Kết quả nghiên cứu chất lượng môi trường vùng biển quần đảo trường sa (2001 2003)

Bộ Thuỷ sản Viện Nghiên cứu Hải sản Dự án đánh giá nguồn lợi sinh vật biển trạng môi trờng vùng biển quần đảo trờng sa Chủ nhiệm dự án: TSKH Nguyễn Tiến Cảnh Báo Cáo chuyên đề Kết nghiên cứu chất lợng môi trờng vùng biển quần đảo trờng sa (2001 - 2003) Những ngời thực hiện: CN Trần Lu Khanh CN Nguyễn Công Thành Phòng Nghiên cứu Môi trờng Biển 6651-4 09/11/2007 Hải Phòng, 10 - 2003 Mục lục Trang I Mở đầu II Tài liệu phơng pháp nghiên cứu II Phạm vi nghiên cứu II Phơng pháp nghiên cứu nguồn số liệu III Kết thảo luận III Hàm lợng oxy hoà tan số pH 7 III 1.1 Hàm lợng oxy hoà tan III 1.2 Chỉ số pH III Đặc điểm phân bố hàm lợng muối dinh dỡng nớc biển III Hàm lợng muối Photphát (PO4) III 2 Hàm lợng muối Silicát (SiO3) III Hàm lợng muối Amon (NH4) 11 III Hàm lợng muối Nitrit (NO2) 12 III Hàm lợng muối Nitrat (NO3) 14 III Đặc điểm phân bố hàm lợng kim loại nặng nớc biển 15 III Hàm lợng Kẽm (Zn) 16 III Hàm lợng Đồng (Cu) 17 III 3 Hàm lợng Chì (Pb) 18 III Hàm lợng A sen (As) 19 III Hàm lợng Thuỷ ngân (Hg) 20 III Hàm lợng Cadmi (Cd) 21 III Đặc điểm phân bố hàm lợng dầu IV Kết luận V Tài liệu tham khảo VI Phụ lục I Mở đầu 23 25 27 28-60 Những năm gần đây, công tác nghiên cứu biển phục vụ nghiệp phát triển kinh tế xã hội có bớc tiến quan trọng Riêng lĩnh vực nghiên cứu, điều tra nguồn lợi hải sản tài nguyên sinh vật biển phục vụ phát triển nghề cá xa bờ đợc triển khai thông qua nhiều đề tài, dự án nớc hợp tác Quốc tế Tuy nhiên, với vùng biển khơi nh vùng biển quần đảo Trờng Sa phụ cận điều kiện kinh tế kỹ thuật hạn chế nên nghiên cứu khoa học cha đợc thờng xuyên liên tục Giai đoạn 1993 1997, lần Viện Nghiên cứu Hải sản thực đề tài nghiên cứu Điều tra tổng hợp nguồn lợi sinh vật biển quần đảo Trờng Sa Những kết thu đợc đề tài điều kiện khí tợng thuỷ văn, tài nguyên sinh vật chất lợng môi trờng dù bớc đầu nhng có ý nghĩa quan trọng khoa học nh thực tiễn Trong năm (2001 2003), dự án Đánh giá nguồn lợi sinh vật biển trạng môi trờng vùng biển quần đảo Trờng Sa viện nghiên cứu Hải sản chủ trì, tập trung vào nội dung nghiên cứu quan trọng nh: nghiên cứu nguồn lợi khả khai thác cá (chủ yéu cá ngừ đại dơng), điều tra nguồn lợi sinh vật biển quanh số đảo ; nội dung nghiên cứu khác đợc tiến hành hầu hết chuyến điều tra đánh giá trạng chất lợng môi trờng biển thông qua phân bố biến động hàm lợng số yếu hoá học nớc biển Báo cáo chuyên đề kết nghiên cứu trạng môi trờng vùng biển quần đảo Trờng Sa tập hợp số liệu quan trắc phân tích từ chuyến điều tra (tháng - 9/2002, tháng 3-4 năm 2003) Qua đó, thành phần chế độ dinh dỡng chất lợng môi trờng nớc biển quần đảo Trờng Sa đợc nghiên cứu Cùng với số trờng Hải dơng học (nh : T, S), đặc điểm phân bố, biến động hàm lợng yếu tố hoá học (gồm : muối dinh dỡng khoáng, kim loại nặng, dầu mỡ ) sở quan trọng công tác nghiên cứu dự báo nguồn lợi, đồng thời góp phần cảnh báo