Đánh giá phát thải khí nhà kính từ chu trình Các bon trên ao nuôi cá Thác lác Cườm (Notopterus chitala) trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.

Đánh giá phát thải khí nhà kính từ chu trình Các bon trên ao nuôi cá Thác lác Cườm (Notopterus chitala) trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.Đánh giá phát thải khí nhà kính từ chu trình Các bon trên ao nuôi cá Thác lác Cườm (Notopterus chitala) trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.Đánh giá phát thải khí nhà kính từ chu trình Các bon trên ao nuôi cá Thác lác Cườm (Notopterus chitala) trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.Đánh giá phát thải khí nhà kính từ chu trình Các bon trên ao nuôi cá Thác lác Cườm (Notopterus chitala) trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.Đánh giá phát thải khí nhà kính từ chu trình Các bon trên ao nuôi cá Thác lác Cườm (Notopterus chitala) trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.Đánh giá phát thải khí nhà kính từ chu trình Các bon trên ao nuôi cá Thác lác Cườm (Notopterus chitala) trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.Đánh giá phát thải khí nhà kính từ chu trình Các bon trên ao nuôi cá Thác lác Cườm (Notopterus chitala) trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.Đánh giá phát thải khí nhà kính từ chu trình Các bon trên ao nuôi cá Thác lác Cườm (Notopterus chitala) trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.Đánh giá phát thải khí nhà kính từ chu trình Các bon trên ao nuôi cá Thác lác Cườm (Notopterus chitala) trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.Đánh giá phát thải khí nhà kính từ chu trình Các bon trên ao nuôi cá Thác lác Cườm (Notopterus chitala) trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.Đánh giá phát thải khí nhà kính từ chu trình Các bon trên ao nuôi cá Thác lác Cườm (Notopterus chitala) trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.

GIỚI THIỆU

Tính cấp thiết của đề tài

Việc nghiên cứu, đánh giá phát thải KNK trên thế giới tập trung ở các lĩnh vực năng lượng, công nghiệp, sử dụng đất, canh tác nông nghiệp, lâm nghiệp nhưng lĩnh vực nuôi trồng thủy sản (NTTS) ít được quan tâm, mặc dù lĩnh vực này có những minh chứng về mức phát thải làm tăng sự ấm lên toàn cầu, ở các dạng khí CO2, CH4 và N2O

[1] Tuy NTTS có tỉ trọng phát thải không cao như công nghiệp, dịch vụ nhưng cần được quan tâm nghiên cứu đánh giá sự phát thải này và có giải pháp giảm thiểu [2].

Dự báo trong thời gian tới cán cân tỉ trọng NTTS gây phát thải KNK sẽ tăng, trong khi nguồn thải từ nhiên liệu hoá thạch đang được các nước cam kết giảm mạnh tại COP26

[3, 4] Bên cạnh đó, IPCC [5] nhận định rằng nuôi trồng thủy sản là nguồn nhân tạo quan trọng làm tăng nồng độ KNK, sự đóng góp này không được đánh giá hoặc chưa được kiểm kê KNK ở phạm vi quốc gia FAO [6] dự báo sản xuất thủy sản toàn cầu tiếp tục tăng theo quy mô dân số, với sản lượng thủy sản hơn 90 triệu tấn; mức phát thải KNK sẽ tăng trên quy mô toàn cầu [7, 8] Tuy nuôi trồng thuỷ sản có mức phát thải khác nhau ở các loại hình canh tác nhưng KNK sẽ tích lũy nồng độ trong khí quyển [9-12] Phần lớn những đánh giá được thực hiện dựa trên sự tính toán gián tiếp hoặc dựa trên các hệ số mặc định của IPCC đã công bố, dẫn đến những chênh lệch lớn so với thực tiễn phát thải KNK [13- 16] Ở Việt Nam, việc nghiên cứu phát thải khí nhà kính có những công trình đã công bố, đáng chú ý, bao gồm: Trịnh và ctv [17, 18] nghiên cứu phát thải trên lúa nước và nông nghiệp; Hải và ctv [19] nghiên cứu đánh giá hiện trạng, dự báo phát thải khí nhà kính tại Bình Dương; Nam và ctv [20] sử dụng công thức của IPCC đánh giá mức phát thải KNK từ đất ngập nước ven biển ở Hải Phòng nhưng nghiên cứu sự phát thải KNK từ hoạt động nuôi cá Thác lác Cườm (TLC) chưa được thực hiện Xác định mức phát thải KNK có ý nghĩa quan trọng vì nó giúp kiểm soát hiệu quả nguồn thải, lượng KNK phát ra [21] Chính vì vậy, cần có những nghiên cứu sự phát thải KNK từ hoạt động nuôi thuỷ sản này.

