Tổng quan luận án
Vùng biển nông ven bờ Rạch Giá – Vũng Tàu (độ sâu 0–30 m nước) trải dài trên 700 km đường bờ biển với diện tích hơn 41.000 km², thuộc ranh giới quản lý hành chính và lãnh hải của các tỉnh Kiên Giang, Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Trà Vinh, Bến Tre, Tiền Giang, Thành phố Hồ Chí Minh và Bà Rịa – Vũng Tàu. Đây là khu vực chuyển tiếp giữa đồng bằng Nam Bộ với Biển Đông và Vịnh Thái Lan, tiếp nhận hàng năm trên 500 tỷ m³ nước cùng khối lượng phù sa lớn từ hệ thống sông Cửu Long và sông Đồng Nai. Sự phát triển kinh tế nhanh chóng thông qua các hoạt động nuôi trồng thủy sản, phá rừng ngập mặn, nông nghiệp, công nghiệp, giao thông thủy và khai thác dầu khí đã tạo ra áp lực lớn đối với môi trường biển ven bờ.
Khoảng trống nghiên cứu được tác giả chỉ ra là: các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào các khu vực ven biển diện tích hẹp, phân tán theo ranh giới quản lý địa phương hoặc các công trình nghiên cứu địa chất tổng quát; bản chất đặc trưng địa hóa môi trường (ĐHMT) nước và trầm tích toàn vùng chưa được nghiên cứu đồng bộ theo một hệ phương pháp thống nhất; quy luật phân bố và mức độ ô nhiễm các nguyên tố hóa học trong môi trường biển ven bờ chưa được làm sáng tỏ trên quy mô vùng.
Mục tiêu của luận án: Xác định đặc điểm địa hóa môi trường vùng biển nông ven bờ Rạch Giá – Vũng Tàu, làm cơ sở khoa học cho việc định hướng khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường.
Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Nghiên cứu đặc điểm môi trường địa hóa nước biển (độ muối, pH, Eh); đặc điểm, quy luật phân bố các nguyên tố hóa học trong nước biển.
- Nghiên cứu thành phần vật chất, quy luật phân bố của các thành tạo trầm tích tầng mặt vùng biển ven bờ Rạch Giá – Vũng Tàu. Bước đầu xác định tốc độ lắng đọng trầm tích hiện đại ở một số khu vực cửa sông.
- Nghiên cứu địa hóa môi trường trầm tích (pH, Eh, hệ số cation trao đổi, cacbon hữu cơ...), quy luật phân bố các nguyên tố trong trầm tích tầng mặt. Đánh giá mức độ, nguồn ô nhiễm một số nguyên tố và hợp chất trong nước và trầm tích biển.
- Đề xuất các giải pháp hạn chế ô nhiễm, bảo vệ môi trường trong quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên vùng biển ven bờ Rạch Giá – Vũng Tàu.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Nước biển (tầng mặt và tầng đáy), trầm tích tầng mặt đáy biển và các thành phần hóa học, khoáng vật, nguyên tố vi lượng, chỉ thị đánh dấu phân tử.
- Phạm vi không gian: Đới biển nông ven bờ độ sâu 0–30 m nước từ Rạch Giá đến Vũng Tàu, giới hạn tọa độ địa lý từ 103°50' đến 107°10' kinh độ Đông và từ 8°20' đến 10°40' vĩ độ Bắc.
- Phạm vi thời gian và nguồn tư liệu: Số liệu điều tra thực địa và phân tích phòng thí nghiệm thu thập chủ yếu trong giai đoạn 1991–2002 thuộc đề án điều tra địa chất biển và các báo cáo môi trường địa phương giai đoạn 1998–2002.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Luận án đã tổng thuật hệ thống các công trình nghiên cứu liên quan đến địa chất, trầm tích và môi trường khu vực nghiên cứu:
- Các nghiên cứu địa chất, địa tầng và khoáng sản trên đất liền và ven biển: Công trình phân chia địa tầng đồng bằng ven biển Nam Bộ của Nguyễn Đức Tâm (1995); Chương trình nghiên cứu biển cấp nhà nước 48.06 (1981–1985) và 48B (1986–1990) do Đặng Ngọc Thanh chủ trì; nghiên cứu đá gốc trước Đệ Tứ thềm lục địa phía Nam của Phạm Văn Thơm (1986); đo vẽ địa chất nhóm tờ đồng bằng Nam Bộ của Hoàng Ngọc Kỷ, Nguyễn Ngọc Hoa và tờ Gia Ray – Bà Rịa của Nguyễn Đức Thắng (1980–1991); các tờ bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:200.000 (Hà Tiên – Phú Quốc, An Biên – Sóc Trăng, Cà Mau – Bạc Liêu, Trà Vinh – Côn Đảo, Mỹ Tho, Gia Ray – Bà Rịa) do Nguyễn Xuân Bao, Nguyễn Ngọc Hoa và cộng sự biên tập (1996, 1999); nghiên cứu địa chất thủy văn – địa chất công trình đồng bằng Nam Bộ (1992); điều tra địa chất đô thị Cà Mau của Đỗ Tiến Hùng (1994) và Rạch Giá của Lương Quang Luân (1997); nghiên cứu trầm tích Đệ Tứ của Nguyễn Địch Dỹ và cộng sự (1995); thuyết minh bản đồ vỏ phong hóa và trầm tích Đệ Tứ Việt Nam tỷ lệ 1/1.000.000 của Ngô Quang Toàn và cộng sự (1999).
