Tổng quan nghiên cứu

Kinh tế biển và hải đảo giữ vị trí chiến lược đặc biệt quan trọng trong cơ cấu kinh tế quốc gia, đóng góp trung bình từ 47% đến 48% GDP cả nước và hướng tới mục tiêu đạt từ 53% đến 55% GDP. Huyện đảo Lý Sơn thuộc tỉnh Quảng Ngãi, nằm cách đất liền khoảng 25 km về phía Đông Bắc, giữ vai trò tiền tiêu trọng yếu về an ninh quốc phòng và phát triển kinh tế biển miền Trung. Với diện tích tự nhiên gần 10 km2 nhưng dung nạp hơn 21.000 nhân khẩu, Lý Sơn là huyện đảo có mật độ dân số cao hàng đầu trong các đảo ven bờ Việt Nam, đạt trung bình 2.042 người/km2. Sự bùng nổ của ngành du lịch với hơn 95.000 lượt du khách vào năm 2015, tăng trưởng từ 30% đến 40% mỗi năm, cùng hoạt động canh tác nông nghiệp tiêu thụ hơn 150.000 m3 cát trắng ven bờ hàng năm đã tạo nên áp lực cực lớn lên hệ sinh thái. Mỗi ngày đảo phát sinh từ 12 đến 15 tấn rác thải sinh hoạt nhưng chỉ thu gom được khoảng 50%, lượng còn lại xả trực tiếp ra môi trường biển.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là điều tra, phân tích hiện trạng chất lượng môi trường nước biển và trầm tích tầng đáy khu vực ven đảo Lý Sơn, nhận diện các nguồn thải nhân sinh và khoanh định vùng nguy cơ ô nhiễm. Phạm vi không gian nghiên cứu được xác định từ đường bờ đảo kéo dài ra ngoài khơi 6 km với tổng diện tích khảo sát xấp xỉ 200 km2. Đề tài được thực hiện xuyên suốt từ tháng 10 năm 2016 đến tháng 6 năm 2017. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi xây dựng bộ dữ liệu khoa học thực chứng gồm 204 mẫu nước và 109 mẫu trầm tích, hỗ trợ đắc lực cho công tác quy hoạch không gian biển và nâng cao hiệu quả quản lý tổng hợp tài nguyên môi trường hải đảo bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Đề tài vận dụng lý thuyết Quản lý Tổng hợp Vùng bờ theo phương thức tiếp cận hệ sinh thái, kết hợp lý thuyết Đánh giá Rủi ro Sinh thái Địa hóa ven biển. Khung nghiên cứu tích hợp mô hình đánh giá lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường thủy vực kín và bán kín dưới tác động của các yếu tố hải văn.

Các khái niệm chuyên ngành nền tảng bao gồm: sức tải môi trường biển, hệ số ô nhiễm môi trường, nhu cầu oxy sinh hóa trong 5 ngày, nhu cầu oxy hóa học và hệ số talaso-fil dùng để đánh giá mức độ tích tụ nguyên tố hóa học so với hàm lượng phông đại dương thế giới.

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng pháp lý vững chắc gồm Luật Tài nguyên, môi trường biển và hải đảo năm 2015, Luật Bảo vệ môi trường năm 2014, cùng các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia bao gồm QCVN 10-MT:2015/BTNMT về chất lượng nước biển và QCVN 43:2012/BTNMT về chất lượng trầm tích đáy.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập trực tiếp qua chiến dịch khảo sát thực địa quy mô lớn trên diện tích 200 km2. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 204 mẫu nước biển (114 mẫu tầng mặt và 90 mẫu tầng đáy) cùng 109 mẫu trầm tích tầng mặt. Phương pháp chọn mẫu áp dụng mạng lưới ô lưới đồng đều kết hợp tăng dày mật độ trạm quan trắc tại các vị trí nhạy cảm cao như khu vực âu cảng, bãi tắm, khu dân cư tập trung và các điểm rạn san hô ven bờ.

Quy trình lấy mẫu nước biển tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn TCVN 5998:1995 bằng thiết bị batomet chuyên dụng ở cả tầng mặt và tầng đáy cách đáy 1,0 m. Mẫu trầm tích được thu thập bằng cuốc đại dương và ống phóng trọng lực theo tiêu chuẩn TCVN 6663-15:2004, ưu tiên các tầng hạt mịn như bùn cát để phân tích kim loại nặng. Lý do lựa chọn các phương pháp này nhằm đảm bảo tính toàn vẹn lý hóa của mẫu vật ngoài hiện trường phức tạp.

