Luận án tiến sĩ môi trường nghiên cứu biến động và giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung tại quảng ninh

Luận án tiến sĩ môi trường phân tích môi trường nghiên cứu biến động và giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực

• Tác giả: Nguyễn Tiến Long
• Người hướng dẫn: Vũ Văn Dũng
• Trường học: Viện Khoa Học Thủy Lợi Việt Nam
• Chuyên ngành: Môi Trường Đất Và Nước
• Đề tài: Giải Pháp Kiểm Soát Chất Lượng Môi Trường Nuôi Tôm Quảng Ninh
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Nội dung nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
• 1.8. Những đóng góp mới của luận án
• 1.9. Bố cục của luận án
• 2. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN BIẾN ĐỘNG VÀ GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG VÙNG NUÔI TÔM TẬP TRUNG
• 2.1. Các nghiên cứu về biến động chất lượng môi trường nước và nền đất vùng nuôi tôm ở một số nước trên thế giới và Việt Nam
• 2.1.1. Các nghiên cứu biến động chất lượng môi trường nước và nền đất vùng nuôi tôm ở một số nước trên thế giới
• 2.1.2. Các nghiên cứu biến động chất lượng môi trường nước và nền đất vùng nuôi tôm ở Việt Nam
• 2.2. Các giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm
• 2.2.1. Tình hình nghiên cứu về giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm ở một số nước trên thế giới
• 2.2.2. Một số nghiên cứu về giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm ở Việt Nam
• 2.3. Tình hình phát triển nuôi tôm ở Quảng Ninh
• 2.3.1. Một số đặc điểm về thời tiết và thổ nhưỡng
• 2.3.2. Diện tích, sản lượng nuôi tôm giai đoạn 2008-2018
• 2.3.3. Cơ sở hạ tầng, sử dụng chế phẩm sinh học và thuốc thú y thủy sản
• 3. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Sơ đồ nghiên cứu của luận án
• 3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3.2.1. Lựa chọn địa điểm thu mẫu
• 3.2.1.1. Địa điểm thu mẫu nước cấp ven bờ ở Quảng Ninh
• 3.2.1.2. Địa điểm thu mẫu đất vùng nuôi tôm ở Quảng Ninh
• 3.2.1.3. Địa điểm thu mẫu nước cấp, nước trong ao, nước thải và bùn thải tại vùng nuôi tôm tại Tân An
• 3.2.2. Phương pháp thu và bảo quản mẫu
• 3.2.3. Phương pháp phân tích mẫu
• 3.2.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm
• 3.2.5. Thử nghiệm chế phẩm sinh học giảm thiểu ô nhiễm nước ao nuôi tôm trong phòng thí nghiệm
• 3.2.6. Thử nghiệm quy trình kiểm soát chất lượng môi trường ở quy mô sản xuất
• 3.2.7. Phương pháp chuyên gia
• 3.2.8. Phương pháp Delphi để lựa chọn các thông số môi trường
• 3.2.9. Phương pháp SWOT đề xuất, lựa chọn các giải pháp
• 3.2.10. Xây dựng và hoàn thiện quy trình kỹ thuật kiểm soát chất lượng môi trường nuôi tôm tập trung
• 3.2.11. Phương pháp đánh giá và xử lý số liệu
• 3.2.12. Tài liệu sử dụng
• 4. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Biến động chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung ở Quảng Ninh
• 4.1.1. Biến động chất lượng nguồn nước cấp nuôi tôm
• 4.1.2. Biến động môi trường nền đất ao nuôi tôm
• 4.1.3. Biến động chất lượng môi trường nuôi tôm tập trung tại Tân An, Quảng Yên, Quảng Ninh
• 4.1.3.1. Biến động chất lượng nguồn nước cấp nuôi tôm tại Tân An
• 4.1.3.2. Biến động chất lượng nước trong ao nuôi tôm tại Tân An
• 4.1.3.3. Nước thải ao nuôi tôm tại Tân An
• 4.1.3.4. Chất lượng nước trong ao và bùn thải các hộ nuôi tôm tại Tân An
• 4.2. Các giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung ở Quảng Ninh
• 4.2.1. Giải pháp quản lý
• 4.2.1.1. Quan trắc môi trường
• 4.2.1.2. Cơ chế chính sách
• 4.2.1.3. Khoa học và Công nghệ
• 4.2.1.4. Xây dựng và hoàn thiện quy trình kỹ thuật kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung
• 4.2.2. Giải pháp kỹ thuật
• 4.2.2.1. Cơ sở hạ tầng và trang thiết bị phục vụ nuôi tôm tập trung
• 4.2.2.2. Kiểm soát chất lượng nước trong quá trình nuôi tôm
• 4.2.2.3. Quy trình kỹ thuật kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung tại Tân An, Quảng Ninh
• 4.2.2.4. Thử nghiệm giải pháp sử dụng CPSH xử lý nước ao nuôi tôm trong phòng thí nghiệm
• 4.2.2.5. Thử nghiệm quy trình kỹ thuật kiểm soát chất lượng môi trường ở quy mô sản xuất tại Tân An, Quảng Ninh
• 4.2.2.6. Quy trình kỹ thuật kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung tại Tân An, Quảng Ninh
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.1. Kiến nghị
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường nuôi tôm Quảng Ninh

Chất lượng môi trường trong nuôi tôm là yếu tố quyết định đến sự phát triển bền vững của ngành nuôi trồng thủy sản. Tại Quảng Ninh, nơi có diện tích nuôi tôm tập trung lớn, việc kiểm soát chất lượng môi trường trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Các yếu tố như ô nhiễm nước, suy thoái đất và sự phát triển của dịch bệnh đang đặt ra nhiều thách thức cho người nuôi tôm. Giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường không chỉ giúp bảo vệ sức khỏe của tôm mà còn đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng và môi trường xung quanh.

1.1. Tình hình nuôi tôm và chất lượng môi trường tại Quảng Ninh

Quảng Ninh là tỉnh có diện tích nuôi tôm lớn nhất miền Bắc, với nhiều hình thức nuôi khác nhau. Tuy nhiên, chất lượng môi trường đang có dấu hiệu suy giảm nghiêm trọng. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, ô nhiễm nước và đất do hoạt động nuôi tôm đang gia tăng, ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm.

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng môi trường nuôi tôm

Các yếu tố như ô nhiễm hữu cơ, sự phát thải từ hoạt động nuôi tôm và các nguồn ô nhiễm từ bên ngoài như công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt đang tác động tiêu cực đến chất lượng môi trường. Việc kiểm soát các yếu tố này là rất cần thiết để đảm bảo môi trường nuôi tôm an toàn và bền vững.

II. Vấn đề ô nhiễm môi trường trong nuôi tôm tại Quảng Ninh

Ô nhiễm môi trường trong nuôi tôm tại Quảng Ninh đang trở thành vấn đề nghiêm trọng. Nhiều hộ nuôi tôm đã phải đối mặt với tình trạng tôm chết hàng loạt do ô nhiễm nước và đất. Các chất thải hữu cơ từ hoạt động nuôi tôm, cùng với sự phát thải từ các nguồn khác, đã làm gia tăng ô nhiễm môi trường. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe của tôm mà còn gây thiệt hại lớn cho người nuôi.

2.1. Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nuôi tôm

Nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường nuôi tôm bao gồm việc lạm dụng hóa chất, thức ăn và các sản phẩm xử lý môi trường. Ngoài ra, sự phát thải từ các hoạt động công nghiệp và sinh hoạt cũng góp phần làm gia tăng ô nhiễm.

2.2. Hệ quả của ô nhiễm môi trường đến nuôi tôm

Ô nhiễm môi trường không chỉ làm giảm năng suất nuôi tôm mà còn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Tôm nuôi trong môi trường ô nhiễm có nguy cơ cao bị nhiễm bệnh, dẫn đến thiệt hại kinh tế cho người nuôi.

III. Phương pháp kiểm soát chất lượng môi trường nuôi tôm hiệu quả

Để kiểm soát chất lượng môi trường nuôi tôm, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng chế phẩm sinh học, công nghệ xử lý nước và quản lý chất thải là những giải pháp quan trọng. Ngoài ra, việc nâng cao nhận thức của người nuôi về tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường cũng rất cần thiết.

