Nghiên cứu đặc điểm địa hóa môi trường phục vụ sử dụng bền vững tài nguyên thiên nhiên khu vực vịnh tiên yên, tỉnh quảng ninh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Đăng Quy NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HỐ MƠI TRƯỜNG PHỤC VỤ SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN KHU VỰC VỊNH TIÊN YÊN, TỈNH QUẢNG NINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Đăng Quy NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HỐ MƠI TRƯỜNG PHỤC VỤ SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN KHU VỰC VỊNH TIÊN YÊN, TỈNH QUẢNG NINH Chuyên ngành: Địa hóa học Mã số: 62 44 57 10 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS Mai Trọng Nhuận TS Đào Mạnh Tiến Hà Nội - 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Nghiên cứu sinh Trần Đăng Quy LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng tri ân kính trọng đến GS.TS Mai Trọng Nhuận, TS Đào Mạnh Tiến - hai người thầy dìu dắt nghiên cứu sinh từ bước đường nghiên cứu khoa học trực tiếp hướng dẫn nghiên cứu sinh làm luận án tiến sĩ địa chất Luận án khơng thể hồn thành nghiên cứu sinh không nhận cho phép giúp đỡ GS.TS Shinsuke Tanabe, PGS.TS Koji Omori - Trung tâm Nghiên cứu Môi trường Biển (CMES) - Trường Đại học Ehime, Nhật Bản q trình phân tích giá trị đồng vị bền δ13C hàm lượng TOC, TN; PGS.TSKH Lưu Văn Bơi cán Phòng thí nghiệm Hóa vật liệu - Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội q trình phân tích hàm lượng ngun tố vi lượng, nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu hợp tác tốt đẹp Trong q trình thực luận án, nghiên cứu sinh nhận nhiều động viên, giúp đỡ từ bạn bè, đặc biệt NCS Nguyễn Tài Tuệ - người giúp đỡ nghiên cứu sinh tiến hành phân tích giá trị đồng vị bền C13, hàm lượng TOC, TN, nghiên cứu sinh xin cảm ơn giúp đỡ chân thành nhiệt tình Luận án hồn thành Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy đồng nghiệp Khoa giúp đỡ động viên nghiên cứu sinh q trình hồn thành luận án Cuối cùng, nghiên cứu sinh muốn bày tỏ lòng tri ân kính trọng đến người thân gia đình: bố mẹ, vợ anh chị em động viên, chia sẻ giúp đỡ vật chất lẫn tinh thần suốt trình thực nghiên cứu nghiên cứu sinh MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA HĨA MƠI TRƯỜNG VŨNG VỊNH 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Ở Việt Nam khu vực vịnh Tiên Yên 1.2 KHU VỰC NGHIÊN CỨU 10 1.3 PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11 1.3.1 Cách tiếp cận 11 1.3.2 Các phương pháp nghiên cứu 17 CHƯƠNG CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC TRƯNG ĐỊA HĨA MƠI TRƯỜNG NƯỚC VÀ TRẦM TÍCH KHU VỰC VỊNH TIÊN YÊN 31 2.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN 31 2.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo 31 2.1.2 Đặc điểm khí hậu 32 2.1.3 Đặc điểm thủy văn - hải văn 33 2.1.4 Đặc điểm địa chất 36 2.1.5 Đặc điểm trầm tích tầng mặt 42 2.1.6 Đặc điểm tập trầm tích bãi triều .46 2.2 ĐẶC ĐIỂM TÀI NGUYÊN .53 2.2.1 Tài nguyên khoáng sản 53 2.2.2 Tài nguyên đất ngập nước .54 2.2.3 Tài nguyên sinh vật 55 2.3 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI .57 2.3.1 Dân cư lao động 57 2.3.2 Khai thác, nuôi trồng thủy sản 58 2.3.3 Hoạt động cảng biển giao thông thủy .59 CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HĨA MƠI TRƯỜNG CÁC NGUYÊN TỐ VI LƯỢNG TRONG NƯỚC VÀ TRẦM TÍCH KHU VỰC VỊNH TIÊN YÊN 60 3.