Đánh giá và dự báo chất lượng nước nuôi trồng thủy sản ở đầm phá tam giang – cầu hai, tỉnh thừa thiên huế tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chun ngành: Ni trồng Thủy sản Mã ngành: 9620301 TRƯƠNG VĂN ĐÀN ĐÁNH GIÁ VÀ DỰ BÁO CHẤT LƯỢNG NƯỚC NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Ở ĐẦM PHÁ TAM GIANG – CẦU HAI, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ Cần Thơ, 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn chính: PGS.TS Vũ Ngọc Út Luận án bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường Họp tại: Phòng họp 3, Nhà điều hành, Trường Đại học Cần Thơ Vào lúc … … ngày … tháng … năm … Phản biện 1: Phản biện 2: Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ Thư viện Quốc gia Việt Nam DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ Trương Văn Đàn, Nguyễn Thành Luân, Mạc Như Bình, Vũ Ngọc Út (2018) Xây dựng số chất lượng nước đầm phá Tam Giang – Cầu Hai phục vụ hoạt động ni tơm Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nông thôn, (15): 94-102 Trương Văn Đàn, Nguyễn Thành Luân, Mạc Như Bình, Vũ Ngọc Út (2018) Phân vùng chất lượng nước nuôi trồng thủy sản đầm Cầu Hai, tỉnh Thừa Thiên Huế Tạp chí khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 54(6B): 120-128 Trương Văn Đàn, Nguyễn Thành Luân, Mạc Như Bình, Phạm Thị Ái Niệm, Hà Nam Thắng, Vũ Ngọc Út (2018) Điều tra trạng NTTS lợ mặn cao triều, xã Phú Mỹ, huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế, Việt Nam Tạp chí khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 54(7B): 126-137 Trương Văn Đàn Vũ Ngọc Út (2015) Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) nghiên cứu trạng hữu vi sinh nước đầm Sam Chuồn thuộc xã Phú Mỹ, huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế phục vụ hoạt động ni tơm Tạp chí khoa học Đại học Huế, 104(5): 67-78 Trương Văn Đàn, Vũ Ngọc Út Mạc Như Bình (2015) Ứng dụng hệ thống thơng tin địa lý (GIS) phân vùng chất lượng nước nuôi trồng thủy sản phá Tam Giang, tỉnh Thừa Thiên Huế Tạp chí khoa học Đại học Huế, 104(5): 53-65 Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Trong năm gần đây, có nhiều chương trình dự án nghiên cứu môi trường vùng đầm phá Dự án “Nghiên cứu phát triển bền vững vùng đầm phá tỉnh Thừa Thiên Huế” giai đoạn 1998 - 2003 Vùng Nord Pas de Calais Pháp tài trợ (Thua Thien Hue-Vietnam, 2003) Dự án “Quản lý tổng hợp vùng ven bờ” giai đoạn 2001 2005 Hà Lan tài trợ (CZMC/RIKZ, 2003)… Những dự án thu thập liệu chất lượng nước (CLN), tình trạng nhiễm đa dạng sinh học sông Hương hệ thống đầm phá Tam Giang – Cầu Hai Tuy nhiên dự án chưa liên kết tranh trạng với diễn biến CLN chưa dự báo diễn biến CLN tương lai phục vụ hoạt động NTTS Vì vậy, nhà quản lý khó để thơng tin xác CLN định hướng phát triển nghề nuôi thủy sản vực nước Bên cạnh đó, diễn biến dịch bệnh bùng phát nhiều địa phương nuôi tôm ven đầm phá làm thiệt hại lớn cho người nuôi Nguyên nhân gây dịch bệnh thức ăn, giống, quản lý…và nguyên nhân lớn vấn đề ô nhiễm môi trường nước Nguồn nước ven phá đưa vào nuôi không thông tin cụ thể chất lượng tình trạng nhiễm Mặt khác, trạng CLN đầm phá Tam Giang – Cầu Hai phải đối mặt với vấn đề hữu cơ, phú dưỡng ô nhiễm vi khuẩn (Nguyễn Văn Hợp ctv., 2005) Nguyên nhân gây vấn đề nguồn thải từ hoạt động NTTS nơng nghiệp chúng đóng góp chủ yếu 