3.1. Sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi tôm

Chế phẩm sinh học giúp cải thiện chất lượng nước và đất, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm. Việc áp dụng chế phẩm sinh học đã được chứng minh là hiệu quả trong việc kiểm soát chất lượng môi trường nuôi tôm.

3.2. Công nghệ xử lý nước trong nuôi tôm

Công nghệ xử lý nước hiện đại giúp loại bỏ các chất ô nhiễm, đảm bảo nguồn nước sạch cho ao nuôi. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn nâng cao năng suất nuôi tôm.

IV. Ứng dụng thực tiễn các giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường

Các giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường đã được áp dụng thành công tại nhiều vùng nuôi tôm ở Quảng Ninh. Những kết quả tích cực từ việc áp dụng các phương pháp này đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả của chúng. Việc theo dõi và đánh giá thường xuyên chất lượng môi trường là rất cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành nuôi tôm.

4.1. Kết quả nghiên cứu về chất lượng môi trường nuôi tôm

Nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng các giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường đã giúp cải thiện đáng kể chất lượng nước và đất trong ao nuôi. Điều này không chỉ nâng cao năng suất mà còn đảm bảo an toàn cho sản phẩm.

4.2. Thực trạng ứng dụng các giải pháp tại Quảng Ninh

Nhiều hộ nuôi tôm tại Quảng Ninh đã áp dụng các giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường và đạt được kết quả khả quan. Tuy nhiên, vẫn cần có sự hỗ trợ từ các cơ quan chức năng để mở rộng ứng dụng này.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai cho nuôi tôm Quảng Ninh

Việc kiểm soát chất lượng môi trường nuôi tôm tại Quảng Ninh là một nhiệm vụ cấp thiết. Các giải pháp đã được đề xuất và áp dụng cần được tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện. Hướng phát triển tương lai cho ngành nuôi tôm cần tập trung vào việc bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng sản phẩm, từ đó đảm bảo sự phát triển bền vững cho ngành nuôi trồng thủy sản.

5.1. Định hướng phát triển bền vững cho nuôi tôm

Định hướng phát triển bền vững cho ngành nuôi tôm cần chú trọng đến việc bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng sản phẩm. Các chính sách hỗ trợ từ nhà nước cũng cần được triển khai để khuyến khích người nuôi áp dụng các giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mới

Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mới trong nuôi tôm sẽ giúp cải thiện chất lượng môi trường và nâng cao năng suất. Việc đầu tư vào công nghệ sẽ là chìa khóa để phát triển bền vững ngành nuôi tôm tại Quảng Ninh.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Công trình "Nghiên cứu biến động và giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung tại Quảng Ninh" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Nguyễn Tiến Long, dưới sự hướng dẫn khoa học của người hướng dẫn Vũ Văn Dũng, bảo vệ năm 2022 tại Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn và Bộ Giáo dục và Đào tạo. Luận án thuộc chuyên ngành Môi trường đất và nước, mã số 9 44 03 03.

Về tính cấp thiết, tôm nước lợ là đối tượng thủy sản nuôi chủ lực của Việt Nam với thị trường xuất khẩu tại hơn 90 quốc gia và vùng lãnh thổ. Kim ngạch xuất khẩu tôm năm 2020 đạt 3,73 tỷ USD, định hướng đạt trên 8,4 tỷ USD vào năm 2025 và trên 12 tỷ USD vào năm 2030. Diện tích nuôi tôm nước lợ cả nước năm 2020 đạt 742.483 ha, sản lượng đạt 900 nghìn tấn. Tuy nhiên, sự gia tăng diện tích và áp dụng các hình thức thâm canh, siêu thâm canh thiếu kiểm soát đã dẫn đến việc lạm dụng thức ăn, hóa chất xử lý, xả thải trực tiếp ra hệ thống thủy vực tự nhiên, làm gia tăng nguy cơ ô nhiễm môi trường và bùng phát dịch bệnh. Môi trường nước trong các ao thâm canh ghi nhận ô nhiễm hữu cơ với nhu cầu oxy sinh hóa ($BOD_5$) và nhu cầu oxy hóa học ($COD$) vượt giới hạn cho phép; đồng thời tích tụ các chất độc hại như amoni ($NH_4^+$), amoniac ($NH_3$), hydro sunfua ($H_2S$). Nền đất ao sau nhiều năm nuôi độc canh có xu hướng suy thoái, bùn đáy tích tụ thức ăn dư thừa, phân tôm, vôi, diatomit, dolomit và lưu huỳnh lắng đọng. Bên cạnh nguồn thải nội tại, các vùng nuôi còn chịu tác động từ nước thải sinh hoạt, du lịch, giao thông thủy, nông nghiệp và công nghiệp ven bờ. Tỉnh Quảng Ninh là địa phương có diện tích nuôi tôm tập trung lớn nhất khu vực miền Bắc, song chất lượng môi trường vùng nuôi có xu hướng gia tăng ô nhiễm và ghi nhận các đợt tôm chết hàng loạt. Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định là: các công trình trước đây tại Quảng Ninh chủ yếu tiếp cận đơn lẻ một yếu tố như nguồn nước cấp hoặc nước ao, chưa có công trình nào đánh giá có hệ thống, tổng thể về biến động chất lượng môi trường theo chuỗi (nước cấp, nền đất đáy ao, nước trong ao, nước thải, bùn thải) và đề xuất hệ thống giải pháp kiểm soát đồng bộ.

Mục tiêu chung của luận án là đánh giá biến động chất lượng môi trường đất, nước vùng nuôi tôm tập trung tỉnh Quảng Ninh; xác định các tồn tại, nguyên nhân; từ đó đề xuất giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung nhằm phục vụ phát triển nuôi tôm bền vững.

Các mục tiêu cụ thể được xác định gồm:

1. Đánh giá được biến động chất lượng nguồn nước cấp và nền đất trong ao vùng nuôi tôm tập trung ở Quảng Ninh; đánh giá nước cấp, nước trong ao, nước thải và bùn thải sau ao nuôi của vùng nuôi tôm tập trung tại xã Tân An, thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh.
2. Đề xuất được giải pháp đồng bộ kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung tại Quảng Ninh.
3. Hoàn thiện được quy trình kỹ thuật kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung tại Tân An, Quảng Ninh.

Đối tượng nghiên cứu của luận án bao gồm môi trường nước (nước cấp, nước trong ao nuôi, nước thải sau nuôi), bùn thải đáy ao và nền đất ao theo ba tầng độ sâu (20-30 cm, 50-60 cm và 80-90 cm) tại các vùng nuôi tôm tập trung tỉnh Quảng Ninh.

Phạm vi nghiên cứu:

• Phạm vi không gian: Nguồn nước cấp và nền đất trong ao vùng nuôi tôm tập trung tại tỉnh Quảng Ninh; chi tiết chuỗi nước cấp, nước trong ao, nước thải và bùn thải sau ao nuôi tại vùng nuôi tôm tập trung xã Tân An, thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh.
• Phạm vi thời gian: Tập trung thu thập, quan trắc và phân tích dữ liệu giai đoạn 2014 - 2019 (trọng tâm là các năm 2016, 2017, 2018, 2019), kết hợp dữ liệu đối chiếu hồi cứu qua các mốc năm 2008, 2014 và 2016.

