Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Hoạt động khai thác hải sản giữ vai trò trọng yếu đối với kinh tế và sinh kế của hơn 20 triệu người dân tại 28 tỉnh, thành phố ven biển của Việt Nam. Tuy nhiên, việc vận hành đội tàu khai thác với số lượng lớn sử dụng nhiên liệu hóa thạch là nguồn phát sinh đáng kể khí nhà kính (KNK), tác nhân trực tiếp gây biến đổi khí hậu và axit hóa đại dương. Theo số liệu ước tính giai đoạn 2010–2015, cường độ phát thải từ khai thác thủy sản cả nước đã tăng từ 2,18 lên 2,98 tấn $\text{CO}_2\text{e}$ trên một tấn sản phẩm. Dự báo đến năm 2020, lượng phát thải từ lĩnh vực này trên quy mô toàn quốc vượt mức 6,8 triệu tấn $\text{CO}_2\text{e}$.

Thành phố Cẩm Phả (tỉnh Quảng Ninh) sở hữu bờ biển dài hơn 73 km cùng diện tích mặt biển trên 150 $\text{km}^2$ thuộc Vịnh Bái Tử Long. Đội tàu cá toàn thành phố có 194 phương tiện hoạt động. Mặc dù sản lượng đánh bắt 6 tháng đầu năm 2017 đạt hơn 1.801,7 tấn, song thực trạng đội tàu tại Cẩm Phả phần lớn có công suất nhỏ, phương tiện cũ kỹ, hiệu suất sử dụng nhiên liệu thấp và hoàn toàn chưa có hệ thống xử lý khí thải động cơ. Địa phương chưa có nghiên cứu định lượng phát thải KNK từ tàu cá cũng như thiếu vắng các quy định, chính sách kiểm soát khí thải cho đối tượng này. Đồ án tốt nghiệp "Điều tra, đánh giá phát thải khí nhà kính của hoạt động khai thác thủy sản tại thành phố Cẩm Phả" được thực hiện nhằm định lượng lượng KNK phát sinh từ quá trình sử dụng dầu diesel (DO) của đội tàu và đề xuất giải pháp giảm thiểu phù hợp.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài gồm 2 mục tiêu:

  1. Đánh giá lượng phát thải khí nhà kính của hoạt động khai thác thuỷ sản tại thành phố Cẩm Phả.
  2. Đề xuất giải pháp giúp giảm thiểu lượng phát thải khí nhà kính của hoạt động khai thác thuỷ sản tại thành phố.

Nhiệm vụ nghiên cứu được xác định qua 4 nội dung:

  1. Điều tra hoạt động khai thác thuỷ sản tại Thành phố Cẩm Phả - Quảng Ninh.
  2. Tính toán tổng lượng phát thải khí nhà kính trong khai thác thuỷ sản do sử dụng dầu diesel tại Thành phố Cẩm Phả.
  3. Đánh giá việc phát thải khí nhà kính của đối tượng này tại khu vực nghiên cứu.
  4. Đề xuất giải pháp giảm thiểu phát thải khí nhà kính hoạt động khai thác thuỷ sản trên địa bàn Thành phố Cẩm Phả.

Đối tượng nghiên cứu là hoạt động khai thác thủy sản và lượng phát thải KNK phát sinh từ việc tiêu thụ nhiên liệu dầu diesel của đội tàu cá trên địa bàn thành phố Cẩm Phả.

Phạm vi nghiên cứu:

  • Phạm vi không gian: Tập trung tại 3 bến cá trọng điểm gồm bến cá Bến Do (phường Cẩm Thủy), bến cá Cửa Ông (khu vực Cầu 1 – Vân Đồn) và bến cá Cọc Sáu.
  • Phạm vi hoạt động: Tính toán trong chu trình hoạt động của tàu từ lúc xuất bến ra khơi đến khi hoàn tất chuyến biển và cập bến trở về.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và công thức tính toán

Đề tài dựa trên cơ sở lý thuyết về hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu theo Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC). Lượng KNK được kiểm kê gồm ba thành phần chính sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu: $\text{CO}_2$, $\text{N}_2\text{O}$, và $\text{CH}_4$, quy đổi chung về đơn vị đương lượng $\text{CO}_2$ ($\text{CO}_2\text{e}$).