Vấn đề đặt ra, vì sao chọn tỉnh Hậu Giang để nghiên cứu phát thải KNK từ ao nuôi cá Thác lác Cườm (TLC)? Hoạt động nuôi thâm canh thuỷ sản rất phổ biến ở Đồng bằng sông Cửu Long và toàn Việt Nam [22] Chất thải từ nuôi thuỷ sản là một trong những nguy cơ gây ô nhiễm môi trường và phát thải KNK Việc kiểm kê phát thải KNK là nhiệm vụ của từng bộ, ngành, địa phương trong cả nước, trong đó có tỉnh Hậu Giang Mặc dù mô hình nuôi thâm canh cá Thác lác Cườm không chiếm diện tích lớn nhất Hậu Giang [23] nhưng đối tượng này đã được đăng ký thương hiệu do Cục Sở hữu trí tuệ cấp và là đối tượng có giá trị kinh tế cao, được thị trường ưa thích [24]. Theo quy hoạch tỉnh Hậu Giang, đến năm 2030 quy mô diện tích sẽ được mở rộng gấp

3 lần so với diện tích 50 ha hiện nay [25] Việc chọn nghiên cứu phát thải khí nhà kính từ nuôi thâm canh cá Thác lác Cườm vừa góp phần củng cố thương hiệu, vừa cung cấp phương pháp để ước tính phát thải khí nhà kính trên các đối tượng khác cho Hậu Giang và ĐBSCL hay cả nước Bên cạnh đó, KNK bao gồm 3 loại khí chính (CO2, CH4 và N2O) nhưng nghiên cứu chỉ quan tâm đến 2 loại khí CO2 và CH4 liên quan trực tiếp và tham gia chu trình Các bon Tuy sự trao đổi C và N có mối liên hệ chặt nhưng N2O là khí sinh ra từ chu trình Ni tơ [26-29] Ngoài ra, nghiên cứu cũng thiết lập, kiểm định mô hình toán, đề xuất kịch bản nuôi cá TLC ít phát thải Các bon từ nuôi thâm canh theo các mật độ và thời gian trong vụ nuôi Kết quả nghiên cứu có thể là phương pháp áp dụng trong kiểm kê phát thải KNK từ các đối tượng khác cho Hậu Giang cũng như ĐBSCL hay cả nước Do đó, đề tài “Đánh giá phát thải khí nhà kính từ chu trình Các bon trong ao nuôi cá Thác lác Cườm (Notopterus chitala) trên địa bàn tỉnh Hậu Giang” đã được thực hiện.

Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu định lượng mức phát thải khí nhà kính từ chu trình Các bon, góp phần kiểm soát và giảm phát thải KNK từ các hoạt động nuôi cá TLC giúp phát triển một ngành nuôi thuỷ sản bền vững trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.

1.2.2 Những mục tiêu cụ thể

Nghiên cứu thực hiện các nội dung cụ thể, bao gồm: Điều tra, đánh giá thực trạng, xây dựng cơ sở dữ liệu, các bản đồ chuyên đề về hiện trạng nuôi cá Thác lác Cườm thâm canh, tạo lập công cụ phục vụ công tác quản lý ở địa phương. Định lượng phát thải khí CO2 và CH4 từ hoạt động nuôi cá TLC, xác định và xây dựng phương trình toán biểu thị những yếu tố ảnh hưởng khả năng gây phát thải CO2 và CH4 trong ao nuôi cá TLC thâm canh.

Mô hình hoá những yếu tố trong chu trình Các bon từ ao nuôi cá Thác lác Cườm. Nghiên cứu xây dựng công cụ tính, xác định những biến số có thể giúp giảm thiểu và kiểm soát phát thải KNK từ nuôi cá TLC.

Phân tích những điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức, từ đó khuyến nghị giải pháp nuôi cá Thác lác Cườm bền vững.

Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện trên diện tích nuôi cá Thác lác Cườm địa bàn tỉnh Hậu Giang Nghiên cứu đã tiến hành điều tra ngẫu nhiên 50 hộ nuôi cá Thác lác Cườm trên địa bàn tỉnh Nghiên cứu đã chọn 3 ao nuôi cá Thác lác Cườm thâm canh trên địa bàn thành phố Vị Thanh để đo đạc thực nghiệm lượng phát thải khí CO 2 và CH4 Ngoài ra, nghiên cứu sử dụng một số báo cáo của ngành nông nghiệp và phát triển nông thôn để xây dựng cơ sở dữ liệu về thông tin và hiện trạng nuôi cá Thác lác Cườm trên toàn tỉnh.

