Giáo trình bảo vệ môi trường - Phần 3 Bảo vệ đại dương thế giới - Chương 9 potx

561 562 Bảng 8.5. Dung lợng dung hòa của hệ sinh thái biển Bantich đối với các chất ô nhiễm Dung lợng đồng hóa Chất Nhập lợng hiện nay, tấn/năm Thời gian lu lại, năm g/l tấn/năm Đồng 1100 27 0,2 0,12 500 2500 Kẽm 6300 10 0,60 3,10 13200 66000 Chì 2400 7 0,10 0,70 1500 15000 Cađimi 80 6 0,10 0,90 2000 20000 Thủy ngân 30 6 0,02 0,20 400 4000 BP 13 20 0,001 0,008 20 200 PCB 7 35 0,0001 0,001 2 20 Chơng 9 Kiểm soát tổng hợp ton cầu Đại dơng Thế giới Sự cần thiết phát hiện những biến đổi phi tự nhiên trong cấu trúc v hoạt động của các hệ sinh thái biển, cũng nh để định chuẩn các tác động nhân sinh tới Đại dơng Thế giới đã phát sinh nhu cầu tổ chức v thực hiện kiểm soát tổng hợp ton cầu đối với đại dơng. 9.1. Định nghĩa kiểm soát Sự cần thiết thnh lập hệ thống kiểm soát quốc tế về môi trờng lần đầu tiên đợc đặt vấn đề vo năm 1971 bởi Uỷ ban Khoa học về Các vấn đề Môi trờng của Hội đồng Quốc tế các Hiệp hội Khoa học. Sự xuất hiện của Hệ thống Ton cầu Kiểm soát Môi trờng (GSME) liên quan với Hội nghị Liên hợp quốc về các vấn đề môi trờng (Stockhom, 1972). Theo khuyến cáo của Hội nghị, vấn đề phối hợp v thúc đẩy hoạt động quốc tế về kiểm soát môi trờng, đặc biệt ở cấp độ khu vực v ton cầu đã đợc đa vo những nhiệm vụ của Chơng trình Liên hợp quốc về Môi trờng (UNEP). Từ năm 1975, UNEP bắt đầu phát triển có định hớng hệ thống kiểm soát, đã thnh lập một trung tâm công tác theo chơng trình (CWP) tại Nairobi (Kenia). 563 564 Ban đầu, ngời ta đã định nghĩa kiểm soát l một hệ thống quan trắc lặp lại một hay một số yếu tố môi trờng trong không gian v thời gian với những mục tiêu xác định phù hợp với một chơng trình đã đặt ra trớc. Theo nghĩa rộng hơn, kiểm soát đợc hiểu l hệ thống quan trắc, kiểm soát v quản lý trạng thái môi trờng, đợc thực hiện ở những quy mô khác nhau, kể cả quy mô ton cầu. Hình 9.1. Vị trí của kiểm soát trong hệ thống điều tiết tác động nhân sinh tới môi trờng Về sau, một định nghĩa do Iu. A. Izrael (1984) đề ra đã đợc thừa nhận: kiểm soát l hệ thống quan trắc, đánh giá v dự báo trạng thái môi trờng thiên nhiên, cho phép phát hiện những biến đổi trạng thái của sinh quyển trên nền tự nhiên do ảnh hởng của hoạt động con ngời. Vị trí của kiểm soát trong hệ thống điều tiết trạng thái môi trờng thiên nhiên biểu diễn trên hình 9.1 (Izrael, 1979). Dới ảnh hởng của tác động nhân sinh ( a I ), trạng thái một yếu tố sinh quyển B biến đổi từ A đến A . Thông qua kiểm soát M tiến hnh mô tả gần đúng v ớc lợng A của trạng thái biến đổi ny. Thông tin tơng ứng đi vo khối quyết định D . Tuỳ phụ thuộc vo những khả năng khoa học S v sinh thái E m lựa chọn các giải pháp hạn chế hay chấm dứt những tác động nhân sinh, củng cố hay l chữa trị yếu tố trên của sinh quyển v hon thiện hệ thống kiểm soát. Kiểm soát ton cầu tổng hợp đối với đại dơng bao gồm kiểm soát sinh thái v kiểm soát vật lý (Izrael, Shban, 1985). Hình 9.2. Hệ thống các chỉ tiêu kiểm soát sinh học môi trờng biển Kiểm soát sinh thái đại dơng l hệ thống phân tích, đánh giá v dự báo trạng thái các hệ sinh thái biển. Hợp phần quan 565 566 trọng nhất của kiểm soát sinh thái l kiểm soát sinh học môi trờng biển, gồm quan trắc hệ thống về các yếu tố cấu trúc chứ năng của các quần lạc sinh vật nhằm mục đích đánh giá v dự báo trạng thái hợp phần sinh học của các hệ sinh thái biển (hình 9.2). Kiểm soát sinh học đợc kết hợp với hệ thống kiểm soát địa hóa, thực hiện kiểm tra các nguồn v mức ô nhiễm môi trờng biển (hình 9.3). Hình 9.3. Hệ thống các chỉ tiêu kiểm soát địa hóa môi trờng biển Kiểm soát vật lý có nhiệm vụ phân tích tác động của các nhân tố vật lý - hải dơng học v thủy động lực học có khả năng phân bố v tái phân bố các chất ô nhiễm trong môi trờng biển. 9.2. Những nhiệm vụ v cơ sở khoa học của kiểm soát đại dơng tổng hợp ton cầu Mục đích của kiểm soát tổng hợp đại dơng l xác định trạng thái các hệ sinh thái quan trọng nhất của Đại dơng Thế giới v dự báo những biến đổi diễn ra trong các hệ sinh thái dới tác động của các nhân tố nhân sinh. Để đạt đợc các mục đích kiểm soát đòi hỏi giải quyết một loạt nhiệm vụ chuyên môn. Xác định các kênh xâm nhập v đánh giá các dòng chất ô nhiễm trong các hệ sinh thái giu sinh vật v dễ tổn thơng của Đại dơng Thế giới. Giải quyết nhiệm vụ ny dựa trên những số liệu quan trắc thực địa, cho phép phát hiện những nguồn xâm nhập chính v các mang đi các chất ô nhiễm, đánh giá các quá trình tự lm sạch môi trờng biển, tính toán các thnh phần cân bằng chất ô nhiễm tại các vùng đại dơng, mô tả động thái các chất độc trong các hợp phần của các hệ sinh thái biển v nghiên cứu các chu trình sinh địa hóa của chúng. Nghiên cứu sự xâm nhập, tích tụ v phân hủy các chất ô nhiễm ở những đại dơng sản lợng sinh học cao nhất, ở lớp mặt vi mỏng v trong các lớp nớc sâu của đại dơng có ý nghĩa thực tế quan trọng. Nghiên cứu quá trình hấp phụ các chất ô nhiễm bởi các chất lơ lửng nguồn gốc sinh vật v khoáng, sự vận chuyển chúng xuống đáy đại dơng, sự tích tụ tiếp tục v chuyển hóa dới tác động vi sinh vật trong trầm tích đáy đóng vai trò đáng kể. 567 568 Nghiên cứu những hậu quả ô nhiễm tiêu cực ở các hệ sinh thái giầu sinh học v dễ tổn thơng của Đại dơng Thế giới. Quan niệm hiện đại về hậu quả sinh thái của ô nhiễm đại dơng mới đợc hình thnh chủ yếu qua các thí dụ nghiên cứu vùng ven bờ. Với các vùng khơi của Đại dơng Thế giới thực tế cha có những nghiên cứu nh vậy. Vì vậy, để có thông tin cần thiết, phải phát triển những quan trắc di hạn về trạng thái quần thể sinh vật mặt, sinh vật phù du v sinh vật đáy, cấu trúc của chúng chịu những dao động có tính chu kỳ dới tác động của những hiện tợng tự nhiên nhiều chu kỳ. Nhiệm vụ l lm sao xác định trên nền những dao động tự nhiên của các tính chất hệ sinh thái biển tìm ra những biến đổi gây nên bởi những nhân tố nhân sinh. Thông tin nhận đợc sẽ phản ánh tình huống sinh thái hiện tại v cung cấp cơ sở khoa học để dự báo những biến đổi có thể trong hoạt động tiếp theo của các hệ sinh thái biển. Nghiên cứu những mối liên hệ nhân quả giữa các mức tích tụ chất ô nhiễm v những biến đổi sinh thái quan trắc đợc. Xác định các nồng độ tới hạn của các chất ô nhiễm có khả năng gây nên sự rối loạn của các quá trình sinh học v sinh hóa chức năng. Hiện nay, rõ rng cha có đủ thông tin về các liên hệ nhân quả giữa nồng độ các chất ô nhiễm v các chỉ số cấu trúc chức năng của hệ sinh thái biển. Nhu cầu về thông tin ny xuất phát từ sự cần thiết phải xác định nồng độ tới hạn của chất ô nhiễm, m chỉ cần vợt qua nó một chút trong điều kiện tác động tới tiêu điểm sinh thái (loi hay nhóm sinh vật) đã có thể gây lm cho độ bền vững của ton hệ sinh thái suy giảm một cách không thể đảo ngợc đợc. Đợc biết, các nồng độ tác động tới hạn biến thiên rất mạnh tùy thuộc vo nhiều nhân tố (trạng thái sinh lý của thủy sinh vật, điều kiện nhiệt độ, thnh phần hóa học của nớc v.v ). Vì vậy, xá c định những nồng độ đó của các chất độc phải thực hiện trong các điều kiện gần với những điều kiện tự nhiên một cách tối đa. Nghiên cứu các quá trình vật lý, hóa học v sinh học quyết định dung lợng dung hòa v đánh giá dung lợng dung hòa của hệ sinh thái biển ở các vùng đợc nghiên cứu nhiều nhất của Đại dơng Thế giới. Các hệ sinh thái biển có phổ rộng các cơ chế vật lý, hóa học v sinh học, thông qua đó các chất ô nhiễm có thể đợc loại khỏi hệ sinh thái m không phá vỡ các chu trình sinh địa hóa của các nguyên tố v những biến đổi khu hệ sinh vật. Nhng khi các nồng độ chất ô nhiễm trong môi trờng đạt tới mức vợt quá dung lợng dung hòa của hệ sinh thái, chúng bắt đầu ảnh hởng tới độ sống sót, khả năng tái tạo, tăng trởng v khả năng di chuyển của thủy sinh vật. Kết quả l, sự phân bố, các tham số định lợng v định tính của loi v quần thể bị thay đổi. Việc phân tích các quá trình liệt kê trên đợc phản ánh trong khái niệm dung lợng dung hòa của Đại dơng Thế giới (Izrael, Shiban, 1983, 1985), nó l căn cứ cần thiết để định chuẩn các tác động từ bên ngoi tới các hệ sinh thái biển v để dự báo trạng thái các hệ sinh thái. Xây dựng các mô hình toán học cho các quá trình sinh thái riêng biệt để dự báo tình huống sinh thái trong đại dơng ở các quy mô vùng, khu vực v ton cầu. Dự đoán những biến đổi của các hệ sinh thái tự nhiên, thnh phần, cấu trúc, mức chức năng, độ bền vững của chúng đối với các tác động bên ngoi đợc xem l một trong những nhiệm vụ quan trọng của nghiên cứu sinh thái biển. Những dự đoán tơng tự chỉ có th ể trên cơ sở mô hình hóa toán học về sự diễn biến của hệ sinh thái có tính đến tất cả những liên hệ bên ngoi v bên trong. Trớc hết cần tham số hóa mối liên hệ qua 569 570 lại của các quá trình (vật lý, hóa học, sinh học) của tổ hợp tự lm sạch tự nhiên, hệ thống hóa v đánh giá định lợng dữ liệu về những nhân tố quy định độ bền vững của các quần thể biển, nghiên cứu cơ chế phản ứng của hệ sinh thái đối với những tác động bất lợi tới các cấp độ tổ chức của sự sống (từ cấp độ di truyền v phân tử đến cấp độ quần lạc sinh vật). Cơ sở để xây dựng mô hình toán học về sự vận hnh của quần thể biển đợc hình thnh từ các phơng pháp ngoại suy đối với đặc trng tích phân của quần thể. Giá trị dự báo lớn nhất thuộc về các mô hình mức phức tạp trung bình, điều ny l do tính không dừng trong vận hnh của hệ sinh thái. Có nghĩa rằng tồn tại sự biến đổi về mức ý nghĩa của các tham số v quá trình riêng biệt quy định trạng các thái hệ sinh thái trong quá trình vận hnh của chúng. Tính đến tính không dừng có thể l bằng phơng pháp xây dựng các mô hình cấu trúc mềm dẻo, khi dự báo bằng các mô hình ny, tại từng giai đoạn sẽ thực hiện sự thích nghi cấu trúc v các hệ số của mô hình theo dữ liệu quan trắc. 9.3. Thực hiện hệ thống kiểm soát đại dơng Những cơ sở khoa học của kiểm soát đề ra một số nguyên tắc chính tổ chức kiểm soát (Izrael, Shban, 1981). 1) Tính tổng hợp trong khi thực hiện những quan trắc hóa học (trong khí quyển, nớc, chất lơ lửng, bùn đáy) v các quan trắc đồng hnh thủy sinh, thủy văn v khí tợng tại các trạm loại I ở những nơi phát thải chất ô nhiễm, loại II ở những vùng biển v đại dơng ô nhiễm, loại III ở các vùng nớc tơng đối sạch. Giá trị lớn ginh cho các quan trắc từ vũ trụ bằng vệ tinh, thực hiện trên các quy mô khu vực v ton cầu. 2) Theo dõi động thái các mức ô nhiễm nớc biển bằng cách tiến hnh những quan trắc hệ thống di hạn về các nồng độ nền của các chất ô nhiễm ở những vùng xa nguồn ô nhiễm. Những quan trắc nh vậy đợc tổ chức trên một số lợng hạn chế các trạm cơ sở (610 trạm ở đại dơng, 23 trong biển). Một trong những trạm đó l trạm điểm C ở Bắc Đại Tây Dơng do các tầu nghiên cứu khoa học của Liên Xô đảm nhiệm. 3) Theo dõi sự vận chuyển các chất ô nhiễm thông qua tổ chức quan trắc tại các mặt cắt hải dơng học trong các hệ thống hon lu chính của Đại dơng Thế giới. Các mặt cắt tơng tự đợc bố trí ở lân cận những trạm cơ sở. 4) Tính liên hợp của kiểm soát địa hóa về ô nhiễm nớc đại dơng với kiểm soát sinh học về ảnh hởng ô nhiễm tới hoạt động của sinh vật biển. Chỉ khi tuân thủ nguyên tắc ny thì những quan trắc trong hệ thống kiểm soát đại dơng mới trở thnh hon chỉnh v giá trị lôhic. Phơng án sơ đồ cấu trúc tổ chức v đảm bảo thông tin của chơng trình kiểm soát đại dơng đợc biểu diễn trên hình 9.4. Sơ đồ ny đã tính toán tới tính tổng hợp v tính đảm