Công thức kiểm kê phát thải KNK hàng năm áp dụng theo hướng dẫn IPCC (2007): $$\text{GHG} = \sum_{i} (F \times H \times E_i)$$

Trong đó:

  • $\text{GHG}$: Tổng lượng phát thải KNK trong năm ($\text{tấn CO}_2\text{e/năm}$).
  • $F$: Lượng nhiên liệu tiêu thụ trong năm của tàu ($\text{tấn/năm}$).
  • $H$: Nhiệt đốt cháy của nhiên liệu dầu diesel, lấy bằng $43\text{ GJ/tấn} = 0,043\text{ TJ/tấn}$.
  • $E_i$: Hệ số phát thải của nhiên liệu đối với từng chất khí ($E_{\text{CO}2} = 74,1\text{ tấn/TJ}$; $E{\text{N}2\text{O}} = 0,0006\text{ tấn/TJ}$; $E{\text{CH}_4} = 0,003\text{ tấn/TJ}$).

Lượng nhiên liệu tiêu thụ hàng năm ($F$) của từng nhóm tàu được tính toán theo công thức: $$F = \text{CV} \times G_e \times H_t \times \text{BAC}$$

Trong đó:

  • $\text{CV}$: Tổng công suất của nhóm tàu ($\text{CV}$).
  • $G_e$: Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ ($\text{g/CV/h}$), được xác định dựa trên định mức kỹ thuật tại Thông tư 76/2014/TT-BGTVT và Thông tư 38/2018/TT-BGTVT của Bộ Giao thông Vận tải cho 6 nhóm công suất.
  • $H_t$: Tổng số giờ hoạt động tính theo năm ($H_t = \text{Số giờ khai thác trung bình/ngày} \times 365$).
  • $\text{BAC}$: Hệ số hoạt động của tàu, tính bằng tỉ lệ giữa tổng thời gian ra khơi trong năm ($F_1$) và tổng quỹ thời gian của năm ($E = 8.760\text{ giờ}$).

Phương pháp nghiên cứu và nguồn dữ liệu

Đề tài kết hợp đồng bộ các phương pháp nghiên cứu định lượng và định tính:

  • Phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp: Tổng hợp số liệu từ Niên giám thống kê tỉnh Quảng Ninh, báo cáo kinh tế – xã hội của UBND thành phố Cẩm Phả, các công trình của Viện Nghiên cứu Hải sản (RIMF), Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam (VASEP) và Tổng cục Thủy sản.
  • Phương pháp điều tra khảo sát thực địa: Khảo sát trực tiếp ngư dân và chủ tàu bằng phiếu hỏi tại 3 bến cá với cỡ mẫu $n = 60$ tàu (Bến Do: 25 phiếu, Cửa Ông: 25 phiếu, Cọc Sáu: 10 phiếu) để thu thập thông số về công suất máy, thời gian đi biển, ngư trường và nghề khai thác.
  • Phương pháp ma trận SWOT: Phân tích điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức của nghề cá địa phương nhằm lựa chọn giải pháp giảm thiểu KNK khả thi.
  • Phương pháp thống kê và so sánh: Xử lý số liệu, phân nhóm công suất và so sánh cường độ phát thải với dữ liệu quốc tế.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Chương I tổng thuật cơ sở lý luận về hiệu ứng nhà kính và bức tranh khai thác thủy sản toàn cầu, quốc gia và địa phương:

