MỞ ĐẦU Biến đổi khí hậu đƣợc xem là vấn đề nóng hiện nay, có tác động toàn diện đến sự phát triển bền vững trên toàn thế giới. Do ảnh hƣởng của BĐKH, thiên tai trên phạm vi toàn cầu đã, đang và sẽ xảy ra với tần suất nhiều hơn, phức tạp hơn, cƣờng độ tăng mạnh hơn làm trầm trọng thêm mức độ ảnh hƣởng của thiên tai. Gần đây, các quốc gia trên thế giới luôn gắn việc bảo vệ môi trƣờng với phát triển bền vững. BĐKH trên phạm vi toàn cầu cũng đã làm thiên tai ở Việt Nam ngày càng gia tăng về số lƣợng, cƣờng độ và mức độ ảnh hƣởng, ảnh hƣởng rất lớn đến các hoạt động phát triển kinh tế xã hội. Trƣớc thực trạng trên, hiện nay, những công trình nghiên cứu liên quan đến BĐKH và nƣớc biển dâng trong nƣớc và trên thế giới hình thành hai xu hƣớng rõ nét: (i) Các nghiên cứu khoa học cơ bản: tập trung nghiên cứu bản chất, nguyên nhân của BĐKH và nƣớc biển dâng; (ii) Các nghiên cứu khoa học kỹ thuật: tập trung tìm các giải pháp, các ứng dụng khoa học công nghệ để ứng phó với BĐKH và nƣớc biển dâng. Mặt khác, các nghiên cứu còn tập trung trong việc tìm kiếm các nguồn năng lƣợng thay thế mới hay xây dựng mô hình, kịch bản, các diễn biến của BĐKH và nƣớc biển dâng đối với sản xuất, sức khỏe cộng đồng, an ninh lƣơng thực… Một số nghiên cứu đã đi sâu nghiên cứu ảnh hƣởng của BĐKH và nƣớc biển dâng với tài nguyên nƣớc. Mức độ biểu hiện của BĐKH ngày càng đƣợc nhìn nhận rõ ràng hơn qua các bằng chứng nghiên cứu, bên cạnh đó, các tác động của BĐKH đến môi trƣờng đã đƣợc ghi nhận trong nhiều nghiên cứu. Tuy nhiên, chƣa có những nghiên cứu tập trung vào những tác động của BĐKH đến môi trƣờng nói chung và chất lƣợng môi trƣờng nƣớc nói riêng tại Việt Nam. Nhiều yếu tố khí tƣợng thủy văn ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc, điển hình là nhiệt độ không khí, lƣợng mƣa. Hiệu ứng thay đổi chất lƣợng nƣớc xảy ra một cách trực tiếp từ những thay đổi nhiệt độ nƣớc hoặc gián tiếp thông qua ô nhiễm nhiệt. Thay đổi nhiệt độ nƣớc có thể trực tiếp ảnh hƣởng đến các thông số chất lƣợng nƣớc bao gồm hàm lƣợng oxy hòa tan, độ dẫn điện, pH, tổng hàm lƣợng Ni tơ, tổng hàm lƣợng Phốt pho trong nƣớc. 2 Với mục tiêu đánh giá tác động của BĐKH đến chất lƣợng môi trƣờng nƣớc khu vực Tứ Giác Long Xuyên (thuộc vùng ĐBSCL), đề tài này sẽ là cơ sở đánh giá sơ bộ mức độ ảnh hƣởng trên. Đề tài đƣa ra kết quả khảo sát về mức độ ảnh hƣởng của BĐKH đến môi trƣờng nƣớc dựa trên sự tƣơng quan giữa khí tƣợng và chất lƣợng nƣớc, và khảo sát về sự biến động về sức khỏe sinh thái thủy vực tại 2 trạm nghiên cứu tại Châu Đốc và Cần Thơ trên sông Mê Kông, nơi sinh sống của hệ sinh vật thủy sinh, và nguồn cung cấp dinh dƣỡng cũng nhƣ kế sinh nhai cho cộng đồng dân cƣ của vùng. 3 