Các thông số nhiệt độ, pH, độ đục, độ muối, oxy hòa tan và tổng chất rắn hòa tan được đo nhanh bằng máy đo đa chỉ tiêu hiện trường. Các chỉ tiêu hữu cơ COD, BOD5 được phân tích trên 129 mẫu đại diện, cùng 20 mẫu phân tích tổng dầu khoáng. Dữ liệu sau khi xử lý thống kê phân bố chuẩn được số hóa và thành lập bản đồ phân vùng ô nhiễm bằng phần mềm Vertical Mapper trên nền tảng GIS MapInfo 10.5 trong suốt lộ trình 9 tháng nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích 204 mẫu nước biển và 109 mẫu trầm tích tại vùng biển đảo Lý Sơn chỉ ra bốn phát hiện khoa học quan trọng:

Thứ nhất, hàm lượng chất hữu cơ trong nước biển duy trì ở mức thấp và an toàn. Giá trị COD trung bình đạt 2,47 mg/L ở tầng mặt và 2,45 mg/L ở tầng đáy; chỉ số BOD5 trung bình đạt 1,56 mg/L ở tầng mặt và 1,50 mg/L ở tầng đáy. Mức chênh lệch giữa COD và BOD5 rất nhỏ chứng tỏ thành phần vật chất hữu cơ trong nước biển chủ yếu là các hợp chất dễ phân hủy sinh học tự nhiên.

Thứ hai, độ đục và tổng chất rắn hòa tan có sự phân hóa không gian và tầng sâu sâu sắc. Độ đục tầng đáy có giá trị trung bình là 5,80 NTU, cao hơn 80,12% so với tầng mặt đạt 3,22 NTU. Tại khu vực biển phía Nam đảo, nơi tập trung cảng biển và dân cư, độ đục đo được lên tới 7,20 đến 14,20 NTU, cao gấp hơn 10 lần so với vùng biển phía Bắc đảo chỉ đạt 0,70 đến 1,10 NTU. Tổng chất rắn hòa tan tầng mặt đạt mức trung bình 26,763 g/L và tầng đáy là 26,588 g/L.

Thứ ba, nồng độ oxy hòa tan phản ánh môi trường biển giàu dưỡng khí nhưng có sự suy giảm cục bộ. Giá trị oxy hòa tan trung bình tầng mặt đạt 6,84 mg/L và tầng đáy đạt 6,37 mg/L. Khu vực phía Đông Bắc đảo có nồng độ oxy hòa tan cao nhất đạt từ 6,63 đến 7,88 mg/L, tương ứng với nơi hệ sinh thái san hô phát triển tốt. Ngược lại, khu vực Tây Nam ghi nhận giá trị thấp nhất dao động từ 5,90 đến 7,32 mg/L.

Thứ tư, tình trạng ô nhiễm dầu khoáng cục bộ diễn biến phức tạp tại các điểm giao thông thủy. Nồng độ dầu mỡ khoáng trong 20 mẫu phân tích dao động rộng từ 90,10 đến 510,00 µg/L, giá trị trung bình toàn vùng đạt 240,05 µg/L. Nồng độ dầu đạt cực đại 510,00 µg/L tập trung tại cảng cá Lý Sơn ở phía Tây Nam và khu neo đậu tàu thuyền ở phía Đông Nam đảo, vượt ngưỡng khuyến nghị cho khu vực bảo tồn sinh cảnh biển.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng gia tăng độ đục và ô nhiễm dầu tại vùng biển phía Nam xuất phát từ hoạt động của hơn 402 tàu thuyền khai thác hải sản có tổng công suất trên 30.000 CV thường xuyên ra vào neo đậu, tiếp nhiên liệu và súc rửa hầm tàu trực tiếp trên biển. Ngoài ra, việc bùng nổ dân số với mật độ lên tới 2.744 người/km2 tại xã An Vĩnh cùng khối lượng rác thải 12 đến 15 tấn mỗi ngày chưa qua xử lý triệt để đã tạo dòng phát thải trực tiếp ra bờ biển.

So sánh với các đảo ven bờ khác tại Việt Nam, nồng độ dầu trung bình tại Lý Sơn tương đương với vùng biển Côn Đảo đạt trung bình 0,24 mg/L, nhưng thấp hơn mức độ ô nhiễm dầu quan trắc được tại đảo Bạch Long Vĩ với giá trị cực đại lên tới 1,12 mg/L. Về các kim loại nặng và anion, nước biển Lý Sơn duy trì độ mặn trung bình 32,19 ‰, thấp hơn trung bình thế giới là 34,87 ‰ do chịu tác động rửa trôi ven bờ, song nhìn chung vẫn nằm trong giới hạn an toàn của QCVN 10-MT:2015/BTNMT.

Dữ liệu nghiên cứu được trực quan hóa tối ưu qua các đồ thị phân bố nồng độ chất hữu cơ, biểu đồ biến thiên oxy hòa tan theo tầng nước và bản đồ nội suy không gian GIS. Bản đồ phân vùng nguy cơ ô nhiễm đã chỉ rõ ranh giới các đới chịu áp lực nhân sinh mạnh, tạo cơ sở trực quan để cơ quan chức năng giám sát nguồn thải ven bờ.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả thực nghiệm, luận văn đề xuất bốn nhóm giải pháp hành động cụ thể nhằm bảo vệ môi trường biển đảo Lý Sơn:

Thứ nhất, đầu tư xây dựng hệ thống thu gom và trạm xử lý nước thải tập trung tại khu vực cảng cá và cụm dân cư xã An Vĩnh với công suất thiết kế 2.000 m3/ngày đêm. Dự án hướng tới mục tiêu xử lý đạt 100% lượng nước thải sinh hoạt và dịch vụ đạt quy chuẩn kỹ thuật trước năm 2022, do Ủy ban nhân dân huyện Lý Sơn làm chủ đầu tư phối hợp với Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ngãi.

Thứ hai, thiết lập quy chế kiểm soát chất thải rắn và nước lẫn dầu từ 402 tàu cá hoạt động trên địa bàn. Trang bị hệ thống tiếp nhận dầu thải cặn tại cầu cảng, nâng tỷ lệ thu gom và xử lý rác thải sinh hoạt trên toàn huyện đảo từ mức 50% hiện nay lên trên 95% trong giai đoạn 2018 - 2023, giao Ban Quản lý Cảng biển chủ trì cùng Đồn Biên phòng Lý Sơn giám sát xử phạt.

Thứ ba, cấm tuyệt đối hoạt động khai thác cát trắng ven bờ hiện đang tiêu thụ hơn 150.000 m3 mỗi năm để trồng tỏi. Chuyển giao các mô hình nông nghiệp sinh thái bền vững, ứng dụng chế phẩm sinh học giữ ẩm đất nhằm giảm 70% lượng cát sử dụng trong vòng 3 năm, do Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn huyện triển khai.

Thứ tư, kiện toàn Khu bảo tồn biển Lý Sơn, thiết lập các phao tiêu phân vùng bảo vệ nghiêm ngặt 33 loài san hô và 140 loài rong biển có giá trị kinh tế. Thực hiện chương trình quan trắc định kỳ 4 lần/năm tại 204 điểm lưới trạm nhằm kiểm soát chất lượng môi trường nước và trầm tích biển theo hướng phát triển du lịch xanh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho bốn nhóm đối tượng:

Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường bao gồm Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ngãi, Chi cục Biển và Hải đảo, cùng Ủy ban nhân dân huyện Lý Sơn. Dữ liệu luận văn cung cấp luận cứ khoa học trực tiếp phục vụ công tác lập quy hoạch không gian biển, xây dựng kế hoạch bảo vệ môi trường và thẩm định các dự án đầu tư du lịch, cảng biển.

Các nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học thuộc chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường, Hải dương học và Địa chất biển. Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp luận khảo sát biển đảo, quy trình xử lý số liệu địa hóa và kỹ thuật ứng dụng GIS MapInfo trong phân vùng nguy cơ ô nhiễm môi trường thủy vực.

Ban Quản lý Khu bảo tồn biển Lý Sơn và các tổ chức bảo tồn thiên nhiên trong và ngoài nước. Nguồn số liệu chi tiết về 33 loài san hô, 6 loài cỏ biển và 102 loài cá biển giúp xây dựng các chương trình phục hồi hệ sinh thái và đánh giá sức chống chịu sinh thái của rạn san hô trước tác động của con người.

Cộng đồng doanh nghiệp kinh doanh du lịch lữ hành, hợp tác xã nông nghiệp trồng hành tỏi và ngư dân địa phương trên đảo Lý Sơn. Tài liệu giúp nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước ngầm, giảm thiểu rác thải nhựa và thúc đẩy các mô hình sinh kế gắn liền với bảo tồn tài nguyên biển.

