Đánh giá sức tải môi trường vực nước thủy triều - Cam Ranh

371 Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển; Tập 13, Số 4; 2013: 371-381 ISSN: 1859-3097 ĐÁNH GIÁ SỨC TẢI MÔI TRƯỜNG VỰC NƯỚC THỦY TRIỀU - CAM RANH Phan Minh Thụ*, Nguyễn Hữu Huân, Bùi Hồng Long Viện Hải dương học-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Số 1 Cầu Đá, Nha Trang, Khánh Hòa, Việt Nam *Email: phanminhthu@vnio.org.vn Ngày nhận bài: 24-1-2013 TÓM TẮT: Trên cơ sở nguồn dữ liệu thu thập, khảo sát trong thời gian 2011 - 2012 và kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội vùng ven bờ vực nước Thủy Triều - Cam Ranh, bài báo trình bày kết quả đánh giá sức tải môi trường vực nước nhằm phục vụ công tác quản lý để phát triển bền vững. Kết quả nghiên cứu cho thấy: hiện tại, vực nước đã đạt ngưỡng sức tải tiềm năng đối với chất hữu cơ (thông qua COD) tiệm cận ngưỡng sức tải hữu dụng đối với muối dinh dưỡng NO3- và NH4+ trong mùa khô và đạt ngưỡng sức tải tiềm năng đối với muối dinh dưỡng phốt phát trong mùa mưa. Căn cứ vào quy hoạch phát triển kinh tế xã hội đến năm 2015 và 2020, dự báo tải lượng hữu cơ tiếp tục vượt ngưỡng chịu tải của vực nước. Do đó, cần thiết phải có những giải pháp kỹ thuật để giảm thiểu tổng lượng thải của các hoạt động kinh tế - xã hội cũng như tăng cường khả năng tự làm sạch của thủy vực để cải thiện chất lượng môi trường. Từ khóa: Sức tải môi trường, phát triển bền vững, Cam Ranh, Thủy Triều, tự làm sạch MỞ ĐẦU Môi trường và những vấn đề liên quan đến quản lý môi trường đang ngày càng được chú trọng trong bối cảnh phát triển kinh tế và thích ứng với biến đổi khí hậu toàn cầu, đặc biệt là xác định sức tải môi trường của thủy vực và dự báo biến động của nó trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội (KTXH) làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp quản lý, góp phần giảm thiểu nguy cơ môi trường, đảm bảo sự phát triển bền vững. Sức tải môi trường (environmental capacity) là một thuộc tính của môi trường và có thể được hiểu như khả năng tiếp nhận các hoạt động hay tốc độ của một hoạt động nào đó (lượng chất thải, sản lượng khai thác trên một đơn vị thời gian, trong một không gian ) mà không gây ra hiệu ứng bất lợi [12]. Đánh giá sức tải (assessment of environmental capacity) có ý nghĩa quan trọng trong quản lý tổng hợp và phát triển bền vững vì nó xác định giới hạn tối đa sức tải có thể khai thác từ khu vực nghiên cứu trong bối cảnh phát triển kinh tế xã hội tương ứng mà không gây ra những thay đổi bất lợi cho cả hệ sinh thái tự nhiên cũng như cấu trúc và chức năng của các thực thể xã hội [7]. Sức tải môi trường đã và đang ứng dụng rộng rãi để tính toán khả năng “đồng hóa” chất thải từ các hoạt động khác nhau của một vùng, một thủy vực, một hệ sinh thái nhằm duy trì và quản lý hệ thống một cách hiệu quả, đảm bảo phát triển bền vững. Trên thế giới, nghiên cứu và ứng dụng sức tải môi trường đã được phát huy mạnh mẽ, nhất là trong nuôi trồng thủy sản và phát triển du lịch [3-6, 9-11, 13, 15-17, 21, 26, 28, 31]. Ở Việt Nam, nghiên cứu và ứng dụng sức tải môi trường chỉ mới được tiếp cận và triển khai trong khoảng 10 năm trở lại đây. Những nghiên cứu này sử dụng các mô hình khối hoặc các mô hình vận chuyển, khuyếch tán vật chất thuần túy và đã áp Phan Minh Thụ, Nguyễn Hữu Huân 372 dựng cho các sông ở: Sài Gòn, Đồng Nai, sông Bạch Đằng [8, 22, 24, 29]. Nguyễn Tác An và Võ Duy Sơn [30] đã áp dụng phương pháp đồng vị đánh dấu để xác định khả năng trao đổi nước và đánh giá sức tải môi trường ở đầm Thủy Triều - vịnh Cam Ranh. Trong thời gian qua, quá trình đô thị hóa cũng như sự phát triển mạnh mẽ của các hoạt động KTXH ở vùng ven bờ quanh vực nước Thủy Triều - Cam Ranh, nhất là việc phát triển thị xã Cam Ranh lên thành