1. Tóm tắt
Việc đánh giá sức chịu tải môi trường cho khu vực biển cũng rất đa dạng, có nhiều cách tiếp cận khác nhau và phương pháp thực hiện khác nhau. Tuy nhiên, mỗi một phương pháp đánh giá có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Trong bài báo này sẽ tập trung giới thiệu, phân tích một số phương pháp chính trong nghiên cứu đánh giá sức chịu tải môi trường cho khu vực biển trên cơ sở kế thừa kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn xây dựng nội dung, phương pháp, quy trình điều tra, đánh giá sức chịu tải môi trường của khu vực biển; áp dụng cho khu vực vịnh Nghi Sơn, tỉnh Thanh Hóa”.
2. Phương pháp nghiên cứu
Thu thập, tổng hợp thông tin, tài liệu trong nước và quốc tế; thống kê, đánh giấ tài liệu hiện có; tổ chức hội thảo và tham vấn chuyên gia…về phương pháp đánh giá sức chịu tải môi trường cho khu vực biển, hải đảo.
3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
3.1 Phương pháp kiểm kê và dự báo nguồn thải ven bờ [1].
Để tiến hành đánh giá các nguồn ô nhiễm ven bờ, bài báo đã sử dụng phương pháp tính tải lượng ô nhiễm phát sinh từ các nguồn: Nguồn sinh hoạt từ dân cư
Tải lượng ô nhiễm từ dân cư: Tải lượng từ nguồn này được dựa trên tổng số dân có trong khu vực và đơn vị tải lượng ô nhiễm sinh hoạt. Đơn vị tải lượng ô nhiễm được tham khảo theo tài liệu của Alexander P (WHO), 1993 [5].
Q_dc = P.Q_ix10^-3
Trong đó:
Q_dc: Tải lượng chất thải từ dân cư (tấn/năm)
P: Dân số các thành phố, quận/huyện (người)
Q_i: Đơn vị tải lượng thải sinh hoạt của chất i (kg/người/năm).
Tải lượng ô nhiễm từ hoạt động du lịch: tải lượng ô nhiễm từ khách du lịch được ước tính dựa trên tổng số ngày lưu trú mỗi năm của khách và đơn vị tải lượng ô nhiễm sinh hoạt.
Q_dl = n.Q_i/365
Trong đó:
Q_dl: Tải lượng ô nhiễm từ khách du lịch (tấn/năm)
Q_i: Đơn vị tải lượng thải sinh hoạt của chất i (kg/người/năm).
n: Tổng số ngày lưu trú của khách trong năm (ngày/năm)
Tổng tải lượng ô nhiễm từ nguồn sinh hoạt (Qsh) bằng tổng tải lượng ô nhiễm từ các khu dân cư (Qdc) và khách du lịch (Qdl).
Q_sh=Q_dc+Q_dl (tấn/năm)
Nguồn thải công nghiệp
Tải lượng thải công nghiệp tính theo công thức:
Q_ij =SV_j x C_ij x 10^-6_j= 1,n
Trong đó: 
Q_ij: Tải lượng chất thải i từ nguồn công nghiệp j (t/năm)
V_j- Thể tích nước thải hàng năm từ cơ sở j (m3/năm)
Cij – Nồng độ chất i trong nước thải từ cơ sở j (mg/l)
n – Số cơ sở công nghiệp trong vùng.
C_ij: Kết quả phân tích mẫu nước thải được lấy trực tiếp từ các cơ sở sản xuất. Thể tích nước thải Vj lấy theo kết quả phỏng vấn từng cơ sở. 
Lượng thải từ các khu, cụm công nghiệp được ước tính theo tải lượng thải trung bình hằng năm trên một đơn vị diện tích (ha) [2].
Nguồn thải chăn nuôi: Tải lượng do chăn nuôi được tính dựa trên tổng đàn giá súc, gia cầm hằng năm và suất phát thải đơn vị cho các loại gia súc, gia cầm.
Nguồn thải từ nuôi thủy sản: Nguồn thải từ nuôi thuỷ sản được ước tính dựa trên hệ số phát thải đơn vị và sản lượng nuôi thuỷ sản hàng năm của khu vực. Chất thải thuỷ sản chủ yếu là các chất dinh dưỡng và vật chất hữu cơ. 
