Nguồn gốc và xu hướng biến đổi các khí nhà kính (carbon dioxide và methane) trong lòng các hang động đá vôi đã và đang khai thác du lịch tại Vườn Quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng

Trong nghiên cứu này đặt ra việc sử dụng các quan trắc tại chỗ cũng như phân tích trong phòng thí nghiệm các loại khí khác nhau như các khí nhà kính CO2 và CH4 và các khí độc như CO, NO2 trong lòng hang đá vôi tại Vườn Quốc gia Phong Nha-Kẻ Bàng. Các kết quả thu được sẽ đóng góp vào sự hiểu biết của con người về nguồn gốc, cơ chế chuyển hóa của các khí nhà kính trong môi trường vi khí hậu trong hang động nói chung và hang động đá vôi nói riêng.

Trần Ngọc, Trịnh Anh Đức / Tạp chí Khoa học Công nghệ Đại học Duy Tân 1(50) (2022) 46-54 46 1(50) (2022) 46-54 Nguồn gốc xu hướng biến đổi khí nhà kính (carbon dioxide methane) lịng hang động đá vơi khai thác du lịch Vườn Quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng Origin and changing trend of greenhouse gases (cacbon dioxit and methane) in limestone caves that have been exploited for tourism in Phong Nha - Ke Bang National Park Trần Ngọca,b,*, Trịnh Anh Đứcc Tran Ngoca,b,*, Trinh Anh Ducc a Viện Nghiên cứu Phát triển Công nghệ Cao, Trường Đại học Duy Tân, Đà Nẵng, Việt Nam a Institute of Research and Development, Duy Tan University, Da Nang, 550000, Vietnam b Khoa Môi trường Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Duy Tân, Đà Nẵng, Việt Nam b Faculty of Environmental and Natural Sciences, Duy Tan Unversity, Da Nang, 550000, Vietnam c Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam c Institute of chemistry, Vietnam Academy of Science and Technology (Ngày nhận bài: 08/11/2021, ngày phản biện xong: 04/12/2021, ngày chấp nhận đăng: 14/01/2022) Tóm tắt Sự biến đổi mơi trường vi khí hậu bên hang động có ngun lý riêng nó, khơng giống với mơi trường khơng khí bên ngồi Các kết quan trắc thực địa phân tích phịng thí nghiệm cho thấy hàm lượng khí nhà kính cacbon dioxit (CO2), methane (CH4), số khí khác hang động đá vôi khác Với hang động khai thác du lịch, hang kín (hang có cửa), hàm lượng CO2 hang thường mức cao thay đổi đáng kể ngày đêm, vị trí có khách tham quan khơng có khách tham quan, điều cho thấy có tích tụ khí CO2 lòng hang động Ngược lại, hàm lượng CH4 lại thường nhỏ biến đổi cho thấy mơi trường lịng hang lại nơi phân hủy khí CH4, ngược với suy nghĩ từ trước đến cho loại khí ln tích tụ mơi trường kín Từ khóa: Khí nhà kính, CO2, CH4, hang động đá vơi Abstract The change of the microclimate inside the caves has its principles, which are not the same as the atmosphere outside The results of field observations and laboratory analysis show that the concentrations of greenhouse gases such as carbon dioxide (CO2), methane (CH4), and some other gases in the caves are different With the caves that have been exploited for tourism, if it is a closed cave (the cave has only one mouth and no underground river), the CO content in the cave is