phố và hình thành huyện mới Cam Lâm đã có những tác động nhất định đến môi trường và nguồn lợi vực nước. Nguyên nhân chính là do sự gia tăng lượng thải từ các hoạt động KTXH vùng ven bờ [25] đã làm ô nhiễm và suy thoái môi trường, suy giảm nguồn lợi ... Việc xuất hiện dịch bệnh tôm cá thường xuyên hơn trong những năm gần đây là minh chứng rõ ràng cho dấu hiệu quá tải của thủy vực. Chính vì vậy, đánh giá, dự báo sức tải môi trường vực nước Thủy Triều - Cam Ranh có ý nghĩa quan trọng cho việc quản lý, quy hoạch và phát triển KTXH ở đây. TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Khu vực nghiên cứu Căn cứ vị trí, đặc điểm địa hình, dặc điểm KTXH vực nước nghiên cứu được chia làm ba khu vực (hình 1): Vùng I (Bắc đầm Thủy Triều): Khu vực này bắt đầu từ đỉnh đầm Thủy Triều đến Cầu Mới, có diện tích mặt nước: 5,86 × 106m2, thể tích thủy vực: 7,90 × 106m3. Vùng này chịu tác động trực tiếp của các hoạt động KTXH của các xã: Cam Hòa, Cam Hải Đông và Cam Hải Tây (huyện Cam Lâm). Vùng II: (Nam đầm Thủy Triều): Khu vực này kéo dài từ Cầu Mới đến cầu Long Hồ, được xem như vùng tiếp giáp giữa đầm Thủy Triều với vịnh Cam Ranh, có diện tích mặt nước: 8,03 × 106m2, thể tích thủy vực: 21,06 × 106m3. Vùng này chịu tác động trực tiếp của các hoạt động KTXH của thị trấn Cam Đức, xã Cam Thành Bắc (huyện Cam Lâm) và phường Cam Nghĩa (thành phố Cam Ranh) - đang bắt đầu đô thị hóa. Vùng III (vịnh Cam Ranh): Khu này bắt đầu từ cầu Long Hồ đến cửa vịnh Cam Ranh, có diện tích mặt nước: 80,61 × 106m2, thể tích thủy vực: 632,71 × 106m3. Vùng này chịu tác động trực tiếp của các hoạt động KTXH của phường Cam Phúc Bắc, Cam Phúc Nam, Cam Phú, Cam Thuận, Cam Linh, Cam Lợi, Ba Ngòi, xã Cam Thịnh Đông và Cam Lập (thành phố Cam Ranh). Là thành phố trực thuộc tỉnh, Cam Ranh hiện đang phát triển nhanh, đặc biệt là mở rộng cơ sở hạ tầng và các ngành công nghiệp. Hình 1. Sơ đồ trạm nghiên cứu ở Thủy Triều - Cam Ranh (: Trạm vị thu mẫu) Tài liệu thu thập và phương pháp phân tích mẫu Bài báo sử dụng số liệu của các chuyến khảo sát tổng hợp vực nước Thủy Triều - Cam Ranh (hình 1) trong thời gian: 2011 - 2012. Ngoài ra, nguồn dữ liệu thống kê nhiều năm về lượng mưa, lượng bốc hơi, nhiệt độ và độ ẩm từ trạm khí tượng thủy văn Nha Trang, số liệu hiện trạng và định hướng quy hoạch phát triển KTXH đến năm 2015, tầm nhìn Vùng I Vùng II Vùng III Đánh giá sức tải môi trường vực nước 373 2020 của các xã, phường, thị trấn ven biển huyện Cam Lâm và thành phố Cam Ranh cũng được sử dụng trong tính toán, dự báo. Mẫu nước được thu thập, phân tích theo các phương pháp hiện hành: Nhiệt độ, độ mặn được đo bằng STD-SD204W (Na Uy); NO2-, NO3-, NH4+ và PO43- được định lượng theo phương pháp quang phổ [2]; oxy hòa tan (DO) bằng phương pháp Winkler [2]; BOD5 (nhu cầu oxy sinh hóa) bằng gia số DO trong bình đen-trắng sau 5 ngày ủ mẫu; COD (nhu cầu oxy hóa học) theo phương pháp oxy hóa bởi Dichromate Kali [2]. Phương pháp ước lượng tải lượng thải Quá trình định lượng tổng lượng thải được thực hiện theo sơ đồ trên hình 2. Tổng lượng chất thải (CT) được tính theo công thức: CT = ΣCTi (1) Hình 2. Sơ đồ định lượng nguồn thải vào thủy vực [25] Trong đó, CTi: Tổng lượng thải của các thành phần công nghiệp (CTCN), sinh hoạt (CTSH), chăn nuôi (CTNNCN) và nuôi trồng thủy sản (CTNTTS). Chất thải sinh hoạt được xác định dựa vào dân số và định mức thải bình quân của con người; chất thải chăn nuôi dựa vào quần đàn gia súc và gia cầm cũng như định mức thải bình quân của đối tượng nuôi; chất thải từ hoạt động nuôi trồng thủy sản dựa vào sản lượng nuôi trồng và định mức phát thải khi nuôi một đơn vị sản phẩm. Định mức nước thải bình quân từ sinh hoạt và nông nghiệp theo MONRE [20]. Đối với chất thải công nghiệp, lượng nước thải được xác định thông qua tổng sản lượng sản xuất và công suất thiết kế của nhà máy xử lý nước thải. Định mức nước thải từ chế biến thủy sản theo Anh và cs. [1]. Mẫu nước thải công nghiệp, nuôi trồng thủy sản được thu tại các cống xả thải trong thời gian hoạt động và phân tích các yếu tố liên quan. Một số yếu tố môi trường không có định mức thải bình quân được quy đổi dựa vào các hệ số của San Diego-McGlone và cs. [27]. Phương pháp đánh giá khả năng trao đổi nước bằng mô hình LOICZ Mô hình LOICZ (Land-Ocean Interactions in Coastal Zones) là mô hình khối dùng để đánh giá thời gian lưu của nước, cân bằng vật chất và trạng thái dinh dưỡng được áp dụng rộng rãi ở các thủy vực ven bờ. Theo Gordon và cs. [14], quá trình cân bằng vật chất trong thuỷ vực có thể được khái quát bằng mô hình sau: (2) Ở đây: Vào: nguồn vật chất đưa vào hệ; Ra: Nguồn vật chất đưa ra khỏi hệ Nguồn thải và phương pháp định lượng nguồn thải Công nghiệp Thành thị Nông thôn Thủy sản Nông nghiệp Sinh hoạt thành thị Sinh hoạt nông thôn Phân loại sản xuất Đánh giá lượng thải từng lĩnh vực Tổng lượng thải Tổng lượng chất thải đổ vào nước Lượng thải được xử lý Hệ số xả thải Phan Minh Thụ, Nguyễn Hữu Huân 374 Đối với khối nước và muối, (2) được viết lại như sau: (3) Với cân bằng nước, Vào là lượng nước đưa vào trong hệ VVào = (VQ+VP+VO+VG+VX) và Ra là lượng nước đưa ra khỏi hệ VRa = (VE - VR + VX), với VR = -(VQ+VP+VO+VG) + VE. Ở đây, VQ, VP, VE, VG, VO, VR, VX lần lượt là: lượng nước sông, suối; lượng nước mưa; lượng nước bốc hơi; lượng nước ngầm; Các nguồn nước khác (như nước thải, nước phục vụ nông nghiệp ...); dòng chảy ra khỏi hệ; dòng trao đổi nước giữa hệ với vùng biển kế cận. Do đặc tính bảo toàn khối lượng, nên khi cân bằng nước xảy ra, (3) được viết lại: (4) Hay là: (5) Do VX liên quan với trao đổi vật chất nội tại trong khối nước, cụ thể là độ mặn của vùng biển lân cận (Socean) với độ mặn của hệ thống (SSys). Ký hiệu độ mặn của nước sông, nước mưa, nước bốc hơi, nước khác và nước ra khỏi hệ tương ứng: SQ, SP, SE, SG, SO và SR. Đối với cân bằng muối, phương trình (3) được viết lại như sau: (6) Do độ mặn của nước mưa, nước bốc hơi, nước sông và các nguồn nước khác gần bằng 0, nên (6) được viết lại: (7) Suy ra: (8) Với VSys là thể tích hệ thống , thời gian lưu của nước trong thuỷ vực  được biểu diễn như sau: (9) Nguồn dữ liệu tính toán thời gian lưu và khả năng trao đổi nước trình bày ở bảng 1. Bảng 1. Dữ liệu nguồn nước thiết lập cho mô hình ở vực nước Thủy Triều - Cam Ranh Lưu lượng (106 m3/tháng) Vùng I Vùng II Vùng III Mùa khô Mùa mưa Mùa khô Mùa mưa Mùa khô Mùa mưa Nước mưa 0,30 1,65 0,41 2,26 4,09 22,69 Bốc hơi -0,72 -0,67 -0,98 -0,91 -9,86 -9,18 Nước sông 1,07 12,55 0,92 47,59 24,95 62,20 Nước ngầm 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Nguồn khác 0,49 0,01 0,61 0,02 1,23 0,19 Phương pháp đánh giá sức tải môi trường Trên cơ sở dữ liệu thể tích, thời gian lưu của nước, kết hợp dữ liệu về hàm lượng các chất ô nhiễm có mặt trong thủy vực, tiêu chuẩn chất lượng nước ... sức tải môi trường tiềm năng và thực tế của vực nước nghiên cứu được tính toán, đánh giá (hình 3). Sức tải môi trường được tính như sau [12]: Sức tải tiềm năng: ECTN = CTC x Vsys(1+1/) (10) Sức tải hiện tại: ECHT = CHT x Vsys(1+1/) (11) Sức tải còn được sử dụng: ECHD = 0,70 x ECTN - ECHT (12) Với: CHT: hàm lượng trung bình của chất ô nhiễm có mặt trong thủy vực nghiên cứu (bảng 2); CTC: hàm lượng giới hạn của chất ô nhiễm trong quy chuẩn cho phép (bảng 3); 0,70: hệ số sử dụng an toàn khuyến cáo trong quy hoạch sử dụng sức tải môi trường. Đánh giá sức tải môi trường vực nước 375 Hình 3. Mô phỏng sức tải môi trường của thủy vực [Hiệu chỉnh 7, 12, 14] Bảng 2. Giá trị trung bình một số yếu tố môi trường vực nước Thủy Triều - Cam Ranh (2011-2012) Yếu tố Đơn vị tính Mùa khô Mùa mưa Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3 Toàn vùng Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3 Toàn vùng TSS mg/l 3,40 3,97 4,55 4,37 7,50 7,55 10,03 9,40 COD mg/l 16,43 14,24 14,38 14,49 18,46 16,37 14,34 14,98 BOD5 mg/l 1,93 1,46 0,83 1,02 2,80 2,17 1,07 1,38 NO2- mg/l 0,001 0,003 0,001 0,001 0,006 0,002 0,004 0,003 NO3- mg/l 0,059 0,064 0,079 0,075 0,010 0,022 0,021 0,020 NH4+ mg/l 0,063 0,067 0,071 0,070 0,017 0,020 0,056 0,047 PO43- mg/l 0,012 0,011 0,013 0,012 0,026 0,030 0,031 0,031 Bảng 3. Tiêu chuẩn chất lượng nước với các thông số tính toán TT Thông số Đơn vị Tiêu chuẩn nước nuôi thủy sản Quy chuẩn Việt Nam [18,19] Giá trị trung bình cao nhất (cực đại) của vực nước nghiên cứu Giá trị chọn lựa ASEAN Úc 1 TSS mg/l - - 50 57,4 (130) 50 2 COD mgO2/l - - - 16,58 (19,96) 15 3 BOD5 mgO2/l - - - 6 4 NO2- µgN/l 55 100 - 55 5 NO3- µgN/l 70 100 - 67 (155) 100 6 NH4+ µgN/l 70 200 100 22,6 (296) 100 7 PO4 µgP/l 15 - 45 50 - 12,6 (31) 30 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Đặc điểm các nguồn ô nhiễm vực nước Tổng lượng thải tập trung và phân tán ở vực nước Thủy Triều - Cam Ranh năm 2011 tương đương 402,53 tấn COD/tháng, 172,53 tấn BOD5/tháng, 38,09 tấn N/tháng và 7,37 tấn P/tháng (bảng 4). Đến năm 2015 và 2020, lượng chất thải này tăng lên từ 20,30% đến 158,68% so với hiện tại (năm 2011). Nguồn thải tập trung chiếm khoảng 26,27% đối với tổng nitơ và 10,10% đối với tổng phốt pho (hình 5). Hình 4. Tỷ lệ nguồn thải tập trung và phân tán TN (trái) và TP (Phải) ở vực nước Thủy Triều - Cam Ranh THỦY VỰC (các quá trình đồng hoá, vận chuyển, lắng đọng ...) Nguồn chất thải đưa vào Nguồn ra Phan Minh Thụ, Nguyễn Hữu Huân 376 Bảng 4. Hiện trạng nguồn thải xả trực tiếp vào vực nước Thủy Triều - Cam Ranh Đơn vị tính: tấn/tháng Chỉ tiêu 2011 2015 2020 TSS 467,33 588,33 662,84 COD 172,53 245,11 236,11 BOD5 402,53 512,01 484,23 NO2- 0,43 0,69 0,79 NO3- 6,05 9,90 11,43 NH4+ 15,09 24,83 29,43 TN 38,09 50,67 58,62 PO43- 3,10 5,41 8,01 TP 7,37 11,92 17,50 Thời gian trao đổi nước Tính toán cân bằng muối và nước (hình 5, 6 và 7) ở vực nước Thủy Triều - Cam Ranh cho thấy: khả năng trao đổi nước của toàn vực nước nghiên cứu tương đối chậm và không khác biệt nhiều giữa mùa khô và mùa mưa (thời gian trao đổi nước vào mùa khô là 18,90 ngày và mùa mưa là 16,02 ngày). Đối với từng khu vực thì: Vùng đỉnh đầm Thủy Triều: thời gian trao đổi nước vào mùa khô là 24,65 ngày và mùa mưa là 3,70 ngày. Vùng cửa đầm Thủy Triều: thời gian trao đổi nước vào mùa khô là 24,74 ngày và mùa mưa là 2,33 ngày. Vùng vịnh Cam Ranh: thời gian trao đổi nước vào mùa khô là 17,84 ngày và mùa mưa là 13,78 ngày. Trung bình cả năm thì: thời gian trao đổi nước của đỉnh đầm Thủy Triều khoảng 8,54 ngày; cửa đầm Thủy Triều khoảng 5,88 ngày; còn vịnh Cam Ranh khoảng 16,24 ngày. Hình 5. Cân bằng muối - nước ở vực nước Thủy Triều - Cam Ranh trong mùa khô (Đơn vị: khối nước 106 m3/tháng, muối 106 psu m3/tháng, Thời gian: tháng) Hình 6. Cân bằng muối - nước ở vực nước Thủy Triều - Cam Ranh trong mùa mưa (Đơn vị: khối nước 106 m3/tháng, muối 106 psu m3/tháng, Thời gian: tháng) Đánh giá sức tải môi trường vực nước 377 Hình 7. Cân bằng muối - nước toàn vùng nghiên cứu: mùa khô (trái) và mùa mưa (phải) (Đơn vị: khối nước 106 m3/tháng, muối 106 psu m3/tháng, Thời gian: tháng) So sánh với những vũng, vịnh, đầm, phá khác ở miền Trung như: vịnh Xuân Đài (thời gian trao đổi nước mùa khô là 29 ngày và mùa mưa là 5 ngày), phá Cầu Hai (51 và 9 ngày) [23] thì: khả năng trao đổi nước ở vực nước Thủy Triều - Cam Ranh nhanh hơn vào mùa khô và chậm hơn vào mùa mưa. Khả năng trao đổi nước giữa hai mùa ở vực nước Thủy Triều - Cam Ranh ít khác