Giải pháp bền vững trong phát triển sinh thái và xử lý nước thải: Nỗ lực nghiên cứu đột phá hướng tới phát triển môi trường bền vững

Trong bối cảnh hiện nay, Việt Nam đang đối mặt với nhiều thách thức to lớn liên quan đến phát triển bền vững và bảo tồn đa dạng sinh học. Là một quốc gia có hệ sinh thái phong phú và đa dạng, Việt Nam sở hữu nhiều loài động, thực vật quý hiếm và các hệ sinh thái độc đáo. Tuy nhiên, sự phát triển kinh tế nhanh chóng, đô thị hóa và biến đổi khí hậu đang đặt ra áp lực lớn lên tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Việc duy trì và bảo tồn sự đa dạng sinh học không chỉ có ý nghĩa quan trọng đối với môi trường mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cuộc sống của cộng đồng, sức khỏe con người và sự phát triển kinh tế bền vững. Các vấn đề như sự mất mát của các loài sinh vật, sự suy giảm chất lượng môi trường sống, và những tác động của biến đổi khí hậu đang ngày càng gia tăng, đòi hỏi một sự can thiệp đồng bộ và hiệu quả.

Trung tâm Phát triển Bền vững và Đa dạng Sinh học – Viện Môi trường và Tài nguyên được ra đời với sứ mệnh cung cấp một nền tảng khoa học và thực tiễn vững chắc để giải quyết các thách thức trên. Trung tâm sẽ tập trung vào việc nghiên cứu, bảo tồn và phát triển các giải pháp bền vững. Đồng thời, đào tạo nâng cao trình độ chuyên môn của các cán bộ trong lĩnh vực tài nguyên môi trường nói chung, đa dạng sinh học, phát triển bền vững nói riêng và nâng cao nhận thức cho cộng đồng. Tăng cường thúc đẩy hợp tác giữa các cơ quan, tổ chức và cá nhân có liên quan. Với mục tiêu chính là bảo vệ và phát huy giá trị của tài nguyên thiên nhiên và sự đa dạng sinh học, Trung tâm sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng chiến lược phát triển dài hạn và bền vững, đáp ứng nhu cầu cấp bách của xã hội và môi trường trong thời đại hiện nay thông qua các nghiên cứu và dự án thực tiễn. 

Trung tâm Phát triển Bền vững và Đa dạng Sinh học ưu tiên nghiên cứu các vấn đề cụ thể như sau:

- Nghiên cứu hiện trạng môi sinh và đề xuất các giải pháp chiến lược bảo vệ các nguồn tài nguyên đa dạng sinh học cho các hệ sinh thái nông lâm nghiệp, hệ sinh thái đất ngập nước ven bờ, hệ sinh thái biển, hệ sinh thái rừng tự nhiên, hệ sinh thái đô thị, hệ sinh thái khu công nghiệp.

- Nghiên cứu đặc tính sinh học các loài quý hiếm, nhầm bảo tồn và phục hồi các loài quý hiếm, lập kế hoạch và thiết kế các điều kiện bảo tồn nơi hoang dã, bán hoang dã và nuôi nhốt.

- Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp sinh học cải tạo phục hồi các hệ sinh thái bị suy thoái, các khu vực môi trường bị ô nhiễm.

- Nghiên cứu hệ sinh thái trong đô thị, thúc đẩy các thể chế pháp quy và kỹ thuật làm gia tăng đa dạng sinh học trong đô thị, xây dựng hệ sinh thái (mảng xanh) trong đô thị giàu bản sắc bản địa.

- Nghiên cứu thiết kế quy hoạch chi tiết các khu bảo tồn, vườn quốc gia theo định hướng vừa bảo tồn đa dạng sinh học, bảo tồn không gian văn hóa và phát triển kinh tế xanh bền vững.

- Nghiên cứu cải tiến kỹ thuật canh tác và chuyển giao công nghệ nuôi và trồng trong nông nghiệp giúp nông dân thích ứng với hạn, mặn và tai biến môi trường, giảm nhẹ thiên tai.

