Tổng quan luận án
Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu tác động của các loại hình sinh kế đến môi trường cho mục tiêu bảo tồn Khu dự trữ sinh quyển Rừng ngập mặn Cần Giờ" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Lâm Vĩnh Sơn, thuộc chuyên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường (mã số: 9850101) tại Trường Đại học Khoa học Xã hội và Nhân văn – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (năm 2023), dưới sự hướng dẫn khoa học của GVC. Lê Thanh Hòa và PGS. Võ Lê Phú.
Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu
Khu Dự trữ Sinh quyển (KDTSQ) Rừng ngập mặn (RNM) Cần Giờ được UNESCO công nhận là Khu dự trữ sinh quyển thế giới đầu tiên của Việt Nam vào ngày 21/01/2000. Đây là hệ sinh thái đóng vai trò "lá phổi xanh" và cung cấp các dịch vụ sinh thái thiết yếu cho Thành phố Hồ Chí Minh. Tính đến đầu năm 2022, dân số toàn huyện Cần Giờ đạt trên 76.000 người, trong đó khu vực vùng lõi và vùng đệm có 3.320 người (828 hộ) trực tiếp sinh sống và tham gia sản xuất dưới tán rừng. Sự chuyển dịch cơ cấu kinh tế và gia tăng dân số đã thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của các loại hình sinh kế khai thác tự nhiên, sản xuất muối, nông nghiệp và đặc biệt là nuôi trồng thủy sản (NTTS). Diện tích nuôi trồng thủy sản đã gia tăng nhanh chóng (tăng 2.077 ha trong giai đoạn 2000 – 2010), chủ yếu là nuôi tôm thâm canh và bán thâm canh.
Tuy nhiên, việc phát triển các mô hình sinh kế còn mang tính tự phát, thiếu quy hoạch tổng thể và chưa tuân thủ đầy đủ các quy trình kỹ thuật kiểm soát chất thải. Tình trạng này dẫn đến hiện tượng ô nhiễm môi trường nước, phú dưỡng hóa nguồn nước mặt ven biển, bùng phát dịch bệnh thủy sản và gây áp lực lên tài nguyên rừng. Các nghiên cứu trước đây tại Cần Giờ chủ yếu tập trung đánh giá hiện trạng ô nhiễm cục bộ tại một số vùng nuôi, kiểm kê nguồn lợi sinh vật hoặc phân tích hiệu quả kinh tế đơn lẻ của sinh kế. Luận án xác định khoảng trống nghiên cứu chính là: thiếu một đánh giá tổng thể, định lượng về mức độ tác động của từng loại hình sinh kế đến môi trường nước; thiếu sự phân vùng không gian nhận diện ô nhiễm nước mặt ven biển bằng các công cụ toán học và thống kê địa lý tích hợp; đồng thời chưa xác lập được cơ sở khoa học để lượng hóa mức độ rủi ro của sinh kế đối với 5 nguồn vốn nhằm lựa chọn mô hình sinh kế tối ưu cho mục tiêu bảo tồn KDTSQ.
Câu hỏi nghiên cứu
Luận án giải quyết ba câu hỏi nghiên cứu (luận điểm) trọng tâm sau:
- Hoạt động sinh kế nào có tác động lớn nhất đối với chất lượng môi trường và tính nguyên vẹn của tài nguyên tại KDTSQ RNM Cần Giờ?
- Các loại hình sinh kế hiện nay tại KDTSQ RNM Cần Giờ có bền vững hay không, và tính bền vững (rủi ro) của các loại hình sinh kế này phụ thuộc vào những nguồn lực nào?
- Mô hình sinh kế nào là phù hợp và đáp ứng được yêu cầu phát triển bền vững về kinh tế – xã hội, môi trường và bảo tồn tài nguyên tại địa phương?
Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu tổng quát: Đánh giá và xác định tác động của các loại hình sinh kế đến môi trường nước nhằm phục vụ công tác bảo tồn và phát triển bền vững Khu Dự trữ Sinh quyển Rừng ngập mặn Cần Giờ.
- Mục tiêu cụ thể:
- Hệ thống hóa các yếu tố sinh thái – môi trường, tài nguyên và dịch vụ sinh thái của KDTSQ RNM Cần Giờ trong quá trình phát triển sinh kế tại địa phương.
- Đánh giá tổng quan hiện trạng chất lượng môi trường và xác định các tác động của các loại hình sinh kế đến hệ thống môi trường – tài nguyên trong KDTSQ RNM Cần Giờ.
- Phân vùng nhận diện chất lượng ô nhiễm môi trường vùng nước mặt ven biển Cần Giờ do tác động của các hoạt động sinh kế.
- Phân tích, lựa chọn loại hình sinh kế phù hợp nhằm đề xuất định hướng và giải pháp phát triển sinh kế bền vững phục vụ mục tiêu bảo tồn tại KDTSQ RNM Cần Giờ.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Các hoạt động sinh kế chủ yếu tại KDTSQ RNM Cần Giờ; tài nguyên môi trường (tập trung vào môi trường nước mặt và nước thải) ven biển; 5 nguồn vốn sinh kế (nhân lực, tự nhiên, vật chất, tài chính, xã hội) và mối quan hệ tương tác với các loại hình sinh kế.
- Phạm vi không gian: Toàn bộ ranh giới hành chính huyện Cần Giờ (70.421 ha) bao gồm 3 vùng chức năng của KDTSQ (vùng lõi, vùng đệm, vùng chuyển tiếp); khảo sát tại 6 xã (Bình Khánh, An Thới Đông, Tam Thôn Hiệp, Lý Nhơn, Long Hòa, Thạnh An) và thị trấn Cần Thạnh; lấy mẫu nước tại 3 hệ thống sông/cửa sông chính (sông Soài Rạp, sông Lòng Tàu, sông Đồng Tranh) và 35 vị trí lấy mẫu nước mặt ven biển cùng nước thải ao nuôi.
- Phạm vi thời gian: Đề tài thực hiện nghiên cứu thực địa, điều tra khảo sát và đo đạc mẫu trong giai đoạn 2019 – 2022 (thu mẫu đợt 1 vào tháng 7/2020 và đợt 2 vào tháng 10/2020); kết hợp chuỗi dữ liệu quan trắc môi trường thứ cấp giai đoạn 2012 – 2018 của Sở Tài nguyên và Môi trường TP.HCM.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Các hướng nghiên cứu quốc tế
Nghiên cứu về sinh kế và mối tương tác giữa sinh kế với tài nguyên rừng ngập mặn trên thế giới đã được triển khai qua nhiều cách tiếp cận:
- Khung lý thuyết sinh kế bền vững: Bắt nguồn từ các nghiên cứu của Sen (1988, 1997), Drèze và Sen (1989), WCED (1987) về năng lực và an ninh lương thực. Chambers và Conway (1992) phát triển định nghĩa chuẩn hóa về sinh kế bền vững. Các công trình của Scoones (1998), Carney và cộng sự (1999), DFID (1999, 2001), Young và cộng sự (2002), Sorensen và Olwig (2002) đã hoàn thiện khung phân tích sinh kế dựa trên 5 nguồn vốn (nhân lực, tự nhiên, vật chất, tài chính, xã hội).
- Tác động của sinh kế đến rừng ngập mặn: Valiela và cộng sự (2001) chỉ ra rằng nuôi tôm là nguyên nhân của 40% diện tích rừng ngập mặn bị mất trên toàn cầu (khu vực châu Á là 41%). Ocampo-Thomason (2006) và Hamilton và Collins (2013) nghiên cứu tại Ecuador chỉ rõ xung đột tài nguyên nước và đất giữa các đầm tôm công nghiệp và cộng đồng đánh bắt truyền thống vùng cửa sông. Demirak và cộng sự (2006) tại Thổ Nhĩ Kỳ ghi nhận hiện tượng gia tăng phosphat ($\text{PO}_4^{3-}$) do nuôi cá thâm canh. Akintola (2009) tại Lagos (Nigeria) và Islam và Tabeta (2019) tại Bangladesh chứng minh việc mở rộng đầm nuôi tôm không quy hoạch làm gia tăng độ mặn, suy thoái đất và ô nhiễm nước mặt.
- Quản lý tài nguyên dựa vào cộng đồng và đánh giá chức năng: Somying Soontornwong (2006) phân tích mô hình bảo vệ bãi giống thủy sản tại Pred Nai (Thái Lan). Mahanty và cộng sự (2009) nghiên cứu mô hình quản lý rừng dựa vào cộng đồng (CBFM) tại châu Á. Mukherjee và cộng sự (2014) sử dụng kỹ thuật Delphi tham vấn 106 chuyên gia quốc tế để xác định các mối đe dọa và chức năng sinh thái RNM. Orchard và cộng sự (2016) áp dụng khung DFID tại 3 xã ven biển phía Bắc Việt Nam; Feurer (2018) đánh giá sinh kế lâm nghiệp tại Myanmar; UNDP và MAF (2017) thực hiện lượng giá kinh tế sinh thái RNM tại Timor-Leste.
Các hướng nghiên cứu trong nước
- Chuyển dịch cơ cấu sinh kế và kinh tế hộ tại Cần Giờ: Nguyễn Thị Phượng Châu (2005, 2007, 2012) phân tích chuyển dịch cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp, so sánh phân phối thu nhập (hệ số Gini) giữa các hình thức nuôi tôm quảng canh, bán thâm canh và thâm canh tại Cần Giờ. Huỳnh Minh Sang (2018) đánh giá hiện trạng khai thác và nguồn lợi thủy sản tại RNM Cần Giờ. Lê Đức Tuấn (2013) khảo sát 324 đầm nuôi (3.083 ha mặt nước) theo mô hình lâm ngư kết hợp trong rừng phòng hộ Cần Giờ.