chất lợng môi trờng biển phục vụ phát triển nghề cá xa bờ ngành kinh tế khác II tài liệu phơng pháp II.1 Phạm vi nghiên cứu Vùng biển nghiên cứu giới hạn phạm vi từ 7030-11030N 111000114030E, vùng biển xa bờ, có độ sâu tơng đối lớn, nơi sâu đạt tới 4000m (phía tây đảo Song Tử Tây) Thời gian điều tra khảo sát đợc tiến hành từ năm 2001 đến năm 2003 với chuyến vào tháng - 10 năm 2001, - - năm 2002, tháng - năm 2003 Hệ thống trạm ngnhiên cứu môi trờng nguồn lợi gồm 32 trạm cố định dự án xác lập cho tất chuyến khảo sát (hình 1) Khu vực nghiên cứu đợc chia thành vùng I vùng II, vùng có hai tàu tiến hành điều tra nguồn lợi (một tàu sử dụng câu vàng tàu sử dụng lới rê) Công tác quan trắc điều kiện khí tợng thuỷ văn, thu thập mẫu môi trờng đợc thực tàu câu (tại trạm cố định) trớc vận hành hệ thống vàng câu II Phơng pháp nghiên cứu nguồn số liệu 2 Phơng pháp nghiên cứu Phơng pháp khảo sát, quan trắc thu mẫu môi trờng tiến hành theo Quy phạm điều tra tổng hợp biển Uỷ ban Khoa học Kỹ thuật Nhà nớc, năm 1981 Phơng pháp bảo quản, phân tích đánh giá chất lợng môi trờng theo Quy định tạm thời phơng pháp quan trắc, phân tích môi trờng quản lý số liệu Cục Môi trờng - Bộ Khoa học Công nghệ Môi trờng, năm 1997 Tại trạm nghiên cứu môi trờng quan trắc yếu tố khí tợng - thủy văn thu mẫu thủy hoá trạng thái tàu dừng (thả trôi) Mẫu nớc thu tầng nớc tiêu chuẩn - 50 - 100m Batomet kiểu Nansen để phân tích muối dinh dỡng (Si -SiO3, P - PO4, N - NO3, N - NO2, N - NH4) kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd, As, Hg); riêng mẫu dầu thu tầng mặt cố định axít H2SO4 (2ml/lit mẫu) Mẫu kim loại Cu, Pb, Zn, Cd đựng chai nhựa polyetylen, bảo quản axít H2SO4 (2ml/lit mẫu), mẫu Hg, As đựng chai thủy tinh mầu nâu, cố định axít HNO3 (2ml/lit mẫu) Hình Vị trí trạm nghiên cứu chất lợng môi trờng vùng biển quần đảo Trờng Sa (2001 2003) Mẫu muối dinh dỡng đợc phân tích tàu phơng pháp quang phổ, sử dụng thiết bị đo DRELL 2010 Phân tích kim loại nặng phơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectrometer), thiết bị Spectr AA 220 nguyên tố Hg As; sử dụng phơng pháp Cực phổ (Polarographic) theo nguyên tắc Vol - Ampe hoà tan anot phân tích nguyên tố Cu, Pb, Zn, Cd, phòng thí nghiệm Môi trờng - viện Nghiên cứu Hải sản Hàm lợng dầu tổng số đợc phân tích phơng pháp huỳnh quang cực tím, máy Shimazu R.S 1501, phòng thí nghiệm Trung tâm An toàn Môi trờng dầu khí Số liệu khảo sát phân tích đợc xử lý phơng pháp tính toán thống kê sử dụng phần mềm Excel; xử lý số liệu biểu diễn dạng phân bố hàm lợng yếu tố theo không gian thời gian chơng trình chuyên dụng nh: Surfer32, Mapinfor 6.0 -Vertical 2.0 2 Nguồn số liệu Nguồn số liệu sử dụng báo cáo đợc tập hợp từ chuyến khảo sát tháng 4/2002, tháng 10/2002 tháng 4/2003 Tại trạm nghiên cứu, mẫu muối dinh dỡng kim loại nặng đợc thu đầy đủ tầng nớc mặt (0m), 50m 100m; riêng hàm lợng dầu thu phân tích mẫu tầng mặt chuyến tháng 4/2003 Do vậy, tổng số mẫu phân tích yếu tố thuỷ hoá đợt điều tra là: + Mẫu phân tích hàm lợng muối dinh dỡng (5 yếu tố) : 288 mẫu + Mẫu phân tích hàm lợng KLN (6 yếu tố) : 288 mẫu + Mẫu phân tích hàm lợng dầu : 32 mẫu Ngoài ra, kết nghiên cứu tổng hợp vùng biển quần đảo Trờng Sa giai đoạn 1993 1997 Viện Nghiên cứu Hải sản chơng trình hợp tác nghiên cứu Trung tâm phát triển nghề cá Đông Nam (SEAFDEC) vùng biển phía Tây Philippine (1998) phía Đông Việt Nam (1999) đợc sử dụng làm tài liệu tham khảo để đánh giá xu biến động chất lợng môi trờng vùng biển nghiên cứu III kết thảo luận III.1 Hàm lợng Oxy hoà tan số pH III 1.1 Ôxy hoà tan Số liệu nghiên cứu nhiều năm, hàm lợng ôxy hoà tan nớc biển Trung quần đảo Trờng Sa luôn trạng thái bão hoà bão hoà từ tầng mặt đến độ sâu 50m, với trị số trung bình khoảng 4,00 - 5,00 ml/l [2] Kết khảo sát hàm lợng Oxy hoà tan năm 1993 - 1997 dao động khoảng 4,16 ml/l - 5,08 ml/l, độ bão hoà trung bình từ 85,23 - 106,40% (ở lớp nớc từ đến 50 m) Từ độ sâu 50 75m tới 200m hàm lợng ôxy giảm cách đáng kể, giá trị trung bình hàm lợng ôxy tầng 200m dao động từ 2,81 ml/l - 2,86 ml/l, độ bão hoà từ 48,75 50,33% Số liệu nghiên cứu tàu MV SEAFDEC 1998, 1999: vùng biển phía Đông quần đảo Trờng Sa, hàm lợng oxy hoà tan trung bình lớp nớc 150m từ 4,4ml/l đến 3,1ml/l; sau giảm dần theo độ sâu tới lớp nớc 400m hàm lợng oxy khoảng 2,0mg/l Vùng biển phía Tây quần đảo Trờng Sa có hàm lợng oxy trung bình 4,02ml/l Một số nghiên cứu hợp tác với CHLB Nga (1993 1995) chứng minh: phân bố hàm lợng ôxy hoà tan thể tính phân tầng ổn định hầu hết vùng biển sâu, độ sâu từ 800 - 1000m lớn hơn, hàm lợng ôxy luôn tồn mức xấp xỉ 2,00ml/l III Chỉ số pH Nớc biển khu vực quần đảo Trờng Sa mang tính kiềm yếu, số pH có biến động tơng đối lớn giai đoạn mùa Hè, với giá trị trung bình tầng mặt 7,95 8,21 Tại lớp nớc sâu, trị số pH có xu hớng giảm dần ổn định, giá trị trung bình 7,95 - 8,19 (tầng 50 m) 7,90 - 8,16 (tầng 100m) Số liệu điều tra JOMSRE 01, - 1996, số pH trung bình (tầng 200m) mặt cắt Bắc Trờng Sa 7,94 mặt cắt Tây Trờng Sa 7,87[2] Khi độ sâu tăng lên, xu hớng ổn định trị số pH lớn, giá trị pH cao 100m nớc có liên quan mật thiết với quang hợp thực vật phù du, làm giảm hàm lợng CO2 Khu vực phía Bắc quần đảo Trờng Sa số pH nớc biển có giá trị cao phía Nam khác cấu trúc nhiệt muối thành phần dinh dỡng hai khu vực dẫn đến thay đổi số pH III Đặc điểm phân bố hàm lợng muối dinh dỡng nớc biển Việc nghiên cứu, đánh giá phân bố, biến động hàm lợng muối dinh dỡng hoà tan nớc biển đợc xem nh bớc để tìm hiều nguồn lợi vùng biển Các muối dinh dỡng hoà tan nguyên liệu phổ biến cấu thành nên hệ sinh thái, chúng đợc thực vật phù du tổng hợp sử dụng quần xã thuỷ sinh [1,2] Theo tính toán số tác giả [5,6], tỷ lệ hấp thụ sinh vật nguyên tố P, Si, N biển là: C: Si: N: P = 42: 28: 7: (theo đơn vị khối lợng thực vật nổi) Cùng với đặc trmg vật lý (nhiệt độ, ánh sáng, dòng chảy ) muối dinh dỡng vô hoà tan đóng vai trò quan trọng Weidenbach Lindenfelsen (1983) đánh giá, toàn vùng biển Nam Trung Hoa chiếm gần 11% sản lợng hải sản giới, phong phú nguồn lợi vùng biển điều kiện thuận lợi đặc trng thuỷ lý, thuỷ hoá [6] III Hàm lợng muối photphát (PO4) Trong nớc biển, thành phần photpho vô chủ yếu tồn dới dạng hợp chất PO4- P Đây dạng muối khoáng tồn thuỷ vực, mắt xích chuỗi thức ăn trình chuyển hoá vật chất biển Vùng biển quần đảo Trờng Sa đợc nhiều nghiên cứu [2,5] đánh giá nghèo dinh dỡng PO4 lớp nớc từ 50m (dao động khoảng 0,0004 0,0090mg/l số liệu điều tra năm 1994 1997) độ sâu > 50m, hàm lợng PO4 phong phú (> 0,010mg/l) đến độ sâu 100m hầu hết khu vực đạt giá trị hàm lợng PO4 > 0,020mg/l (bảng 1) Bảng Hàm lợng photphat (PO4- mg/l) trung bình giai đoạn tháng 4, 5, (Số liệu tàu CT - 104, BV - 7958, BV - 7209) Tầng nớc 0m 50 m 100 m Năm 1994 Năm 1996 Năm 1997 TB Max Min TB Max Min TB Max Min 0.0016 0.0045 0.0004 0.0031 0.0036 0.0028 0.0031 0.0048 0.0015 0.0027 0.0090 0.0005 0.0039 0.0042 0.0036 0.0049 0.0100 0.0030 0.0118 0.0240 0.0040 0.0224 0.0258 0.0158 0.0158 0.0200 0.0130 Bảng Hàm lợng Phot phat (PO4- -mg/l) vùng biển quần đảo Trờng Sa Giá trị (mg/l) Tr bình L N Thang 3-4/2002 0m 50m 100m Thang 8-9/2002 0m 50m 100m thang 3-4/2003 0m 50m 100m 0.0229 0.0142 0.0385 0.0221 0.0240 0.0371 0.0244 0.0414 0.0481 0.104 0.098 0.268 0.088 0.100 0.100 0.100 0.180 0.500 0.003 0.003 0.003 0.003 0.008 0.010 0.010 0.010 0.010 mg/l Tháng 3-4/2002 Tháng 8-9/2002 Tháng 3-4/2003 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0m 50m 100m Hình Phân bố hàm lợng PO4- (mg/l) vùng biển quần đảo Trờng Sa, năm 2001 2003 Do cấu trúc bền vững khối nớc biển khơi nên khu vực chịu ảnh hởng hoạt động nớc trồi (phía Bắc Tây Bắc vùng nghiên cứu), hàm lợng photphat (PO4) đợc đa lên từ lớp nớc sâu Khi trạm 1, 7, 8, 9, 16, 17 thờng có hàm lợng PO4 lớn 0,010mg/l lớp nớc (hình 2) Trong lớp quang hợp (0 50m), hàm lợng PO4 thấp (xấp xỉ 0,02mg/l) ổn định theo thời gian Nghiên cứu SEAFDEC [8] (tháng 4/1998 khu vực phía Tây Philippin tháng 4/1999 vùng biển phía Đông Việt Nam) cho thấy: hàm lợng PO4 thực tăng lên từ từ độ sâu 60m Đến độ sâu 80 100m, hầu nh toàn vùng biển Biển Đông, hàm lợng PO4 mức 0,010mg/l Một số nghiên cứu vùng ven bờ [3,4] khẳng định nguồn bổ sung PO4 từ lục địa đáng kể III 2 Hàm lợng muối silicat (SiO32-) Tơng tự nh vùng biển khơi, hàm lợng silicat hoà tan nớc vùng biển quần đảo Trờng Sa thờng ổn định cao nhiều so với muối photphat Phạm vi biến động hàm lợng SiO3 theo lớp nớc 0m, 50m 100m lần lợt là: 0,044 0,529mg/l; 0,063 0,522mg/l; 0,100 0,685mg/l Hàm lợng trung bình toàn vùng chuyến khảo sát là: 0,1865 0,2406mg/l (tầng 0m), 0,1673 0,2362mg/l (tầng 50m) 0,2591 0,4679mg/l (tầng 100m) Kết nghiên cứu giai đoạn 1993 1997 chơng trình hợp tác Việt Nam Philippine (1996) cho thấy hàm lợng silicat vùng biển dồi ổn định (với giá trị hàm lợng tầng 200m từ : 0,957 mg/l đến 2,0162 mg/l, đồng thời khu vực