10/10/2022
Tóm tắt
Vùng biển ven bờ miền Bắc Việt Nam chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của các tác động nhân sinh như cảng biển, công nghiệp, nông nghiệp và du lịch dịch vụ. Các hoạt động này đưa vào môi trường nhiều chất ô nhiễm như dầu mỡ, kim loại nặng… gây ảnh hưởng xấu đến các hệ sinh thái biển như san hô, rừng ngập mặn, cửa sông, vũng vịnh. Do vậy, cần thiết phải quan trắc và đánh giá chất lượng môi trường trầm tích tại khu vực định kỳ, thường xuyên để phục vụ cho công tác quy hoạch, sử dụng và quản lý khai thác tài nguyên môi trường biển nói chung và môi trường trầm tích nói riêng. Chất lượng trầm tích năm 2021 tại các trạm quan trắc đạt ở mức từ tốt đến rất tốt, trong đó trạm Bạch Long Vĩ đạt chất lượng rất tốt (SQI = 100). So với năm 2019 và năm 2020, chất lượng trầm tích năm 2021 đạt mức tốt nhất. Vùng biển ven bờ miền Bắc Việt Nam đã có sự thay đổi tích cực trong chất lượng trầm tích (do ảnh hưởng bởi dịch Covid-19, hoạt động sản xuất, du lịch và vận tải biển… bị hạn chế nên lượng chất thải phát thải ra môi trường biển tại khu vực đã giảm).
Từ khóa: Trầm tích, chỉ số, biển ven bờ.
Nhận bài: 17/8/2022; Sửa bài: 9/9/2022; Duyệt đăng: 12/9/2022.
1. Mở đầu
Trầm tích là đối tượng nghiên cứu trong nhiều thủy vực khác nhau từ lục địa ra đến biển. Trong các nghiên cứu bồn trầm tích, người ta sử dụng trầm tích nhằm đánh giá và khôi phục các điều kiện môi trường bởi nó ghi nhận nhiều dấu ấn của môi trường cùng với thời gian. Đặc điểm môi trường trầm tích phản ánh quá trình lắng đọng như chế độ động lực môi trường, nguồn gốc vật liệu, tác động nhân sinh dưới vấn đề ô nhiễm môi trường và đây là những chủ đề nghiên cứu mà con người quan tâm trong quá trình phát triển kinh tế.
Môi trường trầm tích là nơi có khả năng lưu giữ các chất ô nhiễm trong mình và có sự tích tụ theo thời gian và không gian, đặc biệt là đối với các chất ô nhiễm bền. Cùng với các môi trường nước, không khí, môi trường trầm tích là cơ sở cho việc hình thành và phát triển các hệ sinh thái. Nếu chất lượng của trầm tích bị suy giảm có thể tác động đến các sinh vật cư trú ở trong đó.
Sử dụng chỉ số trầm tích để đánh giá chất lượng môi trường trầm tích (đặc điểm trầm tích và các chất ô nhiễm có mặt trong trầm tích) sẽ giúp cho xác định hiện trạng môi trường, diễn biến môi trường, từ đó đánh giá an toàn môi trường, có biện pháp ngăn ngừa rủi ro đến các hệ sinh thái biển và con người. Việc sử dụng chỉ số để đánh giá trầm tích (Sediment Quality Index - SQI) là cần thiết, chất lượng môi trường trầm tích sẽ được thể hiện ở các mức độ khác nhau (từ rất xấu cho đến rất tốt).
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Vị trí, thời gian và thông số quan trắc
Vị trí quan trắc: Vùng biển ven bờ miền Bắc Việt Nam từ Móng Cái (Quảng Ninh) đến Cửa Lò (Nghệ An) bao gồm 6 trạm bị tác động ven bờ: Trà Cổ (Quảng Ninh), Cửa Lục (Quảng Ninh), Đồ Sơn (Hải Phòng), Ba Lạt (Thái Bình), Sầm Sơn (Thanh Hóa) và Cửa Lò (Nghệ An); 2 trạm môi trường nền: đảo Cô Tô (Quảng Ninh); đảo Bạch Long Vĩ (Hải Phòng) (Hình 1).
Thời gian quan trắc: Thực hiện 4 đợt khảo sát trong năm 2021.
Thông số quan trắc: Độ ẩm, độ pH, độ Eh, tổng cacbon hữu cơ (Chc), cấp hạt < 0,0063 mm, kim loại nặng (As, Cd, Pb, Zn, Hg, Cr, Cu), thuốc trừ sâu clo hữu cơ (OCPs).
Hình 1. Vị trí các trạm quan trắc
2.2. Phương pháp thu mẫu, bảo quản mẫu, đo đạc tại hiện trường và phân tích trong phòng thí nghiệm
Phương pháp thu mẫu, bảo quản mẫu
Lấy mẫu theo hướng dẫn tại Thông tư số 24/2017/TT-BTNMT quy định kỹ thuật quan trắc môi trường [1]. Mẫu trầm tích biển thu bằng Cuốc Ponar (làm bằng thép không rỉ). Bảo quản mẫu trầm tích theo hướng dẫn của TCVN 6663-15:2004 (hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu bùn và trầm tích) [5].
Phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm
Các phương pháp phân tích các thông số chất lượng trầm tích trong phòng thí nghiệm được tuân theo các tiêu chuẩn của Việt Nam và quốc tế đã ban hành.
2.3. Phương pháp tính chỉ số chất lượng trầm tích (SQI)
Chỉ số SQI là một cách tiếp cận mới để đánh giá chất lượng trầm tích bằng chỉ tổng hợp. Chỉ số SQI dựa trên việc tổng hợp hay tích hợp các chỉ số đơn lẻ (q) của n thông số khảo sát để tạo thành 1 công thức đơn giản cho việc đánh giá chất lượng trầm tích tại mỗi điểm quan trắc [2, 3]. Chỉ số SQI được Phạm Ngọc Hồ [2, 3] đề xuất xác định bởi công thức:
Pn = Pm + Pk
Trong đó:
Pm: Tổng riêng tích hợp các thông số có chỉ số đơn lẻ 
≤ 1.
Pk: Tổng riêng tích hợp các thông số có chỉ số đơn lẻ > 1.
Chỉ số SQI phụ thuộc vào tỷ số tương đối Pk/Pn khi tỷ số này càng lớn thì SQI càng nhỏ, do đó chất lượng trầm tích càng kém.
Bước 1: Lựa chọn thông số để đánh giá chất lượng trầm tích
Các thông số (14 thông số) lựa chọn để tính chỉ số chất lượng trầm tích bao gồm: Asen (As), cadimi (Cd), chì (Pb), kẽm (Zn), thủy ngân (Hg), tổng crôm (Cr), đồng (Cu), tổng hydrocacbon, DDD, DDE, DDT, Dieldrin, Endrin, Lindan.
Bước 2: Tính toán các chỉ số phụ qi (chỉ số đơn lẻ) cho từng thông số quan trắc
Đối với chất lượng trầm tích, xem tất cả các thông số là một nhóm, áp dụng chung một công thức:
Trong đó, xảy ra 1 trong 3 trường hợp sau:
Trường hợp 1: Nếu 
thì 
(Chất lượng tốt).
Trường hợp 2: Nếu 
thì 
(Chất lượng trung bình).
Trường hợp 3: Nếu 
thì 
(Chất lượng kém).
Trong đó:
Ci: giá trị quan trắc thực tế của thông số i;
Ci⁎: Các giá trị giới hạn cho phép của thông số i.
Bước 3: Tính toán các trọng số tạm thời (W’i) và các trọng số cuối cùng (Wi) của từng thông số
Tính trọng số W'i bằng lý thuyết dựa trên quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng trầm tích (QCVN 43:2012/BTNMT) [4], theo các công thức:
; 
; 
Ci⁎: Giá trị giới hạn cho phép (GHCP) của thông số i.
j: Số thông số quan trắc.
Do trọng số (trọng số tạm thời) phụ thuộc số thông số j khảo sát (j ≥ 2), nên khi j thay đổi thì trọng số ứng với số thông số i khảo sát phải tính theo số thông số j tương ứng.
Bước 4: Tính các tổng riêng Pm (Pm1 có qi =1, Pm2 có qi < 1) và Pk có qi > 1 theo các công thức:
m1: Số thông số quan trắc có (Khi ).
m2: Số thông số quan trắc có
k: Số thông số quan trắc có
Wi: Trọng số của thông số i, tính đến tầm quan trọng biểu thị mối quan hệ của từng thông số i so với j thông số ứng với mỗi nhóm khảo sát.
Bước 5: Tính Pn = Pm + Pk
Bước 6: Tính chỉ số chất lượng đất SQI theo công thức:
Bước 7: Tính thang phân cấp đánh giá chất lượng trầm tích theo chỉ số SQI
Ngưỡng đánh giá và thang phân cấp đánh giá chất lượng trầm tích phụ thuộc số lượng các thông số khảo sát (n = 14) được lựa chọn [2, 3]. Thang đánh giá chất lượng trầm tích được thể hiện trong Bảng 1.
Bảng 1. Thang đánh giá chất lượng trầm tích của chỉ số SQI = I
|
SQI |
Chất lượng trầm tích |
|---|---|
|
96,43 < I ≤ 100 |
Tốt/Rất tốt |
|
92,86 < I ≤ 96,43 |
Trung bình |
|
50 < I ≤ 92,86 |
Kém |
|
7,14 < I ≤ 50 |
Xấu |
|
0 ≤ I ≤ 7,14 |
Rất xấu |
3. Kết quả và thảo luận
Từ số liệu kết quả thể hiện trong Bảng 2 cho thấy, chất lượng trầm tích tại tất cả các trạm quan trắc đều từ rất tốt đến tốt, không có trạm nào ở mức chất lượng trung bình, xấu, hay rất xấu. Giá trị SQI nằm trong khoảng từ 96,6 đến 100. Trong đó, trạm Bạch Long Vĩ đạt kết quả chất lượng rất tốt cả 4 đợt quan trắc.
Bảng 2. Chỉ số SQI tại các điểm quan trắc
|
TT |
Trạm |
Đợt |
Pm |
Pk |
Pn |
SQI |
Chất lượng trầm tích |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
1 |
Trà Cổ |
1 |
0,97 |
0,02 |
0,99 |
98,1 |
Tốt |
|
2 |
0,94 |
0,02 |
0,96 |
98,2 |
Tốt |
||
|
3 |
0,97 |
0,02 |
0,98 |
98,2 |
Tốt |
||
|
4 |
0,95 |
0,02 |
0,97 |
98,2 |
Tốt |
||
|
2 |
Cửa Lục
|
1 |
0,86 |
0,03 |
0,89 |
97,0 |
Tốt |
|
2 |
0,8 |
0,02 |
0,82 |
97,1 |
Tốt |
||
|
3 |
0,83 |
0,03 |
0,86 |
96,9 |
Tốt |
||
|
4 |
0,8 |
0,03 |
0,83 |
96,6 |
Tốt |
||
|
3 |
Đồ Sơn
|
1 |
0,97 |
0,02 |
0,99 |
97,7 |
Tốt |
|
2 |
0,95 |
0,02 |
0,97 |
97,8 |
Tốt |
||
|
3 |
0,92 |
0,02 |
0,94 |
97,8 |
Tốt |
||
|
4 |
0,91 |
0,02 |
0,93 |
97,7 |
Tốt |
||
|
4 |
Ba Lạt
|
1 |
0,95 |
0,02 |
0,97 |
98,0 |
Tốt |
|
2 |
0,9 |
0,02 |
0,92 |
97,8 |
Tốt |
||
|
3 |
0,92 |
0,02 |
0,94 |
97,8 |
Tốt |
||
|
4 |
0,91 |
0,02 |
0,93 |
97,8 |
Tốt |
||
|
5 |
Sầm Sơn |
1 |
0,98 |
0,008 |
0,99 |
99,2 |
Tốt |
|
2 |
0,96 |
0,009 |
0,97 |
99,0 |
Tốt |
||
|
3 |
0,89 |
0,007 |
0,9 |
99,3 |
Tốt |
||
|
4 |
0,94 |
0,007 |
0,94 |
99,3 |
Tốt |
||
|
6 |
Cửa Lò |
1 |
0,96 |
0,022 |
0,98 |
97,8 |
Tốt |
|
2 |
0,95 |
0,021 |
0,97 |
97,9 |
Tốt |
||
|
3 |
0,93 |
0,019 |
0,95 |
98,0 |
Tốt |
||
|
4 |
0,95 |
0,018 |
0,96 |
98,2 |
Tốt |
||
|
7 |
Cô Tô |
1 |
0.99 |
0,003 |
0,99 |
99,6 |
Tốt |
|
2 |
0,99 |
0,003 |
0,99 |
99,7 |
Tốt |
||
|
3 |
0,99 |
0,004 |
0,99 |
99,6 |
Tốt |
||
|
4 |
1 |
0,004 |
1 |
99,6 |
Tốt |
||
|
8 |
Bạch Long Vĩ
|
1 |
0,96 |
0,0001 |
0,96 |
100 |
Rất tốt |
|
2 |
0,99 |
0,0001 |
0,99 |
100 |
Rất tốt |
||
|
3 |
1 |
0,00002 |
1 |
100 |
Rất tốt |
||
|
4 |
1 |
0 |
1 |
100 |
Rất tốt |
Biểu đồ biểu diễn tần suất năm (f) của chất lượng trầm tích tại 8 trạm quan trắc giai đoạn từ năm 2019 - 2021 cho thấy, chất lượng trầm tích biểu hiện ở mức từ xấu đến rất tốt. Trong đó, năm 2019, chất lượng trầm tích được biểu hiện từ mức kém đến rất tốt. Tiếp đến, năm 2020, chất lượng trầm tích suy giảm, biểu hiện ở mức từ xấu đến tốt. Nhưng đến năm 2021, chất lượng trầm tích được biểu hiện ở mức tốt/rất tốt ở 8 trạm quan trắc (chất lượng trầm tích, quan trắc năm 2021 tốt hơn năm 2020 và năm 2019, Hình 2). Như vậy, vùng biển ven bờ miền Bắc Việt Nam đã có sự thay đổi tích cực trong chất lượng trầm tích (do ảnh hưởng bởi dịch Covid-19, hoạt động sản xuất, du lịch và vận tải biển… bị hạn chế nên lượng chất thải phát thải ra môi trường biển tại khu vực đã giảm).