Ý nghĩa nghiên cứu

Luận án đã xác định được hiện trạng phát thải khí nhà kính đối với khí CO2 và

CH4 từ chu trình Các bon ở ao nuôi cá Thác lác Cườm Nghiên cứu xác định được mối tương quan giữa các yếu tố ảnh hưởng sự phát thải khí nhà kính từ ao nuôi cá Thác lác Cườm Nghiên cứu xây dựng được mô hình toán biểu thị động thái CO2 và CH4 từ chu trình Các bon trên ao cá Thác lác Cườm.

Nghiên cứu đã tiến hành khảo sát, đo đạc, tính phát thải trên đơn vị diện tích ở điều kiện mật độ các ao được chọn thí nghiệm tại địa bàn tỉnh Hậu Giang, nơi có diện tích nuôi cá Thác lác Cườm lớn nhất Việt Nam Kết quả nghiên cứu đã kiểm định, báo cáo, phân tích và so sánh với những kết quả tính toán tương tự đã công bố Kết quả nghiên cứu giúp cơ quan quản lý về môi trường, nông nghiệp và kinh tế ở địa phương biết thực trạng về tình hình phát thải KNK từ việc nuôi cá TLC để có những giải pháp phù hợp góp phần hiện thực hóa lộ trình cam kết giảm thiểu phát thải khí nhà kính củaViệt Nam với quốc tế; xây dựng được công cụ tính phát thải, xác định hệ số phát thải,yếu tố chi phối khả năng sinh khí CO2 và CH4, giúp địa phương có kế hoạch phát triển quy mô sản xuất cá Thác lác Cườm theo hướng bền vững thích ứng với biến đổi khí hậu.

Những đóng góp mới của luận án

Về mặt lý thuyết: nghiên cứu đã xây dựng được mô hình tính toán phát thải KNK từ ao nuôi cá TLC Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng xây dựng được các phương trình hồi quy tuyến tính đa biến liên quan sự phát sinh khí CO2 và CH4 từ hoạt động nuôi cá TLC.

Về mặt thực nghiệm: nghiên cứu cung cấp thông tin về diễn biến chất lượng nước và định lượng được mức phát thải KNK từ chu trình Các bon trong nuôi cá TLC. Nghiên cứu xác định hệ số phát thải KNK trên ao nuôi cá TLC Xây dựng kịch bản nuôi TLC phát thải Các bon thấp đối với mật độ và thời gian Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý và thành lập các bản đồ phân bố hiện trạng nuôi cá TLC ở HậuGiang.

Câu hỏi nghiên cứu

Nghiên cứu cần trả lời được thực trạng nuôi cá TLC ở Hậu Giang như thế nào?Quản lý vùng nuôi cá TLC bằng cách nào? Mối liên hệ giữa các yếu tố môi trường tác động đến sự phát sinh KNK như thế nào trong ao nuôi cá TLC? Trong ao nuôi cá TLC,KNK nào phát sinh nhiều nhất? Tổng lượng phát thải khí nhà kính trên toàn tỉnh từ ao nuôi cá Thác lác là bao nhiêu? Công cụ gì để mô phỏng khả năng phát sinh và kiểm soát sự phát thải KNK? Giải pháp phát triển bền vững nghề nuôi cá TLC như thế nào?

Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện với bốn nội dung chính, bao gồm:

(i) Đánh giá tổng quan tình hình nuôi cá Thác lác Cườm trên toàn tỉnh Hậu Giang Các thông tin phục vụ cho nghiên cứu được điều tra, phỏng vấn đối với 50 hộ nuôi cá Thác lác Cườm, kết hợp các dữ liệu thứ cấp được thu thập từ Niên giám thống kê, các sở, ban ngành tỉnh Hậu Giang Trên cơ sở dữ liệu được thu thập, nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu hiện trạng nuôi cá Thác lác Cườm và các bản đồ chuyên đề bằng MapInfo 15.0.

(ii) Tiếp đến, nghiên cứu đã triển khai thí nghiệm trên 3 ao nuôi cá Thác lác Cườm bằng cách đặt các buồng nổi trên mặt ao để gom khí CO2 và CH4, bên cạnh đó thu các mẫu chất lượng nước và các yếu tố khí tượng cùng thời điểm thu mẫu khí, kỹ thuật nuôi, những thông tin liên quan quá trình nuôi.

