MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong tính toán chu trình cacbon toàn cầu, phát thải CO2 vào khí quyển và chuyển tải cacbon từ các hệ thống sông đổ ra biển, ảnh hƣởng tới biến đổi khí hậu toàn cầu đóng vai trò rất quan trọng. Gần đây, nghiên cứu về tốc độ bốc thoát khí CO2 và cacbon đổ ra biển từ các dòng sông Châu Á đã và đang đƣợc nhiều nhà khoa học trên thế giới đặc biệt quan tâm Theo các nghiên cứu trƣớc đây, các dòng sông Châu Á chiếm khoảng 50% tổng tải lƣợng chất rắn lơ lửng (TSS) từ các hệ thống sông trên toàn thế giới [1]. Tuy nhiên, sự thay đổi về TSS và lƣu lƣợng nƣớc sông trong những thập kỷ gần đây đã đƣợc quan sát rõ rệt đối với nhiều sông Châu Á do việc xây dựng và vận hành các hồ chứa [2, 3].
Suy giảm một lƣợng lớn TSS trong các hệ thống sông sẽ dẫn tới giảm lƣợng khí chứa cacbon phát thải từ sông vào không khí, giảm tải lƣợng cacbon đổ ra biển do có mối liên hệ chặt chẽ giữa TSS và cacbon hữu cơ không tan trong nƣớc sông. Kết quả nghiên cứu của Wang và cs., [4] cho thấy giảm hàm lƣợng TSS kéo theo làm giảm cacbon hữu cơ gắn kết trong nƣớc sông Yangtze và theo đó hàm lƣợng và tốc độ bốc thoát CO 2 suy giảm rõ rệt, hiện nay chỉ thấp bằng 1/3 so với những năm 1960s. Nhƣ vậy, cần có những tính toán chính xác tải lƣợng TSS, cacbon chuyển tải ra biển, cùng với tốc độ bốc thoát cacbon từ các hệ thống sông lớn ở châu Á để hoàn thiện các tính toán chu trình cacbon toàn cầu. Vùng thƣợng lƣu sông Hồng, các hoạt động của con ngƣời nhƣ thay đổi hiện trạng sử dụng đất, trong đó có nạn phá rừng, xây dựng các hồ chứa.đã có tác động đáng kể đến lƣu lƣợng nƣớc và cát bùn lơ lửng của toàn bộ hệ thống sông.
Vùng đồng bằng sông Hồng, nơi diễn ra nhiều các hoạt động chăn nuôi, canh tác, phát triển công nghiệp đô thị hóa cùng với gia tăng dân số…, đã và đang có tác động rất lớn tới chất lƣợng nƣớc mặt. Đã có nhiều nghiên cứu về sự thay đổi cát bùn lơ lửng cho 6 luan an giai đoạn trƣớc năm 2015 về đánh giá tác động của nạn phá rừng, thay đổi diện tích sử dụng đất tới chất lƣợng môi trƣờng [6], hoặc đánh giá quá trình xói mòn, xây dựng hồ chứa, tới tải lƣợng TSS v.v… Đã có một số nghiên cứu về chuyển tải cacbon trong nƣớc sông Hồng cho giai đoạn 2008 – 2010 và giai đoạn 1960 - 2015 [5, 7, 8], cũng nhƣ bƣớc đầu khảo sát đo đạc và tính toán tốc độ bốc thoát khí CO2 từ 5 vị trí trong 2 đợt quan trắc năm 2014 [9]. Tuy nhiên, những năm gần đây, hệ thống sông Hồng đã có sự thay đổi lớn về hàm lƣợng cát bùn lơ lửng do có thêm sự vận hành của một loạt hồ chứa đƣợc xây dựng và vận hành ở cả địa phận Trung Quốc và Việt Nam. Do đó, hàm lƣợng cacbon và tốc độ bốc thoát cacbon cũng sẽ có sự thay đổi đáng kể, nhƣ đã quan sát thấy đối với một số sông trên thế giới [10].