Nội dung nghiên cứu chính gồm hai hợp phần:

1. Nghiên cứu biến động chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung ở Quảng Ninh.
2. Đề xuất giải pháp quản lý và giải pháp kỹ thuật kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung ở Quảng Ninh.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu của luận án đã điểm lại các công trình nghiên cứu về chất lượng nước, nền đất ao nuôi tôm và các giải pháp kiểm soát trên thế giới và tại Việt Nam:

Về các nghiên cứu quốc tế:

• Tại Ấn Độ: Công trình của L et al. (2013) nghiên cứu đặc tính trầm tích và nước tại 4 trang trại nuôi tôm, chỉ ra mối tương quan thuận giữa nhiệt độ và độ mặn, độ mặn và năng suất sơ cấp, năng suất sơ cấp và oxy hòa tan ($DO$), $DO$ và nitrat, nitrat và tổng photpho, độ mặn đất và cacbon hữu cơ trong đất; đồng thời ghi nhận tương quan nghịch giữa cacbon hữu cơ đất và pH. Myla S et al. (2016) khảo sát 14 ao nuôi tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) tại huyện East Godavari, bang Andhra Pradesh, ghi nhận nhiệt độ 26,5-28°C, pH 6,95-8,38, $DO$ 4,4-8,6 mg/l, độ mặn 2-10‰, độ kiềm 120-500 mg/l, $N-NH_3$ 0,02-1,07 mg/l. Sivakumar J et al. nghiên cứu 20 ao nuôi tôm tại East Godavari, ghi nhận nhiệt độ 26,2-29,8°C, pH 7,5-8,2, độ kiềm 177,7-316,8 mg/l, $N-NH_3$ 0,01-0,1 mg/l.
• Tại Philippines: Hazel Monica Matias Peralta et al. (2002) thử nghiệm 3 công thức chế phẩm sinh học (T1, T2 và đối chứng) trong chu kỳ 110 ngày, ghi nhận nồng độ amoniac, nitrit, nitrat, tổng nitơ và hydro sunfua tăng dần theo thời gian nuôi, trong đó nghiệm thức T1 có nồng độ amoniac và tổng nitơ thấp hơn ở giai đoạn đầu vụ.
• Tại Bangladesh: M. Islam et al. (2004) đánh giá tải lượng ô nhiễm từ các ao nuôi tôm tại vùng Khulna (Tây Nam) và Cox's Bazar (Đông Nam), ghi nhận hàm lượng $N-NH_3$ tại hầu hết các trang trại dao động 0,116-0,438 mg/l, tổng chất rắn lơ lửng ($TSS$) và tổng nitơ ở nước thải đầu ra đều cao hơn nguồn nước cấp đầu vào. Zafar et al. (2012) tại Khulna xác định $N-NH_3$ dao động 0,009-0,45 mg/l trong mùa khô và 0,2-0,6 mg/l trong mùa mưa, nhấn mạnh amoniac là tác nhân chính gây phát sinh dịch bệnh.
• Tại Indonesia: Sukenda et al. (2016) thực hiện thí nghiệm hai yếu tố gồm mật độ nuôi (60 và 120 con/$m^2$) và thế oxy hóa khử trầm tích (-65 mV, -108 mV, -206 mV), chứng minh thế oxy hóa khử -206 mV làm suy giảm đáng kể nồng độ oxy hòa tan và làm tăng nồng độ $H_2S$ trong nước. Các nghiên cứu liên quan khác gồm Boyd and Fast (1992), Chanratchakool et al., Chin and Ong (1994), Larkins, Deb, Warisara (2000), Chien, Lin et al.
• Tại Trung Quốc: Xie Biao (2004) tại Cánh đồng muối Xuwei, Liên Vân Cảng khảo sát mương dẫn nước cấp và xả thải, ghi nhận nitơ vô cơ (1,5 mg/l), photpho vô cơ (0,024 mg/l), $COD$ (5,77 mg/l) tại đầu ra cao hơn đầu vào; đồng thời so sánh ao nuôi sinh thái cho năng suất 1.001 kg/ha so với ao thông thường 753 kg/ha. Ping Yang và Derrick (2017) khẳng định nước thải ao nuôi tôm là nguồn gây phú dưỡng nghiêm trọng tại vùng biển ven bờ Trung Quốc.

Về các nghiên cứu tại Việt Nam:

• Bùi Lai et al. (2009) mô phỏng ô nhiễm hữu cơ trong ao nuôi tôm sú công nghiệp với hai mức độ sâu (1,0 m và 1,5 m) và bốn mật độ thả (20, 30, 40, 50 con/$m^2$), xác định thời điểm môi trường bắt đầu vượt ngưỡng $BOD_5$ = 7 mg/l cần can thiệp xử lý từ ngày thứ 40 đến ngày thứ 110.
• Phan Thị Hồng Ngân (2012) sử dụng hệ thống lọc sinh học hiếu khí với lớp đệm ngập nước (SAFB), đạt hiệu suất loại bỏ $COD$ 73,7% và $N-NH_4^+$ 97,4% ở tải trọng 1,2 kg $COD/m^3$/ngày.
• Nguyễn Thị Hoài Giang (2014) dùng hồ sinh học kết hợp nuôi cá, rong sụn và sò tại Vĩnh Linh, Quảng Trị, ghi nhận nước thải ban đầu có $TSS$ vượt 1,9 lần, Coliforms vượt 3,8 lần, $BOD$ vượt 2,4 lần và $COD$ vượt 3,8 lần so với QCVN 40:2011/BTNMT.
• Huỳnh Minh Khánh và Nguyễn Văn Dụng (2018) phân tích 379 mẫu nước từ 30 trại tôm giống tại Ninh Thuận, chỉ ra hàm lượng amoni tổng số trong nước biển vượt ngưỡng QCVN 10-MT:2015/BTNMT.
• Nguyễn Văn Hảo et al. (2011) xác định 50% số mẫu trầm tích ao nuôi tôm chứa dư lượng thuốc diệt giáp xác Cypermethrin (31,5 - 603,5 ppb).
• Các khảo sát tại 9 khu vực ven biển Việt Nam cho thấy hàm lượng $H_2S$ tích lũy trong trầm tích đáy ao vào cuối vụ nuôi tăng từ 82 đến 278 lần (trung bình 195 lần) so với đầu vụ.
• Nguyễn Hồng Sơn et al. (2016) khảo sát chuỗi nước cấp, nước ao nuôi và nước thải, ghi nhận $DO$, $NH_4^+$, $TSS$ trong nước cấp và $P$, $NH_4^+$, $TSS$ trong nước ao nuôi vượt tiêu chuẩn cho phép.
• Các công trình thủy lợi phục vụ nuôi trồng thủy sản của Dương Văn Viện (2007), Mai Thế Hùng (2008), Ngô Xuân Hải (2004), Hà Lương Thuần et al. (2004) tập trung vào tiêu chí quy hoạch kênh cấp và thoát nước riêng biệt, tính toán thủy động lực hệ thống.
• Các giải pháp sinh học và quản lý chất thải của Nguyễn Đức Cự et al. (2012) về quy trình cải tạo đáy ao bằng vôi, Chlorine, $KMnO_4$ (10-20 mg/l) và bổ sung vi khuẩn Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Nitrobacter, Nitrosomonas; Nguyễn Khắc Kiên et al. (2016) về ủ bùn thải với mùn cưa bằng chế phẩm EM và EMIC; Nguyễn Văn Mạnh và Bùi Thị Nga (2011) tại Cà Mau xác định lượng bùn đáy phát sinh 111-137 $m^3$/ha/vụ, chứa 1,35-2,2 tấn chất hữu cơ/ha/vụ, cùng dư lượng kháng sinh Trimethoprim, Sulfamethoxazole, Norfloxacin, Oxolinic acid; Đỗ Thị Cẩm Vân et al. (2019) tại Nghệ An; Nguyễn Thu Hiền et al. (2016) ứng dụng công nghệ Biofloc.

Nhóm nghiên cứu	Tác giả tiêu biểu và công trình	Phát hiện và kết quả chính
Trầm tích và chất lượng nước ao nuôi quốc tế	L et al. (2013); Myla S et al. (2016); Sivakumar J et al.	Tương quan giữa độ mặn, nhiệt độ và dinh dưỡng; các thông số $DO$, pH, độ kiềm và amoniac trong ao thâm canh
Mô phỏng ô nhiễm và động học hữu cơ	Bùi Lai et al. (2009); Sukenda et al. (2016)	Diễn biến $BOD_5$ theo mật độ và độ sâu ao; tác động của thế oxy hóa khử trầm tích (-206 mV) làm tăng $H_2S$
Khảo sát phát sinh chất thải và tồn dư hóa chất	Nguyễn Văn Hảo et al. (2011); Nguyễn Văn Mạnh, Bùi Thị Nga (2011)	Tích lũy 111-137 $m^3$ bùn/ha/vụ; tồn dư Cypermethrin và các kháng sinh nhóm Sulfonamide, Quinolone
Công nghệ xử lý và lọc sinh học	Phan Thị Hồng Ngân (2012); Nguyễn Thị Hoài Giang (2014); Nguyễn Đức Cự et al. (2012)	Ứng dụng SAFB, hồ sinh học kết hợp đối tượng thủy sản, quy trình hóa chất kết hợp vi sinh xử lý đáy ao

Vị trí của luận án: Luận án giải quyết khoảng trống về sự thiếu vắng các nghiên cứu đồng bộ, khép kín theo chuỗi các thành phần môi trường tại vùng nuôi tôm tập trung miền Bắc. Luận án kết nối đánh giá thực nghiệm từ nguồn nước cấp ven bờ, biến động các tầng đất đáy ao (20-30 cm, 50-60 cm, 80-90 cm), diễn biến nước ao qua chu kỳ nuôi, đặc điểm nước xả thải đáy ao đến thành phần dinh dưỡng và kim loại nặng trong bùn thải tại Quảng Ninh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết về cân bằng vật chất và tương tác sinh hóa trong hệ sinh thái ao nuôi tôm nước lợ. Tác giả vận dụng các định nghĩa chuyên ngành gồm: ô nhiễm môi trường vùng nuôi thủy sản; suy thoái môi trường vùng nuôi; sự cố môi trường; biến động chất lượng môi trường; kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi bằng biện pháp quản lý và kỹ thuật; vùng nuôi tôm tập trung (quy mô tối thiểu 30 ha, hạ tầng đạt chuẩn, chung nguồn nước cấp, áp dụng hình thức thâm canh, siêu thâm canh hoặc công nghiệp theo Quyết định số 3475/QĐ-BNN-TCTS). Khung phân tích xem xét tương tác giữa nước ao và trầm tích đáy: thức ăn thừa, phân tôm và xác vi tảo phân hủy hữu cơ làm tiêu hao oxy hòa tan, giải phóng $COD$, $BOD_5$, gia tăng nitơ amoniac ($TAN$, $N-NH_4^+$) và sinh khí độc $H_2S$ trong điều kiện yếm khí.

Phương pháp nghiên cứu của luận án là phương pháp hỗn hợp, kết hợp điều tra hồi cứu, quan trắc thực địa, phân tích phòng thí nghiệm, thực nghiệm sinh học và phương pháp chuyên gia:

• Địa điểm thu mẫu:

  • Mẫu nước cấp ven bờ thu tại các vùng nuôi tôm tập trung của tỉnh Quảng Ninh gồm: thành phố Cẩm Phả, thành phố Hạ Long, huyện Tiên Yên và thị xã Quảng Yên (Tân An).
  • Mẫu nền đất ao thu tại vùng nuôi tôm Tân An (Quảng Yên) theo ba tầng độ sâu thẳng đứng: tầng 20-30 cm, tầng 50-60 cm và tầng 80-90 cm.
  • Chuỗi mẫu nước cấp, nước trong ao nuôi theo chu kỳ vụ, nước thải đáy ao, nước ao xả thải cuối vụ, nước vệ sinh rửa ao và bùn thải đáy ao thu tại Công ty Cổ phần Thủy sản Tân An và các hộ nuôi lân cận.

• Phương pháp thu, bảo quản và phân tích mẫu:

  • Mẫu nước, đất và bùn được thu thập, bảo quản theo các tiêu chuẩn quốc gia (TCVN) và quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chuyên ngành (QCVN 02-19:2014/BNNPTNT, QCVN 10-MT:2015/BTNMT, QCVN 40:2011/BTNMT).
  • Thông số phân tích nước: nhiệt độ, pH, độ mặn, $DO$, $COD$, $BOD_5$, $TSS$, $N-NH_4^+$, $N-NO_2^-$, $N-NO_3^-$, $P-PO_4^{3-}$, $H_2S$, độ kiềm.
  • Thông số phân tích đất và bùn thải: pH, sắt tổng số ($Fe$), đạm tổng số ($N_{ts}$), photpho tổng số ($P_{ts}$), cacbon hữu cơ tổng số ($C-HC_{ts}$), đạm dễ tiêu ($N_{dt}$); các chỉ tiêu kim loại nặng gồm đồng ($Cu$), chì ($Pb$), kẽm ($Zn$), cadimi ($Cd$), asen ($As$), thủy ngân ($Hg$).
  • Phân tích sinh học: mật độ vi khuẩn Vibrio sp., mầm bệnh virus đốm trắng ($WSSV$), vi khuẩn gây hoại tử gan tụy cấp ($AHPND$), vi bào tử trùng ($EHP$), cấu trúc thành phần tảo và mật độ vi tảo Chlorella sp., hệ số đa dạng sinh học Margalef ($D$).

• Phương pháp bố trí thí nghiệm:

  • Thí nghiệm phòng thí nghiệm: Thử nghiệm đánh giá hiệu quả của các loại chế phẩm sinh học (CPSH) khác nhau trong việc phân hủy các hợp chất ô nhiễm ($COD$, $BOD_5$, $N-NH_4^+$, $P-PO_4^{3-}$, $H_2S$), theo dõi sự biến động hệ số đa dạng sinh học Margalef ($D$), tỷ lệ sống, kích cỡ và trọng lượng tôm.
  • Thí nghiệm quy mô sản xuất: Bố trí tại vùng nuôi tôm Tân An ở các mật độ nuôi khác nhau giữa ao thử nghiệm bổ sung CPSH theo quy trình hoàn thiện và ao đối chứng theo tập quán, theo dõi oxy hòa tan tầng mặt và tầng đáy, sự phát triển của vi tảo Chlorella sp., tỷ lệ sống và năng suất thu hoạch.

• Phương pháp chuyên gia và đánh giá số liệu:

  • Phương pháp Delphi: Tham vấn chuyên gia nhằm lựa chọn các thông số môi trường cốt lõi phục vụ quan trắc, cảnh báo.
  • Phương pháp SWOT: Phân tích điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức nhằm đề xuất và lựa chọn các giải pháp quản lý, kỹ thuật.
  • Phương pháp tính chỉ số chất lượng nước theo trọng số Entropy ($WQI_E$): Đánh giá khách quan mức độ ô nhiễm và phân hạng chất lượng nguồn nước cấp ven bờ tại Quảng Ninh qua các năm.
  • Tài liệu sử dụng: Nguồn dữ liệu thứ cấp từ mạng lưới 449 điểm quan trắc môi trường nuôi tôm tại 27 tỉnh ven biển của Tổng cục Thủy sản giai đoạn 2008-2013 và 2014-2019; số liệu thống kê thời tiết, thổ nhưỡng, diện tích và sản lượng tôm Quảng Ninh giai đoạn 2008-2018.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan biến động và giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung

Chương 1 tổng thuật các nghiên cứu trong nước và quốc tế về môi trường nuôi tôm nước lợ, đồng thời phân tích thực trạng phát triển nuôi tôm tại tỉnh Quảng Ninh. Tác giả tổng hợp dữ liệu khí tượng gồm nhiệt độ trung bình tháng và lượng mưa các năm 2008, 2014, 2016 tại địa phương; trình bày bức tranh biến động diện tích và sản lượng tôm nuôi nước lợ của cả nước và tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2008-2018. Khảo sát hiện trạng cơ sở hạ tầng, trang thiết bị, tình hình sử dụng chế phẩm sinh học và thuốc thú y thủy sản tại các hộ nuôi tôm địa bàn nghiên cứu cho thấy hạ tầng kênh cấp và thoát nước phần lớn chưa tách biệt, tình trạng lạm dụng hóa chất sát trùng (như Chlorine), kháng sinh trị bệnh còn diễn ra phổ biến, trong khi việc ứng dụng chế phẩm sinh học chưa đúng liều lượng và chủng loại tối ưu.

Chương này cũng tổng hợp các chính sách quản lý nhà nước như Luật Thủy sản 2017, Đề án tổng thể phát triển ngành công nghiệp tôm nước lợ Việt Nam đến năm 2030 (Quyết định số 3475/QĐ-BNN-TCTS), Thông tư số 32/2014/TT-BNNPTNT về quan trắc cảnh báo môi trường và quy chuẩn thực hành nuôi VietGAP (Quyết định số 3824/QĐ-BNN-TCTS). Dữ liệu tính toán tải lượng ô nhiễm bình quân chỉ ra rằng để sản xuất 1 tấn tôm thịt, lượng phát thải ra môi trường ước tính khoảng 5.151 $m^3$ nước thải, 259 kg $BOD$, 769 kg $COD$, 1.170 kg $TSS$, 30 kg $N$, 3,7 kg $P$ và 4,8 kg $N-NH_3$.

Chương 2. Phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết sơ đồ khối nghiên cứu, địa điểm và quy trình kỹ thuật. Mạng lưới thu mẫu nước cấp ven bờ tỉnh Quảng Ninh được thiết lập tại 4 khu vực trọng điểm: Cẩm Phả, Hạ Long, Tiên Yên và Tân An. Nghiên cứu sinh thiết lập sơ đồ lấy mẫu đất đáy ao nuôi theo 3 tầng độ sâu: tầng mặt 20-30 cm, tầng giữa 50-60 cm và tầng đáy sâu 80-90 cm tại Tân An nhằm đánh giá sự thẩm thấu và tích lũy chất ô nhiễm.