- Các nghiên cứu biển nông và thềm lục địa: Chương trình điều tra vùng biển Minh Hải – Thuận Hải trên tàu "Biển Đông" và NCB03 của Lê Văn Cự và cộng sự (1975–1980); Chương trình biển KT03-02 do Bùi Công Quế chủ biên (1991–1995); các chuyến khảo sát hợp tác quốc tế trên tàu Berill (1988), Nesmeyanov (1982–1987), Lavrentyev (1987–1988); công trình cấu trúc bể trầm tích Kainozoi của Nguyễn Giao; nghiên cứu quá trình hình thành trầm tích ngoài cửa sông Cửu Long của Nguyễn Văn Nhân và cộng sự (1998); đề tài Đề án EU-INCO Cửu Long (1998) và công trình đánh giá ô nhiễm nước biển Nam Việt Nam của Võ Văn Lành (1998). Đặc biệt, nguồn tư liệu nền tảng là đề án "Điều tra địa chất và tìm kiếm khoáng sản rắn biển nông ven bờ Việt Nam (0–30m nước) tỉ lệ 1/500.000" do Nguyễn Biểu làm chủ nhiệm tại Liên đoàn Địa chất Biển (1991–2001).
Khoảng trống luận án giải quyết: Tổng hợp toàn diện và xử lý đồng bộ các thông số hóa lý, kim loại nặng, nguyên tố hải sinh và hợp chất hữu cơ độc hại trong cả nước và trầm tích trên toàn dải ven bờ Rạch Giá – Vũng Tàu; áp dụng phương pháp chỉ thị đánh dấu phân tử để truy nguyên nguồn gốc ô nhiễm và xác định tốc độ lắng đọng; thực hiện phân vùng địa hóa môi trường phục vụ quy hoạch đới bờ.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Cơ sở lý thuyết và khái niệm tiền đề
Luận án tiếp cận theo quan điểm của Địa chất học môi trường được định nghĩa trong Từ điển Địa chất học Mỹ (Glossary of Geology): sử dụng nguyên lý và tri thức địa chất để giải quyết các vấn đề nảy sinh do hoạt động tự nhiên và nhân sinh khai thác môi trường. Địa hóa môi trường là một bộ phận chuyên sâu nghiên cứu hành vi (phân bố, dạng tồn tại, di chuyển, phân tán, tập trung) của các nguyên tố hóa học và các hợp chất trong môi trường nước, trầm tích tầng mặt, đánh giá tác động của chúng đối với hệ sinh thái và sức khỏe con người.
Phương pháp nghiên cứu thực địa
- Mạng lưới khảo sát: Đới từ bờ đến độ sâu 10 m nước áp dụng mạng lưới 2 km × 2,5 km (trạm cách trạm 2 km, tuyến cách tuyến 2,5 km). Đới ngoài độ sâu 10 m nước đến 30 m nước áp dụng mạng lưới 5 km × 5 km.
- Phương tiện và thiết bị lấy mẫu: Tàu 10–45 CV cho vùng nước dưới 10 m; tàu 150–350 CV cho vùng nước ngoài 10 m. Mẫu trầm tích tầng mặt lấy bằng cuốc đại dương; mẫu tầng sâu lấy bằng ống phóng trọng lực (độ sâu 180–200 cm). Mẫu nước biển lấy bằng thiết bị Batomet đảo ngược dung tích 5 lít (Mỹ) tại tầng mặt và tầng đáy (cách đáy 0,5–1,0 m).
Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
- Mẫu nước: Độ muối xác định bằng chuẩn độ ion Cl⁻ có hiệu chỉnh thực nghiệm (độ chính xác 0,1‰); Eh đo bằng máy TOA (Mỹ, độ chính xác 0,01 mV); pH đo bằng máy HANNA (Ý, độ chính xác 0,01); CO₃²⁻ xác định bằng chuẩn độ axit-bazơ (0,1 mg/l); Mg²⁺ xác định bằng chuẩn độ phức chất (5 mg/l); SO₄²⁻ xác định bằng phương pháp khối lượng BaSO₄ (2 mg/l); Cu, Pb, Zn, Cd, Sb, Hg xác định bằng phương pháp cực phổ Voltammetry (giới hạn 0,01–0,00001 mg/l); Mn xác định bằng phương pháp so màu sau cộng kết (quy trình Viện Nghiên cứu Biển Kiel, CHLB Đức); Br xác định bằng chuẩn độ chọn lọc oxy hóa (0,1 mg/l); I phân tích bằng chiết so màu (0,005 mg/l); Bo phân tích so màu với thuốc thử Carmin (0,01 mg/l); NO₃⁻ xác định bằng so màu thuốc thử hữu cơ (0,05 mg/l).
- Mẫu trầm tích: Độ hạt xác định bằng rây cơ học cho cấp hạt >0,1 mm và phương pháp Pipet cho cấp hạt <0,1 mm, tính toán đường kính trung bình ($Md$), độ chọn lọc ($S_0$), hệ số bất đối xứng ($Sk$) theo Strask; khoáng vật sét xác định bằng phân tích nhiệt vi sai (DTA) và Rơnghen định lượng; khoáng vật vụn phân tích định lượng bở rời dưới kính hai mắt, lát mỏng thạch học và khoáng vật nặng; hóa silicat xác định thành phần tạo đá chính; tổng hàm lượng Cu, Pb, Zn, Rb, Cs xác định bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).
- Chỉ tiêu ĐHMT trầm tích: pH đo bằng pH-meter; cacbonat tách tuyển sa lắng và chuẩn độ; ion hấp thụ trao đổi (Ca, Mg, Na, K, Cu, Pb, Zn, Sb, As, Hg, Mn, B, Br, I, PO₄³⁻, NO₃⁻, SO₄²⁻) chiết bằng dung dịch NH₄⁺ với tỷ lệ 10 ml dung dịch/1 g mẫu; cacbon hữu cơ ($C_{hc}$) xác định theo phương pháp Knop ($K_2Cr_2O_7$ oxy hóa và chuẩn độ $Ba(OH)_2$); $Fe^{3+}$ và $Fe^{2+}$ xác định theo phương pháp Vonkov; chỉ thị đánh dấu phân tử OCPs (DDE, DDD, DDT, HCH) và PCBs phân tích trên máy sắc ký khí GC-14B trang bị detector cộng kết điện tử (GC-ECD) với cột mao quản DB-1, chuẩn Kanechlor (KC-300 đến KC-600), hiệu suất thu hồi đạt 75–90% cho OCPs và 95% cho PCBs.
| STT |
Dạng phân tích |
Số lượng mẫu |
Ghi chú |
| 1 |
Eh, pH của nước biển |
747 |
555 mẫu mặt, 192 mẫu đáy |
| 2 |
Kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Hg, Mn, Mg, Sb, As, Cd, SO₄²⁻) trong nước |
999 |
707 mẫu mặt, 292 mẫu đáy |
| 3 |
B, Br, I trong nước biển |
999 |
707 mẫu mặt, 292 mẫu đáy |
| 4 |
Độ muối trong nước biển |
880 |
601 mẫu mặt, 279 mẫu đáy |
| 5 |
Phân tích độ hạt trầm tích |
1721 |
Rây và pipet |
| 6 |
Phân tích mẫu trọng sa |
1669 |
Khoáng vật nặng |
| 7 |
Phân tích thạch học bở rời |
508 |
Kính hiển vi |
| 8 |
Nhiệt vi sai (DTA) và Rơnghen khoáng vật sét |
446 |
Định lượng khoáng sét |
| 9 |
Phân tích silicat mẫu trầm tích |
533 |
Thành phần hóa học đá |
| 10 |
Eh, pH của trầm tích |
565 |
Đo trực tiếp |
| 11 |
Phân tích cacbonat trong trầm tích |
565 |
Trầm tích tầng mặt |
| 12 |
Phân tích cacbon hữu cơ ($C_{hc}$) |
565 |
Phương pháp Knop |
| 13 |
$Fe^{3+}$, $Fe^{2+}$, S pyrit, tổng lưu huỳnh sulfua ($S_t$) |
565 |
Phương pháp Vonkov |
| 14 |
Hàm lượng ion trao đổi (Cu, Pb, Zn, Sb, As, Hg, Mn, B, Br, I) |
819 |
Chiết dung dịch NH₄⁺ |
| 15 |
Phân tích hàm lượng tổng Cu, Pb, Zn trong trầm tích |
66 |
Phương pháp AAS |
| 16 |
Phân tích PCBs, OCPs trong trầm tích |
61 |
Sắc ký khí GC-ECD |
Phương pháp xử lý dữ liệu
Phân loại trầm tích theo tam giác 3 hợp phần (bùn sét – cát – sạn sỏi) của Cục Địa chất Hoàng gia Anh; tính toán tham số thống kê địa hóa (trung bình, phương sai, hệ số biến phân $V$, hệ số tương quan $R$); áp dụng Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và tiêu chuẩn Canada (ngưỡng TEL, PEL); xây dựng bản đồ đẳng trị, bản đồ phân vùng ĐHMT bằng công nghệ GIS và kỹ thuật chồng chập bản đồ.
