Ô nhiễm môi trường trầm tích vùng nuôi và rủi ro đối với hoạt động nuôi lồng bè ven biển Nam Trung Bộ

Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” DOI: 10.15625/vap.2019.000179 457 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH VÙNG NUÔI VÀ RỦI RO ĐỐI VỚI HOẠT ĐỘNG NUÔI LỒNG BÈ VEN BIỂN NAM TRUNG BỘ Hoàng Trung Du Viện Hải dương học - VAST, 01 Cầu Đá, Nha Trang, Việt Nam Email: hoangtrungdu1@gmail.com TÓM TẮT Báo cáo sử dụng nguồn số liệu từ các điều tra, khảo sát chất lượng môi trường trầm tích tại một số vùng nuôi lồng bè trong vùng biển Nam Trung Bộ. Kết quả cho thấy sự tích lũy và gia tăng thành phần của chất hữu cơ tại vùng nuôi: giá trị về tổng chất hữu cơ (Total Organic Matter - TOM) cho thấy tăng cao từ 1,5 đến 2 lần so với giá trị của TOM ở tầng trầm tích bề mặt các vùng vịnh ven bờ. Kết quả tính toán lượng phát thải N và P từ các khu vực nuôi trồng thủy sản cho thấy lồng nuôi tôm hùm là nguồn phát thải chất dinh dưỡng trong môi trường vịnh. Trong đó, nuôi tôm hùm đã phát thải lượng nitơ và phốt pho trong môi trường biển tương ứng khoảng 28917 tấn nitơ/năm và 7740 tấn photpho/năm. Mật độ lồng tăng lên và việc mở rộng các khu vực nuôi lồng, làm tăng một lượng lớn chất thải hữu cơ tích tụ vào trong vịnh và ảnh hưởng đến môi trường trầm tích, tác động trực tiếp đến sự tăng trưởng và phát triển của sinh vật nuôi. Kết quả là, nó gây ra ô nhiễm cho vùng nước ven biển và hiện tượng suy giảm ô-xy đột ngột là nguyên nhân ban đầu gây chết cá hàng loạt trong nghề nuôi lồng bè. Từ khóa: Nuôi lồng bè, tích lũy, chất hữu cơ, Nam Trung Bộ. 1. GIỚI THIỆU Vùng ven biển Nam Trung Bộ là khu vực tập trung nhiều đàm phá, vũng vịnh nơi thủy vực có dạng nửa kín thích hợp cho việc nuôi trồng thủy sản trên biển, nhất là nghề nuôi thương phẩm cá mú và tôm hùm lồng. Thông thường nuôi trồng thủy sản trên biển được tiến hành theo kiểu nuôi lồng hoặc bè (kiểu nuôi lồng kết chùm). Các lồng nuôi tâp trung trong những khu vực khác nhau trong vũng vịnh. Hơn nữa, việc nuôi lồng cũng khác nhau tùy theo địa phương nhưng thông thường có hai loại: nuôi lồng chìm và lồng nổi [1]. Loại hình nuôi lồng - bè nổi này có ưu điểm về kỹ thuật như: dễ quản lý, cho ăn, làm vệ sinh lồng, và khả năng cung cấp oxy do xáo trộn bởi gió khá tốt. Nhược điểm chính là hạn chế dòng chảy vào - ra vùng nuôi nên tạo ra sự tích tụ chất dinh dưỡng kề cận lồng. Chính chất thải từ các hoạt động nuôi trồng thủy sản có tiềm năng làm giàu dinh dưỡng của hệ sinh thái thủy sinh. Các chất thải tồn tại trong dạng không tan (bao gồm các thức ăn dư thừa, các sản phẩm thải); các chất hòa tan vô cơ hay hữu cơ xuất phát từ sự bài tiết của sinh vật nuôi. Cùng với dinh dưỡng hòa tan ở các lớp nước bên trên, lượng dinh dưỡng phóng thích ra từ đáy khá lớn làm gia tăng và gây ra những tác động tiêu cực như hiện tượng phú dưỡng; hiện tượng tảo nở hoa và tạo ra những hiệu ứng tiêu cực đối với thủy vực. Một khi hiện tượng này kéo dài, nhiều loài thủy sinh vật gây độc cũng xuất hiện trong các thủy vực ven bờ. Một số nghiên cứu trước đây cho thấy hầu như các hoạt động nuôi trồng thủy sản nhất là nuôi tôm hùm lồng ở Xuân Tự tạo ra các lớp trầm tích giàu chất hữu cơ trong phạm vi 2,5km [2]. Bên cạnh hiệu quả kinh tế có được từ nuôi trồng thủy sản thì vùng ven biển cũng đang có những dấu hiệu suy thoái môi trường. Hiện số lồng nuôi ở các vùng biển đã quá tải, mật độ rất dày, môi trường biển xung quanh khu vực nuôi đang ngày càng ô nhiễm nặng, làm gia tăng dịch bệnh; gây ra những rủi ro về hiện tượng tôm chết hàng loạt những năm gần đây, chưa kể việc nảy sinh tranh chấp vùng nuôi dẫn đến mất an ninh trật tự. Trước thực trạng của nuôi trồng thủy sản ở ven biển Nam Trung Bộ, bài cáo sử dụng số liệu từ nhiều nguồn nghiên cứu nhằm tập trung phân tích yếu tố ộ nhiễm môi trường trầm tích, và đánh giá một số khả năng tác động đến hoạt động NTTS trong vùng biển ven bờ. Nhằm cung cấp thông tin, về một số nguyên nhân gây ra các nguy Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” 458 cơ đối với việc phát triển nghề nuôi lồng bè hiện nay, đồng thời giúp các nhà quản lý có được có sở khoa học trong việc quản lý, khai thác và bảo vệ môi trường - phát triển bền vững. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Sử dụng các tài liệu và nguồn số liệu từ các điều tra, khảo sát môi trường liên quan đến hiện tượng tôm hùm chết ở ven biển Nam Trung Bộ những năm gần đây, các báo cáo của đề tài VAST05.03/15-16 và một số thông tin từ website cổng thông tin điện tử Khánh Hòa, Phú Yên Sử dụng số liệu phân tích cụ thể của nhiệm vụ môi trường tỉnh Khánh Hòa (đối với vịnh Vân Phong, Nha Trang) và Phú Yên (vịnh Xuân Đài, vịnh Vũng Rô) và nguồn tư liệu liên quan (loại nguồn tác động) để xác định thông tin và những thông số môi trường cần nghiên cứu. Nhóm thông số môi trường nước biển ven bờ như: Nhiệt độ (oC), độ muối (‰), pH, Oxy hòa tan - thông số ô nhiễm hữu cơ, muối dinh dưỡng vô cơ hòa tan Nito và Phosphorus (Dissolved inorganic nitrogen- DIN, Dissolved Organic Phosphorus- DIP); Nhóm môi trường trầm tích như: Lắng đọng, TOM, tổng N, tổng P Ngoài ra, tham khảo và trích dẫn các tài liệu liên quan đến đặc điểm khí tượng - thuỷ văn (độ ẩm, lượng bốc hơi, lượng mưa) liên quan đến thủy vực,.Các số liệu kinh tế - xã hội dùng để tính toán các nguồn thải vào thủy vực; và các quy chuẩn việt nam được áp dụng với chất lượng môi trường nước (nước mặt, nước ngầm, nước biển ven bờ ) (các hệ số phát thải, tiêu chuẩn về tải lượng thải vào các thuỷ vực Khảo sát, phân tích đánh giá các lớp trầm tích vùng nuôi từ lớp trong cột trầm tích thu được ở vùng nuôi lồng bè trong vũng vịnh ven bờ như: vịnh Xuân Đài, Vũng Rô - Phú Yên, vịnh Vân Phong, Nha Trang - Khánh Hòa. Tính toán lượng thải N/P từ các hoạt động nuôi trồng thủy sản theo công thức của Wallin, M. và Hakanson, L., (1991). [3] L = P x (Fc x Cfeed - Cfish). L: Lượng N hoặc P thải vào môi trường (kg/m2) P: Tổng sản lượng sản xuất (kg/m2) Fc /FCR: Hệ số chuyển đổi thức ăn Cfeed: Hàm lượng N/P trong thức ăn (%) Cfish: Hàm lượng N/P trong thức ăn trong tôm hùm, cá (%) 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Chất lượng môi trường trầm tích trong các vùng nuôi lồng bè: Qua số liệu đo đạc cho thấy tốc độ lắng đọng tại vùng nuôi lồng bè tại vị trí gần lồng bè khá cao so với các điểm ngoài xa, các thành phần có khả năng lắng xuống đáy có hàm lượng hữu cơ khá cao (đặc biệt là vị trí ở gần bè nuôi). Các giá trị về TOM cho thấy chúng có hàm lượng cao từ 1,5 đến 2 lần co với giá trị của TOM ở tầng trầm tích bề mặt. Điều này cho thấy, khi chúng lắng đọng ở nền đáy sẽ làm gia tăng chất hữu cơ. Khi xem xét mức độ thành phần N trong các lớp độ sâu trầm tích khác nhau cho thấy