Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Phao xốp có nguồn gốc từ nhựa polystyrene (PS) là vật liệu được sử dụng phổ biến trong đời sống và sản xuất nhờ các đặc tính nhẹ, bền, cách nhiệt, cách điện và chi phí thấp. Trong ngành thủy sản, xốp được ứng dụng rộng rãi dưới các dạng thùng xốp, khay xốp và phao nổi phục vụ nâng đỡ lồng bè và bảo quản sản phẩm. Tuy nhiên, phao xốp có độ bền cơ học hạn chế, dễ bị vỡ vụn dưới tác động của sóng gió và thời tiết, tạo thành các mảnh rác nhựa khó phân hủy, gây ô nhiễm môi trường nước và đe dọa sinh vật biển.

Phường Hà An là địa phương ven biển thuộc thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh, có truyền thống nuôi trồng thủy sản lâu đời với tổng diện tích mặt nước nuôi trồng đạt 1.061,67 ha. Cùng với sự mở rộng quy mô và chuyển đổi sang các hình thức nuôi thâm canh, bán thâm canh, khối lượng phao xốp phát sinh sau sử dụng tại địa phương ngày càng gia tăng. Trong khi đó, tại khu vực nghiên cứu chưa có công trình nào đánh giá toàn diện hiện trạng quản lý và phát thải phao xốp. Từ thực tiễn đó, tác giả Phạm Thị Thanh Thư thực hiện khóa luận tốt nghiệp: "Áp dụng mô hình DPSIR đánh giá hiện trạng quản lý phao xốp trong nuôi trồng thủy sản tại phường Hà An, thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh".

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu được xác định cụ thể gồm:

  1. Đánh giá hiện trạng phao xốp phát sinh trong quá trình nuôi trồng thủy sản tại phường Hà An theo các hợp phần của mô hình DPSIR: Động lực (D), Áp lực (P), Hiện trạng (S), Tác động (I) và Đáp ứng (R).
  2. Đánh giá thực trạng công tác quản lý chất thải phao xốp tại phường Hà An.
  3. Đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý, giảm thiểu phát sinh phao xốp từ hoạt động nuôi trồng thủy sản trên địa bàn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hiện trạng phát sinh, công tác quản lý phao xốp trong nuôi trồng thủy sản và các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý tại địa phương.
  • Phạm vi không gian: Khu vực nuôi trồng thủy sản với tổng diện tích 1.061,67 ha (gồm đầm nước ngọt, nước lợ và nước mặn) tại phường Hà An, thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh.
  • Phạm vi thời gian: Số liệu và khảo sát thực địa được thực hiện trong giai đoạn từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2021 (thời gian điều tra bảng hỏi từ tháng 2 đến tháng 5 năm 2021).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận vận dụng khung lý thuyết đánh giá môi trường tổng hợp kết hợp các phương pháp điều tra xã hội học và phân tích thống kê:

  • Khung lý thuyết và mô hình áp dụng: Mô hình DPSIR (Driving Forces – Pressure – State – Impact – Response). Mô hình này phân tích mối quan hệ tương hỗ giữa Động lực phát triển kinh tế - xã hội, Áp lực từ nguồn thải, Hiện trạng chất lượng môi trường, Tác động đến hệ sinh thái - sức khỏe con người và các Đáp ứng chính sách, quản lý.
  • Văn bản quy phạm và tài liệu tham chiếu: Quyết định số 1746/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về Kế hoạch hành động quốc gia quản lý rác thải nhựa đại dương; Nghị định số 26/2019/NĐ-CP quy định chi tiết một số điều và biện pháp thi hành Luật Thủy sản; Quyết định số 31/2020/QĐ-UBND và Quyết định sửa đổi số 30/2021/QĐ-UBND của UBND tỉnh Quảng Ninh ban hành quy chuẩn kỹ thuật địa phương về vật liệu sử dụng làm phao nổi trong nuôi trồng thủy sản lợ, mặn; Kế hoạch số 41/KH-UBND ngày 21/02/2019 của UBND tỉnh Quảng Ninh về phong trào “Chống rác thải nhựa”.
  • Phương pháp thu thập và kế thừa tài liệu: Tổng hợp dữ liệu thứ cấp từ Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Quảng Yên, Phòng Kinh tế thị xã Quảng Yên, báo cáo của Tổng cục Thủy sản, Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN), Trung tâm Hỗ trợ Phát triển Xanh (GreenHub) và các tài liệu khoa học chuyên ngành.
  • Phương pháp điều tra xã hội học và khảo sát thực địa: Tiến hành phát 30 phiếu điều tra bảng hỏi tới 30 chủ hộ nuôi trồng thủy sản trên địa bàn phường Hà An; phỏng vấn chuyên sâu cán bộ chuyên môn Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã; khảo sát và quan sát hiện trường tại các khu vực đầm nuôi, kênh mương dẫn nước và ven đê biển.
  • Phương pháp xử lý số liệu: Thống kê mô tả, tính toán giá trị trung bình và tỷ lệ phần trăm bằng phần mềm Microsoft Excel 2019.
Thông số vật lý - cơ học của Polystyrene (PS) Giá trị ghi nhận
Tỉ trọng ($d_{25}$) 0,9045 g/cm³
Khối lượng riêng 1,05 – 1,06 g/cm³
Độ nhớt ở 25°C 0,75 cP
Nhiệt độ sôi 145,2°C
Nhiệt độ nóng chảy -30,6°C
Độ bền kéo 35 – 59 N/mm²
Độ bền nén 56 – 133 N/mm²
Độ bền uốn 80 – 112 N/mm²
Mô đun đàn hồi kéo (2,8 – 3,5) × 10³ N/mm²
Độ cứng Brinell 140 – 160 HB
Nhiệt độ làm việc lâu dài 70 – 75°C

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Chương này trình bày tổng quan về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của phường Hà An và cơ sở khoa học về vật liệu phao xốp:

  • Khái quát địa bàn nghiên cứu: Phường Hà An nằm ở phía Đông Nam thị xã Quảng Yên, có đê biển dài 9 km bên bờ sông Chanh. Địa bàn mang đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa ven biển với nhiệt độ trung bình 22 – 24°C, lượng mưa trung bình năm từ 1.000 – 2.636 mm (tập trung 88% vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10), chế độ nhật triều đều với biên độ 3 – 4 m. Hệ sinh thái ven bờ đa dạng với 939 loài sinh vật, trong đó có 66 ha rừng ngập mặn.
  • Tổng quan về nhựa Polystyrene (PS): Polystyrene có công thức hóa học $(C_8H_8)_n$, được tổng hợp qua phản ứng trùng hợp monome styren. Hạt xốp thành phẩm chứa tới 95% không khí và 5% polystyrene, có thể giãn nở thể tích gấp 40 lần khi gia nhiệt ở 200°C trong buồng hơi nước. Vật liệu này bền vững với dung dịch kiềm, axit sunfuric, axit clohydric 10–36%, nhưng bị hòa tan trong d-limonene, este, xeton và hydrocacbon thơm.
  • Thực trạng sản xuất và rác thải nhựa: Năm 2003, sản lượng PS toàn cầu đạt 14,26 triệu tấn/năm. Tại Việt Nam, nhu cầu PS phụ thuộc nhiều vào nhập khẩu (Thái Lan, Đài Loan); nhà máy của Công ty TNHH Polystyrene Việt Nam có công suất 4.000 – 5.000 tấn/năm. Nghiên cứu của Jambeck (2015) ghi nhận Việt Nam đứng thứ 4 thế giới về lượng rác thải nhựa đại dương (0,73 triệu tấn/năm). Tại Quảng Ninh, toàn tỉnh sử dụng khoảng 385.000 m³ phao xốp trong nuôi trồng thủy sản, chiếm 50% số lượng lồng bè nổi.