Hình 2. Biểu đồ diễn biến tần suất (f năm) của chất lượng trầm tích tại 8 điểm quan trắc, giai đoạn từ năm 2019 - 2021
4. Kết luận
Qua kết quả đánh giá chất lượng môi trường trầm tích bằng việc áp dụng chỉ số chất lượng trầm tích (SQI) cho 8 trạm quan trắc (tương ứng với 4 đợt trong 1 năm) trong giai đoạn từ năm 2019 - 2021 cho thấy, chất lượng trầm tích năm 2021 đạt ở mức từ tốt đến rất tốt (SQI từ 96 đến 100) ở tất cả các trạm quan trắc, trong đó điểm Bạch Long Vĩ đạt chất lượng rất tốt (SQI = 100) ở 4 đợt quan trắc. So với năm 2019 và năm 2020, chất lượng trầm tích năm 2021 đạt mức tốt nhất.
Lời cảm ơn: Tập thể tác giả xin cảm ơn Đề tài "Phát triển chỉ số đánh giá chất lượng trầm tích (sediment quality index - SQI) vùng biển ven bờ miền Bắc Việt Nam (Mã số: TMB.2022.ĐTCS3)" và "Nhiệm vụ quan trắc môi trường biển ven bờ miền Bắc" đã hỗ trợ tập thể tác giả hoàn thành nghiên cứu này.
Tài liệu tham khảo
1. Bộ TN&MT, 2017. Thông tư số 24/2017/TT-BTNMT quy định kỹ thuật quan trắc môi trường.
2. Phạm Ngọc Hồ, 2011. Phương pháp đánh giá tổng hợp chất lượng nước có trọng số và quy chuẩn về một thông số. Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Số 5S, 112 - 119.
3. Phạm Ngọc Hồ và nnk, 2015. Sách chuyên khảo: Hướng dẫn đánh giá chất lượng môi trường không khí, nước và đất bằng chỉ số đơn lẻ và chỉ số tổng hợp. Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
4. QCVN 43:2012/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng trầm tích, được ban hành theo Thông tư số 10/2012/TT-BTNMT ngày 12/10/2012 của Bộ TN&MT.
5. TCVN 6663-15:2004 (ISO 5667-15:1999) - Tiêu chuẩn Việt Nam về chất lượng nước (Phần 15: Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu bùn và trầm tích do Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành).
Nguyễn Thị Mai Lựu1, Dương Thanh Nghị1, Đặng Hoài Nhơn1, Bùi Văn Vượng1, Lê Văn Nam1, Nguyễn Thị Thu Hà1, Nguyễn Thị Loan2, Trần Văn Quy2
1Viện Tài nguyên và Môi trường Biển - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
2Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường số Chuyên đề Tiếng Việt III năm 2022)
SEDIMENT QUALITY INDEX IN THE COASTAL WATERS OF NORTHERN VIETNAM
Nguyen Thi Mai Luu1, Duong Thanh Nghi1, Dang Hoai Nhon1, Bui Van Vuong1, Le Van Nam1, Nguyen Thi Thu Ha1, Nguyen Thi Loan2, Tran Van Quy2
1Institute of Marine Environment and Resources - Vietnam Academy of Science and Technology
2VNU University of Science
Abstract
The coastal waters of the North of Vietnam, strongly influenced by human impacts such as seaports, industry, agriculture and tourism services, these activities have released many pollutants into the environment such as: grease, heavy metals…, they adversely affect marine ecosystems such as corals, mangroves, estuaries, bays. Therefore, it is necessary to monitor and evaluate the quality of the sedimentary environment in the area periodically and regularly to serve the planning, use and management of exploitation of marine environmental resources in general and sedimentary environment in particular. Sediment quality in 2021 at monitoring stations ranges from good to very good, of which Bach Long Vi station achieves very good quality (SQI = 100). Compared to 2019 and 2020, the quality of sediments 2021 reached the best level. The coastal waters of northern Vietnam have had a positive change in sediment quality (Due to the impact of the Covid-19 epidemic, production, tourism, and shipping activities are limited, so the amount of waste discharged into the marine environment in the area has decreased).
Keywords: Sediment, index, coastal sea.
