Nghiên cứu biến động môi trường trầm tích trong Holocen muộn phục vụ quy hoạch phát triển bền vững khu vực cửa sông Đồng Nai

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Đình Thái NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH TRONG HOLOCEN MUỘN PHỤC VỤ QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG KHU VỰC CỬA SÔNG ĐỒNG NAI LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ Hà Nội - 2015 ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Đình Thái NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH TRONG HOLOCEN MUỘN PHỤC VỤ QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG KHU VỰC CỬA SÔNG ĐỒNG NAI Chuyên ngành: Sử dụng và bảo vệ tài nguyên môi trường Mã số : 62851501 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. GS.TS Trần Nghi 2. PGS.TS Đặng Văn Bào Hà Nội - 2015 iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tác giả Nguyễn Đình Thái iv LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy: GS.TS.NGND Trần Nghi, PGS.TS Đặng Văn Bào. Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn. Trong quá trình hoàn thành luận án, Nghiên cứu sinh cũng nhận được những ý kiến đóng góp quý báu, sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô và các nhà khoa học của các cơ quan: Bộ môn Địa mạo và Địa lýMôi trường biển, Khoa Địa lý, Bộ môn Trầm tích và Địa chất biển, Khoa Địa chất, Phòng Sau Đại học, Phòng Chính trị và công tác sinh viên Trường Đại học Khoa học và Tự nhiên; Trung tâm Nghiên cứu Biển và Đảo  Trường Đại học Khoa học Tự nhiên; Viện Địa chấtViện Hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam; Tổng cục Môi trườngBộ Tài nguyên và Môi trường; Trung tâm Quan trắc môi trường thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường Thành phố Hồ Chí Minh, Bà Rịa Vũng Tàu và Đồng Nai; Trường Đại học tổng hợp Freiburg và Giáo sư Giére Reto (hướng dẫn thực tập và phân tích mẫu môi trường); Tiểu dự án TRIG A. Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đối với sự giúp đỡ tận tình của các thầy, các nhà khoa học và lãnh đạo các cơ quan nêu trên. Nghiên cứu sinh Nguyễn Đình Thái 1 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 8 Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH 14 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CỬA SÔNG VEN BIỂN 14 1.2 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH 19 1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 19 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 28 1.3 HƯỚNG TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 1.3.1 Hướng tiếp cận 37 1.3.2 Các phương pháp nghiên cứu 40 Chương 2 CÁC NHÂN TỐ TÁC ĐỘNG ĐẾN SỰ BIẾN ĐỘNG MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH KHU VỰC CỬA SÔNG ĐỒNG NAI 50 2.1 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN TỐ TỰ NHIÊN TỚI BIẾN ĐỘNG MÔI TRƯỜNG 50 2.1.1 Dao động mực nước biển sau pha biển tiến cực đại Flandrian 50 2.1.2 Cấu trúc địa chất và kiến tạo hiện đại với biến động môi trường trầm tích khu vực cửa sông Đồng Nai 54 2.1.3 Đặc trưng địa mạo và ảnh hưởng của chúng tới biến động môi trường trầm tích 59 2.1.4 Đặc điểm thuỷ văn và hải văn ven bờ 66 2.1.5 Đặc trưng khí hậu với biến động môi trường 72 2.1.6 Các nhân tố chi phối quá trình phá hủy ĐBCT biến dần thành cửa sông hình phễu (estuary) từ 1000 năm đến nay 75 2.2 ẢNH HƯỞNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ-XÃ HỘI ĐẾN MÔI TRƯỜNG KHU VỰC 78 2.2.1 Dân cư 78 2.2.2 Tình hình phát triển kinh tế 79 Chương 3 BIẾN ĐỘNG MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH KHU VỰC CỬA SÔNG ĐỒNG NAI GIAI ĐOẠN HOLOCEN MUỘN 83 3.1 BIẾN ĐỔI MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH TRONG HOLOCEN 83 3.1.1 Giai đoạn Holocen sớm-giữa 84 3.1.2 Giai đoạn Holocen muộn 89 3.1.3 Nhận xét chung 97 2 3.2 BIẾN ĐỔI MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH THEO KHÔNG GIAN 97 3.2.1 Vật liệu trầm tích vùng hạ lưu sông Đồng Nai đến cửa Soài Rạp 98 3.2.2 Trầm tích đáy của hệ thống lạch triều sông Thị Vải 99 3.3 BIẾN ĐỘNG VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN 104 3.3.1 Hiện tượng bồi tụ-xói lở 105 3.3.2 Biến đổi lòng dẫn 108 3.3.3 Biến động vùng bờ do hoạt động nhân sinh 111 Chương 4 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH KHU VỰC CỬA SÔNG ĐỒNG NAI VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC 114 4.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH 115 4.2 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC 119 4.2.1 Ô nhiễm chất hữu cơ 119 4.2.2 Kim loại nặng 123 4.3 MỐI QUAN HỆ GIỮA Ô NHIỄM TRẦM TÍCH VÀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC 131 4.3.1 Cơ chế tích tụ, lan truyền và vận chuyển chất ô nhiễm 132 4.3.2 Xu thế biến động ô nhiễm 145 4.3.3 Đánh giá sức chịu tải môi trường nước 150 4.4 ĐỊNH HƯỚNG QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 152 4.4.1 Khái quát về quy hoạch không gian tổng thể 152 4.4.2 Định hướng giải pháp quy hoạch phát triển bền vững và khắc phục ô nhiễm 154 KẾT LUẬN 160 TÀI LIỆU THAM KHẢO 163 3 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BĐMT : Biến động môi trường B.P : Cách ngày nay (Before Present) BR-VT : Bà Rịa – Vũng Tàu CCOP : Ủy ban phối hợp chương trình khoa học địa chất khu vực Đông và Đông Nam Á (Coordinating Committee for Geoscience Programs in East and Southeast Asia) ĐBCT : Đồng bằng châu thổ ĐNB : Đông Nam Bộ ĐN-SG : Đồng Nai – Sài Gòn ĐTPT : Địa tầng phân tập ESCAP : Ủy ban Kinh tế Xã hội châu Á và Thái Bình Dương (Economic and Social Commission for Asia and the Pacific) GIS : Hệ thông tin địa lý HST : Hệ thống trầm tích biển cao (Highstand system tract) IGCP : Chương trình Khoa học Địa chất quốc tế (International Geoscience Programme) IPCC : Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (Intergovernmental Panel on Climate Change) KCN : Khu công nghiệp KCX : Khu chế xuất KHCN : Khoa học công nghệ KTQD : Kinh tế quốc dân KT-XH : Kinh tế  xã hội KV : Khu vực LVS : Lưu vực sông LK : Lỗ khoan LST : Hệ thống trầm tích biển thấp (Lowstand system tract) MNB : Mực nước biển MT : Môi trường 4 ONMT : Ô nhiễm môi trường OSL : Nhiệt huỳnh quang kích thích (Optically stimulated luminescence) PEL : Ngưỡng có thể chịu tác động (Probable effect levels) QLTH : Quản lý tổng hợp QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TEL : Ngưỡng tác động (Threshold effect levels) TN : Tự nhiên TNMT : Tài nguyên  môi trường TP.