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương II thiết lập quy trình nghiên cứu thực nghiệm và điều tra xã hội học:

  • Đối tượng và phạm vi: Khảo sát toàn diện 1.061,67 ha đầm nuôi tại phường Hà An trong 6 tháng đầu năm 2021.
  • Quy trình điều tra: Xây dựng cấu trúc bảng hỏi 30 phiếu tập trung vào 4 nhóm thông tin: thông tin nhân khẩu học; đặc điểm hình thức sản xuất; khối lượng và chủng loại phao xốp sử dụng; hiện trạng thu gom, xử lý rác thải xốp.
  • Phương pháp tích hợp DPSIR: Thiết lập mối liên kết giữa hoạt động nuôi trồng thủy sản (Động lực), mức độ phát sinh rác xốp (Áp lực), sự tích tụ xốp tại đầm và kênh mương (Hiện trạng), tổn hại môi trường và sức khỏe (Tác động) cùng các chính sách, biện pháp xử lý hiện hành (Đáp ứng).

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

Tác giả phân tích số liệu thực địa theo 5 hợp phần của mô hình DPSIR và đề xuất các giải pháp kỹ thuật, quản lý:

  • Động lực (Driving Forces): Hà An là 1 trong 4 vùng nuôi tập trung của thị xã Quảng Yên (cùng Sông Khoai, Đông Yên Hưng, Nam Hòa với tổng quy mô trên 2.000 ha). Đối tượng nuôi chính gồm tôm thẻ chân trắng, tôm sú, cua biển, cá rô phi nước lợ và hàu. Trong 8 tháng đầu năm 2020, sản lượng nuôi trồng của thị xã đạt 7.840 tấn. Hoạt động chuyển đổi từ quảng canh sang thâm canh thúc đẩy nhu cầu sử dụng vật liệu nổi và bảo quản.
  • Áp lực (Pressure): 100% hộ dân khảo sát sử dụng vật liệu xốp trong sản xuất. Cơ cấu chủng loại xốp sử dụng gồm: thùng xốp (chiếm 65%), phao xốp nổi (23%) và khay xốp (12%). Kết quả khảo sát cho thấy 73% người dân cho rằng phao xốp không gây hại cho môi trường, chỉ có 17% nhận thức được tác hại.
  • Hiện trạng (State): Trung bình trên 1 ha nuôi trồng mỗi vụ sử dụng 25 thùng xốp vận chuyển giống, 4 quả phao nổi và 25 thùng xốp bảo quản thu hoạch. Định mức tiêu hao thể tích xốp trung bình là 4 m³/ha. Với 1.061,67 ha diện tích, tổng lượng phao xốp đang lưu hành tại phường ước tính là 4.246,68 m³. Do chu kỳ hư hỏng của phao xốp là 3 năm, toàn bộ lượng phao xốp này sẽ thải ra môi trường nếu không có giải pháp thu gom trước thời hạn quy định ngày 01/01/2023. Rác xốp vỡ vụn xuất hiện dày đặc ven đê biển, kênh mương và trôi ra sông Chanh.
  • Tác động (Impact): 82% người dân không hiểu biết về các tác động lâu dài của rác thải phao xốp. Nhựa PS chôn lấp mất 300 – 1.000 năm để phân hủy, gây tắc nghẽn dòng chảy và ô nhiễm nguồn nước ngầm. Hoạt động đốt thủ công làm phát sinh $CO_2$, dioxin, chì, cadmium, gây nguy cơ ngộ độc và ung thư. Phao xốp vỡ thành các hạt nhỏ làm sinh vật biển ăn nhầm, gây tắc nghẽn tiêu hóa và tích tụ chất độc trong chuỗi thức ăn.
  • Đáp ứng (Response): Hiện tại, 46,17% hộ xử lý bằng cách gom chung với rác sinh hoạt chờ xe chở rác; 30,5% hộ thu gom bán lại; 23,33% hộ tự đốt hoặc vứt bỏ tại đê và kênh mương. Toàn phường có 13 khu phố nhưng chỉ có 3 nhân công thu gom rác với tần suất 2 – 3 lần/tuần, dẫn đến tình trạng rác ứ đọng tại các đầm xa khu dân cư.
Hợp phần DPSIR Nội dung ghi nhận tại phường Hà An Số liệu / Tỷ lệ thực tế
Động lực (D) Mở rộng nuôi trồng thủy sản thâm canh, bán thâm canh Diện tích nuôi: 1.061,67 ha
Áp lực (P) Sử dụng tràn lan các sản phẩm xốp giá rẻ Thùng xốp (65%), phao nổi (23%), khay (12%)
Hiện trạng (S) Khối lượng xốp lớn, phân mảnh trôi dạt kênh rạch, ven đê Định mức 4 m³/ha $\rightarrow$ Tổng tích lũy 4.246,68 m³
Tác động (I) Đốt phát sinh khí độc; phân rã thành vi nhựa; ô nhiễm nước 82% dân không biết tác hại; phân hủy 300–1.000 năm
Đáp ứng (R) Thu gom rác sinh hoạt; nạo vét kênh; tập huấn kỹ thuật Đổ rác chung (46,17%), bán (30,5%), đốt/vứt (23,33%)