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HĨA MƠI TRƯỜNG CÁC NGUN TỐ VI LƯỢNG TRONG NƯỚC BIỂN 60 3.1.1 Nguyên tố Cu 60 3.1.2 Nguyên tố Sb 64 3.1.3 Nguyên tố Mn 65 3.1.4 Nguyên tố As 66 3.1.5 Nguyên tố Zn 67 3.1.6 Nguyên tố Cd 69 i 3.1.7 Nguyên tố Hg 70 3.1.8 Nguyên tố Pb 71 3.1.9 Nhận xét chung .72 3.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HĨA MƠI TRƯỜNG CÁC NGUN TỐ VI LƯỢNG TRONG TRẦM TÍCH TẦNG MẶT 75 3.2.1 Nguyên tố Ni 75 3.2.2 Nguyên tố Co 77 3.2.3 Nguyên tố V 78 3.2.4 Nguyên tố Cu 80 3.2.5 Nguyên tố Cd 81 3.2.6 Nguyên tố Mn 81 3.2.7 Nguyên tố Mo 82 3.2.8 Nguyên tố Cr 83 3.2.9 Nguyên tố Pb 84 3.2.10 Nguyên tố Zn .85 3.2.11 Nguyên tố As .86 3.2.12 Nguyên tố Hg 87 3.2.13 Nguyên tố Sb .88 3.2.14 Nhận xét chung .88 3.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HĨA MƠI TRƯỜNG CÁC NGUYÊN TỐ VI LƯỢNG TRONG CÁC TẬP TRẦM TÍCH BÃI TRIỀU 91 3.3.1 Bãi triều Đồng Rui 91 3.3.2 Bãi triều cửa sông Đầm Hà .96 3.3.3 Bãi triều cửa sông Đường Hoa 102 3.4 ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CÁC NGUYÊN TỐ VI LƯỢNG 107 3.4.1 Đánh giá mức độ ô nhiễm nguyên tố vi lượng nước biển 107 3.4.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm nguyên tố vi lượng trầm tích 108 CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA HỮU CƠ TRẦM TÍCH KHU VỰC VỊNH TIÊN YÊN 118 4.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HĨA HỮU CƠ TRẦM TÍCH TẦNG MẶT .118 4.1.1 Phân bố tổng carbon hữu tổng nitơ .118 4.1.2 Nguồn gốc vật chất hữu vai trò cung cấp rừng ngập mặn 121 4.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HĨA HỮU CƠ CÁC TẬP TRẦM TÍCH BÃI TRIỀU .129 4.2.1 Phân bố tổng carbon hữu tổng nitơ .130 4.2.2 Biến đổi vật chất hữu mối liên hệ với dao động mực nước biển tương đối 136 CHƯƠNG ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN KHU VỰC VỊNH TIÊN N TRÊN CƠ SỞ NGHIÊN CỨU ĐỊA HĨA MƠI TRƯỜNG .147 ii 5.1 BỐI CẢNH VẤN ĐỀ 147 5.2 ĐỊNH HƯỚNG PHÂN VÙNG CHỨC NĂNG MÔI TRƯỜNG 149 5.3 CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN .162 5.3.1 Tăng cường luật pháp, sách .162 5.3.2 Quản lý tài nguyên môi trường dựa vào cộng đồng 162 5.3.3 Quản lý tổng hợp đới bờ .163 5.3.4 Giải pháp khoa học công nghệ 163 5.3.5 Giải pháp tuyên truyền, giáo dục nâng cao lực cộng đồng 164 KẾT LUẬN .165 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 167 TÀI LIỆU THAM KHẢO 168 PHỤ LỤC: CÁC SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ MINH HỌA 182 iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT C1: Tập trầm tích bãi triều Đồng Rui C2: Tập trầm tích bãi triều cửa sơng Đầm Hà C3: Tập trầm tích bãi triều cửa sông Đường Hoa Thực vật C3: Thực vật quang hợp theo chu trình Calvin Thực vật C4: Thực vật quang hợp theo chu trình Hatch-Slack CF (Contamination Factor): Hệ số nhiễm bẩn Cmax: Giá trị lớn Cmin: Giá trị nhỏ Ctb: Giá trị trung bình EF (Enrichment Factor): Hệ số làm giàu HLTBTG: Hàm lượng trung bình ngun tố vi lượng trầm tích biển nông giới ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer): Khối phổ plasma cảm ứng Igeo: Hệ số địa tích lũy ISQGs - Interim Sediment Quality Guidelines: Hướng dẫn tạm thời Đánh giá Chất lượng Trầm tích Canada Md (Median dimentions): Kích thước hạt trung bình trầm tích NBTG: Hàm lượng trung bình nguyên tố vi lượng nước biển giới Nhc: Nitơ hữu Nvc: Nitơ vô PEL (Probable Effect Levels): Mức hiệu ứng iv PLI (Pollution Load Index): Hệ số tải ô nhiễm POM (Particulate Organic Matters): Vật chất hữu lơ lửng QCVN: Quy chuẩn Việt Nam R: Hệ số tương quan RSD (Relative Standard Deviation): Độ lệch chuẩn tương đối SD (Standard Deviation): Độ lệch chuẩn Sk: Hệ số bất đối xứng trầm tích So: Hệ số chọn lọc trầm tích SQGs (Sediment Quality Guidelines): Các hướng dẫn đánh giá chất lượng trầm tích Ta: Hệ số Talasofil nguyên tố vi lượng nước biển Td: Hệ số tập trung nguyên tố vi lượng trầm tích TN (Total Nitrogen): Tổng nitơ TOC (Total Organic Carbon): Tổng carbon hữu TOC/TN: Tỉ số khối lượng tổng carbon hữu với tổng nitơ Ttc: Hệ số ô nhiễm V: Hệ số biến phân hàm lượng δ13C: Giá trị tỉ số đồng vị bền carbon v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Hàm lượng (mg/kg) ngun tố vi lượng trầm tích biển nơng giới, đá phiến sét, ISQGs 24 Bảng 1.2 Phân loại ô nhiễm nguyên tố vi lượng trầm tích hệ số địa tích lũy .25 Bảng 2.1 Đặc trưng hình thái sơng đổ vào vịnh Tiên n 33 Bảng 2.2 Tham số thống kê độ muối, pH Eh nước khu vực vịnh Tiên Yên (n = 86) 35 Bảng 2.3 So sánh giá trị trung bình độ muối, pH, Eh nước tầng mặt số vịnh ven bờ Việt Nam .36 Bảng 2.4 Thống kê thông số trầm tích tầng mặt khu vực vịnh Tiên Yên 44 Bảng 2.5 Tham số thống kê Eh pH trầm tích tầng mặt khu vực vịnh Tiên Yên (n = 36) 46 Bảng 2.6 So sánh giá trị trung bình Eh, pH trầm tích tầng mặt số vịnh ven bờ Việt Nam 46 Bảng 2.7 Đặc điểm tập trầm tích bãi triều Đồng Rui .48 Bảng 2.8 Đặc điểm tập trầm tích bãi triều cửa sơng Đầm Hà 50 Bảng 2.9 Đặc điểm tập trầm tích bãi triều cửa sơng Đường Hoa 52 Bảng 2.10 Dân số mật độ dân số huyện ven vịnh Tiên Yên đến 2009 58 Bảng 2.11 Sản lượng nuôi trồng (tấn) khai thác thuỷ, hải sản huyện ven vịnh Tiên Yên giai đoạn 2005 - 2009 58 Bảng 3.1 Tham số thống kê hàm lượng (10-3 mg/l) nguyên tố vi lượng nước (n = 80) 61 Bảng 3.2 Hàm lượng trung bình (10-3 mg/l) hệ số Talasofil Cu, Sb, Mn As nước theo tầng/đới 62 Bảng 3.3 So sánh hàm lượng trung bình (10-3 mg/l) nguyên tố vi lượng nước tầng mặt vịnh ven bờ Việt Nam 62 Bảng 3.4 Ma trận hệ số tương quan cặp độ muối nguyên tố vi lượng nước tầng mặt (n = 80) 63 Bảng 3.5 Ma trận hệ số tương quan riêng phần với biến điều khiển Eh nguyên tố vi lượng nước tầng mặt (n = 80) 63 Bảng 3.6 Ma trận hệ số tương quan riêng phần với biến điều khiển pH nguyên tố vi lượng nước tầng mặt (n = 80) 64 Bảng 3.7 Hàm lượng trung bình (10-3 mg/l) hệ số Talasofil Zn, Cd, Hg Pb nước theo tầng/đới 68 Bảng 3.8 Tham số thống kê hàm lượng (mg/kg) hệ số Td nguyên tố Ni, Co, V, Cd, Cu, Mn, Mo trầm tích tầng mặt (n = 36) 75 Bảng 3.9 So sánh hàm lượng (mg/kg) nguyên tố vi lượng vùng khác khu vực vịnh Tiên Yên 77 vi ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Đăng Quy NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HỐ MƠI TRƯỜNG PHỤC VỤ SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN KHU VỰC VỊNH TIÊN YÊN, TỈNH QUẢNG NINH Chuyên ngành: Địa hóa. .. thực tiễn trên, nghiên cứu sinh lựa chọn thực đề tài Nghiên cứu đặc điểm địa hoá môi trường phục vụ sử dụng bền vững tài nguyên thiên nhiên khu vực vịnh Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh để làm luận... tích khu vực vịnh Tiên Yên Chương Định hướng sử dụng bền vững tài nguyên thiên nhiên khu vực vịnh Tiên Yên sở nghiên cứu địa hóa mơi trường CHƯƠNG LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU