Việc thực hiện các giải pháp tập trung vào phòng ngừa, giảm thiểu và phục hồi có thể hạn chế sự vận chuyển các chất dinh dưỡng dư thừa, chẳng hạn như nitơ và phốt pho, từ môi trường trên cạn ra đại dương, giảm nguy cơ phú dưỡng hóa hệ sinh thái ở Địa Trung Hải.
Nhiều chất dinh dưỡng có trong phân bón dùng cho nông nghiệp, chẳng hạn như nitơ và phốt pho, bị cuốn trôi bởi dòng chảy, sau đó chảy ra biển thông qua mạng lưới sông ngòi. Những chất dinh dưỡng này cũng có thể xâm nhập vào các nguồn nước thông qua nước thải từ các nhà máy xử lý nước thải. Khi có mặt với lượng dư thừa, chúng có thể phá vỡ hệ sinh thái thủy sinh và gây ra hiện tượng được gọi là phú dưỡng hóa.
Phú dưỡng hóa là gì?
Khi nồng độ chất dinh dưỡng trở nên quá mức hoặc mất cân bằng, tảo có thể sinh sôi nhanh chóng trong môi trường nước. Điều này gây ra một loạt các hiệu ứng dây chuyền, dẫn đến giảm nồng độ oxy, có thể gây chết cá và các sinh vật khác. Hiện tượng này được gọi là phú dưỡng hóa.
Ô nhiễm chất dinh dưỡng có thể là ô nhiễm điểm từ nước thải xử lý nước thải – khi chất dinh dưỡng có nguồn gốc từ một vị trí cụ thể – hoặc ô nhiễm phân tán – khi chất dinh dưỡng từ dòng chảy nông nghiệp (khi nước mưa hoặc nước tưới chảy qua đất nông nghiệp) đổ vào sông. Điều này đặc biệt quan trọng ở các lưu vực sông chủ yếu là nông nghiệp. Để giảm thiểu ô nhiễm phân tán, các giải pháp bao gồm từ việc áp dụng các biện pháp canh tác nông nghiệp được cải tiến đến quản lý dinh dưỡng và đất. Để giải quyết ô nhiễm nguồn điểm từ nước thải xử lý nước thải sinh hoạt, các giải pháp dựa vào tự nhiên (NBS) và các phương pháp công nghệ ở cấp độ nhà máy xử lý nước thải được ưu tiên.
Trung tâm Công nghệ BETA của UVic-UCC đang thực hiện dự án SEACURE để giải quyết vấn đề ô nhiễm dinh dưỡng trong hệ thống đất-sông-biển trên khắp Địa Trung Hải. Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm một số giải pháp ở ba quốc gia Địa Trung Hải – Tây Ban Nha, Ý và Hy Lạp – tất cả đều bị ảnh hưởng bởi vấn đề dư thừa chất dinh dưỡng. Các giải pháp bao gồm ngăn ngừa, giảm thiểu và khắc phục tình trạng mất chất dinh dưỡng trước khi nó đến biển.
Giải quyết vấn đề mất chất dinh dưỡng ngay tại nguồn gốc
Nông nghiệp chính xác và quản lý dinh dưỡng và đất có thể giảm nhu cầu sử dụng phân bón khoáng, do đó ngăn ngừa việc đưa quá nhiều chất dinh dưỡng vào hệ thống nông nghiệp. Một số chiến lược này sẽ được sử dụng trong bối cảnh dự án SEACURE ở Catalonia, miền trung Tây Ban Nha, một khu vực có nền nông nghiệp thâm canh và quản lý phân gia súc kém dẫn đến ô nhiễm nitrat lâu dài. Nông nghiệp chính xác sử dụng chất dinh dưỡng chỉ ở những khu vực cần thiết, và lượng nước cũng như thuốc trừ sâu được điều chỉnh phù hợp với từng khu vực trên cánh đồng. Điều này giúp tăng năng suất và giảm tác động môi trường do bón phân quá mức. Các biện pháp quản lý dinh dưỡng và đất bao gồm việc sử dụng Phân bón Chế biến sẵn (TMF). Chúng được sản xuất từ chất thải hữu cơ của chăn nuôi và có thể giúp giảm việc sử dụng phân bón khoáng. TMF được pha chế theo nhu cầu cụ thể của từng loại cây trồng, tối ưu hóa sự phát triển của cây và ngăn ngừa sự dư thừa chất dinh dưỡng, từ đó giảm tác động đến môi trường.