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả định lượng cụ thể: Khóa luận đã kiểm kê và tính toán được định mức sử dụng xốp trung bình là 4 m³/ha/vụ tại phường Hà An, xác định tổng khối lượng phao xốp đang sử dụng cần phải thay thế và xử lý trước ngày 01/01/2023 là 4.246,68 m³.
  • Làm rõ bức tranh quản lý chất thải rắn: Xác định được thực trạng cơ sở hạ tầng thu gom còn thiếu hụt nghiêm trọng (3 nhân công phục vụ 13 khu phố) và tập quán xử lý thiếu an toàn của người dân (23,33% tự đốt hoặc xả bừa bãi).
  • Hệ thống giải pháp đề xuất:
    1. Thu gom, phân loại: Bổ sung nhân lực, điều chỉnh tần suất thu gom cố định, mở rộng địa bàn thu gom đến các đầm xa khu dân cư theo Kế hoạch số 41/KH-UBND của UBND tỉnh Quảng Ninh.
    2. Công nghệ xử lý: Đề xuất thu gom lượng phao xốp thải bỏ để tận dụng làm nhiên liệu đốt trong lò nung nhà máy sản xuất xi măng nhờ nhiệt trị cao của nhựa PS.
    3. Vật liệu thay thế: Đề xuất áp dụng mô hình phao xốp phủ sơn Line-X (theo dự án của GreenHub và USAID đã thí điểm tại Vịnh Hạ Long, nâng tuổi thọ từ 3 năm lên 10 năm, có bọc lưới hạn chế hà bám) cho quy mô ven bờ; chuyển đổi sang phao nổi nhựa HDPE (theo mô hình Hợp tác xã Đảo Phất Cờ - Vân Đồn, tuổi thọ 50 năm, chịu bão cấp 11–12) theo lộ trình Quyết định 30/2021/QĐ-UBND.
    4. Tuyên truyền và giám sát: Tổ chức tập huấn thay đổi nhận thức, thiết lập kênh thông tin công khai chỉ số chất lượng môi trường của thị xã.
  • Đóng góp học thuật: Đề tài là công trình đầu tiên ứng dụng khung phân tích DPSIR để đánh giá chuyên sâu vòng đời và hiện trạng quản lý phao xốp trong nuôi trồng thủy sản tại một xã/phường ven biển của tỉnh Quảng Ninh, cung cấp cơ sở dữ liệu thực chứng cho công tác quản lý chất thải nhựa cấp cơ sở.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Quy mô mẫu khảo sát còn nhỏ (30 phiếu điều tra bảng hỏi tại một địa bàn phường Hà An); nghiên cứu chưa tiến hành lấy mẫu phân tích thực nghiệm các chỉ tiêu hóa lý chất lượng nước hoặc định lượng nồng độ vi nhựa trong trầm tích và mô sinh vật biển.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng phạm vi khảo sát trên toàn thị xã Quảng Yên và các vùng nuôi biển trọng điểm của tỉnh Quảng Ninh; thực hiện các nghiên cứu thực nghiệm đo đạc mức độ phát tán vi nhựa từ phao xốp vào chuỗi thức ăn thủy sản; đánh giá bài toán kinh tế - kỹ thuật chi tiết khi chuyển đổi toàn bộ phao xốp sang vật liệu HDPE tại các hộ nuôi quy mô nhỏ.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh các ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Thủy sản. Các cơ quan quản lý nhà nước như Chi cục Thủy sản, Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Quảng Yên và UBND cấp xã/phường ven biển có thể tham khảo phương pháp kiểm kê thể tích phao xốp và mô hình chuyển đổi vật liệu thân thiện môi trường (Line-X, HDPE) để triển khai các quy định quản lý chất thải nhựa đại dương.