98% vào tải lượng nhiễm hữu chất dinh dưỡng Điều khẳng định thêm cần thiết phải đánh giá CLN dự báo CLN tương lai để có quy hoạch phát triển NTTS bảo vệ mơi trường nước đầm phá bền vững Chính lý trên, đánh giá dự báo CLN cho NTTS đầm Tam Giang – Cầu Hai cần thiết 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá tổng thể trạng NTTS xã ven đầm phá Tam Giang – Cầu Hai đồng thời đánh giá dự báo diễn biến CLN, phân vùng CLN làm sở cho việc quy hoạch vùng nuôi tôm ven đầm phá hợp lý hiệu 1.3 Ý nghĩa nghiên cứu 1.3.1 Ý nghĩa khoa học Đây hướng lĩnh vực nghiên cứu môi trường nước cho NTTS Kết đề tài bổ sung dẫn liệu trạng NTTS môi trường nước đầm phá Tam Giang – Cầu Hai làm sở để quy hoạch, phát triển NTTS khu vực Đề tài cung cấp cơng cụ việc đánh giá, phân vùng dự báo CLN vùng đầm phá 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết đề tài cung cấp cho nhà quản lý người dân trạng NTTS CLN đầm phá Tam Giang – Cầu Hai phục vụ hoạt động ni thủy sản Việc lượng hóa CLN giúp cho nhà quản lý dễ dàng việc định liên quan đến hoạt động NTTS thuộc khu vực họ quản lý Bên cạnh đó, kết dự báo giúp nhà quản lý có định hướng quy hoạch NTTS tương lai hiệu 1.4 Nội dung nghiên cứu - Khảo sát trạng NTTS ven đầm phá Tam Giang – Cầu Hai - Đánh giá CLN đầm phá Tam Giang – Cầu Hai - Xây dựng số CLN áp dụng đánh giá đầm phá Tam Giang – Cầu Hai - Dự báo diễn biến CLN tương lai số khu NTTS tập trung ven đầm phá Tam Giang – Cầu Hai thơng qua mơ hình MIKE 21 1.5 Điểm luận án Luận án cung cấp dẫn liệu trạng NTTS CLN vùng đầm phá Tam Giang – Cầu Hai với hỗ trợ công nghệ GIS Đề tài xây dựng số CLN (WQITGCH) số CLN hiệu chỉnh (WQITGCHhieuchinh) dành riêng cho đầm phá Tam Giang – Cầu Hai để đánh giá CLN nuôi tôm Kết đề tài xây dựng mơ hình dự báo CLN vùng đầm phá Tam Giang – Cầu Hai cho hoạt động NTTS liệu dự báo theo thời gian khu NTTS tập trung ven đầm phá Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp điều tra trạng NTTS Các thơng tin thuộc tính trạng NTTS xã ven đầm phá Tam Giang – Cầu Hai khảo sát bảng câu hỏi soạn sẵn Từ kết khảo sát thông tin thứ cấp cho thấy có mơ hình sản xuất thủy sản ven đầm phá nuôi lồng, nuôi ao đất, nuôi chắn sáo thuộc huyện Phong Điền, Quảng Điền, Hương Trà, Phú Vang Phú Lộc, 90 hộ từ mơ hình sản xuất thuộc xã huyện, phân bố từ Bắc đến Nam đầm phá chọn để khảo sát 2.2 Phương pháp đánh giá CLN thông qua thông số 2.2.1 Phương pháp thu, bảo quản phân tích mẫu nước Nghiên cứu thực đầm phá Tam Giang – Cầu Hai với thông số môi trường nghiên cứu bao gồm: nhiệt độ, pH, oxy hòa tan (DO), độ mặn, độ kiềm, tổng chất rắn lơ lửng (TSS), tổng chất rắn hòa tan (TDS), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), N-NH3, N-NO3-, P-PO43-, Tổng coliform Dụng cụ thu mẫu nước sử dụng Bathometer Tần suất thu mẫu: Đề tài tiến hành thu mẫu đợt/năm bao gồm mùa khô (16-18/5/2017 1618/8/2017), mùa mưa (16-18/02/2017; 16-18/10/2017 16-18/12/2017), với 44 điểm/lần để nghiên cứu CLN theo mùa Mẫu liên tục thu trạm (Tam Giang, Thuận An, Trường Hà, Tư Hiền) với mùa/năm bao gồm mùa khô (9-15/5/2017) mùa mưa (12-18/11/2017), với ngày liên tục/trạm/mùa, thu mẫu lần để nghiên cứu CLN theo ngày đêm Ban ngày thu lúc 6h, 9h, 12h 15h Ban đêm thu lúc 0h, 3h, 18h 21h Việc thu mẫu tiến hành dựa đồ đầm phá Tam Giang – Cầu Hai Điểm thu mẫu định vị toạ độ hệ thống GPS với hệ tọa độ VN-2000 Chức dẫn đường “go to XY” GPS sử dụng để đến xác điểm cần khảo sát Mẫu nước sau đo yếu tố trường, cho vào lọ đựng mẫu 500mL bảo quản Mẫu nước phân tích BOD5, TSS TC bảo quản nhiệt độ từ 4-50C với thời gian tối đa 24 BOD5, 48 TSS tuần TC Phương pháp cấy pha loãng sử dụng để phân tích yếu tố BOD5 Phương pháp khối lượng phương pháp MPN sử dụng để phân tích yếu tố TSS tổng coliform Các yếu tố lại đo trực tiếp thơng qua máy móc thiết bị tương ứng nhiệt độ (nhiệt kế), pH (máy Hanna HI 98017), DO (máy Extech DO 600), độ mặn (khúc xạ kế), độ kiềm (test độ kiềm, Sera, Đức), TDS (máy TDS 039), NNH3 (Máy Hanna HI 700), N-NO3- (Máy Hanna HI 96728), P-PO43- (Máy Hanna HI 713) 2.2.2 Cơ sở đánh giá CLN đầm phá Tam Giang – Cầu Hai thông qua thông số Việc đánh giá CLN đầm phá Tam Giang – Cầu Hai phục vụ hoạt động NTTS thực cách so sánh với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia sở nuôi tôm nước lợ - điều kiện bảo đảm vệ sinh thú y, bảo vệ mơi trường an tồn thực phẩm (QCVN 02-19:2014/BNNPTNT) gọi tắt QCVN02-19:2014; Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia CLN mặt (QCVN 08-MT:2015/BTNMT) gọi tắt QCVN08-MT:2015, cột A1 cho mục đích bảo tồn động thực vật thủy sinh Ngồi ra, nghiên cứu sử dụng khoa học tác giả nghiên cứu lĩnh vực CLN cho NTTS để thảo luận, đánh giá cho khu vực nghiên cứu 2.3 Phương pháp đánh giá CLN thông qua số CLN WQI 2.3.1 Phương pháp xây dựng số CLN đầm phá WQITGCH 2.3.1.1 Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia Phương pháp Delphi (Linstone and Turoff, 2002) sử dụng để xây dựng số CLN đầm phá Tam Giang – Cầu Hai phục vụ cho hoạt động ni tơm Các giai đoạn xây dựng số CLN đầm phá Tam Giang – Cầu Hai thể theo Hình 2.1 Giai đoạn Xác định yếu tố quan trọng trọng số (wi) Giai đoạn Xác định số phụ (qi) Ý kiến chuyên gia Ý kiến chuyên gia Giai đoạn Tính số CLN (WQI) phân loại CLN Số liệu quan trắc Hình 2.1: Các giai đoạn xây dựng số CLN Hệ thống gồm câu hỏi xây dựng gửi đến 74 chuyên gia CLN NTTS (bao gồm 25,7% cán quản lý NTTS 74,3% giảng viên NTTS Viện, Trường Thủy sản toàn quốc) Câu hỏi thứ nhằm mục đích xác định yếu tố mơi trường nước đầm phá Tam Giang - Cầu Hai quan trọng hoạt động nuôi tôm trọng số yếu tố (wi) Câu hỏi thứ nhằm chuyển giá trị đo yếu tố quan trọng sang điểm số từ 0-100 (xác định số phụ qi) 2.3.1.2 Phương pháp xác định yếu tố quan trọng Điểm số yếu tố câu hỏi tính giá trị trung bình Căn vào thang điểm đánh giá câu hỏi 1, yếu tố có điểm số trung bình nhỏ quan trọng cho hoạt động nuôi tôm đầm phá Tam Giang – Cầu Hai 2.3.1.3 Phương pháp xác định trọng số yếu tố quan trọng Trọng số yếu tố xác định thông qua điểm xếp hạng yếu tố, trọng số trung gian trọng số thức yếu tố 2.3.1.4 Phương pháp xác định số phụ qi Chỉ số phụ qi xác định thông qua phương pháp hồi quy tương quan, từ xác định mơ hình hồi quy phù hợp với tập liệu yếu tố Mơ hình hồi quy có hệ số xác định R bình phương (R square) lớn chọn hàm tuyến tính/phi tuyến tính thiết lập để tính số phụ qi 2.3.1.5 Phương pháp xác định cơng thức tính WQITGCH bảng phân loại CLN ni tơm Dựa tiêu chí tính tốn đơn giản mô tả tầm quan trọng thông số tính tốn, cơng thức trung bình cộng có trọng số (Brown et al., 1970; Prati et al., 1971) sử dụng để tính số CLN đầm phá Tam Giang – Cầu Hai n WQITGCH   qi w i (2.1) i 1 Trong đó: WQITGCH số CLN đầm phá Tam Giang – Cầu Hai; wi trọng số; qi số phụ; n số yếu tố 2.3.2 Phương pháp đánh giá phân loại CLN đầm phá cho hoạt động nuôi tôm theo số CLN WQI Bảng phân loại CLN đầm phá cho hoạt động nuôi tôm gồm mức thiết lập bao gồm: mức (91-100): CLN tốt, không cần xử lý trước nuôi tôm; mức (7690): CLN tốt, không cần xử lý trước nuôi tôm; mức (51-75): nước ô nhiễm nhẹ, xử lý sơ trước nuôi tôm; mức (26-50): nước ô nhiễm vừa, xử lý kỹ trước nuôi tôm; mức (0-25): nước ô nhiễm nặng, nuôi tôm 2.4 Phương pháp dự báo CLN thơng qua mơ hình tốn Phương pháp kế thừa: Đề tài kế thừa có chọn lọc kết nghiên cứu mơi trường, khí tượng thủy văn, kinh tế xã hội…có liên quan đến khu vực nghiên cứu từ dự án Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia động lực học sông biển (Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam) từ đề tài cấp tỉnh Thừa Thiên Huế mã TTH-2011-KC11 năm 2014 số đơn vị có liên quan khác Phương pháp khảo sát thực địa: Công tác khảo sát thực địa thực nhằm đánh khảo sát địa hình, thủy văn dòng chảy CLN nguồn thải đầm phá… phục vụ dự báo CLN Đối với liệu địa hình đáy đầm phá, số liệu mực nước, lưu lượng, CLN đầm phá điểm nguồn đổ vào đầm phá thực đợt (tháng 11) năm 2017 Phương pháp mơ hình tốn: Sử dụng mơ hình thủy lực (MIKE 21-HD) mơ hình chất lượng nước (MIKE 21-ECOLAB) để đánh giá đặc trưng thủy lực, động lực học, dự báo chất lượng môi trường hệ thống đầm phá Tam Giang – Cầu Hai Mơ hình toán sau hiệu chỉnh kiểm định, tiến hành dự báo CLN tương lai theo kịch phát triển nuôi trồng thủy sản tỉnh Thừa Thiên Huế đến năm 2020 định số 621/QĐ-UBND ngày 18 tháng năm 2011 “Điều chỉnh quy hoạch NTTS đến năm 2015 định hướng đến năm 2020” Dữ liệu địa hình, thủy lực, CLN Thiết lập mơ hình thủy lực MIKE 21-HD Thiết lập mơ hình sinh thái MIKE 21-ECOLAB Kiểm định mơ hình MIKE 21 Hiệu chỉnh mơ hình MIKE 21 Dự báo CLN đầm phá Tam Giang – Cầu Hai Hình 2.2: Sơ đồ thực dự báo CLN mơ hình MIKE 21 2.5 Phương pháp phân tích xử lý số liệu Số liệu xử lý phần mềm IBM SPSS v.20.0 Kiểm định liệu thống kê mức ý nghĩa α = 0,05 Tương quan Pearson phân tích thành phần (PCA) thực phần mềm R v.3.5.0 RStudio v.1.1.453 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Hiện trạng NTTS ven đầm phá Tam Giang – Cầu Hai Theo thống kê Sở NNNPTNT tỉnh Thừa Thiên Huế (2017), diện tích NTTS ven đầm phá Tam Giang – Cầu Hai 4.215 Đối tượng nuôi chủ yếu tôm sú (Penaeus monodon), tôm chân trắng (Litopenaeus vannamei), cua (Scylla paramamosain), cá dìa (Siganus guttatus) cá kình (Siganus canaliculatus) với tổng tỷ lệ 64,7% Phương thức nuôi chủ yếu bán thâm canh (mơ hình ni ao đất lồng) quảng canh cải tiến (nuôi chắn sáo) Mật độ nuôi thấp với tôm (dưới con/m2), cá (3-5 con/m2), cua (2 con/m2) Thời gian nuôi từ 1-3 vụ/năm Thời gian nuôi vụ (tháng 2-5), nuôi vụ (tháng 5-8) vụ (tháng 8-12) Thức ăn chủ yếu sử dụng thức ăn công nghiệp, thức ăn tươi (tôm, cá tạp), thức ăn tự chế biến thức ăn khác Nước thải sau nuôi, người dân chủ yếu không xử lý mà thải trực tiếp môi trường với tỷ lệ 73,3% Tình hình dịch bệnh năm gần tăng lên với 93,3% hộ dân trả lời Nguyên nhân gây bệnh chủ yếu nguồn nước bị nhiễm bẩn chất hữu vi sinh vật có hại với tỷ lệ 44,3% Hiệu sản xuất NTTS ven đầm phá Tam Giang – Cầu Hai với mơ hình ni bán thâm canh có suất - tấn/ha/năm quảng canh cải tiến