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. BĐKH và những biểu hiện của BĐKH BĐKH là khái niệm đƣợc IPCC (Ủy ban liên chính phủ về BĐKH) sử dụng đề cập đến bất kỳ thay đổi khí hậu theo thời gian, cho dù là do biến đổi tự nhiên hoặc là kết quả của hoạt động của con ngƣời. Trong Công ƣớc khung về BĐKH, BĐKH là sự thay đổi của khí hậu do hoạt động của con ngƣời tác động trực tiếp hoặc gián tiếp, làm thay đổi thành phần của khí quyển toàn cầu khi so sánh với khí hậu tự nhiên theo thời gian (Mc Carthy và cộng sự, 2001) 77. Bằng chứng quan sát cho thấy rằng, những thay đổi khí hậu trong khu vực, đặc biệt là sự tăng nhiệt độ, đã bị ảnh hƣởng bởi một tập hợp đa dạng của các hệ thống vật lý và sinh học ở nhiều nơi trên thế giới. 97 Bằng chứng về thế giới đang nóng lên đƣợc đánh giá qua nhiều chỉ số khí hậu độc lập, từ những tầng khí quyển đến vùng sâu trong đại dƣơng. Chúng bao gồm những thay đổi nhiệt độ trên bề mặt không khí và đại dƣơng, sông băng, tuyết phủ, khối băng trên biển, mực nƣớc biển và hơi nƣớc trong khí quyển. Các nhà khoa học trên toàn thế giới đã nhiều lần xác nhận những bằng chứng này một cách độc lập. Khẳng định thế giới đã ấm lên kể từ thế kỷ 19 là rõ ràng. 58 Sự ấm lên của khí hậu thƣờng xuất phát từ những kết quả đo đạc về nhiệt độ từ các trạm thời tiết trên trái đất. Những số liệu đo đạc đƣợc là rất quan trọng, nhƣng chúng chỉ đại diện cho một chỉ số thay đổi trong hệ thống khí hậu. Bằng chứng rộng hơn cho một thế giới đang ấm lên bắt nguồn từ một loạt các phép đo vật lý độc lập về các yếu tố của hệ thống khí hậu của nhiều trạm khác nhau, có mối liên kết chặt chẽ với nhau. Sự tăng nhiệt độ bề mặt trung bình toàn cầu là chỉ số phổ dụng nhất về BĐKH. Mặc dù mỗi năm và thậm chí mỗi thập kỷ, nhiệt độ bề mặt toàn cầu luôn ấm hơn so với trƣớc, nhƣng nó đang ấm lên đáng kể kể từ năm 1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Dƣơng Thị Phƣơng Nga ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LÊN CHẤT LƢỢNG MÔI TRƢỜNG NƢỚC Ở TỨ GIÁC LONG XUYÊN THUỘC VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG THÔNG QUA MỘT SỐ THƠNG SỐ THỦY LÝ HĨA VÀ SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội, 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Dƣơng Thị Phƣơng Nga ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LÊN CHẤT LƢỢNG MƠI TRƢỜNG NƢỚC Ở TỨ GIÁC LONG XUYÊN THUỘC VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG THƠNG QUA MỘT SỐ THƠNG SỐ THỦY LÝ HĨA VÀ SINH HỌC Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 60.42.01.20 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN XUÂN HUẤN Hà Nội, 2014 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Xn Huấn, người thầy ln tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu thực luận văn Tơi xin cảm ơn tồn thể thầy cô cán Bộ môn Động vật có xương sống, Phịng Sinh thái học Sinh học Môi trường - Khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ q trình học tập, hồn thiện luận văn cơng tác hành q trình nghiên cứu Khoa Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình bạn bè, đồng nghiệp ln tạo điều kiện, động viên tơi suốt q trình nghiên cứu, thực hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2014 Ngƣời thực Dƣơng Thị Phƣơng Nga DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu COND Độ dẫn điện, độ dẫn DO (dissolve oxygen) Oxy hòa tan DOC (dissolved organic carbon) Cac bon hữu hịa tan ĐBSCL Đồng sơng Cửu Long ĐDSH Đa dạng sinh học ĐVKXS Động vật khơng xƣơng sống ĐVCXS Động vật có xƣơng sống IPCC (The Intergovernmental Panel Ủy ban Liên phủ biến đổi khí hậu on Climate Change) LVS Lƣu vực sơng MRC (Mekong river committee) Ủy hội sông Mê Kông TOTN Ni tơ tổng TOTP Phốt tổng i MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU .3 1.1 BĐKH biểu BĐKH 1.1.1 BĐKH Châu Âu 1.1.2 BĐKH Đông Bắc Á .10 1.1.3 BĐKH Việt Nam 12 1.2 Tác động nhân tố khí tƣợng đến mơi trƣờng nƣớc 15 1.2.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ không khí đến chất lƣợng mơi trƣờng nƣớc .21 1.2.2 Ảnh hƣởng lƣợng mƣa đến chất lƣợng môi trƣờng nƣớc 23 1.2.3 Ảnh hƣởng BĐKH đến hệ sinh thái nƣớc 25 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1 Vị trí nghiên cứu .31 2.2 Thời gian nghiên cứu thông số đƣa vào tính tốn hệ số tƣơng quan 32 2.2.1 Thơng số khí tƣợng 33 2.2.2 Thông số chất lƣợng nƣớc 33 2.2.3 Chỉ số đa dạng sinh học Margalef 34 2.3 Phƣơng pháp tính tốn 34 2.3.1 Đánh giá biến động chất lƣợng nƣớc biến động khí tƣợng 34 2.3.2 Tính tốn hệ số tƣơng quan thông số 35 2.3.3 Giám sát chất lƣợng nƣớc thông qua kết quan trắc sinh học 37 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Điều kiện tự nhiên chất lƣợng nƣớc khu vực nghiên cứu .39 3.1.1 Điều kiện tự nhiên 39 3.1.2 Chất lƣợng nƣớc LVS Mê Kông tác động đến trình sinh hóa lƣu vực sơng 45 3.2 Biến động yếu tố khí tƣợng trạm nghiên cứu 50 ii 3.3 Đánh giá ảnh hƣởng BĐKH đến môi trƣờng nƣớc dựa tƣơng quan thơng số khí tƣợng chất lƣợng nƣớc 52 3.3.1 Tƣơng quan tuyến tính cặp thơng số 52 3.3.2 Tƣơng quan tuyến tính đa biến nhóm thơng số khí tƣợng-thủy văn thông số chất lƣợng môi trƣờng nƣớc 64 3.3.3 Biến động chất lƣợng nƣớc thông qua kết giám sát sức khỏe sinh thái khu vực nghiên cứu 66 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ .71 KẾT LUẬN 71 KIẾN NGHỊ 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 iii DANH MỤC BẢNG Bảng Diễn biến mức độ sai lệch nhiệt độ châu lục