Câu hỏi thường gặp

1. Khối lượng phao xốp đang sử dụng trong nuôi trồng thủy sản tại phường Hà An là bao nhiêu? Theo kết quả điều tra và tính toán của khóa luận, định mức sử dụng xốp trung bình là 4 m³/ha. Với tổng diện tích nuôi trồng thủy sản 1.061,67 ha, lượng phao xốp đang sử dụng tại phường là 4.246,68 m³.

2. Tỷ lệ nhận thức của người dân địa phương về tác hại của phao xốp được ghi nhận như thế nào? Khảo sát cho thấy có 73% người dân cho rằng lượng phao xốp từ nuôi trồng thủy sản không gây hại đến môi trường và 82% người được hỏi không hiểu biết về các tác động sinh thái lâu dài của rác thải xốp.

3. Cơ cấu các chủng loại xốp được sử dụng nhiều nhất tại phường Hà An gồm những loại nào? 100% hộ nuôi thủy sản sử dụng đồ xốp, trong đó thùng xốp chiếm tỷ lệ cao nhất với 65%, tiếp theo là phao xốp nổi chiếm 23% và khay xốp chiếm 12%.

4. Người dân phường Hà An hiện đang xử lý phao xốp thải bỏ bằng những hình thức nào? Người dân xử lý theo 3 hình thức chính: 46,17% đổ chung với rác thải sinh hoạt chờ xe thu gom, 30,5% thu gom đem bán lại và 23,33% tự xử lý bằng cách đốt hoặc đổ bỏ không đúng nơi quy định tại ven bờ đê, kênh mương.

5. Giải pháp vật liệu thay thế phao xốp nào được tác giả đề xuất ứng dụng tại địa phương? Tác giả đề xuất 2 giải pháp vật liệu: (1) Mô hình phao phủ sơn Line-X giúp tăng tuổi thọ sử dụng từ 3 năm lên 10 năm, phù hợp cho quy mô nuôi lồng bè ven bờ; (2) Chuyển đổi sang hệ thống phao nổi nhựa HDPE theo quy chuẩn Quyết định 30/2021/QĐ-UBND với độ bền 50 năm và khả năng chịu gió bão cấp 11–12.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Phạm Thị Thanh Thư đã vận dụng mô hình DPSIR để đánh giá toàn diện hiện trạng phát sinh và quản lý 4.246,68 m³ phao xốp tại phường Hà An, thị xã Quảng Yên. Nghiên cứu đã phản ánh trung thực những hạn chế về hạ tầng thu gom, thói quen xử lý rác thải và mức độ nhận thức của người dân tại địa bàn ven biển. Các giải pháp đề xuất về công nghệ đốt xi măng, ứng dụng phao phủ sơn Line-X và chuyển đổi sang vật liệu HDPE cung cấp luận cứ khoa học phục vụ công tác quản lý môi trường thủy sản bền vững.