Mục tiêu tổng quát của luận án là đánh giá được các đặc điểm môi trường bãi cát biển, các nguyên nhân tự nhiên và nhân sinh gây suy thoái chất lượng môi trường bãi cát biển làm cơ sở đề xuất định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên bãi cát biển vùng bờ Đông Bắc Việt Nam.
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Trang 2Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học:
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam;
- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
Trang 3du lịch tắm biển, nghỉ dưỡng Bãi cát biển còn là vành đệm mềm bảo
vệ bờ biển, bờ đảo dưới tác động của sóng biển và các quá trình biển tầm quan trọng của bãi cát biển đối với phát triển kinh tế đang dần được công nhận cũng như các đe dọa đối với sự tồn tại của chúng có nguyên nhân từ quá trình đô thị hóa và hậu quả của biến đổi khí hậu cả trên lục địa và đại dương Hiện nay, Bãi cát biển đang được sử dụng và quản lý trong mối xung đột về sử dụng tài nguyên và các áp lực từ hoạt động nhân sinh và tự nhiên
Vùng biển ven bờ Đông Bắc nước ta có lợi thế đường bờ biển dài với hàng nghìn đảo lớn, nhỏ Điều kiện địa hình và tác động của sóng, dòng triều đã tạo điều kiện hình thành nên rất nhiều các bãi cát biển đẹp, tiêu biểu là các bãi Trà Cổ, Cô Tô, Ngọc Vừng và nhiều bãi nhỏ, đẹp nằm xen trong cung bờ đá vôi tại đảo Cát Bà, vịnh Hạ Long và Bái
Tử Long v.v… Với hàng trăm bãi cát biển lớn nhỏ phân bố chủ yếu ven các đảo đá vôi, chúng có thể được coi là một biểu tượng đối với vùng
bờ biển Đông Bắc Đây là lợi thế lớn của các tỉnh trong khu vực cho phát triển kinh tế với các ngành kinh tế biển như du lịch biển đảo gồm nhiều loại hình du lịch sử dụng thế mạnh của bãi cát, khai thác khoáng sản trong cát biển Tuy nhiên, các nghiên cứu về bãi cát biển còn rất hạn chế, đặc biệt là các nghiên cứu về môi trường bãi cát biển Trong khi đó, nhiều bãi biển có dấu hiệu bị suy thoái về chất lượng: tình trạng bãi được sử dụng tùy tiện, cảnh quan thiên nhiên bị huỷ hoại do khai thác cát xây dựng và sa khoáng, xây dựng các cơ sở nghỉ dưỡng thiếu quy hoạch v.v dẫn đến nguy cơ làm biến dạng cảnh quan và suy giảm giá trị Các bãi cát bị xói lở khá phổ biển do hoạt động nhân tác và biến đổi khí hậu – dâng cao mực nước biển Chính vì vậy, việc nghiên cứu,
áp dụng các hiểu biết về đặc điểm và chất lượng môi trường bãi biển làm cơ sở cho việc định hướng các giải pháp để phát huy giá trị, quản
lý và sử dụng hợp lý loại hình tài nguyên này là cách duy nhất có thể bảo đảm và duy trì các giá trị dịch vụ sinh thái mà bãi cát biển cung cấp Việc đề xuất được các định hướng sử dụng hợp lý không chỉ giải quyết được các vấn đề môi trường bãi mà còn hóa giải được các xung đột trong sử dụng bãi biển và các loại tài nguyên
Trang 42Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá được các đặc điểm môi trường bãi cát biển, các nguyên nhân tự nhiên và nhân sinh gây suy thoái chất lượng môi trường bãi cát biển làm cơ sở đề xuất định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên bãi cát biển vùng bờ Đông Bắc Việt Nam
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Luận án này sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc đánh giá chất lượng môi trường bãi cát biển, các đề xuất sử dụng hợp lý bãi cát biển ở Việt Nam
Kết quả của đề tài luận án không chỉ phục vụ công tác quản lý sử dụng hợp lý bãi cát biển, lựa chọn và lập quy hoạch sử dụng hệ thống bãi nhằm đảm bảo các mục đích: du lịch – giải trí, sinh thái và bảo vệ tài nguyên góp phần cải thiện chất lượng môi trường bãi hướng tới phát triển bền vững vùng ven bờ
Luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Bãi cát biển vùng bờ Đông Bắc Việt Nam có số lượng lớn, diện tích nhỏ, hình thái bãi khá thoải biến đổi theo mùa và được phân loại thành hai loại chính là bãi cát sạn (thành phần thạch anh chiếm trên 80%, đường kính cấp hạt trung bình 0,32±0,33mm) và bãi cát vôi vỏ sinh vật (aragonite trên 50%, đường kính cấp hạt trung bình
là 0,84±0,99mm)
Luận điểm 2: Môi trường của bãi cát biển vùng bờ Đông Bắc Việt Nam đang chịu sức ép từ hoạt động phát triển của con người cũng như các tác động của thiên nhiên, trong đó hoạt động du lịch là động lực nhân sinh chính gây ra các vấn đề môi trường ở bãi cát biển
Trang 53CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ
VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về bãi cát biển và môi trường bãi cát biển
1.1.2 Môi trường bãi cát biển
Bãi cát biển là hệ thống môi trường đa chiều được đặt trong hệ thống đới bờ rộng lớn và bao gồm các tương tác giữa điều kiện tự nhiên, văn hóa – xã hội và hệ thống quản lý Hệ thống tự nhiên của môi trường bãi cát biển bao gồm sinh vật, trầm tích và nước xuất hiện trên bãi biển, mối tương tác của chúng và các quá trình sinh thái vật lý thành tạo ra bãi Vì vậy, hệ thống tự nhiên của bãi cát biển bao gồm cả hợp phần biển và hợp phần trên cạn Hệ thống văn hóa xã hội của môi trường bãi biển bao gồm rất nhiều các hoạt động tương tác khác nhau của con người trong việc sử dụng bãi cát biển
Đường MBTB Đới bãi sau Đới bãi trước Đới sóng vỗ Đới sóng đổ Ngoài khơi
Đường mực biển cao nhất
Gờ đỉnh bãi
Đụn cát
Trang 64Nghiên cứu môi trường bãi cát biển là nghiên cứu các đặc điểm của
hệ thống tự nhiên cấu thành nên bãi trong mối quan hệ tác động qua lại với hệ thống kinh tế xã hội và hệ thống quản lý
Hình 1.2 Mô hình môi trường bãi biển thể hiện 3 hệ thống hợp phần
và mối tương tác của chúng (James R., 2000)
1.1.3 Đặc điểm hệ sinh thái bãi cát biển
Ở góc độ sinh thái, bãi cát biển là một hệ sinh thái hoàn chỉnh bao gồm các môi trường vật lý và môi trường sinh học có tác động qua lại chặt chẽ với nhau tạo nên các đặc trưng riêng của hệ
1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu về môi trường bãi cát biển 1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Các nghiên cứu đã có về môi trường của bãi cát biển có thể được phân thành 4 nhóm chủ đề: 1) đặc điểm địa chất – địa mạo, hình thái bãi trong mối quan hệ với môi trường bãi cát biển; sinh thái bãi cát biển; 3) ô nhiễm môi trường trên bãi cát biển; 4) Quản lý bãi cát biển
- Đặc điểm địa chất địa mạo, hình thái bãi biển trong mối quan hệ với môi trường bãi cát biển:
Điều kiện động lực, sóng, thủy triều chi phối độ rộng hẹp, thoải – dốc của bãi cát biển Động lực hình thái bãi, độ mở của bãi, đường kính cấp hạt chi phối khả năng tích lũy và độ bền của chất ô nhiễm trong môi trường bãi cát biển
Trang 7Môi trường lỗ hổng giữa các hạt trầm tích là nơi cư trú cho các sinh vật kẽ hở (vi khuẩn, sinh vật đơn bào, vi tảo và sinh vật giảm phân) tạo thành một chuỗi thức ăn riêng biệt của bãi cát
Phần lớn các loài ở bãi biển không thể tìm thấy ở các môi trường nào khác và có khả năng thích ứng đặc biệt với điều kiện động lực của bãi cát biển (khả năng di chuyển nhanh, vùi mình trong cát, hoạt động nhịp nhàng )
Đặc điểm sinh thái bãi có liên hệ mật thiết đến chất lượng môi trường bãi Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ giữa tình trạng ô nhiễm môi trường bãi cát biển với sự phong phú của một số loài động vật đáy: ví dụ sự có mặt phong phú của các loài cua ma (genus Ocypode) là dấu hiệu bãi biển đang chịu các tác động của con người; tỉ
lệ giun tròn và loài chân kiếm cao là dấu hiệu các bãi cát biển bị ô nhiễm
Ô nhiễm môi trường trên bãi cát biển và các vấn đề liên quan Nghiên cứu về môi trường của bãi cát biển tập trung vào nghiên cứu các hợp phần môi trường trầm tích, đặc điểm hóa học của môi trường
kẽ hở (hàm lượng ôxy hòa tan, độ muối), vi sinh vật (virus, vi khuẩn và nấm), chu trình dinh dưỡng trong bãi cát biển, mối liên hệ giữa chất lượng môi trường bãi biển với một số chỉ thị sinh học Nhiều nghiên cứu cho thấy các bãi cát biển bị ô nhiễm thường có đặc điểm có hàm lượng chl-a cao, hàm lượng các bon hữu cơ cao và tỉ lệ giun tròn và loài chân kiếm cao trong khi nồng độ ôxy hòa tan thấp
Ô nhiễm môi trường bãi biển là vấn đề nhạy cảm và có tác động lớn đối với hoạt động giải trí và du lịch trên bãi biển Chất ô nhiễm có thể xuất hiện ở các phạm vi không gian và thời gian khác nhau và bao gồm nhiều loại vật liệu khác nhau do con người tạo ra, có kích thước từ dạng phân tử đến rất lớn và có thể làm giảm khả năng sống sót, khả năng sinh sản và hành vi của rất nhiều loài sinh vật trong hệ sinh thái
Trang 86bãi cát biển từ trong môi trường kẽ hở đến sinh vật vùng triều Ô nhiễm môi trường có thể gây mất mỹ quan bãi, vì vậy tác động đến ngành du lịch được đánh giá thông quá sự chấp nhận của cộng đồng đối với bãi biển sạch Chất thải rắn trôi dạt vào bờ biển nhờ sóng và dòng chảy cũng là vấn đề đối với các bãi biển Đối với sức khỏe con người, rủi ro gia tăng khi chất thải nhựa y tế dạt vào bờ biển từ các khu vực chôn chất thải ven bờ Suy giảm nguồn thu ngân sách có thể gia tăng khi bãi biển du lịch bị ô nhiễm thường xuyên bởi rác thải từ nguồn lục địa và đại dương
- Quản lý và sử dụng hợp lý bãi cát biển
Các nghiên cứu về quản lý và sử dụng hợp lý tài nguyên bãi cát biển được thực hiện và đã đưa ra được những nền tảng, luận cứ cơ bản về sử dụng và bảo vệ bãi cát biển trên quan điểm phát triển bền vững Nhu cầu về sử dụng hợp lý bãi cát biển là cấp thiết đối với nhiều quốc gia trong bối cảnh ngày càng gia tăng các sức ép đến bãi biển có nguyên nhân từ các hoạt động của con người như: xói lở bờ biển, gia tăng chất thải rắn trên bãi, suy giảm chất lượng nước, mất sinh cảnh, giảm mức
độ an toàn và gia tăng rủi ro sức khỏe cho loài người Tuy nhiên, hiện trạng sử dụng và quản lý bãi cát biển trên thế giới đang bị chỉ trích do cách thức quản lý không phù hợp với đặc điểm hệ sinh thái bãi cát biển
Hiện nay, một số phương thức quản lý được đề xuất đã có cải tiến khi xác định các vấn đề theo tư duy tổng hợp trong quản lý bãi biển Trong đó, lượng hóa chất lượng bãi biển thông qua xây dựng các bộ chỉ thị, chỉ số được áp dụng ở nhiều nơi và đã mang lại hiệu quả tích cực Một số chỉ số điển hình như BQI, IBVI, BEQ đã được sử dụng để quản lý và đánh giá chất lượng của bãi cát biển ở nhiều nơi trên thế giới Thông qua đánh giá tổng quan các chỉ số cho thấy, BQI là chỉ số phù hợp nhất có thể được áp dụng ở Việt Nam do nó đã được ứng dụng thành công ở nhiều nước và cấu trúc chỉ số tương đối phù hợp với khả năng thu thập số liệu cho đánh giá ở Việt Nam
1.2.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Ở Việt Nam, cho đến thời điểm hiện nay, việc nghiên cứu về môi trường và sinh thái bãi biển còn hầu như chưa được quan tâm nhiều do
Trang 97quan điểm cho rằng bãi cát biển chỉ có ý nghĩa về mặt giải trí, xem nhẹ
ý nghĩa về mặt môi trường và sinh thái Bãi cát biển mới chỉ được nhìn nhận về mặt tài nguyên mà chưa được công nhận về ý nghĩa sinh thái
và môi trường
Như vậy, nghiên cứu về bãi cát và môi trường bãi cát trên thế giới
đã có một quá trình nghiên cứu lâu dài về cả khía cạnh sử dụng và quản
lý cũng như về mặt đánh giá các tác động của thiên nhiên và con người đến bãi cát biển cũng như các khía cạnh sinh thái học của bãi song lại còn rất hạn chế ở Việt Nam Môi trường bãi biển chưa được nghiên cứu đúng mức và đầy đủ
CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu chính của luận án là môi trường của bãi cát biển bao gồm môi trường tự nhiên (trầm tích, nước, sinh vật); môi trường xã hội (bao gồm các hoạt động phát triển kinh tế xã hội diễn ra trên và xung quanh bãi biển và tác động của nó đến chất lượng môi trường bãi biển
Phạm vi nghiên cứu là các bãi cát biển ven bờ từ Trà Cổ đến nam bán đảo Đồ Sơn Giới hạn phạm vi theo chiều ngang là từ đỉnh bãi biển đến độ sâu 6m Trong đó 10 bãi cát được lựa chọn làm các nghiên cứu chi tiết bao gồm: Bãi Trà Cổ (Móng Cái, Quảng Ninh), Bãi Dài, Việt
Mỹ, Bãi Quan Lạn, Bãi Sơn Hào, Minh Châu, Ngọc Vừng (Vân Đồn Quảng Ninh), Bãi Quân Đội 295 (Đồ Sơn, Hải Phòng), Cát Cò 1 (Cát Hải, Hải Phòng), Hòn Gối
2.2 Cách tiếp cận
Luận án được thực hiện trên sự kết hợp từ tiếp cận hệ thống, tiếp cận lịch sử, tiếp cận quản lý tổng hợp và tiếp cận hệ sinh thái Nghiên cứu môi trường bãi cát biển được đặt trong mối quan hệ mật thiết với các hệ thống biển và và bờ
2.3 Các phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Thu thập phân tích, đánh giá tổng hợp và thừa kế dữ liệu Tài liệu, số liệu, các bài báo công trình có liên quan được thực hiện trong khu vực nghiên cứu được thu thập và xử lý làm nguồn dữ liệu đầu vào cho các đánh giá và phân tích được thực hiện trong phạm vi luận
án
Trang 1082.3.2 Phương pháp nghiên cứu điển hình
Phương pháp này được sử dụng để lựa chọn các trọng điểm nghiên cứu và xây dựng mô hình triển khai kết quả nghiên cứu Việc lựa chọn các bãi cát này được dựa trên các tiêu chí về:
+) đại diện phân bố địa lý: bãi ven biển, bãi ven đảo,
+) đại diện cho kiểu loại bãi: bãi thạch anh, bãi vỏ vôi sinh vật +) đại diện cho mức độ sử dụng bãi: bãi đã khai thác, bãi chưa khai thác
+) đại diện cho mức độ can thiệp của con người: bãi tự nhiên, bãi nhân tạo và bán nhân tạo
2.3.3 Phân tích khung DPSIR
Phân tích khung DPSIR được sử dụng nhằm đánh giá các nguyên nhân tự nhiên và nhân sinh gây suy thoái chất lượng môi trường bãi cát biển Các hợp phần của khung DPSIR được đánh giá thông qua việc đánh giá tác động của từng hợp phần đến chất lượng môi trường bãi cát biển
và lý giải các nguyên nhân gây suy thoái chất lượng môi trường bãi biển 2.3.4 Phương pháp chỉ số đánh giá chất lượng bãi cát biển
Áp dụng chỉ số đánh giá chất lượng bãi biển BQI do Ariza E và nnk
đề xuất và đã được áp dụng thành công ở nhiều nước trên thế giới
RI: chỉ số chức năng giải trí của bãi cát biển p1, p2, p3: trọng số của các chỉ số hợp phần NI: chỉ số chức năng tự nhiên
PI: chỉ số chức năng bảo vệ Mỗi chỉ số thành phần lại là tổ hợp có trọng số của các chỉ thị đặc trưng của hệ thống Trong nghiên cứu này các chỉ thị được lựa chọn dựa trên các tiêu chí như sau: kế thừa các chỉ thị đã được sử dụng để đánh giá chất lượng bãi cát biển trong các nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam và
bổ sung và điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện của khu vực nghiên cứu cũng như khả năng thu thập được dữ liệu để đánh giá
Trang 119Khảo sát thực địa được tiến hành thực hiện trên các bãi cát biển được lựa chọn đánh giá phân tích: Bãi Trà Cổ, Bãi Dài, bãi Việt Mỹ, Bãi Quan Lạn, Bãi Sơn Hào, Minh Châu, Ngọc Vừng, Bãi Đồ Sơn 1, Cát Cò 1, Hòn Gối Tại các bãi cát biển này đểu tiến hành đo đạc hình thái bãi, lấy mẫu nước, trầm tích, sinh vật vào các tháng 7/2012, tháng 4/2013, tháng
4 và tháng 7/2014, tháng 7/2017
2.3.8 Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm bao gồm: phân tích mẫu nước, trầm tích, sinh vật
2.3.9 Tham vấn chuyên gia và người dân địa phương
Các chuyên gia trong lĩnh vực tài nguyên và môi trường biển và các nhà quản lý địa phương được tham vấn để lấy ý kiến về tầm quan trọng của các chỉ số thành phần, chỉ số phụ khi đánh giá chỉ số BQI Kết quả tham vấn chuyên gia được đánh giá độ tương quan và tiến hành lấy trung bình cộng
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1 Đặc điểm cấu trúc hình thái và phân bố bãi cát biển vùng bờ Đông Bắc Việt Nam
3.1.1 Điều kiện hình thành và phân bố bãi cát biển vùng bờ Đông Bắc Việt Nam
Vùng biển Đông Bắc Việt Nam với chế độ triều là nhật triều đều, biên độ triều lớn (đến 4m) đã tạo ra các bãi cát biển có vùng gian triều rất rộng lớn, nhiều bãi kéo dài hàng vài trăm mét Bãi được hình thành trong 2 điều kiện khác nhau – điều kiện biển hở và vũng vịnh có đảo chắn
Đã thống kê được 194 bãi cát biển có diện tích từ 0,02 ha trở lên phân bố ven bờ lục địa và ven đảo khu vực Đông Bắc Thống kê theo diện tích bãi, có 49 bãi có diện tích từ 200m2 đến dưới 1000m2; 84 bãi
có diện tích từ 1000-5000m2; 22 bãi có diện tích từ 5.000-10.000m2 26 bãi có diện tích từ 10.000-100.000m2 và 13 bãi có diện tích trên
có số lượng bãi cát biển rất lớn song phần lớn các bãi có diện tích rất
Trang 1210nhỏ hẹp Với các bãi nhỏ hẹp như vậy, khả năng khai thác và sử dụng
sẽ khá hạn chế
3.1.2 Phân loại bãi
Có nhiều cách phân loại được sử dụng để phân loại bãi biển được áp dụng trên thế giới, trong đó phổ biến là cách phân loại theo hình thái bãi, theo vật chất cấu tạo bãi và theo đặc tính cấu trúc bờ biển
Bãi biển vùng bờ Đông Bắc được phân loại theo vật chất cấu tạo (Trask, 1952) bao gồm hai loại chính:
- Bãi cát, sạn: Đây là dạng bãi biển xuất hiện phổ biến trong khu vực nghiên cứu, phân bố ở ven bờ, ven đảo từ Trà Cổ đến Đồ Sơn Kiểu bãi biển này chiếm hơn 90% tổng số bãi biển khu vực nghiên cứu
- Bãi cát vôi vỏ sinh vật: Là các bãi biển nhỏ hẹp, xuất hiện rải rác trong khu vực nghiên cứu, chủ yếu tập trung ven bờ các đảo phía Nam vịnh Hạ Long, Đông Nam Cát Bà như bãi Ti Tốp, Cát Dứa, Cát Ông 3.1.3 Đặc điểm hình thái bãi
Về cơ bản, các bãi có hình thái tương đối thoải, độ dốc bãi thường nhỏ hơn 10o, có xu hướng giảm dần từ phía đỉnh bãi ra phía mép nước Hầu hết các bãi có dạng hình vòng cung lõm vào bờ Sự khác biệt được tạo ra chủ yếu là do khác nhau về điều kiện hình thành: bãi hình thành trong điều kiện biển hở có quy mô bãi lớn hơn, độ nghiêng của bãi lớn hơn so với bãi hình thành trong điều kiện vũng vịnh có đảo chắn
Hình 3 2 Mặt cắt hình thái bãi biển Trà Cổ (mùa mưa)
Trang 1311Hình 3.3 Mặt cắt hình thái bãi biển Trà Cổ (mùa khô)
3.2 Hiện trạng và chất lượng môi trường bãi cát biển
3.2.1 Môi trường trầm tích
3.2.1.1 Đặc điểm trầm tích bãi
Vật liệu tạo bãi tại khu vực Đông Bắc chủ yếu được cấu tạo từ cát nhỏ và cát trung Kết quả phân tích 126 mẫu trầm tích bãi thu tại các bãi biển ở khu vực nghiên cứu theo trắc diện bãi cho thấy: trầm tích tại hầu hết các bãi có đường kính hạt trung bình (Md) dao động trong khoảng 0,0759 – 3,321mm, tập trung trong khoảng từ 0,3 đến 0,8mm Giá trị Md trung bình cho toàn vùng cả mùa khô và mùa mưa là là 0,36±067, cho thấy trầm tích ở các bãi cát biển vùng bờ Đông Bắc có
Sự khác biệt về đường kính cấp hạt theo mùa ở các bãi vỏ vôi sinh vật thể hiện rõ nét hơn so với bãi cát sạn