Tưới phân bón là một lựa chọn khác. Nó đề cập đến một hệ thống bón phân hòa tan trong nước tưới, cho phép cây trồng được tưới và bón phân cùng một lúc. Khi sử dụng nước tái chế giàu chất dinh dưỡng hoặc phân bón hữu cơ, tưới phân bón có thể giảm nhu cầu sử dụng phân bón khoáng và tăng cường vòng tuần hoàn chất dinh dưỡng. Một biện pháp khác để tăng cường sức khỏe của đất là coi đất như một hệ sinh thái sống để cải thiện sự đa dạng vi sinh vật và sức khỏe tổng thể của đất. Ví dụ, canh tác đất sống bao gồm việc tăng hàm lượng chất hữu cơ và áp dụng các biện pháp như sử dụng phân hữu cơ, lớp phủ, cây che phủ, giảm cày xới và các kỹ thuật thân thiện với đất bền vững khác. Chẳng hạn, việc thêm dăm gỗ làm tăng chất hữu cơ trong đất và cải thiện cấu trúc đất, giúp tăng khả năng giữ và sử dụng chất dinh dưỡng, giảm nhu cầu sử dụng các chất đầu vào từ bên ngoài. Sức khỏe của đất cũng có thể được cải thiện bằng cách trồng cây che phủ trong nông nghiệp. Điều này dựa trên việc gieo trồng cây giữa các vụ thu hoạch hoặc giữa các hàng cây trồng. Ngoài việc ngăn ngừa xói mòn, chúng còn làm tăng độ phì nhiêu của đất, kiểm soát cỏ dại, giữ ẩm và thúc đẩy đa dạng sinh học trên đất nông nghiệp. Cây che phủ hấp thụ và giữ lại các chất dinh dưỡng (đặc biệt là nitơ) mà nếu không sẽ bị mất đi do rửa trôi, dòng chảy hoặc xói mòn khi đất trống.
Cuối cùng, cây trồng lâu năm cũng có thể giúp ích. Chúng duy trì rễ sống và lớp phủ đất quanh năm, cũng có thể giúp giảm xói mòn và ngăn ngừa mất chất dinh dưỡng do nước mưa, dòng chảy hoặc thậm chí gió, vì đất vẫn được bảo vệ và ổn định về cấu trúc. Ví dụ bao gồm cây ăn quả, vườn nho, vườn ô liu, đồng cỏ lâu năm hoặc các loại ngũ cốc lâu năm cải tiến.
Giảm thiểu thất thoát chất dinh dưỡng trong sông ngòi
Các giải pháp dựa vào tự nhiên có thể giúp giảm lượng chất dinh dưỡng từ nước thải của các nhà máy xử lý nước thải đổ vào các hệ sinh thái thủy sinh như sông ngòi. Ví dụ, phương pháp xử lý sinh học bằng thực vật (phytoremediation) sử dụng các sinh vật tự nhiên như vi tảo trong quá trình xử lý nước thải. Cách tiếp cận này giúp giảm tải lượng chất dinh dưỡng tại đầu ra của các nhà máy xử lý nước thải, đồng thời hỗ trợ các hoạt động tuần hoàn thông qua việc thu hồi chất dinh dưỡng từ sinh khối thu hoạch được. Một chiến lược hiệu quả khác là tạo ra các vùng đất ngập nước nhân tạo, nơi nước từ các nhà máy xử lý nước thải có thể được chuyển hướng đến các hệ sinh thái nhân tạo này. Tại đây, các sinh vật (thực vật hoặc vi khuẩn) thực hiện chức năng thanh lọc, cải thiện chất lượng nước.
