Những sở sinh thái học nhân sinh đại dương dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển Những sở sinh thái học nhân sinh đại dương dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển Bởi: PGS TS NGƯT Phạm Văn Huấn Sinh thái học nhân sinh đại dương – hướng nghiên cứu khoa học hải dương học Do kết tác động nhân sinh, đại dương xuất nhân tố sinh thái bổ sung, có khả thúc đẩy tiến hóa tiêu cực hệ sinh thái biển Sự phát nhân tố kích thích triển khai nghiên cứu sâu rộng Đại dương Thế giới hình thành nên hướng khoa học Trong số có sinh thái học nhân sinh đại dương (Izrael, Shưban, 1988) Hướng khoa học nhằm nghiên cứu chế phản ứng sinh vật tác động nhân sinh cấp độ tế bào, thể, quần xã, quần thể động vật, hệ sinh thái khảo sát đặc điểm tương tác thể sinh vật môi trường sinh sống điều kiện biến đổi Đối tượng nghiên cứu sinh thái học nhân sinh đại dương ? biến đổi đặc trưng sinh thái học đại dương, trước hết biến đổi có giá trị để đánh giá tình trạng sinh thái sinh nói chung Cơ sở tìm kiếm phép phân tích tổng hợp trạng thái hệ sinh thái biển có tính đến tính đới địa lý mức độ tác động nhân sinh Sinh thái học nhân sinh đại dương sử dụng phương pháp phân tích sau vào mục đích mình: di truyền học (đánh giá mức nguy hiểm gây ung thư đột biến), tế bào học (nghiên cứu cấu tạo tế bào sinh vật biển trạng thái bình thường bị bệnh), vi sinh học (nghiên cứu thích nghi vi sinh vật chất ô nhiễm độc), sinh thái học (nhận thức quy luật hình thành phát triển quần thể quần xã động vật điều kiện sống cụ thể với mục đich dự báo trạng thái chúng điều kiện môi trường biến đổi), sinh thái - độc tố học (nghiên cứu 1/7 Những sở sinh thái học nhân sinh đại dương dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển phản ứng sinh vật biển với tác động ô nhiễm xác định nồng độ tới hạn chất ô nhiễm), hóa học (nghiên cứu toàn tập hợp chất hóa học tự nhiên nhân sinh môi trường biển) Nhiệm vụ sinh thái học nhân sinh đại dương xây dựng khoa học để xác định mức tới hạn chất ô nhiễm hệ sinh thái biển, đánh giá dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển, định chuẩn tác động nhân sinh lên Đại dương Thế giới xây dựng mô hình toán học trình sinh thái để dự báo tình sinh thái đại dương Những tri thức tượng sinh thái quan trọng đại dương (như trình sản xuất – phân hủy, diễn biến chu trình sinh địa hóa chất ô nhiễm v.v ) bị hạn chế không đủ thông tin Điều gây khó khăn cho việc dự báo tình sinh thái đại dương thực thi biện pháp bảo vệ tự nhiên Hiện nay, việc thực theo dõi sinh thái đại dương có ý nghĩa đặc biệt, chiến lược theo dõi nhằm vào quan trắc dài hạn vùng đại dương định với mục đích lập ngân hàng liệu bao quát biến đổi toàn cầu hệ sịnh thái đại dương Khái niệm dung lượng dung hòa Theo định nghĩa Iu A Izrael A V Shưban (1983, 1985), dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển Ai chất ô nhiễm i (hay tổng chất ô nhiễm) hệ sinh thái m ? sức chứa động lực tối đa lượng chất ô nhiễm (quy tính toàn vùng đơn vị thể tích hệ sinh thái biển), đơn vị thời gian tích tụ, phân hủy, chuyển hóa (biến đổi sinh học hay hóa học) mang trình trầm tích, khuếch tán hình thức vận chuyển khác ngoài, khỏi phạm vi thể tích hệ sinh thái mà không phá hoại hoạt động bình thường Phương trình động thái chất ô nhiễm môi trường biển có kể đến tính bất đồng không gian trình loại trừ chất khỏi hệ sinh thái (Izrael, Shưban, Ventsen, Sigaev, 1988) viết dạng 2/7 Những sở sinh thái học nhân sinh đại dương dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển 3/7 Những sở sinh thái học nhân sinh đại dương dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển Hình 8.1 Sơ đồ nguyên tắc tập hợp liệu ban đầu tiêu chuẩn đánh giá tác động tiêu cực để định chuẩn tác động nhân sinh tới môi trường biển (Izrael, Shiban, 1988) Tất đại lượng vế phải phương trình (8.2) trực tiếp đo số liệu nhận trình đợt khảo sát tổng hợp dài hạn trạng thái hệ sinh thái biển Trong trình tự xác định dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển chất ô nhiễm cụ thể (hình 8.1) bao gồm ba giai đoạn chính: 1) tính cân khối lượng thời gian sống chất ô nhiễm hệ sinh thái, 2) phân tích cân sinh học hệ sinh thái 3) ước lượng nồng độ tới hạn tác động chất ô nhiễm (hay NĐTHCP sinh thái) tới hoạt động khu sinh vật Để giải vấn đề định chuẩn sinh thái tác động nhân sinh tới hệ sinh thái biển, việc tính dung lượng dung hòa có tính đại diện nhất, tính đến nồng độ tới hạn tác động chất ô nhiễm, có sinh thái cao so với NĐTHCP vệ sinh hay NĐTHCP nghề cá Khi biết dung lượng dung hòa, áp lực sinh thái cho phép tới hạn (ALSTCPTH) thủy vực tính đơn giản Thí dụ, với chế độ ô nhiễm dừng thủy vực, ALSTCPTH dung lượng dung hòa Đánh giá dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển chất ô nhiễm thí dụ biển Bantich Mô hình đánh giá dung lượng dung hòa đề xuất thực thí dụ biển Bantich: tính toán giá trị dung lượng dung hòa cho loạt kim loại độc (Zn, Cu, Pb, Cd, Hg) chất hữu (PCB, BP) (Izrael, Shưban, Vensen, Sigaev, 1988) Bảng 8.1 Cân kim loại độc hệ sinh thái biển Bantich 4/7 Những sở sinh thái học nhân sinh đại dương dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển Trong giai đoạn đầu công việc tính toán, tác giả sử dụng tài liệu khảo sát sinh thái nhiều năm biển Bantich nguồn văn liệu, xác định nồng độ chất ô nhiễm hợp phần hệ sinh thái, tốc kết vón sinh học, thông lượng vật chất biên hệ sinh thái hoạt tính phân hủy vi khuẩn chất hữu Tất điều cho phép thành lập cân tính toán thời gian “sống” chất nêu hệ sinh thái (các bảng 8.1–8.5) Thời gian “sống” kim loại hệ sinh thái biển Bantich tỏ nhỏ chì, cađimi, thủy ngân, phần lớn kẽm cực tiểu đồng Thời gian “sống” PCB benzapiren vào khoảng 35 20 năm, điều quy định tất yếu đề hệ thống theo dõi vệ sinh biển Bantich Bảng 8.2 Cân BP PCB hệ sinh thái biển Bantich 5/7 Những sở sinh thái học nhân sinh đại dương dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển Trong giai đoạn nghiên cứu thứ hai, rằng, yếu tố nhạy cảm khu sinh vật chất ô nhiễm biến đổi hoàn cảnh sinh thái vi tảo phù du, đó, với tư cách trình – “tiêu điểm”, cần chọn trình sản xuất chất hữu sơ cấp Vì vậy, sử dụng liều lượng ngưỡng chất ô nhiễm thiết lập cho phù du thực vật Bảng 8.3 Hàm lượng thời gian lưu lại chất ô nhiễm ưu tiêntrong hệ sinh thái biển Bantich Các nồng độ trung bình kim loại độc nước biển có tỏ thấp liều lượng ngưỡng - hai bậc, nồng độ PCB BP thấp bậc Từ đây, hệ số dự trữ PCB BP nhỏ so với kim loại Các ước lượng dung lượng dung hòa vùng khơi biển Bantich (xem bảng 8.5) cho dòng kẽm, cađimi thủy ngân tuàn tự 2, 20 15 lần nhỏ giá trị cực tiểu dung lượng dung hòa hệ sinh thái kim loại nguy hiểm trực tiếp sản xuất sơ cấp Đồng thời, nhập lượng đồng chì vượt dung lượng dung hòa chúng, đòi hỏi đưa biện pháp đặc biệt để hạn chế dòng vật chất Nhập lượng BP chưa đạt tới trị số cực tiểu dung lượng dung hòa, PCB vượt Điều cuối nói lên tất yếu phải giảm thải PCB vào biển Bantich Bảng 8.4 Mức ô nhiễm tiêu sinh thái trạng thái quần thể phù du sinh vật hệ sinh thái biển Bantich 6/7 Những sở sinh thái học nhân sinh đại dương dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển Phương pháp áp dụng sử dụng để ước lượng dung lượng dung hòa áp lực sinh thái cho phép tới hạn khu vực khác nhau, phải tính đến đặc thù riêng đặc điểm ô nhiễm hệ sinh thái Bảng 8.5 Dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển Bantich chất ô nhiễm 7/7 ... 1988) viết dạng 2/7 Những sở sinh thái học nhân sinh đại dương dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển 3/7 Những sở sinh thái học nhân sinh đại dương dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển Hình 8.1 Sơ... du sinh vật hệ sinh thái biển Bantich 6/7 Những sở sinh thái học nhân sinh đại dương dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển Phương pháp áp dụng sử dụng để ước lượng dung lượng dung hòa áp lực sinh. .. định tất yếu đề hệ thống theo dõi vệ sinh biển Bantich Bảng 8.2 Cân BP PCB hệ sinh thái biển Bantich 5/7 Những sở sinh thái học nhân sinh đại dương dung lượng dung hòa hệ sinh thái biển Trong giai