Quy trình bố trí thí nghiệm phòng thí nghiệm được mô tả chi tiết với các lô bổ sung các loại CPSH thương phẩm khác nhau so với lô đối chứng để đo lường động thái suy giảm $COD$, $BOD_5$, $N-NH_4^+$, $P-PO_4^{3-}$, $H_2S$. Thí nghiệm quy mô sản xuất ngoài hiện trường được bố trí tại Tân An nhằm hoàn thiện mô hình nuôi tôm ít thay nước, so sánh ao thí nghiệm và đối chứng về biến động oxy hòa tan theo tầng nước (mặt và đáy), thành phần loài tảo (Chlorella sp.), hệ số đa dạng sinh học Margalef ($D$) ở tháng đầu và tháng cuối vụ, tỷ lệ sống và năng suất tôm. Chương 2 thiết lập công thức tính toán chỉ số chất lượng nước theo trọng số Entropy ($WQI_E$), phân loại chất lượng nước cấp theo các khoảng giá trị, ứng dụng phương pháp Delphi chọn thông số và SWOT để lựa chọn giải pháp kiểm soát.

Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm và thảo luận khoa học:

1. Biến động chất lượng nước cấp ven bờ tỉnh Quảng Ninh: Kết quả phân tích các năm 2014 và 2016 tại Cẩm Phả, Hạ Long, Tiên Yên và Tân An cho thấy nồng độ $COD$, $BOD_5$, $N-NH_4^+$, $P-PO_4^{3-}$ có sự biến động lớn theo tháng và theo mùa vụ. Chỉ số $WQI_E$ nước cấp tại Cẩm Phả, Hạ Long, Tiên Yên và Tân An phản ánh chất lượng nước cấp ở nhiều thời điểm chỉ đạt mức trung bình hoặc kém, chịu ảnh hưởng mạnh của nước thải lục địa và dòng chảy ven bờ.

2. Biến động chất lượng nền đất ao nuôi tôm tại Tân An: Qua chuỗi quan trắc các năm 2008, 2014 và 2016 theo 3 tầng đất (20-30 cm, 50-60 cm, 80-90 cm), tác giả ghi nhận sự suy thoái rõ rệt ở tầng đất mặt 20-30 cm: giá trị pH đất có xu hướng giảm, hàm lượng sắt tổng số ($Fe$), đạm tổng số ($N_{ts}$), cacbon hữu cơ tổng số ($C-HC_{ts}$), photpho tổng số ($P_{ts}$) và đạm dễ tiêu ($N_{dt}$) gia tăng mạnh theo thời gian thâm canh. Các tầng đất sâu hơn (50-60 cm và 80-90 cm) có mức độ biến động thấp hơn, chứng minh sự tích lũy ô nhiễm tập trung chủ yếu ở tầng đất mặt tiếp xúc trực tiếp với bùn đáy ao.

Tầng đất khảo sát	pH đất	Hàm lượng Fe	Hàm lượng $N_{ts}$	Hàm lượng $C-HC_{ts}$	Đặc điểm tích lũy ô nhiễm
Tầng mặt (20-30 cm)	Giảm dần qua các năm 2008, 2014, 2016	Tăng cao	Tăng mạnh	Tăng cao nhất qua các năm	Chịu tác động trực tiếp từ thức ăn thừa, phân tôm và hóa chất lắng đọng
Tầng giữa (50-60 cm)	Tương đối ổn định	Biến động nhẹ	Mức độ trung bình	Thấp hơn tầng mặt	Thẩm thấu hữu cơ mức độ vừa phải
Tầng sâu (80-90 cm)	Ít biến động	Ổn định	Mức độ thấp	Thấp	Ít chịu tác động trực tiếp của chu kỳ nuôi

3. Biến động chất lượng môi trường vùng nuôi Tân An:

• Nước cấp tại Tân An: Độ mặn biến động theo mùa mưa, $DO$ có xu hướng giảm vào các tháng nắng nóng; nồng độ $N-NH_4^+$ và $P-PO_4^{3-}$ ghi nhận các giá trị cực trị vượt ngưỡng tối ưu cho tôm nước lợ.
• Nước trong ao nuôi: Hàm lượng $COD$, $BOD_5$, $N-NH_4^+$, $P-PO_4^{3-}$ và khí độc $H_2S$ tăng dần từ đầu vụ đến cuối vụ do sinh khối tôm tăng và lượng thức ăn cung cấp tăng. Giá trị cực trị của $H_2S$ ở cuối chu kỳ nuôi đạt ngưỡng gây nguy hại cho tôm nếu không được kiểm soát.
• Nước thải và bùn thải: Nước thải xả đáy ao và nước thau rửa vệ sinh ao cuối vụ chứa tải lượng hữu cơ, $TSS$ và dinh dưỡng rất cao. Bùn đáy ao giàu chất hữu cơ ($C$), đạm ($N$) và photpho ($P$), các chỉ tiêu kim loại nặng ($Cu$, $Pb$, $Zn$, $Cd$, $As$, $Hg$) nằm trong ngưỡng kiểm soát nhưng tiềm ẩn nguy cơ tích lũy lâu dài.

4. Kết quả thực nghiệm giải pháp kỹ thuật:

• Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm: Lô thí nghiệm bổ sung CPSH chọn lọc ghi nhận tốc độ giảm $COD$, $BOD_5$, $N-NH_4^+$, $P-PO_4^{3-}$ và $H_2S$ vượt trội so với lô đối chứng; hệ số đa dạng $D$ được cải thiện; tôm đạt tỷ lệ sống, kích cỡ và trọng lượng cao hơn rõ rệt.
• Thử nghiệm quy mô sản xuất tại Tân An: Việc vận hành quy trình nuôi tôm ít thay nước kết hợp sử dụng CPSH định kỳ và kiểm soát sục khí đã duy trì hàm lượng oxy hòa tan ổn định giữa tầng mặt và tầng đáy, thúc đẩy quần thể vi tảo Chlorella sp. phát triển ổn định, kiểm soát hệ số đa dạng sinh học $D$ từ tháng đầu đến tháng cuối chu kỳ. Kết quả cho thấy tỷ lệ sống, kích cỡ thương phẩm và năng suất thu hoạch ở ao thử nghiệm cao hơn có ý nghĩa so với ao đối chứng.

5. Đề xuất hệ thống giải pháp kiểm soát môi trường: Luận án xây dựng hệ thống giải pháp đồng bộ gồm:

• Giải pháp quản lý: Nâng cao năng lực quan trắc và cảnh báo môi trường dựa trên các thông số cốt lõi đã sàng lọc qua phương pháp Delphi; hoàn thiện cơ chế, chính sách phân cấp quản lý vùng nuôi; đẩy mạnh ứng dụng khoa học và công nghệ; tuyên truyền hướng dẫn người nuôi tuân thủ quy trình xả thải.
• Giải pháp kỹ thuật: Cải tạo hệ thống cơ sở hạ tầng đảm bảo kênh cấp và thoát nước riêng biệt; trang bị hệ thống quạt nước và sục khí đáy; kiểm soát chặt chẽ thức ăn và hóa chất; vận hành "Quy trình kỹ thuật kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung trên nền mô hình nuôi tôm ít thay nước".

Kết quả và những đóng góp mới

Các kết quả và đóng góp mới của luận án được trình bày trên cả phương diện lý luận khoa học và thực tiễn sản xuất:

Về mặt lý luận và khoa học:

1. Luận án đã đánh giá một cách hệ thống và toàn diện biến động các thông số môi trường đất, nước và bùn thải tại vùng nuôi tôm tập trung tỉnh Quảng Ninh; thiết lập chuỗi số liệu theo dõi đầy đủ từ nguồn nước cấp ven bờ, diễn biến các tầng đất đáy ao (20-30 cm, 50-60 cm, 80-90 cm), nước trong ao qua các vụ nuôi (2008, 2014, 2016), đến nước thải và bùn thải đáy ao.
2. Ứng dụng thành công phương pháp tính chỉ số chất lượng nước theo trọng số Entropy ($WQI_E$) để định lượng và phân loại chất lượng nguồn nước cấp ven biển phục vụ nuôi trồng thủy sản; kết hợp phương pháp chuyên gia Delphi nhằm xác định các thông số môi trường cốt lõi cần quan trắc định kỳ.

Về mặt thực tiễn:

1. Đưa ra hệ thống giải pháp tổng thể, kết hợp giữa quản lý nhà nước (quy hoạch vùng, chính sách, quan trắc cảnh báo thông số lõi) và kỹ thuật công trình, sinh học nhằm kiểm soát ô nhiễm môi trường vùng nuôi tôm tập trung tại Quảng Ninh.
2. Thử nghiệm và lựa chọn được chế phẩm sinh học phù hợp ở quy mô phòng thí nghiệm và kiểm chứng thành công ở quy mô sản xuất thực tế tại xã Tân An, thị xã Quảng Yên.
3. Hoàn thiện "Quy trình kỹ thuật kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung" trên nền mô hình "Nuôi tôm ít thay nước" đang áp dụng tại Quảng Ninh và các tỉnh phía Bắc, giúp giảm thiểu lượng nước xả thải ra môi trường, giảm phát sinh khí độc $H_2S$, ổn định oxy tầng đáy và mật độ tảo có lợi Chlorella sp., nâng cao tỷ lệ sống và năng suất nuôi tôm.
4. Cung cấp luận cứ khoa học thực nghiệm phục vụ việc rà soát, sửa đổi, bổ sung và ban hành mới các tiêu chuẩn quốc gia (TCVN), quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN) liên quan đến chất lượng nước, đất nuôi tôm tập trung và làm tài liệu tham khảo xây dựng các đề án, chiến lược phát triển ngành tôm.

Nội dung quy trình	Quy trình đã có tại địa phương	Quy trình hoàn thiện của luận án
Nguồn nước và chế độ cấp	Thay nước thường xuyên theo con triều, phụ thuộc chất lượng nước ngoài sông	Áp dụng mô hình nuôi ít thay nước, xử lý lắng lọc và khử trùng nước cấp ban đầu
Xử lý nước và nền đáy ao	Lạm dụng Chlorine, hóa chất sát trùng và vôi khi môi trường biến động	Sử dụng chế phẩm sinh học định kỳ, kiểm soát vi sinh vật có lợi ức chế mầm bệnh
Kiểm soát khí độc và oxy	Sục khí chủ yếu tầng mặt, chưa kiểm soát tốt $H_2S$ và $NH_4^+$ cuối vụ	Bố trí quạt nước kết hợp sục khí đáy, kiểm soát hàm lượng oxy hòa tan đồng đều hai tầng
Quản lý quần thể vi tảo	Tảo phát triển tự phát, dễ bùng phát tảo độc hoặc sụp tảo đột ngột	Duy trì ổn định mật độ vi tảo Chlorella sp., theo dõi hệ số đa dạng sinh học Margalef ($D$)
Xử lý nước thải và bùn thải	Xả trực tiếp nước đáy và bùn thải vệ sinh ao ra kênh mương chung	Thu gom bùn thải, xử lý nước thải đáy ao qua hồ lắng sinh học trước khi xả ra môi trường

Kiến nghị của luận án:

• Các cơ quan quản lý nhà nước tại địa phương cần áp dụng Quy trình kỹ thuật kiểm soát chất lượng môi trường trên nền mô hình nuôi tôm ít thay nước vào thực tế sản xuất tại các vùng nuôi tôm tập trung của tỉnh Quảng Ninh.
• Tiếp tục đầu tư nâng cấp hạ tầng thủy lợi vùng nuôi tôm tập trung, đảm bảo hệ thống cấp nước và thoát nước xả thải riêng biệt.
• Áp dụng bộ thông số cốt lõi và phương pháp đánh giá chỉ số $WQI_E$ trong công tác quan trắc, cảnh báo môi trường định kỳ tại các địa phương ven biển.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về mặt hạn chế:

• Phạm vi nghiên cứu thực địa chuyên sâu và các thử nghiệm quy mô sản xuất của luận án được tập trung chủ yếu tại vùng nuôi tôm tập trung xã Tân An, thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh; các vùng nuôi khác như Cẩm Phả, Hạ Long, Tiên Yên chủ yếu dừng lại ở việc quan trắc, phân tích số liệu nước cấp.
• Chuỗi số liệu phân tích chuyên sâu về đất và nước ao tập trung vào các năm nghiên cứu điển hình (2008, 2014, 2016) và giai đoạn 2014-2019, chưa bao quát biến động của các năm sau thời điểm 2019.
• Thử nghiệm chế phẩm sinh học mới tập trung vào một số chủng loại vi sinh vật phổ biến được đánh giá in vitro và in situ trên nền mô hình nuôi tôm ít thay nước, chưa bao quát hết tất cả các công nghệ nuôi khác như Biofloc tuần hoàn hoàn toàn hay nuôi trong nhà màng siêu thâm canh nhiều giai đoạn.

Về hướng nghiên cứu tiếp:

• Mở rộng phạm vi thử nghiệm và hoàn thiện quy trình kiểm soát chất lượng môi trường tại các vùng sinh thái nuôi tôm khác nhau ở miền Bắc (vùng bãi triều thấp, vùng đầm bãi ngập mặn).
• Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng các giải pháp tái sử dụng bùn thải ao nuôi tôm làm phân bón hữu cơ sinh học quy mô hàng hóa phục vụ sản xuất nông nghiệp ven biển.
• Đánh giá sâu hơn về sự tồn lưu và cơ chế chuyển hóa của các loại kháng sinh, hóa chất đặc thù trong các tầng đất sâu của vùng nuôi tôm tập trung sau thời gian dài nuôi độc canh.

Giá trị tham khảo

Luận án có giá trị tham khảo chuyên môn đối với nhiều nhóm đối tượng:

• Đối với các nhà nghiên cứu, nghiên cứu sinh và học viên cao học: Luận án cung cấp phương pháp luận nghiên cứu môi trường nuôi trồng thủy sản toàn diện, phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước Entropy ($WQI_E$), kỹ thuật lấy mẫu và phân tích biến động các tầng đất đáy ao (20-30 cm, 50-60 cm, 80-90 cm), cùng hệ thống dữ liệu thực nghiệm về chuỗi phát sinh chất thải ao nuôi.
• Đối với cơ quan quản lý nhà nước (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Tổng cục Thủy sản, Chi cục Thủy sản và Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh): Các dữ liệu về biến động chất lượng nước cấp, tải lượng ô nhiễm và bộ thông số quan trắc cốt lõi là cơ sở thực tiễn để xây dựng quy hoạch vùng nuôi tôm tập trung, ban hành quy chế bảo vệ môi trường vùng nuôi và hoàn thiện mạng lưới trạm quan trắc cảnh báo môi trường thủy sản ven biển.
• Đối với doanh nghiệp, hợp tác xã và hộ nuôi tôm thâm canh: "Quy trình kỹ thuật kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi tôm tập trung trên nền mô hình nuôi tôm ít thay nước" là tài liệu hướng dẫn kỹ thuật trực tiếp, giúp người nuôi chuyển đổi phương thức từ sử dụng hóa chất sang chế phẩm sinh học, kiểm soát tốt các chỉ tiêu $COD$, $H_2S$, $DO$, ổn định tảo Chlorella sp., giảm thiểu chi phí thay nước và hạn chế rủi ro dịch bệnh.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án ứng dụng chỉ số chất lượng nước theo trọng số Entropy ($WQI_E$) như thế nào trong đánh giá nguồn nước cấp nuôi tôm? Tác giả sử dụng phương pháp tính trọng số Entropy để xác định trọng số khách quan cho từng thông số môi trường quan trắc ($COD$, $BOD_5$, $N-NH_4^+$, $P-PO_4^{3-}$...), khắc phục tính chủ quan của các phương pháp cho điểm chuyên gia truyền thống. Dựa trên giá trị $WQI_E$ tính toán được tại các trạm quan trắc Cẩm Phả, Hạ Long, Tiên Yên và Tân An trong các năm 2014 và 2016, chất lượng nguồn nước cấp ven bờ tỉnh Quảng Ninh được phân loại cụ thể theo các cấp độ chất lượng, phản ánh thời điểm nước bị ô nhiễm do ảnh hưởng của dòng chảy lục địa và hoạt động xả thải ven bờ.