Nội dung chính theo từng chương
CHƯƠNG 1. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI ĐẶC TRƯNG ĐỊA HOÁ MÔI TRƯỜNG
Chương này trình bày chi tiết các yếu tố tự nhiên và nhân sinh tác động đến nền địa hóa của khu vực:
- Điều kiện địa hình, địa mạo: Phân dị thành 4 khu vực đáy biển gồm Đông Vịnh Thái Lan (thoải ở 0–15 m nước, gồ ghề nhiều bãi đá đảo ở 15–35 m nước), Nam mũi Cà Mau (thoải từ 0–5 m nước, dốc mạnh từ 5–30 m nước), Cửa sông Bồ Đề đến Vĩnh Châu (nhiều cồn trũng ngầm ngoài 15 m nước), và Vĩnh Châu đến Vũng Tàu (avandelta của hệ thống sông Cửu Long với địa hình phân bậc, cồn cát và luồng lạch sâu).
- Khí hậu, thủy hải văn: Nền nhiệt cao quanh năm (trung bình năm đạt 25,0–27,3°C), thời gian chiếu sáng 2300–2800 giờ nắng/năm, tổng lượng bức xạ 230–240 Kcal/cm². Chế độ mưa phân hóa thành 2 mùa, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 chiếm 85–90% lượng mưa cả năm; lượng mưa lớn nhất tại Cà Mau (>2300 mm/năm) và thấp nhất tại Vũng Tàu (~1519 mm/năm). Chế độ gió có 2 hướng thịnh hành: mùa hè gió Tây – Tây Nam (tốc độ 2,65–4,35 m/s), mùa đông gió Đông – Đông Bắc (tốc độ 3,1–4,3 m/s, cực đại 25–30 m/s). Thủy triều chuyển tiếp từ nhật triều không đều ở Vịnh Thái Lan (biên độ 0,8–1,5 m) sang bán nhật triều ở Biển Đông (biên độ 2,5–3,0 m). Dòng chảy mùa đông theo hướng Đông Bắc – Tây Nam (10–25 cm/s), mùa hè theo hướng Tây Nam – Đông Bắc (10–20 cm/s), riêng vùng cửa sông đạt 60–80 cm/s.
| Trạm quan trắc |
Nhiệt độ TB năm (°C) |
Lượng mưa TB năm (mm) |
Độ ẩm TB năm (%) |
Tốc độ gió TB mùa hè (m/s) |
Tốc độ gió TB mùa đông (m/s) |
| Rạch Giá |
27,3 |
2014 |
82 |
3,60 |
3,10 |
| Hòn Khoai |
25,0 |
1936 |
90 |
— |
— |
| Cà Mau |
26,5 |
2361 |
86 |
— |
— |
| Sóc Trăng |
26,8 |
1840 |
83 |
3,70 |
4,30 |
| Cần Thơ |
27,0 |
1604 |
82 |
3,50 |
3,50 |
| Côn Đảo |
27,1 |
2073 |
80 |
3,75 |
4,35 |
| Vũng Tàu |
27,2 |
1519 |
79 |
2,65 |
3,60 |
- Cấu trúc địa chất, địa tầng và magma: Trầm tích Đệ Tứ dày 60–280 m phủ trên móng Kainozoi (hệ tầng Cần Thơ $N_2^1ct$, Năm Căn $N_2^2nc$) và các đá cổ Paleozoi – Mesozoi (hệ tầng Hòn Chông, Hà Tiên, Hòn Ngang, Minh Hòa, Hòn Nghệ, Nha Trang). Các thành tạo magma xâm nhập gồm phức hệ Định Quán ($J_3đq_2$), Hòn Khoai ($T_3hk_1, T_3hk_2$), Đèo Cả ($Kđc_1, Kđc_2, Kđc_3, GP/Kđc$). Hệ thống đứt gãy hoạt động gồm nhóm phương kinh tuyến (Tây Nam Du $F_1$, Rạch Giá – Năm Căn $F_2$), nhóm phương Tây Bắc – Đông Nam (Hà Tiên – Gành Hào $F_3$, Sông Hậu $F_4$, Vàm Cỏ Đông – Sông Sài Gòn $F_5$), và nhóm phương Đông Bắc – Tây Nam (Hòn Khoai – Cà Ná $F_6$).