(iii) Ngoài ra, nghiên cứu đã ứng dụng phần mềm Stella 8.0 để thiết lập các lưu đồ, phương trình toán quá trình hình thành, biến đổi, chuyển hóa và phát sinh CO2 từ ao nuôi cá Thác lác Cườm.

(iv) Sau cùng, nghiên cứu xác định các nội dung, định hướng đến sự phát triển bền vững mô hình nuôi cá Thác lác Cườm ở Hậu Giang Các phương pháp nghiên cứu của từng nội dung được trình bày ở các nội dung tiếp theo.

Giới hạn của nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu được thực hiện ở phạm vi tỉnh Hậu Giang Việc sử dụng phương pháp nghiên cứu, đo đạc, tính phát thải KNK trên ao thuỷ sản theo phương pháp lấy mẫu thủ công và sử dụng các thiết bị phòng thí nghiệm chuẩn trong điều kiệnViệt Nam Nghiên cứu chưa xác định phát thải khí nhà kính theo vòng đời và cân bằng vật chất của quy trình nuôi cá Thác lác Cườm Do khó khăn trong việc tìm vị trí ao bố trí đo KNK đối chứng, thực nghiệm, vì vậy số lượng mẫu phân tích được thực hiện trên hiện trạng phát thải của các ao chọn thí nghiệm.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phạm vi, phương tiện nghiên cứu

3.1.1 Phạm vi và quy trình nghiên cứu

Phương pháp tiếp cận cho nghiên cứu: tiếp cận theo phương pháp tổng hợp, từ cơ bản đến nâng cao, từ thu thập, điều tra số liệu cơ sở, xử lý, số hoá, biên tập thành những thông tin Vấn đề nuôi cá Thác lác Cườm đang được tỉnh Hậu Giang quan tâm thúc đẩy phát triển thành thương hiệu mạnh, cần thiết có nghiên cứu xác định KNK để giảm nhẹ phát thải từ hoạt động nuôi cá TLC, đóng góp mô hình nuôi bền vững, đồng thời cần công cụ quản lý hiệu quả để kiểm soát lượng KNK và hoạt động nuôi các TLC.

Hình 3.1 thể hiện cụ thể quy trình nghiên cứu Đầu tiên, nghiên cứu xác định tính cấp thiết của vấn đề, câu hỏi nghiên cứu, mục tiêu, phạm vi, đối tượng; cơ sở khoa học và thực tiễn của nghiên cứu Tiếp đến, nghiên cứu xác định các phương pháp điều tra, thu mẫu thông tin chung; phương pháp bố trí thí nghiệm, thu mẫu khí thải, chất lượng nước và các yếu tố khí tượng, môi trường Kế đó, nghiên cứu tiến hành đo hiện trường, thu các chỉ tiêu KNK, các biến số và phân tích trong phòng thí nghiệm Phân tích tương quan các yếu tố ảnh hưởng sự phát thải CO 2 và CH4 Thiết lập các lưu đồ, mối liên hệ thông tin, các biến số cho mô hình, chạy thử nghiệm mô hình; phân tích độ nhạy, tương quan mô hình với số liệu đo đạc thực tiễn Ngoài ra, dự báo phát thải và giải pháp giảm phát thải; tổng hợp, báo cáo kết quả nghiên cứu Trả lời được các câu hỏi nghiên cứu đã đề ra ở mục 1.6.

Hình 3.1: Sơ đồ thể hiện quy trình nghiên cứu

3.1.2 Dụng cụ, thiết bị, phương tiện nghiên cứu

Dụng cụ thu khí CO2 và CH4: Qua tham khảo các tài liệu nghiên cứu đã công bố thấy rằng trong điều kiện Việt Nam đo KNK trên ao thuỷ sản chưa có những thiết bị,

Nghiê n cứu lý thuyế t phát triển bề n vững cá TLC

Xây dựng mô hình toán bằng Ste lla

Thu thập dữ liệu sơ cấp; điều tra và xử lý dữ liệu bằng SPSS

Tính cấp thiế t? Mục tiêu? Câu hỏi nghiê n cứu? Ý nghĩa khoa học và thực tiễn? Nội dung nghiê n cứu?

Tổng hợp, báo cáo, hoàn thành mục tiêu nghiê n cứu, trả lời được những câu hỏi và nội dung nghiê n cứu

Xử lý dữ liệ u, tương quan các yếu tố môi trường nước và KNK, viết báo khoa học

Phân tích hiệ u quả KT,

XH, MT, SWOT; giải pháp, viết báo KH

Kiểm định, phân tích độ nhạy, hiệ u chỉnh mô hình, viết báo khoa học

Xây dựng bản đồ chuyê n đề bằng

MapInfo, viết báo quy trình phổ biến Chamber được thiết kế là các thau tròn polypropylen như mô tả tại Hình 3.2 Các Chamber có kích cỡ đồng nhất, mỗi Chamber có thể tích 10 lít, với đường kính 38 cm x chiều cao 15 cm Xung quanh viền Chamber được cuộn bằng mướp xốp và vải được siết bằng dây ni lông, vành Chamber luôn chìm trong nước, cách mặt nước từ 1 cm đến 2 cm Nghiên cứu đã kiểm tra ít nhất 3 lần cho mỗi Chamber đảm bảo không thoát, lọt khí và lớp ngoài cùng của Chamber được phủ lớp giấy bạc đảm bảo không có ánh nắng mặt trời xuyên vào bên trong; phía trên có lắp ống dẫn khí hình tròn nối với van 3 chiều khoá kín, khí không bị thoát ra ngoài trong thời gian đặt trên mặt nước Để cân bằng lượng khí bên trong và bên ngoài, Chamber có lắp van xả khí phía đối diện với van 3 chiều dẫn khí và các dụng cụ khác, bao gồm: mướp xốp, vòi xe đạp, dây chỉ, giấy bạc, ống dẫn.

Hình 3.2: Buồng nổi (Chamber) gom khí CO2 và CH4 trên ao cá Thác lác Cườm

Các dụng cụ thu mẫu khí: túi Tedlar chứa khí CO2 và CH4, máy nén khí SI Analyser, dung dịch kết tủa Ba(OH)2, dây dẫn điện.

Dụng cụ thu mẫu nước và thực vật nổi: can nhựa 2 lít, lọ thuỷ tinh, thùng trữ mẫu, cần thu mẫu, cây cặm, xào đo mực nước và dây neo các buồng nổi.

Các trang thiết bị, dụng cụ phục vụ lấy mẫu nước: nhiệt kế, sơ đồ vị trí lấy mẫu, nhãn ghi ký hiệu mẫu, hộp đựng mẫu để vận chuyển và bảo quản mẫu, dụng cụ ghi chép (bút các loại, túi PE các loại, sổ nhật ký), máy định vị GPS cầm tay, thước đo mực nước, máy chụp ảnh, các dụng cụ bảo hộ (nón, áo mưa, găng tay, khẩu trang, kính); keo silicon để xử lý nhanh các tình huống hở hộp lấy mẫu khí, thuốc, dụng cụ cứu thương khi cần, giấy A4, máy đo nhanh độ pH, Oxy hòa tan, nhiệt độ.

Các thiết bị, dụng cụ thu, phân tích mẫu:

-Khí CO 2 được hấp thụ định lượng bằng dung dịch Ba(OH)2, xác định lượngBa(OH)2 còn lại trong dung dịch hấp thụ bằng axit oxalic để biết khối lượng CO2 đã hấp thụ Các phản ứng diễn ra như sau:

Ba(OH)2 + HOOC-COOH = Ba(CO)3↓ + 2H2O (3.2)

Dung dịch barit được dùng làm thuốc thử

Nước cất đun sôi để nguội 1.000 ml

Dung dịch axit oxalic (HCOO) 2 ) 0,56 g/l

Dung dịch Phenolphtalein 1% trong cồn 90% V

Dụng cụ, vật liệu: nghiên cứu sử dụng máy sắc ký khí với bộ dẫn nhiệt, máy điều chế hy-đrô, bơm chân không, cột bằng thép không gỉ dài 2 m với đường kính trong = 3 mm; Zeolit 5A (dùng cho sắc ký khí).

Thuốc thử là nước muối bão hòa; axit clohydric có độ pH = 4; chất chỉ thị màu metyl da cam.

+Thiết bị phân tích: Tủ ủ BOD duy trì nhiệt độ 20 o C±3 oC , máy đo DO để bàn đã được hiệu chuẩn trước khi phân tích, máy khuấy từ, cân phân tích có độ chính xác 0,1 mg.

+Dụng cụ phân tích: chai DO, dung tích 300 ml, nút nhám, pipet vạch (Din A: 1 ml, 2 ml, 5 ml, 10 ml), bình đựng nước (Din A: 50 ml, 100 ml, 500 ml và 1000 ml), ống đong, Becher, Erlen, giấy lọc.

+Hoá chất và chất chuẩn:

Nước cấy: nguồn nước mặt từ sông, có hàm lượng BOD