bảo phơng pháp luận của tất cả các dạng quan trắc, mối liên hệ cấu trúc của các cơ sở v các ngnh tham gia vo công tác về kiểm soát, tổ chức ngân hng dữ liệu quan trắc. Hiện nay, tất cả các các biển nội địa v ven bờ Liên Xô đợc phủ bởi mạng lới trạm kiểm soát: (6070 trạm loại I, 570600 trạm loại II, 10001100 trạm loại III). Thực tế ton bộ hạm tầu nghiên cứu khoa học của Uỷ ban Nh nớc về Khí tợng Thủy văn Liên Xô, phần lớn hạm tầu của Viện Hn lâm Kh oa học Liên Xô v Viện Hải dơng học v Nghề cá cùng hoạt động khảo sát kiểm soát. ở mỗi cơ quan nha khí tợng thủy văn thnh lập những bộ phận quan trắc v kiểm tra về trạng thái môi trờng. Các phòng thí nghiệm liên ngnh về kiểm soát môi trờng tự nhiên v khí hậu đợc thnh lập. 571 572 ở cấp độ quốc tế đang thực hiện Chơng trình của UNEP về nghiên cứu các biển khu vực (đợc thiết lập năm 1974). Chơng trình bao quát 11 vùng đại dơng: Đại Trung Hải, Hồng Hải v vịnh Ađen, vùng Cô Oét, Tây v Trung Phi, Đông Phi, vịnh Caribe, Đông á, Nam á, phần phía đông nam v phần phía nam Thái Bình Dơng, Tây Nam Đại Tây Dơng. Hơn 120 quốc gai ven biển tham gia thực hiện chơng trình ny. Hình 9.4. Sơ đồ cơ cấu tổ chức v đảm bảo thông tin của Chơng trình kiểm soát tổng hợp ton cầu về đại dơng (Izrael, Shiban, 1986) Chơng 10 Phơng tiện kỹ thuật bảo vệ môi trờng biển khỏi ô nhiễm Phơng tiện kỹ thuật bảo vệ môi trờng biển khỏi ô nhiễm hiện hnh dùng để loại bỏ các chất độc hại từ các nguồn thải tầu biển cũng nh để chống rò rỉ dầu thờng xuyên xảy khi khai thác các dn khoan trên thềm lục địa hay trong sự cố với các tầu chở dầu. Việc phòng ngừa ô nhiễm môi trờng biển khỏi các nguồn trên đất liền qua dòng nớc sông hay qua khí quyển chỉ có thể bằng cách áp dụng trên ton cầu các công nghệ công nghiệp sạch không thải v các phơng pháp sử dụng hợp lý ti nguyên thiên nhiên. 10.1. Công nghệ không chất thải nh l cơ sở bảo vệ môi trờng tự nhiên khỏi ô nhiễm Chất thải đó l chỉ số khách quan của trình độ khoa học kỹ thuật của nền sản xuất. Nó l kết quả hoặc l của nền sản xuất cha hon thiện, hay cha thực hiện đến khâu cuối cùng, hoặc l sản phẩm cha tìm đợc lĩnh vực sử dụng hợp lý. Đợc biết rất nhiều thí dụ, khi các phế thải đã trở thnh nguyên liệu hay l sản phẩm quý v tìm đợc lĩnh vực sử dụng hiệu . của Đại dơng Thế giới. Quan niệm hiện đại về hậu quả sinh thái của ô nhiễm đại dơng mới đợc hình thnh chủ yếu qua các thí dụ nghiên cứu vùng ven bờ. Với các vùng khơi của Đại dơng Thế giới. 630 0 10 0,60 3, 10 132 00 66000 Chì 2400 7 0,10 0,70 1500 15000 Cađimi 80 6 0,10 0 ,90 2000 20000 Thủy ngân 30 6 0,02 0,20 400 4000 BP 13 20 0,001 0,008 20 200 PCB 7 35 . thể bị thay đổi. Việc phân tích các quá trình liệt kê trên đợc phản ánh trong khái niệm dung lợng dung hòa của Đại dơng Thế giới (Izrael, Shiban, 19 83, 198 5), nó l căn cứ cần thiết để định chuẩn