Nghiên cứu thành công công nghệ truy vết nguồn rác thải đại dương

Lắp đặt thiết bị quan trắc sóng và dòng chảy (Signature 500) tại Vịnh Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa. (Ảnh HIẾU THỊNH)

Rác thải nhựa đại dương gồm ni-lông, chai nhựa, vỏ nhựa, lưới… hoặc có thể là những mảnh vụn có kích thước lớn (macro plastic debris - MPD) gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái môi trường biển và tiềm ẩn nguy cơ lây lan các bệnh nguy hiểm cho con người. Phần lớn rác thải nhựa đại dương có nguồn gốc từ đất liền và ra biển theo dòng chảy của sông.

Đối mặt với vấn đề nghiêm trọng này, việc thực hiện các biện pháp quản lý, nghiên cứu chuyên sâu để giảm thiểu ô nhiễm rác thải nhựa và xây dựng các chính sách nhằm hạn chế mảnh vụn nhựa là cấp thiết. Tuy nhiên, các dữ liệu xác định nguồn gốc, truy vết và nguyên nhân phát tán, tích tụ rác thải nhựa cũng như MPD tại các khu vực cửa biển, ven sông còn hạn chế, nhất là đối với các nước đang phát triển.

Trước thực trạng này, Thạc sĩ Nguyễn Đức Thịnh và các đồng nghiệp ở Viện Hải Dương học, Viện Hàn lâm đã quyết tâm triển khai, thực hiện đề tài (do ông làm Chủ nhiệm): “Nghiên cứu, đánh giá quá trình vận chuyển và phát tán rác thải nhựa kích thước macro ở các vùng cửa sông ven biển Nam Trung Bộ” (mã số: VAST06.05/22-23).

Khu vực điển hình được nhóm nghiên cứu lựa chọn là Vịnh Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa, bởi đây là một trong những trung tâm du lịch và nuôi trồng thủy hải sản quan trọng của Việt Nam. Hơn nữa các vấn đề về dữ liệu khí tượng, thủy văn, hải văn, địa hình khu vực tỉnh Khánh Hòa khá phức tạp do gió mùa, phù hợp khuôn khổ đề tài nghiên cứu.

Đối với việc đánh giá các hoạt động kinh tế-xã hội liên quan ô nhiễm MPD tại các cửa sông, ven biển khu vực Nam Trung Bộ, nhóm nghiên cứu lựa chọn các tỉnh Quảng Ngãi, Bình Định (nay là tỉnh Gia Lai), Ninh Thuận (nay là tỉnh Khánh Hòa), bởi sự phát triển về kinh tế-xã hội đi kèm với việc gia tăng ô nhiễm rác thải nhựa từ các hoạt động sinh hoạt, đánh bắt và nuôi trồng thủy hải sản.

Trong quá trình nghiên cứu, nhóm đã kết hợp dữ liệu thực địa với công nghệ mô hình hóa hiện đại. Điển hình, nhóm sử dụng phao trôi (drifter) được làm từ ống nhựa PVC gắn GPS Trace của Cộng hòa Pháp để giám sát hành trình rác thải nhựa trên biển tại vị trí cửa sông Cái, cửa sông Tắc và các khu vực biển mở chịu ảnh hưởng trực tiếp gió mùa. Đây là phương pháp Lagrangian - quan sát chuyển động các vật thể trôi theo dòng nước, thường được áp dụng trong các nghiên cứu quy mô lớn.

Ngoài ra, nhóm còn sử dụng các phương pháp nghiên cứu định tính và định lượng như: Khảo sát thực địa và lấy mẫu; mô hình hóa thủy động lực và vận chuyển rác thải MPD; phân tích thống kê, không gian, thời gian...

Đây là lần đầu tại Việt Nam, một công trình nghiên cứu khoa học áp dụng cả hai phương pháp để mô phỏng hành trình rác thải nhựa đại dương theo từng mùa, từng cửa sông; mang lại sự chính xác cho kết quả nghiên cứu và mở ra khả năng ứng dụng trực tiếp trong công tác dự báo, truy vết nguồn rác thải nhựa vùng ven biển.

Theo ông Thịnh, điểm mới của đề tài nghiên cứu là sự kết hợp giữa khảo sát thực địa (thả phao trôi đo dòng chảy, ghi nhận rác nổi) với mô hình số và dữ liệu khí tượng-hải dương. Nhờ vậy, kết quả nghiên cứu không chỉ phản ánh hiện trạng mà còn dự báo sự vận chuyển, tích tụ rác thải nhựa tại các khu vực.

Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng kết hợp các dữ liệu đầu vào gồm: Dữ liệu gió từ bộ khí tượng tái phân tích (ERA5), dòng chảy biển từ mô hình Delft3D và dữ liệu thực đo từ hệ thống các phao trôi nhằm tái hiện chính xác hướng đi, tốc độ di chuyển và vị trí tích tụ của MPD dưới tác động của các điều kiện khí tượng, hải văn theo các mùa gió đông bắc và tây nam.

Quá trình mô phỏng đã xác định chính xác các khu vực có nguy cơ cao tích tụ rác thải, như: Đầm Nha Phu, Bãi Dài, bãi biển Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa. Quá trình khảo sát, thu thập và phân tích thực địa cũng cho thấy tình trạng ô nhiễm MPD nghiêm trọng, nhất là tại các điểm: phường Phan Thiết, cảng Phan Rí, bãi Chí Công, tỉnh Lâm Đồng; khu vực Sa Kỳ và Mỹ Á, tỉnh Quảng Ngãi.

Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu xác định có tới 45,45% số điểm khảo sát trong tình trạng ô nhiễm nặng, 33,33% số điểm ô nhiễm nhẹ và 9,09% đánh giá khá sạch. Mô hình này có tên là VAST-PlasticDrift, được cho là dễ sử dụng, người dùng chỉ cần nhập vị trí phát thải và thời gian mong muốn sẽ sớm nhận được kết quả mô phỏng hành trình của rác thải nhựa.

Nhận xét về đề tài nghiên cứu, các thành viên Hội đồng nghiệm thu cấp Viện Hàn lâm đều đánh giá: Đề tài đã có những đóng góp khoa học quan trọng khi áp dụng thành công mô hình thủy động lực Delft3D và công cụ mã nguồn mở Opendrift để mô phỏng quá trình vận chuyển, phát tán rác thải nhựa kích thước lớn (MPD) trong khu vực nghiên cứu.

Nhóm nghiên cứu đã xây dựng được biểu đồ phân bố dòng chảy 2D bằng phương pháp nội suy biến phân (2Dvar), xác định quỹ đạo di chuyển của MPD từ hai cửa sông ven biển Nam Trung Bộ. Từ đó, dự báo mức độ ảnh hưởng của sự gia tăng MPD từ sông, nuôi trồng thủy sản, du lịch-bến cảng đến kinh tế-xã hội trong khu vực. Trên cơ sở đó, đề xuất được các giải pháp khả thi, phù hợp thực tiễn nhằm giảm thiểu MPD, thể hiện tính ứng dụng và ý nghĩa thực tế cao.

Kết quả đề tài nghiên cứu được công bố trên hai bài báo của Tạp chí Ocean Science thuộc danh mục SCI-Q1 (IF:5.9). Đề tài cũng giúp Thạc sĩ Nguyễn Đức Thịnh và các đồng nghiệp mở ra những hướng nghiên cứu mới về theo dõi quá trình vận chuyển rác thải nhựa ở cửa sông Hồng, cửa sông Cửu Long để có cái nhìn toàn diện hơn; từ đó đánh giá tác động hệ sinh thái và xây dựng kịch bản quản lý, giảm thiểu rác thải nhựa, góp phần nâng cao nhận thức của cộng đồng về tầm quan trọng của bảo vệ môi trường biển cũng như tăng cường hợp tác quốc tế để chia sẻ dữ liệu và kinh nghiệm, hỗ trợ công tác quản lý biển bền vững

NHẬT MINH