- Hoạt động nhân sinh: Diện tích rừng ngập mặn giảm từ 250.000 ha (năm 1950) xuống còn 72.000 ha (năm 1995), trong đó giai đoạn 1980–1995 riêng 3 tỉnh Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng mất 41.317 ha do chuyển đổi sang đầm nuôi tôm; hoạt động xả thải từ phân bón nông nghiệp, công nghiệp chế biến, giao thông thủy và khai thác dầu khí làm gia tăng lượng thải ra đới biển ven bờ.
CHƯƠNG 2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chương này tổng kết lịch sử nghiên cứu địa chất, địa hóa biển trong và ngoài nước; xác lập cơ sở lý thuyết địa hóa môi trường khu vực; mô tả chi tiết phương pháp khảo sát thực địa, mạng lưới trạm lấy mẫu, quy trình bảo quản mẫu nước và trầm tích, hệ thống các phương pháp phân tích phòng thí nghiệm, khối lượng 16 dạng mẫu phân tích (bảng tổng hợp 2.1) và quy trình xử lý số liệu toán thống kê, GIS và chỉ thị phân tử.
CHƯƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HOÁ MÔI TRƯỜNG NƯỚC BIỂN
- Độ muối: Nước biển toàn vùng có độ muối trung bình dao động từ 24,83‰ đến 32,59‰, thấp hơn độ muối trung bình của đại dương (Thái Bình Dương 34,87‰, Đại Tây Dương 35,60‰) do tiếp nhận nguồn nước ngọt lục địa. Độ muối tăng dần từ bờ ra khơi và từ Đông Bắc xuống Tây Nam ở Biển Đông, từ Bắc xuống Nam ở Biển Tây. Khu vực cửa sông Cửu Long (Sóc Trăng – Vũng Tàu) có độ muối tầng mặt thấp nhất ($X_{min} = 4,97‰$, $X_{tb} = 24,83‰$) và biến động mạnh giữa triều cường và triều kiệt (chênh lệch 3–15‰). Tương quan độ muối giữa tầng mặt và tầng đáy đạt mức cao ($R = 0,84–0,98$) tại hầu hết các vùng, riêng vùng cửa sông Sóc Trăng – Vũng Tàu có hệ số tương quan thấp ($R = 0,37$) do sự xáo trộn mãnh liệt của dòng xả cửa sông.
| Khu vực quan trắc |
Số mẫu |
$X_{min}$ (‰) |
$X_{max}$ (‰) |
$X_{tb}$ (‰) |
$S$ |
$V$ (%) |
$R_{M-Đ}$ |
| Rạch Giá – An Ninh |
303 |
28,20 |
33,00 |
31,96 |
0,51 |
1,6 |
0,89 |
| An Ninh – Sông Ông Đốc |
132 |
31,13 |
33,10 |
32,30 |
0,50 |
1,5 |
0,93 |
| Sông Ông Đốc – Cà Mau |
64 |
30,60 |
33,10 |
32,29 |
0,54 |
1,7 |
0,94 |
| Cà Mau – Bồ Đề |
68 |
28,40 |
33,40 |
32,10 |
0,22 |
0,7 |
0,86 |
| Bồ Đề – Gành Hào |
56 |
31,40 |
33,40 |
32,59 |
0,26 |
0,8 |
0,84 |
| Gành Hào – Sóc Trăng |
124 |
25,90 |
33,30 |
31,09 |
1,09 |
3,5 |
0,98 |
| Sóc Trăng – Vũng Tàu |
65 |
4,97 |
33,40 |
24,83 |
3,38 |
12,0 |
0,37 |
- Độ pH: Giá trị trung bình pH toàn vùng biến thiên từ 8,05 đến 8,26. Giá trị pH thấp nhất ghi nhận tại các cửa sông ($X_{min} = 5,60–5,80$), giá trị cực đại đạt 8,35–8,42 ở ngoài khơi. Khu vực Vịnh Thái Lan và ven biển Cà Mau có pH ổn định (>8,0), trong khi khu vực cửa sông Sóc Trăng – Vũng Tàu có độ phân tán pH lớn nhất ($S = 0,44; V = 5,43%$).