phía Bắc Tây Bắc hàm lợng SiO3 có xu thấp so với phía Nam [5] Phân bố không gian, hàm lợng SiO3 vùng biển sâu nh quần đảo Trờng Sa ổn định theo hớng tăng dần (hình 3) So với vùng biển ven bờ Việt Nam [4] vùng biển vịnh Thái Lan [3] hàm lợng SiO3 tơng đối thấp (do chịu ảnh hởng nguồn nớc từ lục địa) Cùng với kết nghiên cứu vùng biển phía Tây Philippine toàn vùng Biển Đông [6] đánh giá mức độ ổn định tơng đối hàm lợng SiO3 vùng biển Bảng Hàm lợng SiO32- (mg/l) vùng biển quần đảo Trờng Sa Giá trị Nh Lớn Tr bình Tháng - 4/2002 Tháng - 9/2002 Tháng - 4/2003 0m 50m 100m 0m 50m 100m 0m 50m 100m 0,075 0,070 0,100 0,044 0,080 0,129 0,082 0,063 0,146 0,419 0,522 0,685 0,529 0,385 0,399 0,320 0,313 0,712 0.2406 0.2362 0.4679 0,1865 0,1673 0,2591 0,1920 0,1851 0,3061 mg/l Tháng 3-4/2002 Tháng 8-9/2002 Tháng 3-4/2003 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 0m 50m 100m Hình Phân bố hàm lợng SiO32- (mg/l) vùng biển quần đảo Trờng Sa, năm 2001 2003 III Hàm lợng muối amoni (NH4+) Trong biển đại dơng tồn lại dạng hợp chất Nitơ vô hoà tan, chúng chuyển hoá cho theo phản ứng oxy hoá - khử vi khuẩn thực a.Tháng - 4/2002 b Tháng 9/2002 Hình 10 Phân bố hàm lợng SiO3- (mg/l) tầng 100m vùng biển quần đảo Trờng Sa c Tháng 4/2003 VI Bản đồ phân bố hàm lợng số kim loại nặng vùng biển quần đảo Trờng Sa a Tháng 4/2002 b Tháng 9/2002 Hình Bản đồ phân bố hàm lợng Zn (àg/l) tầng mặt vùng biển quần đảo Trờng Sa c Tháng 4/2003 a Tháng 4/2002 b Tháng 9/2002 Hình Bản đồ phân bố hàm lợng Zn (àg/l) tầng câu (50m) vùng biển quần đảo Trờng Sa c Tháng 4/2003 a Tháng - 4/2002 b Tháng 9/2002 Hình Bản đồ phân bố hàm lợng Zn (àg/l) tầng 100m vùng biển quần đảo Trờng Sa c Tháng 4/2003 a Tháng 4/2002 b Tháng 9/2002 Hình Bản đồ phân bố hàm lợng Cu (àg/l) tầng mặt vùng biển quần đảo Trờng Sa, c Tháng 4/2003 a Tháng - 4/2002 b Tháng 9/2002 Hình Bản đồ phân bố hàm lợng Cu (àg/l) tầng câu (50m) vùng biển quần đảo Trờng Sa c Tháng 4/2003 a Tháng 4/2002 b Tháng 9/2002 Hình Bản đồ phân bố hàm lợng Cu (àg/l) tầng 100m vùng biển quần đảo Trờng Sa c Tháng 4/2003 a Tháng 4/2002 b Tháng 9/2002 Hình Bản đồ phân bố hàm lợng Pb (àg/l) tầng câu(50m) vùng biển quần đảo Trờng Sa c Tháng 4/2003 Hình Bản đồ phân bố hàm lợng Pb (àg/l) tầng 100m vùng biển quần đảo Trờng Sa a Tháng 4/2002 b Tháng 9/2002 Hình 10 Bản đồ phân bố hàm lợng Asen (àg/l) tầng mặt vùng biển quần đảo Trờng Sa c Tháng 4/2003 a Tháng 4/2002 b Tháng 9/2002 Hình 11 Bản đồ phân bố hàm lợng Asen (àg/l) tầng câu (50m) vùng biển quần đảo Trờng Sa c Tháng 4/2003 a Tháng - 4/2002 b Tháng 9/2002 Hình 12 Bản đồ phân bố hàm lợng Thủy ngân (àg/l) tầng mặt vùng biển quần đảo Trờng Sa c Tháng 4/2003 a Tháng 4/2002 b Tháng 9/2002 c Tháng 4/2003 Hình 13 Bản đồ phân bố hàm lợng Thủy ngân (àg/l) tầng câu (50m ) vùng biển quần đảo Trờng Sa a Tháng 4/2002 b Tháng 9/2002 Hình 14 Bản đồ phân bố hàm lợng Thủy ngân (àg/l) tầng 100m vùng biển quần đảo Trờng Sa c Tháng 4/2003