II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1 Thu thập số liệ u thứ cấ p
1. Một số kết quả nghiên cứu trên thế giớ
Trên thực tế, tác động của hoạt động nuơi lồng biển đã được chú ý khá sớm. Cụ thể, các tác động của nền cơng nghiệp nuơi cá hồi ở Chile đã được xem xét từ năm 1996. Các bằng chứng ở thời gian này chưa cho thấy các ảnh hưởng bất lợi đối với mơi trường. Tuy nhiên, sau gần 10 năm phát triển, các bằng chứng đã chỉ ra rằng cĩ sự mất mát cĩ ý nghĩa về tính đa dạng sinh học nền đáy và sự thay đổi mang tính cục bộ đối với các đặc trưng lý – hĩa học của trầm tích ở các khu vực nuơi cá hồi (Buschmann và cộng sự, 2006). Các tác giả cho rằng cần cấp bách tiếp cận ở quy mơ hệ sinh thái để đánh giá tất cả các tác động của việc nuơi cá hồi đối với các hệ sinh thái ven bờ ở miền nam Chile. Theo hướng nghiên cứu này, từ năm 2000, một trại thử nghiệm nuơi cá gần bờ dọc theo hướng Tây Bắc Địa Trung Hải,
vịnh Tây, thành phố Matrouh gồm 8 lồng nổi cĩ kích thước 30 m3 mỗi lồng với 3 lồi là cá tráp (Sparus aurata), cá chẽm (Dicentrarchus labrax) và cá rơ phi đỏ Florida (Oreochromis
sp.) cũng đã được tiến hành (Essa và cộng sự, 2005). Mật độ thả giống lần lượt là 35,8 cá thể/ m3 (bán thâm canh), 50 cá thể/m3 (thâm canh) đối với cá tráp và cá chẽm với thời gian nuơi 323 ngày, 50 và 100 cá thể/m3 đối với cá rơ phi với thời gian nuơi là 159 ngày. Phân tích thành phần dinh dưỡng trong trầm tích bên dưới lồng suốt thời gian nghiên cứu đã cho thấy khơng cĩ cĩ sự tích lũy đáng lưu ý chất hữu cơ dạng hạt từ hoạt động của trại nuơi thử nghiệm. Kết quả này chỉ ra rằng tốc độ dịng chảy ở khu vực nuơi (4-6 cm/s) đã phân tán được chất thải rắn. Cũng ở Tây Ban Nha, khi nghiên cứu trầm tích dưới một trại nuơi lồng biển cá tráp vàng
(Spatus aurata), Domínguez và cộng sự (2001)
đã chia vùng biển để xem xét ảnh hưởng làm 3 khu vực tương ứng là ngay bên dưới lồng, cách lồng lần lược 60 m và 200 m. Mẫu trầm tích được phân tích tập trung đối với 3 thành phần hĩa học chính là hàm lượng hữu cơ, nitrogen (N) và phosphorus (P). Nghiên cứu cho thấy với một trại nuơi quy mơ nhỏ (80 tấn sản phẩm/năm) mới đưa vào hoạt động (năm đầu tiên) ở vùng biển cĩ tốc độ dịng chảy cao (xấp xỉ 6cm/s) ít gây ảnh hưởng đến trầm tích. Tiếp tục với vấn đề này, một nghiên cứu thử nghiệm nhằm đánh giá một vài đặc tính hĩa học của trầm tích lân cận một trai nuơi cá biển (cá tráp vàng - Sparus aurata và cá chẽm -
Dicentrarchus labrax) xa bờ ở phía Tây Địa Trung Hải (San Pedro del Pinatar, Murcia, SE Spain) đã được thực hiện. Trong nghiên cứu này, việc lấy mẫu được thiết kế nhằm xem xét các thay đổi về thủy văn và sự phân tán chất thải trước đĩ (Aguado và cộng sự, 2004). Mẫu được lấy bên dưới lồng và cách lồng lần lượt 100, 200 và 500 m theo hai hướng Bắc và Nam, và một điểm đối chứng cách lồng 1,8 km về hướng Nam. Các thơng số gồm hàm lượng chất hữu cơ (OM), tổng N và tổng P được phân tích trong suốt chu kỳ một năm hoạt động.
VÀI VẤN ĐỀ VỀ MƠI TRƯỜNG CỦA HOẠT ĐỘNG NUƠI LỒNG BIỂN
SOME ENVIRONMENTAL ISSUES OF SEA CAGE CULTURE
Nguyễn Văn Quỳnh Bơi1
Ngày nhận bài: 05/10/2015; Ngày phản biện thơng qua: 10/11/2015; Ngày duyệt đăng: 15/3/2016
TĨM TẮT
Hoạt động nuơi lồng biển đã dẫn đến những ảnh hưởng mơi trường thể hiện theo 4 dạng bao gồm thay chất lượng nước, tác động lên nền đáy, ảnh hưởng đến sinh vật biển nĩi chung, và ảnh hưởng do việc sử dụng hĩa chất trong hoạt động sản xuất. Tỷ lệ phát thải chất dinh dưỡng tùy thuộc dạng thức ăn sử dụng, hệ số chuyển đổi thức ăn của đối tượng nuơi và chế độ cho ăn với tỷ lệ phát thải so với lượng cung cấp đầu vào lần lượt của nitrogen (N) và phosphorus (P) là 52 – 95% (33 – 44 kg/tấn cá) và 34 – 82% (1,8 – 4,9 kg/tấn cá) cả ở dạng dinh dưỡng hịa tan và dạng hạt. Tổng lượng phát thải hàng năm tùy thuộc quy mơ và mức độ sản xuất. Tiếp cận theo quy mơ hệ sinh thái, hệ thống quản lý được gọi là MOM (Modeling – Ongrowing fi sh farms – Monitoring) cĩ thể được sử dụng để điều chỉnh tác động mơi trường địa phương của các trại nuơi cá biển đối với sức tải (holding capacity) của các địa điểm. Sức chịu tải mơi trường (Environment Carrying Capacity) cĩ thể được xác định áp dụng phương pháp luận LOICZ (Land - Ocean Interaction in the Coastal Zone) đối với các thủy vực nuơi cá lồng bè ven biển.
Từ khĩa: nuơi lồng biển, tác động mơi trường, tỷ lệ phát thải, Mơ hình hĩa - Trại nuơi cá thương phẩm - Giám sát), LOICZ; Tương tác đất liền - đại dương ở vùng ven bờ
ABSTRACT
Sea cage culture operations resulted in environmental effects that displayed in four types including changes of water quality, impacts on seabed, effects on general marine organisms, and effects of using chemicals for production. Loading rate of nutrients relies on type of feed, feed conversion ration (FCR) of cultured species, and feeding regime being respectively 52 – 95% nitrogen (33 – 44 kg/ton of fi sh) and 34 – 82% phosphorus (18 – 4.9 kg/ton of fi sh) in comparison to input amounts in both of dissolved nutrients and particulates. Discharged amount depends on production and operation scale. Approaching ecological scale, management system called MOM (Modeling - Ongrowing fi sh farms - Monitoring) might be applied to regulate locally environmental impacts of sea fi sh farms to holding capacity of sites. Environment Carrying Capacity could be determined applying methodology of LOICZ (Land - Ocean Interaction in the Coastal Zone) for coastal areas of sea cage culture.
Keywords: sea cage culture, environmental impact, loading rate, MOM (Modeling - Ongrowing fi sh farms - Monitoring), LOICZ (Land - Ocean Interaction in the Coastal Zone) methodology
1 ThS. Nguyễn Văn Quỳnh Bơi: Viện Nuơi trồng thủy sản – Trường Đại học Nha Trang
VẤN ĐỀ TRAO ĐỔI
I. MỞ ĐẦU
Theo Tổng cục thủy sản (2014), nuơi trồng thủy sản được coi là ngành sản xuất thực phẩm cĩ tốc độ phát triển nhanh nhất trên thế giới,
cung cấp phần lớn protein động vật cho con người và ngày càng chiếm tỷ trọng lớn trong tổng sản lượng thủy sản tồn cầu, từ 20,9% năm 1995 tăng lên 32,4% năm 2005 và 42,2%
năm 2012. Trong đĩ, sản lượng nuơi trồng thủy sản nước mặn đã đạt 24.687 triệu tấn. Theo FAO (2014), nuơi nước mặn tiếp tục đĩng gĩp một sản lượng đáng kể trong sản lượng các lồi cá nuơi thế giới năm 2012 với 5.551.905 tấn (so với 38.599.250 tấn cá nuơi nội địa). Đa số các đối tượng nuơi này là những lồi cĩ giá trị cao. Do vậy, mặc dù chỉ chiếm 12,6% về số lượng nhưng lại chiếm 26,9% giá trị, tương đương 23,5 tỷ USD. Cùng với xu hướng này là sự phát triển hoạt động nuơi lồng trong thời gian qua (Halwart và cộng sự, 2007). Theo đĩ, Price và cộng sự (2015) nhận định rằng sự gia tăng dân số và việc phụ thuộc vào nuơi trồng thủy sản sẽ dẫn đến sự mở rộng của ngành cơng nghiệp này ở vùng biển mở.
Trước xu hướng phát triển nhanh của hoạt động nuơi lồng biển, các vấn đề về mơi trường cần được xem xét để bảo đảm sự phát triển lâu bền của hoạt động này.
Bài viết này điểm qua kết quả của một số nghiên cứu cụ thể và khái quát vài cơng cụ trong tiếp cận bảo vệ mơi trường biển và quản lý hoạt động nuơi lồng biển.
II. NỘI DUNG
1. Một số kết quả nghiên cứu trên thế giới
Trên thực tế, tác động của hoạt động nuơi lồng biển đã được chú ý khá sớm. Cụ thể, các tác động của nền cơng nghiệp nuơi cá hồi ở Chile đã được xem xét từ năm 1996. Các bằng chứng ở thời gian này chưa cho thấy các ảnh hưởng bất lợi đối với mơi trường. Tuy nhiên, sau gần 10 năm phát triển, các bằng chứng đã chỉ ra rằng cĩ sự mất mát cĩ ý nghĩa về tính đa dạng sinh học nền đáy và sự thay đổi mang tính cục bộ đối với các đặc trưng lý – hĩa học của trầm tích ở các khu vực nuơi cá hồi (Buschmann và cộng sự, 2006). Các tác giả cho rằng cần cấp bách tiếp cận ở quy mơ hệ sinh thái để đánh giá tất cả các tác động của việc nuơi cá hồi đối với các hệ sinh thái ven bờ ở miền nam Chile. Theo hướng nghiên cứu này, từ năm 2000, một trại thử nghiệm nuơi cá gần bờ dọc theo hướng Tây Bắc Địa Trung Hải,
vịnh Tây, thành phố Matrouh gồm 8 lồng nổi cĩ kích thước 30 m3 mỗi lồng với 3 lồi là cá tráp (Sparus aurata), cá chẽm (Dicentrarchus labrax) và cá rơ phi đỏ Florida (Oreochromis
sp.) cũng đã được tiến hành (Essa và cộng sự, 2005). Mật độ thả giống lần lượt là 35,8 cá thể/ m3 (bán thâm canh), 50 cá thể/m3 (thâm canh) đối với cá tráp và cá chẽm với thời gian nuơi 323 ngày, 50 và 100 cá thể/m3 đối với cá rơ phi với thời gian nuơi là 159 ngày. Phân tích thành phần dinh dưỡng trong trầm tích bên dưới lồng suốt thời gian nghiên cứu đã cho thấy khơng cĩ cĩ sự tích lũy đáng lưu ý chất hữu cơ dạng hạt từ hoạt động của trại nuơi thử nghiệm. Kết quả này chỉ ra rằng tốc độ dịng chảy ở khu vực nuơi (4-6 cm/s) đã phân tán được chất thải rắn. Cũng ở Tây Ban Nha, khi nghiên cứu trầm tích dưới một trại nuơi lồng biển cá tráp vàng
(Spatus aurata), Domínguez và cộng sự (2001)
đã chia vùng biển để xem xét ảnh hưởng làm 3 khu vực tương ứng là ngay bên dưới lồng, cách lồng lần lược 60 m và 200 m. Mẫu trầm tích được phân tích tập trung đối với 3 thành phần hĩa học chính là hàm lượng hữu cơ, nitrogen (N) và phosphorus (P). Nghiên cứu cho thấy với một trại nuơi quy mơ nhỏ (80 tấn sản phẩm/năm) mới đưa vào hoạt động (năm đầu tiên) ở vùng biển cĩ tốc độ dịng chảy cao (xấp xỉ 6cm/s) ít gây ảnh hưởng đến trầm tích. Tiếp tục với vấn đề này, một nghiên cứu thử nghiệm nhằm đánh giá một vài đặc tính hĩa học của trầm tích lân cận một trai nuơi cá biển (cá tráp vàng - Sparus aurata và cá chẽm -
Dicentrarchus labrax) xa bờ ở phía Tây Địa Trung Hải (San Pedro del Pinatar, Murcia, SE Spain) đã được thực hiện. Trong nghiên cứu này, việc lấy mẫu được thiết kế nhằm xem xét các thay đổi về thủy văn và sự phân tán chất thải trước đĩ (Aguado và cộng sự, 2004). Mẫu được lấy bên dưới lồng và cách lồng lần lượt 100, 200 và 500 m theo hai hướng Bắc và Nam, và một điểm đối chứng cách lồng 1,8 km về hướng Nam. Các thơng số gồm hàm lượng chất hữu cơ (OM), tổng N và tổng P được phân tích trong suốt chu kỳ một năm hoạt động.
Kết quả cho thấy khơng cĩ sự gia tăng về hàm lượng chất hữu cơ và N giữa các mẫu thu tại cùng một điểm. Tuy nhiên, biến động hàm lượng P cho thấy một khuơn mẫu theo mùa ở điểm lấy mẫu bên dưới các lồng, giảm xuống sau thời gian cĩ lượng tiêu thụ thức ăn và tăng trưởng thấp của cá (mùa đơng, nhiệt độ <15oC) và một sự gia tăng liện tục cho đến khi kết thúc nghiên cứu. Các tác giả cho rằng độ sâu lớn (36 m), tốc độ dịng chảy trung bình cao (7,85 cm/s), sản lượng thấp (200 tấn/năm) và thời gian tồn tại ngắn (1 năm) đã đĩng gĩp vào sự thay đổi nhỏ quan sát được. Tại Thổ Nhỉ Kỳ, các nghiên cứu theo hướng này đã cho thấy rằng cho rằng nuơi thâm canh cá chẽm (Dicentrarchus labrax) là nguồn gây ơ nhiễm quan trong nhất ở vịnh Gululluk, (Demirak và cộng sự, 2005). Tổng quan của Islam (2005) đã khẳng định sự phát triển nuơi lồng, đặc biệt ở quy mơ lớn đưa vào mơi trường ven bờ một lượng lớn chất thải giàu chất hữu cơ và dinh dưỡng. Mơ hình của tác giả cho thấy rằng việc sản xuất ra một tấn cá sẽ đưa vào mơi trường 132,5 kg N và 25,0 kg P. Giá trị này tương đương 462,5 kg N and 80,0 kg P khi tính tốn dựa trên tỷ lệ chuyển đổi vật chất khơ thay thế cho tỷ lệ chuyển đổi thức ăn. Do vậy, hoạt động nuơi lồng ở quy mơ tồn cầu (tạo ra 10.000 tấn cá và 3.000 vật chất khơ) đã đưa vào mơi trường 1.325 tấn N and 250 tấn P nếu tính theo tỷ lệ chuyển đổi thức ăn thơng thường hoặc 1.387,5 tấn N và 240 tấn P khi tính theo tỷ lệ chuyển đổi vật chất khơ.
Tập trung cho mơi trường sinh vật đáy vùng Địa Trung Hải, Karakasis và cộng sự (2000) đã nghiên cứu đồng thời 3 trại nuơi cá biển (Cephalonia, Ithaki, và Sounion) được thiết lập ở vùng nước ven bở cĩ độ sâu 20 – 30 m với các dạng nền đáy khác nhau (từ 80% bùn đến cát thơ) và trung bình vận tốc dịng chảy hàng năm thay đổi lần lượt đối với 3 trại là 3,5; 2,8; and 6,3 cm/s. Trong nghiên cứu này, một mặt cắt các điểm ở vùng lân cận lồng và một điểm đối chứng ở mỗi khu vực với khoảng cách lần lượt từ 0 (bên dưới lồng), cách lồng 5, 10, 25,
50 và 100 m theo chiều xuơi dịng và 25, 50 và 100 m theo chiều ngược dịng đã được thu mẫu trong suốt tháng 6, 10 và tháng 4 nhằm phân tích khu hệ sinh vật đáy cỡ lớn và các biến địa-hĩa. Đầu vào carbon (C) tại các trại lần lượt 126, 135 và 108 tấn/năm và đầu vào N hàng năm xấp xỉ 14% đầu vào carbon tương ứng. Kết quả nghiên cứu đã cho thấy, thế oxy hĩa-khử (Eh) đã giảm xuống ở vùng bên dưới và gần các lồng nhưng lại đạt đến những giá trị âm chỉ ở những điểm cĩ đáy bùn. So với đối chứng, hàm lượng carbon hữu cơ và hàm lượng N trong trầm tích gần lồng gia tăng từ 1,5 đến 5 lần, và hàm lượng ATP (Adenosin Three-Phosphate) tăng đến 4 – 48 lần. Mặc dù khơng bắt gặp khu vực vơ sinh nào nhưng quần xã sinh vật đáy lớn bị ảnh hưởng trong phạm vi lên đến 25 m kể từ mép lồng. Ở những vùng trầm tích đáy hạt thơ, mức độ phong phú và sinh khối dưới lồng cao hơn 10 lần so với vùng đối chứng. Tính đa dạng chỉ ra rằng hệ sinh thái đệm (Ecotone) ở vùng lân cận trong khoảng 25 m tính từ lồng trong tất cả các trại. Sự biến thiên theo mùa về tính chất địa – hĩa và khu hệ sinh vật đáy lớn cao hơn ở khu vực lân cận các lồng.