Luận án Tiến sĩ Khoa học Môi trường: Môi trường bãi cát ven biển đông bắc Việt Nam và định hướng sử dụng hợp lý

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:175

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là đánh giá được các đặc điểm môi trường, các nguyên nhân tự nhiên và nhân sinh gây suy thoái chất lượng môi trường BCVB làm cơ sở đề xuất định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên BCVB Đông Bắc Việt Nam. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Khoa học Môi trường: Môi trường bãi cát ven biển đông bắc Việt Nam và định hướng sử dụng hợp lý

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _______________________ Đỗ Thị Thu Hương MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG HỢP LÝ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Hà Nội - 2019
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ______________________ Đỗ Thị Thu Hương MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG HỢP LÝ Chuyên ngành:Môi trường đất và nước Mã số: 9440301.02 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Nguyễn Đình Hòe 2. PGS.TS. Trần Đình Lân XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN ÁN PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải Hà Nội – 2019
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Các trích dẫn sử dụng trong luận án đã ghi rõ tên tài liệu tham khảo và tác giả của tài liệu đó. Những biểu, bảng, hình trong luận án không ghi nguồn tài liệu là do chính tác giả luận án xây dựng. Tác giả Đỗ Thị Thu Hương
LỜI CẢM ƠN Luận án này được hoàn thành với sự hướng dẫn tận tâm, nhiệt tình của PGS. TS. Nguyễn Đình Hòe và PGS.TS. Trần Đình Lân. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với các thầy hướng dẫn – những người đã truyền cho tôi nhiệt huyết, quyết tâm và lòng say mê nghiên cứu khoa học. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Lãnh đạo Viện Tài nguyên và Môi trường biển, Phòng Tư liệu và Viễn thám Biển, các cán bộ nghiên cứu của Viện Tài nguyên và Môi trường biển đã hỗ trợ, tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong việc thu thập tài liệu, tiến hành khảo sát thu mẫu, phân tích mẫu vật trong suốt quá trình hoàn thành luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo công tác tại Khoa Môi trường, đặc biệt là các thầy cô thuộc Bộ môn Quản lý Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong thời gian học tập nghiên cứu tại trường. Tôi xin cảm ơn đề tài nghiên cứu cơ bản “Nghiên cứu xây dựng bộ chỉ số sừ dụng bền vững bãi biển du lịch biển miền Bắc Việt Nam”, mã số KHCBBI.01/18-20 đã hỗ trợ NCS trong việc cập nhật số liệu. Tôi cũng xin cảm ơn gia đình, người thân đã ủng hộ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể toàn tâm học tập và hoàn thành được luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận án Đỗ Thị Thu Hương
MỤC LỤC MỤC LỤC ..................................................................................................................... 1 DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... 3 DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................... 4 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................... 5 MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 6 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................... 10 1.1. TỔNG QUAN VỀ BÃI CÁT VEN BIỂN, MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ...........................................................................................................................................................10 1.1.1. Khái niệm bãi cát ven biển .......................................................................... 10 1.1.2. Môi trường bãi cát ven biển ........................................................................ 11 1.1.3. Sử dụng hợp lý tài nguyên bãi cát ven biển ................................................ 14 1.2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ................................................................................................................................................14 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .............................................................. 14 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ............................................................... 27 1.3. ĐIỀU KIỆN HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC..................................................................................................................................................30 1.3.1. Địa chất ....................................................................................................... 30 1.3.2. Địa hình ....................................................................................................... 31 1.3.3. Cấu trúc kiến tạo ......................................................................................... 32 1.3.4. Khí hậu – thủy văn ...................................................................................... 