Nhƣ vậy, có thể thấy, các nghiên cứu về chuyển tải và trao đổi cacbon tại giao diện nƣớc-không khí của toàn bộ sông Hồng vẫn còn nhiều hạn chế, đặc biệt trong giai đoạn hiện nay khi có hàng loạt hồ chứa và một số điều kiện kinh tế - xã hội thay đổi trong lƣu vực. Do đó em thực hiện luận văn “Đánh giá bốc thoát khí CO2 từ hệ thống sông Hồng dưới tác động của con người”. Mục đích nghiên cứu Đánh giá đƣợc sự thay đổi theo không gian và thời gian của áp suất riêng phần CO2 (pCO2) và tốc độ bốc thoát CO2 (fCO2) từ bề mặt nƣớc sông Hồng vào khí quyển. Bƣớc đầu đánh giá ảnh hƣởng của một số yếu tố tác động của con ngƣời (xây dựng và vận hành các hồ chứa, hiện trạng/thay đổi sử dụng đất, gia tăng dân số, ) trong lƣu vực đến pCO2 và fCO2 của hệ thống sông Hồng.
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Tốc độ bốc thoát khí CO2 từ hệ thống sông Hồng - Phạm vi nghiên cứu: Lƣu vực sông Hồng địa phận Việt Nam. Nội dung nghiên cứu Xây dựng số liệu trong lƣu vực sông Hồng: 7 luan an + Thu thập các số liệu từ các nguồn tài liệu về chất lƣợng nƣớc sông, chất lƣợng nƣớc thải (công nghiệp, nông nghiệp), khí tƣợng, thủy văn, dân số, sử dụng đất, thông số hồ chứa…trong lƣu vực sông Hồng. + Lấy mẫu và đo đạc thực tế chất lƣợng nƣớc, đặc biệt là các thông số liên quan tới thành phần cacbon trong hệ thống sông Hồng. Đánh giá sự thay đổi về mặt không gian và thời gian của áp suất riêng phần CO2 (pCO2) và tốc độ bốc thoát khí CO2 (fCO2) từ bề mặt nƣớc sông Hồng vào khí quyển.
Bƣớc đầu đánh giá ảnh hƣởng các yếu tố tác động của con ngƣời (hiện trạng/thay đổi sử dụng đất, gia tăng dân số, đô thị hóa, xây hồ chứa) đến pCO2 và fCO2 trong lƣu vực sông Hồng. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài Hệ thống sông Hồng là một trong những sông lớn mang nhiều đặc trƣng của sông nhiệt đới Châu Á, chịu nhiều ảnh hƣởng của tự nhiên và con ngƣời. Do đó, các kết quả nghiên cứu này sẽ đóng góp cơ sở dữ liệu về chuyển tải cacbon, phát thải khí CO2 từ hệ thống sông Hồng - một trong những con sông lớn của Châu Á, đóng góp vào các nghiên cứu chu trình cacbon toàn cầu và nghiên cứu giảm thiểu biến đổi khí hậu toàn cầu. Kết quả của nghiên cứu cũng đóng góp vào cơ sở dữ liệu chất lƣợng nƣớc sông Hồng, giúp ích cho các nhà quy hoạch, quản lý lƣu vực sông Hồng.
8 luan an CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. TỔNG QUAN VỀ SÔNG HỒNG 1. Giới thiệu chung về lƣu vực sông Hồng 1.
Vị trí địa lý, địa hình, địa chất và thổ nhưỡng * Vị trí địa lý Lƣu vực sông Hồng là một lƣu vực sông liên quốc gia chảy qua 3 nƣớc Việt Nam, Trung Quốc, Lào với tổng diện tích tự nhiên vào khoảng 169.900 km2 và diện tích trong lãnh thổ Việt Nam vào khoảng 87.800 km2, chiếm 51,7% tổng diện tích lƣu vực, trong đó châu thổ sông nằm hoàn toàn trong lãnh thổ Việt Nam có diện tích ƣớc tính khoảng 17. Phần lƣu vực nằm ở Trung Quốc đạt: 81.000 km2 chiếm 47,7% diện tích toàn lƣu vực. Phần lƣu vực ở Lào đạt: 1.100 km2 chiếm 0,6% diện tích toàn lƣu vực. Đây là con sông lớn thứ hai (sau sông Mêkông) chảy qua Việt Nam đổ ra biển Đông.
Vùng thƣợng lƣu sông Hồng (thuộc địa phận Việt Nam) đƣợc hình thành từ 3 sông nhánh lớn là sông Đà, sông Lô và sông Thao (Hình 1. Lƣu vực sông Hồng với các nhánh sông chính 9 luan an Lƣu vực sông Hồng có vị trí địa lý từ 20°23’ đến 25°30’ vĩ độ Bắc và từ 100° đến 107°10’ kinh độ Đông. + Phía Bắc giáp lƣu vực sông Trƣờng Giang và sông Châu Giang của Trung Quốc. + Phía Tây giáp lƣu vực sông Mêkông.
+ Phía Nam giáp lƣu vực sông Mã. + Phía Đông giáp vịnh Bắc Bộ. Hệ thống sông Hồng có số lƣợng sông suối lớn: 614 phụ lƣu phát triển tới cấp 6. Hai phụ lƣu quan trọng nhất là sông Đà và sông Lô.
Sông Đà có chiều dài là 1010 km (trong đó phần ở Việt Nam dài 570 km), với tổng diện tích lƣu vực là 52.900 km2, trong đó phần lƣu vực ở nƣớc ta có diện tích 26. Sông Lô có chiều dài tổng cộng 470 km (trong đó phần ở Việt Nam là 275 km), tổng diện tích lƣu vực là 39.000 km2, trong đó phần ở nƣớc ta là 22. Hai phụ lƣu này hợp với dòng chính sông Hồng (sông Thao) để tạo thành một mạng lƣới sông hình nan quạt hội tụ tại Việt Trì (Phú Thọ) [11]. Trong vùng đồng bằng sông Hồng, sông Tô Lịch có chiều dài 13,5km, lƣu lƣợng nƣớc đạt khoảng 30 m3/s, đƣợc coi là hệ thống nhận nƣớc thải của thành phố Hà Nội.
Sông Nhuệ dài 74 km tính từ nguồn là cống Liên Mạc tới cống Phủ Lý (Hà Nam) với diện tích lƣu vực khoảng 1. Trên địa bàn Hà Nội, sông có chiều dài 61,5 km, nhận nƣớc sông Tô Lịch tại đập Thanh Liệt. Sông Đáy (diện tích lƣu vực khoảng 6.595 km2) nằm ở hữu ngạn sông Hồng, có chiều dài khoảng 274 km tính từ cửa Hát Môn và đổ ra biển Đông qua cửa Đáy [12]. * Địa hình Địa hình trong lƣu vực sông Hồng rất đa dạng, bao gồm: núi, đồi và đồng bằng.
Địa hình đồi, núi chiếm phần lớn diện tích lƣu vực, có xu thế thấp dần theo hƣớng Tây Bắc – Đông Nam, độ cao trung bình 1. Trong lãnh thổ nƣớc ta, phía Tây của lƣu vực sông Hồng đƣợc giới hạn bởi khối núi ở biên giới Việt - Lào với những đỉnh cao trên 1.800m nhƣ: Pu-đen-đinh 10 luan an (1.886m), Pu-Sam-Sao (1.897m), Khoan-La-San (1.853m); đỉnh của những dãy núi này là đƣờng phân nƣớc giữa sông Đà - một nhánh của sông Hồng với sông Mê-Kông; phía Tây Bắc của lƣu vực là những dãy núi cao ở biên giới Việt - Trung, với những đỉnh cao trên 2.000m nhƣ: Pu Si Ling (3.076m), Phu Nam Nhe (2.534m); phần phía Bắc cũng có những dãy núi cao với những đỉnh cao trên 2.000m nhƣ: Kiều Liêu Ti (2.402m), Tây Côn Lĩnh (2.419m); phần phía Đông Bắc là 2 cánh cung: sông Gâm và Ngân Sơn và dãy Tam Đảo. Độ cao trung bình của lƣu vực của sông lớn, độ chia cắt sâu dẫn tới độ dốc bình quân lƣu vực lớn, phổ biến độ dốc bình quân lƣu vực đạt từ 10% đến 15%. * Địa chất – thổ nhƣỡng Nền địa chất của vùng thƣợng nguồn có cấu tạo địa chất rất phức tạp đƣợc đặc trƣng bởi đá vôi và silic trong khi vùng đồng bằng phần lớn là do đất phù sa bồi tụ.
Đất trong vùng thƣợng nguồn đƣợc xếp vào loại Ultisols (theo cách phân loại của Mỹ) và thuộc loại đất đỏ (theo cách phân loại của Trung Quốc) trong khi đất vùng đồng bằng châu thổ chủ yếu là đất xám và đất phù sa. Vùng đồi núi tạo nên một phần diện tích lớn ở thƣợng nguồn sông Hồng có độ xói mòn cao [11]. Theo tài liệu điều tra của Viện nông hoá thổ nhƣỡng [13], trong lƣu vực có 10 loại đất chính nhƣ sau: Bảng 1. Loại đất trên lƣu vực sông Hồng - Thái Bình STT Tên các loại đất Diện tích (ha) 1 Đất phù sa sông Hồng 1.000 2 Đất chiêm trũng Glay 140.