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh TST : Hệ thống trầm tích biển tiến (Transgressive system tract) VCHC : Vật chất hữu cơ VCS : Vùng cửa sông XH : Xã hội 4 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Phân loại cửa sông theo Galloway (1975) 16 Hình 1.2. Phân loại cửa sông dựa vào đặc trưng hình thái (Pritchard, 1967) 21 Hình 1.3. Các đường cong dao động mực nước biển ở biển Đông 24 Hình 1.4. Thay đổi đường bờ ở Cần Giờ giai đoạn 1928-1997 (Mazda, 2002) 33 Hình 1.5. Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước và trầm tích tầng mặt 40 Hình 1.6. Các thiết bị đo đạc và lấy mẫu ngoài thực địa 42 Hình 1.7. Hành vi chất thải trong môi trường 49 Hình 2.1. Sơ đồ vị trí các đường bờ cổ 51 Hình 2.2. Đường cong dao động mực nước biển tương đối khu vực ĐBSCL trong Holocen [Huang Zhengou, 66] 52 Hình 2.3. Ngấn biển ở Hà Tiên (Trần Nghi, 1998) 52 Hình 2.4. Ngấn biển ở Phú Quốc (Trần Nghi, 2012) 52 Hình 2.5. Các thế hệ đường bờ cổ khu vực đồng bằng Nam Bộ (a) và khu vực cửa sông Đồng Nai (b) 54 Hình 2.6. Bản đồ địa chất khu vực hạ lưu cửa sông tỷ lệ 1:200.000 56 Hình 2.7. Ảnh viễn thám khu vực hạ lưu sông Đồng Nai 60 Hình 2.8. Bản đồ địa mạo khu vực hạ lưu sông Đồng Nai 64 Hình 2.9. Hệ thống các trạm khí tượng thủy văn trong lưu vực Đồng Nai 67 Hình 2.10. Sơ đồ mạng lưới sông chính trên toàn lưu vực [16] 68 Hình 2.11. Lưu lượng và mực nước đo tại cửa sông Sài Gòn (2009) 70 Hình 2.12. Lưu lượng và mực nước đo tại trạm Nhà Bè (2009) 70 Hình 2.13. Lưu lượng và mực nước đo tại trạm Soài Rạp (2009) 70 Hình 2.14. Triều xuống làm lộ các tảng đá ven bờ 72 Hình 2.15. Khoảng dao động của triều 72 Hình 2.16. Nhiệt độ trung bình các tháng trong năm [41] 73 Hình 2.17. Số giờ nắng trung bình các tháng trong năm [41] 73 Hình 2.18. Độ ẩm trung bình các tháng trong năm [41] 74 Hình 2.19. Sơ đồ đẳng trị mưa trung bình nhiều năm trên toàn lưu vực [41] 74 Hình 2.20. Tốc độ gió trung bình các tháng trong năm 75 Hình 2.21. Mối quan hệ giữa trầm tích, mực nước biển và chuyển động kiến tạo 77 Hình 2.22. Một số khu công nghiệp hai bên bờ sông Thị Vải 81 Hình 3.1. Mỏ than bùn trước biển tiến Holocen giữa (Trần Nghi [30, 33]) 85 Hình 3.2a. Trầm tích cát bùn chứa nhiều mùn thực vật màu xám tối tướng vũng vịnh cổ tàn dư (Q 2 1-2 ) 86 5 Hình 3.3. Bản đồ tướng đá-cổ địa lý giai đoạn 3000 năm cách ngày nay 88 Hình 3.4. Quan hệ giữa địa tầng phân tập và sự thay đổi mực nước biển trong Holocen vùng hạ lưu sông Đồng Nai – Thị Vải 89 Hình 3.5. Trầm tích tầng mặt biển nông ven bờ mQ 2 3 (Cần Giờ) 91 Hình 3.6. Trầm tích sét xám xanh (mQ 2 1-2 ) lẫn trầm tích cát hạt trung (aQ 2 3 )ở đáy sông Nhà Bè 92 Hình 3.7. Kết vón laterit (mQ 1 3b )lẫn cát hạt mịn (aQ 2 3 ) phát hiện ở đáysông Đồng Tranh 92 Hình 3.8. Ranh giới giữa trầm tích bột sét sông biển hiện đại (amQ 2 3 ) và trầm tích sét xám xanh biển vũng vịnh (mQ 2 1-2 ) ở bờ xói lở sông Lòng Tàu 92 Hình 3.9. Ranh giới giữa trầm