Nguồn ô nhiễm do rửa trôi đất: Tải lượng ô nhiễm do rửa trôi đất được tính dựa trên số liệu về diện tích sử dụng đất các loại, số ngày mưa trung bình năm trong khu vực và hệ số phát thải ô nhiễm do rửa trôi từ các kiểu sử dụng đất.
Ước tính tải lượng ô nhiễm đưa vào các khu vực biển: Tỉ lệ rửa trôi là tỉ lệ phần trăm tải lượng ô nhiễm chảy ra biển trên tổng tải lượng ô nhiễm phát sinh trong các phụ lưu vực. Nhìn chung, đối với các nguồn ô nhiễm tập trung tỷ lệ rửa trôi phụ thuộc vào loại nguồn ô nhiễm, độ dốc địa hình, lượng mưa và khoảng cách từ các nguồn ô nhiễm tới biển. Vì vậy, với các phụ lưu nằm dọc theo đường bờ biển, các tải lượng ô nhiễm chảy thẳng vào vùng nước ven bờ hoặc qua các suối nhỏ tỷ lệ rửa trôi sẽ lớn hơn rất nhiều so với các phụ lưu nằm sâu trong lục địa. Ước tính tổng tải lượng ô nhiễm đưa vào khu vực nghiên cứu từ các nguồn khác nhau có thể sử dụng công thức sau:

SQ_ij = SQ_{ij phát sinh} x R_ij (1-H_ij)

Trong đó: SQ_ij: Tổng thải lượng của chất i vào khu vực của nguồn j
SQ_{ij phát sinh}: Tổng tải lượng ô nhiễm i phát sinh từ các nguồn j.
R_ij: Tỷ lệ đưa nước thải vào sông tương ứng với i và j
H_ij: Hiệu suất xử lý tương ứng với i và j.
Đối với các nguồn ô nhiễm trực tiếp trên mặt vịnh hoặc ven bờ, ven các đảo như nuôi thuỷ sản lồng, giàn, nuôi tôm công nghiệp hoặc từ khách du lịch, các làng chai, tỷ lệ rửa trôi có thể tính xấp xỉ 1.
Dự báo nguồn ô nhiễm: Phương pháp kiểm kê và dự báo nguồn thải ven bờ dựa trên kết quả kiểm kê các nguồn thải khác nhau từ ven bờ, như: Nguồn thải sinh hoạt từ dân cư, nguồn thải công nghiệp, nguồn thải chăn nuôi, nguồn thải từ nuôi thủy sản, nguồn ô nhiễm do rửa trôi đất, ước tính tải lượng ô nhiễm đưa vào các khu vực biển…và kịch bản phát triển KT-XH của khu vực, tiến hành mô phỏng, dự báo các nguồn ô nhiễm chính đổ vào khu vực biển. 
3.2 Phương pháp điều tra, khảo sát và phân tích trong phòng thí nghiệm
3.2.1 Phương pháp điều tra khảo sát
Các nội dung chính của phương pháp điều tra khảo sát bao gồm:
Tiến hành các thí nghiệm lắng đọng, phân hủy, khuếch tán, quang hợp tại các trạm để đánh giá khả năng tự làm sạch cho khu vực biển.
Đo đạc các yếu tổ thủy văn tại các vị trí khảo sát liên tục trong 72 giờ để phục vụ chạy mô hình và tính toán tỷ lệ trao đổi nước. Lấy mẫu nước biển tầng mặt và tầng đáy liên tục 3h/ốp để đo đạc và phân tích các thông số: Nhiệt độ, pH, DO, độ muối, độ đục, TSS, BOD₅, COD, NO_2-, NO₃, NH4+, PO₄^3-, SiO₃^2-, N-T, P-T, Chlorophyll-a và thực vật phù du.
Thu mẫu nước biển tầng mặt, đáy và trầm tích biển tại 3 khu vực nghiên cứu để đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường. Các thông số môi trường nước được khảo sát bao gồm: Nhiệt độ, pH, DO, độ muối, độ đục, TSS, BOD₅, COD, NO_2-, NO3-, NH+, PO₄^3-, SiO₃^2-, N-T, P-T, Chlorophyll-a, kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd, Hg, As), dầu mỡ, HCBVTV cơ clo. Các thông số khảo sát chất lượng trầm tích bao gồm: cấp hạt trầm tích, hàm lượng N-T, P-T, Ch/c, kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd, Hg, As), dầu mỡ, HCBVTV cơ clo, dầu mỡ.
3.2.2 Phương pháp đo đạc và phân tích trong phòng thí nghiệm
a) Phân tích các thông số môi trường nước
Phương pháp đo đạc và phân tích các thông số chất lượng nước được tiến hành theo các tiêu chuẩn của Việt Nam và thế giới ban hành.Cụ thể:
Đo đạc các thông số ngoài hiện trường bao gồm:
Phân tích hợp phần môi trường nước
b) Phân tích các thông số trong trầm tích: Cấp hạt; Nhu cầu tiêu hao oxy hóa; Phân tích N-T bằng phương pháp Kjendhal; Phân tích P-T bằng cách phá mẫu bằng axit nitric và pecloric; Các kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd, As, Hg: được phá mẫu bằng hỗn hợp axit HNO3-HCl; HCBVTV clo hữu cơ bao gồm: Lindan, Aldrin, Endrin, Dieldrin, 4,4’-DDD, 4,4’-DDT trong trầm tích bằng cách đo trên máy sắc khí với đầu đo cộng kết điện tử (ECD).
c) Phân tích các thông số sinh vật: Xác định sinh vật đáy bằng cách tách ra các nhóm lớn;xác định thực vật phù du bằng cách đếm tế bào, xác định thành phần loài trên kính hiển vi đảo ngược.
3.3 Phương pháp mô hình
Bài báo này khuyến nghị nên sử dụng kết hợp nhiều mô hình.
Khi sử dụng phương pháp mô hình trong tính toán sức chịu tải nói chung thường được thiết kế làm bốn khối: thủy động lực học, sinh học, lan truyền nhiễm bẩn, vận chuyển bùn cát.
Thực tế hiện nay có rất nhiều mô hình với các tính năng khác nhau, đáp ứng các yêu cầu mô phỏng một hệ thống tự nhiên khác nhau từ đơn giản đến phức tạp, đặc biệt là yêu cầu về các thông tin dữ liệu đầu vào cũng rất khác nhau. Có thể nói không thể xây dựng một mô hình hoàn chỉnh cho mọi trường hợp tính toán vì điều kiện thông tin, dữ liệu về môi trường các vùng biển nước ta còn thiếu nhiều. 
+ Mô hình thủy động lực và môi trường nước, nghiên cứu, đánh giá về quá trình lan truyền và phát tán vật chất và vận chuyển bùn cát như mô hình MIKE 21 với các mô đun thủy động lực (HD) và chất lượng nước (WQ) hay mô hình ECOMSED, bao gồm các mô hình thành phần: mô hình thủy động lực (ECOM), mô hình sóng gió (GLERL), mô hình chất lượng nước (RCA) và mô hình vận chuyển bùn cát (SED). Hình 2 dưới đây là sơ đồ mô phỏng các khối chức năng của mô hình ECOHAM do Viện Hải Dương Học thuộc trường đại học Hamburg Đức xây dựng. 
+ Mô hình ERSEM do Cộng đồng châu Âu phát triển từ năm 1995 là một mô hình kiểu chức năng về các sinh vật phù du trưởng thành nhằm mô tả các quá trình diễn ra trong các hệ sinh thái ven biển dưới tác động của các điều kiện khác nhau. Hình 3 mô tả cấu trúc cơ bản và các quá trình, yếu tố được mô phỏng trong mô hình ERSEM. 
+ Mô hình COHERENS, một mô hình thủy động lực 3 chiều đa mục đích được sử dụng cho các vùng ven bờ và thềm lục địa, được kết hợp với mô hình sinh thái và lan truyền, phát tán chất ô nhiễm với quy mô thời gian trung bình theo tháng tới mùa. 
Mô hình COHERENS là mô hình mã nguồn mở, chạy trên hệ điều hành Linux và được cung cấp miễn phí cho cơ quan quản lý và các nhà khoa học sử dụng. Hiện nay mô hình đã được ứng dụng ở nhiều nước châu Âu và đang được chuyển giao ứng dụng tại Việt Nam (qua Viện Tài nguyên và Môi trường Biển thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam). 
Như vậy, mô hình toán có thể được sử dụng như một công cụ phân tích để đánh giá một cách định lượng các quá trình, về nguồn gốc, sự biến đổi theo không gian và thời gian. Kết quả của mô hình cũng có thể cung cấp kết quả ở bất cứ thời điểm và vị trí nào đó nếu cần, điều mà kết quả khảo sát rất khó đáp ứng. Hơn nữa, một mô hình toán có thể được dùng như một công cụ dự báo để mô phỏng những kịch bản khác nhau liên quan đến sự thay đổi điều kiện môi trường. 

Mô hình mô phỏng tương tác thủy động lực học với các quá trình sinh học

Mô tả cấu trúc cơ bản và các quá trình, yếu tố được mô phỏng trong mô hình

4. Kết luận
Trong bài báo này, tác giả đã tổng hợp và đưa ra nhiều phương pháp khác nhau để đánh giá sức chịu tải môi trường biển và hải đảo. Tuy nhiên, tuy theo lượng thông tin, dữ liệu và tài liệu có sẵn mà người thực hiện sẽ lựa chọn được phương pháp đánh giá phù hợp. Khi nguồn thông tin, dữ liệu hạn chế, để đánh giá được định lượng các quá trình, về nguồn gốc, sự biến đổi theo không gian và thời gian thì việc sử dụng phương pháp mô hình hóa sẽ được ưu tiên. Ngược lại nguồn thông tin, dữ liệu phong phú thì việc sử dụng kết hợp nhiều phương pháp khác nhau để có thể đối sánh và đưa ra được kết quả đáng tin cậy. Tuy nhiên, mỗi một phương pháp có những ưu, nhược điểm riêng, do vậy tác giả kiến nghị nên sử dụng kết hợp nhiều phương khác nhau khi nghiên cứu, đánh giá sức chịu tải môi trường cho khu vực biển. 
Tài liệu tham khảo
1.    Lưu Văn Diệu, Cao Thị Thu Trang, Lê Xuân Sinh, Vũ Thị Lựu, Trần Đức Thạnh, 2016. Đánh giá sức tải môi trường của một số thủy vực tiêu biểu ven bờ biển Việt Nam phục vụ phát triển bền vững. NXB KHTN&CN, 2016.
2.    Phạm Ngọc Đăng, Lê Trình, Nguyễn Quỳnh Hương, 2004. Đánh giá diễn biến và dự báo môi trường hai vùng kinh tế trọng điểm phía Bắc và phía Nam, đề xuất các giải pháp BVMT. NXB Xây dựng, 2004.
3.    Nguyễn Thị Phương Hoa, 2009. Đánh giá, dự báo tải lượng ô nhiễm đưa vào Vịnh Hạ Long - Bái Tử Long. Báo cáo chuyên đề thuộc đề tài “Nghiên cứu đánh giá sức tải môi trường và đề xuất các giải pháp quản lý, BVMT Vịnh Hạ Long – Bái Tử Long”. Lưu trữ tại Viện TN&MT biển.
4.    Trần Lưu Khanh và nnk, 2006. Nghiên cứu sức tải, khả năng tự làm sạch của một số thuỷ vực nuôi cá lồng bè, làm cơ sở phát triển hợp lý nghề nuôi hải sản ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh. Lưu trữ tại Viện Nghiên cứu Hải sản.
5.    Alexander P, Economoponlos, 1993. Assessment of Cources of Air, Water and Land Pollution. Part 1: Rapid Inventory Techniques in Environmental Pollution, WHO, Geneva.

HOÀNG TRƯỞNG
Viện Nghiên cứu Biển và Hải đảo 
Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam