Quan trắc xâm nhập mặn tại Đồng bằng sông Cửu Long

Trong những năm gần đây, vấn đề xâm nhập mặn tại Đồng bằng sông Cửu Long đã trở thành một thách thức nghiêm trọng đối với nền kinh tế và sinh thái của khu vực này. Với sự biến đổi khí hậu ngày càng trở nên rõ ràng, các cơn bão mạnh mẽ và sự tăng của mực nước biển đang đẩy mạnh hiện tượng xâm nhập mặn, gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho nông nghiệp, nguồn nước ngọt và cuộc sống hàng ngày của người dân.

1. Nước mặn là gì?

Nước mặn là thuật ngữ chung để chỉ loại nước chứa một lượng đáng kể muối hòa tan, chủ yếu là NaCl. Hàm lượng muối trong nước mặn được biểu thị bằng nhiều đơn vị khác nhau như ‰ phần nghìn (ppt) hay phần triệu (ppm) hoặc phần trăm (%) hoặc gam trên lít (g/l).

Khái niệm nước mặn cũng được thay đổi tùy theo quan điểm nhìn nhận. Chẳng hạn như Bách khoa Toàn thư Việt Nam coi nước mặn là tên gọi chỉ một trong hai trường hợp:

• Nước có chứa muối NaCl hòa tan với hàm lượng cao hơn nước lợ, thường được quy ước trê 10 g/l
• Thuật ngữ gọi chung các loại nước chứa lượng muối NaCl cao hơn nước uống thông thường (>1 g/l)

Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS) phân loại nước mặn dựa trên hàm lượng muối thành ba loại: Nước hơi mặn: Chứa lượng muối trong khoảng 1 đến 3 ppt; Nước mặn vừa phải: Chứa lượng muối trong khoảng 3 đến 10 ppt; Nước mặn nhiều: Chứa lượng muối trong khoảng 10 đến 35 ppt.

Nguồn nước mặn phổ biến nhất và có độ mặn cao nhất là nước biển trong các đại dương. Độ mặn trung bình của đại dương là khoảng 35 ppt, tương đương với 35 g/l.

Dưới đây là hàm lượng độ mặn của nước theo tên gọi:

• Nước ngọt: nhỏ hơn 1g/l
• Nước hơi mặn: Từ 1g/l đến 3 g/l
• Nước mặn vừa phải: Từ 3 g/l đến 10 g/l
• Nước mặn cao: Từ 10 g/l đến 35 g/l

2. Nước mặn có ích hay không?

Trong lĩnh vực nông nghiệp, mức độ nhiễm mặn của nước đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển của cây trồng. Nước có nồng độ muối trên 4g/l thường gây ra tác động tiêu cực, ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Ngược lại, nước có nồng độ muối dưới 1g/l có thể phục vụ cho nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt của các khu vực đô thị và các mục đích khác.

Tuy nhiên, hàm lượng muối phù hợp cho cây trồng phát triển bình thường có thể thay đổi tùy thuộc vào môi trường sống cụ thể và nhu cầu của từng loại cây. Dưới đây là một bảng tham khảo về hàm lượng muối phù hợp cho một số loại cây trồng thông thường:

3. Xâm nhập mặn là gì?

Xâm nhập mặn hay nhiễm mặn đất là sự tích tụ quá nhiều muối hòa tan trong đất. Xâm nhập mặn bên cạnh sự axit hóa là một trong hai kết quả lâu dài của sự phát triển đất. Xâm nhập mặn xảy ra khi sự bốc hơi trong sáu đến chín tháng trong một năm lớn hơn lượng mưa. Thêm vào sự phát triển tự nhiên của đất, xâm nhập mặn được tăng tốc đáng kể thông qua hành động của con người như quá trình thủy lợi (theo wikipedia)

Đồng bằng sông Cửu Long, với đặc điểm là mạng lưới sông ngầm phong phú và là vùng trọng điểm cung cấp nguồn lợi nhuận cho nền nông nghiệp Việt Nam, đang phải đối mặt với tình trạng xâm nhập mặn ngày càng gia tăng. Đặc biệt, các tỉnh ven biển như Sóc Trăng, Bạc Liêu, và Cà Mau đang phải hứng chịu những cú sốc lớn từ hiện tượng này.

4. Tính cấp thiết của quan trắc xâm nhập mặn

Đồng bằng ven biển của Việt Nam có hơn 3.000 km bờ biển, kết nối với các lưu vực hoặc đồng bằng nhỏ, nơi dân cư tập trung và sản xuất lúa nước phát triển. Đặc điểm địa hình của Việt Nam là núi cao ở phía Tây, là nguồn của hầu hết các con sông trong nước và quốc tế quan trọng đi qua. Tất cả các sông chính đổ ra biển Đông và làm đầm lấp các đồng bằng, nhất là đồng bằng sông Hồng với diện tích 1,2 triệu ha và đồng bằng sông Cửu Long khoảng 4 triệu ha.

Thiên tai hàng năm bao gồm lũ lụt từ tháng 5 đến tháng 11 và hạn hán từ tháng 12 đến tháng 5 năm sau. Mỗi năm, có khoảng 6 đến 7 cơn bão hình thành trên biển Đông, ảnh hưởng đến vùng ven biển Việt Nam với mật độ 33% ở miền Bắc, 65% ở miền Trung và dưới 2% ở miền Đông Nam Bộ và đồng bằng sông Cửu Long.

Trong những tháng khô hàng năm, đặc biệt là tháng 3 và tháng 4, do thiếu mưa và không có dòng chảy từ thượng nguồn, thủy triều gây ra dòng chảy ngược và xâm nhập mặn từ các cửa sông, đe dọa năng suất nông nghiệp và cung cấp nước ngọt cho thành phố và các mục đích khác.

Do đó, xâm nhập nước mặn là một vấn đề quản lý quan trọng đối với vùng ven biển và bảo tồn các vùng đất ngập nước ven biển, vì nó gây ra sự suy giảm đáng kể trong đa dạng sinh học của hệ thực vật và động vật trong khu vực này.

5. Dự báo và cảnh báo xam nhập mặn trong tương lai

Đối với Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), Nghị quyết số 120/NQ-CP về phát triển bền vững và thích ứng với biến đổi khí hậu thể hiện một tầm nhìn chiến lược đặc biệt, với mục tiêu phát triển “thuận thiên” nhằm chủ động giải quyết các thách thức từ biến đổi khí hậu và các hoạt động khai thác, sử dụng nguồn nước từ sông Mê Công. Mục tiêu này tập trung vào việc tận dụng tiềm năng và thế mạnh của vùng này, tạo ra một động lực mạnh mẽ cho sự phát triển của ĐBSCL. Vì vậy, công tác dự báo và cảnh báo về xâm nhập mặn đóng vai trò cực kỳ quan trọng để thích nghi với các điều kiện tự nhiên thay đổi.

6. Giải pháp quan trắc độ mặn

6.1 Tại sao phải quan trắc độ mặn

Đất bị nhiễm mặn dẫn đến khả năng trồng trọt kém, thoái hóa đất và khó khăn trong việc thoát nước, thậm chí có thể gây ra hiện tượng rửa trôi đất, gây ảnh hưởng đến môi trường sống xung quanh. Điều này làm cho việc quản lý và giám sát chất lượng nước ở vùng cửa sông trở nên cực kỳ quan trọng. Tại các vùng cửa sông, độ mặn thường cao nhất ở gần cửa sông, nơi nước biển chảy vào, và thấp nhất ở thượng nguồn, nơi nước ngọt chảy xuống. Để đánh giá tác động của xâm nhập mặn, việc đo độ mặn của nước ở các độ sâu và vị trí khác nhau từ cửa sông lên thượng nguồn là cần thiết.

Quan trắc môi trường có nghĩa là quan sát liên tục hoặc lặp lại, đo lường và đánh giá dữ liệu môi trường cho các mục đích khác nhau theo lịch trình được xác định trước định sẵn trong không gian và thời gian. Quá trình này sử dụng các phương pháp quan trắc để thu thập dữ liệu tại hiện trường hoặc đo tự động từ xa.

