03/04/2020
Trong những thập kỷ gần đây, kinh tế thế giới phát triển mạnh, bên cạnh đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của con người, đã làm tăng gần 50% lượng khí nhà kính so với thời kỳ tiền công nghiệp trước năm 1900. Đại dương hấp thụ lượng lớn các bon do các hoạt động của con người, khiến cho đại dương ấm lên, đại dương bị axít hóa, đại dương bị mất ôxy, sự đột biến của chu trình dinh dưỡng và năng suất sinh học sơ cấp. Đồng thời, đại dương nóng lên đã tác động mạnh đến sinh trưởng của sinh vật biển, nghề khai thác hải sản, đến nguồn cung thực phẩm và sinh kế của ngư dân. Bên cạnh đó là sự gia tăng rác thải nhựa (RTN) trên đại dương, gây ra ô nhiễm môi trường và tác động xấu đến biển, đại dương.
I. Đánh giá sự thay đổi môi trường biển, đại dương
Biến đổi khí hậu (BĐKH) là một trong những nguyên nhân gây ra sự thay đổi các chỉ số môi trường nước biển, đại dương về các mặt: Vật lý, hóa học và sinh học. Việc đo đạc các số liệu khí hậu và đại dương trên thế giới đã được thực hiện hơn 100 năm ở hầu hết các quốc gia có biển, quần đảo trên đại dương, vùng biển. Sự thay đổi khí hậu và đại dương dẫn đến thay đổi các hệ sinh thái (HST) Trái đất và có nguy cơ tác động xấu đến sự phát triển kinh tế - xã hội của tất cả các quốc gia, các vùng ven biển, hải đảo. IPCC, 2019 đã công bố báo cáo mới nhất về biến đổi đại dương theo số liệu đo đạc được trong vòng 70 năm từ năm 1950 - 2019.
Xu hướng các giá trị của các yếu tố vật lý đều gia tăng đến năm 2100, trong đó tổng nhiệt lượng, dòng nhiệt hấp thụ của đại dương tăng mạnh. Tổng nhiệt lượng đại dương hiện nay (410.1021J) tăng mạnh tới 450% so với năm 1960 (9,4 .1021J). Cường độ dòng nhiệt hấp thụ của các đại dương (Thái Bình Dương, Đại Tây Dương, Ấn Độ Dương) và vùng biển khác nhau nhưng có xu hướng tăng mạnh xuống tới các tầng sâu của đại dương. Đến năm 2100, theo các kịch bản BĐKH của IPCC như RCP 2.6 và RCP 8.5, thì nhiệt lượng, dòng nhiệt các tầng đều có xu hướng tăng mạnh.
Nhiệt độ nước biển và đại dương cũng tăng mạnh từ năm 1993 đến nay: Tầng 0-700 m có nơi tăng đến 6oC, tầng 700 - 2.000 m có nơi tăng tới 3oC. Ngày 9/2/2020, nhiệt độ bề mặt Nam Cực đo được tại đảo Seymour, Braxin là 20,75oC, tăng bất thường đến 3oC so với thời kỳ tiền công nghiệp. Mật độ nước biển có sự biến động mạnh ở tầng mặt. Sự phân tầng nhiệt ở tầng sâu 0 - 200 m có sự gia tăng đến 3% từ năm 1970 - 2017. Độ muối nước biển tầng cận mặt biển có xu hướng gia tăng ở vùng nhiệt đới và suy giảm ở các vùng cực.
Mực nước biển dâng: Khi nền nhiệt toàn cầu tăng sẽ làm thay đổi những yếu tố phụ thuộc vào nhiệt độ. Điển hình là khối lượng băng ở cả hai bán cầu đã có những thay đổi theo hướng suy giảm đáng kể - là một trong những nguyên nhân gây nên nước biển dâng toàn cầu. Xu hướng tăng mực nước biển toàn cầu khoảng 3 mm/năm. Ngoài ra, hệ thống các dòng hải lưu bề mặt có xu hướng gia tăng tăng tốc độ do xu hướng tăng mạnh của khí áp trên mặt biển.
