liên tục tại trạm www.reecotech.com.vn 14
n Đo hàm lượng chlorophyll
n Xác định nhóm tảo
n Độ hoạt động của tảo
n Giai đo: 0-200 µg chl-a/l
n Sử dụng pin sạc 12V khi đi
hiện trường.
Thiết bị dùng cho PTN và mang đi hiện trường!
AlgaeLabAnalyser
Phân tích tảo trong PTN và quan trắc liên tục tại trạm www.reecotech.com.vn 15
Đo hàm lượng chlorophyll
Xác định nhóm tảo
Hiệu chỉnh chất vàng
Độ hoạt động của tảo
Đo độ truyền qua, bù trừ độ đục
Giai đo: 0-200 µg chl-a/l
Độ phân giải: 0.01 μg chl-a/l
Chức năng làm sạch buồng mẫu tự động
AlgaeOnlineAnalyser & AlgaeGuard
Thiết bị dùng cho cả PTN, trạm QT
Phân tích tảo trong PTN và quan trắc liên tục tại trạm www.reecotech.com.vn 16
Phần mềm đo đạc, phân tích tảo online
Phân tích tảo trong PTN và quan trắc liên tục tại trạm www.reecotech.com.vn 17
Thiết bị đánh giá, kiểm soát tảo trong nước dằn tàu
Thiết bị đánh giá, kiểm soát tảo trong nước dằn tàu www.reecotech.com.vn 18
Thiết bị đo, phát hiện tảo bằng
phương pháp PAM cải tiến
(Modified Pulse Amplitude
Modulation Fluorometry) cho độ
nhạy cao nhất hiện nay: 1 tế bào
sống/mL, cao gấp 10 lần độ nhạy
theo yêu cầu của công ước IMO,
và cao gấp 100 lần độ nhạy của
các thiết bị cùng loại của các đối
thủ cạnh tranh khác.
2. Quan trắc sinh học phát hiện kịp thời các sự cố nhiễm độc
Vì sao dùng quan trắc trên sinh vật (Biomonitors)?
Đó là cách tốt nhất để phát hiện kịp thời các sự cố nhiễm độc!!!
Sự cố tràn dầu, các sản phẩm CN từ thùng chứa, đường ống hoặc
phương tiện vận chuyển ra môi trường Cần phát hiện độc chất
nhanh, trên dòng (online).
Thuốc trừ sâu, loài gây hại phát tán từ hoạt động nông nghiệp.
Nguồn lây bệnh (mầm bệnh).
Độc tố thần kinh (neurotoxins), các độc tố gây tổn thương gan
(hepatotoxins) phát xuất từ hiện tượng tảo nở hoa.
Bảo vệ an ninh quốc gia trước các sự cố như tấn công khủng bố, cố
tình phát tán độc chất (các độc chất có thể là chưa từng được biết đến).
Sự cần thiết của công tác quan trắc độc chất www.reecotech.com.vn 19
Các lĩnh vực cần trang bị TB quan trắc trên sinh vật
Các địa điểm lấy nước cấp cho các nhà máy xử lý nước;
Các đơn vị cấp nước sinh hoạt cho dân chúng;
Quan trắc, bảo vệ môi trường sống, nuôi trồng thủy hải sản;
Bảo vệ, ngăn chặn tấn công phá hoại, khủng bố;
Công nghiệp sản xuất thực phẩm, nước giải khát;
Công nghiệp hóa chất (khai khoáng, khai thác dầu khí);
Nghiên cứu khoa học (vd: ảnh hưởng của các độc chất lên
cá/sinh vật).
Sự cần thiết của công tác quan trắc độc chất www.reecotech.com.vn 20
Rận nước (daphnids)
Tảo (algae)
Vi khuẩn phát quang
(luminescent bacteria)
Con trai (mussels)
Cá (fish)
Sinh vật dùng trong các thiết bị quan trắc độc chất.
Phương pháp, công nghệ quan trắc sinh học độc chất www.reecotech.com.vn 21
Bản đồ các trạm quan trắc độc chất
đã lắp đặt tại Đức, và Hà lan. Quan
trắc ở các sông chính như Rhine, Elbe,
Danube,…và các phụ lưu.
Ở Việt Nam, 02 thiết bị là Máy
quan trắc độc chất bằng Dapnia và
Máy quan trắc độc chất bằng Tảo
đang vận hành, phục vụ hiệu quả
cho công tác nghiên cứu và quan
trắc của Viện Môi trường & Tài
nguyên, ĐHQG-HCM.
Người tham khảo:
TS. Đào Thanh Sơn, Phó trưởng
PTN Độc học Môi trường.
Email: [email protected] 29 trạm, với 49 máy QT được lắp đặt.
Oct, 2011
Phương pháp, công nghệ quan trắc sinh học độc chất www.reecotech.com.vn 22
River Bille
Fischerhof Station, Hamburg
Zürich Measuring Station
Hình ảnh trạm quan trắc online:
Phương pháp, công nghệ quan trắc sinh học độc chất www.reecotech.com.vn 23
DaphTox II, TB quan trắc độc chất bằng Daphnia
Phát hiện nhanh và nhạy (ppb) độc chất trong
nước.
Hệ thống video giám sát, phân tích hành vi
bơi.
Hệ thống đánh giá và phát cảnh báo tự động.
Vận hành liên tục.
Bộ phận khử khí và lọc siêu âm tự làm sạch
giúp giảm thời gian, chi phí bảo trì.
Hệ thống gồm 01 hoặc 02 buồng đo.
Bộ phận cho Daphnia ăn tự động (dung dịch
tảo).
Thiết bị quan trắc độc chất bằng rận nước Daphnia www.reecotech.com.vn 24
Sơ đồ thiết bị DaphTox II
drainage outlet
outlet of ultrasonic filter
inlet of ultrasonic filter
ultrasonic filter unit
USB
feeding syringe
chamber 1
chamber 2 (option)
degassing and temperature control
pump
degassing pump channel 3.2x1.6mm
chamber 2 pump channel 1.6x1.6mm (option)
chamber 1 pump channel 1.6x1.6mm
Thiết bị quan trắc độc chất bằng rận nước Daphnia www.reecotech.com.vn 25
Phần mềm
điều khiển,
phân tích.
Thiết bị quan trắc độc chất bằng rận nước Daphnia www.reecotech.com.vn 26
Cấu thành chỉ số độc
Thiết bị quan trắc độc chất bằng rận nước Daphnia www.reecotech.com.vn 27
Hiển thị cài đặt thông số
Thiết bị quan trắc độc chất bằng rận nước Daphnia www.reecotech.com.vn 28
Thiết bị DaphTox II phát cảnh báo khi mẫu nước chứa10 µg/l sarin trong thời gian < 25 phút!
Thiết bị quan trắc độc chất bằng rận nước Daphnia www.reecotech.com.vn 29
Substance
Dose:
µg / l water
Indicating a
toxic
reaction:
Sarin (GB) 100
Allowable: 50
0.02 mg/individual 25
10 25 min
Soman (GD) 64 22 min
0.02 mg/individual 32 69 min
6,4 80 min
Tabun (GA) 141 18 min
0.02 mg/individual 71 45 min
35,5 55 min
Cyclosarin (GF) 240 15 min
0.02 mg/individual 120 16 min
60 34 min
Thiết bị quan trắc bằng Daphnia
có khả năng phát hiện được các độc
chất ở nồng độ rất nhỏ.
Thiết bị cực nhạy với các độc
chất gây loạn thần kinh như:
Sarine, Tabune, Soman và
Cyclosarine
Rận nước (Daphnia) có thể cho
phản ứng nhận biết với mức nồng
độ độc chất thấp hơn mức cho
phép.
Thiết bị quan trắc độc chất bằng rận nước Daphnia www.reecotech.com.vn 30
Đo sự ức chế quang hợp của tảo
(Độ hoạt động của tảo).
Đo huỳnh quang trực tiếp.
Chuẩn hóa bằng tảo lục Chlroella
phổ biến.