32 1.4. HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC ....36 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 41 2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................................41 2.2. CÁCH TIẾP CẬN .................................................................................................................41 2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...........................................................................45 2.3.1. Thu thập phân tích, đánh giá tổng hợp và thừa kế dữ liệu ......................... 45 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu điển hình ............................................................ 46 2.3.3. Các phương pháp thu mẫu và đo nhanh tại hiện trường ............................ 46 2.3.4. Phân tích khung DPSIR .............................................................................. 49 2.3.5. Phương pháp viễn thám và GIS ................................................................ 50 2.3.6. Phương pháp chỉ số đánh giá chất lượng bãi cát ven biển ........................ 51 2.3.7. Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm ................................. 59 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................. 63 3.1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC HÌNH THÁI VÀ PHÂN BỐ BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM ............................................................................................................63 3.1.1. Phân bố bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam............................................ 63 3.1.2. Phân loại bãi ............................................................................................... 66 3.1.3. Đặc điểm hình thái bãi ................................................................................ 68 3.1.4. Đặc trưng trầm tích bãi cát ven biển .......................................................... 72 1
3.1.4.1. Thành phần cơ học của trầm tích bãi cát ven biển ............................... 72 3.1.4.2. Thành phần khoáng vật trong trầm tích bãi.......................................... 75 3.1.4.3. Hàm lượng cacbonate trong trầm tích bãi ............................................ 76 3.2. HIỆN TRẠNG VÀ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM ............................................................................................................77 3.2.1. Hàm lượng dầu trong trầm tích bãi ............................................................ 77 3.2.2. Chất thải rắn ............................................................................................... 79 3.2.3. Đặc điểm môi trường nước ở bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam .......... 81 3.2.3.1. Chất lượng nước lỗ rỗng....................................................................... 81 3.2.3.2. Chất lượng nước biển ven bãi .............................................................. 85 3.3. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA HỆ SINH THÁI BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM ..........................................................................................................................88 3.3.1. Hệ thực vật .................................................................................................. 88 3.3.2. Hệ động vật không xương sống ................................................................... 91 3.3.3. Hệ động vật có xương sống ......................................................................... 95 3.4. PHÂN TÍCH TÁC ĐỘNG TỰ NHIÊN VÀ NHÂN SINH ĐẾN CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM ...................................97 3.4.1. Tác động nhân sinh đến chất lượng môi trường bãi biển ........................... 97 3.4.2. Ảnh hưởng của các quá trình tự nhiên và dâng cao mực nước biển đến môi trường bãi cát ven biển ....................................................................................... 107 3.4.3. Các đáp ứng về cơ chế chính sách đối với chất lượng bãi cát ven biển ... 112 3.5. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM BẰNG CHỈ SỐ.................................................................................................... 117 3.5.1. Kết quả xác định trọng số ......................................................................... 117 3.5.2. Kết quả xác định giá trị của các chỉ số hợp phần..................................... 117 3.5.3. Kết quả đánh giá tổng hợp chất lượng bãi cát ven biển ........................... 120 3.6. ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG HỢP LÝ VÀ GIẢI PHÁP QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM ................................................................ 123 3.6.1. Cơ sở đề xuất ............................................................................................. 123 3.6.2. Định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường bãi cát ven biển ...................................................................................................................... 124 3.6.3. Các giải pháp bảo vệ tài nguyên và môi trường bãi cát ven biển ............ 128 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 133 KẾT LUẬN ............................................................................................................... 133 KIẾN NGHỊ .............................................................................................................. 134 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN......................................................................................................... 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 137 PHỤ LỤC .................................................................................................................. 150 2
DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1. Tổng hợp các chỉ số sử dụng trong đánh giá chất lượng BCVB ................ 26 Bảng 1. 2. Đặc điểm một số sông chính vùng bờ Đông Bắc ........................................ 34 Bảng 1. 3. Đặc trưng sóng tại một số trạm vùng ven bờ Đông Bắc Việt Nam ............ 35 Bảng 1. 4. Vị trí, thời gian và số lượng mẫu ................................................................ 48 Bảng 2. 1. Cấu trúc chỉ số đánh giá chất lượng môi trường bãi cát ven biển .............. 53 Bảng 2. 2. Điểm số phân loại chất lượng bãi về mặt hàm lượng vi sinh vật gây bệnh 54 Bảng 2. 3. Thang phân loại chất lượng bãi biển về mặt môi trường nước ................... 55 Bảng 2. 4. Thang phân loại chất lượng bãi cát ven biển về dịch vụ và cơ sở hạ tầng. 55 Bảng 2. 5. Thang phân loạichất lượng bãi cát ven biển về mặt cấu trúc hình thái...... 57 Bảng 2. 6. Thang điểm số đánh giá chất lượng bãi cát ven biển về mặt sinh thái ...... 58 Bảng 3. 1. Đặc trưng cấp hạt trung bình của trầm tích bãi cát ven biển Đông Bắc ..... 73 Bảng 3. 2. Biến thiên độ hạt theo vùng triều ở bãi cát ven biển Đông Bắc ................. 73 Bảng 3. 3. Hàm lượng chất dinh dưỡng trong nước lỗ rỗng ở bãi cát ven biển Đông Bắc ................................................................................................................................ 84 Bảng 3. 4. Hàm lượng vi sinh vật trong nước lỗ rỗng .................................................. 85 Bảng 3. 5. Các thông số lý học môi trường nước vùng bãi cát ven biển 2012-2013 .. 86 Bảng 3. 6. Hàm lượng ôxy hòa tan trong nước biển ven bờ 2012-2013 ...................... 87 Bảng 3. 7. Số loài và mật độ thực vật phù du 2012-2013 ............................................ 90 Bảng 3. 8. Ma trận biến động lớp phủ và sử dụng đất khu vực bãi biển Đồ Sơn (ha) .................................................................................................................................... 102 Bảng 3. 9. Ma trận biến động lớp phủ và sử dụng đất khu vực Bãi Cháy – Hạ Long (ha) .............................................................................................................................. 103 Bảng 3. 10. Biến động diện tích một số bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam 2004 - 2010 ............................................................................................................................ 112 Bảng 3. 11. Trọng số chỉ số hợp phần ........................................................................ 117 Bảng 3. 12. Điểm số đánh giá chỉ số về chức năng giải trí ........................................ 118 Bảng 3. 13. Điểm số đánh giá chất lượng bãi cát ven biển về mặt sinh thái ............. 119 Bảng 3. 14. Bảng thống kê các tiêu chí và kết quả tính chỉ số bảo vệ bãi ................. 120 Bảng 3. 15. Kết quả áp dụng chỉ số đánh giá chất lượng bãi cát ven biển Đông Bắc 121 3
DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1. Mặt cắt hệ thống bãi cát ven biển ............................................................11 Hình 1. 2. Mô hình môi trường bãi cát ven biển .......................................................12 Hình 2. 1. Sơ đồ khu vực nghiên cứu........................................................................44 Hình 2. 2. Sơ đồ quy trình phương pháp thực hiện ...................................................62 Hình 3. 1. Sơ đồ vị trí bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam....................................65 Hình 3. 2. Mặt cắt hình thái bãi Trà Cổ (mùa mưa) ..................................................70 Hình 3. 3. Mặt cắt hình thái bãi Trà Cổ (mùa khô) ...................................................70 Hình 3. 4. Mặt cắt hình thái bãi Tiên (mùa khô) .......................................................71 Hình 3. 5. Mặt cắt hình thái bãi Tiên (mùa mưa)......................................................71 Hình 3. 6. Độ chọn lọc trung bình của trầm tích bãi cát ven biển Đông Bắc ...........74 Hình 3. 7. Hàm lượng khoáng vật trong trầm tích bãi cát ven biển Đông Bắc.........76 Hình 3. 8. Hàm lượng cacbonat trung bình mùa mưa trong trầm tích bãi cát ven biển ...................................................................................................................................77 Hình 3. 9. Phân bố hàm lượng dầu trong trầm tích bãi .............................................78 Hình 3. 10. Chất thải rắn ở bãi biển Đồ Sơn 295 và bãi Tình Yêu (Cô Tô) .............80 Hình 3. 11. Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong nước lỗ rỗng bãi cát ven biển Đông Bắc ...................................................................................................................83 Hình 3. 12. Biến động hàm lượng dầu trong nước ven bãi cát theo mùa (2012-2013) ...................................................................................................................................88 Hình 3. 13. Cỏ biển (Loài Halophila ovalis)bắt gặp ở phần thấp triều của Bãi Dài, Vân Đồn, Quảng Ninh (tháng 3 năm 2019) ..............................................................89 Hình 3. 14. Một số loài động vật đáy bắt gặp ở bãi cát ven biển Đông Bắc (T3/2019)...................................................................................................................92 Hình 3. 16. Hiện trạng môi trường tại một số bãi cát ven biển.................................98 Hình 3. 17. Cống thải nước sinh hoạt tại bãi Đồ Sơn và Trà Cổ ..............................98 Hình 3. 18. Biến động hàm lượng Coliform trung bình trong nước lỗ rỗng trước và trong mùa du lịch ......................................................................................................99 Hình 3. 19. Biến động cảnh quan xung quanh bãi Đồ Sơn 2001-2017 ..................101 Hình 3. 20. Biến động cảnh quan xung quanh bãi Hạ Long –Tuần Châu 2007-2017 .................................................................................................................................104 Hình 3. 21. Khai thác cát ở Quan Lạn phá hủy cảnh quan môi trường (9/2015)....105 Hình 3. 22. Biến đổi hình thái bãi Trà Cổ theo mùa ...............................................109 Hình 3. 22. Biến đổi hình thái bãi Quan Lạn theo mùa ..........................................109 Hình 3. 23. Biến đổi hình thái Tiên theo mùa .........................................................109 Hình 3. 25. Biến đổi hình thái Bãi Dài theo mùa ....................................................110 Hình 3. 25. Biến đổi hình thái bãi Đồ Sơn 295 theo mùa .......................................110 Hình 3. 26. Biến đổi hình thái bãi Cát Cò 1 theo mùa ............................................110 Hình 3. 27. Áp dụng khung DPSIR cho hệ thống bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam .........................................................................................................................116 Hình 3. 28. Kết quả tính toán các chỉ số thành phần về chức năng giải trí.............122 4
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BCVB Bãi cát ven biển BĐKH Biến đổi khí hậu BQI Beach Quality index (chỉ số chất lượng bãi biển) BOD Biochemical Oxygen demand (Nhu cầu ôxy sinh hóa) COD Chemical Oxygen demand (Nhu cầu ôxy hóa học) CSHT Cơ sở hạ tầng DO Dissolved oxygen (Ôxy hòa tan) DPSIR Driving forces – Pressure – Status- Impact – Response (DPSIR) Động lực – Sức ép – Hiện trạng – Tác động – Đáp ứng ĐVĐ Động vật đáy ĐBVN Đông Bắc Việt Nam GIS Geographic information system (Hệ thông tin địa lý) IUCN International Union for Conservation of Nature (Tổ chức bảo tồn thiên nhiên thế giới) Md Đường kính cấp hạt trung bình MK Mùa khô MM Mùa mưa NTTS Nuôi rtroonfg thủy sản QCVN Quy chuẩn Việt Nam QLTHVB Quản lý tổng hợp vùng bờ VLXD Vật liệu xây dựng 5
MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Bãi cát ven biển là một trong những loại hình tài nguyên biển quan trọng do lợi ích của nó mang lại cho cuộc sống con người: là nơi sinh cư của nhiều loài sinh vật có giá trị kinh tế; phục vụ phát triển du lịch tắm biển, nghỉ dưỡng... Bãi cát ven biển còn là vành đệm mềm bảo vệ bờ biển, bờ đảo dưới tác động của sóng biển và các quá trình biển. Nhiều bãi có giá trị neo đậu, bến bãi cho tàu thuyền đánh cá, kéo thuyền tránh bão cho ngư dân. Đây cũng là loại hình tài nguyên nhạy cảm, dễ bị tổn thương do các tác động của thiên nhiên và hoạt động của con người, đặc biệt là đối với tác động của biến đổi khí hậu, dâng cao mực nước biển. Trong những năm gần đây, các nhà khoa học cũng như quản lý đã có những thay đổi về cách nhận định đối với bãi cát ven biển: nó không chỉ là nơi vui chơi, giải trí mà còn được nhìn nhận là một hệ thống môi trường đa chiều, nơi diễn ra các tương tác của hoạt động kinh tế - xã hội – sinh thái – môi trường, nơi cung cấp các chức năng và dịch vụ nhằm cải thiện cuộc sống của con người [110]. Theo đó, chúng có thể cung cấp các chức năng như bảo vệ bờ, giải trí và sinh thái – môi trường. Tuy nhiên, việc khai thác và sử dụng tài nguyên này lâu nay luôn hướng tới phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, ít quan tâm đến chức năng sinh thái bãi. Đồng thời, việc chỉ quan tâm khai thác chức năng giải trí dẫn đến thực tế quản lý và sử dụng bãi cát ven biển chưa thực sự phù hợp với đặc điểm thành tạo và cấu trúc tài nguyên – môi trường bãi [111]. Chính vì vậy, nhiều vấn đề môi trường đã phát sinh như xói lở bãi, ô nhiễm nước ven bãi và phá hủy cảnh quan xung quanh bãi… Để hạn chế vấn đề này, quản lý môi trường BCVB cần xác định đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng đến chúng và từ đó tìm ra cách thức điều chỉnh để cải thiện. Và điều này chỉ có thể đạt được khi có một sự hiểu biết đầy đủ về môi trường của BCVB, các cơ chế hình thành và phát triển cũng như các động lực tương tác trong hệ thống bãi – biển. Bên cạnh đó, tầm quan trọng của bãi cát ven biển đối với phát triển kinh tế, đang dần được công nhận, mối quan tâm về các đe dọa đối với sự tồn tại của chúng do quá trình đô thị hóa và tác động biến đổi khí hậu ngày càng cao. Các nhà hoạch định 6
chính sách ở cấp độ quốc tế đã xây dựng các hướng dẫn và quy định nhằm giảm thiểu các tác động tiêu cực từ các hoạt động nhân sinh và tự nhiên đến môi trường biển, bao gồm cả BCVB. Câu hỏi về lựa chọn định hướng sử dụng ưu tiên khi các hoạt động khai thác và sử dụng bãi có xung đột vẫn là câu hỏi mở. Bãi cát ven biển hiện vẫn đang được sử dụng và quản lý trong mối xung đột về sử dụng tài nguyên và các áp lực từ hoạt động nhân sinh và tự nhiên. Vùng biển ven bờ Đông Bắc Việt Nam có lợi thế đường bờ biển dài với hàng nghìn đảo lớn, nhỏ. Điều kiện địa hình và tác động của sóng, dòng triều đã tạo điều kiện hình thành nên rất nhiều các bãi cát ven biển đẹp, tiêu biểu là các bãi Trà Cổ, Cô Tô, Ngọc Vừng và nhiều bãi nhỏ, đẹp nằm xen trong cung bờ đá vôi tại đảo Cát Bà, vịnh Hạ Long và Bái Tử Long v.v… Với hàng trăm BCVB lớn nhỏ phân bố chủ yếu ven các đảo đá vôi, chúng có thể được coi là một biểu tượng đối với vùng bờ biển Đông Bắc. Đây là lợi thế lớn của các tỉnh trong khu vực cho phát triển kinh tế với các ngành kinh tế biển như du lịch biển đảo gồm nhiều loại hình du lịch sử dụng thế mạnh của BCVB, khai thác khoáng sản. Tuy nhiên, các nghiên cứu về BCVB còn khá hạn chế và rời rạc. Trong khi đó, nhiều BCVB có dấu hiệu bị suy thoái về chất lượng: tình trạng bãi được sử dụng tùy tiện, cảnh quan thiên nhiên bị huỷ hoại do khai thác khoáng sản (cát, sa khoáng), xây dựng các cơ sở nghỉ dưỡng thiếu quy hoạch v.v. dẫn đến nguy cơ làm biến dạng cảnh quan và suy giảm giá trị. Các BCVB bị xói lở khá phổ biển do hoạt động nhân tác và biến đổi khí hậu – dâng cao mực nước biển. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, áp dụng các hiểu biết về đặc điểm và chất lượng môi trường BCVB làm cơ sở cho việc định hướng các giải pháp để phát huy giá trị, quản lý và sử dụng hợp lý loại hình tài nguyên này là cách duy nhất có thể bảo đảm và duy trì các giá trị dịch vụ sinh thái mà BCVB cung cấp. Việc đề xuất được các định hướng sử dụng hợp lý không chỉ giải quyết được các vấn đề môi trường của bãi mà còn hóa giải được các xung đột trong sử dụng BCVB và các loại tài nguyên khác. Mục tiêu 7
Đánh giá được các đặc điểm môi trường, các nguyên nhân tự nhiên và nhân sinh gây suy thoái chất lượng môi trường BCVB làm cơ sở đề xuất định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên BCVB Đông Bắc Việt Nam. Nội dung nghiên cứu 1) Nghiên cứu đặc điểm địa chất, vật chất cấu tạo, hiện trạng và biến đổi hình thái của các BCVB Đông Bắc Việt Nam. 2) Nghiên cứu hiện trạng môi trường BCVB Đông Bắc Việt Nam, lý giải các nguyên nhân tự nhiên và nhân sinh gây suy thoái chất lượng môi trường bãi. 3) Đánh giá chất lượng môi trường BCVB thông qua lượng hóa chỉ số chất lượng môi trường bãi về mặt sinh thái, giải trí và bảo vệ bờ biển. 4) Nghiên cứu đề xuất định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên BCVB Đông Bắc Việt Nam trên cơ sở các đặc điểm địa chất – môi trường và sinh thái bãi. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu Phạm vi không gian: Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi vùng bờ biển từ Trà Cổ đến Đồ Sơn. Giới hạn phía lục địa là phần chân đụn cát (hoặc chân đê/kè) và giới hạn về phía biển là đến 0m hải đồ. Vấn đề nghiên cứu: Môi trường bãi cát biển Đối tượng nghiên cứu: Hình thái bãi, môi trường trầm tích, nước, sinh vật và mối quan hệ giữa hoạt động phát triển của con người diễn ra trên bãi cát biển Các bãi cát biển nghiên cứu điển hình: Trà Cổ (Móng Cái – Quảng Ninh), Bãi Dài, Việt Mỹ, Quan Lạn, Sơn Hào, Minh Châu, Ngọc Vừng (Vân Đồn – Quảng Ninh), Hòn Gối, Đồ Sơn 295, Cát Cò 1 (Hải Phòng). Các luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam có số lượng lớn, diện tích nhỏ, hình thái bãi khá thoải biến đổi theo mùa và được phân loại thành hai loại chính là bãi cát sạn (thạch anh chiếm trên 70% thành phần vật liệu tạo bãi, đường kính cấp hạt trung bình 0,32±0,33mm) và bãi cát vôi vỏ sinh vật (aragonite trên 50%, đường kính cấp hạt trung bình là 0,84±0,99mm). 8