tích bột sét sông biển hiện đại (amQ 2 3 ) và trầm tích sét xám xanh biển vũng vịnh (mQ 2 1-2 ) ở cửa sông Lòng Tàu 92 Hình 3.10. Bãi bồi và trầm tích tầng mặt cửa sông Lòng Tàu 93 Hình 3.11. Trầm tích lạch triều sông Đồng Tranh 93 Hình 3.12. Bản đồ tướng đá-cổ địa lý giai đoạn 1000 năm cách ngày nay 96 Hình 3.13. Sơ đồ mặt cắt địa chất trầm tích Holocen ở khu vực cửa sông Thị Vải 100 Hình 3.14. Bản đồ trầm tích tầng mặt khu vực hạ lưu sông Đồng Nai 104 Hình 3.15. Xói lở đường bờ biển khu vực Cần Giờ 106 Hình 3.16. Địa hình đáy sông Đồng Tranh 110 Hình 3.17. Một đoạn địa hình đáy sông Đồng Tranh 110 Hình 3.18. Sông Tắc Tài 110 Hình 3.19. Địa hình đáy sông Lòng Tàu 110 Hình 3.20. Địa hình đáy sông Nhà Bè 111 Hình 3.21. Địa hình đáy sông Thị Vải 111 Hình 4.1. So sánh khả năng tích tụ kim loại nặng trong các mẫu trầm tích 115 Hình 4.2. Biến thiên pH, Eh theo trắc diện dọc của sông Thị Vải 120 Hình 4.3. Biến thiên hàm lượng oxi hòa tan (DO) trong sông Thị Vải 120 Hình 4.4. So sánh hàm lượng vật chất ô nhiễm hữu cơ trên toàn lưu vực và khu vực cửa sông 122 Hình 4.5. Biến động hàm lượng Fe tổng số theo mùa trên toàn lưu vực và khu vực cửa sông 124 Hình 4.6. Biến động hàm lượng Chì (Pb) theo mùa khu vực cửa sông so với trên toàn lưu vực 124 Hình 4.7. Bản đồ địa hóa môi trường khu vực hạ lưu sông Đồng Nai 127 Hình 4.8. Bản đồ chất lượng nước mùa khô theo tài liệu quan trắc 2008 128 [...]... pháp nghiên cứu biến động môi trường trầm tích Chương 2: Các nhân tố tác động đến sự biến động môi trường trầm tích khu vực cửa sông Đồng Nai Chương 3: Biến động môi trường trầm tích khu vực cửa sông Đồng Nai giai đoạn Holocen muộn Chương 4: Ô nhiễm môi trường trầm tích khu vực cửa sông Đồng Nai và định hướng giải pháp khắc phục 13 Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG MÔI TRƯỜNG TRẦM... phát triển bền vững Với cách tiếp cận như trên, nghiên cứu sinh (NCS) lựa chọn đề tài luận án Nghiên cứu biến động môi trường trầm tích trong Holocen muộn phục vụ quy hoạch phát triển bền vững khu vực cửa sông Đồng Nai với các mục tiêu và nhiệm vụ được chỉ ra dưới đây Mục tiêu của luận án Mục tiêu chính của luận án là:  Xác định được biến động môi trường trầm tích khu vực hạ lưu sông Đồng Nai theo... nhiễm môi trường trầm tích và môi trườngnước 5/ Đề xuất định hướng quy hoạch bền vững và giải pháp khắc phục ô nhiễm cho khu vực nghiên cứu 9 Giới thiệu chung về khu vực nghiên cứu Phạm vi khu vực cửa sông ồng Nai được lựa chọn thực hiện trong luận án giới hạn từ hợp lưu của sông Đồng Nai và sông Sài Gòn tại Nam Cát Lái ra đến cửa Soài Rạp và hệ thống lạch triều sông Thị Vải ra đến vịnh Gành Rái Khu vực. .. vùng cửa sông ven biển nhằm khai thác tối đa tiềm năng giàu có và phát triển bền vững kinh tế­xã hội Các hướng nghiên cứu chính trong nghiên cứu về biến động môi trường trầm tích khu vực cửa sông ven biển trên thế giới chủ yếu gồm: i) Nghiên cứu cơ bản về hoạt động của dòng chảy (chế độ thủy động lực sóng, thủy triều, dòng chảy); ii) Nghiên cứu cổ địa lý và biến đổi môi trường trầm tích; iii) Nghiên cứu. .. và môi trường (MT), đồng thời tiến hành khảo sát