Bộ nuôi tảo gắn liền máy chính.
Làm sạch tự động.
TB quan trắc độc chất bằng Tảo
Thiết bị quan trắc độc chất bằng tảo www.reecotech.com.vn 31
f0, fm: Phát xạ fluorescence tối thiểu
và tối đa trong điều kiện thích nghi
tối (dark-adapted).
%*100fm
fofmGenty
Phương pháp đo thông số Genty, xác
định độ hoạt động của tảo
Sự hiện diện của độc chất sẽ ức chế quang hợp của tảo:
f0 tăng mạnh
fm tăng yếu hơn
fv giảm
Hệ số Genty (hiệu suất lượng tử tối đa) sẽ giảm.
Thiết bị quan trắc độc chất bằng tảo www.reecotech.com.vn 32
Xác định đáp
ứng sinh lý đối
với mẫu nước.
Đo nồng độ
chlorophyll.
Xác định các
nhóm tảo.
Đồ thị cho thấy ức chế của tảo với mẫu chứa 10 µg/l diuoron (đường nét liên phía trên)
Phần mềm QT
Tảo
Thiết bị quan trắc độc chất bằng tảo www.reecotech.com.vn 33
Hệ thống video giám sát, phân tích hành vi
bơi của cá để phát hiện, ghi nhận và đưa ra
các đáp ứng nhanh chóng với nước chứa
độc chất. Thiết bị có thể được dùng để
quan trắc dài hạn và đánh giá “chiến lược”
chất lượng nguồn nước.
TB Quan trắc độc chất bằng cá
Thiết bị quan trắc độc chất bằng cá www.reecotech.com.vn 34
Khảo sát, đánh giá chất lượng:
+ Nước cấp sinh hoạt
+ Nước mặt
+ Sông, ao, hồ chứa, đập.
Độ nhạy trung bình – cao
(ppm – ppb) với:
Thuốc diệt loài gây hại
Độc tố thần kinh
Độc tố hô hấp
Thời gian bảo dưỡng yêu cầu:
1 giờ/tuần
Thiết bị quan trắc độc chất bằng cá www.reecotech.com.vn 35
www.pesticideinfo.org/List_EcoChemSpecies.jsp?Taxa_Group='Fish'
Thiết bị quan trắc độc chất bằng cá www.reecotech.com.vn 36
TB quan trắc độc chất bằng Daphnia có độ nhạy cao, phát cảnh
báo tin cậy, nhanh chóng với các độc chất như thuốc trừ sâu, diệt côn
trùng, chất ức chế thần kinh, hô hấp và kim loại nặng. Daphnia
magna là một trong những sinh vật phản ứng nhạy nhất với độc chất
trên toàn cầu.
TB Quan trắc độc chất bằng tảo cảnh báo sự hiện diện của các độc
chất diệt thực vật, hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, PCBs.
Thiết bị đặc biệt thích hợp trong các vùng sản xuất nông nghiệp.
TB Quan trắc độc chất bằng cá nhạy với các độc chất diệt loài gây
hại, chất ức chế thần kinh, hô hấp. Thiết bị có thể được dùng để quan
trắc dài hạn và đánh giá “chiến lược” chất lượng nguồn nước.
Đều có chức năng điều khiển và truyền tính hiệu cảnh báo từ xa.
Nhận xét chung
Thiết bị quan trắc độc chất www.reecotech.com.vn 37
3. SƠ NÉT VỀ LĨNH VỰC KD CỦA CÔNG TY KH&KT REECO
Công ty KH&KT REECO www.reecotech.com.vn 38
Thermo
imaging
instruments for
clinical
applications.
www.reecotech.com.vn 39
Thông tin liên hệ:
Công ty TNHH Khoa học và Kỹ thuật REECO
Đ/c: 46/41/37 đường Vườn Chuối, P. 4, Q. 3, TP. Hồ Chí Minh
ĐT: 0903166704 Email: [email protected]
Website: www.reecotech.com.vn
Chân thành cảm ơn Quý vị đã lắng nghe!
www.reecotech.com.vn