  • Bối cảnh toàn cầu: Khí nhà kính tăng 70% trong giai đoạn 1970–2004. Ngành khai thác hải sản thế giới năm 2000 tiêu thụ 42.000 tấn dầu, thải hơn 130 triệu tấn $\text{CO}_2$. Báo cáo của dự án Sea Around Us (Đại học British Columbia - UBC và Đại học Tây Úc - UWA) công bố năm 2016 lượng phát thải KNK từ đội tàu đánh cá đạt 207 triệu tấn $\text{CO}_2$, với cường độ phát thải trung bình 1,88 tấn $\text{CO}_2$/tấn cá (tăng so với 1,5 tấn năm 1950).
  • Bối cảnh Việt Nam: Cả nước có hơn 114.200 tàu cá năm 2015, trong đó tàu vỏ gỗ chiếm 98,6%. Nhóm tàu công suất dưới 20 CV chiếm tỉ trọng lớn nhất với hơn 50.000 chiếc, tập trung nhiều nhất tại Vịnh Bắc Bộ (23.329 chiếc). Khai thác hải sản duy trì tăng trưởng bình quân 6,42%/năm, đạt 3,59 triệu tấn năm 2018.
  • Khu vực thành phố Cẩm Phả: Diện tích tự nhiên 486,45 $\text{km}^2$, dân số 188.500 người (năm 2015). Cơ cấu tàu thuyền toàn thành phố gồm 194 chiếc với 4 nhóm nghề chính: lưới kéo (chiếm 36,6%), lưới rê (chiếm 41,75%), chài chụp (chiếm 8,77%) và nhóm nghề khác như đăng, đáy, lồng bẫy, giã cào, te xiệp (chiếm 12,88%). Tàu dưới 20 CV chiếm đại đa số (137 chiếc). Ngư trường hoạt động chủ yếu là vùng ven bờ và vùng lộng.

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương II thiết lập chi tiết quy trình thu thập dữ liệu và mô hình tính toán định lượng:

  • Xác định quy mô mẫu điều tra: Thực hiện 60 phiếu phỏng vấn tại 3 bến cá (Bến Do: 25 tàu, Cửa Ông: 25 tàu, Cọc Sáu: 10 tàu). Do điều kiện tàu neo đậu xa bờ và chi phí thuê cano tốn kém nên mẫu khảo sát được chọn lọc đại diện theo 4 nhóm nghề.
  • Phân nhóm công suất tàu để tính toán mức tiêu thụ nhiên liệu: Chia thành 6 dải công suất gồm: $<20\text{ CV}$, $20–50\text{ CV}$, $50–90\text{ CV}$, $90–150\text{ CV}$, $150–250\text{ CV}$ và $>250\text{ CV}$.
  • Tham số hóa suất tiêu hao nhiên liệu ($G_e$) cho từng nhóm dải công suất dựa theo Thông tư 76/2014/TT-BGTVT và Thông tư 38/2018/TT-BGTVT kết hợp xác định hệ số hoạt động ($\text{BAC} = F_1 / 8.760$) thông qua kết quả phỏng vấn thời gian đi biển thực tế.

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

Chương III trình bày toàn bộ số liệu điều tra, kết quả tính toán tiêu thụ nhiên liệu, kiểm kê phát thải KNK và định mức cường độ phát thải theo sản lượng:

  • Hiện trạng tiêu thụ nhiên liệu: Tổng lượng dầu DO tiêu thụ của 194 tàu cá tại Cẩm Phả là 2.506,04 tấn/năm. Đội tàu lưới kéo tiêu thụ nhiều nhất với 872,17 tấn/năm (chiếm 35%), tiếp theo là lưới rê với 713,55 tấn/năm (28%), chài chụp tiêu thụ 649,44 tấn/năm (26%) và nhóm nghề khác tiêu thụ 271,38 tấn/năm (11%).
  • Kết quả kiểm kê phát thải: Tổng lượng phát thải KNK của đội tàu khai thác thủy sản thành phố Cẩm Phả đạt 8.010,84 tấn $\text{CO}_2\text{e/năm}$. Trong đó, nghề lưới kéo phát thải lớn nhất với 2.787,34 tấn $\text{CO}_2\text{e}$, nghề lưới rê phát thải 2.280,82 tấn $\text{CO}_2\text{e}$, nghề chài chụp phát thải 2.075,47 tấn $\text{CO}_2\text{e}$ và nhóm nghề khác phát thải 867,21 tấn $\text{CO}_2\text{e}$.
  • Hệ số phát thải theo sản lượng: Tổng sản lượng khai thác của Cẩm Phả ước đạt 1.828 tấn/năm (chiếm 3,2% sản lượng toàn tỉnh Quảng Ninh năm 2015). Cường độ phát thải bình quân toàn thành phố là 4,38 tấn $\text{CO}_2\text{e}$ trên mỗi tấn hải sản khai thác. Nghề lưới rê có hệ số phát thải cao nhất (8,91 tấn $\text{CO}_2\text{e}$/tấn sản phẩm), kế tiếp là chài chụp (7,56 tấn $\text{CO}_2\text{e}$/tấn sản phẩm), lưới kéo (3,81 tấn $\text{CO}_2\text{e}$/tấn sản phẩm) và thấp nhất là nghề khác (1,53 tấn $\text{CO}_2\text{e}$/tấn sản phẩm).
  • Đề xuất giải pháp: Ứng dụng phân tích SWOT đề xuất các nhóm giải pháp: cơ cấu lại đội tàu theo hướng giảm tàu công suất nhỏ ven bờ, chuyển đổi máy tàu sang động cơ diesel tiết kiệm nhiên liệu, nâng cao kỹ thuật vận hành và quản lý chặt chẽ năng lực khai thác.

Kết quả và đóng góp

Số liệu kết quả chính

Đồ án đã tổng hợp chi tiết mức tiêu thụ nhiên liệu và lượng phát thải KNK của 194 tàu cá thành phố Cẩm Phả phân theo từng nhóm nghề và nhóm công suất:

Nhóm nghề khai thác Số lượng tàu (chiếc) Nhiên liệu tiêu thụ (tấn DO/năm) Phát thải $\text{CO}_2$ (tấn) Phát thải $\text{N}_2\text{O}$ (tấn) Phát thải $\text{CH}_4$ (tấn) Tổng phát thải $\text{CO}_2\text{e}$ (tấn/năm)
Nghề lưới kéo 71 872,17 2.778,00 0,022 0,112 2.787,34
Nghề lưới rê 81 713,55 2.273,55 0,017 0,089 2.280,82
Nghề chài chụp 17 649,44 2.069,28 0,014 0,082 2.075,47
Nghề khai thác khác 25 271,38 864,67 0,006 0,033 867,21
Tổng cộng 194 2.506,04 7.985,50 0,059 0,316 8.010,84

Định mức cường độ phát thải KNK trên một đơn vị sản phẩm khai thác được lượng hóa cụ thể:

Nhóm nghề khai thác Sản lượng ước tính (tấn) Tổng phát thải $\text{CO}_2\text{e}$ (tấn) Cường độ phát thải ($\text{tấn CO}_2\text{e}$/tấn sản phẩm)
Nghề lưới kéo 731,20 2.787,34 3,81
Nghề lưới rê 255,92 2.280,82 8,91
Nghề chài chụp 274,20 2.075,47 7,56
Nghề khai thác khác 566,68 867,21 1,53
Toàn thành phố 1.828,00 8.010,84 4,38

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

Dựa trên kết quả định lượng và phân tích SWOT, tác giả đề xuất các nhóm giải pháp:

  • Cắt giảm và hạn chế cấp phép phát triển nhóm tàu công suất nhỏ dưới 20 CV hoạt động ven bờ nhằm giảm áp lực cạn kiệt nguồn lợi và giảm tiêu hao nhiên liệu lãng phí.
  • Khuyến khích ngư dân đầu tư cải tiến công nghệ động cơ, chuyển đổi sang các dòng máy diesel có suất tiêu hao nhiên liệu thấp theo tiêu chuẩn quy định tại Thông tư 76/2014/TT-BGTVT và Thông tư 38/2018/TT-BGTVT.
  • Hỗ trợ chính sách giúp ngư dân chuyển đổi sang các nghề khai thác có tính chọn lọc cao và hiệu quả năng lượng tốt hơn, giảm phụ thuộc vào nghề lưới kéo hủy diệt tầng đáy.
  • Hoàn thiện khung văn bản pháp lý, xây dựng quy định quản lý và giám sát phát thải khí thải đối với tàu cá cấp địa phương.

Đóng góp của đề tài

  • Đây là công trình nghiên cứu đầu tiên thực hiện điều tra và kiểm kê phát thải KNK từ hoạt động khai thác thủy sản tại thành phố Cẩm Phả.
  • Đồ án đã thiết lập bộ số liệu thực chứng chi tiết về định mức tiêu thụ dầu DO và phát thải KNK theo từng phân nhóm công suất máy tàu và ngành nghề đánh bắt cụ thể ở vùng biển Quảng Ninh.
  • Kết quả chỉ ra cường độ phát thải KNK tại Cẩm Phả (4,38 tấn $\text{CO}_2\text{e}$/tấn sản phẩm) cao hơn đáng kể so với mức trung bình của Ấn Độ (1,67) và Vương quốc Anh (1,70), phản ánh mức độ hao phí năng lượng và áp lực khai thác quá mức tại địa bàn nghiên cứu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu sản lượng: Do địa phương chưa có số liệu thống kê sản lượng khai thác riêng biệt theo từng nhóm nghề, đề tài phải sử dụng số liệu tham chiếu tỉ lệ sản lượng trung bình của cả nước (giai đoạn 2007–2009) để phân bổ cho 1.828 tấn sản lượng của Cẩm Phả.
  • Quy mô mẫu khảo sát: Nghiên cứu điều tra 60 tàu trên tổng số 194 tàu cá (đạt khoảng 31% tổng đàn tàu) do khó khăn về điều kiện tiếp cận tàu ngoài khơi, chi phí thuê phương tiện di chuyển cao và nhiều chủ tàu vắng mặt tại thời điểm khảo sát.
  • Phạm vi phát thải: Mới chỉ lượng hóa phát thải trực tiếp từ việc đốt cháy nhiên liệu DO của động cơ tàu trong quá trình di chuyển và khai thác, chưa bao quát phát thải từ tàu dịch vụ hậu cần, quá trình sản xuất đá ướp bảo quản hoặc chuỗi logistics sau thu hoạch.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng điều tra thực tế quy mô lớn hơn và thu thập dữ liệu sản lượng theo từng mẻ/chuyến biển cụ thể của từng nghề tại địa phương.
  • Mở rộng phạm vi kiểm kê KNK cho toàn bộ chuỗi cung ứng thủy sản, bao gồm khâu dịch vụ hậu cần nghề cá, bến bãi và các phương tiện vận chuyển sản phẩm lên đất liền.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và thực tiễn đối với:

  • Sinh viên và học viên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Khoa học Môi trường, Biến đổi khí hậu: Tham khảo quy trình ứng dụng hướng dẫn của IPCC kết hợp cùng định mức tiêu hao nhiên liệu của Bộ GTVT để tính toán kiểm kê khí nhà kính cho nguồn thải di động trên biển.
  • Cán bộ quản lý ngành thủy sản và tài nguyên môi trường tại Quảng Ninh: Sử dụng bộ dữ liệu kiểm kê phát thải và cơ cấu tiêu thụ dầu DO của 194 tàu cá Cẩm Phả làm căn cứ xây dựng kế hoạch giảm nhẹ phát thải khí nhà kính và cơ cấu lại đội tàu khai thác ven bờ.
  • Các nghiên cứu tương tự về kinh tế biển và KNK: Kế thừa phương pháp tính hệ số hoạt động ($\text{BAC}$), suất tiêu hao ($G_e$) và công thức quy đổi phát thải cho các đội tàu nghề cá truyền thống.

Câu hỏi thường gặp

1. Tổng lượng nhiên liệu tiêu thụ và tổng phát thải khí nhà kính của đội tàu cá Cẩm Phả là bao nhiêu? Tổng lượng dầu diesel (DO) tiêu thụ hàng năm của 194 tàu cá tại Cẩm Phả là 2.506,04 tấn, tạo ra tổng lượng phát thải KNK tương đương 8.010,84 tấn $\text{CO}_2\text{e}$/năm (gồm 7.985,50 tấn $\text{CO}_2$, 0,059 tấn $\text{N}_2\text{O}$ và 0,316 tấn $\text{CH}_4$).

2. Nhóm nghề nào tiêu thụ nhiều nhiên liệu nhất và nhóm nghề nào có cường độ phát thải trên mỗi tấn sản phẩm cao nhất?

  • Nghề lưới kéo tiêu thụ nhiều nhiên liệu nhất (872,17 tấn DO/năm) và phát thải tổng lượng KNK lớn nhất (2.787,34 tấn $\text{CO}_2\text{e}$/năm).
  • Nghề lưới rê có cường độ phát thải trên mỗi tấn sản phẩm cao nhất với 8,91 tấn $\text{CO}_2\text{e}$/tấn hải sản (do sản lượng khai thác thấp nhưng đội tàu có số lượng lớn với 81 chiếc).

3. Đề tài áp dụng những căn cứ pháp lý và kỹ thuật nào để tính suất tiêu hao nhiên liệu động cơ tàu cá? Suất tiêu hao nhiên liệu ($G_e$) của các nhóm tàu được xác định dựa trên định mức kỹ thuật quy định tại Thông tư 76/2014/TT-BGTVT và Thông tư 38/2018/TT-BGTVT của Bộ Giao thông Vận tải đối với phương tiện thủy sử dụng động cơ diesel.

4. Mẫu khảo sát thực địa được thu thập tại các địa điểm nào và số lượng ra sao? Nghiên cứu phỏng vấn trực tiếp 60 chủ tàu tại 3 bến cá chính của Cẩm Phả: bến cá Bến Do (phường Cẩm Thủy) với 25 phiếu, bến cá Cửa Ông (khu vực Cầu 1 – Vân Đồn) với 25 phiếu và bến cá Cọc Sáu với 10 phiếu.

5. Cường độ phát thải KNK của nghề cá Cẩm Phả so với số liệu quốc tế như thế nào? Cường độ phát thải trung bình của hoạt động khai thác thủy sản tại Cẩm Phả đạt 4,38 tấn $\text{CO}_2\text{e}$/tấn sản phẩm, cao hơn đáng kể so với mức bình quân được công bố tại Ấn Độ (1,67 tấn $\text{CO}_2\text{e}$/tấn) và Vương quốc Anh (1,70 tấn $\text{CO}_2\text{e}$/tấn).


Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Thị Thùy Dương đã hoàn thành việc điều tra hiện trạng và định lượng phát thải khí nhà kính của 194 tàu cá tại thành phố Cẩm Phả, xác định tổng lượng phát thải đạt 8.010,84 tấn $\text{CO}_2\text{e}$/năm từ 2.506,04 tấn dầu DO tiêu thụ. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự chiếm ưu thế của đội tàu công suất nhỏ hoạt động ven bờ và hiệu suất năng lượng thấp, dẫn đến cường độ phát thải trung bình lên tới 4,38 tấn $\text{CO}_2\text{e}$/tấn sản phẩm. Công trình cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm quan trọng hỗ trợ địa phương trong việc hoạch định chính sách chuyển đổi cơ cấu tàu thuyền và thực hiện các biện pháp giảm nhẹ phát thải khí nhà kính trong ngành thủy sản.