6.2 Quan trắc hiện trường và thiết bị đo

Độ mặn là chỉ số cho biết nồng độ muối hòa tan trong nước. Thường thì độ mặn được đo bằng cách gián tiếp thông qua việc đo độ dẫn điện (EC) của nước. Nước mặn thường dẫn điện nhiều hơn nước không chứa muối hòa tan. Nước ngọt gần như không có muối hòa tan, trong khi độ mặn của nước biển thường dao động trong khoảng 34 đến 36 phần nghìn (ppt). Nước lợ là sự kết hợp giữa nước ngọt và nước mặn. Vì thế, máy đo độ mặn cầm tay thường được sử dụng để đo nhanh độ mặn trực tiếp tại hiện trường, cung cấp dữ liệu ngay tức thì để phục vụ cho các công việc khảo sát và đánh giá về tình trạng xâm nhập mặn.

6.3 Quan trắc độ mặn tự động

Để đưa ra các biện pháp ứng phó kịp thời với tình trạng xâm nhập mặn từ các cửa sông, việc thiết lập các hệ thống quan trắc độ mặn tự động là rất quan trọng để cung cấp dữ liệu phục vụ cho việc dự báo và cảnh báo về xâm nhập mặn. Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cùng với Bộ Tài nguyên và Môi trường là hai cơ quan được giao nhiệm vụ thực hiện công tác đo lường và quan trắc độ mặn, sử dụng nguồn kinh phí từ ngân sách nhà nước. Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn thường tiến hành đo mặn để phục vụ cho mục đích tưới tiêu và nuôi trồng thủy sản, vì vậy các trạm đo mặn thường được đặt tại các kênh mương và vùng nội đồng. Trong khi đó, Bộ Tài nguyên và Môi trường chịu trách nhiệm quan trắc và đánh giá chất lượng nước, bao gồm cả nghiên cứu cơ bản về độ mặn trên các hệ thống sông chính của đất nước, bao gồm cả lưu vực của các con sông lớn.

a) Trạm quan trắc mặn tự động

Tiêu chí chung để xây dựng trạm quan trắc độ mặn tự động:

• Trạm quan trắc phải đặt trong dòng chảy tự do của dòng sông, kênh (không đặt tại các vị trí giáp nước, dòng chảy yếu hay bị tù đọng)
• Không đặt trạm nơi đang có hiện tượng xói lở
• Không gần các đường ống thoát nước hoặc các hoạt động công nghiệp ven biển (ví dụ chế biến cá, chế biến gỗ), bến cảng hoặc giao thông thuyền dày đặc
• Vị trí đặt trạm không trùng lắp với vị trí trạm đo đã có
• Dễ tiếp cận, thuận tiện trong công tác bảo dưỡng, tốt nhất là trên phần đất Nhà nước sở hữu.
• Gần các cống chính, lớn của hệ thống công trình thuỷ lợi hoặc tại các vị trí lấy nước phục vụ cho dân sinh, nông nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản 
• Cao trình sàn nhà trạm phải lớn hơn mực nước lớn nhất tối thiểu 1,5 m; cao trình đáy sông/kênh tại vị trí đặt trạm phải thấp hơn mực nước thấp nhất tối thiểu 1,0 m

Các dạng trạm quan trắc có thể như sau:

b) Thiết bị quan trắc mặn tự động

Trong việc lựa chọn thiết bị cho các trạm quan trắc tự động, chúng ta cần tập trung vào việc chọn những thiết bị có độ bền và tính ổn định lâu dài. Điều này đặc biệt quan trọng vì chúng thường phải hoạt động trong môi trường khắc nghiệt. Dưới đây là các tiêu chí cần xem xét khi lựa chọn thiết bị:

• Thiết bị phải phù hợp với môi trường đo, đặc biệt là các thiết bị cần có vật liệu chống ăn mòn để đối phó với nước bị nhiễm mặn.
• Thiết bị nên sử dụng công nghệ tiên tiến để đảm bảo tính hiện đại và dễ dàng thay thế hoặc mở rộng trong tương lai. Các thiết bị đo độ mặn sử dụng công nghệ 4 hoặc 7 điện cực là lựa chọn phù hợp.
• Thiết bị cần tiêu thụ năng lượng ít nhất có thể để tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí vận hành.
• Thiết bị cần có chế độ bảo trì và bảo dưỡng ít để giảm thiểu sự cố và đảm bảo hoạt động ổn định trong thời gian dài.