qua năm Bảng Những tác động từ BĐKH đến môi trƣờng nƣớc 18 Bảng Tác động tiềm BĐKH hồ cạn liên quan đến lồi đích, lồi bị thiệt hại, lồi xâm lấn, độ nƣớc, sức chứa độ ĐDSH 26 Bảng Quy ƣớc chung ý nghĩa hệ số tƣơng quan 36 Bảng So sánh giá trị số Margalef với mức độ ĐDSH 38 Bảng Phân loại mức độ ô nhiễm theo số Margalef (D) 38 Bảng Xu thay đổi khí hậu thiên tai khác ĐBSCL .42 Bảng Hệ số tƣơng quan tuyến tính cặp thơng số khí tƣợng chất lƣợng nƣớc trạm Châu Đốc .53 Bảng Hệ số tƣơng quan thơng số khí tƣợng chất lƣợng nƣớc trạm Cần Thơ .54 Bảng 10 Tƣơng quan tuyến tính đa biến nhóm thơng số khí tƣợng thơng số chất lƣợng nƣớc trạm Châu Đốc trạm Cần Thơ .65 Bảng 11 Chỉ số đa dạng sinh học Margalef khu vực nghiên cứu 66 iv DANH MỤC HÌNH Hình Xu hƣớng nhiệt độ trung bình tồn cầu theo số liệu giám sát từ 1860 đến 2000 Hình Biến động số số độc lập khí hậu tồn cầu thay đổi Hình Biến động lƣợng mƣa trung bình hàng năm theo dõi bốn dải vĩ độ toàn cầu giai đoạn 1981-2000 Hình Xu hƣớng nhiệt độ nƣớc trung bình sơng Rhine (1909-2006), sơng Danube (1901-1998), Hồ Võrtsjärv (1947-2006) nhiệt độ nƣớc vào tháng hồ Salmaa, Phần Lan (1924-2000) Hình Biến động nhiệt độ 63 vị trí ghi nhận đƣợc Anh xứ Wales giai đoạn 1990-2006 10 Hình Vị trí điểm nghiên cứu khu vực Tứ Giác Tứ Xuyên 32 Hình Phân bố dạng đất Lƣu vực sông Mê Kông 40 Hình Diễn biến hàm lƣợng Phốt tổng nƣớc trạm (a) Châu Đốc, (b) Cần Thơ giai đoạn 1985-2010 46 Hình Diễn biến hàm lƣợng Ni tơ tổng nƣớc trạm (a) Cần Thơ, (b) Châu Đốc giai đoạn 1985-2010 .47 Hình 10 Diễn biến nồng độ oxy hòa tan (DO) nƣớc trạm quan trắc (a) Châu Đốc (b) Cần Thơ giai đoạn 1985-2010 .48 Hình 11 Diễn biến độ pH nƣớc trạm quan trắc (a) Châu Đốc (b) Cần Thơ giai đoạn 1985-2010 49 Hình 12 Dao động nhiệt độ theo thời gian từ 1985-2010 trạm khí tƣợng Châu Đốc Cần Thơ 50 Hình 13 Biến động lƣợng mƣa (a) Châu Đốc (b) Cần Thơ giai đoạn 19852010 51 Hình 14 Tƣơng quan nhiệt độ khơng khí pH (a) Châu Đốc vào mùa mƣa (tháng 2-T2) mùa khô (tháng 8-T8), (b) Cần Thơ vào mùa mƣa (tháng 3–T3) mùa khô (tháng 11-T11) 56 Hình 15 Tƣơng quan DO nhiệt độ khơng khí (a) Châu Đốc vào mùa khô (tháng 7-T7) mùa mƣa (tháng 11-T11); (b) Cần Thơ vào mùa khô (tháng 5T5) mùa mƣa (tháng 2-T2) 57 v Hình 16 Tƣơng quan hàm lƣợng DO lƣợng mƣa (a) Châu Đốc vào mùa mƣa (tháng 9); (b) Cần Thơ vào mùa khô (tháng 2) 60 Hình 17 Tƣơng quan độ dẫn lƣợng mƣa (a) Châu Đốc vào mùa mƣa (tháng 6); (b) Cần Thơ vào mùa khô (tháng 3) 61 Hình 18 Tƣơng quan lƣợng mƣa hàm lƣợng chất dinh dƣỡng vào mùa khô (a) lƣợng mƣa hàm lƣợng Ni tơ tổng (TOTN) Châu Đốc (tháng 12); (b) lƣợng mƣa hàm lƣợng Phốt tổng (TOTP) Cần Thơ (tháng 2) 62 Hình 19 Tƣơng quan thông số nhiệt độ hàm lƣợng chất