- Nghiên cứu thiết kế các loại hình sinh kế bền vững trong các vùng có khả năng hứng chịu tai biến môi trường cao như: vùng duyên hải ven bờ, vùng chân hồ đập thủy điện, vùng đất đồi dốc có kết cấu đất rời ngậm nước dễ sạt lở khi mưa bão.

Bên cạnh đó, Trung tâm còn cung cấp thêm một số dịch vụ như:

- Khảo sát, điều tra đa dạng sinh học, quan trắc đa dạng sinh học.

- Tư vấn lập dự án, lập quy hoạch, thiết kế các khu bảo tồn đa dạng sinh học, khu bảo vệ cảnh quan, khu bảo tồn thủy nội địa, khu bảo tồn biển.

- Tư vấn lập dự án đầu tư, thiết kế các khu du lịch sinh thái, tour du lịch sinh thái.

- Tư vấn lập báo cáo đánh giá tác động môi trường đặt biệt là các dự án có ảnh hưởng đến hệ sinh thái, đa dạng sinh học.

- Tư vấn thiết kế thi công các hệ thống xử lý nước thải, bùn thải bằng cách ứng dụng thiết kế đất ngập nước nhân tạo, sử dụng thực vật và vi sinh vật xử lý nước thải bùn thải.

- Tư vấn chuyển giao nông nghiệp kỹ thuật cao.

- Tư vấn thiết kế, thi công và bảo dưỡng mảng xanh (landscape) đô thị, thiết kế, thi công và bảo dưỡng hệ sinh thái rừng nhân tạo trong đô thị, khu du lịch, khu công nghiệp.

Đặc biệt, Trung tâm Phát triển Bền vững và Đa dạng Sinh học có chức năng đào tạo hoặc phối hợp đào tạo với các đơn vị thành viên trong hệ thống Đại học Quốc Gia TP.HCM:

- Đào tạo các chuyên viên thẩm tra đa dạng sinh học (Thực vật,  thú, bò sát, lưỡng cư, cá, chim, giáp xác, nhuyễn thể, thực vật, côn trùng…)

- Đào tạo các chuyên viên hướng dẫn tour du lịch sinh thái, kỹ năng sinh tồn nới hoang dã.

- Đào tạo và chuyển giao khoa học kỹ thuật và quản lý trong nông nghiệp, các giải pháp thích ứng với thiên tai, sự cố môi trường

Trong những năm gần đây, Trung tâm đã không ngừng nỗ lực nghiên cứu và cho ra nhiều kết quả tích cực trong việc phát triển và bảo tồn sự đa dạng sinh học hướng đến bền vững. 

Điển hình tại bài báo nghiên cứu về “Khả năng sử dụng Sonneratia Caseolaris (L.) Engl) trong mô hình Aquaponic với tôm trắng kết hợp với cá rô phi” [1]. Trong đó, Sonneratia caseolaris (S. caseolaris), phổ biến trong rừng ngập mặn, nơi phạm vi độ mặn dao động từ 1‰ - 20‰. Nhiều nghiên cứu đã sử dụng S. caseolaris để xử lý các loại nước thải khác nhau. S. caseolaris có khả năng xử lý nước thải đô thị khả năng loại bỏ BOD, COD, Tổng lượng Phốt pho, Tổng lượng Nitơ, N-NH4+ và N-NO2- lần lượt là 83%, 71%, 41%, 55%, 50% và 84% trong nước thải sinh hoạt khi xây dựng hệ thống đất ngập nước [2]. S. caseolaris có khả năng xử lý nước thải đô thị, trong đó hiệu quả xử lý COD và BOD là 75%, tổng phốt pho, tổng nitơ và N-NH3 hiệu quả loại bỏ lần lượt là 60%, 46% và 50% [3]. Bên cạnh đó, S. caseolaris được sử dụng cho đất ngập nước, kết quả cho thấy đã loại bỏ 57 - 73 mg/m2/ngày nitơ và 5,7 - 17 mg/m2/ngày phốt pho trong bể sử dụng nước thải nuôi tôm chuyên sâu, thay nước 3 ngày một lần [4]. Mục tiêu của nghiên cứu này là khám phá khả năng xử lý nước thải của Sonneratia caseolaris trong môi trường nước mặn khi áp dụng cho mô hình thủy canh tuần hoàn để nuôi tôm chân trắng. Quá trình điều tra liên quan đến việc trồng trọt và xác định hệ số xử lý nước của Sonneratia caseolaris. Các thông số môi trường đang được xem xét kỹ lưỡng bao gồm NH4+, NO2-, NO3- và tổng lượng phốt pho trên một gam sinh khối thực vật. Giai đoạn 1 bao gồm sản xuất cây giống và thiết kế mô hình; khi cây được ba tháng tuổi, chúng sẽ được kiểm tra bằng nước thải tôm để đánh giá khả năng xử lý của chúng. Kết quả sẽ cung cấp các thông số để vận hành mô hình trong. Trong Giai đoạn 2, mô hình Aquaponic bao gồm bể nuôi tôm (300 con tôm/1m3), bể cá (50 con cá/0,5m3) và hệ thống canh tác của cây.  Trong Giai đoạn 1, nhà máy đã chứng minh hiệu quả xử lý 90% đối với NH4+, 95% đối với NO2-, 32% đối với NO3- và 27% đối với Tổng lượng Phốt pho sau 7 ngày. Các hệ số xử lý đạt được như sau (mg/g sinh khối thực vật): NH4+: 0,006, NO2- 0,005, NO3- 0,017, Tổng lượng Phốt pho: 0,057. Chuyển sang Giai đoạn 2, kết quả xác nhận rằng mô hình Aquaponic, kết hợp Sonneratia caseolaris để tuần hoàn nước trong nuôi tôm, không chỉ khả thi về mặt kỹ thuật đối với các mô hình aquaponic quy mô nhỏ mà còn có thể mở rộng cho sản xuất trang trại quy mô lớn. Hơn nữa, lá và quả của Sonneratia caseolaris có thể đóng vai trò là nguồn thảo dược bổ sung cho các loài nuôi trồng thủy sản, nâng cao tính bền vững kinh tế của mô hình tuần hoàn.

Hình 1. Quá trình nuôi cấy S. caseolaris và thực hiện các mô hình thử nghiệm
(a: Giám sát sinh khối S. caseolaris; b, c: vườn ươm chuẩn bị cho thí nghiệm;d: trồng cây trong bè nổi- trên ao tôm; e: giám sát sinh khối tôm)

Nghiên cứu cho thấy tiềm năng của việc sử dụng cây táo ngập mặn trong một hệ thống thủy canh tích hợp với nuôi tôm và cá. Trồng cây táo rừng ngập mặn trên bè nổi là khả thi, mặc dù là một loài gỗ cứng cấm rễ sâu xâm nhập vào chất nền lầy lội trong môi trường sống tự nhiên của nó. Cây cối có thể hỗ trợ loại bỏ các hợp chất nitơ và phốt pho, góp phần xử lý và kiểm soát chất lượng nước trong ao nuôi trồng thủy sản. Ngoài các chỉ số môi trường được phân tích trong nuôi trồng thủy sản, sự phát triển của tôm cung cấp thêm bằng chứng về hiệu quả xử lý môi trường của cây táo rừng ngập mặn. Theo hiệu quả xử lý nước, sinh khối xanh từ cây táo ngập mặn có thể được sử dụng làm nguồn thức ăn cho tôm, nâng cao hơn nữa lợi ích của giải pháp này. Nghiên cứu xác định một số vấn đề sẽ được giải quyết trong các nghiên cứu tiếp theo, bao gồm đánh giá cộng đồng vi sinh vật trong mô hình thử nghiệm, phân tích hàm lượng khoáng chất đầu vào và đầu ra của mô hình và khám phá việc sử dụng sinh khối từ quả và lá táo rừng ngập mặn để nuôi trồng thủy sản.