2. Các thay đổi hóa học
Xu hướng thay đổi các yếu tố hóa học khác nhau: Gia tăng các bon và pH, suy giảm O2. Số liệu quan trắc 20 năm gần đây tại nhiều trạm trên toàn cầu cho thấy lượng CO2 trong bầu khí quyển có xu hướng gia tăng mạnh và khoảng hơn 30% khí các bon được đại dương hấp thụ trong thập niên vừa qua và đã xác lập “dấu chân” các bon ở Nam Đại Dương. Độ pH có xu hướng giảm trung bình 0,002 đơn vị pH/năm từ năm 1990 đến nay theo số liệu quan trắc được khoảng hơn 15 năm. Nguồn pH do con người tạo ra được quan trắc thấy từ những năm 1950, có đến 3/4 xuất hiện ở lớp nước giáp mặt biển và 95% là ở các vùng biển hở. Các thay đổi độ pH này dẫn đến giảm thành phần khoáng chất của cacbonat canxi do thiếu nồng độ ion cacbonat và thường xuyên xảy ra ở vùng nước trồi và vùng biển vĩ độ cao. Đó là hiện tượng axít hóa đại dương. Xu hướng suy giảm O2 đạt mức khoảng 3% từ năm 1970 - 2010 tại lớp nước tầng 0 - 1.000 m. Nhìn chung, trên toàn đại dương thế giới lượng ôxy giảm đều quan trắc thấy cùng với hiện tượng đại dương nóng lên cùng với sự thay đổi các quá trình vật lý và địa hóa. Số lượng các vùng có giá trị ôxy cực tiểu trên biển, đại dương đã gia tăng từ 3 - 5% và chúng chủ yếu phân bố tập trung tại các vùng biển, đại dương nhiệt đới do nguyên nhân gia tăng hoạt động phát triển kinh tế - xã hội
3. Các thay đổi sinh học, sinh thái
Xu thế chung của nóng lên toàn cầu là làm suy giảm năng suất sinh học sơ cấp. Trước hết, sự nóng lên của đại dương gây ra hiện tượng phân tầng nước đại dương dẫn đến sự xáo trộn chu trình dinh dưỡng đại dương và tại nhiều vùng, khu vực biển, đại dương có hiện tượng suy giảm sinh sản sơ cấp. Hiện tại, chuỗi số liệu vệ tinh màu nước biển là số liệu quan trắc đối sánh tại chỗ chưa đủ dài để chỉ rõ các biển, đại dương có mật độ sinh sản sơ cấp thấp. Sự thay đổi điều kiện địa sinh học của tất cả các quần thể thực vật phù du cho đến các loài động vật có vú gồm cả số loài và quan hệ tương tác giữa các sinh vật biển. Từ năm 1950 đến nay đã xác nhận sự biến động mạnh của sinh vật tầng trên và cả sinh vật đáy biển. Riêng HST tầng mặt biển có sự thay đổi trùng với xu hướng ấm lên của đại dương.
Có sự dịch chuyển của các HST và cá từ vùng biển nhiệt đới tới các vùng biển vĩ độ cao hơn (ôn đới, hàn đới) dẫn tới thay đổi cả cấu trúc HST ở một số khu vực biển vĩ độ cao (khu vực biển này). Sự nóng lên của đại dương, nước biển dâng, biến động, chu trình dinh dưỡng và lắng đọng phù sa dẫn đến hiện tượng xâm nhập mặn và suy giảm ôxy ở các vùng cửa sông ven biển. Thành phần cá khai thác cũng bị biến đổi mạnh, cùng với sự biển đổi các thời kỳ sinh sản, phát triển và tồn tại của cá. Từ đầu thế kỷ 21, quá trình sinh sản sơ cấp thay đổi dẫn đến các thay đổi về ngư trường với xu hướng giảm 3% số loài và 4,1% trữ lượng đánh bắt giảm tới 4,1.
Từ năm 1970 đến nay, các HST ven biển như rừng ngập mặn, thảm cỏ biển, rạn san hô có xu hướng suy giảm mạnh. Hiện tượng các HST rạn san hộ lớn bị tẩy trắng do rong tảo xuất hiện nhiều trên bề mặt rạn, đặc biệt ở vùng biển dải san hô lớn của Úc. Một số loài sinh vật biển bị vôi hóa như các loài vẹm tại các bãi đá ngầm. Ngoài ra, các hiện tượng phì dưỡng gia tăng ở vùng cửa sông ven bờ, trong khi lượng cácbon trong các HST ven biển suy giảm vào khoảng 1,46 triệu tấn C/năm. Sự thay đổi HST nước trồi phía đông các đại dương, như: Vùng nước trồi Caliphornia, Humboldt dẫn đến thay đổi chức năng sinh thái và suy giảm ôxy. Sự xuất hiện tảo gây hại (HAB) và vi sinh vật gây bệnh tại các khu vực biển ven bờ có biểu hiện gia tăng từ những năm 1980.
4. Ô nhiễm đại dương do RTN
RTN là nguồn ô nhiễm lớn ảnh hưởng tới môi trường, sức khỏe và sự thịnh vượng của con người. RTN trong biển và đại dương, khoảng 80% có nguồn thải từ đất liền, còn lại là nguồn thải từ đại dương. Đây là thách thức lớn cho các quốc gia ven biển có nguồn thu kinh tế từ đánh bắt và nuôi trồng thủy sản, du lịch biển, đảo. Theo báo cáo của Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP) năm 2018: Mỗi năm, thế giới sử dụng 500 tỷ túi nhựa và khoảng 40% nhựa được sản xuất dùng để đóng gói. Lượng rác nhựa thải ra đủ để bao quanh Trái đất 4 vòng. Trên toàn cầu, có khoảng 5.000 tỷ túi ni lông được sử dụng hàng năm, cứ mỗi phút có 1 triệu chai nước nhựa được mua và 90% chai nước có chứa các hạt nhựa. UNEP ước tính, trong vòng 10 - 15 năm tới, tổng sản xuất nhựa toàn cầu dự kiến tăng gấp đôi. Phải mất hàng trăm năm, thậm chí hàng nghìn năm, các chất thải từ nhựa và ni lông mới bị phân hủy. Trong hàng trăm năm đó, chúng cản trở sự sinh trưởng và phát triển của các loài động thực vật biển, làm tắc nghẽn hệ thống hạ tầng phục vụ dân sinh, thu hẹp không gian sống của sinh vật và gây độc cho môi trường. Chất thải nhựa và ni lông khi đốt sẽ tạo ra khí thải có chứa Dioxin và Furan, là những chất cực độc, tồn tại lâu dài trong môi trường, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người.
Nhựa là một phần không tách rời của nền kinh tế, chi phí thấp, công năng và độ bền vượt trội; được sử dụng trong tất cả các ngành, chủ yếu trong các ngành bao bì, đóng gói với 40%, xây dựng 20%, ô tô 9%, điện và điện tử 6%, nông nghiệp 3%. Tổng sản lượng nhựa tăng từ 1,5 triệu tấn/năm vào những năm 1950 lên hơn 380 triệu tấn/năm hiện nay. Quản lý nhựa trên toàn cầu vẫn ở mức kém khi chỉ có 9% được tái chế, 12% được đốt và gần 70% chôn lấp hoặc thải bỏ. RTN gây lãng phí nguyên liệu và mất mát năng lượng do chi phí 80-120 tỷ USD/năm giá trị nguyên liệu đóng gói bao bì bằng nhựa/ni lông; 6% lượng tiêu thụ dầu mỏ toàn cầu dùng để tạo ra sản phẩm nhựa và sẽ tăng lên 20% vào năm 2050. Hơn 150 triệu tấn nhựa đang tồn tại trong đại dương. Mỗi năm, có 8 triệu chất thải nhựa từ đất liền đổ ra đại dương. Nếu không hành động, tổng lượng nhựa đổ vào các đại dương có thể sẽ tăng gấp đôi vào năm 2025. Tổn thất trị giá hơn 13 tỷ USD/năm đối với các HST biển, hơn 600 loài sinh vật biển đã bị ảnh hưởng, 15% các loài đang bị đe dọa; tác động đến du lịch, thủy hải sản, vận tải, sinh kế và nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Hình 1: Sơ đồ phân bố và nguồn RTN đại dương
5. Vài hậu quả từ sự thay đổi đại dương
Vùng biển chết là vùng biển có hàm lượng ôxy thấp hoặc thiếu ôxy. Hầu hết các sinh vật cần ôxy để sống, nên rất ít sinh vật có thể sống sót trong điều kiện thiếu ôxy. Đó là lý do tại sao những vùng này này được gọi là vùng biển chết. Vùng biển chết được tạo ra khi một vực nước quá giàu chất dinh dưỡng, chủ yếu là phốt pho và nitơ. Ở mức độ bình thường, các chất dinh dưỡng này nuôi dưỡng sự phát triển của một sinh vật gọi là vi khuẩn lam hay tảo lam. Tuy nhiên, khi quá thừa chất dinh dưỡng, vi khuẩn lam phát triển ngoài tầm kiểm soát và có thể gây hại. Các hoạt động của con người là nguyên nhân chính của hiện tượng dư thừa các chất dinh dưỡng đổ vào đại dương từ các cống, rãnh, sông, suối. Vì thế, các vùng biển chết thường tập trung ở những vùng ven biển có nhiều người. Phân bố lượng ôxy trên toàn cầu tạo ra từ dữ liệu của Tập bản đồ đại dương thế giới được thể hiện trên hình 2. Sơ đồ này chỉ ra các địa điểm ven biển (các chấm màu đỏ) nơi các chất dinh dưỡng do con người gây ra đã làm cho lượng O2 giảm xuống dưới 2 mg/l, cũng như các vùng suy giảm ôxy của đại dương ở độ sâu 300 m (màu xanh lam vùng bóng mờ). Nếu như không có biện pháp ngăn ngừa hữu hiệu thì những vùng này có thể mở rộng thêm trong tương lai.
Hình 2: Phân bố các vùng biển chết trên đại dương toàn cầu
b. Tăng tốc độ các dòng hải lưu trên đại dương
Đây là phát hiện mới nhất về những biến đổi cực đoan của biển và đại dương trên toàn cầu. Trong những thập kỷ gần đây, ba phần tư diện tích bề mặt biển, đại dương thế giới đã tăng tốc độ chảy. Hiện tượng này được dự kiến vốn sẽ không xảy ra cho tới khi BĐKH trở nên nghiêm trọng hơn nhiều. Nguyên nhân của hiện tượng này liên quan đến các cơn gió tăng tốc, nên tăng thêm năng lượng áp lên mặt biển và tạo ra những dòng hải lưu có tốc độ nhanh hơn và gia tăng sự tuần hoàn của biển (Hình 3).
Hình 3: Phân bố các vùng biển có tốc độ dòng chảy gia tăng và dòng giảm
II. Một số đề xuất nghiên cứu về môi trường biển với vùng biển Việt Nam
Nước ta có vùng biển rộng, bờ biển trải dài từ bắc vào nam và nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, trong bối cảnh BĐKH và đại dương ngày càng hiện hữu với xu hướng đan xen giữa “hậu quả xấu và lợi ích tiềm năng”.
- Hậu quả xấu của BĐKH và RTN là sẽ khiến cho nhiều yếu tố đại dương bị thay đổi. Đa phần các yếu tố vật lý, động lực có xu hướng gia tăng, các yếu tố hóa học có xu thế suy giảm, các yếu tố sinh học, sinh thái thay đổi theo hướng tiêu cực gây nên những ảnh hưởng không nhỏ đến cấu trúc HST đại dương và sinh kế ngư dân. Nước biển dâng làm cho không gian môi trường sống của cư dân ven biển bị thu hẹp lại, vùng ven biển và cửa sông sẽ bị xâm nhập mặn sâu hơn; các sinh vật biển và HST sẽ dần biến mất do các vùng biển chết ngày càng mở rộng.