Câu hỏi thường gặp

Hiện trạng ô nhiễm dầu mỡ khoáng tại vùng biển đảo Lý Sơn đang ở mức độ nào? Nồng độ dầu mỡ khoáng trong nước biển dao động từ 90,10 đến 510,00 µg/L, đạt mức trung bình 240,05 µg/L. Ô nhiễm dầu xuất hiện cục bộ nghiêm trọng tại vùng biển phía Tây Nam khu vực cảng cá và vùng neo đậu phía Đông Nam đảo với giá trị lên tới 510,00 µg/L do hoạt động xả thải của hơn 400 tàu cá.

Nguyên nhân vì sao độ đục của nước biển phía Nam đảo lại cao vượt trội so với phía Bắc? Khu vực phía Nam đảo có độ đục dao động từ 7,20 đến 14,20 NTU trong khi phía Bắc chỉ đạt từ 0,70 đến 1,10 NTU. Sự chênh lệch này xuất phát từ mật độ dân cư cao tại xã An Vĩnh đạt 2.744 người/km2, kết hợp cùng hoạt động giao thông vận tải thủy và bến cảng làm xáo động trầm tích tầng đáy.

Việc khai thác cát trắng trồng hành tỏi ảnh hưởng như thế nào đến môi trường ven bờ? Hoạt động khai thác hơn 150.000 m3 cát trắng ven biển mỗi năm đã làm biến dạng địa hình đáy nông, gây xói lở bờ biển nghiêm trọng và làm tăng độ đục khối nước. Quá trình này trực tiếp phá hủy sinh cảnh sống của 6 loài cỏ kiệu, thủy tảo và làm suy thoái các rạn san hô quý quanh đảo.

Luận văn đã sử dụng quy mô mẫu khảo sát và phương pháp phân tích nào? Tác giả đã trực tiếp thu thập và phân tích 204 mẫu nước biển tại hai tầng mặt - đáy cùng 109 mẫu trầm tích mặt trên diện tích khảo sát 200 km2. Quy trình lấy mẫu áp dụng tiêu chuẩn TCVN 5998:1995 và TCVN 6663-15:2004, kết hợp xử lý thống kê chuẩn hóa và mô hình hóa không gian bằng MapInfo.

Đâu là giải pháp cấp bách nhất để xử lý vấn đề rác thải sinh hoạt trên đảo Lý Sơn? Giải pháp then chốt là vận hành hiệu quả nhà máy xử lý rác thải hiện đại kết hợp phân loại tại nguồn nhằm nâng tỷ lệ thu gom từ 50% lên trên 95%. Điều này giúp xử lý triệt để từ 12 đến 15 tấn rác phát sinh mỗi ngày, chấm dứt hoàn toàn tình trạng xả rác bừa bãi ra bãi biển.

Kết luận

Những đóng góp khoa học và thực tiễn nổi bật của luận văn được tổng hợp qua các điểm then chốt:

  • Thiết lập cơ sở dữ liệu quan trắc môi trường đồng bộ đầu tiên tại vùng biển đảo Lý Sơn với 204 mẫu nước biển và 109 mẫu trầm tích trên diện tích 200 km2.
  • Nhận diện chính xác nguy cơ ô nhiễm dầu mỡ khoáng cục bộ đạt đỉnh 510,00 µg/L tại khu vực cảng cá phía Tây Nam và âu tàu phía Đông Nam đảo.
  • Đánh giá toàn diện mối quan hệ tương tác giữa sức ép dân số 2.042 người/km2, hoạt động du lịch đón hơn 95.000 lượt khách và sự suy giảm chất lượng môi trường ven bờ.
  • Xây dựng thành công bản đồ phân vùng nguy cơ ô nhiễm môi trường biển bằng công nghệ GIS, làm công cụ trực quan phục vụ quy hoạch không gian.
  • Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp quản lý tổng hợp mang tính khả thi cao với lộ trình triển khai chi tiết cho giai đoạn 2018 - 2025.

Luận văn là công trình nghiên cứu công phu, cung cấp luận cứ khoa học chuẩn xác giúp giải quyết bài toán xung đột giữa tăng trưởng kinh tế nhanh và bảo tồn tài nguyên sinh thái biển. Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2021 đến năm 2025, các cơ quan hữu quan cần nhanh chóng số hóa dữ liệu, lắp đặt mạng lưới quan trắc tự động và triển khai các chính sách hành động quyết liệt vì một huyện đảo Lý Sơn phát triển xanh và bền vững.