Đánh giá khả năng phục hồi tức là khả năng tái sử dụng hàm lượng các muối dinh dưỡng N, P sẵn có trong thủy vực trong quá trình quang hợp của thực vật nổi. Quá trình này thực hiện bằng cách đánh tỉ lệ lượng tiêu hao muối dinh dưỡng N, P để tổng hợp chất hữu cơ trong một ngày với hàm lượng các muối dinh dưỡng N, P hiện có và muối dinh dưỡng do quá trình bài tiết của động vật nổi, thực vật nổi và vi sinh vật. Trong quá trình tính toán này, giả sử rằng quá trình quang hợp là hai quá trình trái ngược nhau và nếu 1 mol muối dinh dưỡng N hay P được sử dụng trong quang hợp để giải phóng ra bao nhiêu mol oxy, thì khi hô hấp thì lượng oxy này sẽ bằng lượng oxy để đốt cháy chất hữu cơ và tạo ra 1 mol muối dinh dưỡng N hoặc P.
NSSH của thực vật nổi trong một ngày tính toán theo I(t), PBmax(Bảng 3.5) và α (Bảng 3.6) theo công thức (5) (6). Trong đó, cường độ ánh sáng tại các tháng thực nghiệm như sau:
- Cường độ ánh sáng mặt trời vào tháng 3: 51,75 E/m2/ ngày. - Cường độ ánh sáng mặt trời vào tháng 4: 54,5 E/m2/ ngày. - Cường độ ánh sáng mặt trời vào tháng 5: 52 E/m2/ ngày.
Trong quá trình quang hợp, ngoài sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời, CO2, H2O thực vật nổi còn sử dụng NO3, NH4, PO4-3. Theo phương trình (2) và (3), tùy thuộc vào loại muối dinh dưỡng Nitơ nào cũng như thành phần loài thực vật nổi có trong thủy vực, mà quá trình quang hợp của thực vật nổi chỉ sử dụng một trong hai loại muối dinh dưỡng NO3 hoặc NH4, hay sử dụng đồng thời cả hai loại NO3 và
NH4. Do đó, thì hệ số chuyển hóa trong quang hợp và hô hấp trong một ngày sẽ được xác lập như sau:
Với quá trình quang hợp sử dụng NO3 – thì tỉ lệ O2: N = 8,625; O2: P = 138.
Với quá trình quang hợp sử dụng NH4 +
thì tỉ lệ O2: N = 6,625 ; O2: P = 106.
% phục hồi N = Nsd / (Nsd + DIN + Ntt). % phục hồi P = Psd / (Psd + DIP + Ptt).
Ghi chú : Nsd, Psd : hàm lượng N, P sử dụng để quang hợp trong 1 ngày; Ntt,
Ptt : Hàm lượng N, P tạo thành do hô hấp và bài tiết của sinh vật nổi và vi sinh vật.
Kết quả quá trình tính toán khả năng phục hồi của thủy vực (Bảng 3.9 và Phụ lục bảng 1, 2) cho thấy: Khả năng phục hồi của thủy vực dao động trong khoảng từ 20 – 79 %. Tức là việc tạo ra NSSH trong một ngày có thể làm giảm đi 20 – 79% tổng hàm lượng N, P có trong thủy vực, từ đó giúp cải thiện chất lượng môi trường nước. Khả năng phục hồi của thủy vực lúc triều thấp dao động 33 – 79 %, trong khi đó vào thời điểm triều cao, giá trị này dao động 20 – 66 %.