giá trị cao nhất đạt được là lớp gần với bề mặt trầm tích đáy (0-2cm) và chúng giảm dần theo độ sâu của cột trầm tích. Điều này cũng xảy ra tương tự ở vịnh Vũng Rô, chỉ có điều lượng N trong các lớp trầm tích nhỏ hơn rất nhiều so với ở vịnh Nha Trang (hình 1). Nghiên cứu, khảo sát về các quá trình của Ni tơ trong các lồng nuôi ven biển cho thấy rằng 67-89% lượng nitơ bổ sung vào các hệ thống lồng nuôi bị thất thoát ra bên ngoài môi trường [4],[5]. Điều này có thể là nguyên nhân làm gia tăng hàm lượng Ni tơ trong vịnh Vũng Rô cũng như vịnh Nha Trang. Nhiều nghiên cứu đã đề cập đến những tác động của lồng bè nuôi trên nền đáy do quá trình lắng đọng các chất hữu cơ được thải ra từ quá trình nuôi [6]. Những sản phẩm thải ra có từ nhiều nguồn khác nhau: chúng có thể từ phân hủy thức ăn dư thừa hay chất cặn lắng; hay là sản phẩm được phân rã từ phần đã bị lắng xuống đáy xung quanh khu vực lồng bè [7],[8]. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 459 Bảng 1: Giá trị về tốc độ lắng đọng tại các vị trí trong khu vực NTTS và ngoài khu vực nuôi (theo nguồn VAST05.03/15-16) Vịnh Nha Trang Thời gian đặt (ngày) Tốc độ lắng (mg.cm -2 .d -1 ) TOM (%) TR- NT1 4 1,71 16,0 TR-NT2 4 6,81 10,0 TR-NT3 4 2,84 19,9 TR-NT5 4 1,86 11,3 Vịnh Vũng Rô Thời gian đặt (ngày) Tốc độ lắng (mg,cm -2 ,d -1 ) TOM (%) TR-VR1 2 1,47 8,0 TR-VR2 2 3,02 11,3 TR-VR3 2 2,53 7,1 Ghi chú: NT1, VR1: vị trí trong vùng nuôi; NT2, VR2: Vị trị ngoài gần vùng nuôi; NT3, VR3: Xa vùng nuôi (khoảng cách 3km). Hình 1: Phân bố của tổng N theo các lớp của các cột trầm tích trong vịnh Nha Trang - Khánh Hòa: NT1- Trong vùng nuôi; NT2- giữa vùng NTTS lồng bè. Kết quả tính toán lượng phát thải N và P từ các khu vực nuôi trồng thủy sản cho thấy lồng nuôi tôm hùm là nguồn phát thải chất dinh dưỡng ô nhiễm nhất trong môi trường vịnh. Trong nuôi tôm hùm, nó đã phát thải lượng nitơ và phốt pho trong môi trường biển tương ứng khoảng 28917 tấn nitơ/năm và 7740 tấn photpho/năm; Hơn nữa, trong sản xuất tôm hùm thương phẩm, lượng nitơ và photpho được thải ra môi trường là 261,47 kg/ngày và 69,98 kg/ngày. Theo ông Lê Anh Tuấn (2012), cho thấy trọng lượng đạm - tính bằng N từ lồng nuôi tôm hùm là 257 kg/tấn tôm hùm thương phẩm tại tỉnh Khánh Hoà năm 2010. Kết quả tính toán cho thấy lồng nuôi tôm hùm có ảnh hưởng lớn hơn các nguồn khác, do tỷ lệ chuyển đổi thức ăn của tôm hùm khá cao dẫn đến lượng Nitơ và Phốt pho dư thừa từ thức ăn thải ra rất cao đưa vào môi trường trầm tích vịnh Nha Trang. Từ đó sự phát thải lượng N và P sẽ khác nhau và biến đổi mạnh trong vùng nuôi (bảng 2 và bảng 3). Hình 2: Phân bố của tổng N (mg/kg) theo các lớp của các cột trầm tích trong vịnh Vũng Rô - Phú Yên: VR1- Trong vùng nuôi; VR2- giữa vùng NTTS lồng bè. Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” 460 Bảng 2: Số lượng lồng nuôi và hệ số chuyển đổi thức ăn - FCR (food convert ratio) đối với các đối tượng nuôi khác nhau trong NTTS lồng bè tại Nha Trang - Khánh Hòa Đối tượng nuôi Số lượng lồng nuôi 2015 (3) Sản lượng 2015 (tấn) (3) FCR (thức ăn tươi) Tôm hùm lồng 2,743 187 27,7(1) Cá biển nuôi lồng bè Cá bớp 495 120 6-8 Cá mú 183 15 Cá chẽm 144 7 Cá khác 80 4 Bảng 3: Lượng ni tơ và phốt pho thải ra từ các lồng bè ở vịnh Nha Trang - Khánh Hòa. NTTS lồng bè Ni tơ (lồng tôm) Phốt pho (lồng tôm) Ni tơ (lồng cá) Phốt pho (lồng cá) Lượng phát thải N, P (tấn) 17,91 4,79 3,33 0,97 Lượng phát thải N, P/tấn tôm, cá (kg/tấn) 95,75 25,63 22,82 6,63 Từ các kết quả trên cho thấy hoạt động nuôi trồng bằng lồng trên biển ở vịnh Nha Trang ít nhiều cũng đã góp phần gia tăng hàm lượng chất hữu cơ và dinh dưỡng trong cột nước và trầm tích đáy trong khu vực nuôi tôm hùm lồng. Những hệ quả và tác động tiên cực từ ô nhiễm trầm tích đối với nghề nuôi lồng bè: Do nhiều vùng nuôi có quá trình phát triển nuôi trồng thủy sản diễn ra trong một thời gian dài, lượng dư thừa chất thải hữu cơ tích lũy vào các đầm, vũng vịnh nhiều năm dẫn đến ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình sinh trưởng và phát triển của đối tượng nuôi [9]. Từ đó, dẫn tới ô nhiễm nguồn nước và thiếu ô-xy cục bộ là nguyên nhân ban đầu khiển tôm hùm nuôi bị chết hàng loạt ở vịnh Xuân Đài - Phú Yên ( tren-tram-ty-dong-c52a877771.html); hay hiện tượng tảo nở hoa ở vịnh Vân Phong- Khánh Hòa năm 2017. Một số kết quả thu thập liên quan ghi nhận vào 2 thời điểm khác nhau của 2016 và 2017 về hiện tượng tôm - cá trong lồng bè chết hàng loạt cho thấy sự giống nhau khá trùng lặp về nắng nóng kéo dài liên tục (4 ngày liên tiếp) + thời điểm xảy ra lúc nửa đêm và gần sáng có mực nước thủy triều thấp. Điều này, dẫn tới khả năng các chất hữu cơ trên có khả năng phân rã - khoáng hóa nhanh trong môi trường biển (với độ pH cao), đòi hỏi nhu cầu oxy hòa tan trong nước, và cục bộ sẽ tiêu thụ 1 lượng oxy lớn trong khoảng thời gian ngắn, dẫn đến sự suy giảm lượng oxy hòa tan đột ngột (thường xảy ra vào ban đêm và gần sáng). Kết hợp với các yếu tố khách quan như: do kết cấu và kiểu nuôi lồng bè tại các vịnh có sự khác biệt so với các vùng nuôi khác như ở vịnh Vũng Rô, vịnh Vân Phong, vịnh Nha Trang, vịnh Cam Ranh. Chính vì vậy, khi có hiện tượng thiếu hụt oxy hòa tan trong nước vào thời điểm ban đêm - và gần sáng các vật nuôi trong lồng bè đều không có khả năng di chuyển lên vùng nước có hàm lượng oxy hòa tan tốt hơn, để tránh bị sốc do thiếu oxy. Mặt khác, do nắng nóng kéo dài (nhiệt độ cao trong nước) sẽ dẫn tới quá trình phân rã và khoáng hóa mạnh các chất hữu cơ tích lũy lâu ngày trong nền đáy của vùng nuôi. Sự gia tăng sẽ làm khả năng phóng thích các chất khí như H2S và NH4 từ trầm tích đi vào cột nước (khi môi trường nước đáy có điều kiện yếm khí cao - oxy hòa tan thấp, tạo điều kiện cho các vi sinh vật yếm khí hoạt động mạnh). Các khí H2S và NH4, chúng có khả năng gây ngộ độc cho sinh vật nuôi lồng bè (gây chết hàng loạt) và tồn thất lớn cho những người nuôi thủy sản. Lời cảm ơn Báo cáo gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các chủ nhiệm đề tài VAST05.03/15-16; nhiệm vụ bảo vệ môi trường tỉnh Khánh Hòa năm 2017 và đồng nghiệp trong phòng Sinh thái biển - Viện Hải dương học, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Yên, đã cung cấp thông tin và tạo điều kiện để hoàn thành các chuyến khảo sát, và thu thập số liệu thành công. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 461 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Lai Van Hung., and Le Anh Tuan, (2008). Lobster Sea Cage Culture in Vietnam. Proceeding of Tropical Spiny Lobster Aquaculture Symposium in Nha Trang, ACIAR Proceeding 132: 10-17. [2]. Hoàng Trung Du, Ricardo P. Babaran, Nygiel B. Amanda, Wilfredo L. Campos, Wenresti G. Gallardo, 2006. Những tác động môi trường của lồng nuôi trong vịnh Vân Phong, Khánh Hòa, Việt Nam. Trong kỷ yếu hội thảo: “Tổng kết đề án VS/RDE/02: Giải pháp Quản lý Môi trường ven biển để phát triển bề vững”, Nha Trang tháng 5/2006: 124- 136 [3]. Wallin, M and Hakanson, L. (1991). Nutrient loading models for estimating the environmental effects of marine fish farms. s.l. : In: Maekinen, T. (Ed.), Marine aquaculture and the environment, Nord 1991:22, Nordic Council of Ministers, Copenhagen, pp. 39-57., 1991 [4]. Leung, K. M. Y., J. C. W. Chu and R. S. S. Wu (1999). Nitrogen budgets for the areolated grouper Epinephelelus areolatus culture under laboratory conditions and in open-sea cages. Mar. Eco. Prog. Ser., 186: 271-281 [5]. Nordvarg, L. and T. Johanson (2002). The effects of fish farm effluents on the water quality in the Aoland archipelago, Baltic Sea. Aquaculture Engineering, 25: 253-279 [6]. Karakassis, I., M. Tsapakis, E. Hatziyanni, K. N. Papadopoulou and W. Plaiti (2000). Impacts of cage farming of fish on the seabed in the Mediterranean coastal areas. ICES Journal of Marine Science, 57:1462-1471 [7]. Neori, A., M. D. Krom, and J. v. Rijn (2007). Biogeochemical processes in intensive zero-effluent marine fish culture with recirculating aerobic and anaerobic biofilters. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 349 (2):235-247. [8]. Papageorgiou, N., I. Kalantzi, and I. Karakassis (2010). Effects of fish farming on the biological and geochemical properties of muddy and sandy sediments in the Mediterranean Sea. Marine Environmental Research 69 (5):326-336 [9]. Sowles, J. W., L. Churchil and W. Silvert. 1994. The effect of benthic carbon loading on the degradation of bottom conditions under farm sites, pp. 31-46. In: Modeling benthic impacts of organic enrichment from marine aquaculture. Can. Tech. Rep. Fish.Aquat.Sci.1949.xi+125p.B.T.Hargrave. SEDIMENT POLLUTION OF AQUACULTURE CAGES AND THE RISK FOR ACTIVITIES OF CAGE FARM IN COASTAL WATERS OF SOUTH CENTRAL VIETNAM Hoang Trung Du Institute of Oceanography- VAST, 01 Cau Da, Nha Trang, Vietnam Email: hoangtrungdu1@gmail.com ABSTRACTS The report have used the sources of data from the surveys on sediment quality in the cage aquaculture areas in the South Central region. The results showed that the accumulation and the increasing for the composition of organic matter in the aquaculture areas: the value of total organic matter (TOM) were shows an increase of TOM from 1.5 to 2 times is higher than TOM of surface sediment in the coastal areas. The results of calculation for N and P emissions, show that the most source of nutrients are coming from farming of lobster cages. In which, lobster farming has released nitrogen and phosphorus contents input into the marine environment, respectively about 28917 tons of nitrogen per year, and 7740 tons of phosphorus per year. The increased cage densities and extension of the cage aquaculture areas, which increased a large amount of organic waste to accumulate in the bays, and affects to sediment environment, and directly impacts the growths and development of organisms in cages. As a result, it causes to the pollution for coastal waters and the phenomenon of oxygen depletion in cage farming to kill the mass of fishes in cages. Keywords: Aquaculture cages, accumulation, organic components, South Central Vietnam.