usually high and varies significantly between day and night, among caves, location with visitors and without visitors This shows that there is an accumulation of CO2 in the cave In contrast, the concentration of CH4 is usually very small and has little change, indicating that the cave environment is the place where CH gas is decomposed, contrary to previous thought that this gas always accumulates in a closed environment Keywords: Greenhouse gas; CO2; CH4; limestone cave * Corresponding Author: Tran Ngoc, Faculty of Environmental and Natural Sciences, Duy Tan University, 55000, Danang, Vietnam; Institute of Research and Devolopment, Duy Tan University, 55000, Danang, Vietnam Email: daotaoqb@gmail.com or tranngoc11@duytan.edu.vn Trần Ngọc, Trịnh Anh Đức / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Duy Tân 1(50) (2022) 46-54 Mở đầu Sự biến đổi mơi trường vi khí hậu bên hang động đá vơi ln có ngun lý riêng mà khơng giống với mơi trường khơng khí bên Ngoài ra, việc khai thác du lịch hang động làm thay đổi mơi trường vi khí hậu lòng hang nhiều Khi lượng du khách tham quan đơng làm gia tăng nồng độ khí nhà kính CO2 CH4 khơng khí lịng hang [1, 2, 3] Bên cạnh đó, khí độc NO2, hay CO có khả lưu trữ, tích tụ lịng hang, gây ảnh hưởng đến sức khỏe khách tham quan Các nghiên cứu biến đổi mơi trường vi khí hậu nói chung, khí nhà kính CO2 CH4 nói riêng, tồn lịng hang động đá vơi đưa số giả thuyết giải thích nguồn gốc, chế chuyển hóa, biến đổi khí [3, 4] Các kết nghiên cứu cho thấy mơi trường vi khí hậu hang động có trao đổi mạnh mẽ với mơi trường bên ngồi Thơng thường, hàm lượng khí CO2 đất (trong khoảng 1000 10000 ppm) cao nhiều khí (trong khoảng 380 - 450 ppm), chiếm thành phần khí CO2 tích tụ lịng hang động [4, 5] Trong trường hợp hang động đưa vào khai thác du lịch, hàm lượng CO2 hang sản phẩm q trình hịa trộn CO2 khí quyển, CO2 khuếch tán từ đất đá nước thẩm thấu CO2 người hô hấp Hàm lượng khí CO2 lịng hang yếu tố quan trọng định đến nhiều q trình địa hóa Nếu hang kín (chỉ có cửa), q trình hịa tan đá vơi xảy tồn khí CO2 hịa tan hết Nếu hang hở (có nhiều cửa), hệ mơi trường lịng hang trì trình tiếp xúc nước thẩm thấu CO2 có nguồn gốc từ đất hay nguồn khác khách du lịch tham quan động vật sống lòng hang, dẫn đến làm tăng tổng lượng cacbonat hòa tan [5, 6, 7, 8] Trong thực tế, lòng hang động thường 47 tồn khu vực coi hệ mở/hở nằm phía gần cửa hang, khu vực sâu bên trong, môi trường trở thành hệ kín Điều có nghĩa khơng phải chỗ lịng hang xảy q trình hịa tan đá vơi mà có khu vực khí CO2 lịng hang thấp, dẫn đến khí CO2 từ nước thẩm thấu, q trình kết tủa calcite xảy mạnh hơn, làm tăng khả thành tạo hệ thống thạch nhũ hang [1, 2, 3, 5, 9] Như vậy, khai thác du lịch làm xáo trộn cấu trúc mơi trường vi khí hậu so với điều kiện tự nhiên, đặc biệt khu vực phép tham quan (có xây dựng sàn đạo - lối phục vụ hoạt động tham quan) Việc xác định hàm lượng CO2 chế biến đổi chúng lòng hang cần thiết để khai thác hiệu bảo vệ di sản hang động đá vơi Bên cạnh khí CO2, CH4 khí thường gặp, chúng tích tụ hang động trình phân hủy chất hữu mơi trường yếm khí tạo Đây khí nhà kính phổ biến thứ hai sau khí CO2 với hàm lượng khí vào khoảng 1800 ppb Khí CH4 có hiệu ứng thu nhiệt lượng 28 lần so với khí CO2, nên hàm lượng nhiều so với CO2, khí đóng vai trị quan trọng việc tạo hiệu ứng nhà kính – nóng lên tồn cầu trái đất [1, 2, 3] Tuy nhiên, hiểu biết người nguồn gốc hình thành phân hủy CH4 chưa nhiều, đặc biệt môi trường hang động đá vơi Cho đến chưa có nghiên cứu rõ ràng khí CH4 có nguồn gốc từ trình xu hướng biến đổi môi trường đặc biệt bên hang động đá vôi Trái với suy nghĩ cho CH4 sinh tích tụ lòng hang động, nhiên kết quan trắc khí mơi trường vi khí hậu hang động đá vôi Tây Ban Nha cho thấy 48 Trần Ngọc, Trịnh Anh Đức / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Duy Tân 1(50) (2022) 46-54 khí CH4 khơng khơng bị tích tụ mà lại bị phân hủy mơi trường [1] Cho đến nay, nghiên cứu môi trường vi khí hậu lịng hang động thuộc hệ thống hang động di sản thiên nhiên giới Vườn Quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng Đặc biệt nghiên cứu chế xuất hiện, tích trữ, chuyển hóa, biến đổi khí nhà kính mơi trường đặc biệt lịng hang động đá vơi Vì vậy, nghiên cứu đặt việc sử dụng quan trắc chỗ phân tích phịng thí nghiệm loại khí khác khí nhà kính CO2 CH4 khí độc CO, NO2 lịng hang đá vơi Vườn Quốc gia Phong Nha-Kẻ Bàng Các kết thu đóng góp vào hiểu biết người nguồn gốc, chế chuyển hóa khí nhà kính mơi trường vi khí hậu hang động nói chung hang động đá vơi nói riêng Phương pháp thực nghiệm Các phương pháp sử dụng nghiên cứu kết hợp quan trắc thực địa lấy mẫu phân tích phịng thí nghiệm (bao gồm phân tích nồng độ khí, phân tích đồng vị bền) Địa điểm chọn để nghiên cứu hang động khai thác du lịch, bao gồm Phong Nha, Tiên Sơn Thiên Đường - thuộc hệ thống hang động di sản thiên nhiên giới Vườn Quốc gia (VQG) Phong Nha - Kẻ Bàng (Hình 1) Các vị trí quan trắc lấy mẫu dựa vào địa hình thực tế cách bố trí khu vực tham quan hang động [10] Thời gian quan trắc lấy mẫu thực địa chọn vào mùa hè có lượng khách tham quan đông Thiết bị sử dụng để quan trắc liên tục thời điểm nhiệt độ, độ ẩm, hàm lượng CO2, CH4, pCO2 thực thiết bị: CO2, CH4 meter Sense CO2 + RH/T Monitor w Relay - cSense CO2, Temp & %RH Monitor w Relay & Data-Logger Kit Lấy mẫu phân tích đồng vị bền δ13C thiết bị G2101-i (Picarro Inc, Santa Clara, CA, USA) Ngồi ra, có sử dụng mơ hình Keeling để phân tích mối quan hệ hai thông số 1/pCO2 tỷ lệ đồng vị δ13C theo nguyên tắc: Đồng vị bền δ13C khí có giá trị xác định, δ13C có xuất xứ từ nguồn khác (chẳng hạn từ môi trường đất hay hơ hấp người) có δ13C thay đổi khác hẳn [2, 3, 10] Hình Bản đồ tổng thể VQG Phong Nha - Kẻ Bàng vị trí hang động khảo sát [10] Trần Ngọc, Trịnh Anh Đức / Tạp chí Khoa học Công nghệ Đại học Duy Tân 1(50) (2022) 46-54 49 Kết quan trắc phân tích 3.1 Phân tích tiêu mơi trường khơng khí Kết quan trắc chỗ tiêu mơi