biệt là do ảnh hưởng của nguồn nước lục địa trong mùa mưa lên vực nước không lớn. Đánh giá sức tải môi trường vực nước Thủy Triều - Cam Ranh Sức tải hiện tại Kết quả đánh giá sức tải môi trường vực nước Thủy Triều - Cam Ranh cho thấy, hiện tại, vực nước Thủy Triều - Cam Ranh đã bắt đầu đạt ngưỡng sức tải tiềm năng đối với hữu cơ (COD), tiệm cận ngưỡng sức tải hữu dụng đối với NO3- và NH4+ trong mùa khô (bảng 5 và 6); đạt ngưỡng sức tải tiềm năng đối với hữu cơ (COD) và PO43- vào mùa mưa (bảng 7, 8). Tại khu vực Thủy Triều, tải lượng hữu cơ trong mùa mưa đã vượt sức tải nhiều hơn trong mùa khô do lượng vật chất hữu cơ từ đất liền cung cấp theo nước mưa ở xung quanh lưu vực. Tại vùng Cam Ranh thì xảy ra tình trạng ngược lại. Điều này có thể lý giải là do chế độ thủy động lực khu vực Cam Ranh trong mùa mưa (sóng gió, dòng chảy...) đã có ảnh hưởng lớn đến sức tải khu vực này. Tải lượng vật chất lơ lửng ở vực nước Thủy Triều - Cam Ranh còn khá nhỏ so với sức tải môi trường thủy vực (các bảng 5-8). Tuy nhiên, vào mùa mưa, do quá trình rữa trôi của các chất thải, tải lượng phốt phát đã đạt ngưỡng sức tải tiềm năng. Bảng 5. Sức tải môi trường vực nước Thủy Triều - Cam Ranh, mùa khô Yếu tố Sức tải tiềm năng (tấn/tháng) Sức tải còn lại (tấn/tháng) Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3 Toàn vùng Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3 Toàn vùng TSS 876 2.329 84.834 85.596 816 2.144 77.117 78.119 COD 263 699 25.450 25.679 0 35 1.057 865 BOD5 105 279 10.180 10.271 71 211 8.776 8.532 NO2- 0,96 2,56 93,32 94,16 0,94 2,40 91,98 91,93 NO3- 1,75 4,66 169,67 171,19 0,72 1,69 36,25 43,45 NH4+ 1,75 4,66 169,67 171,19 0,66 1,53 48,78 51,47 PO43- 0,53 1,40 50,90 51,36 0,32 0,88 29,31 30,18 Phan Minh Thụ, Nguyễn Hữu Huân 378 Bảng 6. Sức tải được sử dụng ở vực nước Thủy Triều - Cam Ranh, mùa khô Yếu tố Thực trạng tải (%) Sức tải được sử dụng (tấn/tháng) Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3 Toàn vùng Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3 Toàn vùng TSS 6,80 7,93 9,10 8,74 553 1.445 51.666 52.440 COD 109,54 94,93 95,85 96,63 0 0 0 0 BOD5 32,17 24,39 13,79 16,93 39 127 5.722 5.451 NO2- 2,10 6,17 1,44 2,36 0,65 1,64 63,98 63,68 NO3- 59,05 63,74 78,63 74,62 0,19 0,29 0 0 NH4+ 62,53 67,15 71,25 69,94 0,13 0,13 0 0,11 PO43- 38,66 37,36 42,42 41,24 0,16 0,46 14,04 14,77 Bảng 7. Sức tải môi trường vực nước Thủy Triều - Cam Ranh, mùa mưa Yếu tố Sức tải tiềm năng (tấn/tháng) Sức tải còn lại (tấn/tháng) Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3 Toàn vùng Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3 Toàn vùng TSS 3.596 14.608 100.526 105.003 3.057 12.402 80.371 85.256 COD 1.079 4.382 30.158 31.501 0 0 1.330 48 BOD5 432 1.753 12.063 12.600 230 1.120 9.912 9.694 NO2- 3,96 16,07 110,58 115,50 3,55 15,48 103,22 108,21 NO3- 7,19 29,22 201,05 210,01 6,45 22,75 159,63 167,49 NH4+ 7,19 29,22 201,05 210,01 5,96 23,37 88,88 112,00 PO43- 2,16 8,76 60,32 63,00 0,31 0,07 0 0 Bảng 8. Sức tải được sử dụng ở vực nước Thủy Triều - Cam Ranh, mùa mưa Yếu tố Thực trạng tải (%) Sức tải được sử dụng (tấn/tháng) Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3 Toàn vùng Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3 Toàn vùng TSS 15,00 15,10 20,05 18,81 1.978 8.020 50.213 53.755 COD 123,08 109,13 95,59 99,85 0 0 0 0 BOD5 46,67 36,11 17,83 23,06 101 594 6293 5914 NO2- 10,19 3,67 6,65 6,31 2,37 10,66 70,05 73,56 NO3- 10,25 22,14 20,61 20,25 4,30 13,98 99,31 104,49 NH4+ 17,12 20,02 55,79 46,67 3,80 14,60 28,57 49,00 PO43- 85,84 99,17 104,52 102,35 0 0 0 0 Dự báo sức tải môi trường đến năm 2015-2020 Trên cơ sở quy hoạch phát triển KTXH xung quanh lưu vực Thủy Triều - Cam Ranh cho đến năm 2015 và 2020, giả định các nguồn thải đều đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi đưa vào thủy vực, dự báo khả năng chịu tải của vực nước thể hiện ở bảng 9. Bảng 9. Dự báo khả năng tải của vực nước Thủy Triều - Cam Ranh Mùa khô Yếu tố Dự báo nguồn thải (Tấn/tháng) Khả năng chịu tải thêm (Tấn/tháng) 2011 2015 2020 2015 2020 TSS 639 698 769 78.060 77.989 COD 506 585 557 786 815 BOD5 212 272 264 8.473 8.481 NO2- 0,44 0,71 0,82 91,66 91,55 NO3- 6,34 10,44 12,21 39,36 38,59 NH4+ 16,26 26,35 31,94 41,37 35,79 PO43- 3,28 5,66 8,37 27,79 25,08 Mùa mưa Yếu tố Dự báo nguồn thải (Tấn/tháng) Khả năng chịu tải thêm (Tấn/tháng) 2011 2015 2020 2015 2020 TSS 228 436 516 85.048 84.969 COD 259 410 385 0 0 BOD5 118 209 199 9.604 9.614 NO2- 0,42 0,67 0,77 107,96 107,86 NO3- 5,79 9,47 10,84 164,81 162,44 NH4+ 13,47 22,73 25,93 102,74 99,54 PO43- 2,86 5,14 7,62 0 0 Đánh giá sức tải môi trường vực nước 379 Như vậy, trong tương lai gần, với kịch bản phát triển hiện có trong điều kiện các nguồn thải đạt tiêu chuẩn cho phép, nếu không có các biện pháp cải thiện môi trường và tăng cường khả năng tự làm sạch thì tải lượng hữu cơ và dinh dưỡng đưa vào vực nước vẫn vượt quá khả năng chịu tải cho phép. Do vậy, ngoài các giải pháp khác như: tăng hiệu quả sử dụng nguyên vật liệu, giảm tỷ lệ thải thì quy hoạch theo hướng cắt giảm diện tích nuôi, phục hồi rừng ngập mặn cũng như tăng cường trồng rừng ngập mặn, cỏ biển quanh các khu vực có nguồn thải lớn như: vùng thải của nhà máy đường, nhà máy chế biến, vùng nuôi tôm để giảm áp lực thải vào thủy vực vẫn là những ưu tiên chính cần triển khai để có thể bảo vệ môi trường vực nước cho phát triển bền vững. Ngoài ra, tiến hành hoạt động quan trắc diễn biến môi trường trong quá trình phát triển KTXH để có thể điều chỉnh kịp thời quy mô phát triển cho phù hợp với diễn biến môi trường thủy vực. KẾT LUẬN Khả năng trao đổi nước của vực nước Thủy Triều - Cam Ranh tương đối chậm và không khác biệt nhiều giữa mùa khô và mùa mưa (thời gian trao đổi nước vào mùa khô là 18,90 ngày và mùa mưa là 16,02 ngày). Tính trung bình cả năm trên từng khu vực thì: thời gian trao đổi nước vùng phía Bắc đầm Thủy Triều khoảng 8,54 ngày; phía Nam đầm Thủy Triều khoảng 5,88 ngày; còn vịnh Cam Ranh khoảng 16,24 ngày. Hiện tại, vực nước Thủy Triều - Cam Ranh đã đạt ngưỡng sức tải tiềm năng đối với nguồn thải hữu cơ, tiệm cận ngưỡng sức tải hữu dụng đối với muối dinh dưỡng NO3- và NH4+ trong mùa khô và đạt ngưỡng sức tải tiềm năng đối với muối dinh dưỡng phốt phát trong mùa mưa. Theo dự báo, với kịch bản phát triển từ nay đến năm 2020, nếu không có các biện pháp tăng cường khả năng tự làm sạch thì môi trường vực nước Thủy Triều - Cam Ranh vẫn chưa được cải thiện. Do vậy, cần tiến hành các biện pháp cắt giảm nguồn thải, sử dụng phương pháp sản xuất sạch hơn, trồng rừng ngập mặn và cỏ biển cũng như tiến hành quan trắc diễn biến môi trường để điều chỉnh các hoạt động KTXH. Lời cảm ơn: Công trình này được thực hiện từ nguồn dữ liệu của đề tài KHCN cấp tỉnh Khánh Hòa: “Nghiên cứu khả năng tự làm sạch, đề xuất các giải pháp nhằm bảo vệ và cải thiện chất lượng môi trường đầm Thủy Triều - vịnh Cam Ranh”, đề tài cấp Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam (mã số VAST.07.04.11- 12) và đề tài cấp Viện Hải dương học được triển khai thực hiện ở vùng nghiên cứu. Các tác giả chân thành cám ơn các chủ nhiệm đề tài, Sở KHCN Khánh Hòa, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, Viện Hải dương học đã tạo điều kiện thuận lợi về vật chất, động viên tinh thần trong quá trình triển khai nghiên cứu; cám ơn ThS. Trần Văn Chung, ThS. Phạm Bá Trung, ThS. Nguyễn Đình Đàn, ThS. Hoàng Trung Du - Viện Hải dương học đã tham gia khảo sát và cung cấp dữ liệu để hoàn thành bài báo này. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Anh, P. T., My Dieu, T. T., Mol, A. P. J., Kroeze, C. & Bush, S.R., 2011. Towards eco- agro industrial clusters in aquatic production: the case of shrimp processing industry in Vietnam. Journal of Cleaner Production 19, 2107-2118. 2. APHA, 2005. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21st Edition. American Public Health Association. 3. Bacher, C., Duarte, P., Ferreira, J. G., Héral, M. & Raillard, O., 1998. Assessment and comparison of the Marennes-Oléron Bay (France) and Carlingford Lough (Ireland) carrying capacity with ecosystem models. Aquatic Ecology 31, 379-394. 4. Bacher, C., Grant, J., Hawkins, A. J. S., Fang, J., Zhu, M. & Besnard, M., 2003. Modelling the effect of food depletion on scallop growth in Sungo Bay (China). Aquatic Living Resources 16, 10-24. 5. Briggs, M. R. P. & Fvnge-Smith, S. J., 1994. A nutrient budget of some intensive marine shrimp ponds in Thailand. Aquaculture Research 25, 789-811. 6. Byron, C., Link, J., Costa-Pierce, B. & Bengtson, D., 2011. Calculating ecological carrying capacity of shellfish aquaculture using mass-balance modeling: Narragansett Bay, Rhode Island. Ecological Modelling 222, 1743- 1755. 7. Byron, C. J. & Costa-Pierce, B. A., 2010. Carrying Capacity Tools for Use in the Implementation of an Ecosystems Approach to Aquaculture. The FAO Expert Workshop on Aquaculture Site Selection and Carrying Phan Minh Thụ, Nguyễn Hữu Huân 380 Capacity Estimates for Inland and Coastal Waterbodies Institute of Aquaculture, University of Stirling, Stirling, U.K., 6-8 December 2010. 8. Cao Thị Thu Trang & Nguyễn Thị Phương Hoa, 2009. Đánh giá sức tải môi trường vùng nước ven đảo Cát Bà phục vụ phát triển bền vững. Tạp chí Khoa học và Công nghệ biển Phụ trương 1, 154-168. 9. Carver, C. E. A. & Mallet, A. L., 1990. Estimating the carrying capacity of a coastal inlet for mussel culture. Aquaculture 88, 39-53. 10. Chaiyakum, K. & Sangsangjinda, P., 1992. Quality and quantity of wastewater from intensive shrimp culture, Amphore Ranod, Songkhola Province. Tech. Paper no. 5/1992. NICA. DoF, Ministry of Agri. and Cooperatives. 26. 11. Gecek, S. & Legovic, T., 2010. Towards carrying capacity assessment for aquaculture in the Bolinao Bay, Philippines: A numerical study of tidal circulation. Ecological Modelling 221, 1394-1412. 12. GESAMP, 1986. Environmental Capacity. An approach to marine pollution prevention. Report Study GESAMP. IMO/FAO/Unesco/ WMO/WHO/IAEA/UN/UNEP Joint Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Pollution. 49. 13. Gillibrand, P. A. & Turrell, W. R., 1997. The use of simple models in the regulation of the impact of fish farms on water quality in Scottish sea lochs. Aquaculture 159, 33-46. 14. Gordon, J. D. C., Boudreau, P. R., Mann, K. H., Ong, J. E., Silvert, W. L., Smith, S. V., Wattayakorn, G., Wulff, F. & Yanagi, T., 1996. LOICZ Biogeochemical Modelling Guidelines. LOICZ Reports & Studies, No. 5. 96. 15. Grant, J., Curran, K. J., Guyondet, T. L., Tita, G., Bacher, C., Koutitonsky, V. & Dowd, M., 2007. A box model of carrying capacity for suspended mussel aquaculture in Lagune de la Grande-Entrée, Iles-de-la-Madeleine, Québec. Ecological Modelling 200, 193-206. 16 Inglis, G. J., Hayden, B. J. & Ross., A. H., 2002. An overview of factors affecting the carrying capacity of coastal embayments for mussel culture. Client Report CHC00/69. NIWA, Christchurch. 31. 17. McKindsey, C. W., Thetmeyer, H., Landry, T. & Silvert, W., 2006. Review of recent carrying capacity models for bivalve culture and recommendations for research and management. Aquaculture 261, 451-462. 18. MONRE, 2008. QCVN 08:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt. Bộ Tài nguyên và Môi trường. 8 tr. 19. MONRE, 2008. QCVN 10:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước biển ven bờ. Bộ Tài nguyên và Môi trường. 7 tr. 20. MONRE, 2010. Báo cáo môi trường quốc gia năm 2010: Tổng quan môi trường Việt Nam. Bộ Tài nguyên và Môi trường. 21. Muthuwan, V., 1991. Nutrient budget and water quality in intensive marine shrimp culture ponds. Asian Institute of Technology. 119. 22. Nguyễn Kỳ Phùng & Trương Công Trường, 2009. Nghiên cứu xác định khả năng chịu tải sông Sài Gòn. Tuyển tập báo cáo thường niên. Phân viện Khí tượng, Thủy văn và Môi trường phía Nam. 1-12. 23. Nguyen Tac An & Phan Minh Thu, 2007. Biogeochemical Variability of Vietnamese Coastal Waters Influenced by Natural and Anthropogenic Processes. Asian Journal of Water, Environment and Pollution 4, 37-46. 24. Nguyễn Thị Thanh Thủy (chủ nhiệm), 2010. Xây dựng cơ sở khoa học cho việc khai thác sử dụng bền vững và đề xuất các giải pháp bảo vệ tài nguyên, môi trường cho vịnh Quy Nhơn, đầm Thị Nại (Bình Định). Báo cáo đề tài cấp Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Viện Hải dương học. 25. Phan Minh Thụ, Tôn Nữ Mỹ Nga, Nguyễn Hữu Huân & Nguyễn Thị Thanh Tâm, 2013. Tải lượng nguồn thải phân tán vùng đầm Thủy Triều. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy sản, số 1(2013). 49-55. 26. Rodhouse, P. G. & Roden, C. M., 1987. Carbon budget for a coastal inlet in relation to intensive cultivation of suspension feeding bivalve molluscs. Marine Ecology Progress Series 36, 225-236. 27. San Diego-McGlone, M. L., Smith, S. V. & Nicolas, V. F., 2000. Stoichiometric Interpretations of C:N:P Ratios in Organic Waste Materials. Marine Pollution Bulletin 40, 325-330. Đánh giá sức tải môi trường vực nước 381 28. Satapornvit, K., 1993. The environmental impact of shrimp farm effluent. Asian Istitute of Technology. 153. 29. Trần Đức Thạnh, Trần Văn Minh, Cao Thị Thu Trang, Vũ Duy Vĩnh & Trần Anh Tú, 2012. Sức tải môi trường vịnh Hạ Long - Bái Tử Long. Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Nxb. Khoa học Tự nhiên và Công nghệ. 297. 30. Võ Duy Sơn & Nguyễn Tác An, 2001. Nghiên cứu đánh giá sức tải sinh thái ở đầm Thủy Triều và Nha Phu (Khánh Hoà). Tạp chí Khoa học và Công nghệ biển 4, 14-20. 31. Zhang, B., Liu, H., Yu, Q. & Bi, J., 2012. Equity-based optimisation of regional water pollutant discharge amount allocation: a case study in the Tai Lake Basin. Journal of Environmental Planning and Management 55, 885-900. ASSESSMENT OF ENVIRONMENTAL CAPACITY OF THUY TRIEU - CAM RANH WATERS Phan Minh Thu, Nguyen Huu Huan, Bui Hong Long Institute of Oceanography-VAST ABSTRACT: Based on the collected and investigated data in the period of 2011-2012 and the plan of socio-economic development of the Thuy Trieu - Cam Ranh coastal areas, this paper estimates the water’s environmental carrying capacity to manage them for sustainable development. The results show that, the volume of organic matter (by COD) met the potential carrying capacity of the waters. For dissolved inorganic nutrients, the nitrate and ammonia/ammonium reached to the available carrying capacity of the waters in dry season, whereas phosphate was the potential carrying capacity of the waters in rainy season. Within the socio- economic development plan of the Thuy Trieu - Cam Ranh coastal areas in 2015 and 2020, the carrying capacity of the waters is predicted to be overloaded by organic matter. Therefore, it is necessary to propose technical solutions to reduce the total of waste matters from socio-economic activities as well as to enhance the self-purification capability of the waters to protect and improve their environmental quality. Key words: Environmental capacity, sustainable development, Cam Ranh, Thuy Trieu, self-purification