Vùng đất ngập nước ở Andalusia, miền nam Tây Ban Nha. Ảnh: Peter Prokosch qua GRID-Arendal/Flickr.Quá trình khử nitrat sinh học đang được sử dụng để giải quyết ô nhiễm phân tán – nước chảy tràn từ các cánh đồng nông nghiệp – xung quanh lưu vực Mar Menor ở Murcia (Tây Ban Nha). Khử nitrat sinh học là một quá trình trong đó vi khuẩn tiêu thụ nitrat trong điều kiện không có oxy. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng có thể loại bỏ tới 90% nitơ trong nguồn nước này. Tuy nhiên, hiệu quả và khả năng mở rộng của quá trình này vẫn cần được đánh giá thêm.
Khắc phục tình trạng thất thoát chất dinh dưỡng trước khi ra biển
Trong dự án SEACURE, các giải pháp sẽ được triển khai tại các vùng cuối sông để ngăn chặn chất dinh dưỡng chảy ra biển.
Tại đồng bằng sông Po của Ý, một mạng lưới kênh tưới tiêu được xây dựng vào cuối thế kỷ 18 để phục vụ nông nghiệp. Khi đầy, các kênh này thải ra một lượng lớn chất dinh dưỡng vào biển Adriatic. Để giảm thiểu tác động này, một dải thực vật gồm cây sậy Phragmites australis sẽ được trồng. Loại cây này có rễ dài, tạo mối quan hệ cộng sinh với vi khuẩn khử nitrat có khả năng giảm lượng nitơ. Những vi khuẩn này có khả năng cao trong việc giảm mức độ chất dinh dưỡng được vận chuyển xuống hạ lưu.
Tại một nhà máy xử lý nước thải nằm trên sông Esino ở vùng Marche của Ý, sự kết hợp giữa các giải pháp dựa vào tự nhiên và các phương pháp công nghệ đã được thử nghiệm. Một ví dụ là việc tích hợp các vùng đất ngập nước nhân tạo với than sinh học. Được sản xuất thông qua quá trình nhiệt phân các vật liệu hữu cơ như bùn xử lý nước thải hoặc gỗ, than sinh học được kỳ vọng sẽ kích thích hoạt động của vi sinh vật và tăng cường khả năng loại bỏ chất dinh dưỡng.
Tại đồng bằng Axios ở Hy Lạp, các đảo nổi sẽ được xây dựng và trồng cây sậy (Phragmites australis) và các loài thực vật khác có khả năng giảm lượng chất dinh dưỡng trong nước xung quanh. Trên đồng bằng Thessaly, các giải pháp dựa vào tự nhiên như vùng đất ngập nước và ao nuôi tảo sẽ được triển khai để làm sạch nước thải. Các hệ thống tự nhiên này có thể loại bỏ ô nhiễm và có thể thu hồi tới 70% nitơ trong nước bằng cách chuyển hóa nó thành sinh khối tảo - có thể được tái sử dụng làm phân bón chẳng hạn.
Hướng đi phía trước
Mục tiêu của dự án SEACURE là xem liệu các giải pháp và kết quả thu được ở các vùng Địa Trung Hải có khả thi hay không, và nếu có, liệu chúng có thể được mở rộng sang các khu vực và quốc gia khác hay không. Những kiến thức thu thập được sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc ra quyết định về các chính sách quản lý dinh dưỡng toàn diện ở cấp khu vực.
Nhận thức được những tác hại nghiêm trọng mà lượng dinh dưỡng dư thừa có thể gây ra chỉ là bước khởi đầu. Từ nhận thức đó, việc tìm kiếm giải pháp được đặt ra, và nhiều giải pháp nằm ngay trong chính thiên nhiên. Vô số công cụ đã có sẵn. Giờ là lúc cần vượt ra khỏi những cuộc thảo luận và định hình một tương lai lành mạnh hơn cho hệ sinh thái của chúng ta.
Tin ngắn: Phòng Thông tin KTTV phục vụ cộng đồng
Nguồn: https://earth.org/this-project-is-helping-tackle-eutrophication-in-the-mediterranean-sea/