- Môi trường và tài nguyên ven biển Cần Giờ: Lê Mạnh Tân (2006) đánh giá ô nhiễm từ hoạt động nuôi tôm; Hồ Việt Hùng (2008) phân tích vai trò chắn sóng và bồi tụ trầm tích của RNM; Võ Quốc Tuấn và Kuenzer (2012) giải đoán ảnh viễn thám SPOT giai đoạn 2000 – 2011 xác định các điểm mất rừng vùng giáp ranh giữa rừng đệm và rừng chuyển tiếp; Lê Ngọc Thanh (2018) lập bản đồ địa chất, khoáng sản, đất ngập nước và phân vùng tài nguyên nước Cần Giờ tỷ lệ 1/50.000; IUCN (2013) nghiên cứu tính dễ bị tổn thương trước biến đổi khí hậu tại Cần Giờ.
- Nghiên cứu tại các địa phương khác: Nguyễn Đình Vượng và cộng sự (2009) đánh giá nhiễm mặn do nuôi tôm tại Giá Rai (Bạc Liêu); Phạm Thị Anh và cộng sự (2010) sử dụng công cụ phân tích hệ thống môi trường (ESA) kiểm soát dòng thải ao nuôi cá tra tại Đồng bằng sông Cửu Long; Nguyễn Thị Kim Ngân (2013) điều tra 575 hộ nuôi tôm tại Bến Tre; Nguyễn Ngọc Ngân và cộng sự (2017) áp dụng mô hình DPSIR đánh giá tài nguyên nước tại Sóc Trăng; Âu Tôn Nữ Hải và cộng sự (2020) tính toán cân bằng vật chất dòng thải nitơ trong nuôi tôm hùm.
Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết
Luận án khắc phục sự rời rạc của các nghiên cứu trước bằng cách xây dựng quy trình tiếp cận liên ngành: kết hợp khung phân tích sinh kế bền vững DFID với phương pháp đánh giá đa tiêu chí (SAW), ứng dụng thuật toán mờ Fuzzy Comprehensive Evaluation (FCE) trên nền tảng chỉ số chất lượng nước WQI (theo Quyết định số 1460/QĐ-TCMT), kết hợp kỹ thuật nội suy không gian IDW (Inverse Distance Weighting) trên phần mềm ArcGIS 10.4 để lập bản đồ phân vùng ô nhiễm nước mặt ven biển do sinh kế NTTS gây ra; từ đó sử dụng công cụ lượng hóa ma trận QSWOT (ISWOT) để lựa chọn mô hình sinh kế tối ưu có khả năng giảm thiểu ô nhiễm và bảo tồn KDTSQ.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Cơ sở lý thuyết và khung phân tích
- Khung sinh kế bền vững của DFID (1999, 2001): Phân tích tương tác giữa 5 nguồn vốn sinh kế: Vốn tự nhiên (đất đai, mặt nước, tài nguyên rừng, đa dạng sinh học), Vốn nhân lực (trình độ học vấn, kinh nghiệm kỹ thuật, sức khỏe lao động), Vốn vật chất (nhà cửa, ao đầm, máy móc, trang thiết bị nuôi trồng, hạ tầng giao thông, thủy lợi), Vốn tài chính (thu nhập, tiền tiết kiệm, khả năng tiếp cận vốn vay tín dụng), Vốn xã hội (mối quan hệ cộng đồng, hội nghề nghiệp, sự hỗ trợ của chính quyền và hợp tác xã).
- Lý thuyết tiếp cận hệ sinh thái và tương tác không gian địa lý: Xem xét không gian sinh thái RNM Cần Giờ và không gian sinh kế của cư dân là hai thành phần thống nhất, gắn kết hữu cơ và tác động qua lại.
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa và phỏng vấn:
- Điều tra bảng hỏi cấu trúc thu thập thông tin về 5 nguồn vốn, quy mô sản xuất, kỹ thuật nuôi, lượng thức ăn, hóa chất, lượng nước thải và nhận định tác động môi trường của các hộ dân trên 3 vùng chức năng của KDTSQ.
- Phỏng vấn sâu các nhà quản lý (Ban Quản lý RNM Cần Giờ, Phòng Tài nguyên và Môi trường, Phòng Kinh tế huyện Cần Giờ, UBND các xã) và chuyên gia.
- Phương pháp phân tích đa tiêu chí (SAW – Simple Additive Weighting và sơ đồ mạng nhện): Chuẩn hóa và tính toán trọng số tác động của các loại hình sinh kế đến 5 thành phần môi trường (chất lượng nước, thức ăn tự nhiên, đa dạng động vật dưới nước, đa dạng cây rừng, bãi bồi ven biển) theo thang điểm 1 – 5.
- Phương pháp đánh giá rủi ro sinh kế: Lượng hóa rủi ro của sinh kế NTTS tác động lên 5 nguồn vốn sinh kế dựa trên 7 tiêu chí đánh giá theo hướng dẫn của Bộ Tài nguyên và Môi trường (2016), kết hợp thang đo rủi ro tương đối của Dufour và Bartram (2012), Hagenlocher và cộng sự (2018).
- Phương pháp đánh giá toàn diện dựa trên thuật toán mờ (Fuzzy Comprehensive Evaluation – FCE):
- Ứng dụng lý thuyết mờ để chuyển đổi các giá trị nồng độ quan trắc môi trường thành hàm thành viên tương ứng với các bậc phân loại chất lượng nước theo chỉ số WQI (Quyết định 1460/QĐ-TCMT).
- Thiết lập ma trận trọng số linh hoạt $C_i/S_i$ cho từng thông số, chuẩn hóa trọng số và nhân với ma trận quan hệ mờ để xác định chính xác bậc ô nhiễm nước mặt.
- Phương pháp Bản đồ, GIS và thống kê địa lý (Geostatistical analysis):
- Sử dụng phần mềm ArcGIS 10.4 với thuật toán nội suy khoảng cách nghịch đảo (IDW) để xử lý không gian các bậc ô nhiễm FCE từ các điểm quan trắc.
- Chồng xếp lớp dữ liệu phân vùng ô nhiễm với bản đồ hiện trạng sử dụng đất và phân bố các vùng nuôi trồng thủy sản để xác định các điểm nóng ô nhiễm môi trường nước ven biển.
- Phương pháp phân tích ma trận QSWOT (Quantitative SWOT / ISWOT): Lượng hóa các trọng số của điểm mạnh (S), điểm yếu (W), cơ hội (O), thách thức (T) để tính toán chỉ số tổng hợp $I_{QSWOT}$, hỗ trợ ra quyết định lựa chọn mô hình sinh kế tối ưu.
- Phương pháp chuyên gia (Delphi): Tham vấn ý kiến các nhà khoa học, nhà quản lý địa phương nhằm xác định trọng số rủi ro và đánh giá mức độ phù hợp của các giải pháp kỹ thuật.
Nguồn tư liệu và dữ liệu
Dữ liệu nghiên cứu được tổng hợp từ hai nguồn chính:
| Nhóm dữ liệu |
Nguồn cung cấp / Quy cách thu thập |
Nội dung chi tiết |
| Dữ liệu thứ cấp |
- Sở Tài nguyên và Môi trường TP.HCM - Ban Quản lý KDTSQ RNM Cần Giờ - Niên giám thống kê huyện Cần Giờ (2015 – 2021) - Báo cáo kịch bản BĐKH (BTNMT, 2016; IPCC, 2013) |
- Chuỗi số liệu quan trắc chất lượng nước mặt ven biển giai đoạn 2012 – 2018. - Hiện trạng sử dụng đất, phân khu chức năng KDTSQ, quy mô dân số, cơ cấu kinh tế. - Kịch bản nhiệt độ, lượng mưa, triều cường và xâm nhập mặn. |
| Dữ liệu sơ cấp |
- Khảo sát thực địa bằng bảng hỏi hộ dân (năm 2020). - Phỏng vấn sâu chuyên gia và nhà quản lý. - Lấy mẫu và phân tích chất lượng nước phòng thí nghiệm (tháng 7 và tháng 10/2020). |
- Dữ liệu kinh tế – xã hội, kỹ thuật nuôi, nhận thức môi trường của các hộ sinh kế. - 5 điểm quan trắc tại 3 cửa sông: Soài Rạp, Lòng Tàu, Đồng Tranh. - 35 điểm lấy mẫu kép: nước mặt ven biển và nước thải tại các ao nuôi. - Các thông số phân tích: pH, DO, COD, $\text{BOD}_5$, $\text{NH}_4^+$, $\text{NO}_2^-$, $\text{NO}_3^-$, $\text{PO}_4^{3-}$, Coliform, TSS, TOC, độ mặn. |
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan nghiên cứu
Chương 1 hệ thống hóa các vấn đề lý luận về sinh kế, khung sinh kế bền vững (DFID, Chambers và Conway), vai trò của khu dự trữ sinh quyển thế giới và tổng quan các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến tương tác giữa sinh kế và hệ sinh thái rừng ngập mặn. Đồng thời, chương này mô tả chi tiết điều kiện tự nhiên, kinh tế – xã hội của huyện Cần Giờ:
- Điều kiện tự nhiên: Tổng diện tích 70.421 ha, địa hình thấp trũng dạng lòng chảo nghiêng từ tây bắc và đông nam vào trung tâm (cao độ từ 0,2 – 0,5 m đến 1,3 – 1,5 m); mạng lưới sông rạch chiếm 22.161 ha (31,27% diện tích toàn huyện) với các trục thủy văn chính gồm sông Lòng Tàu, Soài Rạp, Đồng Tranh, Gò Gia, Thị Vải; RNM chiếm 56,75% diện tích tự nhiên.
- Hiện trạng kinh tế – xã hội và phân bố sinh kế: Dân số sinh sống tại vùng lõi và vùng đệm có 828 hộ (3.320 nhân khẩu). Cơ cấu kinh tế huyện chuyển dịch theo hướng tăng tỷ trọng thương mại – dịch vụ nhưng nông – lâm – thủy sản vẫn là nguồn thu nhập chính của đa số cư dân. Các loại hình sinh kế chính bao gồm: nuôi tôm (quảng canh cải tiến, bán thâm canh, thâm canh), nuôi nghêu/sò huyết bãi triều, nuôi cá lồng bè, đánh bắt thủy sản gần bờ và xa bờ, sản xuất muối, làm vườn cây ăn quả/hoa màu và dịch vụ du lịch sinh thái.
Chương 2: Phương pháp nghiên cứu và dữ liệu
Chương 2 trình bày chi tiết quy trình nghiên cứu, sơ đồ khung tiếp cận và các kỹ thuật xử lý dữ liệu:
- Trình bày công thức và các bước tính toán của phương pháp phân tích đa tiêu chí SAW và biểu diễn mức độ tác động bằng biểu đồ mạng nhện.
- Thiết lập quy trình tính toán chỉ số FCE: xác định ma trận thành viên mờ cho các thông số nước mặt dựa trên các ngưỡng giới hạn theo Quyết định 1460/QĐ-TCMT và QCVN 08-MT:2015/BTNMT, tính toán mức độ bão hòa DO%, thiết lập trọng số chuẩn hóa $W_i$ và nhân ma trận đánh giá toàn diện.
- Quy trình phân tích không gian trên phần mềm ArcGIS 10.4: ứng dụng thuật toán nội suy IDW để ngoại suy liên tục các giá trị phân bậc ô nhiễm FCE từ 35 vị trí lấy mẫu ra toàn bộ dải nước mặt ven biển Cần Giờ.
- Quy trình đánh giá rủi ro sinh kế trên 5 nguồn vốn theo DFID và phương pháp lượng hóa ma trận QSWOT.
Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
1. Đánh giá hiện trạng và mức độ tác động môi trường của các loại hình sinh kế
- Kết quả khảo sát đa tiêu chí (SAW) cho thấy hoạt động nuôi trồng thủy sản (đặc biệt là nuôi tôm thâm canh và bán thâm canh) là loại hình sinh kế gây tác động tiêu cực mạnh nhất đến môi trường nước và hệ sinh thái bãi bồi so với các sinh kế khác (đánh bắt, làm muối, trồng trọt).
- Thống kê định lượng cho thấy trong 10 năm gần đây, áp lực từ xả thải nuôi tôm làm gia tăng hàm lượng chất hữu cơ, chất dinh dưỡng và thuốc/hóa chất xử lý ao (chlorine, BKC, formaline, vôi) trực tiếp ra các kênh rạch tự nhiên. Tỷ lệ lớn các hộ nuôi quy mô nhỏ lẻ không có ao xử lý lắng/nước thải trước khi xả ra môi trường bên ngoài.
2. Đánh giá rủi ro của sinh kế nuôi trồng thủy sản đến 5 nguồn vốn
Lượng hóa rủi ro theo khung DFID cho thấy mô hình nuôi tôm thâm canh tự phát chịu rủi ro và gây tổn hại lớn nhất đến các nguồn vốn:
- Vốn tự nhiên: Suy thoái chất lượng nguồn nước cấp, gia tăng tích tụ bùn đáy và ô nhiễm trầm tích ven biển.
- Vốn tài chính: Tỷ lệ rủi ro thua lỗ cao do dịch bệnh thủy sản phát sinh từ nguồn nước ô nhiễm (chi phí đầu tư lớn cho giống, thức ăn công nghiệp và hóa chất nhưng nguy cơ mất trắng cao).
- Vốn vật chất & nhân lực: Cơ sở hạ tầng ao nuôi, hệ thống cấp thoát nước chung kênh rạch gây hiện tượng ô nhiễm chéo; người dân thiếu kỹ thuật xử lý nước thải khép kín.
- Vốn xã hội: Xuất hiện xung đột lợi ích giữa người nuôi tôm với người nuôi nhuyễn thể (nghêu, sò) và cư dân đánh bắt tự nhiên do suy giảm chất lượng bãi giống và môi trường nước chung.
3. Hiện trạng chất lượng môi trường nước mặt và nước thải ao nuôi
- Phân tích chuỗi dữ liệu thứ cấp (2012 – 2018) và mẫu thu thập thực tế năm 2020 tại 3 cửa sông (Lòng Tàu, Đồng Tranh, Soài Rạp) cùng 35 điểm lấy mẫu ven biển ghi nhận sự biến động rõ rệt: hàm lượng $\text{BOD}_5$, $\text{COD}$, amoni ($\text{NH}_4^+$), phosphat ($\text{PO}_4^{3-}$) và vi sinh (Coliform) tại nhiều điểm vượt ngưỡng quy chuẩn kỹ thuật cho phép.
- Nước thải phát sinh từ các ao nuôi tôm thâm canh sau chu kỳ xi phông bùn đáy có nồng độ chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng (TSS) rất cao, là nguồn phát thải chính gây phú dưỡng hóa các nhánh sông nội địa và vùng ven biển.
4. Phân vùng chất lượng nước ven biển Cần Giờ bằng thuật toán mờ FCE và GIS
- Kết quả đánh giá mờ FCE phân chia chất lượng nước mặt ven biển thành các cấp bậc ô nhiễm rõ rệt. Các vị trí tiếp nhận trực tiếp nước thải từ các vùng tập trung đầm nuôi tôm tại các xã Lý Nhơn, An Thới Đông, Tam Thôn Hiệp và thị trấn Cần Thạnh rơi vào bậc ô nhiễm từ trung bình đến ô nhiễm nặng.
- Bản đồ nội suy thống kê địa lý IDW trên ArcGIS 10.4 đã trực quan hóa ranh giới không gian các vùng nước bị ô nhiễm hữu cơ và phú dưỡng, chỉ ra mức độ lan truyền ô nhiễm theo chế độ bán nhật triều của hệ thống sông Soài Rạp và vịnh Đồng Tranh.
5. Phân tích QSWOT và đề xuất mô hình sinh kế bền vững
- Phân tích định lượng QSWOT so sánh giữa mô hình nuôi tôm truyền thống và mô hình nuôi tôm ứng dụng công nghệ cao (nuôi tôm thẻ chân trắng siêu thâm canh 2 – 3 giai đoạn, ứng dụng công nghệ biofloc/tuần hoàn nước khép kín, có hệ thống ao lắng và xử lý chất thải xi phông riêng biệt).
- Kết quả tính toán chỉ số $I_{QSWOT}$ khẳng định mô hình nuôi tôm công nghệ cao có điểm số ưu việt vượt trội về kiểm soát môi trường, giảm thiểu rủi ro dịch bệnh, nâng cao năng suất/ha và đảm bảo tính bền vững của 5 nguồn vốn sinh kế, phù hợp với mục tiêu bảo tồn KDTSQ RNM Cần Giờ.
- Luận án đã xây dựng chi tiết quy trình kỹ thuật, dự toán chi phí đầu tư – tài chính, lộ trình chuyển đổi và các giải pháp hỗ trợ về thể chế, chính sách liên kết chuỗi giá trị cho mô hình sinh kế này tại địa phương.
Kết quả và những đóng góp mới
Đóng góp về mặt khoa học
- Luận án đã phát triển và chuẩn hóa quy trình phương pháp tích hợp liên ngành: kết hợp đánh giá đa tiêu chí (SAW), thuật toán đánh giá mờ toàn diện (FCE) dựa trên chỉ số WQI (Quyết định 1460/QĐ-TCMT) và kỹ thuật nội suy không gian thống kê địa lý (IDW trên ArcGIS) để nhận diện, lượng hóa và phân vùng chính xác mức độ ô nhiễm môi trường nước do các hoạt động sinh kế gây ra trong khu dự trữ sinh quyển.
- Ứng dụng thành công khung sinh kế bền vững DFID kết hợp phương pháp lượng hóa rủi ro và ma trận QSWOT (ISWOT) để đánh giá toàn diện tác động của sinh kế nuôi trồng thủy sản lên 5 nguồn vốn (nhân lực, tự nhiên, vật chất, tài chính, xã hội), tạo cơ sở phương pháp luận định lượng cho các nghiên cứu quản lý môi trường và sinh kế vùng ngập mặn.
Đóng góp về mặt thực tiễn
- Cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm chi tiết về hiện trạng tác động của các loại hình sinh kế đến chất lượng môi trường nước (chuỗi số liệu quan trắc 2012 – 2018 và dữ liệu đo đạc chi tiết 35 điểm năm 2020) cùng bản đồ phân vùng ô nhiễm nước mặt ven biển Cần Giờ.
- Cung cấp luận cứ khoa học thực tiễn giúp Ủy ban nhân dân huyện Cần Giờ, Ban Quản lý KDTSQ RNM Cần Giờ và các sở ngành liên quan (Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn TP.HCM) thực hiện rà soát quy hoạch vùng nuôi trồng thủy sản, kiểm soát các nguồn xả thải và ban hành các quy định quản lý môi trường phù hợp với quy chế phân khu chức năng KDTSQ.
- Đề xuất quy trình kỹ thuật và phương án kinh tế cho mô hình nuôi tôm công nghệ cao (tuần hoàn nước, kiểm soát xả thải bùn xi phông), giúp người dân địa phương nâng cao hiệu quả kinh tế, giảm thiểu rủi ro dịch bệnh và bảo vệ nghiêm ngặt hệ sinh thái rừng ngập mặn.
Kiến nghị và giải pháp đề xuất
- Giải pháp quy hoạch và kỹ thuật: Rà soát, điều chỉnh ranh giới vùng nuôi tôm tập trung ngoài khu vực rừng đệm; bắt buộc các cơ sở nuôi thâm canh phải bố trí diện tích ao lắng và hệ thống xử lý nước thải đạt quy chuẩn kỹ thuật trước khi xả ra môi trường tự nhiên; đẩy mạnh tập huấn chuyển giao kỹ thuật nuôi tôm công nghệ cao tuần hoàn nước.
- Giải pháp quản lý và cơ chế chính sách: Tăng cường công tác thanh tra, kiểm tra quan trắc chất lượng nước định kỳ tại các kênh cấp thoát nước; thiết lập cơ chế hỗ trợ nguồn vốn vay ưu đãi cho các hộ dân chuyển đổi mô hình sang công nghệ cao; hoàn thiện các quy chế phối hợp liên ngành giữa Ban Quản lý RNM Cần Giờ với chính quyền các xã trong giám sát các hoạt động sản xuất trong và ven rừng phòng hộ.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Số liệu thu thập mẫu nước mặt bổ sung và nước thải thực tế được thực hiện trong 2 đợt (tháng 7 và tháng 10 năm 2020) đại diện cho hai mùa mưa – khô, chưa phản ánh liên tục toàn bộ biến động chất lượng nước theo từng tháng trong năm; nghiên cứu tập trung sâu vào tác động của nhóm sinh kế nuôi trồng thủy sản (nuôi tôm) đến môi trường nước, trong khi các tác động tích lũy từ sinh kế du lịch và phát triển đô thị lấn biển mới chỉ được tiếp cận ở mức độ tổng quan.
- Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng tần suất quan trắc tự động và liên tục chất lượng nước mặt tại các khu vực nhạy cảm sinh thái; nghiên cứu đánh giá sức tải môi trường nước của toàn bộ hệ thống kênh rạch Cần Giờ đối với tải lượng chất thải từ nuôi trồng thủy sản; triển khai thử nghiệm và đánh giá thực tế mô hình nuôi tôm công nghệ cao tuần hoàn khép kín trên diện rộng để hoàn thiện các thông số kỹ thuật và kinh tế phù hợp với từng tiểu vùng sinh thái tại địa phương.
Giá trị tham khảo
- Đối tượng thụ hưởng:
- Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên thuộc các ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Khoa học Môi trường, Địa lý Tài nguyên, Quản lý Đất đai và Sinh thái học.
- Cán bộ quản lý và nhà hoạch định chính sách tại Ban Quản lý Khu Dự trữ Sinh quyển Rừng ngập mặn Cần Giờ, Sở Tài nguyên và Môi trường TP.HCM, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn TP.HCM, UBND huyện Cần Giờ và Chi cục Thủy sản TP.HCM.
- Nội dung có giá trị tham khảo cao:
- Quy trình tích hợp thuật toán mờ FCE (theo chỉ số WQI và Quyết định 1460/QĐ-TCMT) kết hợp kỹ thuật nội suy IDW trên ArcGIS để phân vùng ô nhiễm nước mặt.
- Khung bảng hỏi điều tra 5 nguồn vốn sinh kế DFID và phương pháp lượng hóa ma trận QSWOT (ISWOT) ứng dụng trong lựa chọn mô hình sản xuất nông – ngư nghiệp bền vững.
- Bộ số liệu phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước mặt và nước thải ao nuôi tại khu vực rừng ngập mặn ven biển Cần Giờ.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao luận án lại lựa chọn hoạt động nuôi trồng thủy sản (đặc biệt là nuôi tôm) để đánh giá sâu về tác động môi trường nước?
Trong cơ cấu các hoạt động sinh kế tại Cần Giờ, nuôi tôm nước lợ là ngành kinh tế mang lại giá trị sản xuất cao và có diện tích mở rộng mạnh nhất (tăng trên 2.077 ha trong giai đoạn 2000 – 2010). Tuy nhiên, kết quả phân tích đa tiêu chí (SAW) từ khảo sát thực địa cho thấy nuôi tôm thâm canh và bán thâm canh là hoạt động phát sinh lượng nước thải, bùn đáy tích tụ, hóa chất (chlorine, thuốc sát trùng, thức ăn dư thừa) lớn nhất trực tiếp ra hệ thống kênh rạch tự nhiên, gây nguy cơ phú dưỡng hóa và ô nhiễm nguồn nước mặt cao nhất so với các sinh kế khác.
2. Thuật toán mờ FCE (Fuzzy Comprehensive Evaluation) được ứng dụng trong luận án như thế nào?
Luận án sử dụng thuật toán mờ FCE dựa trên chỉ số chất lượng nước WQI theo Quyết định số 1460/QĐ-TCMT. Phương pháp này thiết lập các hàm thành viên mờ để chuyển đổi nồng độ thực tế của các thông số hóa lý ($\text{BOD}_5$, $\text{COD}$, $\text{DO}$, $\text{NH}_4^+$, $\text{PO}_4^{3-}$, Coliform...) thành các mức phân bậc chất lượng nước mà không bị ảnh hưởng bởi ranh giới cứng ngắc của các ngưỡng tiêu chuẩn thông thường. Sau khi chuẩn hóa ma trận trọng số linh hoạt $C_i/S_i$, ma trận mờ được nhân với vectơ trọng số để xác định chính xác cấp bậc ô nhiễm tại từng điểm lấy mẫu.
3. Phương pháp GIS và thống kê địa lý IDW đóng vai trò gì trong kết quả nghiên cứu?
Kỹ thuật nội suy nghịch đảo khoảng cách (IDW – Inverse Distance Weighting) trên phần mềm ArcGIS 10.4 được sử dụng để ngoại suy các giá trị bậc ô nhiễm FCE từ 35 vị trí quan trắc thực địa ra toàn bộ không gian mặt nước ven biển Cần Giờ. Kết quả tạo ra bản đồ phân vùng ô nhiễm nước mặt trực quan, giúp xác định rõ ranh giới các vùng ô nhiễm cục bộ tại các khu vực nuôi tôm tập trung (như xã Lý Nhơn, An Thới Đông, Tam Thôn Hiệp) và hướng lan truyền ô nhiễm theo chế độ thủy văn cửa sông.
4. Khung phân tích 5 nguồn vốn của DFID được lượng hóa như thế nào để đánh giá rủi ro sinh kế?
Luận án thiết lập hệ thống tiêu chí khảo sát và đánh giá 5 nguồn vốn theo thang đo 5 cấp độ (từ 1: Rất thấp đến 5: Rất cao) dựa trên hướng dẫn của Bộ Tài nguyên và Môi trường (2016) và phương pháp của Dufour & Bartram (2012), Hagenlocher và cộng sự (2018). Qua đó, mức độ rủi ro của từng loại hình sinh kế đối với Vốn tự nhiên (suy giảm nguồn nước, đất), Vốn nhân lực (thiếu kỹ thuật), Vốn vật chất (thiếu ao lắng), Vốn tài chính (nguy cơ thua lỗ do dịch bệnh) và Vốn xã hội (xung đột tài nguyên) được lượng hóa và so sánh cụ thể.
5. Mô hình sinh kế nào được luận án đề xuất là tối ưu nhất cho huyện Cần Giờ?
Dựa trên kết quả tính toán chỉ số $I_{QSWOT}$, mô hình nuôi tôm ứng dụng công nghệ cao (nuôi thâm canh nhiều giai đoạn, ứng dụng công nghệ biofloc/tuần hoàn nước khép kín, kiểm soát nước thải xi phông bùn đáy) được xác định là giải pháp tối ưu. Mô hình này giúp kiểm soát chặt chẽ dịch bệnh, không xả thải trực tiếp nguồn nước ô nhiễm ra môi trường tự nhiên, gia tăng năng suất trên một đơn vị diện tích và đảm bảo tính nguyên vẹn của hệ sinh thái rừng ngập mặn Cần Giờ.
Kết luận
Luận án tiến sĩ của Lâm Vĩnh Sơn (2023) đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu đánh giá tác động của các loại hình sinh kế đến môi trường nước tại Khu Dự trữ Sinh quyển Rừng ngập mặn Cần Giờ thông qua việc tích hợp các phương pháp SAW, thuật toán mờ FCE, thống kê địa lý IDW trên ArcGIS và phân tích rủi ro 5 nguồn vốn sinh kế DFID. Nghiên cứu đã chứng minh nuôi tôm thâm canh tự phát là nguồn áp lực môi trường lớn nhất, đồng thời xây dựng thành công bản đồ phân vùng ô nhiễm nước mặt ven biển và lượng hóa tính ưu việt của mô hình nuôi tôm công nghệ cao bằng công cụ QSWOT. Các kết quả đạt được cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn vững chắc phục vụ công tác quy hoạch nuôi trồng thủy sản, kiểm soát ô nhiễm và bảo tồn bền vững hệ sinh thái rừng ngập mặn Cần Giờ.