Bài giảng Khoa học môi trường

Nội dung text: Bài giảng Khoa học môi trường

1. TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ Khoa Môi trƣờng BÀI GIẢNG KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Huế, 2009
2. CHƢƠNG 1. MỞ ĐẦU 1.1 Khái niệm về môi trƣờng 1.1.1. Môi trường Có thể hiểu môi trƣờng theo nghĩa rộng hay hẹp : - theo nghĩa rộ ng – môi trƣờng là tấ t cả nhƣ̃ ng gì bao quanh và có ả nh hƣở ng đế n mộ t vậ t thể hay sƣ̣ kiệ n. - theo nghĩ a gắ n vớ i con ngườ i và sinh vật (áp dụng trong giáo trình này ), tham khả o đị nh nghĩ a : “Môi trƣờng bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo, bao quanh con ngƣời, có ảnh hƣởng tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con ngƣời và sinh vật” (Luật BVMT Việt Nam 2005). Một số thuật ngữ liên quan: Hoạt động bảo vệ môi trường là hoạt động giữ cho môi trƣờng trong lành, sạch đẹp; phòng ngừa, hạn chế tác động xấu đối với môi trƣờng, ứng phó sự cố môi trƣờng; khắc phục ô nhiễm, suy thoái, phục hồi và cải thiện môi trƣờng; khai thác, sử dụng hợp lý và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên; bảo vệ đa dạng sinh học. Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trƣờng không phù hợp với tiêu chuẩn môi trƣờng, gây ảnh hƣởng xấu đến con ngƣời, sinh vật. Suy thoái môi trường là sự suy giảm về chất lƣợng và số lƣợng của thành phần môi trƣờng, gây ảnh hƣởng xấu đối với con ngƣời và sinh vật. Sự cố môi trường là tai biến hoặc rủi ro xảy ra trong quá trình hoạt động của con ngƣời hoặc biến đổi thất thƣờng của tự nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái hoặc biến đổi môi trƣờng nghiêm trọng. 1.1.2. Các thành phần của môi trường tự nhiên Thạch quyển (lithosphere) hay còn gọi là địa quyển hay môi trƣờng đất Sinh quyển (biosphere) còn gọi là môi trƣờng sinh học. Khí quyển (atmosphere) hay môi trƣờng không khí Thủy quyển (hydrosphere) hay môi trƣờng nƣớc (Một số tài liệu còn phân chia thêm trí quyển – noosphere) 1.1.3. Các chức năng cơ bản của môi trường Với sinh vật nói chung và con ngƣời nói riêng, môi trƣờng có các chức năng: là không gian sinh sống cho con ngƣời và sinh vật; là nơi chứa đựng các nguồn tài nguyên cần thiết cho đời sống và sản xuất của con ngƣời; là nơi chứa đựng các chất phế thải do con ngƣời tạo ra trong cuộc sống và sản xuất; làm giảm nhẹ các tác động có hại của thiên nhiên tới con ngƣời và sinh vật; lƣu trữ và cung cấp các thông tin cho con ngƣời. 1.2. Đối tƣợng và nhiệm vụ của Khoa học môi trƣờng. Khoa học môi trƣờng xuất hiện cách đây vài thập niên nhƣ là một khoa học liên ngành mới. “Khoa học môi trƣờng là ngành khoa học nghiên cứu các tác động qua lại giữa các thành phần vật lý, hóa học, sinh học của môi trƣờng; tập trung vào sự ô nhiễm và suy thoái môi trƣờng liên quan đến các hoạt động của con ngƣời; và tác động của sự phát triển địa Khoa Môi trường 1 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
3. phƣơng, toàn cầu lên sự đa dạng sinh học và tính bền vững” ( Nhiệm vụ của Khoa học môi trƣờng là tìm ra các biện pháp giải quyết các vấn đề về môi trƣờng, cụ thể: Nghiên cứu các đặc điểm của các thành phần môi trƣờng có ảnh hƣởng hoặc chịu ảnh hƣởng bởi con ngƣời. Ở đây Khoa học môi trƣờng tập trung nghiên cứu mối quan hệ và tác động qua lại giữa con ngƣời với các thành phần của môi trƣờng sống. Nghiên cứu kỹ thuật và công nghệ môi trƣờng: nguyên nhân và giải pháp kiểm soát ô nhiễm môi trƣờng, các công nghệ xử lý nƣớc thải, khí thải, rác thải,, Nghiên cứu tổng hợp các biện pháp quản lý kinh tế, luật pháp, xã hội nhằm bảo vệ môi trƣờng và phát triển bền vững trên Trái đất, ở từng quốc gia, vùng lãnh thổ, ngành công nghiệp, Nghiên cứu về các phƣơng pháp mô hình hóa, phân tích hóa học, vật lý, sinh học phục vụ cho 3 nội dung nói trên. 1.3. Mối quan hệ của Khoa học môi trƣờng với các ngành khoa học khác Khoa học môi trƣờng là mộ t khoa học liên ngà nh (interdiscipline science ), sƣ̉ dụ ng kiế n thƣ́ c cơ sở , phƣơng phá p , công cụ nghiên cƣ́ u tƣ̀ cá c ngành khoa học khá c . Khoa học môi trƣờng liên hệ chặ t chẽ vớ i nhiề u ngà nh khoa học nhƣ : - KH tƣ̣ nhiên: Sinh họ c , Sinh thá i họ c , Hóa học, Đị a lý , Đị a chấ t, Hải dƣơng học , - KH xã hộ i: Xã hội học , Chính trị, Luậ t, Giớ i họ c , - KH kỹ thuậ t : Khí tƣợng -Thủy văn , Xây dƣ̣ ng, Nông-lâm nghiệ p , CN thông tin, 1.4. Khoa học môi trƣờng trên thế giới và ở nƣớc ta. 1.4.1. Trên thế giớ i - Đã có nhƣ̃ ng nghiên cƣ́ u về môi trƣờ ng tƣ̀ nhƣ̃ ng năm cuố i thế k ỷ XVII - đầ u thế kỷ XX (nghiên cƣ́ u về ô nhiễ m sông Thames ở London , về sƣơng khó i ở London , ). Các nghiên cứu môi trƣờng đặ c thù phá t triể n mạ nh nhƣ̃ ng năm 1960-1970: nghiên cứu về ozon , hiệ u ƣ́ ng nhà kính, mƣa acid,, Khoa học môi trƣờng phá t triể n nhƣ 1 ngành khoa học riêng . - Nhƣ̃ ng sƣ̣ kiệ n tá c độ ng mạ nh đế n sƣ̣ phá t triể n củ a Khoa học môi trƣờng : + Hội nghị Liên hợp quốc về Môi trƣờng con ngƣời ở Stockholm (Thuỵ Điển) năm 1972. Sau Hội nghị, Khoa học môi trƣờng trên thế giới đã phát triển mạnh mẽ. Nhiều tổ chƣ́ c quố c tế chuyên về môi trƣờng (UNEP, WWF, IUCN, GEMS, ) đƣợc hì nh thà nh . Trung bì nh hằ ng năm có hơn 30 hộ i nghị khoa họ c Quố c tế liên quan đế n môi trƣờ ng . + Hộ i nghị thƣợ ng đỉ nh LHQ về Môi tr ƣờng và Phát triển (Rio de Janeiro , 1992) vớ i sƣ̣ ra đờ i Chƣơng trì nh Nghị sƣ̣ 21 (Agenda 21). Hội nghị Thƣợng đỉnh thế gíới về phát triển bền vững (26/8-4/9/2002) tại Johannesburg, Nam Phi, (Hội nghị Rio+10) là hội nghị quan trọng có tầm cỡ, quy ôm lớn nhất từ trƣớc đến nay với sự tham gia của hơn 100 nguyên thủ quốc gia và khoảng 50.000 đại biểu đến từ hơn 180 nƣớc. Hội nghị tập trung thảo luận nhiệm vụ phát triển, thu hẹp khoảng cách giàu nghèo và giải quyết 5 vấn đề chủ chốt: Cung cấp nƣớc sạch và xử lý nƣớc thải Cung cấp nguồn năng lƣợng mới để thay thế năng lƣợng từ dầu mỏ, than đá Phòng chống các loại dịch bệnh Phát triển sản xuất nông nghiệp, chống sa mạc hoá đất đai Bảo vệ đa dạng sinh học và cải tạo hệ thống sinh thái Khoa Môi trường 2 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
4. + Những diễn biến xấu về môi trƣờng toàn cầu, đặc biệt vấn đề biến đổi khí hậu do sự ấm lên toàn cầu, có tác động ngày càng rõ rệt đến sự phát triển của các quốc gia và đời sống mỗi ngƣời, thu hút sự quan tâm ngày càng rộng lớn. Báo cáo đánh giá lần thứ tư(AR4) của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) cong bố năm 2007 là một công trình khoa học đầy đủ, đồ sộ về biến đổi khí hậu, gồm 3 báo cáo thành phần do 3 nhóm công tác thực hiện (Báo cáo I về “Cơ sở khoa học vật lý”; Báo cáo II về “Tác động, đáp ứng và tính dễ thương tổn”; báo cáo III về “Giảm thiểu biến đổi khí hậu”. Sau công trình này, IPCC cùng Cựu Phó Tổng thống Mỹ Al Gore đã cùng chia giải Nobel Hòa bình năm 2007 do nỗ lực trong bảo vệ môi trường. - Tiề m lƣ̣ c Khoa học môi trƣờng trên thế giớ i đã phá t triể n mạ nh : tƣ̀ nhƣ̃ ng năm 1970 ra đờ i nhiề u việ n nghiên cƣ́ u môi trƣờng ; nhiề u đơn vị đà o tạ o và nghiên cƣ́ u môi trƣờng ở cá c trƣờ ng Đạ i họ c , Nhiề u tạ p chí , sách giáo khoa , chuyên khả o về khoa học và công nghệ môi trƣờng đƣợ c xuấ t bả n, 1.4.2. Ở Việt Nam - Nhậ n thƣ́ c về sƣ̣ cầ n thiế t phả i bả o vệ MT đã có khá sớ m : Sinh thá i họ c đƣợ c giả ng dạ y ở Đạ i họ c tƣ̀ cá c năm 60; Vƣờ n Quố c gia Cú c Phƣơng thà nh lậ p tƣ̀ 1962; Bác Hồ kêu gọi nhân dân trồ ng cây tƣ̀ nhƣ̃ n g năm cuố i thậ p kỷ 50; - Tuy nhiên nhƣ̃ ng tiề n đề cho sƣ̣ phá t triể n Khoa học và Công nghệ môi trƣờng ở nƣớ c ta phải từ những năm cuối 1980 đầ u 1990: ban hà nh Nghị đị nh 246/HĐBT (1985), thành lập Hội bảo vệ thiên nhiên và môi trƣờn g (1987); Quố c hộ i thông qua Luậ t bả o vệ môi trƣờ ng (1993); tiếp đó hình thành một hệ thống các văn bản quy phạm pháp luật và hệ thống quản lý nhà nƣớc về bảo vệ môi trƣờng; phê duyệt Chiến lƣợc Bảo vệ môi trƣờng quốc gia đến năm 2010 và định hƣớng đến năm 2020 (2003); - Đặc biệt gần đây, công tác bảo vệ môi trƣờng đã đƣợc sự quan tâm lãnh đạo của Đảng, với Nghị quyết số 41-NQ/TW của Bộ chính trị (ngày 15/11/2004) về bảo vệ môi trƣờng trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nƣớc. Nghị quyết nhấn mạnh: “Bảo vệ môi trƣờng là một nội dung cơ bản không thể thiếu trong đƣờng lối, chủ trƣơng và kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội của tất cả các cấp, các ngành, là cơ sở quan trọng bảo đảm phát triển bền vững, thực hiện thắng lợi sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nƣớc”. Luật Bảo vệ môi trƣờng cũng đã đƣợc Quốc hội sửa đổi và thông qua ngày 29/11/2005. - Phát triển bền vững đã trở thành đƣờng lối, quan điểm của Đảng và chính sách của Nhà nƣớc. Để thực hiện mục tiêu phát triển bền vững, nhiều chỉ thị, nghị quyết khác của Đảng, nhiều văn bản quy phạm pháp luật của Nhà nƣớc đã đƣợc ban hành; nhiều chƣơng trình, đề tài nghiên cứu về lĩnh vực này đã đƣợc tiến hành và thu đƣợc những kết quả bƣớc đầu; nhiều nội dung cơ bản về phát triển bền vững đã đi vào cuộc sống và dần dần trở thành xu thế tất yếu trong sự phát triển của đất nƣớc. - Hiệ n nay , trên cả nƣớ c có nhiề u đơn vị (việ n, trung tâm , khoa/bộ môn thuộ c cá c trƣờ ng đại học đà o tạ o và nghiên cƣ́ u môi trƣờng ). 1.5. Phƣơng pháp tiếp cận trong nghiên cứu và giải quyết những vấn đề môi trƣờng Vai trò của KHMT không chỉ dừng lại ở việc xác định các vấn đề môi trƣờng mà phải đề nghị và đánh giá đƣợc các phƣơng án giải quyết các vấn đề đang xảy ra. Thông thƣờng có 5 bƣớc cơ bản để tiếp cận và giải quyết những vấn đề môi trƣờng: Bƣớc 1- Đánh giá khoa học: Thu thập thông tin, số liệu khái quát về tình trạng MT trên cơ sở đó đƣa ra phân tích, dự báo của các sự kiện; Khoa Môi trường 3 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
5. Bƣớc 2- Phân tích rủi ro: sử dụng kết quả nghiên cứu để phân tích hiệu ứng tiềm ẩn; Bƣớc 3- Giáo dục cộng đồng: hành động đƣợc lựa chọn phải đƣợc thông tin đến cộng đồng (giải thích, thông báo, kết quả, ); Bƣớc 4- Hành động chính sách: cộng đồng tự bầu ra các đại diện lựa chọn tiến trình hành động và thực thi hành động đó; Bƣớc 5- Hoàn thiện: quan trắc hành động nhằm xem xét vấn đề MT đã đƣợc giải quyết ở mức độ nào. Khoa Môi trường 4 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
6. CHƢƠNG 2. CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC ỨNG DỤNG TRONG KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG 2.1. Các yếu tố sinh thái 2.1.1. Khái niệm về các yếu tố sinh thái - Những yếu tố cấu trúc nên môi trƣờng xung quanh sinh vật nhƣ ánh sáng, nhiệt độ, thức ăn, bệnh tật, đƣợc gọi là các yếu tố môi trường. Nếu xét tác động của chúng lên đời sống một sinh vật cụ thể ta gọi đó là các yếu tố sinh thái (ecological factors) Yếu tố sinh thái: các yếu tố môi trường có tác động trực tiếp hay gián tiếp lên đời sống sinh vật - Thƣờng chia yếu tố sinh thái thành 2 nhóm: + Các yếu tố vô sinh (abiotic) - ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, pH, các chất khí, + Các yếu tố hữu sinh (biotic) - các mối quan hệ giữa các sinh vật với nhau. - Có hai định luật liên quan đến tác động của yếu tố sinh thái tới sinh vật: Định luật tối thiểu hay định luật Liebig: một số yếu tố sinh thái cần phải có mặt ở mức tối thiểu để sinh vật có thể tồn tại. Ví dụ: năng suất cây có hạt cần một lƣợng tối thiểu các nguyên tố vi lƣợng. Định luật giới hạn hay định luật Shelford: một số yếu tố sinh thái cần phải có mặt với một giới hạn nhất định để sinh vật có thể tồn tại và phát triển trong đó. Hay nói cách khác, mỗi sinh vật có một giới hạn sinh thái đặc trƣng về mỗi yếu tố sinh thái. Các loài có giới hạn sinh thái rộng thì phân bố rộng và ngƣợc lại - Mỗi một sinh vật có hai đặc trƣng: nơi ở (habitat) và tổ sinh thái (niche). Nơi ở là không gian cƣ trú của sinh vật hoặc là không gian mà ở đó sinh vật thƣờng hay gặp. Tổ sinh thái là tất cả các yêu cầu về yếu tố sinh thái mà cá thể đó cần để tồn tại và phát triển, hoặc bảo đảm cho một chức năng nào đó (tổ sinh thái dinh dƣỡng, tổ sinh thái sinh sản, ). 2.1.2. Ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái vô sinh lên đời sống của sinh vật 2.1.2.1. Nhiệ t độ - Là yếu tố quan trọng ảnh hƣởng mọi quá trình sinh lý , sinh thá i , tậ p tí nh củ a sinh vậ t . - Sƣ̣ số ng tồ n tạ i trong giớ i hạ n nhiệt độ hẹp (-2000C đế n +1000C), đa số loà i số ng tr ong phạm vi tƣ̀ 0 đến 500 C, mỗ i loà i có mộ t giớ i hạ n chị u đƣ̣ ng nhiệ t độ nhấ t đị nh . - Liên quan đế n nhiệ t độ môi trƣờ ng bên ngoà i , độ ng vậ t đƣợc chia thà nh hai nhó m : nhóm biến nhiệt nhiệ t độ cơ thể dao độ ng theo nhiệ t độ bên ngoài (cá, bò sát) nhóm đẳng nhiệt nhiệ t độ cơ thể cố đị nh không phụ thuộ c và o thay đổi của nhiệt độ bên ngoà i (chim , thú ). 2.1.2.2. Nướ c và độ ẩ m - Trong cơ thể sinh vậ t , nƣớ c chiế m mộ t tỷ lệ rấ t lớ n , có sinh vật nƣớ c chiế m đế n hơn 90% khố i lƣợ ng cơ thể (sƣ́ a). - Tầm quan trọng của nƣớc: hòa tan các chất dinh dƣỡng , môi trƣờ ng xả y ra cá c phả n ƣ́ ng sinh hó a , điề u hò a nồ ng độ , chố ng nó ng , là nguyên liệu quang hợp , Trên phạ m vi lớ n , nƣớ c có ảnh hƣởng đến phân bố các loài . - Liên quan đế n nƣớ c và độ ẩ m trong không khí , sinh vậ t đƣợc chia thà nh cá c nhó m : Sinh vậ t số ng ƣa nƣớ c - ví dụ cá . Sinh vậ t ƣa độ ẩ m cao - ví du: ếch nhái , lau sậ y Sinh vậ t ƣa ẩ m vƣ̀ a - ví dụ đạ i bộ phậ n độ ng vậ t và thƣ̣ c vậ t Sinh vậ t ƣa độ ẩ m thấ p (hay ƣa khô ) - ví dụ sinh vật sống trong vùng sa mạc . Khoa Môi trường 5 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
7. Độ ẩm không khí: đặ c trƣng cho hà m lƣợ ng nƣớ c chƣ́ a trong không khí. Phân biệ t: - độ ẩ m tuyệ t đố i(g/m3 hay g/kg) = khố i lƣợ ng hơi nƣớ c trong mộ t đơn vị thể tích hay khố i lƣợ ng không khí - độ ẩ m tương đố i (%) = tỷ số khối lƣợng hơi nƣớc thực tế có trong không khí và lƣợng hơi nƣớ c bã o hoà trong cù ng điề u kiệ n nhiệ t độ và á p suấ t) 2.1.2.3. Ánh sáng - Là yếu tố sinh thái quan trọng đối với cả thực vật và động vật : Thƣ̣ c vậ t ánh sáng là nguồn năng lƣợng cho quá trình quang hợp Động vật cƣờ ng độ và thờ i gian chiế u sá ng ả nh hƣỏ ng đế n nhiề u quá trì nh trao đố i chấ t, sinh lý , hoạt động sinh sản , - Do cƣờng độ chiế u sá ng khá c nhau giƣ̃ a ngà y và đêm , giƣ̃ a cá c mù a trong năm tính chấ t chu kỳ ở cá c tậ p tí nh củ a sinh vậ t : chu kỳ ngà y đêm và chu kỳ mù a . 2.1.2.4. Các chất khí - Khí quyển có thành phần tự nhiên ổn định :O2 = 21 %, N2 = 78 %, CO2 = 0,03% (theo thể tích), các khí trơ , H2, CH4, các sinh vật sống đƣợc , cảm thấy không chịu ảnh hƣởng gì của không khí . - Do hoạ t độ ng củ a con ngƣờ i , đƣa vào nhiều khí thải tăng nồ ng độ cá c khí nhà kí nh (CO2, CH4, CFC, ), gây ra hiệ u ƣ́ ng nhà kí nh Trái đất nóng dần lên . 2.1.2.5. Các muối dinh dưỡng - Đó ng vai trò quan trọ ng trong cấ u trú c cơ thể sinh vậ t , điề u hoà cá c quá trì nh si nh hó a củ a cơ thể . Khoảng 45 nguyên tố hóa học có trong thành phần của chất sống. - Sinh vậ t đò i hỏ i mộ t lƣợ ng muố i cầ n và đủ để phá t triể n , thiế u hay thƣ̀ a cá c muố i ấ y đề u có hại cho sinh vật . - Trong cá c thủ y vƣ̣ c nƣớ c ngọ t và vù ng ven biể n , do nhậ n nhiề u chấ t thả i sinh hoạ t và sả n xuấ t hàm lƣợng nhiều loại muối dinh dƣỡng tăng cao . 2.1.3. Ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái hữu sinh lên đời sống sinh vật Hai cá thể sống ở tự nhiên có thể có các kiểu quan hệ với nhau tùy theo mức độ lợi hại khác nhau, gồm 8 nhóm chính nhƣ ở Bảng 2.1. Bảng 2.1. Các mối quan hệ chính giữa sinh vật với sinh vật Ký hiệu Ví dụ TT Kiể u quan hệ Đặc trƣng Loài 1 Loài 2 Loài 1 Loài 2 1 Trung tí nh Hai loà i kh ông gây ả nh hƣở ng 0 0 Khỉ Chồ n (Neutralism) cho nhau Hổ Bƣớ m 2 Hãm sinh Loài 1 gây ả nh hƣở ng lên loà i 0 - Tảo lam Động (Amensalism) 2, loài 1 không bị ả nh hƣở ng vậ t nổ i 3 Cạnh tranh Hai loà i gây ả nh hƣở ng lẫ n - - Lúa Cỏ dại (Competition) nhau Báo Linh cẩ u 4 Con mồ i - Vậ t dữ Con mồ i bị vậ t dƣ̃ ăn thịt - + Chuộ t Mèo (Predation) Dê, nai Hổ , báo 5 Ký sinh Vậ t chủ lớ n , ít , bị hại; vậ t ký - + Gia cầ m, Giun sá n (Parasitism) sinh nhỏ , nhiề u, có lợi gia sú c 6 Hộ i sinh Loài sống hội sinh có lợi , loài + 0 Cua, cá Giun (Commensalism) kia không có lợ i chẳ ng có hạ i bố ng 7 Tiề n hợ p tá c Cả hai đều có lợi, nhƣng không + + Sáo Trâu (Protocooperation) bắ t buộ c số ng vớ i nhau 8 Cộ ng sinh Cả hai đều có lợi, bắ t buộ c phả i + + San hô Tảo (Mutualism) số ng vớ i nhau Khoa Môi trường 6 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
8. 2.2. Quần thể và các đặc trƣng của quần thể 2.2.1. Khái niệm Quần thể là tập hợp các cá thể của cùng một loài, sống chung trong một vùng lãnh thổ, có khả năng sản sinh ra các thế hệ mới. 2.2.2. Các đặc trưng chính của quần thể 2.2.2.1. Kích thước và mật độ quần thể (1). Kích thƣớc của quần thể là số lƣợng (cá thể), khối lƣợng (g, kg ) hay năng lƣợng tuyệt đối (kcal, cal) của quần thể, phù hợp với nguồn sống và không gian mà quần thể chiếm cứ. - Kích thƣớc của quần thể trong một không gian và một thời gian nào đó đƣợc ƣớc lƣợng theo công thức: Nt = N0 + (B - D) + (I - E) (2.1) Nt: số lƣợng cá thể ở thời điểm t N0: số lƣợng cá thể của quần thể ban đầu t0 B: số lƣợng cá thể do quần thể sinh ra trong thời gian từ t0 đến t D: số lƣợng cá thể của quần thể bị chết trong thời gian từ t0 đến t I: số lƣợng cá thể nhập cƣ trong trong thời gian từ t0 đến t E: số lƣợng cá thể di cƣ khỏi quần thể trong thời gian từ t0 đến t (2). Mật độ quần thể: số lƣợng cá thể (hay khối lƣợng, năng lƣợng) trên một đơn vị diện tích (hay thể tích) của môi trƣờng mà quần thể sinh sống. Ví dụ: mậ t độ sâu 10 con/m2 , mậ t độ tả o 0,5 mg/m3 - Mật độ quần thể có ý nghĩa sinh học rất lớn, thể hiện tiềm năng sinh sản và sức tải của môi trƣờng. 2.2.2.2. Sự phân bố của các cá thể trong quần thể - Các cá thể phân bố trong không gian theo 3 cách sau: Phân bố đều - khi môi trƣờ ng đồ ng nhấ t , tính lãnh thổ của các cá thể cao Phân bố ngẫu nhiên - khi môi trƣờ ng đồ ng nhấ t , tính lãnh thổ của các cá thể không cao Phân bố theo nhóm (phổ biến)- khi môi trƣờ ng không đồ ng nhấ t , cá thể có xu hƣớng tập trung. 2.2.2.3. Thành phần tuổi và giới tính - Cấu trúc tuổi của quần thể phản ánh tỷ lệ giữa các nhóm tuổi trong quần thể. Cấu trúc tuổi của các quần thể khác nhau của loài hay các loài khác nhau có thể phức tạp hay đơn giản. - Trong sinh thái học, đời sống cá thể đƣợc chia thành 3 giai đoạn: trƣớc sinh sản, đang sinh sản và sau sinh sản, do đó trong quần thể hình thành nên 3 nhóm tuổi tƣơng ứng. Khi chồng các nhóm tuổi lên nhau ta đƣợc tháp tuổi. Qua hình dạng tháp, có thể đánh giá đƣợc xu thế phát triển số lƣợng của quần thể. Sau Sau sinh sản Sau sinh sản sinh sản Đang sinh sản Đang sinh sản Đang sinh sản Trƣớc sinh sản Trƣớc sinh sản Trƣớc sinh sản Quần thể đang phát triển Quần thể ổn định Quần thể suy thoái Hình 2.1. Tháp tuổi và đặc điểm phát triển của quần thể Khoa Môi trường 7 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
9. - Tỷ lệ giới tính là tỷ lệ số lƣợng giữa các cá thể đực và các cá thể cái. Trong tự nhiên, tỷ lệ này thƣờng là 1:1. Tuy vậy, tỷ lệ thực tế có thể khác nhau ở từng loài và từng giai đoạn khác nhau, đồng thời còn chịu sự chi phối của môi trƣờng. 2.2.2.4. Sự tăng trưởng của quần thể - Sự thay đổi số lƣợng cá thể phụ thuộc vào các yếu tố: sinh, tử, nhập cƣ, di cƣ. Để tính toán sự tăng trƣởng tự nhiên của quần thể, ngƣời ta chỉ tính tỷ lệ sinh và tử, còn bỏ qua các thành phần nhập cƣ và di cƣ. - Ở điều kiện không giới hạn về thức ăn và không gian sống, sự tăng trƣởng của quần thể theo công thức (Verhulst, 1854): dN = r N (2.2) dt - N là số lƣợng cá thể của quần thể ở thời điểm t, dN/dt là chỉ số gia tăng của cả quần thể dN/Ndt = r là chỉ số gia tăng theo cá thể hay hệ số sinh trƣởng. r = b – d (2.3) b: tỷ lệ sinh của quần thể (số cá thể sinh ra trên một đơn vị kích cỡ của quần thể sau thời gian t); d: tỷ lệ tử của quần thể (số cá thể chết đi trên một đơn vị kích cỡ của quần thể sau khoảng thời gian t). r > 0 quần thể phát triển đến vô cùng; r = 0 quần thể ổn định; r < 0 quần thể suy giảm số lƣợng đến tuyệt chủng. r t - Chuyển vế, lấy tích phân hai vế của phƣơng trình (2.3) ta có: Nt N0 e (2.4) Đây là phƣơng trình có thể dự báo số lƣợng cá thể của quần thể ở thời điểm t nào đó so với ban đầu (N0). Trong đó e là cơ số logarit tự nhiên (e = 2,72). Đƣờng cong biểu diễn hàm số đi lên không có giới hạn (Hình 2.2). Đó là đƣờng cong lý thuyết, biểu thị tiềm năng sinh trưởng của quần thể. Đƣờng cong này thay đổi theo loài và phụ thuộc vào hệ số sinh trƣởng r của chúng. N N t t thời gian Hình 2.2. Đường cong tăng trưởng của quần thể trong điều kiện không giới hạn Trên thực tế, sự tăng số lƣợng của quần thể luôn chịu sự chi phối bởi sức tải của môi trường. Do vậy, số lƣợng của quần thể chỉ đạt đƣợc giá trị tối đa mà môi trƣờng cho phép. Với giới hạn đó, quần thể không thể tăng vô hạn mà tuân theo một qui luật mới, thể hiện dƣới dạng phƣơng trình sau: dN K N r N (2.5) dt K Trong đó K: số lƣợng tối đa quần thể có thể đạt đƣợc trong điều kiện môi trƣờng nhất định hay sức tải của môi trƣờng. Khoa Môi trường 8 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
10. Đƣờng cong biểu diễn của (2.5) sẽ có hình chữ S (Hình 2.3.). N K N t t thời gian Hình 2.3. Đường cong tăng trưởng quần thể trong điều kiện giới hạn. 2.2.2.5. Sự biến động số lượng cá thể trong quần thể - Số lƣợng cá thể của một quần thể thƣờng không ổn định mà thay đổi theo mùa, theo năm, phụ thuộc vào những yếu tố nội tại của quần thể và các yếu tố môi trƣờng. Có hai dạng: o Biến động số lƣợng cá thể theo chu kỳ (ngày-đêm, mùa, năm, ) o Biến động số lƣợng cá thể không theo chu kỳ (thiên tai, ô nhiễm, xâm nhập ngoại lai, ) 2.3. Quần xã và các đặc trƣng của quần xã 2.3.1. Khái niệm Quần xã sinh vật là tập hợp của các quần thể cùng sống trong một không gian nhất định (sinh cảnh), ở đó có xảy ra sự tƣơng tác giữa các sinh vật với nhau. 2.3.2. Các đặc trưng của quần xã 2.3.2.1. Cấu trúc thành phần loài và số lượng cá thể của từng loài: đặc trƣng này xác định tính đa dạng sinh học của quần xã. - Sự đa dạng về loài trong quần xã có quan hệ đến sự ổn định của hệ sinh thái. Độ đa dạng càng cao thì tính ổn định sẽ càng cao và ngƣợc lại. Tính đa dạng đặc trƣng bằng chỉ số đa dạng tính theo công thức Shannon: n H pi .lnpi i 1 Trong đó : H - chỉ số đa dạng n - số loà i trong quầ n xã pi - tỷ số cá thể của loài i trên tổng số cá thể tất cả loài trong quần xã(p i = 0 ~ 1) 2.3.2.2. Cấu trúc về không gian: Sự phân bố không gian của các sinh vật trong quần xã. Sự phân bố theo chiều ngang và theo đƣờng thẳng đứng xác định đặc trƣng của mỗi quần xã. 2.3.2.3. Cấu trúc về dinh dưỡng - Về mặt dinh dƣỡng, phân biệt 3 nhóm sinh vật: Sinh vật tự dƣỡng - sinh vật có khả năng tổng hợp chất hữu cơ cho cơ thể từ các chất vô cơ có ở ựt nhiên và năng lƣợng mặt trời. Sinh vật dị dƣỡng và sinh vật phân hủy - sinh vật phải sống nhờ vào chất hữu cơ của sinh vật khác. - Trong quần xã, mối quan hệ dinh dƣỡng giữa các loài hình thành nên chuỗi thức ăn và mạng lưới thức ăn. Khoa Môi trường 9 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
11. Chuỗ i thứ c ăn : dãy cá c sinh vậ t có mố i quan hệ dinh dƣỡ ng vớ i nhau . Trong mộ t chuỗ i thƣ́ c ăn có 3 loại sinh vật chức năng khác nhau: + Sinh vậ t sả n xuấ t - chủ yếu là cây xanh . + Sinh vậ t tiêu thụ - chủ yếu là động vật , có sinh vậ t tiêu thụ bậ c 1, bậc 2, + Sinh vậ t phân hủ y - các vi sinh vật , phân hủ y cá c chấ t hƣ̃ u cơ thà nh vô cơ (Sinh vật sả n xuấ t : sinh vật tƣ̣ dƣỡ ng , sinh vật tiêu thụ và phân hủ y : sinh vật dị dƣỡ ng ). Ví dụ : Sâu ăn lá cây Chim sâu ăn sâu Diề u hâu ăn thị t c him Vi khuẩ n phân hủ y thịt diề u hâu chế t . Lưới thức ăn = tậ p hợ p cá c chuỗ i thƣ́ c ăn trong quầ n xã . Phân tích chuỗi thức ăn có thể thấy sinh khối của sinh vật sản xuất luôn luôn lớn hơn nhiều so với sinh khối của sinh vật tiêu thụ bậc 1, và đến lƣợt nó, sinh vật tiêu thụ bậc 1 lại lớn hơn nhiều so với sinh vật tiêu thụ bậc 2, Khi xếp chồng các bậc dinh dƣỡng lên nhau từ thấp đến cao, ta đƣợc một tháp đƣợc gọi là tháp sinh thái. Tháp sinh thái có thể là tháp số lƣợng, tháp sinh khố i h ay tháp năng lƣợng. 2.4. Hệ sinh thái và các đặc trƣng 2.4.1. Khái niệm - Hệ sinh thái là một phức hợp thống nhất của quần xã sinh vật với môi trƣờng vật lý xung quanh, trong đó có sự tƣơng tác giữa các sinh vật với nhau và giữa sinh vật với môi trƣờng thông qua chu trình vật chất và dòng năng lƣợng. - Ví dụ về hệ sinh thái : mộ t cá nh rƣ̀ ng , mộ t cá nh đồ ng , mộ t cá i hồ , - Cấu trúc của hệ sinh thái bao gồm 4 thành phần: Môi trƣờng: chất vô cơ, chất hữu cơ, các yếu tố vật lý nhƣ nhiệt độ, ánh sáng, Sinh vật sản xuất: thực vật; Sinh vật tiêu thụ: các nhóm động vật; Sinh vật phân hủy: các loài vi khuẩn, nấm hoại sinh. - Phân biệt: hệ sinh thái tự nhiên (vd. ao hồ) và hệ sinh thái nhân tạo (vd. bể nuôi cá). 2.4.2. Đặc trưng cơ bản của hệ sinh thái 2.4.2.1. Vòng tuần hoàn vật chất - Trong hệ sinh thái, vật chất đi từ môi trƣờng ngoài vào cơ thể các sinh vật, rồi từ sinh vật này sang sinh vật kia theo chuỗi thức ăn, rồi lại từ các sinh vật phân hủy thành các chất vô cơ đi ra môi trƣờng (còn gọi là CO2 Quang hợp vòng tuần hoàn sinh-địa-hoá). Khí quyển Glucid (thực vật xanh) - Có nhiều chu trình vật chất trong tƣ nhiên: chu trình nƣớc, carbon, nitơ, phospho, Động vật ăn cỏ Xác Ví dụ chu trình carbon hữu cơ chết tự nhiên ở hình 2.4. Con ngƣời đã can Hô hấp động thực Động vật ăn thịt bậc 1 thiệp vào chu trình carbon tự nhiên vật thông qua 2 cách chính: đốt các nhiên liệu (than, dầu mỏ, củi, gỗ) và phá rừng, một con đƣờng làm tăng lƣợng Động vật ăn thịt bậc cao CO thải vào khí quyển và một con 2 đƣờng làm giảm “bể” hấp thụ CO2. Sinh vật phân huỷ Khoa Môi trường 10 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
12. Hình 2.4. Sơ đồ chu trình carbon hữu cơ 2.4.2.2. Dòng năng lượng - Nguồn năng lƣợng cung cấp cho các hệ sinh thái từ bức xạ Mặt trời. Năng lƣợng này khi đến đƣợc Trái đất chỉ có khoảng 50% đi vào hệ sinh thái, số còn lại chuyển thành nhiệt năng (phản xạ). - Sinh vật sản xuất (thực vật) chỉ sử dụng 1% tổng năng lƣợng tiếp nhận này để chuyển sang dạng hóa năng dự trữ dƣới dạng chất hữu cơ nhờ quá trình quang hợp: Bức xạ mặt trời 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 Diệp lục - Tiếp tục, cứ qua mỗi bậc dinh dƣỡng (SV sản xuất SV tiêu thụ 1 SV tiêu thụ 2 ) chỉ 10% năng lƣợng đƣợc tích lũy và chuyển cho bậc tiếp theo; 90% thất thoát dƣới dạng nhiệt. Nhƣ vậy, theo chuỗi thức ăn, càng lên cao năng lƣợng tích lũy càng giảm (hệ số 0,1) (Hình 2.5). - Khi động vật và thực vật chết, phần năng lƣợng dƣới dạng chất hữu cơ ở cơ thể chúng đƣợc vi sinh vật phân hủy sử dụng và 90% thất thoát dạng nhiệt.  Như vậy, tổng năng lượng Mặt trời cung cấp cho thực vật quang hợp hầu như thoát vào môi trường dưới dạng nhiệt dòng năng lượng trong hệ sinh thái không tuần hoàn. 90% dạng nhiệt 90% dạng nhiệt Mặt Trời 1% 10% 10% Năng lượng Thực vật chỉ dùng 1% Động vật ăn cỏ tiêu thụ Động vật ăn thịt tiêu thụ 10% Mặt Trời để quang hợp 10% thực vật tích lũy được động vật ăn cỏ tích lũy được (100.000 E.U) (1.000 E.U) (100 E.U) (10 E.U) Hình 2.5. Sơ đồ dòng năng lượng hệ sinh thái đồng cỏ (E.U = đơn vị năng lượng) 2.4.2.3. Sự tiến hóa của hệ sinh thái - Theo thời gian, hệ sinh thái có quá trình phát sinh và phát triển để đạt đƣợc trạng thái ổn định lâu dài – tức trạng thái đỉnh cực (climax). Quá trình này gọi là sự diễn thế sinh thái. Nếu không có những tác động ngẫu nhiên thì diễn thế sinh thái là một quá trình định hƣớng, có thể dự báo đƣợc. - Thƣờng phân biệt các dạng diễn thế sau: diễn thế sơ cấp (hay nguyên sinh) – từ một môi trƣờng trống diễn thế thứ cấp - ở môi trƣờng đã có sẵn một quần xã nhất định diễn thế phân hủy – môi trƣờng biến đổi theo hƣớng bị phân hủy dần dần. 2.4.2.4. Cân bằng sinh thái - Cân bằ ng sinh thá i là một trạng thái mà ở đó số lƣợng cá thể của các quần thể ở trạng thái ổn định , hƣớng tới sự thích nghi cao nhất với điều kiện môi trƣờng. Ví dụ: ở một điều kiện thuận lợi nào đó, sâu bọ phát triển mạnh làm số lƣợng chim sâu cũng tăng theo. Khi số lƣợng chim sâu tăng quá nhiều thì số lƣợng sâu bọ bị giảm đi nhanh chóng. - Các hệ sinh thái tự nhiên đều có khả năng tự điều chỉnh để đạt trạng thái cân bằ ng . Cân bằng sinh thái đƣợc thiết lập sau khi có tác động bên ngoài là cân bằng mới, khác với cân bằng ban đầu. Khoa Môi trường 11 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
13. - Có hai cơ chế chính để hệ sinh thái thực hiện sự tự điều chỉnh: + Điề u chỉ nh đa dạ ng sinh họ c củ a quầ n xã (số loà i, số cá thể trong các quần thể) + Điề u chỉ nh cá c quá trì nh trong chu trì nh -đị a-hóa giữa các quần xã . - Tuy nhiên mỗ i hệ sinh thái chỉ có khả năng tƣ̣ thiết lậ p cân bằ ng trong mộ t phạ m vi nhấ t đị nh củ a tá c độ ng . Khi cƣờng độ tác động quá lớn, vƣợ t ra ngoà i giớ i hạ n , hệ sinh thá i sẽ bị mất cân bằng, dẫn đến biế n đổ i , suy thoái, thậ m chí hủ y diệ t . - Ví dụ : các con sông , ao hồ tƣ̣ nhiên khi nhậ n những lƣợng nƣớ c thả i trong phạm vi nhất định có khả năng phân hủy chấ t thả i để phụ c hồ i lạ i trạ ng thá i chấ t lƣợ ng nƣớ c - gọi là quá trình tự làm sạch . Nhƣng khi các nguồn thải quá nhiều, khả năng tự điều chỉnh không còn, nƣớc sông, hồ sẽ bị ô nhiễ m . - Hệ sinh thái có tính đa dạng sinh học càng cao thì khả năng tự thiết lập cân bằng càng lớn. 2.4.2.5. Những tác động của con người lên hệ sinh thái Có thể phân ra các loại tác động chính sau đây: Tác động vào cơ chế tự ổn định, tự cân bằng của hệ sinh thái Cơ chế của hệ sinh thái tự nhiên là tiến tới tỷ lệ P/R = 1 (P: sức sản xuất; R: sự hô hấp). Cơ chế này không có lợi cho con ngƣời, vì con ngƣời cần tạo ra năng lƣợng cần thiết cho mình bằng cách tạo ra hệ sinh thái có P/R > 1. Do vậy, con ngƣời thƣờng tạo ra các hệ sinh thái nhân tạo (đồng cỏ chăn nuôi, đất trồng lƣơng thực thực phẩm). Các hệ sinh thái này thƣờng kém ổn định. Để duy trì các hệ sinh thái nhân tạo, con ngƣời phải bổ sung thêm năng lƣợng dƣới dạng sức lao động, xăng dầu, phân bón. Ngoài ra, con ngƣời tác động vào cân bằng sinh thái thông qua việc: Săn bắn, đánh bắt quá mức. Săn bắt các loài động vật quý hiếm nhƣ hổ, tê giác, voi, Chặt phá rừng tự nhiên lấy gỗ, làm mất nơi cƣ trú của động thực vật. Lai tạo các loài sinh vật mới làm thay đổi cân bằng sinh thái tự nhiên. Đƣa vào các hệ sinh thái tự nhiên các hợp chất nhân tạo mà sinh vật không có khả năng phân huỷ. Tác động vào các chu trình sinh địa hoá Con ngƣời sử dụng năng lƣợng hoá thạch, tạo thêm một lƣợng lớn khí CO 2, SO2, Mỗi năm con ngƣời tạo thêm 550 tỷ tấn CO2 do đốt các loại nhiên liệu hoá thạch đang làm thay đổi cân bằng sinh thái tự nhiên của trái đất, dẫn tới việc thay đổi chất lƣợng và quan hệ của các thành phần môi trƣờng tự nhiên. Đồng thời, các hoạt động của con ngƣời trên trái đất ngăn cản chu trình tuần hoàn nƣớc, ví dụ đắp đập, xây nhà máy thuỷ điện, phá rừng đầu nguồn, Việc này có thể gây ra úng ngập hoặc khô hạn nhiều khu vực, thay đổi điều kiện sống bình thƣờng của các sinh vật nƣớc, Tác động vào các điều kiện môi trƣờng của hệ sinh thái Con ngƣời tác động àov các điều kiện môi trƣờng của hệ sinh thái tự nhiên bằng cách thay đổi hoặc cải tạo chúng nhƣ: Chuyển đất rừng thành đất nông nghiệp làm mất đi nhiều loại động, thực vật quý hiếm, tăng xói mòn đất, thay đổi khả năng điều hoà nƣớc, Cải tạo đầm lầy thành đất canh tác làm mất đi các vùng đất ngập nƣớc có tầm quan trọng đối với môi trƣờng sống của nhiều loài sinh vật và con ngƣời. Chuyển đất rừng, đất nông nghiệp thành các khu công nghiệp, khu đô thị, tạo nên sự mất cân bằng sinh thái khu vực và ô nhiễm cục bộ. Khoa Môi trường 12 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
14. Gây ô nhiễm môi trƣờng ở nhiều dạng hoạt động kinh tế xã hội khác nhau. Khoa Môi trường 13 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
15. CHƢƠNG 3. TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN 3.1. Khái niệm và phân loại tài nguyên 3.1.1. Khái niệm tài nguyên - Tài nguyên là tất cả các dạng vật chất, tri thức, thông tin đƣợc con ngƣời sử dụng để tạo ra của cải vật chất hay tạo ra giá trị sử dụng mới. - Theo quan hệ với con ngƣời, tài nguyên có thể chia làm 2 loại: tài nguyên thiên nhiên và tài nguyên xã hội 3.1.2. Phân loại tài nguyên thiên nhiên (Hình 3.1) - Tài nguyên vĩnh cữu: tài nguyên có liên quan trực tiếp hay gián tiếp đến năng lƣợng mặt trời (trực tiếp: chiếu sáng trực tiếp; gián tiếp: gió, sóng biển, thuỷ triều, ) - Tài nguyên tái tạo: loại tài nguyên có thể tự duy trì, tự bổ sung liên tục khi đƣợc quản lý hợp lý. Ví dụ: tài nguyên sinh vật (động thực vật), tài nguyên nƣớc, đất. - Tài nguyên không tái tạo: dạng tài nguyên bị biến đổi hay mất đi sau quá trình sử dụng. Ví dụ: tài nguyên khoáng sản, nhiên liệu hóa thạch, tài nguyên di truyền (gen). Theo bản chất tự nhiên, tài nguyên đƣợc phân loại: tài nguyên đất, tài nguyên nƣớc, tài nguyên khoáng sản, tài nguyên rừng, tài nguyên biển, Tài nguyên thiên nhiên Tài nguyên Tài nguyên Tài nguyên vĩnh cửu không tái tạo tái tạo Năng Gió, sóng Khoáng Nhiên Gen (di Sinh vật Đất Nƣớc lƣợng Mặt biển, thủy liệu hóa sản truyền) trời triều, thạch Hình 3.1. Sơ đồ phân loại tài nguyên thiên nhiên 3.2. Tài nguyên rừng 3.2.1. Vai trò của rừng - Về mặt sinh thái: + Điều hoà khí hậu: Rừng ảnh hƣởng đến nhiệt độ, độ ẩm không khí, thành phần khí quyển và có ý nghĩa điều hoà khí hậu. Rừng cũng góp phần làm giảm tiếng ồn. Rừng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng làm cân bằng lƣợng O2 và CO2 trong khí quyển. + Đa dạng, nguồn gen: Rừng là hệ sinh thái có độ đa dạng sinh học cao nhất ở trên cạn, nhất là rừng ẩm nhiệt đới. Là nơi cƣ trú của hàng triệu loài động vật và vi sinh vật, rừng đƣợc xem là ngân hàng gen khổng lồ, lƣu trữ các loại gen quí. - Về bảo vệ môi trường: + Hấp thụ CO2: Rừng là “lá phổi xanh” hấp thụ CO2, tái sinh oxy, điều hòa khí hậu cho khu vực.Trung bì nh mộ t ha rƣ̀ ng tạ o nên 16 tấ n oxy/năm,. + Bảo vệ nguồn nước, chống xói mòn: Thảm thực vật có chức năng quan trọng trong việc ngăn cản một phần nƣớc mƣa rơi xuống đất và có vai trò phân phối lại lƣợng nƣớc này. Rừng làm tăng khả năng thấm và giữ nƣớc của đất, hạn chế dòng chảy trên mặt. Tầng thảm mục rừng có khả năng giữ lại lƣợng nƣớc bằng 100 - 900% trọng lƣợng của nó. Tán rừng có khả năng giảm Khoa Môi trường 14 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
16. sức công phá của nƣớc mƣa đối với lớp đất bề mặt . Lƣợ ng đấ t xó i mò n vù ng đấ t có rƣ̀ ng chỉ bằ ng 10% vùng đất không có rừng , + Thảm mục rừng là kho chứa các chất dinh dưỡng khoáng, mùn và ảnh hƣởng lớn đến độ phì nhiêu của đất. Đây cũng là nơi cƣ trú và cung cấp chất dinh dƣỡng cho vi sinh vật, nhiều loại côn trùng và động vật đất, tạo môi trƣờng thuận lợi cho động vật và vi sinh vật đất phát triển và có ảnh hƣởng đến các quá trình xảy ra trong đất. - Về cung cấp tài nguyên: + Lương thực, thực phẩm: Năng suất trung bình của rừng trên thế giới đạt 5 tấn chất khô/ha/năm, đáp ứng 2 - 3% nhu cầu lƣơng thực, thực phẩm cho con ngƣời + Nguyên liệu: Rừng là nguồn cung cấp gỗ, chất đốt, nguyên vật liệu cho công nghiệp + Cung cấp dược liệu: nhiều loài thực vật, động vật rừng là các loại thuốc chữa bệnh Căn cứ vai trò của rừng, ngƣời ta phân biệt: . Rừ ng phò ng hộ bảo vệ nguồn nƣớc , đấ t, điề u hò a khí hậ u , bảo vệ môi trƣờng . Rừ ng đặ c dụ ng bảo tồn thiên nhiên , nghiên cƣ́ u khoa họ c , bảo vệ di tích , . Rừ ng sả n xuấ t khai thá c gỗ , củi, độ ng vậ t , có thể kết hợp mục đích phòng hộ . Theo độ giàu nghèo ta phân biệt: 3 Rừng giàu: có trữ lƣợng gỗ trên 150 m /ha. 3 Rừng trung bình: có trữ lƣơng gỗ từ 80 -150 m /ha. 3 Rừng nghèo: có trữ lƣợng gỗ dƣới 80 m /ha. 3.2.2. Tài nguyên rừng trên thế giới - Tài nguyên rừng trên thế giới ngày càng bị thu hẹp : diệ n tí ch rƣ̀ ng tƣ̀ 60 triệ u km 2 (đầ u thế kỷ XX) 44,05 triệ u km 2 (1958) 37,37 triệ u km 2 (1973) 23 triệ u km 2 (1995). Diện tích rừng bình quân đầu ngƣời trên thế giới là 0,6 ha/ngƣời. Tuy nhiên có sự sai khác lớn giữa các quốc gia. - Rừng bị thu hẹp chủ yếu để lấy đất trồng trọt và chăn nuôi. Tố c độ mấ t rƣ̀ ng trung bình của thế giới là 15~20 triệ u ha /năm, trong đó rƣ̀ ng nhiệ t đớ i suy gi ảm nhanh nhất . Năm 1990 Châu Phi và Mỹ La tinh chỉ cò n lạ i 75% diệ n tí ch rƣ̀ ng nhiệ t đớ i ban đầ u ; Châu Á chỉ còn 40%. Uớ c tí nh đế n 2010, rƣ̀ ng nhiệ t đớ i chỉ cò n 20~25% diệ n tí ch ban đầ u ở mộ t số nƣớ c Châu Phi , Mỹ La tinh và Đ ông Nam Á . - Các nguyên nhân mất rừng : + Chặ t phá rƣ̀ ng để lấ y đấ t canh tá c , lấ y gỗ củ i , + Ô nhiễ m không khí tạ o nên nhƣ̃ ng trậ n mƣa acid là m hủ y diệ t nhiề u khu rƣ̀ ng + Hiệ u ƣ́ ng nhà kí nh là m cho trá i đấ t nó ng lên và nƣớ c biể n dâng cao + Bom đạ n và chấ t độ c chiế n tranh tà n phá rƣ̀ ng . 3.2.3. Tài nguyên rừng ở Việt Nam - Ở nƣớc ta, năm 1943 có 13,3 triệ u ha rƣ̀ ng (độ che phủ 43,8%); đến những năm đầu thập niên 1990 giảm xuống còn 7,8 ~ 8,5 triệ u ha (độ che phủ 23,6% ~ 23,8%); đặ c biệ t độ che phủ rừng phòng hộ chỉ còn 20% tƣ́ c là đã ở dƣớ i mƣ́ c bá o độ ng (30%). Tố c độ mấ t rƣ̀ ng là 120.000 ~ 150.000 ha/năm. - Trên nhiề u vù ng trƣớ c đây là rƣ̀ ng bạ t ngà n thì nay chỉ cò n là đồ i trọ c , diệ n tí ch rƣ̀ ng cò n lạ i rấ t í t, nhƣ vù ng Tây Bắ c chỉ cò n 2,4 triệ u ha ; Tây Nguyên chỉ cò n 2,3 triệ u ha . Rƣ̀ ng ngậ p mặ n trƣớ c năm 1945 phủ một diện tích 400.000 ngàn ha nay chỉ còn gần một nửa (200.000 ha) chủ yếu là thứ sinh và rƣ̀ ng trồ ng . - Nguyên nhân chí nh củ a sƣ̣ thu hẹ p rƣ̀ ng ở nƣớ c ta là do nạ n du canh , du cƣ , phá rừng đốt rẫ y là m nông nghiệ p , trồ ng cây xuấ t khẩ u , lấ y gỗ củ i , mở mang đô thị , làm giao thông , khai thá c mỏ Hậ u quả củ a chiế n tran h hó a họ c do Mỹ thƣ̣ c hiệ n ở Việ t Nam trong thờ i gian qua để lạ i cho rƣ̀ ng là không nhỏ (trong chiến tranh, quân đội Mỹ đã rải xuống miền Khoa Môi trường 15 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
17. Nam hơn 80 triệu lít thuốc diệt cỏ 2,4-D và 2,4,5-T có lẫn dioxin). Sƣ́ c é p dân số và nhu cầ u về đờ i số ng, về lƣơng thƣ̣ c và thƣ̣ c phẩ m , năng lƣợ ng , gỗ dân dụ ng đang là mố i đe doạ đối với rừng còn lại ở nƣớc ta . - Từ nhƣ̃ ng năm cuố i thậ p niên 90, diệ n tí ch và độ che phủ có phầ n tăng lên nhờ cá c chƣơng trình trồng rừng , chăm sóc rừng, khoanh nuôi tá i sinh Độ che phủ rừng là 28,2% (1995), tăng lên 28,8% (1998), 33% (2000), 36,1% (2003) và 36,7% (2005). Dự án trồng mới 5 triệu ha rừng đƣợc Quốc hội phê chuẩn, coi trọng việc bảo vệ rừng hiện có và trồng mới rừng nâng độ che phủ rừng lên 43% vào năm 2010. - Các vấn đề bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng Việt Nam đƣợc trình bày trong Luật bảo vệ và phát triển rừng năm 1991 và các qui định khác của nhà nƣớc, bao gồm một số nội dung sau: Trồng rừng, phủ xanh đất trống đồi trọc. Bảo vệ rừng phòng hộ, các vƣờn quốc gia và các khu dự trữ tự nhiên Khai thác hợp lý rừng sản xuất, hạn chế khai hoang chuyển rừng thành đất nông nghiệp, hạn chế di dân tự do. Đóng cửa rừng tự nhiên. 3.3. Tài nguyên đất 3.3.1. Đặc điểm của tài nguyên đất - Đất là một hợp phần tự nhiên đƣợc hình thành dƣới tác động tổng hợp của năm yếu tố đá mẹ, khí hậu, địa hình, sinh vật và thời gian (theo Đacutraev). - Trên quan điểm sinh thái, đất không phải là một khối vật chất trơ mà là một hệ thống cân bằng của một tổng thể gồm các thể khoáng nghiền vụn, các chất hữu cơ và những sinh vật đất. Thành phần vật chất của đất gồm: các hạt khoáng (40-45%), các chất mùn hữu cơ (~5%), không khí (20-25%) và nƣớc (25-35%). - Đất đƣợc con ngƣời sử dụng vào 2 nhóm mục đích cơ bản: xây dựng nhà ở, công trình và sản xuất nông lâm nghiệp. Có thể nêu lên các chức năng cơ bản của đất: Là môi trƣờng (địa bàn) để con ngƣời và sinh vật trên cạn sinh trƣởng và phát triển. Là địa bàn để cho các quá trình biến đổi và phân hủy các phế thải. Là nơi cƣ trú cho các động vật và thực vật đất. Là địa bàn cho các công trình xây dựng. Lọc và cung cấp nguồn nƣớc cho con ngƣời 3.3.2. Tài nguyên đất trên thế giới - Theo UNEP (1980), diệ n tí ch phầ n đấ t liề n củ a cá c lục địa là 14.777 triệ u ha gồm 1.527 triệu ha đất đóng băng, 13.251 triệu ha đất không phủ băng; trong số nà y có 12% là đất canh tá c , 24% là đồng cỏ chăn nuôi gia súc , 32% là diện tích rừng và đất rừng ; 32% còn lại là đất cƣ trú , đầ m lầ y , - Diệ n tí ch đấ t có khả năng canh tá c đƣợ c khoả ng 3.200 triệ u ha , hiệ n mớ i khai thá c 1.500 ha (tƣ́ c chỉ <50%). Trong diệ n tí ch đấ t canh tá c , đấ t cho năng suấ t cao chiế m 14%, năng suấ t trung bì nh - 28% và năng suất thấp - 58%. - Về mặ t sƣ̉ dụ ng đấ t , hàng năm tỷ lệ diệ n tí ch đấ t đai trên đầ u ngƣờ i bị thu hẹ p nhanh chóng do dân số gia tăng và quá trình đô thị hóa -công nghiệp hóa nhu cầ u đấ t cho xây dƣ̣ ng nhà ở , công trì nh tăng . Ƣớc tính từ 1961 – 1983 tổng diện tích đất canh tác tăng 0,08 tỷ ha nhƣng tỷ lệ đầu ngƣời giảm từ 0,45 còn 0,31 ha/ngƣời - Về chấ t lƣợ ng , tài nguyên đất thế giới ngày càng bị suy thoái với các biểu hiện : Nhiễm mặn, nhiễm phèn, chua hóa Xói mòn, bạc màu, rửa trôi Ô nhiễm hóa chất Khoa Môi trường 16 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
18. Bị hoang mạc hóa - Các nguyên nhân dẫn đến suy thoái tài nguyên đất: Thảm thực vật che phủ bị phá hoại (chặ t phá , cháy rừng , hủy diệt , ) Khí hậu, thờ i tiế t thay đổ i (ví dụ hiệu ứng nhà kính làm tăng mức nƣớc biển ) Ô nhiễ m do sinh hoạ t và sả n xuấ t (nƣớ c thả i, khí thải , chấ t thả i nguy hiể m ) Canh tá c không bề n vƣ̃ ng (sƣ̉ dụ ng nhiề u phân bó n hó a họ c , thuố c trƣ̀ sâu , ) 3.3.3. Tài nguyên đất ở nước ta - Ở nƣớc ta, diện tích đất tự nhiên có khoảng 33 triệu ha (xếp thứ 58/200 nƣớc), trong đó có 22 triệu ha đất phát triển tại chỗ và 11 triệu ha đất bồi tụ. Tỷ lệ đất đƣợc sử dụng nhƣ ở bảng 3.1. Bảng 3.1. Số liệu thống kê sử dụng đất năm 1997 và 2001 (đơn vị: ha) Mục đích sử dụng Năm 1997 Năm 2001 Nông nghiệp 8.267.822 9.345.346 Lâm nghiệp 11.520.527 11.575.429 Đất chuyên dùng 1.335.872 1.532.843 Đất chƣa sử dụng 11.327.772 10.027.265 (Nguồn: Báo cáo hiện trạng MTVN, 2002) - Bình quân đất tự nhiên theo đầu ngƣời rất thấp: 0,444 ha/ngƣời (2001), bằng 1/6 mức bình quân của thế giới. Bình quân diện tích nông nghiệp chỉ khoảng 0,12 ha/ngƣời. - Do điều kiện tự nhiên nhiệt đới ẩm của Việt Nam, cùng với sự gia tăng dân số mạnh và kỹ thuật canh tác lạc hậu kéo dài và do hậu quả chiến tranh, đã làm trầm trọng hơn nhiều vấn đề về môi trƣờng đất. Các loại hình thoái hóa môi trƣờng đất ở Việt Nam thể hiện rất phức tạp và đa dạng: Rửa trôi, xói mòn, suy kiệt dinh dƣỡng đất, hoang hoá và khô hạn, cơ cấu cây trồng nghèo nàn, đất mất khả năng sản xuất ở trung du, miền núi. Mặn hóa, phèn hoá: tập trung chủ yếu ở đồng bằng sông Hồng, sông Cửu Long Bạc màu do di chuyển cát: ở đồng bằng ven biển miền Trung. Ngập úng, ngập lũ, lầy hóa: Ô nhiễm môi trƣờng đất: - Nguyên nhân của vấn đề suy thoái đất do: Phƣơng thức canh tác nƣơng rẫy lạc hậu của các dân tộc vùng núi. Tình trạng khai thác không hợp lý, chặt phá, đốt rừng bừa bãi, sức ép tăng dân số và các chính sách quản lý không hợp lý. Việc khai hoang chuyển dân miền xuôi lên trung du, miền núi chƣa đƣợc chuẩn bị tốt về quy hoạch, kế hoạc và đầu tƣ, di dân tự do. Thải các chất thải không qua xử lý vào đất. 3.3.4. Chiến lược bảo vệ đất cho cuộc sống bền vững - Bảo vệ những vùng đất tốt nhất cho nông nghiệp - Cải thiện việc bảo vệ đất và nƣớc - Giảm nhẹ tác động của việc trồng trọt lên đất đã bạc màu - Khuyến khích những phƣơng thức sản xuất kết hợp với chăn nuôi - Hạn chế sử dụng hóa chất trong nông nghiệp - Đẩy mạnh biện pháp phòng trừ sâu bệnh tổng hợp (IPM) 3.4. Tài nguyên nƣớc Khoa Môi trường 17 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
19. 3.4.1. Vai trò, đặc điểm tài nguyên nước - Vai trò: nƣớc là tài nguyên quan trọng nhất của loài ngƣời và sinh vật: + Trong tự nhiên, nƣớc không ngừng vận động và chuyển đổi trạng thái tạo nên chu trình nƣớc, thông qua đó nƣớc thông qua tham gia vào thành phần cấu trúc sinh quyển, đồng thời điều hòa các yếu tố của khí hậu, đất đai và sinh vật. + Nƣớc cần cho nhu cầu sống của mọi cơ thể và chiếm tới 80 - 90% trọng lƣợng sinh vật sống trong môi trƣờng nƣớc và 60-70% trọng lƣợng cơ thể con ngƣời. + Nƣớc đáp ứng các yêu cầu đa dạng của con ngƣời: tƣới tiêu cho nông nghiệp, sản xuất công nghiệp, tạo ra điện năng và tô thêm vẻ đẹp cho cảnh quan. - Đặc điểm các nguồn nƣớc: + Nguồn nước mưa: phân bố không đều trên Trái đất, nhìn chung là nguồn nƣớc tƣơng đối sạch, đáp ứng đƣợc các tiêu chuẩn dùng nƣớc. + Nguồn nước mặt: có mặt thoáng tiếp xúc với không khí và thƣờng xuyên đƣợc bổ sung bởi nƣớc mặt, nƣớc ngầm tầng nông và nƣớc thải từ khu dân cƣ. + Nguồn nước ngầm: tồn tại trong các khoảng trống dƣới đất, trong các khe nứt, các mao quản, thấm trong các lớp đất đá, và có thể tập trung thành từng bể, bồn, dòng chảy dƣới lòng đất. 3.4.2. Tài nguyên nước trên thế giới - Hơn 70% diện tích của Trái Đất đƣợc bao phủ bởi nƣớc. Tổng lƣợng nƣớc trên Trái Đất ƣớc khoảng 1,385 tỉ km³, trong đó khoảng 97% là nƣớc mặn trong các đại dƣơng, phần còn lại khoảng 3%, là nƣớc ngọt. Tuy nhiên, đa phần nƣớc ngọt này tồn tại chủ yếu dƣới dạng băng tuyết (68,7%), chỉ có 0,3% là nƣớc ngọt bề mặt; mà trong nƣớc bề mặt đó nƣớc sông-hồ chiếm khoảng 90% (xem hình 3.1).  Vậy chỉ không đến 0.01% tổng lượng nước trên Trái đất là sẵn cho con người có thể sử dụng làm nước ăn uống sinh hoạt. - Dân số tăng nhanh, kinh tế phát triển thì nhu cầu về nƣớc rất lớn và tác động của con ngƣời vào chất và lƣợng của nguồn nƣớc càng mạnh. Hình 3.1. Phân bố các nguồn nước tự nhiên trên thế giới - Các vấn đề về tài n guyên nƣớ c toà n cầ u : + Phân bố tà i nguyên nướ c không đề u giữ a cá c vù ng, các quốc gia do lƣợ ng mƣa trên trái đất phân bố không đều , phụ thuộc vào địa hình và khí hậu (hoang mạ c : 2000 mm). Khoa Môi trường 18 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
20. + Nguy cơ thiế u nướ c do khai thá c ngà y cà ng nhiề u tà i nguyên nướ c phụ c vụ cho sinh hoạ t và sản xuất. Trong vò ng 70 năm qua , lƣợ ng sƣ̉ d ụng toàn cầu tăng 6 lầ n; lƣợ ng nƣớ c ngầ m khai thá c năm 1980 gấ p 30 lầ n năm 1960. Hiệ n tƣợ ng thiế u nƣớ c đã xả y ra ở nhiề u vùng rộng lớn (Trung Đông , Châu Phi). Do chặ t phá rƣ̀ ng mà nguồ n nƣớ c ngọ t ở nộ i địa đã bị suy giả m nh anh chó ng , nhiề u dò ng sông và o mù a mƣa đã trở nên không có nƣớ c . + Nguy cơ thiế u nướ c sạ ch do ô nhiễ m nướ c. Nhiề u con sông, ao hồ , nguồ n nƣớ c ngầ m đã bị ô nhiễm do chất thải từ sinh hoạt , sản xuất công nghiệp , nông nghiệ p . + Trƣớc ngƣỡng cửa khủng hoảng nƣớc toàn cầu (số lƣợ ng nƣớ c cầ n cung cấ p đã không đủ khi dân số tăng , chấ t lƣợ ng nƣớ c lạ i xấ u đi do ô nhiễ m ), năm 1980, Liên Hợ p Quố c đã khở i xƣớ ng “ Thậ p kỷ quố c tế về cung cấ p nướ c uố ng và vệ sinh 1980-1990” vớ i mụ c đí ch tớ i năm 1990 đả m bả o cho tấ t cả mọ i ngƣờ i đƣợ c cung cấ p nƣớ c sạ ch . Thế giớ i đã chi 300 tỷ USD cho chƣơng trình cung cấp nƣớc sạch . Một trong các mục tiêu phát triển thiên niên kỷ (MDGs) là giảm ½ tỷ lệ số ngƣời thiếu nƣớc uống an toàn vào năm 2015. LHQ phát động thập kỷ “Nước cho cuộc sống” (2005-2015). Ƣớc tính phải cần 11,3 tỷ USD/năm. 3.4.3. Tài nguyên nước ở Việt Nam - Việ t Nam có tà i nguyên nƣớ c khá phong phú . + Nướ c mặ t. Do lƣợ ng mƣa ở nƣớ c ta v ào loại cao (2.000mm/năm; gấ p 2,6 lầ n lƣợ ng mƣa trung bì nh vù ng lụ c đị a trên thế giớ i ) đã tạ o nên mộ t mạ ng dà y đặ c sông suố i . Tổng lƣợng dòng chảy hằng năm trên các sông suối Việt Nam khoảng 853 km3, trong đó tổng lƣợng dòng chảy phát sinh trên lãnh thổ Việt Nam là 317 km3 /năm (37% tổng lƣợng dòng chảy), phần còn lại sản sinh từ các nƣớc láng giềng (536 km3/năm chiếm 63%). + Nướ c ngầ m. Cùng với nƣớc mặt , chúng ta còn có nƣớc ngầm với một trữ lƣợng đáng kể . Theo các tính toán dự báo hiện nay, trữ lƣợng có tiềm năng khai thác khoảng 60 tỷ m3/năm và trữ lƣợng khai thác khoảng 5%. - Dù trữ lƣợng nƣớc lớn , nhƣng do mậ t độ dân số cao , nên bì nh quân nƣớ c phá t sinh trong lãnh thổ vào loại trung bình thấp trên thế giớ i . Theo sự gia tăng dân số, con số này cũng ngày càng giảm. Năm 2007, lƣợng nƣớc phát sinh trên lãnh thổ bình quân là 3.840 m3/ngƣời/năm; ƣớc tính năm 2025 sẽ chỉ còn 2.830 m3/ngƣời/năm. - Theo chỉ tiêu đánh giá của IWRA (Hội Tài nguyên nƣớc quốc tế), quốc gia nào có lƣợng nƣớc bình quân đầu ngƣời dƣới 4.000 m3/ngƣời/năm là quốc gia thiếu nƣớc. - Về chất lƣợng nƣớc của các sông ngòi nƣớc ta, dù đã có xuất hiện các hiện tƣợng ô nhiễm về các chất hữu cơ, các chất dinh dƣỡng, kim loại nặng và hóa chất độc ở một vài nơi (chủ yếu là hạ lƣu các sông chảy qua đô thị lớn và gần khu công nghiệp); song nhìn chung, có thể thỏa mãn các nhu cầu về kinh tế, xã hội. - Các vấn đề về tài nguyên nƣớc ở nƣớc ta : + Tình trạng thiếu nước mùa khô , lũ lụt mùa mưa đang xả y ra tạ i nhiề u đị a phƣơng vớ i mƣ́ c độ ngà y cà ng nghiêm trọ ng . Vào mùa lũ , lƣợ ng nƣớ c dò ng chả y chiế m tớ i 80%, còn mùa khô chỉ có 20%. Nguyên nhân chí nh là do rƣ̀ ng đầ u nguồ n bị chặ t phá . + Tình trạng cạn kiệt nguồn nướ c ngầ m, xâm nhậ p mặ n và ô nhiễ m nướ c ngầ m đang diễ n ra ở cá c đô thị lớ n và cá c tỉ nh đồ ng bằ ng . Nguyên nhân chí nh là do khai thá c quá mƣ́ c, thiế u quy hoạ ch , nƣớ c thả i không xƣ̉ lý . + Sự ô nhiễ m nướ c mặ t đã xuấ t hiệ n trên mộ t số sông, kênh rạ ch thuộ c mộ t số đô thị lớ n (sông Tô Lị ch , sông Nhuệ -Đáy, sông Thị Vả i , sông Đồng Nai , Sài Gòn , ) đến mức báo động. Mộ t số hồ ao có hiệ n tƣợ ng phú dƣỡ ng nặ ng , mộ t số vù ng cƣ̉ a sông có dấ u hiệ u ô nhiễ m dầ u , thuố c trƣ̀ sâu, kim loạ i nặ ng . Nguyên nhân là do nƣớ c thả i , chấ t thả i rắ n chƣa đƣợ c thu gom , xƣ̉ lý thí ch hợ p . Khoa Môi trường 19 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
21. + Sự xâm nhậ p mặ n và o sông xảy ra với quy mô ngày càng gia tăng (thờ i gian dà i hơn , lên xa phí a thƣợ ng lƣu hơn ) ở nhiều sô ng miề n Trung . Nguyên nhân do giả m rƣ̀ ng đầ u nguồ n, khí hậu thay đổi bất thƣờng . 3.4.4. Giải pháp bảo vệ tài nguyên nước Ngày 14/4/2006, Thủ tƣớng đã ký quyết định (số 81/2006) phê duyệt “Chiến lược quốc gia về tài nguyên nước đến năm 2020” trong đó nêu rõ: Các nhiệm vụ: - Tăng cƣờng bảo vệ nguồn nƣớc và bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh - Bảo đảm tính bền vững, hiệu quả trong khai thác, sử dụng tài nguyên nƣớc - Phát triển bền vững tài nguyên nƣớc - Giảm thiểu tác hại do nƣớc gây ra - Hoàn thiện thể chế, tổ chức - Tăng cƣờng năng lực điều tra, nghiên cứu, phát triển công nghệ Các giải pháp chính: - Tuyên truyền, giáo dục, nâng cao nhận thức, khuyến khích sự tham gia của cộng đồng - Tăng cƣờng pháp chế - Tăng mức đầu tƣ và đẩy mạnh xã hội hóa các dịch vụ về nƣớc - Phát triển nguồn nhân lực, khoa học, công nghệ - Mở rộng và nâng cao hiệu quả hợp tác quốc tế - Đổi mới cơ chế tài chính 3.5. Tài nguyên biển và ven biển 3.5.1. Tài nguyên biển và ven biển trên thế giới (1). Đặc điểm của biển và vùng ven bờ - Biể n và đạ i dƣơng chiế m 71% diệ n tí ch bề mặ t Trá i đấ t , tổ ng thể tí ch nƣớ c là 1.370 triệ u km3 . Biể n và đạ i dƣơng là nhƣ̃ ng hệ sinh thá i khổ ng lồ , cùng lục địa , khí quyển tạo nên cân bằ ng ổ n đị nh cho toà n s inh quyể n và hà nh tinh . - Men theo thề m đá y , biể n gồ m cá c vù ng nƣớ c : vùng thềm lục địa - ứng với độ sâu từ 0 đến 200 m, vùng dốc lục địa - tƣ̀ 200 m đế n 3000 m và vùng đáy đại dương - sâu trên 3000 m. - Mặ c dù vù ng thề m lụ c đị a và dố c lụ c đị a chỉ chiế m khoả ng 20% tổ ng diệ n tí ch đạ i dƣơng , song đã cung cấ p cho nhân loạ i tớ i 90% tổ ng sả n lƣợ ng hả i sả n . - Vùng ven bờ (coastal zone) bao gồ m cả phầ n đấ t liề n ven biể n , chịu ảnh hƣởng của nƣớc biển xâm nhậ p và o qua thủ y triề u và vù ng nƣớ c thề m lụ c đị a . Vùng này gồm nhiều sinh cảnh đặc trƣng: + Đồng bằng ven biển + Đầm lầy ven biển + Các hệ cửa sông, đầ m phá + Rƣ̀ ng ngậ p mặ n ven biể n + Các hải đảo, thề m lụ c đị a + Các rặng san hô - Vùng ven bờ là nơi có sự sống đa dạng nhất và có tài nguyên thiên nhiên rất giàu có , là đị a bà n kinh tế quan trong bậ c nhấ t . Ở đây có tới 2/3 nhân loạ i sinh số ng trong số 60% thành phố trên thế giới . (2). Tài nguyên biển và vùng ven biển Tài nguyên sinh vật Khoa Môi trường 20 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
22. - Sinh vậ t biể n và đạ i dƣơng gồ m tƣ̀ cá c loà i vi sinh vậ t đế n cá c loà i thú bậ c cao , trong đó độ ng vậ t và thƣ̣ c vậ t có hơn 200.000 loài. Nhiề u nhó m loà i quan trọ ng đố i vớ i con ngƣờ i nhƣ thân mề m, giáp xác , cá, thú biển . - Sinh khố i củ a biể n và đạ i dƣơng rấ t đá ng kể : thƣ̣ c vậ t nổ i - 550 tỉ tấn, thƣ̣ c vậ t đá y -0,2 tỉ tấ n, độ ng vậ t nổ i - 53 tỉ tấn, độ ng vậ t đá y - 3 tỉ tấn, các động vật tự bơi (cá, mƣ̣ c, thú biể n) 0,2 tỉ tấn. Năng suấ t sinh họ c sơ cấ p củ a biể n và đạ i dƣơng khoả ng 50-250g/m2/năm. - Sản lƣợng khai thác thủy sản từ biển và đại dƣơng trên thế giới gia tăng không ngừng : 22 triệ u tấ n (1960), 40 triệ u tấ n (1970), 65 triệ u tấ n (1980), 80 triệ u tấ n (1990). Theo ƣớ c tính của FAO, sản lƣợng có thể khai thác tối đa từ biển và đại dƣơng là 100 triệ u tấ n /năm. - Đá ng chú ý là trong vò ng hơn 10 năm qua , sản lƣợng cá biển khai thác đƣợc không tăng là bao dù phƣơng tiện đánh bắt hiện đại hơn và nhiều hơn . Đây là dấ u hiệ u củ a việ c khai thác đã đạt đến ngƣỡng của khả năng phục hồi nguồn lợi . - Vớ i mƣ́ c tiêu thụ sả n phẩ m thủ y sả n hiệ n nay và mƣ́ c khai thá c 100 triệ u tấ n /năm thì vào đầ u thế kỷ XXI , nhân loạ i thiế u khoả ng 30 triệ u tấ n /năm do dân số tăng nhiề u . Để bổ sung cho sƣ̣ thiế u hụ t đó , chỉ có biện pháp đẩy mạnh nuôi trồng thủy sản . Đã có nhiề u tiế n bộ về nuôi trồ ng thủ y sả n ven biể n củ a Mỹ, Pháp, Anh, các nƣớc vùng Đông Nam Á , Trung Quố c, Nhậ t Tài nguyên hóa chất, khoáng sản và dầu khí - Biể n và đạ i dƣơng là kho chƣ́ a hó a chấ t vô tậ n . Tổ ng lƣợ ng muố i tan trong nƣớ c biể n là 48 triệ u km 3, trong đó có muố i ăn, iố t và 60 nguyên tố hó a họ c khá c . - Các khoáng sản chủ yếu khai thác từ biển nhƣ quặng sắt , quặ ng mangan , quặ ng titan . - Dầ u mỏ đƣợ c bắ t đầ u khai thá c năm 1859, tƣ̀ đó sả n lƣợ ng dầ u thế giớ i cƣ́ tăng dầ n rấ t nhanh : 21 triệ u tấ n (1890) 1 tỷ tấn (1960) 3 tỷ tấn (1973), Nhiề u khu vƣ̣ c biể n-đạ i dƣơng trên thế giớ i nổ i tiế ng vớ i khai thá c dầ u mỏ lớ n nhƣ Biể n Bắ c , vịnh Mehico , vịnh Persique , biể n Đông, Tài nguyên năng lượng sạch - Tiề m năng nă ng lƣợ ng sạ ch tƣ̀ biể n và đạ i dƣơng là rấ t lớ n nhƣng hiệ n vẫ n chƣa đƣợ c khai thá c bao nhiêu . Ví dụ các dạng năng lƣợng gió , sóng, thủy triều , Ngoài ra, trong tài nguyên biển và ven biển còn có thể kể đến điều kiện phát triển hàng hải, những danh lam thắng cảnh, bãi tắm, 3.5.2. Tài nguyên biển và ven biển ở nước ta (1). Đặc điểm biển và vùng ven biển nước ta - Nƣớ c ta có bờ biể n dà i 3.260 km vớ i vù ng đặ c quyề n kinh tế gầ n 1 triệ u km 2 - Vùng ven biển có kho ảng 200.000 ha rƣ̀ ng ngậ p măn , 30.000 ha bã i triề u , 112 vùng cửa sông, 500.000 ha đầ m phá ven biể n , Ví dụ riêng đầm phá Tam Giang - Cầ u Hai ở Thƣ̀ a Thiên Huế có diệ n tí ch 21.600 ha. - Biể n nƣớ c ta nằ m trong vù ng nhiệ t đớ i gió mù a , đa dạ ng về nơi ở nên thà nh phầ n loà i sinh vậ t rấ t già u có . Theo thố ng kê gầ n đây , hệ thƣ̣ c vậ t thủ y sinh có tớ i 1.300 loài và phân loài, gồ m 8 loài cỏ biển , gầ n 650 loài rong , gầ n 600 loài tảo phù du ; khu hệ độ ng vậ t có 9.250 loài và phân loài , trong đó khoả ng 470 loài động vật nổi , 6400 loài động vật đáy , trên 2.000 loài cá (trong dó trên 100 loài cá kinh tế ), 5 loài rùa biển , 10 loài rắn biển và 10 loài thú biển (2). Tài nguyên thủy sản - Trƣ̃ lƣợ ng cá biể n khoả ng 3,6 triệ u tấ n trong đó 1,9 triệ u tấ n cá gầ n bờ (1999). Ngoài cá, trƣ̃ lƣợ ng thân mề m có 64-67 ngàn tấn mực ; 57-70 tấ n tôm. Năm 2000, tổ ng sả n luợ ng thủy sả n khai thá c đạ t 1,28 triệ u tấ n ; năm 2006 đạt 2 triệu tấn. Khoa Môi trường 21 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
23. - Tuy nhiên , hiệ n nay chú ng ta cò n tậ p trung đá nh bắ t ở gầ n bờ (sâu đế n 30m) nên tạ i mộ t số nơi sả n lƣợ ng khai thá c đã giả m rõ rà ng , và chất lƣợng đánh bắt cũng giảm (gồ m nhƣ̃ ng loài kém giá trị , kích cỡ nhỏ , cá chƣa thành thục ). - Song song vớ i khai thá c , ngành nuôi trồng thủy sản gần đây đang đƣợc đẩy mạnh nhất là ở vùng ven bờ . Đối tƣợng nuôi chủ yếu là tôm , cua, rong câu , cá Sản lƣợng thủy sản nuôi trồ ng năm 2000 là 0,72 triệu tấ n, năm 2006 tăng lên 1,69 triệu tấn . Tiề m năng phá t triể n nuôi trồ ng thủ y sả n ở nƣớ c ta cò n rấ t lớ n . (3). Tài nguyên dầu khí - Trữ lƣợng dầu khí ƣớc đạt 3-4 tỷ 3m dầu quy đổi, trữ lƣợng dầu khí xác minh đạt 1,05- 1,14 tỷ 3m dầu quy đổi . Sản lƣ ợng dầu khí khai thác ở vùng biển Việt Nam đạt 20 triệ u tấ n/năm (2000), 27-28 triệ u tấ n /năm (2005). Dự kiến trong những năm đến 2020, phấn đấu khai thác 25-35 triệu tấn qui dầu/ năm, trong đó khai thác dầu thô giữ ổn định ở mức 18-20 triệu tấn/ năm và khai thác khí 6-17 tỷ 3m /năm. - Ngành khai thác dầu khí nƣớc ta đã có thành tựu rất đáng kể : khai thá c tấ n dầ u đầ u tiên năm 1986; đến 11/2001 đã đạ t tấ n dầ u thƣ́ 100 triệ u và hơn 5 tỷ m 3 khí; đến 1/2007 đã khai thác đƣợc 205 triệu tấn dầu thô và hơn 30 tỷ mét khối khí. Ngày càng có nhiều nguy cơ đe dọa đến nguồn tài nguyên biển và ven biển (tậ p trung dân cư, phát triển du lịch và giải trí , ô nhiễ m do sinh hoạ t và công nghiệ p , phát triển nuôi trồng thâm canh thiế u quy hoạ ch, 3.6. Tài nguyên khoáng sản 3.6.1. Khái niệm chung - Tài nguyên khoáng sản là tích tụ vật chất dƣới dạng hợp chất hoặc đơn chất trong lòng đất, trên mặt đất và hoà tan trong nƣớc biển, mà hiện tại con ngƣời có khả năng lấy ra các nguyên tố có ích hoặc sử dụng trực tiếp trong đời sống hàng ngày. - Tài nguyên khoáng sản có ý nghĩa rất quan trọng trong sự phát triển kinh tế. Việc khai thác và sử dụng tài nguyên khoáng sản có tác động mạnh mẽ đến môi trƣờng. - Khoáng sản đa dạng về nguồn gốc và chủng loại, đƣợc phân loại theo nhiều cách: + Theo dạng tồn tại: rắn (quặng, than), khí (khí đốt, He), lỏng (dầu, nƣớc khoáng) + Theo nguồn gốc: nội sinh (sinh ra trong lòng Trái đất), ngoại sinh (sinh ra trên bề mặt Trái đất). + Theo thành phần hoá học: Khoáng kim loại : gồ m kim loạ i thƣờ ng gặ p có trƣ̃ lƣợ ng lớ n (nhôm, sắ t, crom, magiê , ) và kim loại hiếm (vàng, bạc, bạch kim , thuỷ ngân , ) Khoáng phi kim loại : gồ m cá c loạ i quặ ng photphat , sunphat ,.; các vật liệu khoáng (cát, thạch anh , đá vôi, ); và dạng nhiên liệu (than, dầ u mỏ , khí đốt , ). 3.6.2. Tài nguyên khoáng sản trên thế giới - Tố c độ khai thá c khoá ng sả n củ a con ngƣờ i trong 100 năm lạ i đây tăng rấ t nhanh do nhu cầ u công nghiệ p hó a và g ia tăng dân số , vi dụ ƣớ c tí nh đã lấ y đi tƣ̀ lò ng đấ t mộ t lƣợ ng khổ ng lồ 130 tỷ tấn than . Khoáng sản là dạng tài nguyên không tái tạo do vậy khai thác làm cho trữ lƣợng của chúng cạn dần . - Theo tính toán của một số nhà khoaọc, h trữ lƣợng khoáng sản đƣợc thăm dò tới năm 1989 cho phép khai thác trong một khoảng thời gian nhất định, ví dụ: dầu - 55 năm, than – 216 đến 393 năm, đồ ng - 47 năm, chì - 24 năm, kẽm – 25 năm, săt – 85 năm, bauxit – 290 năm, thiếc – 20 năm (Nguyễn Đức Quý và cộng sự, 2000). - Hiệ n tạ i công việ c thăm dò và khai thá c khoá ng sả n ở biể n và đạ i dƣơng cà ng hố i hả khi nhiề u mỏ ở lụ c đị a đã cạ n dầ n . 3.6.3. Tài nguyên khoáng sản ở Việt Nam Khoa Môi trường 22 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
24. - Nƣớ c ta có tà i nguyên khoá ng sả n phon g phú và đa dạ ng , vớ i 5.000 mỏ và điểm quặng, thuộc 60 loại khoáng sản đã đƣợc phát hiện và đánh giá trữ lƣợng. - Mộ t số khoá ng sả n chí nh : + Than đá : trƣ̃ lƣợ ng 3 -3,5 tỷ tấn; chủ yếu ở Quảng Ninh . + Bôxit : trƣ̃ lƣợ ng ~ 4 tỷ tấn; chủ yếu ở Lâm Đồng , Đắc Lắc + Apatit: trƣ̃ lƣợ ng ~ 100 triệ u tấ n, tậ p trung ở Là o Cai + Sắ t: trƣ̃ lƣợ ng ~ 650 triệ u tấ n; các mỏ Thạch Khê , Quỷ Xạ) + Đất hiếm : trƣ̃ lƣợ ng khoả ng 10 triệ u tấ n, tậ p trung ở Tây Bắ c , 3.6.4. Tài nguyên khoáng sản và môi trường - Tác động môi trƣờng của các hoạt động từ khai thác đến sử dụng khoáng sản: + Khai thá c khoá ng sả n gây ra mấ t đấ t , mấ t rƣ̀ ng , ô nhiễ m nƣớ c , ô nhiễ m không khí (bụi, khí độc ), ô nhiễ m phó ng xạ , tiế ng ồ n , + Vậ n chuyể n , chế biến khoáng sản gây ô nhiễm không khí , nƣớ c và ô nhiễ m chấ t thả i rắ n. + Sƣ̉ dụ ng khoá ng sả n gây ra ô nhiễ m không khí (CO2, SO2, bụi, khí độc , ), ô nhiễ m nƣớ c, chấ t thả i rắ n . - Việc bảo vệ tài nguyên và môi trƣờng trong khai thác và sử dụng khoáng sản Việt Nam, phải quan tâm đến các khía cạnh: + Hạn chế tổn thất tài nguyên và tác động tiêu cực đến môi trƣờng trong quá trình thăm dò, khai thác chế biến. + Điều tra chi tiết, qui hoạch khai thác và chế biến khoáng sản, không xuất thô các loại nguyên liệu khoáng, tăng cƣờng tinh chế và tuyển luyện khoáng sản + Đầu tƣ kinh phí xử lý chất ô nhiễm phát sinh trong quá trình khai thác và sử dụng khoáng sản nhƣ: xử lý chống bụi, chống độc, xử lý nƣớc thải 3.7. Tài nguyên năng lƣợng 3.7.1. Khái niệm chung - Năng lƣợng là một dạng tài nguyên vật chất, xuất phát từ hai nguồn chủ yếu là năng lƣợng mặt trời và năng lƣợng lòng đất. - Năng lƣợng là nền tảng cho nền văn minh và sự phát triển của xã hội. Con ngƣời cần năng lƣợng cho sự tồn tại của bản thân mình và phần quan trọng là để sản ra công cho mọi hoạt động sản xuất và dịch vụ. - Nhu cầ u năng lƣợ ng củ a con ngƣờ i tăng lên nhanh chó ng trong quá trì nh phá t triể n : + Khoảng 100.000 năm TCN - tiêu thụ khoả ng 4.000 - 5.000 kcal/ngƣờ i/ngày + Khoảng 500 năm TCN - tiêu thụ khoả ng 12.000 kcal/ngƣờ i/ngày + Vào thế kỷ XV  1850 - tiêu thụ khoả ng 26.000 kcal/ngƣờ i/ngày. + Hiệ n nay ở cá c nƣớ c công nghiệ p phá t triể n là 200.000 kcal/ngƣờ i/ngày. - Các nguồn năng lƣợng sử dụng trên thế giớ i gồ m : + Than đá - là nguồn năng lƣợng chủ yếu của loài ngƣời với tổng trữ lƣợng trên 700 tỷ tấ n, có khả năng đáp ứng nhu cầu của con ngƣời khoảng 180 năm. Tuy nhiên cá c vấ n đề môi trƣờng liên quan than đá nhƣ ô nhiễm bụi , ô nhiễ m nƣớ c , lún đất trong quá trình khai thác ; thải ra các khí SO 2, CO2 khi đố t. + Dầ u và khí cũng tạo ra các vấn đề môi trƣờng nhƣ ô nhiễm dầu cho nƣớc và đất trong quá trình khai thác ; thải ra các khí CO , CO2, hydrocarbon khi đố t chá y . + Thủy năng đƣợ c coi là năng lƣợ ng sạ ch . Tổ ng trƣ̃ lƣợ ng thế giớ i khoả ng 2.214.000 MW. Tuy nhiên , việ c xây dƣ̣ ng cá c đậ p , hồ chƣ́ a lớ n tạ o ra cá c tá c độ ng môi trƣờ ng Khoa Môi trường 23 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
25. nhƣ thay đổ i thờ i tiế t khu vƣ̣ c , phá vỡ cân bằng c ác hệ sinh thái , tạo các biến động dòng chảy hạ lƣu , tiề m ẩ n tai biế n môi trƣờ ng , + Năng lượ ng hạ t nhân là năng lƣợng giải phóng trong quá trình phân hủy hạt nhân hay tổ ng hợ p nhiệ t hạ ch . Năng lƣợ ng giả i phó ng tƣ̀ 1 g 235U tƣơng đƣơng đố t 1 tấ n than. Các nhà máy điện hạt nhân không thải các khí thải gây hiệu ứng nhà kính , nhƣng lạ i thả i chấ t thả i phó ng xạ . + Các nguồn năng lượng khác: Gió, bứ c xạ mặ t trờ i, là các loạ i năng lƣợ ng sạ ch có công suấ t bé , thích hợp các vùng có nguồn dự trữ phong phú và xa các nguồn năng lƣợng truyền thống Gỗ , củi thích hợp cho sử dụng quy mô nhỏ và nền công nghiệp kém phát triển Khí sinh học (biogas) là nguồn năng lƣợng đƣợc khu yế n khí ch ở cá c nƣớ c đang phá t triể n vì vƣ̀ a giả i quyế t ô nhiễ m chấ t thả i hƣ̃ u cơ , vƣ̀ a tạ o ra năng lƣợ ng sƣ̉ dụ ng . Đị a nhiệ t, sóng biển, thuỷ triều còn ít phổ biến 3.7.2. Sử dụ ng tà i nguyên năng lượ ng trên thế giớ i - Tỷ ệl các dạng năng lƣợng khác nhau tham gia vào sự phát triển kinh tế - xã hội khác nhau ở mỗi thời điểm, mỗi quốc gia. Địa nhiệt, Địa nhiệt, Điện hạt nhân Điện hạt nhân NLMT, NLMT, 6.6% 6.1% 0.7% 0.9% Dầu mỏ Dầu mỏ Thủy điện Thủy điện 37.8% 7.2% 40.1% 6.1% Than Than 22.3% 25.6% Khí 1999 2004 Khí 22.9% 23.6% Hình 3.3. Tỷ lệ các dạng năng lượng tiêu thụ trên toàn thế giới năm 1999 và 2004 - Than đá , dầ u mỏ , khí đốt là các dạng năng lƣợ ng quan trọ ng nhấ t hiệ n nay ở quy mô toà n cầ u. Than đá chiế m phầ n lớ n ở cá c nƣớ c đang phá t triể n ; ví dụ chiếm 80 % năng lƣợ ng sƣ̉ dụng ở Trung Quốc nhƣng chỉ 22,5 % ở các nƣớc Châu Âu . - Tỷ lệ đóng góp của năng lượ ng hạ t nh ân đang tăng nhanh nhấ t là ở cá c nƣó c phá t triể n . Dƣ̣ bá o đế n năm 2020 năng lƣợ ng hạ t nhân sẽ chiế m 60-65% cấ u thà nh năng lƣợ ng củ a thế giớ i . - Khai thá c thuỷ điện hiệ n cao nhấ t ở cá c nƣớ c Châu Âu (chiế m 59% tiề m năng thuỷ điệ n ) sau đó đế n Bắ c Mỹ (khoảng 36%), Châu Á mớ i khai thá c khoả ng 9 % tiề m năng thuỷ điệ n - Nhƣ̃ ng nguồ n năng lƣợ ng mớ i và sạ ch nhƣ Mặ t Trờ i , thủy triều , gió, đị a nhiệ t , bắ t đầ u đƣợ c khai thá c và sẽ đó ng gó p và o cấ u thà nh nă ng lƣợ ng củ a tƣơng lai . 5.7.3. Tài nguyên năng lượng ở nước ta - Nhu cầu năng lƣợng cho nền kinh tế nƣớc ta ngày càng cao, ngoài cung cấp cho sinh hoạt và đun nấu trong gia đình, năng lƣợng phục vụ sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, xây dựng giao thông vận tải đòi hỏi ngày một nhiều. Việc sử dụng năng lƣợng ở nƣớc ta đƣợc phân ra theo các khu vực nhƣ sau: Dân dụng 67% Công nghiệp 22% Giao thông 7% Khoa Môi trường 24 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
26. Nông nghiệp và các khu vực khác 4% - Cơ cấu năng lƣợng ở nƣớc ta: + Than đá : Chủ yếu sử dụng trong công nghiệ p , mộ t phầ n sƣ̉ dụ ng trong sinh hoạ t (đun nấ u). Mộ t số nhà má y nhiệ t điệ n chạ y bằ ng than đá nhƣ Phả Lạ i , Uông Bí , Ninh Bình, phát thải CO 2 và gây ô nhiễm không khí . + Gỗ củ i : khai thá c và sƣ̉ dụ ng rấ t phổ biế n ở nhiề u nơi , nhấ t là nông thôn ; chủ yếu trong sinh hoạ t . Sƣ̉ dụ ng nguồ n năng lƣợ ng nà y dẫ n đế n phá rƣ̀ ng , góp phần phát thải CO2. + Dầ u - khí: khai thá c ở Biể n Đông ; sƣ̉ dụ ng nhiề u trong công nghiệ p , giao thông , sinh hoạt. Hiệ n nay nƣớ c ta đã đƣa và o hoạ t độ ng nhà má y điệ n chạ y bằ ng khí đồ ng hà nh (nhiệ t điệ n khí Phú Mỹ ). + Thủy điện. Tiề m năng thuỷ điệ n củ a nƣớ c ta rấ t to lớ n , ƣớc khoảng 30.970 MW, chiế m 1,4% tiề m năng thủ y điệ n thê giớ i . Chúng t a đã xây dƣ̣ ng nhiề u nhà má y thuỷ điệ n nhƣ : Thác Bà -công suấ t 108 MW; Trị An - 400 MW; Hoà Bình -1920 MW; Thác Mơ -150 MW; Sông Hinh 66 - MW, Yali - 690 MW. Sắ p tớ i sẽ là thủ y điệ n Sơn La . - Theo mụ c tiêu phấ n đấ u , trong 5 năm (2000-2005) công suấ t nguồ n điệ n sẽ tăng thêm khoảng 5.200 MW, đến 2005 đạ t 11.400 MW, trong đó thủ y điệ n 40%, nhiệ t điệ n khí trên 44%, nhiệ t điệ n than trên 15%. (Nguồ n: Văn kiệ n Đạ i hộ i Đả ng IX) - Theo "Chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hoà bình đến năm 2020”, nhà máy điện hạt nhân đầu tiên của Việt Nam sẽ đƣợc triển khai xây dựng vào năm 2015 và đi vào vận hành năm 2020 và Việt Nam đặt mục tiêu nâng tỷ lệ điện hạt nhân lên khoảng 11% tổng lƣợng điện quốc gia vào 2025 và 25-30% vào năm 2040-2050. - Trên phƣơng diệ n bả o tồ n tà i nguyên và bả o vệ môi trƣờ ng chú ng ta phả i tiế t kiệ m tà i nguyên năng lượ ng cổ diể n (than, dầ u); ưu tiên phá t triể n cá c nguồ n năng lượ ng mớ i và sạch, phải tiến hành đánh giá tác độ ng môi trƣờ ng củ a cá c dƣ̣ á n sả n xuấ t năng lƣợ ng ở nƣớ c ta 3.7.4. Các giải pháp về năng lượng của loài người - Các giải pháp về năng lƣợng của loài ngƣời hƣớng tới một số mục tiêu cơ bản sau: + Duy trì lâu dài các nguồn năng lƣợng của Trái đất. + Hạn chế tối đa các tác động môi trƣờng trong khai thác và sử dụng năng lƣợng. + Sử dụng hợp lý các nguồn năng lƣợng cho phát triển kinh tế + Thay đổi cơ cấu năng lƣợng, giảm mức độ tiêu thụ năng lƣợng hoá thạch + Tăng giá năng lƣợng để giảm sự lãng phí năng lƣợng. + Tăng cƣờng đầu tƣ nghiên cứu phát triển các nguồn năng lƣợng mới, năng lƣợng tái sinh theo hƣớng hạ giá thành sản xuất sao cho chúng có thể cạnh tranh các nguồn năng lƣợng truyền thống. + Nghiên cứu các qui trình sản xuất, thiết bị sản xuất để tiết kiệm năng lƣợng. 3.8. Đa dạng sinh học và tài nguyên thiên nhiên 3.8.1. Khái niệm đa dạng sinh học - Đa dạng sinh học (ĐDSH) là khái niệm chỉ sự phong phú của sinh vật, gồm đa dạng về loài, đa dạng về gen. Đa dạng về loài gồm các loài động vật, thực vật và vi sinh vật sống hoang dại, tự nhiên trong rừng, trong đất và trong các vực nƣớc. - Theo tài liệu mới nhất thì chúng ta đã biết và mô tả 1,74 triệu loài và dự đoán số loài có thể lên đến 14 triệu loài. - Đa dạng loài lớn nhất là ở vùng rừng nhiệt đới. Mặc dù rừng nhiệt đới chỉ chiếm 7% diện tích mặt đất, chúng chứa hơn 1/2 loài trên thế giới 3.8.2. Giá trị đa dạng sinh học Khoa Môi trường 25 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
27. - Những giá trị kinh tế trực tiếp + Giá trị cho tiêu thụ + Giá trị sử dụng cho sản xuất - Những giá trị kinh tế gián tiếp + Khả năng sản xuất của hệ sinh thái + Điều hoà khí hậu + Phân huỷ các chất thải + Những mối quan hệ giữa các loài + Nghỉ ngơi và du lịch sinh thái + Giá trị giáo dục và khoa học + Quan trắc môi trƣờng 3.8.3. Sự suy thoái đa dạng sinh học - ĐDSH đóng vai trò quan trọng đối với việc duy trì, bảo tồn tài nguyên thiên nhiên, nhất là tài nguyên rừng và tài nguyên biển. - Tuy nhiên, ĐDSH thế giới đang bị suy giảm: số loài bị thu hẹp, kích thƣớc quần thể giảm. Ví dụ, từ năm 1600 đến nay đã có 162 loài chim bị tiêu diệt và 381 loài bị đe dọa tiêu diệt; 100 loài thú bị tiêu diệt và 255 loài bị đe dọa tiêu diệt. - ĐDSH đang bị suy giảm do: + nơi sống của sinh vật bị xáo trộn, bị thu hẹp, bị ô nhiễm + con ngƣời khai thác, săn bắt quá mức và bừa bãi + thay đổi khí hậu bất thƣờng + sinh vật ngoại lai + chiến tranh tàn phá. - Nguồn lợi sinh vật hoang dã ở nƣớc ta cũng đang bị suy giảm nhanh. Nhiều loài đã biết nay đã bị tiêu diệt. Hiện có khoảng 365 loài động vật đang ở trong tình trạng hiếm và có nguy cơ bị tiêu diệt cũng vào khoảng con số trên. Hiện nay danh sách các khu bảo tồn ở Việt Nam đã lên đến 126 khu, trong đó có 30 Vƣờn Quốc gia, 46 khu dự trữ thiên nhiên, 11 khu bảo tồn loài sinh cảnh và 39 khu bảo vệ cảnh quan đƣợc phân bố đều trong cả nƣớc với tổng diện tích khoảng 2,54 triệu ha chiếm 7,7% diện tích lãnh thổ. Ngoài hệ thống các khu bảo tồn trên, một số hình thức khu bảo tồn khác đƣợc Thế giới công nhận: 8 khu dự trữ sinh quyển: rừng ngập mặn Cần Giờ, Vƣờn Quốc gia Cát Tiên, quần đảo Cát Bà (Hải Phòng), đất ngập nƣớc đồng bằng Sông Hồng, vùng biển Kiên Giang ,Tây Nghệ An, Cù lao Chàm và Mũi cà Mau 2 khu di sản thiên nhiên Thế giới: Vịnh Hạ Long (Quảng Ninh) và Phong Nha – Kẻ Bàng 4 Khu di sản thiên nhiên của ASEAN: Vƣờn Quốc gia Ba Bể (Bắc Cạn), Vƣờn Quốc gia Hoàng Liên Sơn (Lào Cai), Vƣờn Quốc gia Chƣ Mom Rây (Kon Tum) và Vƣờn Quốc gia Kon Ka Kinh (Gia Lai) 2 khu Ramsar: Vƣờn Quốc gia Xuân Thủy (Nam Định) và khu đất ngập nƣớc Bàu Sấu thuộc vƣờn Quốc gia Cát Tiên. Các nguyên nhân làm suy thoái đa dạng sinh học ở Việt Nam: Nguyên nhân trực tiếp: + Sự mở rộng đất nông nghiệp Khoa Môi trường 26 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
28. + Khai thác gỗ, củi + Khai thác các sản phẩm ngoài gỗ + Cháy rừng + Xây dựng cơ bản + Chiến tranh Nguyên nhân sâu xa: + Tăng dân số + Sự di dân + Sự nghèo đói + Chính sách kinh tế vĩ mô + Chính sách kinh tế cộng đồng o Chính sách sử dụng đất o Chính sách lâm nghiệp o Tập quán du canh du cƣ Chất lƣợng các khu bảo tồn thiên nhiên chƣa cao Theo đánh giá của các nhà khoa học trong nƣớc và quốc tế, mặc dù tỷ lệ đầu tƣ cho các dự án bảo tồn đa dạng sinh học ở Việt Nam mỗi năm chiếm từ 20-30% nguồn kinh phí trong lĩnh vực môi trƣờng, nhƣng chất lƣợng bảo tồn chƣa cao. Các nguy cơ ô nhiễm môi trƣờng, phá rừng, cháy rừng ngày càng gia tăng về mức độ nghiêm trọng, đặc biệt là nguy cơ "rừng rỗng", dẫn đến thực trạng các loài động thực vật quý hiếm thuộc phạm vi bảo tồ n quốc gia và toàn cầu "biến mất" ngày càng nhiều. Chỉ trong vòng 10 năm 1996-2006, các loài động thực vật bị đe doạ tuyệt chủng đã tăng đến mức báo động, từ 709 loài lên tới 857 loài. Điển hình là các loài tê giác 2 sừng, heo vòi, cầy rái cá đã bị tuyệt chủng hoàn toàn; các loài hƣơu sao, cá chép gốc, cá sấu hoa cà tuyệt chủng hoàn toàn trong tự nhiên, chỉ còn một vài cá thể tồn tại ở môi trƣờng nuôi. Theo điều tra của Cục Bảo vệ môi trƣờng (Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng) và Tổ chức Bảo tồn thiên nhiên t hế giới, Việt Nam hiện có 126 khu bảo tồn thiên nhiên, với tổng diện tích trên 2,5 triệu ha, bao gồm các khu rừng bảo vệ cảnh quan, vƣờn quốc gia, khu bảo tồn loài và nơi cƣ trú, khu dự trữ thiên nhiên, tăng 28% diện tích so với trƣớc khi Việt Nam tham gia Công ƣớc quốc tế về Đa dạng sinh học năm 1994. Nguồn: TTXVN ( Đọc thêm về ĐDSH: Khoa Môi trường 27 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
29. CHƢƠNG 4. Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG 4.1. KHÁI NIỆM - Ô nhiễm môi trƣờng (environmental pollution) là sự thay đổi thành phần và tính chất của môi trƣờng, có hại cho các hoạt động sống bình thƣờng của con ngƣời và sinh vật. - Thông thƣờng sự an toàn của môi trƣờng đƣợc qui định bởi các ngƣỡng hay các giá trị giới hạn trong tiêu chuẩn môi trường (environmental standards), nên có thể nói “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người, sinh vật” (Luật Bảo vệ môi trƣờng 2005). - Các chất hay tác nhân mà sự có mặt của chúng gây ra sự ô nhiễm môi trƣờng gọi là các chất hay tác nhân ô nhiễm (pollutant). - Nguồ n gố c củ a cá c tá c nhân ô nhiễ m (nguồn ô nhiễm) có thể là do các quá trình tự nhiên (nguồ n tƣ̣ nhiên ). Tuy nhiên nguồ n gố c quan trọ ng hơn là cá c hoạ t độ ng củ a con ngƣờ i (nguồ n nhân tạ o ). Trong quá trì nh sả n xuấ t và phá t triể n , con ngƣờ i đã đƣa cá c “chấ t lạ ” vào khí quyể n, thủy quyển , thạch quyển làm thay đổi thành phần tự nhiên của chúng . Trong mộ t số trƣờ ng hợ p , đã là m thay đổ i cân bằ ng tƣ̣ nhiên vố n có trong tƣ̀ ng quyể n nó i riêng, trong sinh quyể n nó i chung . - Thậ t ra sƣ̣ ô nhiễ m môi trƣờ ng dƣớ i tá c độ ng củ a con ngƣờ i đã xả y ra tƣ̀ tờ i tiề n sƣ̉ . Tuy nhiên chỉ trong khoả ng 1-2 thế kỷ gầ n đây , tƣ̀ khi con ngƣờ i bƣớ c và o nề n văn minh công nghiệ p , quy mô và mƣ́ c độ ô nhiễ m môi trƣờ ng ngà y cà ng trầ m trọ ng . Điề u đó liên quan đến: + Sƣ tậ p trung cao độ dân cƣ , nhà máy do đô thị hóa - công nghiệ p hó a , + Khai thá c , chế biế n và sƣ̉ dụ ng ngà y cà ng nhiề u tà i nguyên , nhiên liệ u + Tạo ra các sản phẩm hoàn toàn mới chƣa có trong thiên nhiên . - Đã có nhiề u thảm họa môi trường xảy ra trong thế kỷ X X, gây chấ n độ ng dƣ luậ n và thƣ́ c tỉnh các nhà chính trị . Điể n hì nh nhƣ : + Sự cố Minamata (Nhậ t) - năm 1953 - 700 ngƣờ i dân quanh vị nh Minamata đã bị chƣ́ ng rố i loạ n thầ n kinh vớ i khoả ng 40% tƣ̉ vong do nhiễ m độ c thủ y ngân . Nguồ n thủy ngân từ nƣớc thải nhà máy sản xuất vinyl clorua thải ra vịnh . + Sự cố Seveso (Ý) - 7/1976 - mộ t bì nh phả n ƣ́ ng tổ ng hợ p triclorophenol bị nổ gây ra nhiễ m độ c dioxin (sản phẩm phụ ) trên diệ n tí ch 1500 ha ở ngoạ i ô Milan , làm chế t hơn 700 súc vật và 1288 ngƣờ i bị nhiễ m độ c . + Thảm họa Bhopal (Ấn Độ ) - 12/1984 - sƣ̣ cố tạ i mộ t nhà má y hã ng Union Carbide đã làm 41 tấ n metylisocyanate bay hơi ra ngoà i , gây nhiễ m độ c cho 100.000 ngƣờ i dân xung quanh , trong đó 2000 ngƣờ i chế t . - Kiể m soá t ô nhiễ m môi trƣờ ng (environmental pollution control) bao gồ m các biện pháp ngăn ngƣ̀ a , xƣ̉ lý chấ t thả i hay là m giả m thiể u sƣ̣ ô nhiễ m môi trƣờ ng - nói cách khác là phòng chống ô nhiễm môi trƣờng . 4.2. Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG NƢỚC 4.2.1. Khái niệm, nguồn và tác nhân ô nhiễm nƣớc 4.2.1.1. Khái niệm - Ô nhiễm nƣớc là sự thay đổi thành phần và tính chất của nƣớc, có hại cho hoạt động sống bình thƣờng của con ngƣời và sinh vật, do sự có mặt của các tác nhân quá ngƣỡng cho phép. - Các dạng ô nhiễm nƣớc: Khoa Môi trường 28 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
30. + Tùy bản chất tác nhân , phân biệ t : ô nhiễ m chấ t vô cơ , ô nhiễ m chấ t hƣ̃ u cơ , ô nhiễ m vi sinh vậ t , ô nhiễ m nhiệ t , ô nhiễ m chấ t rắ n lơ lƣ̉ ng , ô nhiễ m phó ng xạ , + Theo đố i tƣợ ng bị ô nhiễ m , phân biệ t: ô nhiễ m sông , ô nhiễ m hồ , ô nhiễ m biể n , ô nhiễ m nƣớ c mặ t , ô nhiễ m nƣớ c ngầ m . 4.2.1.2. Nguồn ô nhiễm - Các nguồn gây ô nhiễm nƣớc có thể là tự nhiên hay nhân tạo : + Nguồ n tự nhiên: nhiễ m mặ n , nhiễ m phè n , thố i rƣ̃ a xá c độ ng thƣ̣ c vậ t, + Nguồ n nhân tạ o : nƣớ c thả i tƣ̀ cá c khu dân cƣ (nƣớ c thả i sinh hoạ t ), nƣớ c thả i công nghiệ p ,, - Ngƣờ i ta phân biệ t : + Nguồ n ô nhiễ m cố đị nh (nguồ n điể m), ví dụ : cố ng xả nƣớ c thả i + Nguồ n ô nhiễ m phân tán (nguồ n không điể m), ví dụ: nƣớ c chả y trà n đồ ng ruộ ng 4.2.1.3. Tác nhân gây ô nhiễm nước Có thể phân tác nhân gây ô nhiễm nƣớc thành các nhóm cơ bản: + Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (ví dụ: đƣờng, protein ) + Các chất hữu cơ bền vững (ví dụ: thuốc trừ sâu DDT, dioxin ) + Dầu mỡ. + Các chất vô cơ (ví dụ: muối amôni, nitrit, nitrat, phosphat, ) + Các kim loại nặng (ví dụ: Pb, Cu, Hg, As, ) + Các chất phóng xạ. + Các sinh vật gây bệnh (ví dụ: vi khuẩn gây tả, lỵ, thƣơng hàn; virus gây tiêu chảy, ) + Các chất rắn. + Các khí hòa tan (ví dụ: H2S, NH3, ) 4.2.1.4. Các thông số đánh giá chất lượng nước và sự ô nhiễm nước - Chấ t lƣợ ng nƣớ c hay mƣ́ c độ ô nhiễ m nƣớ c đƣợ c đá nh giá qua 3 nhóm thông số : + Các thông số vật lý: nhiệ t độ , màu, mùi, vị, độ dẫ n điệ n, độ phó ng xạ + Các thông số hoá học : pH, chấ t rắ n lơ lƣ̉ ng (SS), oxy hoà tan (DO), nhu cầ u oxy sinh hóa (BOD), nhu cầ u oxy hó a họ c (COD), dầ u mỡ , clorua , sunphat , amôni , nitrit , nitrat , photphat, các kim loại nặng , thuố c trƣ̀ s âu, các chất tẩy rửa , + Các thông số vi sinh: tổ ng coliform , coliform nguồ n gố c phân , E.Coli, - Ví dụ 3 thông số phổ biế n : + Chấ t rắ n lơ lƣ̉ ng (SS -suspended solids ): là nồng độ các chất không tan trong nƣớc và đƣợ c xá c đị nh bằ ng cá ch lọ c mẫ u nƣớ c qua giấ y lọ c tiêu chuẩ n ; cặ n thu đƣợ c trên giấ y lọc sau khi sấy ở nhiệt độ 1050C đế n khi khố i lƣợ ng không đổ i đem cân xá c đị nh khố i lƣợ ng . Đơn vị : mg/L. + Nhu cầ u oxy sinh hóa (BOD- Biochemical Oxygen Demand ): là lƣợ ng oxy cầ n thiế t để ôxy hoá các chất hữu cơ trong nƣớc bởi vi sinh vật hiếu khí trong một khoảng thời gian xá c đinh . Nó đặc trƣng cho lƣợng chất hữu cơ dễ bị phân huỷ bởi các vi sinh vật . Thƣờ ng đố i vớ i nƣớ c thả i sinh hoạ t , để phân huỷ hết các chất bẩn hữu cơ đòi hỏi thời gian trên 20 ngày, tuy nhiên thƣ̣ c tế ngƣờ i ta chỉ xá c đị nh BOD 5 tƣơng ƣ́ ng vớ i 5 ngày đầ u mà thôi . Đơn vị : mg O2/L + Nhu cầ u oxy hoá họ c (COD - Chemical Oxygen Demand ): là lƣợng ox y tƣơng đƣơng cầ n thiế t để ôxy hoá bằ ng hó a họ c cá c chấ t hƣ̃ u cơ có trong nƣớ c . Đạ i lƣợ ng nà y đặ c trƣng cho tấ t cả cá c chấ t bẩ n hƣ̃ u cơ có trong nƣớ c . Đơn vị : mgO2/L. Khoa Môi trường 29 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
31. 4.2.2. Các tác động của ô nhiễm nƣớc - Đối với các hệ sinh thái nƣớc – suy giảm oxy hòa tan, gây nhiễm độc nƣớc, tiêu diệt sinh vật trong nƣớc, suy giảm đa dạng sinh học, - Đối với con ngƣời – giảm nguồn nƣớc sạch, trực tiếp tác động đến sức khỏe (qua ăn uống) hay gián tiếp (qua trung gian truyền bệnh), - Đối với các hoạt động phát triển: giảm năng suất sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản, tăng chi phí sản xuất công nghiệp, suy giảm các dịch vụ du lịch, 4.2.3. Kiểm soát ô nhiễm nƣớc Kiể m soá t ô nhiễ m nƣớ c đƣợ c thƣ̣ c hiệ n thông qua cá c hệ thố ng công cụ : (1). Công cụ phá p luậ t: các luật , văn bả n dƣớ i luậ t , các tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc , - Ngày nay ô nhiễm nƣớc đã có quy mô khu vực và toàn cầu , các luật lệ kiểm soát ô nhiễm cũng cần có tính khu vực hay toàn cầu ; cầ n sự đồng thuận và hợp tác quốc tế , đa quố c gia . - Tiêu chuẩ n chấ t lượ ng nướ c quy đị nh cá c giớ i hạ n cầ n phả i tuân thủ để duy trì chấ t lƣợ ng nƣớ c mong muố n . Có các loại tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc sau : Tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc nguồn dùng cho các mục đích nhƣ: cấp nƣớc sinh hoạt cho dân cƣ, cho từng lĩnh vực hoạt động sản xuất nông nghiệp hay công nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản, dùng cho hoạt động vui chơi giải trí, thể thao, Tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc cấp trực tiếp (sau khi xử lý nƣớc nguồn): cấp nƣớc cho ăn uống, sinh hoạt, công nghiệp, Tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc thải cho phép xả vào các vực nƣớc tự nhiên nhƣ sông, hồ, ven biển,, (2). Công cụ tà i chí nh: – Quy đị nh thu lệ phí xả thải (theo lƣợng nƣớc dùng, lƣợng chất thải, lƣợng nƣớc thải); – Quy định xƣ̉ phạ t vi phạ m gây ô nhiễ m nƣớ c ; – Các khoản tài chính khuyế n khí ch , hỗ trợ hoạ t độ ng , giải pháp kiểm soát ô nhiễm , nhƣ Quỹ Môi trƣờng. – Mộ t nguyên tắ c quả n lý ô nhiễ m nƣớ c là " ngƣời gây ô nhiễ m phả i tr ả cho sự ô nhiễm” (nguyên tắ c 3P: Polluter Pay Principle). (3). Công cụ quy hoạ ch: quy hoạ ch cá c nguồ n thả i , quy hoạ ch sƣ̉ dụ ng nƣớ c , (4). Công cụ kỹ thuậ t: ví dụ 4 nhóm giải pháp kỹ thuật : - Các giải pháp giảm sự phát sinh chấ t thả i (thay đổ i công nghệ , tách riêng các dòng thải , sản xuất sạch hơn ) - Các giải pháp giảm chất thải sau phát sinh (xƣ̉ lý nƣớ c thả i , tái sử dụng chất thải , ) - Các giải pháp cải thiện khả năng tiếp nhận thải của nơi nhậ n thả i (thông khí dò ng chả y , ) - Các giải pháp sinh thái (sƣ̉ dụ ng cá c hệ độ ng thực vậ t tƣ̣ nhiên đồ ng hó a chấ t thả i ) 4.3. Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 4.3.1. Khái niệm và các nguồn ô nhiễm không khí 4.3.1.1. Khái niệm - Không khí tƣ̣ nhiên có thành phần các chất khí thích hợp cho đời sống con ngƣời và sinh vậ t (78% nitơ , 21% oxy và 1% mộ t số khí khá c ). Không khí bị ô nhiễ m khi mộ t số tá c nhân thả i và o không khí gây tá c hạ i đế n sƣ́ c khoẻ con ngƣờ i , các hệ si nh thá i và cá c vậ t liệ u khá c nhau hoặc gây ra sự giảm tầm nhìn xa . - Các tác nhân ô nhiễm không khí có thể ở dạng rắn (bụi), ở dạng giọt (sƣơng mù quang hoá) hay dạng khí (SO2, NO2, CO, ). Các tác nhân ô nhiễm không khí chủ yếu : CO, NOx, SO2, các hydrocarbon, bụi. Khoa Môi trường 30 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
32. 4.3.1.2. Các nguồn gây ô nhiễm không khí Về bả n chấ t, phân biệ t hai nhó m nguồ n ô nhiễ m không khí : - Nguồ n thiên nhiên: bão cát, núi lửa phun , cháy r ừng, xác sinh vật thối rữa , - Nguồ n nhân tạ o: do cá c hoạ t độ ng con ngƣờ i , gồ m: + Sản xuất công nghiệp : ống khói nhà máy nhiệt điện , hoá chất, luyệ n k im, đặc điểm là có nồng độ chất độc hại cao và tập trung. + Giao thông vậ n tả i: khí xả từ xe ô tô , xe má y, máy bay, ; đặ c điể m là di động, phân tán rộng + Sinh hoạ t: bế p đun, lò sƣởi, đố t rá c , ; đặc điểm là quy mô nhỏ nhƣng tác động cục bộ trực tiếp trong mỗi gia đình nên có thể để lại hậu quả lớn về lâu dài. 4.3.2. Sự phát tán của chất ô nhiễm trong môi trƣờng không khí - Mộ t chấ t sau khi bị thả i và o không khí sẽ phá t tá n đi cá c nơi . Quá trình phát tán phụ thuộc vào nhiều yếu tố : điề u kiệ n khí tƣợ ng (hƣớ ng gió , tố c độ gió , nhiệ t độ và độ ẩ m không khí); đị a hì nh , thành phần khí và bụi thải , - Nhiệt độ của không khí có ảnh hƣởng đến sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm trong không khí ở tầng gần mặt đất. Thƣờ ng cà ng lên cao nhiệ t độ không khí cà ng giả m nhƣng trong mộ t số trƣờ ng hợ p có hiệ n tƣợ ng ngƣợ c lạ i , càng lên c ao nhiệ t độ không khí cà ng tăng . Hiệ n tƣợ ng nà y gọ i là sƣ̣ " nghịch đảo nhiệt " và nó cản trở sự phát tán , gây nồ ng độ đậ m đặ c nơi gầ n mặ t đấ t . - Ngƣờ i ta đã xây dƣ̣ ng cá c phƣơng trì nh toá n họ c để mô tả sƣ̣ phá t tá n củ a chấ t ô nhiễ m trong không khí gọ i là cá c mô hì nh phá t tá n ô nhiễ m . Các mô hình này cho phép đánh giá sƣ̣ ô nhiễ m , dƣ̣ bá o ô nhiễ m và tƣ̀ đó đề xuấ t cá c giả i phá p kiể m soá t ô nhiễ m thí ch hợ p . 4.3.3. Các tác động của ô nhiễm không khí 4.3.3.1. Nhữ ng vấ n đề toà n cầ u liên quan đế n ô nhiễ m không khi ́ (1). Hiệ u ứ ng nhà kí nh và sự ấ m lên toà n cầ u - Bình thƣờng , mộ t số khí - đặ c biệ t là CO 2 - trong khí quyể n có khả năng giƣ̃ lạ i mộ t phầ n bƣ́ c xạ phá t đi t ừ mặt đất tạo ra một nhiệt độ đủ ấm cho Trái đất (giố ng nhƣ nhà kính trồ ng cây) - gọi là hiệu ứng nhà kính (greenhouse effect). - Tuy nhiên do hoạ t độ ng con ngƣờ i , nồ ng độ khí CO 2 thải vào khí quyển ngày càng tăng , làm bức xạ bị giữ lại nhiều hơn nên nhiệt độ trung bình của trái đất ngày càng tăng lên . Đó là hiện tƣợng "ấm lên toàn cầu " đƣợ c cá c nhà môi trƣờ ng họ c quan tâm nhiề u trong thờ i gian gầ n đây . Ƣớc tính trong vòng 100 năm qua , nhiệ t độ trung bì nh Trá i đấ t đã tăng lên khoảng 0,5  0,6oC - Nhiệ t độ Trá i đấ t tăng lên sẽ là m biến đổi khí hậu, tăng mƣ̣ c nƣớ c biể n do tan băng ở 2 cƣ̣ c là m ngậ p nhiề u vù ng trên thế giớ i , làm tăng các thiên tai (lụt, bão), gây nhiễ m mặ n nhiề u con sông , (2). Sự suy giả m tầ ng ozon - Trái đất đƣợc che chở bởi một tầng ozon trong tầng bình lƣu khí quyển (ở độ cao 11-65 km). Nó chặn lại các tia cực tím từ mặt trời , các tia này có thể gây ra tác hại xấu cho sinh vậ t và con ngƣờ i trên mặ t đấ t (ví dụ ung thƣ da ). Ƣớc tính giảm sút 1% tầng ozôn trong khí quyển làm lƣợng tia cực tím chiếu xuống Trái đất tăng lên 2%, điều đó làm cho số trƣờng hợp bị ung thƣ tăng lên 5 đến 7%. - Việ c sƣ̉ dụ ng nhiề u cá c chấ t CFC (CloroFluoroCarbon ) trong kỹ nghệ lạ nh , trong công nghệ rƣ̉ a mạ ch in điệ n tƣ̉ , trong nhiề u năm trƣớ c đây đã là m tí ch luỹ chú ng trong tầ ng bình lƣu . Các chất CFC phân hủy khí ozon (O3), làm suy giảm nồng độ , độ dà y tầ ng ozon. Quan sá t cho thấ y sƣ̣ suy giả m xả y ra mạ nh ở trên 2 cƣ̣ c, nhấ t là Nam Cƣ̣ c , tạo ra các “lỗ hổ ng ozon” . Khoa Môi trường 31 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
33. (3). Mưa acid - Nƣớ c mƣa bì nh thƣờ ng chỉ có tí nh acid hơi nhẹ , không có tá c hạ i gì . Tuy nhiên , các khí thải nhƣ SO 2, NO2 do con ngƣờ i thả i và o khí quyể n đã phả n ƣ́ ng vớ i hơi nƣớ c tạ o thà nh các acid (H2SO4, HNO3), chúng làm cho nƣớc mƣa có tính acid mạnh hơn . - Mƣa acid thƣờ ng không xả y ra tạ i nơi thả i ra cá c khí thả i nó i trên (khu công nghiệ p ) mà lại xảy ra ở các vùng lân cận do sự di chuyển các đám mây . 4.3.3.2. Tác động lên sức khoẻ con người - Phầ n lớ n cá c chấ t ô nhiễ m đề u gây tá c hạ i đố i vớ i sƣ́ c khoẻ con ngƣờ i , ảnh hƣởng mãn tính hay cấp tính , có thể gây ra tử vong. Ví dụ: CO gây ra ngạ t thở có thể dẫ n đế n tƣ̉ vong ; SO2 gây ra kí ch ƣ́ ng đƣờ ng hô hấ p , viêm loé t phế quả n và phổ i ; bụi chì gây ra tổn hại gan , thậ n, hệ thầ n kinh ; các hạt bụi nhỏ (dƣớ i 4 m) gây hủ y hoạ i phổ i , ung thƣ phổ i, - Điể n hì nh nhƣ vụ ngộ độ c khó i sƣơng ở Luân Đôn năm 1952 gây tƣ̉ vong 5000 ngƣờ i . Tác động của CO đối với sức khỏe con ngƣời Trong cơ thể, CO cạnh tranh với O2 kết hợp với Hemoglobin: HbO2 + CO → HbCO + O2 (ái lực của CO gấp 200-300 lần O2) Tùy theo nồng độ CO trong không khí, mức độ ảnh hƣởng sức khỏe khác nhau: Nồng độ CO, ppm % HbO2 chuyển thành HbCO Ảnh hƣởng lên ngƣời 10 2 Nhận thức và thị giác giảm 100 15 Đau đầu, hoa mắt, uể oải 250 32 Mất khả năng nhận thức 750 60 Tử vong sau vài giờ 1000 66 Tử vong tức thời 4.3.3.3. Tác động lên động thực vật và các công trình xây dựng - Khí SO 2 và Cl2 là các chất gây ô nhiễm có hại với thực vật nhất . Nồng độ SO2 trong không khí khoảng 0,03 ppm đã gây ảnh hƣởng đến sinh trƣởng của rau quả. Ở nồng độ cao thì trong một thời gian ngắn đã làm rụng lá và gây chết đối với thực vật. Ở nồng độ thấp nhƣng với thời gian kéo dài một số ngày sẽ làm lá vàng úa và rụng. Khí SO 2 đặc biệt có hại đối với lúa mạch và cây bông. Nhiều loài hoa và cây ăn quả kể cả cam quýt, đặc biệt nhạy cảm đối với Cl2 trong nhiều trƣờng hợp ngay cả nồng độ tƣơng đối thấp. - Đặc biệt , mƣa axit ả nh hƣở ng rõ rệ t đế n cá c hệ sinh thá i thủ y vƣ̣ c (ao, hồ ) và đất, làm giảm pH , các sinh vật su y yế u hoặ c chế t , tác động tới rừng . Ví dụ ở Thụy Điển tổn thất 4,5 triệ u m 3 gỗ mỗ i năm do mƣa acid . - Mƣa acid cũ ng là m hƣ hỏ ng cá c công trì nh xây dƣ̣ ng , các tƣợng đài , các di tích lịch sử và văn hoá , bằ ng kim loạ i , đá vô i, bê tông , do quá trì nh ăn mò n , rƣ̉ a trôi , Sắt thép và các kim loại khác ở trong môi trƣờng khí ẩm, nóng bị ô nhiễm khí SO 2 thì bị han gỉ rất nhanh. 4.3.4. Các biện pháp kiểm soát ô nhiễm không khí - Tƣơng tƣ̣ ô nhiễ m nƣớ c , các biện phá p kiể m soá t ô nhiễ m không khí có thể là : + Quản lý và kiểm soát chất lƣợng môi trƣờng không khí bằng pháp luật , tiêu chuẩ n chấ t lƣợ ng môi trƣờ ng không khí . + Quy hoạ ch xây dƣ̣ ng đô thị và khu công nghiệ p hạ n chế tố i đa ô nhiễ m không khí khu dân cƣ . + Trồ ng cây để hạ n chế bụ i, tiế ng ồ n, cải thiện chất lƣợng không khí thông qua sự hấp thụ CO 2 + Áp dụng các biện pháp công nghệ , lắ p đặ t cá c thiế t bị thu lọ c bụ i và xƣ̉ lý khí độ c hạ i trƣớ c khi thả i ra không khí , phát triển các công nghệ sạch , Khoa Môi trường 32 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
34. 4.4. Ô NHIỄM ĐẤT 4.4.1. Các tác nhân và nguồn ô nhiễm đất - Ô nhiễ m đấ t là mộ t trong cá c hì nh thƣ́ c suy thoá i tà i nguyên đấ t hiệ n nay . Sƣ̣ có mặ t trong đấ t cá c tá c nhân ô nhiễ m là m ả n h hƣở ng trƣớ c hế t đế n cá c sinh vậ t trong đấ t , sau đó đế n các cây trồng và sản phẩm , rồ i đế n con ngƣờ i ; gây ô nhiễ m cá c nguồ n nƣớ c . (1). Ô nhiễ m đấ t bở i cá c tá c nhân sinh họ c - Nguồn ô nhiễm: chủ yếu do sử dụng phân hữu cơ trong nông nghiệp chƣa qua xử lý các mầm bệnh, ký sinh trùng, vi khuẩn, - Đất đƣợc coi là nơi lƣu giữ và lan truyền các tác nhân gây bệnh nhƣ : + các vi khuẩn và động vật nguyên sinh gây bệnh đƣờng ruột (lỵ, thƣơng hà n, phó thƣơng hàn, tả, ) + các ký sinh trùng (giun - sán, ve bé t ) - Các con đƣờng lan truyền bệnh qua đất có thể là : ngƣờ i - đấ t - ngƣờ i; độ ng vậ t nuôi - đấ t - ngƣờ i; đấ t - ngƣờ i . (2). Ô nhiễ m đấ t bở i cá c tá c nhân hó a họ c  Ô nhiễm phân bó n, hoá chất BVTV - Khi bó n phân vô cơ và o đấ t , cây trồ ng sẽ không sƣ̉ dụ ng hế t (60% vớ i cây trồ ng cạ n , 20- 30% vớ i lú a nƣớ c ); phầ n cò n lạ i chuyể n hoá thà nh cá c chấ t ô nhiễ m đấ t , nƣớ c. Ví dụ phân - - + đạ m sẽ chuyể n thà nh nitrat (NO3 ), nitrit (NO2 ), amôni (NH4 ), Phân hƣ̃ u cơ là m tăng hàm lƣợng khí CH 4, H2S, trong đấ t do bị phân huỷ kỵ khí - Dƣ lƣợ ng cá c hoá chấ t BVTV : độ c đố i độ ng vậ t , ngƣờ i; đặ c biệ t nhó m cơ -clo (DDT, 666, ) tồ n tạ i lâu bề n trong đấ t (10-20 năm).  Ô nhiễm cá c kim loạ i độ c (Zn, Hg, Cu, Pb, Cd, Ni, Cr, ) - Đi và o đấ t chủ yếu tƣ̀ nƣớ c thả i công nghiệ p các ngành nhƣ pin -ắc quy, in, thuộ c da , mạ điệ n, Ví dụ : NT nhà má y pin Văn Điể n chƣ́ a Zn , Hg, Cd đã gây ô nhiễ m đấ t trồ ng rau xung quanh khu vƣ̣ c nhà má y . - Bụi chì trong khí thải động cơ khi lắng đọng gây ô nhiễm đất ven các tuyến giao thông . - Nƣớ c thấ m tƣ̀ cá c bã i rá c đô thị cũ ng đó ng gó p cá c kim loạ i nặ ng và o đấ t .  Ô nhiễm dầ u mỡ - Tƣ̀ cá c hoạ t độ ng khai thác dầu trên đất liền , các hoạt động sửa chữa -bảo trì ô tô , các sự cố do chuyên chở ,  Các tác hại do ô nhiễm hoá học - Làm chua đất , phá hỏng kết cấu hạt keo đất - Gây hạ i cá c sinh vậ t số ng trong đấ t , nhấ t là cá c vi si nh vậ t có í ch - Độc đối với động thực vật sinh sống trên đất . (3). Ô nhiễm đất do tác nhân vật lý - Ô nhiễm nhiệt chủ yếu từ các quá trình sản xuất công nghiệp và thƣờng mang tính cục bộ. Nhiệt độ trong đất tăng sẽ ảnh hƣởng đến hoạt động của vi sinh vật, làm sự phân hủy diễn ra theo kiểu kỵ khí với nhiều sản phẩm trung gian gây độc cho cây trồng nhƣ NH3, H2S, CH4 đồng thời làm chai cứng và mất chất dinh dƣỡng. - Ô nhiễm do phóng xạ do các chất thải của các cơ sở khai thác, nghiên cứu và sử dụng các chất phóng xạ. Các chất phóng xạ đi vào đất, từ đất vào cây trồng sau đó có thể đi vào ngƣời. 4.4.2. Kiể m soá t ô nhiễ m đấ t Các giải pháp chủ yếu để kiểm soát ô nhiễm đất gồm : - Thiế t lậ p cá c tiêu chuẩ n chấ t lƣợ ng môi trƣờ ng đấ t . Khoa Môi trường 33 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
35. - Sƣ̉ dụ ng hợ p lý phân hó a họ c , các hoá chất BVTV (thuố c trƣ̀ sâu , diệ t cỏ , ) nhằ m bả o vệ đờ i số ng vi sinh vậ t , thƣ̣ c vậ t và độ ng vậ t trong đấ t . - Quản lý tốt chất thải rắn đô thị và khu công nghiệp , ví dụ: + Tách riêng các chấ t thả i rắ n có thể tá i sƣ̉ dụ ng nhƣ giấ y , nhƣ̣ a, kim loạ i , vỏ hộp + Tách các rác thải hữu cơ nhƣ sản phẩm từ động vật , thƣ̣ c vậ t để làm phân hữu cơ . + Chấ t thả i rắ n chƣ́ a cá c mầ m bệ nh , vi khuẩ n phải đƣa vào lò thiêu để tiêu hủy các mầm bệ nh và vi khuẩ n . + Chấ t thả i cò n lạ i đƣợ c chôn lấ p tạ i cá c bã i chôn lấ p hợ p vệ sinh (sanitary landfill ) để ngăn ngƣ̀ a đƣợ c sƣ̣ rò rỉ chấ t thả i . + Các chất thải độc hại , chấ t nổ , chấ t phó ng xạ cầ n có kỹ thuật xử lý riêng . Hiện nay ngƣời ta quan tâm đến nhóm giải pháp 3R: Giảm phát sinh (Reduction) – Tái sử dụng (Reuse) – Tái chế (Recycling); nhƣ là những giải pháp ƣu tiên cao nhất: Giảm phát sinh Tái sử dụng Tái chế, ủ Đốt Chôn lấp 4.5. Ô NHIỄM TIẾNG ỒN - Ô nhiễm tiếng ồn cũng là một dạng ô nhiễm đáng chú ý (thƣờng đƣợc xếp vào ô nhiễm không khí). Khi tiếng ồn sinh ra vƣợt quá giới hạn cho phép sẽ gây tác động xấu đến sức khỏe con ngƣời. - Tiế ng ồ n không chỉ là m hạ i cơ quan thí nh giá c (tai) mà còn ảnh hƣởng tới các bộ phận khác của cơ thể , gây ra cá c rố i loạ n về thầ n kinh , tim mạ ch , huyế t á p , nộ i tiế t . - Các nguồn ô nhiếm tiếng ồn: o Công nghiệp – phát ra từ máy móc hoạt động nhƣ tiếng nổ động cơ, máy cƣa, o Sinh hoạt – phát ra từ các sinh hoạt con ngƣời nhƣ la thét, hát hò, mở radio, o Giao thông – phát ra từ phƣơng tiện nhƣ máy bay, ô tô, tàu hỏa,  Có thể tra cứu các tiêu chuẩn của Việt Nam ở địa chỉ: Khoa Môi trường 34 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009
36. Chƣơng 5. NHỮNG THÁCH THỨC MÔI TRƢỜNG HIỆN NAY 5.1. NHỮNG THÁCH THỨC MÔI TRƢỜNG HIỆN NAY TRÊN THẾ GIỚI 5.1.1. Tình hình chung Hiện nay nhiều vấn đề môi trƣờng đang diễn ra phức tạp ở tất cả các quốc gia trên thế giới.Theo báo cáo tổng quan môi trƣờng toàn cầu năm 2000 của UNEP (viết tắt GEO - 2000) đã tổng kết và khẳng định các xu hƣớng bao trùm khi loài ngƣời bƣớc vào thiên niên kỷ thứ 3. Thứ nhất: HST tự nhiên và sinh thái nhân văn mất cân bằng sâu sắc trong năng suất và trong phấn bố hàng hóa và dịch vụ Thứ hai: Thế giới đang ngày càng biến đổi, phát triển kinh tế tăng mạnh, nhiều vấn đề môi trƣờng nảy sinh. Sự phối hợp tỏng quản lý môi trƣờng ở quy mô quốc tế luôn bị tụt hậu không theo kịp sự tăng dân số và phát triển kinh tế. Thứ ba:. Nƣớc ngọt ngày càng trở nên khan hiếm và dự báo sẽ nảy sinh xung đột về nguồn nƣớc . Ngày 31/3/2005, tại London, một báo nghiên cứu đƣợc thực hiện bởi 1.360 nhà khoa học của 95 quốc gia đã công bố với những cảnh báo hết sức nghiêm túc rằng, 2/3 tài nguyên thiên nhiên có ảnh hƣởng tích cực tới cuộc sống của con ngƣời đã và đang bị huỷ hoại. Các tác giả gọi hiện thực này là “một cảnh báo khắc nghiệt” đối với toàn bộ thế giới. Nghiên cứu khẳng định “Hành động của con ngƣời đang tạo ra sức ép lớn đối với cơ cấu tự nhiên của Trái Đất và do vậy có thể làm giảm khả năng duy trì sinh tồn của các hệ thống trong tƣơng lai”. Những con số đƣợc nêu trong báo cáo: - Vì nhu cầu của con ngƣời về thức ăn, nƣớc sạch, gỗ, vật liệu và nhiên liệu, đã dẫn đến nhiều vùng đã bị khai thác quá mức cho phép - Nguồn nƣớc sạch đã giảm đáng kể trong vòng 40 năm qua. Con ngƣời hiện đang sử dụng từ 40 – 50% lƣợng nƣớc sạch - Ít nhất 1/4 nguồn cá đã đƣợc khai thác một cách vội vàng. Do vậy, ở một vài khu vực, lƣợng đánh bắt cá hiện chỉ còn ở mức dƣới 1% so với trƣớc đây - Từ năm 1980, khoảng 35% thực vật đã bị biến mất, 20% dải San hô ngầm của thế giới đã bị phá huỷ và khoảng 20% khác đang gặp nguy hiểm - Nạn phá rừng và những thay đổi khác có thể làm tăng bệnh sốt rét, dịch tả, mở đƣờng cho những bệnh tật nguy hiểm mới mà từ trƣớc đến nay chƣa đƣợc biết đến 5.1.2. Những vấn đề môi trƣờng chính trên thế giói - Hiệ n nay có rấ t nhiề u vấ n đề môi trƣờ ng mà cả thế giớ i đang quan tâm , đang phả i chịu ảnh hƣởng và cần phải giải quyết ở quy mô toàn cầu : + Sƣ̣ nóng lên toà n cầ u và sự biến đổi khí hậu + Sƣ̣ suy giả m tầ ng ozon + Sƣ̣ ô nhiễ m biể n và đạ i dƣơng + Sƣ̣ vậ n chuyể n xuyên biên giớ i cá c chấ t thả i nguy hiể m + Mƣa acid phá hủ y rƣ̀ ng , nhấ t là rƣ̀ ng nhiệ t đớ i + Sƣ̣ suy giả m nhanh đa dạ ng sinh họ c, + Sự hoang mạc hóa đất đai, - Khi đề cập đến những vấn đề môi trƣờ ng toà n cầ u , cần chú ý đến các đặc điểm sau: + lớn về mặt không gian và thời gian, có tác động kéo dài qua các thế hệ, + không tách biệt và độc lập mà có quan hệ với nhau rất phức tạp, + phần lớn do con ngƣời là thủ phạm gây ra và cũng chính họ là những nạn nhân của các ảnh hƣởng và tác hại của chúng; Khoa Môi trường 35 Bài giảng Khoa học Môi trường – 2009