Luận án Môi trường bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam và định hướng sử dụng hợp lý

Nội dung tài liệu: Luận án Môi trường bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam và định hướng sử dụng hợp lý

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _______________________ Đỗ Thị Thu Hương MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG HỢP LÝ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Hà Nội - 2019
2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ______________________ Đỗ Thị Thu Hương MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG HỢP LÝ Chuyên ngành:Môi trường đất và nước Mã số: 9440301.02 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Nguyễn Đình Hòe 2. PGS.TS. Trần Đình Lân XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN ÁN PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải Hà Nội – 2019
3. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Các trích dẫn sử dụng trong luận án đã ghi rõ tên tài liệu tham khảo và tác giả của tài liệu đó. Những biểu, bảng, hình trong luận án không ghi nguồn tài liệu là do chính tác giả luận án xây dựng. Tác giả Đỗ Thị Thu Hương
4. LỜI CẢM ƠN Luận án này được hoàn thành với sự hướng dẫn tận tâm, nhiệt tình của PGS. TS. Nguyễn Đình Hòe và PGS.TS. Trần Đình Lân. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với các thầy hướng dẫn – những người đã truyền cho tôi nhiệt huyết, quyết tâm và lòng say mê nghiên cứu khoa học. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Lãnh đạo Viện Tài nguyên và Môi trường biển, Phòng Tư liệu và Viễn thám Biển, các cán bộ nghiên cứu của Viện Tài nguyên và Môi trường biển đã hỗ trợ, tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong việc thu thập tài liệu, tiến hành khảo sát thu mẫu, phân tích mẫu vật trong suốt quá trình hoàn thành luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo công tác tại Khoa Môi trường, đặc biệt là các thầy cô thuộc Bộ môn Quản lý Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong thời gian học tập nghiên cứu tại trường. Tôi xin cảm ơn đề tài nghiên cứu cơ bản “Nghiên cứu xây dựng bộ chỉ số sừ dụng bền vững bãi biển du lịch biển miền Bắc Việt Nam”, mã số KHCBBI.01/18-20 đã hỗ trợ NCS trong việc cập nhật số liệu. Tôi cũng xin cảm ơn gia đình, người thân đã ủng hộ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể toàn tâm học tập và hoàn thành được luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận án Đỗ Thị Thu Hương
5. MỤC LỤC MỤC LỤC ..................................................................................................................... 1 DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... 3 DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................... 4 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................... 5 MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 6 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................... 10 1.1. TỔNG QUAN VỀ BÃI CÁT VEN BIỂN, MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ........................................................................................................................................................... 10 1.1.1. Khái niệm bãi cát ven biển .......................................................................... 10 1.1.2. Môi trường bãi cát ven biển ........................................................................ 11 1.1.3. Sử dụng hợp lý tài nguyên bãi cát ven biển ................................................ 14 1.2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ................................................................................................................................................ 14 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .............................................................. 14 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ............................................................... 27 1.3. ĐIỀU KIỆN HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC .................................................................................................................................................. 30 1.3.1. Địa chất ....................................................................................................... 30 1.3.2. Địa hình ....................................................................................................... 31 1.3.3. Cấu trúc kiến tạo ......................................................................................... 32 1.3.4. Khí hậu – thủy văn ...................................................................................... 32 1.4. HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC .... 36 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 41 2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................................ 41 2.2. CÁCH TIẾP CẬN ................................................................................................................. 41 2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................................... 45 2.3.1. Thu thập phân tích, đánh giá tổng hợp và thừa kế dữ liệu ......................... 