| Khu vực |
Số mẫu |
$X_{min}$ |
$X_{max}$ |
$X_{tb}$ |
$S$ |
$V$ (%) |
| Rạch Giá – An Ninh |
303 |
6,91 |
8,35 |
8,21 |
0,18 |
2,19 |
| An Ninh – Cửa sông Ông Đốc |
132 |
8,05 |
8,35 |
8,26 |
0,07 |
0,85 |
| Cửa sông Ông Đốc – Cà Mau |
64 |
7,58 |
8,34 |
8,22 |
0,15 |
1,87 |
| Cà Mau – Bồ Đề |
68 |
6,83 |
8,35 |
8,22 |
0,20 |
2,38 |
| Bồ Đề – Gành Hào |
56 |
7,05 |
8,35 |
8,21 |
0,20 |
2,38 |
| Gành Hào – Sóc Trăng |
124 |
5,80 |
8,35 |
8,07 |
0,40 |
4,95 |
| Sóc Trăng – Vũng Tàu |
65 |
5,60 |
8,42 |
8,05 |
0,44 |
5,43 |
- Chỉ số Eh và phân bố nguyên tố: Môi trường nước biển có tính oxy hóa đặc trưng; hàm lượng các kim loại nặng có xu hướng giảm dần từ Biển Đông sang Biển Tây và giảm dần từ bờ ra khơi, phản ánh nguồn gốc cung cấp từ lục địa; ngược lại các nguyên tố hải sinh (B, Br, I) có xu hướng tăng dần hàm lượng từ Biển Đông sang Biển Tây.
CHƯƠNG 4. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH
- Đặc điểm thành phần vật chất: Trầm tích tầng mặt phân bố theo quy luật độ hạt mịn dần từ cửa sông ra ngoài khơi và dọc theo hướng dòng chảy ven bờ về phía Tây Nam bán đảo Cà Mau. Thành phần khoáng vật sét chủ yếu gồm caolinit, ilit, smectit; khoáng vật vụn cơ học chủ yếu là thạch anh, felspat, mảnh đá và vụn sinh vật.
- Các chỉ số hóa lý và khả năng hấp phụ: pH trầm tích mang tính kiềm yếu đến trung tính; Eh phản ánh môi trường khử đến khử mạnh ở các lớp bùn sét giàu mùn hữu cơ. Hàm lượng cacbon hữu cơ ($C_{hc}$), tổng lưu huỳnh sulfua ($S_t$) và tỷ lệ $Fe^{3+}/Fe^{2+}$ có mối quan hệ chặt chẽ với thành phần hạt mịn. Các kiểu trầm tích bùn sét mịn giàu mùn hữu cơ tại bãi triều, vũng vịnh và vùng tiền châu thổ có dung lượng trao đổi cation ($K_t$) và khả năng tàng trữ độc tố (kim loại nặng, thuốc bảo vệ thực vật) cao nhất.
- Quy luật phân bố nguyên tố vi lượng dạng ion trao đổi: Hàm lượng các nguyên tố Cu, Pb, Zn, Hg, As, Sb phân bố không đều, tích tụ chủ yếu ở các đới trầm tích hạt mịn vũng vịnh ven bờ và giảm dần ra phía ngoài khơi.
CHƯƠNG 5. NGUY CƠ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG VÀ PHÂN VÙNG ĐỊA HOÁ MÔI TRƯỜNG
- Đánh giá mức độ và nguy cơ ô nhiễm: So sánh với tiêu chuẩn TCVN và tiêu chuẩn Canada (TEL/PEL), nước biển ven bờ có biểu hiện ô nhiễm cục bộ Cu, Zn; trầm tích đáy biển có biểu hiện ô nhiễm Cu, Hg. Khu vực Vịnh Thái Lan xuất hiện nguy cơ ô nhiễm Pb, Zn trong nước và Pb trong trầm tích.
- Kết quả phân tích chỉ thị đánh dấu phân tử: Phát hiện dư lượng thuốc bảo vệ thực vật gốc clo (OCPs như DDT, DDD, DDE, HCH) và hợp chất polyclobiphenyl (PCBs) trong trầm tích vùng cửa sông Cửu Long; xác định nguồn gốc ô nhiễm chủ yếu bắt nguồn từ chất thải sinh hoạt, hoạt động công nghiệp và canh tác nông nghiệp ở thượng nguồn; bước đầu dự báo tốc độ lắng đọng trầm tích hiện đại tại các cửa sông chính.
- Phân vùng địa hóa môi trường: Luận án xác lập 3 vùng ĐHMT:
- Vùng I (Tiền châu thổ): Chịu tác động mạnh của hệ thống sông Cửu Long và sông Đồng Nai, chế độ thủy thạch động lực biến động lớn, hàm lượng kim loại nặng và chất hữu cơ cao, chịu ảnh hưởng nhân sinh sâu sắc.