Bảng 3.9 : Đánh giá khả năng phục hồi ở Cửa Bé. Thông số Đợt thí nghiệm Triều thấp 1 3 5 7 9 11 % N1 41% 33% 42% 76% 53% 33% % N2 47% 38% 48% 79% 57% 38% %P1 58% 40% 60% 48% 39% 47% % P2 63% 46% 66% 54% 44% 52% % N 44% 35% 45% 77% 55% 36% % P 61% 43% 63% 51% 42% 49%
Triều cao 2 4 6 8 10 12
% N1 34% 62% 60% 52% 43% 20% % N2 38% 66% 62% 55% 49% 24% %P1 23% 30% 39% 46% 40% 46% % P2 27% 35% 44% 50% 45% 51% % N 36% 64% 61% 53% 46% 22% % P 25% 33% 41% 48% 37% 44%
+ Ghi chú: % N1, % P1: tỉ lệ % phục hồi N, P khi quá trình quang hợp sử dụng NO3 ; % N2, % P2 : tỉ lệ % phục hồi N, P khi quá trình quang hợp sử dụng NH4;% N, % P: tỉ lệ % phục hồi N,P khi quá trình quang hợp sử dụng cả NO3 và NH4.
Trường hợp quá trình quang hợp chỉ sử dụng NO3 hoặc NH4 :
Khả năng phục hồi của thủy vực biến động mạnh theo thời gian và theo chu kì triều: khả năng phục hồi N dao động 20 – 79 % và P dao động 23 – 66 %. Tuy nhiên khoảng dao động khả năng phục hồi ở thời điểm triều thấp thường lớn hơn so với triều cao. Giả sử quá trình quang hợp chỉ sử dụng muối dinh dưỡng N là NO3
hoặc NH4 thì trong cùng một thời điểm trường hợp cụ thể, quá trình quang hợp sử dụng NH4 như thành phần đầu vào thì thủy vực tự hồi phục lớn hơn trường hợp quá trình quang hợp sử dụng NO3.
Trường hợp quá trình quang hợp sử dụng đồng thời NO3 và NH4 :
Giả sử NO3 và NH4 được sử dụng đồng đều trong quang hợp cũng như lượng bài tiết là như nhau. Khả năng tự phục hồi chất lượng môi trường nước thông qua quá trình hấp thụ N của thực vật nổi để quang hợp trong 1 ngày được thể hiện qua hình 3.10. Khả năng phục hồi từ quá trình hấp thụ N của thực vật nổi có sự biến động mạnh theo thời gian và chu kì triều. Nhìn chung, khả năng phục hồi đối với N của thực vật nổi ở triều cao tăng trong thời gian đầu và đạt đỉnh vào đợt ngày 27/3, sau đó giảm từ từ theo thời gian. Trong khi đó, lúc triều thấp, khả năng này giảm chậm trong đợt thí nghiệm thứ 2 (ngày 27/3) , rồi tăng nhanh và đạt đỉnh vào đợt thu mẫu ngày 24/4. Mặt khác, đợt ngày 13/3, khả năng phục hồi đối với N của thực vật nổi triều thấp cao hơn triều cao. Tuy nhiên, các đợt thu mẫu ngày 27/ 3 và ngày 10/4 cho thấy khả năng phục hồi đối với N của thực vật nổi triều cao lớn hơn triều thấp. Từ cuối tháng 4, khả năng phục hồi đối với N của thực vật nổi lại quay về quy luật như đợt đầu.
Hình 3.10: Khả năng phục hồi chất lượng nước ở Cửa Bé thông qua khả năng
hấp thụ N trong môi trường nước của thực vật nổi để tạo ra NSSH trong 1 ngày.
Khả năng phục hồi chất lượng môi trường nước thông qua quá trình hấp thụ P trong môi trường nước do quang hợp của thực vật nổi (hình 3.1) cho thấy khả năng phục hồi đối với P của thực vật nổi ở triều thấp lớn hơn triều cao. Khả năng phục hồi cao nhất lúc triều thấp ngày 10/4 là 63 % và thấp nhất lúc triều cao ngày 13/3 là 25%. Biến động mạnh giá trị phục hồi đối với P triều thấp trong giai đoạn đầu.
Hình 3.11: Khả năng phục hồi chất lượng nước ở Cửa Bé thông qua khả năng
PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
Kết luận.
Qua kết quả nghiên cứu và thảo luận, có thể đưa ra một số kết luận như sau : - Các yếu tố môi trường: Các thông số môi trường biến động theo thời gian và theo chu kì triều. Có sự khác nhau giữa chất lượng môi trường nước ở thời điểm triều thấp và triều cao, trong đó chất lượng môi trường nước ở những thời điểm triều thấp là xấu hơn. Đặc biệt là hàm lượng Chl-a ở Cửa Bé rất cao : dao động trong khoảng 5, 46 – 24,66 mg/m3, thủy vực luôn trong tình trạng phì dưỡng.
- PBmax dao động 28,63 – 124,47 mgO (mgChl-a)-1h-1, tương đương: 10,74 – 46,68 mgC (mgChl-a)-1 h-1, α dao động 0,169 – 0,720 mgO (mgChla)-1h-1 (µE m-2s-
1
)-1, tương đương 0,063 - 0,270 mgC (mgChla)-1h-1(µE m-2s-1)-1. Với giá trị của PBmax, α đạt giá trị cực đại vào thời điểm triều thấp ngày 24/4. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Hàm lượng PO4 (DIP) là yếu số môi trường giới hạn các thông số thực nghiệm của NSSH ở Cửa Bé.
- Khả năng phục hồi của thủy vực thông qua quá trình hấp thụ N, P của thực vật nổi biến động mạnh theo thời gian và chu kì triều, dao động 20 – 79 %. Khả năng phục hồi này sẽ phụ thuộc vào loại muối dinh dưỡng NO3 hay NH4 mà quá trình quang hợp sử dụng:
+ Trường hợp quang hợp chỉ sử dụng NO3 hoặc NH4 thì khả năng phục hồi đối với NH4 cao hơn NO3.
+ Trường hơp quang hợp sử dụng đồng thời NO3 và NH4. Khả năng phục hồi đối với P của thực vật nổi triều thấp lớn hơn triều cao.
Đề xuất ý kiến.
- Cần có những nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần loài và kích thước tế bào thực vật nổi ở khu vực nghiên cứu đến sự biến động các thông số thực nghiệm NSSH. - Các giá trị PBmax và α cung cấp các thông số đầu vào cho đánh giá NSSH bằng phương pháp giải đoán ảnh viễn thám. Tuy nhiên, các dữ liệu này ở các vực nước cửa sông, vùng ven bờ cũng như biển khơi ở Việt Nam có rất ít. Do đó, cần
thiết phải nhân rộng nghiên cứu ở các thủy vực khác nhau. Một mặt, bổ sung dữ liệu về các thông số NSSH phục vụ giải đoán ảnh viễn thám; mặt khác các dữ liệu này sẽ giúp ích trong việc đánh giá một cách chính xác sức sản xuất sơ cấp ở từng vùng cụ thể.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT
1. Nguyễn Tác An, Hoàng Trung Du (2009). Hóa học biển, năng suất sinh học và các vấn đề môi trường trong vùng biển Việt Nam. Viện khoa học công nghệ, nhà
xuất bản khoa học tự nhiên và công nghệ.
2. Đoàn Bộ, Nguyễn Đức Cự (1996). Nghiên cứu năng suất sinh học sơ cấp của thực vật nổi trong hệ sinh thái vùng triều cửa sông Hồng. Tài nguyên và môi
trường biển 3: 169 – 176.
3. Bộ tài nguyên môi trường (2008). Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia : QCVN 10 : 2008/ BTNMT Quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước biển ven bờ.
4. Lâm Ngọc Sao Mai, Nguyễn Tác An (2009). Đánh giá xu thế chuyển năng lượng trong các vực nước biển ven bờ Việt Nam. Tạp chí Phát triển khoa học và
công nghệ 12, trang 105 – 114.
5. Phan Minh Thụ , Nguyễn Hữu Huân, , Lê Trần Dũng, Lê Trọng Dũng, Võ Hải
Thi, Lê Hoài Hương, Hoàng Trung Du,Trần Thị Minh Huệ (2012). Chỉ số đồng hóa của thực vật nổi ở Cửa Bé (Nha Trang). Tuyển tập Nghiên cứu Biển, Viện Hải dương học, tập XIX .
6. Đặng Ngọc Thanh và Hồ Thanh Hải (2007). Cơ sở thủy sinh học. Nhà xuất bản
khoa học và công nghệ.
7. Phạm Văn Thơm (2007). Một số ý kiến về vấn đề cá chết hàng loạt tại Cửa Bé.
Báo cáo lưu trữ của sở tài nguyên và môi trường tỉnh Khánh Hòa.
8. Lê Nguyễn Na Uyên (2011). Biến động hàm lượng muối dinh dưỡng trong ao nuôi hải sản tại công ty NTTS Nha Trang. Luận văn tốt nghiệp, trường Đại học
Nha Trang.
9. Ủy ban nhân dân xã Phước Đồng (2012). Báo cáo tình hình kinh tế - xã hội năm 2010, năm 2011, quý I năm 2012. Nha Trang, Khánh Hòa.
10.Ủy ban nhân dân phường Vĩnh Trường (2012). Báo cáo tình hình kinh tế xã hội
11.Ủy ban nhân dân xã Vĩnh Thái (2005). Báo cáo kết quả kiểm tra đất đai và xây
dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất 2005.Nha Trang, Khánh Hòa.
12.Lê Thị Vinh, Dương Trọng Kiểm, Nguyễn Hồng Thu, Phạm Hữu Tâm, Phạm Hồng Ngọc, (2008). Ảnh hưởng của các hoạt động kinh tế - xã hội đến chất
lượng thủy vực khu vực Cửa Bé Nha Trang.Tạp chí khoa học công nghệ Biển (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
8,tr 67-81.
13.Lê Thị Vinh, Dương Trọng Kiểm, Nguyễn Hồng Thu, Phạm Hữu Tâm, Phạm Hồng Ngọc (2007). Một số vấn đề môi trường nước ở Tp.Nha Trang. Báo cáo
khoa học, hội nghị khoa học quốc gia “Biển Đông-2007”, Tr 323.
14.Nguyễn Tường Vy (2011). Nghiên cứu biến động muối dinh dưỡng Cửa Bé theo chu kỳ thủy triều. Luận văn tốt nghiệp , trường Đại Học Nha Trang.
15.Nguyễn Bá Xuân (2000). Điều tra nguyên cứu các điều kiện vật lý thủy văn và động lực vùng Cửa Bé. Báo cáo đề tài cơ sở - viện Hải Dương Học.
TÀI LIỆU TIẾNG ANH
16.Antoine, D., Andre, I.M. & Morel, A.(1996). Oceanic primary production 2: Estimation at global scale from satellite (Coastal Zone Color Scanner) chlorophyll. Global Biochemical Cycles., 10, 57-69.
17.Baly ECC. (1935). The Kineics of Photosynthesis, Proceeding of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences 117, pp.218 – 239.
18.Chen Y-1L, Chen H-Y, Karl DM, Takahashi M. (2004). Nitrogen modulates phytoplankton growth in spring in the South China Sea. Continental Shelf
Research 24, pp.527 – 541.
19.Cleveland and Perry (1987).Quatum yield, relative specific absorption and fluorescence in nitrogen limited Chaetoceros gracilis. Mar Biol., pp.94 – 489.
20.Dau H. (1998) . Chlorophyll fluorescence measurements for assessment of primary production in aquatic ecosystems – the basics. Rostock, Meeresbiolog,
21.Eilers PHC, Peeters JCH. (1988). A model for relationship between light intensity and the rate of photosynthesis in phytoplankton. Ecological Modelling
42, pp. 199 – 215.
22.Eppley, R.W. (1981). Relationship between nutrient assimilation and growth rate in phytoplankton with a brief view of estimates growth rate in the ocean. In:
Physiological bases of phytoplankton Ecology.
23.Flynn , K.J. (1990). The determination of nitrogen status in microalgae. Mar
Ecol Prog Ser, pp.61 - 297.
24.Forget M-H, Sathyendranath S, Platt T, Pommier J, Vis C, Kyewalyanga MS, Hundon C. (2007). Extraction of photosynthesis in Global – Scale Models.
Understanding Compexity from Modecules to Ecosystems.,vol. 29.
25.Gaarder T, Gran HH. (1927). Investigation on the production of plankton in the
Oslo Fjiord. Rapp. PV. Reun. Comma. Int. Explor. Scient. Mer. Mediterr. 42: 1-48.
26.Gong G-C, Wen Y-H, Wang B-W, Liu G-J. (2003). Seasonal variation of chlorophyll a concentrantion, primary production and environmental conditions in the subtropical East China Sea. Deep Sea Research Part II : Topical Studies
in Oceanography 50, pp.1219 – 1236.
27.Hiromi Kasai, Hiroaki Saito và Atsushi Tsuda (1998). Estimation of Standing Stock of Chlorophyll a and Primary Production from Remote-Sensed Ocean Color in the Oyashio Region, the Western Subarctic Pacific, during the Spring Bloom in 1997. Journal of Oceanography, Vol. 54, pp. 527 - 537.
28.Horrigan and Mc Carthy (1981). Urea uptake by phytoplankton at various stages of nutrient depletion .J. Plankton Res, pp. 3 – 403.
29.Jassby AD, Platt T. (1976). Mathematical formulation of the relationship
between photosynthesis and light for phytoplankton. Limnology and
Oceanography 21, pp. 540 – 547.
30.Jeffrey SW, Welschmeyer NA. (1997). Spectrophotometric and flourometric equations in common use in oceanography. Pages 597 – 615 in Jeffrey SW, (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mantoura RFC, Wright SW, eds. Phytoplankton pigments in oceanography: guidelines to modern methods.
31.John Cullen, Xiaolong Yang and Hagh L.MacIntyre (2000). Nutrient limitation
and marine photosynthesis. In: Primary Productivity and Biogeochemical Cycles
in the Sea, P.G. Falkowski and A. Woodhead, eds, Plenum Press, New York.
32.John H.Martin (1992). Iron as a limiting factor in Oceanic Productivity. In:
Primary Productivity and Biogeochemical Cycles in the Sea, P.G. Falkowski and A. Woodhead, eds, Plenum Press, New York.
33.Kameda T, Ishizaka J. (2005). Size – Fractionated Primary Production
Estimated by a Two- Phytoplankton Community Model Applicable to Ocean Color Remote Sensing. Journal of Oceanography 61, pp. 663 – 672.
34.Karydis M. (2009). Eutriophication assessment of coastal waters based on indicators : A literature review.Global NEST Journal 11, pp.373 – 379.
35.Lewis, M.R and Smith J.C. (1983). A small volume, short incubation time method for measurement of photosynthesis as a function of incident irradiance.
Mar Ecol Prog Ser, pp.13 - 99.
36.Macedo MF, Duarte P. (2006). Phytoplankton production modeling in three marine ecosystem – static versus dynamic approach. Ecological Moodelling
190: 299 – 316.
37.Mackey DJ, Parslow JS, Griffiths FB, Higgins HW, Tilbrook B. (1997).
Phytoplankton productivity and the carbon cycle in the western Equatorial Pacific under El Nino and non – El Nino conditions. Deep Sea Research Part II :
Topical Studies in Oceanography 44 : 1951 – 1978.
38.Nguyen Tac An and Vo Duy Son (2010). Primary Production Models and the
Problem of Estimation of their Parameters in Various Condition of the Water Column. Russian Journal of Marine Biology, Vol 36, No2, pp. 139 – 146.
39.Paul G. Falkowski , John A. Raven (2007). Aquatic Photosynthesis. Princeton
40.Perez L, Canteras JC. (1993). Phytoplankton photosynthesis – light relationship
in the Pas Estuary, Cantabria, Spain.Limnetica 9: pp.61 – 66.
41.Sakshaug and Holm – Hansen (1977). Chemical composition of Skeletonema costatum (Grev.) Cleve and Pavlova (Monochrysis) lutheri (Droop) Green as a function of nitrate, phosphate, and iron limited growth..J. Exp. Mar. Biol. Ecol.
42.Sorokin YI. (1991). Parameters of productivity and metabolism of coral reef