45 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu điển hình ............................................................ 46 2.3.3. Các phương pháp thu mẫu và đo nhanh tại hiện trường ............................ 46 2.3.4. Phân tích khung DPSIR .............................................................................. 49 2.3.5. Phương pháp viễn thám và GIS ................................................................ 50 2.3.6. Phương pháp chỉ số đánh giá chất lượng bãi cát ven biển ........................ 51 2.3.7. Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm ................................. 59 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................. 63 3.1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC HÌNH THÁI VÀ PHÂN BỐ BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM ............................................................................................................ 6 3 3.1.1. Phân bố bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam ............................................ 63 3.1.2. Phân loại bãi ............................................................................................... 66 3.1.3. Đặc điểm hình thái bãi ................................................................................ 68 3.1.4. Đặc trưng trầm tích bãi cát ven biển .......................................................... 72 1
6. 3.1.4.1. Thành phần cơ học của trầm tích bãi cát ven biển ............................... 72 3.1.4.2. Thành phần khoáng vật trong trầm tích bãi .......................................... 75 3.1.4.3. Hàm lượng cacbonate trong trầm tích bãi ............................................ 76 3.2. HIỆN TRẠNG VÀ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM ............................................................................................................ 7 7 3.2.1. Hàm lượng dầu trong trầm tích bãi ............................................................ 77 3.2.2. Chất thải rắn ............................................................................................... 79 3.2.3. Đặc điểm môi trường nước ở bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam .......... 81 3.2.3.1. Chất lượng nước lỗ rỗng ....................................................................... 81 3.2.3.2. Chất lượng nước biển ven bãi .............................................................. 85 3.3. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA HỆ SINH THÁI BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM .......................................................................................................................... 88 3.3.1. Hệ thực vật .................................................................................................. 88 3.3.2. Hệ động vật không xương sống ................................................................... 91 3.3.3. Hệ động vật có xương sống ......................................................................... 95 3.4. PHÂN TÍCH TÁC ĐỘNG TỰ NHIÊN VÀ NHÂN SINH ĐẾN CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM ................................... 97 3.4.1. Tác động nhân sinh đến chất lượng môi trường bãi biển ........................... 97 3.4.2. Ảnh hưởng của các quá trình tự nhiên và dâng cao mực nước biển đến môi trường bãi cát ven biển ....................................................................................... 107 3.4.3. Các đáp ứng về cơ chế chính sách đối với chất lượng bãi cát ven biển ... 112 3.5. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM BẰNG CHỈ SỐ .................................................................................................... 117 3.5.1. Kết quả xác định trọng số ......................................................................... 117 3.5.2. Kết quả xác định giá trị của các chỉ số hợp phần ..................................... 117 3.5.3. Kết quả đánh giá tổng hợp chất lượng bãi cát ven biển ........................... 120 3.6. ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG HỢP LÝ VÀ GIẢI PHÁP QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG BÃI CÁT VEN BIỂN ĐÔNG BẮC VIỆT NAM ................................................................ 123 3.6.1. Cơ sở đề xuất ............................................................................................. 123 3.6.2. Định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường bãi cát ven biển ...................................................................................................................... 124 3.6.3. Các giải pháp bảo vệ tài nguyên và môi trường bãi cát ven biển ............ 128 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 133 KẾT LUẬN ............................................................................................................... 133 KIẾN NGHỊ .............................................................................................................. 134 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ......................................................................................................... 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 137 PHỤ LỤC .................................................................................................................. 150 2
7. DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1. Tổng hợp các chỉ số sử dụng trong đánh giá chất lượng BCVB ................ 26 Bảng 1. 2. Đặc điểm một số sông chính vùng bờ Đông Bắc ........................................ 34 Bảng 1. 3. Đặc trưng sóng tại một số trạm vùng ven bờ Đông Bắc Việt Nam ............ 35 Bảng 1. 4. Vị trí, thời gian và số lượng mẫu ................................................................ 48 Bảng 2. 1. Cấu trúc chỉ số đánh giá chất lượng môi trường bãi cát ven biển .............. 53 Bảng 2. 2. Điểm số phân loại chất lượng bãi về mặt hàm lượng vi sinh vật gây bệnh 54 Bảng 2. 3. Thang phân loại chất lượng bãi biển về mặt môi trường nước ................... 55 Bảng 2. 4. Thang phân loại chất lượng bãi cát ven biển về dịch vụ và cơ sở hạ tầng. 55 Bảng 2. 5. Thang phân loạichất lượng bãi cát ven biển về mặt cấu trúc hình thái ...... 57 Bảng 2. 6. Thang điểm số đánh giá chất lượng bãi cát ven biển về mặt sinh thái ...... 58 Bảng 3. 1. Đặc trưng cấp hạt trung bình của trầm tích bãi cát ven biển Đông Bắc ..... 73 Bảng 3. 2. Biến thiên độ hạt theo vùng triều ở bãi cát ven biển Đông Bắc ................. 73 Bảng 3. 3. Hàm lượng chất dinh dưỡng trong nước lỗ rỗng ở bãi cát ven biển Đông Bắc ................................................................................................................................ 84 Bảng 3. 4. Hàm lượng vi sinh vật trong nước lỗ rỗng .................................................. 85 Bảng 3. 5. Các thông số lý học môi trường nước vùng bãi cát ven biển 2012-2013 .. 86 Bảng 3. 6. Hàm lượng ôxy hòa tan trong nước biển ven bờ 2012-2013 ...................... 87 Bảng 3. 7. Số loài và mật độ thực vật phù du 2012-2013 ............................................ 90 Bảng 3. 8. Ma trận biến động lớp phủ và sử dụng đất khu vực bãi biển Đồ Sơn (ha) .................................................................................................................................... 102 Bảng 3. 9. Ma trận biến động lớp phủ và sử dụng đất khu vực Bãi Cháy – Hạ Long (ha) .............................................................................................................................. 103 Bảng 3. 10. Biến động diện tích một số bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam 2004 - 2010 ............................................................................................................................ 112 Bảng 3. 11. Trọng số chỉ số hợp phần ........................................................................ 117 Bảng 3. 12. Điểm số đánh giá chỉ số về chức năng giải trí ........................................ 118 Bảng 3. 13. Điểm số đánh giá chất lượng bãi cát ven biển về mặt sinh thái ............. 119 Bảng 3. 14. Bảng thống kê các tiêu chí và kết quả tính chỉ số bảo vệ bãi ................. 120 Bảng 3. 15. Kết quả áp dụng chỉ số đánh giá chất lượng bãi cát ven biển Đông Bắc 121 3
8. DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1. Mặt cắt hệ thống bãi cát ven biển ............................................................ 11 Hình 1. 2. Mô hình môi trường bãi cát ven biển ....................................................... 12 Hình 2. 1. Sơ đồ khu vực nghiên cứu ........................................................................ 44 Hình 2. 2. Sơ đồ quy trình phương pháp thực hiện ................................................... 62 Hình 3. 1. Sơ đồ vị trí bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam .................................... 65 Hình 3. 2. Mặt cắt hình thái bãi Trà Cổ (mùa mưa) .................................................. 70 Hình 3. 3. Mặt cắt hình thái bãi Trà Cổ (mùa khô) ................................................... 70 Hình 3. 4. Mặt cắt hình thái bãi Tiên (mùa khô) ....................................................... 71 Hình 3. 5. Mặt cắt hình thái bãi Tiên (mùa mưa) ...................................................... 71 Hình 3. 6. Độ chọn lọc trung bình của trầm tích bãi cát ven biển Đông Bắc ........... 74 Hình 3. 7. Hàm lượng khoáng vật trong trầm tích bãi cát ven biển Đông Bắc ......... 76 Hình 3. 8. Hàm lượng cacbonat trung bình mùa mưa trong trầm tích bãi cát ven biển ................................................................................................................................... 77 Hình 3. 9. Phân bố hàm lượng dầu trong trầm tích bãi ............................................. 78 Hình 3. 10. Chất thải rắn ở bãi biển Đồ Sơn 295 và bãi Tình Yêu (Cô Tô) ............. 80 Hình 3. 11. Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong nước lỗ rỗng bãi cát ven biển Đông Bắc ................................................................................................................... 83 Hình 3. 12. Biến động hàm lượng dầu trong nước ven bãi cát theo mùa (2012-2013) ................................................................................................................................... 88 Hình 3. 13. Cỏ biển (Loài Halophila ovalis)bắt gặp ở phần thấp triều của Bãi Dài, Vân Đồn, Quảng Ninh (tháng 3 năm 2019) .............................................................. 89 Hình 3. 14. Một số loài động vật đáy bắt gặp ở bãi cát ven biển Đông Bắc (T3/2019) ................................................................................................................... 92 Hình 3. 16. Hiện trạng môi trường tại một số bãi cát ven biển ................................. 98 Hình 3. 17. Cống thải nước sinh hoạt tại bãi Đồ Sơn và Trà Cổ .............................. 98 Hình 3. 18. Biến động hàm lượng Coliform trung bình trong nước lỗ rỗng trước và trong mùa du lịch ...................................................................................................... 99 Hình 3. 19. Biến động cảnh quan xung quanh bãi Đồ Sơn 2001-2017 .................. 101 Hình 3. 20. Biến động cảnh quan xung quanh bãi Hạ Long –Tuần Châu 2007-2017 ................................................................................................................................. 104 Hình 3. 21. Khai thác cát ở Quan Lạn phá hủy cảnh quan môi trường (9/2015) .... 105 Hình 3. 22. Biến đổi hình thái bãi Trà Cổ theo mùa ............................................... 109 Hình 3. 22. Biến đổi hình thái bãi Quan Lạn theo mùa .......................................... 109 Hình 3. 23. Biến đổi hình thái Tiên theo mùa ......................................................... 109 Hình 3. 25. Biến đổi hình thái Bãi Dài theo mùa .................................................... 110 Hình 3. 25. Biến đổi hình thái bãi Đồ Sơn 295 theo mùa ....................................... 110 Hình 3. 26. Biến đổi hình thái bãi Cát Cò 1 theo mùa ............................................ 110 Hình 3. 27. Áp dụng khung DPSIR cho hệ thống bãi cát ven biển Đông Bắc Việt Nam ......................................................................................................................... 116 Hình 3. 28. Kết quả tính toán các chỉ số thành phần về chức năng giải trí ............. 122 4
9. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BCVB Bãi cát ven biển BĐKH Biến đổi khí hậu BQI Beach Quality index (chỉ số chất lượng bãi biển) BOD Biochemical Oxygen demand (Nhu cầu ôxy sinh hóa) COD Chemical Oxygen demand (Nhu cầu ôxy hóa học) CSHT Cơ sở hạ tầng DO Dissolved oxygen (Ôxy hòa tan) DPSIR Driving forces – Pressure – Status- Impact – Response (DPSIR) Động lực – Sức ép – Hiện trạng – Tác động – Đáp ứng ĐVĐ Động vật đáy ĐBVN Đông Bắc Việt Nam GIS Geographic information system (Hệ thông tin địa lý) IUCN International Union for Conservation of Nature (Tổ chức bảo tồn thiên nhiên thế giới) Md Đường kính cấp hạt trung bình MK Mùa khô MM Mùa mưa NTTS Nuôi rtroonfg thủy sản QCVN Quy chuẩn Việt Nam QLTHVB Quản lý tổng hợp vùng bờ VLXD Vật liệu xây dựng 5
10. MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Bãi cát ven biển là một trong những loại hình tài nguyên biển quan trọng do lợi ích của nó mang lại cho cuộc sống con người: là nơi sinh cư của nhiều loài sinh vật có giá trị kinh tế; phục vụ phát triển du lịch tắm biển, nghỉ dưỡng... Bãi cát ven biển còn là vành đệm mềm bảo vệ bờ biển, bờ đảo dưới tác động của sóng biển và các quá trình biển. Nhiều bãi có giá trị neo đậu, bến bãi cho tàu thuyền đánh cá, kéo thuyền tránh bão cho ngư dân. Đây cũng là loại hình tài nguyên nhạy cảm, dễ bị tổn thương do các tác động của thiên nhiên và hoạt động của con người, đặc biệt là đối với tác động của biến đổi khí hậu, dâng cao mực nước biển. Trong những năm gần đây, các nhà khoa học cũng như quản lý đã có những thay đổi về cách nhận định đối với bãi cát ven biển: nó không chỉ là nơi vui chơi, giải trí mà còn được nhìn nhận là một hệ thống môi trường đa chiều, nơi diễn ra các tương tác của hoạt động kinh tế - xã hội – sinh thái – môi trường, nơi cung cấp các chức năng và dịch vụ nhằm cải thiện cuộc sống của con người [110]. Theo đó, chúng có thể cung cấp các chức năng như bảo vệ bờ, giải trí và sinh thái – môi trường. Tuy nhiên, việc khai thác và sử dụng tài nguyên này lâu nay luôn hướng tới phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, ít quan tâm đến chức năng sinh thái bãi. Đồng thời, việc chỉ quan tâm khai thác chức năng giải trí dẫn đến thực tế quản lý và sử dụng bãi cát ven biển chưa thực sự phù hợp với đặc điểm thành tạo và cấu trúc tài nguyên – môi trường bãi [111]. Chính vì vậy, nhiều vấn đề môi trường đã phát sinh như xói lở bãi, ô nhiễm nước ven bãi và phá hủy cảnh quan xung quanh bãi Để hạn chế vấn đề này, quản lý môi trường BCVB cần xác định đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng đến chúng và từ đó tìm ra cách thức điều chỉnh để cải thiện. Và điều này chỉ có thể đạt được khi có một sự hiểu biết đầy đủ về môi trường của BCVB, các cơ chế hình thành và phát triển cũng như các động lực tương tác trong hệ thống bãi – biển. Bên cạnh đó, tầm quan trọng của bãi cát ven biển đối với phát triển kinh tế, đang dần được công nhận, mối quan tâm về các đe dọa đối với sự tồn tại của chúng do quá trình đô thị hóa và tác động biến đổi khí hậu ngày càng cao. Các nhà hoạch định 6