2. Nền đất ao nuôi tôm tại Tân An (Quảng Ninh) biến động như thế nào theo các tầng độ sâu qua các năm? Kết quả phân tích 3 tầng đất (20-30 cm, 50-60 cm và 80-90 cm) các năm 2008, 2014 và 2016 cho thấy sự tích lũy ô nhiễm tập trung chủ yếu ở tầng mặt 20-30 cm. Tại tầng này, độ pH đất có xu hướng giảm rõ rệt, trong khi hàm lượng sắt tổng số ($Fe$), đạm tổng số ($N_{ts}$), cacbon hữu cơ tổng số ($C-HC_{ts}$), photpho tổng số ($P_{ts}$) và đạm dễ tiêu ($N_{dt}$) gia tăng mạnh qua các năm thâm canh. Ở các tầng sâu 50-60 cm và 80-90 cm, các thông số này có sự biến động thấp hơn nhiều và giữ mức ổn định hơn.

3. Thử nghiệm sử dụng chế phẩm sinh học (CPSH) mang lại hiệu quả gì đối với chất lượng nước và tôm nuôi? Trong phòng thí nghiệm, việc bổ sung CPSH chọn lọc giúp đẩy nhanh quá trình khoáng hóa hữu cơ, làm giảm nồng độ $COD$, $BOD_5$, $N-NH_4^+$, $P-PO_4^{3-}$ và kiểm soát khí độc $H_2S$ ở mức thấp so với lô đối chứng; duy trì hệ số đa dạng Margalef ($D$) ổn định. Khi thử nghiệm ở quy mô sản xuất tại Tân An, quy trình bổ sung CPSH định kỳ giúp giữ ổn định oxy hòa tan giữa tầng mặt và tầng đáy, kích thích vi tảo có lợi Chlorella sp. phát triển, nâng cao tỷ lệ sống, kích cỡ và năng suất thu hoạch của tôm so với ao đối chứng không dùng quy trình.

4. Mô hình nền tảng mà luận án lựa chọn để hoàn thiện quy trình kỹ thuật kiểm soát chất lượng môi trường là gì? Quy trình kỹ thuật của luận án được hoàn thiện trên nền của mô hình "Nuôi tôm ít thay nước" đang được áp dụng tại xã Tân An, thị xã Quảng Yên và phổ biến ở các tỉnh phía Bắc. Quy trình tập trung vào việc lắng lọc, khử trùng nước cấp ban đầu, sử dụng chế phẩm sinh học thay thế hóa chất để xử lý nước và nền đáy ao, kết hợp sục khí đáy và quạt nước kiểm soát oxy hai tầng nước, theo dõi mật độ tảo và chỉ xả thải bùn đáy qua hệ thống hồ lắng xử lý trước khi thoát ra môi trường bên ngoài.

5. Tải lượng ô nhiễm từ hoạt động nuôi tôm thịt được văn bản ghi nhận ở mức nào? Theo số liệu tổng hợp trong văn bản, để sản xuất ra 1 tấn tôm thịt, hoạt động nuôi xả thải ra môi trường khoảng 5.151 $m^3$ nước thải, 259 kg $BOD$, 769 kg $COD$, 1.170 kg tổng chất rắn lơ lửng ($TSS$), 30 kg nitơ ($N$), 3,7 kg photpho ($P$) và 4,8 kg $N-NH_3$.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của Nguyễn Tiến Long đã đánh giá có hệ thống biến động chất lượng môi trường nước cấp, các tầng đất đáy ao (20-30 cm, 50-60 cm, 80-90 cm), nước ao nuôi, nước thải và bùn thải tại các vùng nuôi tôm tập trung tỉnh Quảng Ninh. Công trình đã ứng dụng các công cụ định lượng gồm chỉ số chất lượng nước theo trọng số Entropy ($WQI_E$), phương pháp chuyên gia Delphi và SWOT để nhận diện các thông số cốt lõi và xây dựng hệ thống giải pháp quản lý, kỹ thuật đồng bộ. Kết quả thử nghiệm thành công chế phẩm sinh học từ quy mô phòng thí nghiệm đến thực địa sản xuất đã hoàn thiện Quy trình kỹ thuật kiểm soát chất lượng môi trường trên nền mô hình nuôi tôm ít thay nước tại Tân An, đóng góp cơ sở khoa học và thực tiễn cho công tác bảo vệ môi trường và phát triển bền vững ngành tôm nước lợ tại Quảng Ninh và các tỉnh phía Bắc.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN BIẾN ĐỘNG VÀ GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG VÙNG NUÔI TÔM TẬP TRUNG 1. Các nghiên cứu về biến động chất lượng môi trường nước và nền đất vùng nuôi tôm ở một số nước trên thế giới và Việt Nam Nước là môi trường sống quan trọng trong nuôi tôm. Môi trường nước vùng nuôi có ảnh hưởng trực tiếp đến sự thành bại của hoạt động nuôi tôm.

Chất lượng nước vùng nuôi tôm luôn chịu tác động từ nguồn nước cấp không đảm bảo, sự rửa trôi của chất thải ven bờ, nền đất ao, thức ăn dư thừa và chất thải tôm phát sinh trong quá trình nuôi… Nguồn phát thải trên vào trong nước đã tạo ra phản ứng trao đổi sinh hóa học, tác động qua lại lẫn nhau trong hệ sinh thái ao nuôi. Nước ô nhiễm sẽ ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của tôm, làm giảm khả năng chống chịu với tác nhân gây bệnh, dẫn đến tôm nhiễm bệnh. Oxy hòa tan là thước đo chất lượng nước trong nuôi tôm. Hàm lượng oxy hòa tan trong nước ao nếu ở mức thấp khi xuất hiện hiện tượng tảo chết hàng loạt, sự phân hủy, bùng phát của tảo là một trong số nguyên nhân gây tôm chết.

Hàm lượng oxy hòa tan thấp thường xuyên trong quá trình nuôi còn làm giảm số lần cho ăn, lột xác và giảm năng sinh trưởng của tôm. Một hệ quả khác trong ao nuôi tôm là sự biến đổi hàm lượng các chất sunfua, nitrat, nitrit và ammonia ở mức cao. Mật độ cho ăn cao ở các ao nuôi tôm tạo ra điều kiện thuận lợi cho sự phát triển nhanh chóng của các sinh vật phù du, làm gia tăng nồng độ amoniac và cả hàm lượng nitrit. Cả amoniac và nitrit đều gây nhiễm độc trực tiếp môi trường nước nuôi tôm.

Các nghiên cứu biến động chất lượng môi trường nước và nền đất vùng nuôi tôm ở một số nước trên thế giới Tại các nước trong khu vực có nghề nuôi tôm phát triển, việc nghiên cứu biến động của chất lượng nước và tác động của nó đến sự sinh trưởng và phát triển của tôm luôn được quan tâm. Trên cơ sở những dữ liệu thu được, qua phân tích, tổng kết, các tác giả đã đề xuất các giải pháp kiểm soát chất lượng môi trường vùng nuôi, ao nuôi hiệu quả, từ đó ứng dụng các giải pháp đã thúc đẩy nghề nuôi tôm phát triển và 7 tăng trưởng nhanh trong thời gian vừa qua. Ấn Độ, phát triển nuôi tôm từ những năm 1990 với 85% trại nuôi có quy mô nhỏ (<2 ha). Tại các trại nuôi này, năng suất tôm trung bình là 0,73 tấn/ha, thấp hơn so với các nước khác.

Để tăng năng suất, các trại nuôi đã nhập khẩu con giống và thức ăn nuôi tôm từ các nước như Đài Loan và Philippines. Đây là các quốc gia có tốc độ nuôi tôm tăng trưởng nhanh và năng suất nuôi đạt tỷ lệ cao. Năm 1994, bệnh trên tôm đã gây thiệt hại lớn. Do vậy, đến năm 1996 tòa án Tối cao Ấn Độ đã thông qua lệnh cấm nuôi tôm ven biển.

Sau đó đã thành lập Cơ quan quản lý nuôi trồng thủy sản và ban hành đạo luật Quản lý nuôi trồng thủy sản Duyên hải vào năm 2005. Nhờ liên tục áp dụng các giải pháp quản lý và kỹ thuật, đến cuối năm 2017 diện tích nuôi tôm đã tăng 50%, sản lượng tăng gần 83%. Ấn Độ trở thành nước sản xuất tôm (chủ yếu là nuôi TCT) cao thứ hai trên thế giới. L et al, 2013, đã thực hiện nghiên cứu về đặc tính trầm tích (phần chất rắn mới lắng đọng trên nền đất ao nuôi tôm) và nước của các trang trại nuôi tôm.