Luận điểm 2: Môi trường của bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam đang chịu sức ép từ hoạt động phát triển của con người và các tác động của thiên nhiên, trong đó hoạt động du lịch là động lực nhân sinh chính gây ra các vấn đề môi trường của bãi cát ven biển. Những điểm mới của luận án 1. Làm rõ các đặc trưng địa chất – hình thái và môi trường của bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam. 2. Chất lượng môi trường bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam được lượng hóa trên cơ sở áp dụng chỉ số chất lượng môi trường bãi cát. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Luận án cung cấp cơ sở khoa học cho việc đánh giá chất lượng môi trường và các đề xuất sử dụng hợp lý tài nguyên bãi cát ven biển ở Việt Nam. Kết quả của luận án làm cơ sở góp phần quản lý tốt hơn các bãi cát ven biển Đông Bắc, làm hài hòa giữa lợi ích bảo vệ và phát triển, thông qua sử dụng hợp lý và tích cực, cảnh báo những nguy cơ suy thoái do tác động kết hợp của hoạt động tự nhiên và nhân sinh. Cấu trúc của luận án: Luận án bao gồm 3 chương không kể phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục. Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2. Đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 9
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. TỔNG QUAN VỀ BÃI CÁT VEN BIỂN, MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN 1.1.1. Khái niệm bãi cát ven biển Có nhiều định nghĩa khác nhau về BCVB được đưa ra bởi các nhà khoa học trên thế giới, tùy theo đối tượng nghiên cứu mà tác giả sẽ quan tâm hơn đến khía cạnh nào của chúng. Theo Shepard (1973), BCVB là một đoạn bờ biển được bao phủ bởi cát hoặc sỏi [141]. Theo G. Masselink, A.Kroon (2009), BCVB là một dạng tích tụ do sóng của các vật liệu cát có kích thước khác nhau được tìm thấy dọc theo bờ biển, vùng cửa sông hình phễu [118]. Deering Estate at Cutler (2011) định nghĩa BCVB là dạng bờ biển mềm được hình thành bởi quá trình lắng đọng các phần tử do dòng chảy nước mang đến từ những nơi khác. Các vật liệu được vận chuyển một phần có nguồn gốc từ việc xói mòn bờ biển song phần lớn có nguồn gốc từ lục địa và được đưa ra biển nhờ các dòng sông [76]. Theo Bird E. (2008), BCVB là một dạng tích tụ trên bờ biển của trầm tích xốp, không kết dính, có kích thước từ cát mịn đến sỏi, đá cuội và thường kèm theo vỏ vôi sinh vật [82]. Theo Trần Đức Thạnh (1999), BCVB là một dạng tích tụ hiện đại, hình thành do sóng có hình dạng và kích thước biến động theo mùa [35]. Tóm lại, bãi cát ven biển là kết quả của quá trình lắng đọng, tích tụ trầm tích có nguồn gốc từ lục địa hoặc từ biển tạo ra một cấu trúc đặc biệt của bờ biển chịu chi phối của chế độ sóng, gió, thủy triều. Cho dù là định nghĩa theo cách nào, thì một bãi cát biển hoàn chỉnh điển hình sẽ gồm 3 phần chính: Đới bãi trước (Fore shore), gờ đỉnh bãi (berm) và đới bãi sau (back shore) (Hình 1. 1). Đới bãi trước là vùng biến đổi linh hoạt nhất. Độ dốc (nghiêng) của nó có thể biến đổi từ vài độ đến 300. Độ dốc phụ thuộc vào cả kích thước cấp hạt và năng lượng sóng là những yếu tố tự bản thân chúng tương tác lẫn nhau. Nhân tố chính quyết định độ dốc của bãi biển và sự chuyển động của vật chất trên bề mặt dốc bao gồm: độ cao sóng, bước sóng và kích thước hạt. Kích thước hạt là nhân tố cơ bản trong việc điều khiển khả năng ngấm nước vào trong cát và do đó 10
quuyết định lượng l nướ ớc trong tầnng chứa nư ước gần mặt m và lượnng nước trở ở lại thông g quua trầm tícch bãi. Đớii bãi trước còn chịu ảnh ả hưởngg của chế độ đ thủy triềều và lộ raa khhi triều xuốống. Đới bãi b sau kháác nhau về độ rộng vàà đặc tính. Cát ở đới này thườnng mịn hơn n vàà đồng đềuu hơn so vớ ới cát ở đớii bãi trước do tác độn ng chọn lọcc của gió. Đới Đ bãi sauu chhỉ bị ướt và v nước trààn trong điềều kiện sónng bão hoặc sóng rất mạnh. Đớii bãi sau làà phhần hầu nhhư đã ổn định, ít bị thay đổi và biến b động theot mùa. Hìình 1. 1. Mặt M cắt hệ thống t bãi cát c ven biển n Trongg nghiên cứu c về sinh h thái BCV VB, một số s khái niệệm về phânn mức đớii triều thườngg được đề cập là vùn ng gian triiều, thấp trriều và truung triều. V Vùng gian n triều là khônng gian giớ ới hạn bởi mực triều trung bình h cao nhất của con nư ước lớn vàà giiới hạn dưới là mực triều trungg bình thấpp nhất củaa của con nước n lớn. Vùng V gian n triều lại đượợc chia thàành vùng cao c triều, trung t triềuu và thấp triều. t Vùngg cao triềuu đư ược giới hạạn bởi mựcc triều trunng bình caoo nhất của con nước lớn và giớ ới hạn dướii làà mực triềuu trung bìnnh thấp nhhất của conn nước nhhỏ. Khu truung triều là khu vựcc đư ược giới hạạn trên bởii mực triềuu trung bìnnh cao nhấtt của con nước n nhỏ vvà giới hạn n dư ưới là mựcc triều trunng bình thấấp nhất củủa con nướ ớc nhỏ. Vùùng thấp trriều là khuu vự ực có giới hạn trên làà mực triềuu trung bìnhh thấp nhấất của con nước n nhỏ và v giới hạnn dư ưới là mựcc triều thấp nhất của con c nước lớ ớn [39]. 1..1.2. Môi trường t bãii cát ven biển b 111