- Vùng II (Chuyển tiếp từ rìa châu thổ sang bán đảo): Kéo dài từ Gành Hào qua mũi Cà Mau đến sông Ông Đốc, đặc trưng bởi quá trình vận chuyển và bồi tụ trầm tích hạt mịn mạnh mẽ do dòng chảy dọc bờ, tích tụ các nguyên tố kim loại ở khu vực Tây – Tây Nam Cà Mau.
- Vùng III (Rìa vịnh hở): Thuộc vùng biển Vịnh Thái Lan, thủy động lực yếu hơn, ĐHMT tương đối ổn định nhưng có nguy cơ ô nhiễm cục bộ Pb, Zn trong nước và Pb trong trầm tích.
- Kiến nghị giải pháp: Quy hoạch sử dụng hợp lý đất ngập nước, khôi phục và bảo vệ dải rừng ngập mặn phòng hộ, kiểm soát nguồn thải công nghiệp - đô thị từ lưu vực sông Cửu Long và Đồng Nai, thiết lập mạng lưới quan trắc ĐHMT định kỳ.
Kết quả và những đóng góp mới
Những đóng góp mới về lý luận và khoa học:
- Xác định quy luật phân bố tổng thể của các nguyên tố hóa học trong nước và trầm tích biển ven bờ Rạch Giá – Vũng Tàu: hàm lượng đa số các kim loại nặng giảm dần từ Biển Đông sang Biển Tây và từ bờ ra khơi; ngược lại, các nguyên tố hải sinh (B, Br, I) tăng dần từ Biển Đông sang Biển Tây.
- Xác định mối liên hệ giữa đặc tính thạch học trầm tích và khả năng lưu giữ độc chất: các trầm tích hạt mịn giàu khoáng vật sét và mùn hữu cơ có khả năng hấp thụ và tàng trữ độc tố cao nhất.
- Lần đầu tiên phân chia vùng biển nông ven bờ Rạch Giá – Vũng Tàu thành 3 vùng địa hóa môi trường riêng biệt (Vùng tiền châu thổ, Vùng chuyển tiếp rìa châu thổ sang bán đảo, Vùng rìa vịnh hở) dựa trên phức hệ các yếu tố tự nhiên, thủy thạch động lực và tác động nhân sinh.
- Lần đầu tiên ứng dụng phương pháp chỉ thị đánh dấu phân tử (CTĐDPT) trong nghiên cứu địa hóa môi trường biển tại khu vực, xác định mức độ và nguồn gốc ô nhiễm các hợp chất hữu cơ khó phân hủy (PCBs, OCPs) và bước đầu đánh giá tốc độ lắng đọng trầm tích vùng cửa sông.
Đóng góp thực tiễn và giải pháp đề xuất:
- Cung cấp tập cơ sở dữ liệu định lượng về nền địa hóa và hiện trạng môi trường biển ven bờ từ Rạch Giá đến Vũng Tàu, đóng vai trò tài liệu nền cho công tác so sánh, đánh giá biến động môi trường biển.
- Đề xuất các căn cứ khoa học phục vụ công tác quy hoạch phát triển kinh tế biển bền vững, sử dụng hợp lý diện tích đất ngập nước ven biển và đề xuất giải pháp kỹ thuật bảo vệ môi trường đới bờ.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Luận án giới hạn phạm vi khảo sát trong đới biển nông từ 0 đến 30 m nước; việc phân tích mẫu cột trầm tích để xác định tốc độ lắng đọng bằng chỉ thị phân tử mới dừng lại ở bước đầu tại một số vị trí cửa sông chính; các đợt lấy mẫu chưa bao phủ đầy đủ chu kỳ biến động theo từng tháng liên tục trong nhiều năm.
- Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng mạng lưới quan trắc ra vùng biển sâu hơn ngoài 30 m nước; nghiên cứu chi tiết hơn cơ chế chuyển hóa hóa học tại ranh giới nước – trầm tích; tăng cường áp dụng các tổ hợp đồng vị phóng xạ và chỉ thị phân tử chuyên sâu để định lượng chính xác tốc độ bồi lắng và lịch sử tích tụ ô nhiễm theo thời gian.
Giá trị tham khảo
- Đối với nghiên cứu sinh, học viên và giảng viên: Cung cấp khung phương pháp luận nghiên cứu địa hóa môi trường biển nông ven bờ, quy trình tích hợp giữa khảo sát địa chất biển, phân tích hóa lý phòng thí nghiệm (chuẩn độ, cực phổ Voltammetry, DTA, Rơnghen, GC-ECD) và kỹ thuật phân vùng ĐHMT bằng GIS. Chương 3 và Chương 4 là tài liệu tham khảo giá trị về số liệu nền địa hóa nước và trầm tích đồng bằng sông Cửu Long.
- Đối với nhà quản lý và cơ quan hoạch định chính sách: Cung cấp cơ sở khoa học để Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh ven biển Nam Bộ (Kiên Giang, Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Trà Vinh, Bến Tre, Bà Rịa – Vũng Tàu) xây dựng báo cáo hiện trạng môi trường, quy hoạch không gian biển, khoanh vùng bảo vệ hệ sinh thái rừng ngập mặn và kiểm soát nguồn thải lưu vực sông.
Câu hỏi thường gặp
1. Luận án phân chia vùng biển ven bờ Rạch Giá – Vũng Tàu thành mấy vùng địa hóa môi trường và đặc trưng chính của từng vùng là gì?
Trả lời: Luận án phân chia thành 3 vùng:
- Vùng I (Vùng tiền châu thổ): Có ĐHMT phức tạp, biến động theo chế độ thủy thạch động lực cửa sông Cửu Long – Đồng Nai, chịu ảnh hưởng mạnh nhất từ hoạt động nhân sinh lục địa.
- Vùng II (Vùng chuyển tiếp từ rìa châu thổ sang bán đảo): Đặc trưng bởi dòng chảy dọc bờ vận chuyển và tích tụ trầm tích hạt mịn mạnh mẽ, tích lũy nguyên tố ở khu vực Tây – Tây Nam Cà Mau.
- Vùng III (Vùng rìa vịnh hở): Thuộc Vịnh Thái Lan, có môi trường địa hóa tương đối ổn định, có nguy cơ ô nhiễm cục bộ Pb, Zn trong nước và Pb trong trầm tích.
2. Quy luật biến đổi độ muối và độ pH của nước biển trong khu vực nghiên cứu diễn ra như thế nào?
Trả lời:
- Độ muối: Biến thiên từ 4,97‰ đến 33,40‰ ($X_{tb} = 24,83–32,59‰$), thấp hơn trung bình thế giới; tăng dần từ bờ ra khơi, tăng từ Đông Bắc xuống Tây Nam ở Biển Đông và từ Bắc xuống Nam ở Biển Tây. Vùng cửa sông Sóc Trăng – Vũng Tàu có độ muối thấp nhất và dao động triều lớn nhất (3–15‰).
- Độ pH: Trung bình dao động từ 8,05 đến 8,26. Giá trị cực tiểu xuất hiện tại cửa sông (5,60–5,80), cực đại ở ngoài khơi đạt 8,35–8,42.
3. Phương pháp chỉ thị đánh dấu phân tử (CTĐDPT) được sử dụng để giải quyết vấn đề gì trong luận án?
Trả lời: Phương pháp chỉ thị đánh dấu phân tử (phân tích OCPs như DDT, HCH và PCBs bằng hệ thống sắc ký khí GC-ECD) lần đầu tiên được sử dụng để xác định mức độ ô nhiễm, truy tìm nguồn gốc cung cấp chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy từ hoạt động sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp tại vùng cửa sông Cửu Long, đồng thời bước đầu dự báo tốc độ lắng đọng trầm tích hiện đại.
4. Dạng trầm tích nào có khả năng tàng trữ và tích tụ chất độc hại cao nhất trong khu vực?
Trả lời: Các thành tạo trầm tích hạt mịn giàu khoáng vật sét (caolinit, ilit, smectit) và giàu hàm lượng mùn cacbon hữu cơ ($C_{hc}$) phân bố tại các bãi triều, cửa sông và vũng vịnh có dung lượng hấp thụ trao đổi cation cao nhất, đóng vai trò là môi trường tàng trữ và tích tụ độc tố (kim loại nặng và hóa chất hữu cơ) lớn nhất trong vùng biển.
Kết luận
Luận án "Địa hóa môi trường vùng biển nông ven bờ Rạch Giá – Vũng Tàu (0–30m nước)" đã xây dựng bức tranh toàn diện và định lượng về đặc điểm địa hóa môi trường nước và trầm tích tầng mặt đáy biển trên dải bờ biển dài hơn 700 km thuộc Nam Bộ. Thông qua việc phân tích hệ thống 16 nhóm chỉ tiêu hóa lý, kim loại nặng, khoáng vật và chỉ thị sinh học phân tử trên hàng nghìn mẫu vật thực tế, tác giả đã làm sáng tỏ quy luật phân dị địa hóa, xác định nguồn gốc và mức độ ô nhiễm liên quan chặt chẽ đến tác động của hệ thống sông Cửu Long và hoạt động nhân sinh. Kết quả phân chia 3 vùng địa hóa môi trường cùng các giải pháp đề xuất là cơ sở khoa học quan trọng phục vụ công tác quy hoạch không gian biển, bảo vệ tài nguyên đất ngập nước và phát triển bền vững dải ven biển phía Nam.