Nghiên cứu đánh giá chất lượng trầm tích và nước, năng suất của các ao nuôi tôm nhằm để xác định được biến động của các thông số trầm tích và nước trong quá trình nuôi tôm. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự khác biệt đáng kể các thông số hàng tháng tại 4 trại nuôi tôm. Mối tương quan thuận được nhận diện giữa thông số nhiệt độ nước và độ mặn, độ mặn và năng suất sơ cấp (sức sản xuất sơ cấp), năng suất sơ cấp và oxy hòa tan; oxy hòa tan và nitrat; nitrat và tổng lượng phốt pho; độ mặn của đất và cacbon hữu cơ trong đất. Tuy nhiên, mối tương quan nghịch thể hiện giữa cacbon hữu cơ trong đất và độ pH.

Giá trị trung bình tổng thể của các chất dinh dưỡng trong trầm tích và nước thể hiện các ao có dinh dưỡng tốt, tôm đạt năng suất cao. Qua đây, cho thấy việc quản lý chất lượng nước là yếu tố quan trọng trong nuôi tôm. Giá trị pH trong nước và trầm tích quyết định sự tồn tại và phát triển của tôm. Các yếu tố vật lý và hóa học như nhiệt độ, độ mặn, tổng chất rắn lơ lửng (TSS), DO và chất dinh dưỡng ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến chất lượng nước, chi phối sự sinh trưởng, phát triển của tôm.

TSS tăng trong ao nuôi tôm do thực vật phù du phát triển nhanh dẫn đến tăng sinh khối động vật phù du, cộng với các hạt rắn lơ lửng khác của 8 đất sét hoặc phù sa. Kiểm soát chất lượng trầm tích ao nuôi tôm là một trong những yếu tố quan trọng để đem lại thành công trong nuôi tôm. Đặc điểm của nước trong ao nuôi chịu ảnh hưởng rất nhiều bởi tính chất của chất lắng đáy ao nuôi tôm. Trầm tích vừa là cung cấp thức ăn, nơi ở cho sinh vật đáy, đồng thời đóng vai trò là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng cho sự phát triển của tảo, làm thức ăn cho các thủy sinh vật.

Lớp trầm tích cũng có chức năng như một chất đệm, lưu trữ và giải phóng các chất dinh dưỡng vào trong nước. Hơn nữa nó còn hoạt động như một bộ lọc sinh học thông qua việc hấp phụ các chất hữu cơ của thức ăn, các sản phẩm bài tiết và các chất chuyển hóa của tảo. Lớp trầm tích chứa lượng vi khuẩn cao giúp phân hủy và khoáng hóa cặn hữu cơ dưới đáy. Công trình nghiên cứu về đặc điểm trầm tích và nước của các ao nuôi tôm cho thấy nhiệt độ là thông số thiết yếu ảnh hưởng đến quá trình quang hợp trong nước, các phản ứng của sinh vật và sự phân hủy của chất hữu cơ.

Sự gia tăng nhiệt độ đã tác động đến độ mặn do lượng nước bay hơi ở nhiệt độ cao. Mối tương quan thuận giữa năng suất sơ cấp và oxy hòa tan có thể là do sự sản sinh của thực vật phù du. Photpho phản ứng trong nước được ghi nhận trong khoảng từ 7,4 đến 8,4 µg/l. Có mối tương quan giữa phốt pho và nitơ, phốt pho và kali, các mối tương quan này có thể do phân hủy và khoáng hóa các chất dinh dưỡng.

Khả năng giữ lại hoặc giải phóng phốt pho của trầm tích là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hàm lượng phốtphot vô cơ và hữu cơ trong nước [89]. Năm 2016, Myla S và các cộng sự tại Đại học Visakhapatnam [86] đã thực hiện nghiên cứu biến động chất lượng nước ao nuôi tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) tại 14 ao nuôi tôm (6 tại Narsapurapupeta, 4 tại Kajuluru và 4 tại các làng Kaikavolu) của huyện East Godavari, Andhra Pradesh, Ấn Độ. Các thông số giám sát chất lượng nước nuôi tôm thẻ chân trắng gồm: Nhiệt độ, pH, độ mặn, Oxy hòa tan, độ kiềm, độ cứng, N-NH2, N-NH3. Kết quả cho thấy, các thông số chất lượng nước ao nuôi dao động như sau: Nhiệt độ từ 26,5ºC đến 28ºC.

pH từ 6,95 đến 8,38. DO từ 4,4 đến 8,6 mg/l. Độ mặn từ 2‰ đến 10‰. Độ kiềm từ 120 mg/l đến 500 mg/l.

Độ cứng từ 600 mg/l đến 3440 mg/l. N-NH3 từ 0,02 - 1,07 mg/l N-NH2 từ 0,01 đến 0,80 mg/l. N- NH3 thay đổi từ 3,36 đến 6,40 mg/l. Kết quả nghiên cứu còn cho thấy, giá trị 9 các thông số có biến động, song vẫn nằm trong phạm vi cho phép đối tiêu chuẩn chất lượng nước ao nuôi tôm của Ấn Độ quy định.

Riêng độ mặn là chưa phù hợp, cần được giám sát để không ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng của tôm. Sivakumar J và các cộng sự tại Viện Thực phẩm biển Fedora, đã nghiên cứu biến động nước ao nuôi tôm chân trắng (TCT) tại 20 ao nuôi tôm tại Kongodu, Mogalipalem, Thị trấn Gorripudi) của huyện East Godavari, Andhra Pradesh. Mục đích của nghiên cứu là theo dõi biến động các thông số nước ao nuôi TCT. Các thông số nước nuôi TCT theo dõi là: Nhiệt độ, pH, độ mặn, oxy hòa tan, độ kiềm, độ cứng, cacbonat, bi-cacbonat và N-NH3.

Trong tất cả các ao, nhiệt độ dao động từ 26,2°C đến 29,8°C; độ pH thay đổi từ 7,5 đến 8,2; Oxy hòa tan từ 4,4 đến 8,6 mg/l; độ mặn thay đổi từ 5‰ đến 8‰, độ kiềm thay đổi từ 177,7 mg/l đến 316,8 mg/l; độ cứng thay đổi từ 1305 mg/l đến 2445 mg/l và hàm lượng N-NH3 thay đổi từ 0,01 đến 0,1 mg/l. Nghiên cứu đưa ra nhận định sự biến động các thông số trên không phụ thuộc vào môi trường khu vực nghiên cứu cũng như kích thước của ao nuôi tôm. Các thông số đều nằm trong ngưỡng tối ưu thích hợp cho nuôi tôm do áp dụng tốt quy trình nuôi và kiểm soát chất lượng môi trường nước nuôi tôm đúng quy định [96]. Philippines, bắt đầu nuôi tôm vào những năm 1980, đến năm 2013 đã có 271 trang trại nuôi tôm nước lợ (3.

Trong đó, tôm sú nuôi ghép với cá đặc biệt là cá măng sữa chiếm 48% (1.772,6 ha), TCT chiếm 27% (909,4 ha), còn lại 25% (935,8 ha) nuôi tôm với ghép với các đối tượng nuôi khác (theo thống kê của Cục Nghề cá và Nguồn lợi thủy sản Philippines). Hazel Monica Matias Peralta và các cộng sự năm 2002 đã thực hiện nghiên cứu để so sánh hiệu quả của một số chế phẩm sinh học khác nhau trong việc nâng cao chất lượng nước của tôm thương phẩm. Tổng cộng có 9 ao, với 3 ao cho mỗi chế phẩm được chỉ định là T1 (chế phẩm 1), T2 (chế phẩm 2) và đối chứng. Các thông số hóa lý của nước ao được phân tích 2 tuần một lần, trong suốt chu kỳ nuôi 110 ngày.

Nước xả bùn đáy ao được thu mẫu và phân tích vào các ngày 45 và 100 của quá trình nuôi. Kết quả nghiên cứu cho thấy: Tổng amoniac, nitrit, nitrat, tổng nitơ và hydro sunfua tăng đều theo thời gian nuôi trong ao T1 và T2. Tương tự, nồng độ dinh dưỡng 10 trong nước tăng lên đáng kể (P <0,05) từ đầu đến cuối chu kỳ nuôi. Độ trong của nước cao nhất trong giai đoạn đầu của quá trình nuôi, nhưng giảm dần về cuối chu kỳ nuôi.