Nghiên cứu về BCVB truuyền thốngg chủ yếu tập t trung vào v các vấnn đề rủi ro o địịa mạo và giá trị giảii trí của chhúng [100, 101, 126] mà bỏ quaa các giá trrị sinh tháii vàà môi trườ ờng. Năm 2000, Roddney J. đư ưa ra một góc nhìn khác về m môi trườngg BCVB và đề xuất mô hình quảnn lý bãi. Thhay vì chỉ quan tâm đến đ các đốối tượng tự ự nhhiên của bãi b cát venn biển (đặcc điểm trầm m tích, hệ động thựcc vật) như ư trong cácc ngghiên cứu trước đây, ông cho rằng r bãi BC CVB là hệệ thống môôi trường đa đ chiều vàà môi trường BCVB khôông chỉ đơ m ơn thuần là nơi vui ch hơi giải trí hay chỉ gồồm các yếu u tốố vật lý màà còn bao gồm g hệ thống tự nhiênn, hệ kinh tế - xã hộii và hệ thốnng quản lýý cóó quan hệ mật thiết với v nhau. Nghiên N cứuu này đã đưa đ ra mô hình h của môi m trường g BCVB và mô m tả chi tiết t các mốối quan hệệ giữa các hệ thống trong t môi trường đó ó [1131]. 1 2. Mô hìnnh môi trường bãi cát ven biển [131] Hình 1. Quan n điểm về môi g bãi cát ven biển củ m trường ủa Rodney J. được phhát triển từ ừ m trườngg biển và cho đến nayy vẫn là qu quuan điểm môi uan điểm về v môi trườ ờng bãi cátt veen biển duyy nhất đượ ợc thừa nhậận rộng rãi. Theo đó, BCVB là hệ thống môi m trường g đaa chiều đư ược đặt tronng hệ thốnng đới bờ rộng r lớn và v bao gồm m các tươnng tác giữaa điiều kiện tự ự nhiên, vănn hóa – xã hội và hệ thống t quản n lý. Hệ thốống tự nhiêên của môii trư ường BCV VB bao gồm m sinh vật, trầm tích và v nước xuuất hiện trêên BCVB, mối tương g 122
tác của chúng và các quá trình sinh học - vật lý thành tạo ra BCVB. Vì vậy, hệ thống tự nhiên của BCVB bao gồm cả hợp phần biển và hợp phần trên cạn. Hệ thống văn hóa xã hội của môi trường BCVB bao gồm rất nhiều các hoạt động tương tác khác nhau của con người trong quá trình sử dụng chúng. Con người sử dụng BVCB cho các mục đích kinh tế - xã hội khác nhau như phục vụ du lịch, bến đậu tàu thuyền, cảng cá, khai thác khoáng sản …[35]. Hơn nữa, BCVB còn được sử dụng gián tiếp như một biểu tượng văn hóa – xã hội [97]. Hệ thống quản lý của môi trường BCVB bao gồm các tương tác của chính quyền, tổ chức phi chính phủ, quy chế, chính sách và các chương trình nghiên cứu và hành động. Việc quản lý môi trường của BCVB bao gồm các nhân tố của quản lý bờ biển, quản lý tài nguyên thiên nhiên, giám sát ô nhiễm, quy hoạch sử dụng đất, quy hoạch môi trường và bảo tồn thiên nhiên. Như vậy, nghiên cứu môi trường BCVB là nghiên cứu các đặc điểm của hệ thống tự nhiên cấu thành nên bãi trong mối quan hệ tác động qua lại với hệ thống kinh tế xã hội và hệ thống quản lý. Nghiên cứu môi trường BCVB còn cần đánh giá tác động qua lại giữa con người với BCVB, các sức ép từ hoạt động phát triển kinh tế - xã hội của con người đến môi trường BCVB. Bên cạnh đó, BCVB là vùng chuyển tiếp giữa lục địa và biển, chịu sự chi phối mạnh mẽ của sóng và thủy triều và các động lực nội, ngoại sinh khác như gió, mưa… do đó nghiên cứu môi trường BCVB cần đặt trong điều kiện động lực biển và vùng ven bờ thì mới thể hiện được hết bản chất môi trường của chúng. Mặt khác, hệ thống quản lý tác động đến BCVB thông qua việc giám sát, quản lý các hoạt động phát triển có tác động đến BCVB và môi trường bãi BCVB sẽ thay đổi theo hướng tiêu cực hay tích cực là do tính hiệu quả của các khung thể chế, chính sách. Trong khi đó, tính hiệu quả của khung thể chế chính sách lại phụ thuộc rất nhiều vào sự hiểu biết của nhà quản lý về đối tượng cần quản lý. Từ các nhận định trên, nghiên cứu môi trường BCVB ven bờ Đông Bắc sẽ làm sáng tỏ các đặc điểm về hệ thống tự nhiên của môi trường BCVB, các sức ép hoạt động kinh tế - xã hội đến môi trường BCVB. Trên cơ sở hiểu biết về hệ thống, 13
mối quan hệ tương tác giữa các hợp phần trong hệ thống sẽ đề xuất được các giải pháp quản lý và sử dụng hợp lý tài nguyên BCVB Đông Bắc Việt Nam. 1.1.3. Sử dụng hợp lý tài nguyên bãi cát ven biển Sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên là hình thức sử dụng nhu cầu sử dụng tài nguyên của xã hội hiện tại, vừa bảo đảm duy trì lâu dài các nguồn tài nguyên cho các thế hệ con cháu mai sau. Xuất phát từ nhận định đó, sử dụng hợp lý tài nguyên BCVB là hình thức sử dụng vừa đáp ứng nhu cầu sử dụng và cung cấp dịch vụ cho xã hội, vừa quan tâm đến việc duy trì chức năng và giá trị sinh thái của hệ thống BCVB. Việc ngăn ngừa sự suy giảm và suy thoái chất lượng BCVB chỉ có thể đạt được thông qua việc khai thác và quản lý hiệu quả của con người. Để đạt được việc sử dụng hợp lý BCVB, các nguyên tắc khai thác sử dụng cần được giữ vững bao gồm: (1) Không khai thác vật liệu tạo bãi dưới bất cứ hình thức nào, trừ trường hợp phát hiện trong cát có khoáng vật nặng chứa nguyên tố phóng xạ tới mức gây ô nhiễm phóng xạ cho khu vực. (2) Tăng cường bảo tồn tự nhiên các giá trị di sản của BCVB, duy trì chức năng môi trường và chức năng sinh thái của BCVB. (3) Sử dụng BCVB dưới hình thức khai thác không tiêu hao, tôn trọng sự nguyên vẹn cấu trúc vật chất và hình thể, phục vụ phát triển du lịch địa chất và du lịch sinh thái là sự lựa chọn hợp lý và sử dụng lâu bền nguồn tài nguyên này. (4) Khi sử dụng vào mục đích du lịch, không nên xây dựng cơ sở hạ tầng lớn phá vỡ cấu trúc không gian và cảnh quan bãi. 1.2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới BCVB hiện nay đang ngày càng nhận được nhiều sự quan tâm từ các nhà khoa học trên thế giới vì các nghiên cứu về BCVB đã chỉ ra vai trò và tầm quan trọng trong bảo vệ bờ biển và cân bằng các hệ sinh thái ven biển. Hội nghị quốc tế 14
về BCVB được tổ chức lần đầu tiên vào năm 1983 tại cảng Elizabeth, Nam Phi với mục đích tạo ra một diễn đàn cho các nhà khoa học về biển, các nhà quản lý và ra quyết định về BCVB gặp gỡ và chia sẻ những nghiên cứu, kinh nghiệm nhằm cải thiện các nghiên cứu và xác định các thách thức mà hệ sinh thái này phải đối mặt. Từ đó đến nay, đã có thêm 7 hội nghị được tổ chức lần lượt ở Chile (1996), Italia (2001), Tây Ban Nha (2006), Maroc (2009), Nam Phi (2012) và Brazil (2015), Hy Lạp (2018). Năm 2009, Hội nghị quốc tế về BCVB lần thứ 5 tổ chức ở Rabat, Morocco đã thảo luận về các vấn đề ưu tiên về quản lý và sử dụng BCVB. Các thảo luận tập trung vào các vấn đề nghiên cứu cơ bản ở BCVB, bảo tồn BCVB, áp lực từ hoạt động của con người và quản lý BCVB. Hội nghị cũng đã thảo luận các vấn đề liên quan đến quan trắc BCVB từ lý thuyết đến thực tiễn áp dụng. Hội nghị quốc tế về BCVB lần thứ VII được tổ chức tại Brazil với hai nội dung chủ yếu về Các chương trình quốc tế về quan trắc BCVB và các lỗ hổng trong nghiên cứu BCVB và các hành động cũng như các thách thức tương lai để phát triển bền vững BCVB. Các nghiên cứu liên quan đến môi trường BCVB chủ yếu tập trung vào các khía cạnh riêng rẽ của hệ thống như sinh thái bãi, môi trường lý - hóa, quản lý bãi, sức khỏe hệ sinh thái và sử dụng tài nguyên bãi. Trong đó, các nghiên cứu về sinh thái bãi, và điều kiện vật lý là những nội dung được nghiên cứu nhiều nhất, nội dung về sử dụng tài nguyên bãi được nghiên cứu ít nhất. Trước năm 1983, các nghiên cứu về sinh thái BCVB đã cung cấp các thông tin về hệ động thực vật trong BCVB và vai trò của chúng trong đa dạng sinh học vùng ven bờ và biển song lại bỏ qua các điều kiện môi trường vật lý cũng như ý nghĩa của các loại hình BCVB đối với sinh thái bãi. Đến năm 1983, các nhà khoa học đã đưa ra khái niệm về mô hình BCVB trong đó tổng hợp các quá trình vật lý và địa động lực liên quan đến sinh thái bãi [143]. Bãi cát ven biển được nghiên cứu như một hệ sinh thái toàn diện với các đặc điểm môi trường vật lý, hóa học, sinh thái học và các tác động của con người đến hệ sinh thái BCVB cũng như các biện pháp quản lý [100]. Các nghiên cứu đã có về môi trường của BCVB có thể được phân thành 4 nhóm chủ đề bao gồm: 1) Đặc điểm địa chất – địa mạo, hình thái bãi trong mối 15
quan hệ với chất lượng môi trường BCVB; 2) Sinh thái BCVB trong mối liên quan đến chất lượng môi trường; 3) Ô nhiễm môi trường ở BCVB; 4) Quản lý BCVB.  Đặc điểm địa chất địa mạo, hình thái bãi trong mối quan hệ với môi trường bãi cát ven biển BCVB là môi trường có điều kiện động lực phức tạp, chi phối bởi các đặc điểm trầm tích, sóng và chế độ triều tạo ra các bãi có hình thái từ hẹp và dốc (phản xạ) đến rộng và bằng phẳng (tiêu tán), với kích thước trầm tích trở nên mịn hơn và ảnh hưởng của triều lớn hơn [90,144]. Bãi phản xạ có vật liệu thô và không có đới sóng vỗ, trong khi bãi tiêu tán có trầm tích mịn hơn và đới sóng vỗ rộng lớn. Khối lượng nước được lọc qua bãi phản xạ lớn hơn, chủ yếu điều khiển bởi hoạt động sóng và nhỏ hơn ở bãi tiêu tán nơi hoạt động triều điều khiển phần lớn lượng nước đi qua bãi. Do đó, tốc độ thấm qua cũng khác nhau giữa các loại bãi: bãi phản xạ năng lượng sóng có tốc độ thấm qua cao hơn so với bãi tiêu tán năng lượng sóng. Ở các BCVB hình thành trong điều kiện biển mở thì bãi tiêu tán hay phản xạ năng lượng sóng đều có hàm lượng ôxy dồi dào, chỉ trừ một số trường hợp có vật liệu tạo bãi là cát bột [100]. Động lực hình thái và độ mở của BCVB ảnh hưởng rất lớn đến độ bền của chất ô nhiễm. BCVB được che chắn (sheltered beach) thường nhạy cảm với ô nhiễm hơn so với BCVB mở (exposed beach) ngay cả khi bãi có trầm tích mịn, dầu khó ngấm sâu, song do trầm tích ít bị xáo trộn bởi sóng và lớp dầu sát bề mặt tồn tại lâu hơn so với lớp dầu trên tầng mặt [145]. Độ bền và khả năng phá vỡ phân tử dầu tồn trên bãi phụ thuộc vào kích thước cấp hạt, năng lượng sóng, nhiệt độ và các yếu tố khác: trầm tích càng thô, dầu càng ngấm nhanh và sâu, đôi khi xuống tận tầng nước ngầm [59,127]. Kích thước cấp hạt còn là một trong những nhân tố chi phối khả năng tích tụ kim loại nặng trong trầm tích. Thông thường, các hạt mịn có khả năng mang các kim loại nặng cao hơn do sự gia tăng diện tích bề mặt và do sự hiện diện của khoáng sét, chất hữu cơ và ôxit Fe/Mn/Al cấu thành nên các hạt mịn [107,155]. Ngoài ra, thành phần cấp hạt, độ rộng của bãi là những yếu tố thường được 16