dinh dƣỡng vào mùa mƣa (a) tƣơng quan hàm lƣợng Ni tơ tổng (TOTN) nhiệt độ Châu Đốc (tháng 9); (b) tƣơng quan hàm lƣợng Phốt tổng (TOTP) nhiệt độ Cần Thơ (tháng 2) 63 Hình 20 Biến động số đa dạng sinh học Margalef (D) trạm nghiên cứu giai đoạn 2006-2010 69 vi MỞ ĐẦU Biến đổi khí hậu đƣợc xem vấn đề nóng nay, có tác động tồn diện đến phát triển bền vững toàn giới Do ảnh hƣởng BĐKH, thiên tai phạm vi toàn cầu đã, xảy với tần suất nhiều hơn, phức tạp hơn, cƣờng độ tăng mạnh làm trầm trọng thêm mức độ ảnh hƣởng thiên tai Gần đây, quốc gia giới gắn việc bảo vệ môi trƣờng với phát triển bền vững BĐKH phạm vi toàn cầu làm thiên tai Việt Nam ngày gia tăng số lƣợng, cƣờng độ mức độ ảnh hƣởng, ảnh hƣởng lớn đến hoạt động phát triển kinh tế xã hội Trƣớc thực trạng trên, nay, cơng trình nghiên cứu liên quan đến BĐKH nƣớc biển dâng nƣớc giới hình thành hai xu hƣớng rõ nét: (i) Các nghiên cứu khoa học bản: tập trung nghiên cứu chất, nguyên nhân BĐKH nƣớc biển dâng; (ii) Các nghiên cứu khoa học kỹ thuật: tập trung tìm giải pháp, ứng dụng khoa học cơng nghệ để ứng phó với BĐKH nƣớc biển dâng Mặt khác, nghiên cứu cịn tập trung việc tìm kiếm nguồn lƣợng thay hay xây dựng mơ hình, kịch bản, diễn biến BĐKH nƣớc biển dâng sản xuất, sức khỏe cộng đồng, an ninh lƣơng thực… Một số nghiên cứu sâu nghiên cứu ảnh hƣởng BĐKH nƣớc biển dâng với tài nguyên nƣớc Mức độ biểu BĐKH ngày đƣợc nhìn nhận rõ ràng qua chứng nghiên cứu, bên cạnh đó, tác động BĐKH đến môi trƣờng đƣợc ghi nhận nhiều nghiên cứu Tuy nhiên, chƣa có nghiên cứu tập trung vào tác động BĐKH đến môi trƣờng nói chung chất lƣợng mơi trƣờng nƣớc nói riêng Việt Nam Nhiều yếu tố khí tƣợng thủy văn ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc, điển hình nhiệt độ khơng khí, lƣợng mƣa Hiệu ứng thay đổi chất lƣợng nƣớc xảy cách trực tiếp từ thay đổi nhiệt độ nƣớc gián tiếp thông qua ô nhiễm nhiệt Thay đổi nhiệt độ nƣớc trực tiếp ảnh hƣởng đến thông số chất lƣợng nƣớc bao gồm hàm lƣợng oxy hòa tan, độ dẫn điện, pH, tổng hàm lƣợng Ni tơ, tổng hàm lƣợng Phốt nƣớc ...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Dƣơng Thị Phƣơng Nga ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LÊN CHẤT LƢỢNG MƠI TRƢỜNG NƢỚC Ở TỨ GIÁC LONG XUYÊN THUỘC VÙNG... GIÁC LONG XUYÊN THUỘC VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG THƠNG QUA MỘT SỐ THƠNG SỐ THỦY LÝ HĨA VÀ SINH HỌC Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 60.42.01.20 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN: PGS.TS... đến chất lƣợng môi trƣờng nƣớc khu vực Tứ Giác Long Xuyên (thuộc vùng ĐBSCL), đề tài sở đánh giá sơ mức độ ảnh hƣởng Đề tài đƣa kết khảo sát mức độ ảnh hƣởng BĐKH đến môi trƣờng nƣớc dựa tƣơng quan