- Lợi ích tiềm năng: Vùng nước lợ ven biển có thể chuyển đổi sang nuôi trồng sinh vật chịu mặn (rừng ngập mặn, nuôi tôm, cá, đông vật biển..); các yếu tố vật lý và động lực hầu như gia tăng và sẽ thuận lợi để phát triển nguồn năng lượng tái tạo biển (nhiệt, bức xạ, gió, dòng chảy, thủy triều, muối,...).
Từ góc nhìn trên, có thể đề xuất các định hướng nghiên cứu cần thiết sau:
- Xác định việc nghiên cứu biến đổi môi trường và ô nhiễm biển, đặc biệt là RTN là một trong những hướng ưu tiên ở cấp quốc gia và mang tầm chiến lược. Theo đó, chú trọng tổ chức triển khai hiệu quả kế hoạch hành động RTN quốc gia đến năm 2030 đã được Thủ tướng phê duyệt.
- Đầu tư xây dựng bổ sung các trạm chuẩn quốc gia, mạng lưới đo đạc theo mặt cắt chuẩn và tổ chức quan trắc định kỳ các yếu tố đại dương chỉ thị cho sự thay đổi môi trường đại dương, như: Bức xạ, mực nước, dòng chảy, gió, nhiệt độ, độ mặn, dòng nhiệt, các bon, pH, DO, chlorophyll,;...; xây dựng cơ sở dữ liệu về môi trường biển, đại dương quốc gia, bao gồm ô nhiễm RTN và các vùng biển chết.
- Nghiên cứu, đánh giá sự thay đổi các yếu tố môi trường biển và đại dương ở vùng biển Việt Nam; phối hợp với các chương trình biển khu vực châu Á - Thái Bình Dương để chia sẻ kinh nghiệm và kết quả nghiên cứu; áp dụng các giải pháp thích ứng với những thay đổi môi trường biển và giảm thiểu RTN đại dương.
- Đánh giá mức độ giảm phát thải cácbon tiềm năng từ khả năng sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo biển thay thế, như: Điện mặt trời, điện gió; năng lượng sóng biển, năng lượng dòng chảy biển, năng lượng thủy triều; năng lượng sinh khối.
- Phát triển nguồn nhân lực có trình độ và kỹ năng cao trong nghiên cứu về biến đổi môi trường đại dương, nước biển dâng, axít hóa đại dương, ô nhiễm RTN đại dương và năng lượng tái tạo biển; các giải pháp, công nghệ mới, thông minh ứng phó với biến đổi môi trường và ô nhiễm đại dương, công nghệ số hóa đại dương và tái sử dụng RTN đại dương.
III. Kết luận.
Sự thay đổi môi trường biển gắn liền với hiện tượng biến đổi khí hậu và hoạt động phát triển kinh tế - xã hội đã rất rõ ràng. Vì vậy, cần chương trình quan trắc, điều tra nghiên cứu khoa học, kết hợp với trao đổi các yếu tố môi trường biển với các trung tâm dữ liệu biển, đại dương quốc tế để có thể thực hiện đánh giá được sức khỏe môi trường, HST biển Việt Nam. Nhiều hiện tượng biến đổi môi trường biển có yếu tố xuyên ranh giới và xuyên đại dương. Do đó, cần thực hiện điều tra cơ bản TN&MT biển, xây dựng cơ sỡ dữ liệu biển quốc gia, định kỳ hàng năm đánh giá chỉ số phát triển bền vững biển để có định hướng BVMT, phát triển bền vững biển Việt Nam và hội nhập quốc tế trong bối cảnh BĐKH toàn cầu.
TS. Dư Văn Toán, TS. Trần Đức Trứ
Viện Nghiên cứu biển và hải đảo
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số Chuyên đề Tiếng việt 1/2020)