trường khơng khí (nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió ánh sáng) hang động khai thác du lịch Thiên đường, Phong Nha Tiên Sơn trình bày Bảng Bảng Các tiêu khơng khí hang động du lịch Phong Nha - Kẻ Bàng dịp 30/41/5/2015 Hang động Thiên Đường Phong Nha Tiên Sơn Ngoài hang Nhiệt độ (oC) 21,3-24,3 26,2-29,5 22,2-25,6 30,9-32,1 Độ ẩm (%) 89,5-99,5 85,8-98,5 78,4-94,5 79,1-82,4 Kết khảo sát tiêu khơng khí Bảng cho thấy: Nhiệt độ bên hang động thấp nhiệt độ bên ngoài, sâu vào hang nhiệt độ giảm Kết phản ánh đặc điểm chung nhiệt độ môi trường hệ hang “lạnh” (những hang có nhiệt độ bên lịng hang ln thấp nhiệt độ bên ngồi hang) Dựa vào cấu trúc địa hình hang vị trí cửa hang để khẳng định, ngoại trừ động Phong Nha, hang động khảo sát hang “lạnh”, có cửa hang nằm độ cao cao so với hang Đây nhiều số quan trọng dùng để đánh giá khả trao đổi khơng khí bên ngồi bên hang So với đới khí hậu khác, độ ẩm khơng khí khu vực VQG Phong Nha - Kẻ Bàng đặc trưng cho khu vực nhiệt đới gió mùa lại gần biển cao (trung bình 79%) [10] Tuy vậy, giá trị thấp nhiều so với độ ẩm bên lòng hang khảo sát Đặc biệt, vào sâu hang, độ ẩm tăng đạt mức bão hòa xấp xỉ 100% Độ ẩm đạt mức bão hòa tạo nên tượng ngưng tụ nước bề mặt hang thạch nhũ Trong trường hợp hàm lượng CO2 khơng khí cao mức cân với trình thành tạo calcite nước ngưng tụ có tác động làm bào mịn lớp đá vơi để tạo Tốc độ gió (m/s) 0,0-0,2 0,0-0,1 0,0-0,1 0,3-0,4 Ánh sáng (Lux) 0-6 0-8 0-27 38200-38800 Ca(HCO3)2 dạng hịa tan Ngồi ra, với điều kiện ẩm ướt vậy, số khác ánh sáng, dinh dưỡng thuận lợi thực vật phát triển mạnh [1, 2, 3, 4] Tốc độ gió cho thấy có đối lưu khơng khí lòng hang Với tiết diện/mặt cắt lòng hang lớn vậy, tốc độ gió cỡ 0,1 0,2 m/s cho thấy khả đối lưu khơng khí đáng kể Ngay với hang Tiên Sơn hang có lối (khơng phải hang thơng) có đối lưu khơng khí Ngồi ra, khẳng định hang động có nhiều cửa sông ngầm Phong Nha Thiên Đường, khơng khí đối lưu mạnh Tiên Sơn Do hang động khảo sát hang khai thác du lịch, hệ thống đèn thắp sáng thời gian khảo sát nên kết đo ánh sáng thực không phản ánh ảnh hưởng ánh sáng tự nhiên từ cửa hang vào đến vị trí khảo sát nằm sâu bên lòng hang Tuy vậy, vị trí khảo sát khơng lắp đặt đèn chiếu sáng (hoặc xa điểm có đèn chiếu sáng) kết đo độ sáng gần khơng 3.2 Phân tích hàm lượng số loại khí (CO2, CH4, CO, NO2) đồng vị bền δ 13C-CO2 Kết quan trắc hàm lượng số khí hang hang động Thiên Đường, Phong Nha, Tiên Sơn phân tích đồng vị bền δ 13C-CO2 trình bày Bảng Trần Ngọc, Trịnh Anh Đức / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Duy Tân 1(50) (2022) 46-54 50 Bảng Hàm lượng số khí (CO2, CH4, CO, NO2) đồng vị bền δ 13C-CO2, Hang động Thiên Đường Phong Nha Tiên Sơn Ngoài hang CO2 (ppm) 607 – 989 795 – 1025 805 – 2901 465-520 δ 13C (‰) -20,6 - -15,9 -20,4 - -18,4 -25,7 - -17,1 -18,7 Kết phân tích hàm lượng khơng khí Bảng cho thấy: Hàm lượng khí bên hang khác so với bên hang: Cụ thể, hàm lượng CO2 bên tất hang cao hàm lượng bên