thực địa, lấy mẫu trầm tích và nước, khảo sát cảnh quan sinh thái vùng hạ lưu sông Đồng Nai 2/ Đánh giá ảnh hưởng của hoạt động thủy­thạch động lực đến sự hình thành và biến đổi, thoái hóa địa hệ khu vực cửa sông Đồng Nai 3/ Nghiên cứu biến động môi trường trầm tích theo các mốc thời gian khác nhau trong Holocen 4/ Phân tích nguyên nhân và cơ chế tích. .. Đề tài KC.09.06/06­10 Nghiên cứu biến động cửa sông và môi trường trầm tích Holoce-hiện đại vùng ven bờ châu thổ sông Cửu Long, phục vụ phát triển bền vững kinh tế xã hội” do tác giả Nguyễn Địch Dỹ chủ nhiệm (2007­2010) [13]đã làm sáng tỏ mối quan hệ giữa quá trình biến động môi trường trầm tích Holocen hiện đại ở vùng ven bờ châu thổ sông Cửu Long với sự phát triển của cửa sông theo theo thời gian... r quy luật phát triển và biến động môi trường trầm tích khu vực cửa sông theo thời gian và không gian giai đoạn từ Holocen muộn (từ 3.000 năm đến nay) trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển 2i) Làm rõ quy luật lan truyền và tích lũy ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng lạch triều sông Thị Vải và cửa sông Đồng Nai trong mối quan hệ với hoạt động thủy thạch động lực Ý nghĩa của luận án Vùng cửa sông. .. của tỉnh Đồng Nai, tỉnh Bà Rịa­Vũng Tàu cũng được thu thập và sử dụng để phân tích đối sánh Ngoài ra, NCS còn tham khảo các báo cáo địa chất, các công trình nghiên cứu, các bài báo trong nước và quốc tế có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu và khu vực nghiên cứu đã được công bố Những luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Môi trường trầm tích khu vực cửa sông Đồng Nai có sự biến động mạnh trong Holocen muộn, đặc... số trầm tích Holocen vùng Đồng Nai - Thị Vải 95 Bảng 3.3 Tổng hợp các tham số địa hoá môi trường và trầm tích khu vực hạ lưu sông Đồng Nai – Thị Vải 98 Bảng 3.4 Mối quan hệ giữa dòng triều và trầm tích khu vực hạ lưu sông Đồng Nai- Thị Vải 99 Bảng 3.5 Hướng và tốc độ dòng chảy tối đa của sông Thị Vải 102 Bảng 3.6 Một số chỉ tiêu địa hoá môi trường nước khu vực hạ lưu sông. .. đền bù trầm tích, và thuỷ triều có vai trò quan trọng 22 Trầm tích Holocen hiện đại và biến động vùng cửa sông ven biển đã được một số nhà nghiên cứu trên thế giới đề cập đến trong các công trình nghiên cứu về châu thổ từ những năm đầu thế kỷ XX.Bởi lẽ vùng cửa sông ven biển là một hợp phần của địa hệ nên các thành tạo Holocen và biến động cửa sông được đề cập đến trong các công trình nghiên cứu kinh . pháp nghiên cứu biến động môi trường trầm tích. Chương 2: Các nhân tố tác động đến sự biến động môi trường trầm tích khu vực cửa sông Đồng Nai Chương 3: Biến động môi trường trầm tích khu vực. NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Đình Thái NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH TRONG HOLOCEN MUỘN PHỤC VỤ QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG KHU VỰC CỬA SÔNG ĐỒNG. MÔI TRƯỜNG KHU VỰC 78 2.2.1 Dân cư 78 2.2.2 Tình hình phát triển kinh tế 79 Chương 3 BIẾN ĐỘNG MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH KHU VỰC CỬA SÔNG ĐỒNG NAI GIAI ĐOẠN HOLOCEN MUỘN 83 3.1 BIẾN ĐỔI MÔI TRƯỜNG