ngồi hang Với CH4 bên hang hàm lượng lại nhỏ bên hang Các kết đo đồng vị vị trí cho thấy, tỷ lệ đồng vị bền bên hang có xu hướng cao bên ngồi hang Với khí khác có kết thấp (với CO) cao (với NO2) bên hang So sánh cách tương đối kết quan trắc hang cho thấy hàm lượng khí quan trắc hang Tiên Sơn thay đổi nhiều so với hang lại Chẳng hạn hàm lượng CO2 có điểm cao đến 2901 ppm, gấp lần giá trị cao hang khác, CH4 lại có giá trị thấp 1,3 ppm Hay với tỷ lệ đồng vị bền δ 13C-CO2, kết đo đạc cho thấy hang Tiên Sơn, phân bố tỷ lệ đồng vị phức tạp nhất, giá trị δ 13C-CO2 đạt thấp đến cỡ -25,7‰ Sự biến đổi hàm lượng theo độ sâu bên lòng hang: Chi tiết kết khảo sát theo vị trí lịng hang cho thấy hàm Hình Sự biến đổi hàm lượng CO2 theo độ sâu hang Phong Nha, Thiên Đường Tiên Sơn CH4 (ppm) 1,4-1,6 1,4 - 1,9 1,3 - 1,6 1,9- 2,0 CO(mg/m3) 0,3 - 1,3 0,4 - 0,9 0,2 - 0,8 1,2 - 1,3 NO2(g/m3) 210 - 270 60 - 170 110 - 290 120 - 160 lượng khí CO2 CH4 khơng giống vị trí khảo sát (Hình 3) Riêng với CO2, kết không cho thấy xu hướng thay đổi có quy luật tăng dần, giảm dần từ bên vào bên hang, mà hàm lượng CO2 khu vực cho phép khách tham quan tập trung đông thường cao khu vực khơng có khách tham quan cao vị trí sát cửa hang Đối với hang Tiên Sơn hang nông (chiều sâu hang 750m) lại có lối vào, khu vực sàn đạo phục vụ khách tham quan qua trải dài suốt hang sàn đạo trung tâm khách dừng lại gần cuối hang (700m) nên hàm lượng khí CO2 đo cao Còn với động Thiên Đường Phong Nha hang thơng, lại có sơng ngầm, nên hàm lượng khí CO2 đo vị trí khách tham quan đơng (độ sâu 300m Phong Nha 700m Thiên Đường) cao nhất, sâu vào bên hàm lượng CO2 lại giảm Trong với CH4, xu hướng thay đổi cao dần sâu vào lòng hang, rõ với hang Tiên Sơn Kết phân tích hàm lượng khí CH4 khơng khí sát mặt đất bên ngồi cửa hang cho giá trị tương đương với hàm lượng khí bên sát cửa hang Hình Sự biến đổi hàm lượng CH4 theo độ sâu hang Phong Nha, Thiên Đường Tiên Sơn Trần Ngọc, Trịnh Anh Đức / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Duy Tân 1(50) (2022) 46-54 Ngoài ra, kết quan trắc khí CO2 (Hình 4), CH4 (Hình 5) số điều kiện môi trường khác nhiệt độ khơng khí, độ ẩm nhiệt độ bốc cho thấy điều Hình Sự biến đổi hàm lượng CO2 theo thời gian ngày đêm (vị trí quan trắc khu vực có khách tham quan đông) Cụ thể, giá trị CO2 đạt cực tiểu vào đêm sáng, đạt cực đại sau buổi trưa xế chiều (trong khoảng 12h-14h) Ngoài ra, ảnh hưởng người (qua q trình hơ hấp) đến nồng độ CO2 tăng lên rõ, khu vực quanh đầu đo tập trung nhiều khách thăm quan Một điểm đặc biệt kết khảo sát chỗ cho thấy có phân tầng khí CO2 hang Tại hang, hàm lượng CO2 có giá trị cao nhất, lên cao lòng hang, CO2 giảm Đến độ cao 1m giá trị CO2 trở nên ổn định, không tăng lên [2, 3, 4] Đối với khí CH4 khác hơn, nồng độ khí hang nhỏ (cỡ vài ppm) thường nhỏ bên trước cửa hang Cũng có biến đổi tăng vào ban ngày khu vực có nhiều người tham quan, nhiên tăng khơng đáng kể, sau ban đêm nồng độ lại giảm Quy luật biến đổi hang tương đối giống nhau, hang Tiên Sơn, thăng giáng nồng độ CH4 nhiều với hang cịn lại 51 kiện khác gần khơng thay đổi (nhiệt độ độ ẩm) hàm lượng khí CO2 có thay đổi rõ rệt ngày đêm Hình Sự biến đổi hàm lượng CH4 theo thời gian ngày đêm (vị trí quan trắc khu vực có khách tham quan đơng) Thảo luận 4.1 Ảnh hưởng địa hình sơng ngầm đến hàm lượng CO2 CH4 Các kết khảo sát từ ngồi vào sâu lịng hang động cho thấy với hang động có lối vào khơng có sơng ngầm hang Tiên Sơn ln có hàm lượng CO2 trung bình cao hang cịn lại cao nhiều so với phía bên ngồi hang Điều chứng tỏ có tích tụ khí CO2 bên lịng hang Do hang có cửa vào lại khơng có dịng chảy nên q trình đối lưu khơng khí bên hang bên hang (nhất mùa hè) khơng mạnh Với hang có nhiều cửa hay có dịng chảy sơng ngầm Phong Nha, Thiên Đường, khơng khí bên liên tục ln chuyển trao đổi với bên ngoài, hàm lượng chất khí lịng hang bị tích tụ, phân bố vị trí Do hang kín, có tích tụ CO2, q trình cân cacbonat - bicacbonat bị dịch chuyển hướng bicacbonat, tức hịa tan đá vơi [1, 3] Nói cách khác, hang kín, q trình thành 52 Trần Ngọc, Trịnh Anh Đức / Tạp chí Khoa học Công nghệ Đại học Duy Tân 1(50) (2022) 46-54 tạo nhũ đá chậm hang thông hay hang có sơng ngầm Trong trường hợp cụ thể hệ thống hang động Phong Nha - Kẻ Bàng thấy, thạch nhũ hang Tiên Sơn cũ thạch nhũ Phong Nha hay Thiên Đường Tại Phong Nha Thiên Đường, có nhiều thạch nhũ trình thành tạo, Tiên Sơn khơng Khơng phải khí CO2 mà khí CH4 phân bố có giá trị gần với giá trị bên ngồi khơng khí hang có nhiều cửa hay có dịng chảy sông ngầm Phong Nha hay Thiên Đường 4.2 Ảnh hưởng hoạt động du lịch đến hàm lượng CO2 CH4 hang Các kết quan trắc từ hang vào sâu hang cho thấy vào sâu hang, khu vực mở cửa cho khách tham quan, hàm lượng khí CO2 cao vị trí khơng (hoặc ít) mở cửa cho khách tham quan (Hình 2) Mặt khác, kết quan trắc liên tục theo thời gian cho thấy khoảng thời gian hàm lượng CO2 tăng cao trùng khớp với thời điểm khách du lịch tham quan nhiều (ban ngày từ 8h sáng đến 16h chiều) Hơn nữa, vị trí đặt đầu đo quan trắc liên tục, có người lại gần, hàm lượng CO2 nhảy lên cao Điều cho thấy, loại bỏ yếu tố người đến biến đổi hàm lượng khí CO2 khơng khí Ở đây, khẳng định loại bỏ yếu tố người đến biến đổi hàm lượng CO2 lịng hang tăng lên CO2 lòng hang đến từ trình tự nhiên khác Chẳng hạn, quan trắc ngày-đêm số hang động đá vôi khác giới cho thấy hàm lượng CO2 có xu hướng tăng lên vào ban ngày giảm vào ban đêm [5] Thực tế, nghiêng giải thích hoạt động du lịch có làm tăng q trình tích tụ khí CO2 lịng hang so với trình tự nhiên, vai trò hoạt động du lịch thứ yếu [1, 2, 5] Điển hình hang Tiên Sơn nơi có CO2 tích tụ nhiều thực tế, lượng khách du lịch tham quan ngày hang lại thấp so với Phong Nha Thiên Đường Đối với khí CH4, có tăng hàm lượng theo độ sâu hang không đáng kể Sự tăng chủ yếu tập trung khu vực có khách tham quan tập trung nơi đơng người mà chủ yếu nơi kín khơng có ánh sáng Theo chúng tơi quan sát vị trí có rác thải du lịch không thu gom hết 4.3 Xác định nguồn gốc khí CO2 CH4 Để xác định nguồn gốc khí CO2 CH4, chúng tơi phân tích mối tương quan hàm lượng chúng với đồng vị bền δ13C mơ hình Keeling [4, 5, 7, 9] Qua xác định mối tương quan trình khuếch tán tự nhiên hay q trình hơ hấp người đóng vai trị định đóng góp vào khí CO2 hang động vai trị hệ thống hang động ngầm Phong Nha - Kẻ Bàng nguồn phát sinh hay nơi phân hủy/tiêu thụ khí CH4 Trong trường hợp hang động đưa vào khai thác du lịch, hàm lượng CO2 hang sản phẩm q trình hịa trộn CO2 khí quyển, CO2 khuếch tán từ đất đá nước thẩm thấu CO2 người hô hấp ta dựa vào hai thơng số 1/pCO2 tỷ lệ đồng vị δ13C Kết phân tích Hình cho thấy, đường hồi quy tuyến tính cho giá trị δ13C = -28.26 ‰ Đây giá trị tương ứng với điều kiện CO2 hang đóng góp CO2 khí (chỉ từ nước thẩm thấu và/hoặc hô hấp) Mặt khác, với hang Tiên Sơn, có giá trị khảo sát nằm gần gốc đường hồi quy cho thấy, hàm lượng CO2 bên lịng hang chịu ảnh hưởng CO2 khí so với hang có kết khảo sát nằm xa gốc đường hồi quy (như động Thiên Đường) [2, 3] Nói theo cách khác, khơng khí bên động Thiên Đường có trao đổi với Trần Ngọc, Trịnh Anh Đức / Tạp chí Khoa học Công nghệ Đại học Duy Tân 1(50) (2022) 46-54 khí mạnh khơng khí hang Tiên Sơn Ở hang Tiên Sơn, khí CO2 đến chủ Hình Áp dụng mơ hình Keeling xác định nguồn gốc khí CO2 mơi trường hang Phong Nha, Thiên Đường Tiên Sơn Dựa vào kết áp dụng mơ hình Keeling mối tương quan giá trị đồng vị bền δ13C hàm lượng khí CH4 đánh giá vai trò hệ thống hang động ngầm Phong Nha - Kẻ Bàng nguồn phát sinh hay nơi phân hủy/tiêu thụ khí metan Mối tương quan hai đại lượng δ13C CH4 biểu diễn Hình Ở có tương quan tuyến tính δ13C CH4 theo xu hướng δ13C thấp hàm lượng CH4 nhỏ Do δ13C thấp đặc trưng cho hệ cách biệt với khí δ13C cao mơi trường có trao đổi mạnh với khơng khí xung quanh, khẳng định khí metan khơng bị tích tụ lịng hang Ngược lại, khơng khí hang động Phong Nha - Kẻ Bàng cịn mơi trường phân hủy khí CH4 Nói cách khác, khí CH4 tỷ lệ thuận với δ13C có nghĩa khí tồn hang có nguồn gốc từ bên ngồi vào khơng phải tự sinh bên hang nhiều người suy nghĩ Và vào hang, khí CH4 bị phân hủy [1, 2, 5, 6] Kết luận Đây nghiên cứu có tính tồn diện mơi trường khơng khí bên số hang động Phong Nha - Kẻ Bàng Các kết 53 yếu từ q trình khuếch tán q trình hơ hấp bên lịng hang Hình Mối tương quan δ 13C CO2 hàm lượng khí metan (CH4) lòng hang Phong Nha, Thiên Đường Tiên Sơn phân tích đo đạc chỗ cho thấy tranh chi tiết môi trường tác động người đến môi trường hang động Các kết cho thấy hang động Phong Nha - Kẻ Bàng có khả lưu tích khí CO2 phân hủy khí CH4 Ngồi ra, địa hình hang động định nhiều đến yếu tố môi trường bên lòng hang Để phát triển du lịch cách bền vững, cần sử dụng số biện pháp để giảm bớt tích tụ khí CO2 lòng hang, đặc biệt hang Tiên Sơn Biện pháp lắp đặt hệ thống quạt gió để làm tăng đối lưu khơng khí bên lịng hang với khí bên ngồi Lời cảm ơn Nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn Ban Quản lý Vườn Quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng hợp tác khảo sát với nhóm Tài liệu tham khảo [1] T A Duc and J G.Guinea Vulnerability (2013) Pressures, and protection of karst caves and their speleothems in Ha Long Bay -Vietnam, Environmental Earth Sciences, ISSN 1866-6280DOI 10.1007/s12665-013-2884-z [2] Trần Ngọc, Trịnh Anh Đức (2020) Nghiên cứu nguồn gốc biến đổi hàm lượng CO2 động học trình thành tạo nhũ đá hệ thống hang động Phong Nha-Kẻ Bàng phục vụ phát triển du 54 Trần Ngọc, Trịnh Anh Đức / Tạp chí Khoa học Công nghệ Đại học Duy Tân 1(50) (2022) 46-54 lịch bền vững Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Duy Tân 06(43) (2020) 24-30 [3] Trần Ngọc, Trịnh Anh Đức, Võ Văn Trí, Bùi Khắc Sơn, Trần Xuân Mùi (2016) Nghiên cứu điều kiện vi khí hậu hang động Phong Nha – Kẻ Bàng phục vụ phát triển du lịch bền vững Báo cáo tổng kết đề tài cấpTỉnh Mã số 08-KHCN-QB [4] Trịnh Anh Đức, Trần Ngọc, Vũ Đức Lợi, Nguyễn Thị Minh Nguyệt, Trịnh Hồng Quân (2017) Nghiên cứu nhũ đá hang động vườn quốc gia Phong Nha-Kẻ Bàng phục vụ đánh giá biến đổi khí hậu mơi trường khu vực Báo cáo tổng kết đề tài NAFOSTED Mã số 104.99-2014.41 [5] A Fernandez-Cortes, S Cuezva, M Alvarez-Gallego (2015) Subterranean atmospheres may act as daily methane sinks Nature communications DOI: 10.1038/ncomms8003 [6] T.A Duc (2012) Microscopic analysis of Speleothem in Ha Long Bay, a proxy for regional environmental assessment The Tenth International Symposium on Environment Southeast Asian Water [7] I Gams, J Nicod, M Sauro, E Julian, and U Anthony (1993) Environmental Change and Human Impacts on the Mediterranean karsts of France, Italy, and the Dinaric Region pp 42-50 [8] P.W Williams (2013) Karst Terrains, Environmental Changes and Human Impacts Catena Verlag, Cremlingen-Destedt, p 59-98 [9] J.M Calaforra, A Feranandez-Cortes, F SanchezMartos, J Gisbert and A Pulido Bosch (2003) Environmental control for determining human impact and permanent visitor capacity in a potential show cave before tourist use Environmental Conservation, Cambridge University Press Vol 30, No 2, pp 160-167 https://www.jstor.org/stable/44520669 [10] Trần Nghi (chủ biên) (2009) Di sản thiên nhiên giới - Vườn Quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng, Quảng Bình, Việt Nam NXB ĐHQG Hà Nội  ... đóng góp vào khí CO2 hang động vai trò hệ thống hang động ngầm Phong Nha - Kẻ Bàng nguồn phát sinh hay nơi phân hủy/tiêu thụ khí CH4 Trong trường hợp hang động đưa vào khai thác du lịch, hàm... trường khơng khí (nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió ánh sáng) hang động khai thác du lịch Thiên đường, Phong Nha Tiên Sơn trình bày Bảng Bảng Các tiêu khơng khí hang động du lịch Phong Nha - Kẻ Bàng dịp... trường vi khí hậu lòng hang động thuộc hệ thống hang động di sản thiên nhiên giới Vườn Quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng Đặc biệt nghiên cứu chế xu? ??t hiện, tích trữ, chuyển hóa, biến đổi khí nhà kính mơi