Nhóm nghiên cứu khảo sát tại khu vực Vịnh Hạ Long

Khi lượng CO₂ trong khí quyển liên tục phá vỡ các kỷ lục lịch sử, đại dương vẫn được kỳ vọng đóng vai trò quan trọng trong việc làm chậm biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây cho thấy khả năng này không đồng đều giữa các vùng biển, đặc biệt tại các thủy vực ven bờ, nơi quá trình hấp thụ - phát thải CO₂ có thể biến động mạnh theo điều kiện tự nhiên và theo mùa.

Các thủy vực ven bờ, nơi giao thoa phức tạp giữa đất liền, biển và khí quyển, đang nổi lên như những “điểm nóng” của chu trình carbon. Tại đây, vai trò của nước biển không cố định mà có thể thay đổi nhanh chóng dưới tác động của dòng chảy sông, chế độ gió mùa và hoạt động sinh - địa hóa. Yếu tố then chốt chi phối sự biến động này chính là hệ đệm carbonat, cơ chế hóa học quyết định khả năng nước biển hấp thụ, lưu giữ hay giải phóng CO₂ trở lại khí quyển.

Trên thế giới, hệ đệm carbonat trong đại dương đã được nhận diện từ gần một thế kỷ trước, nhưng chỉ trong vài thập niên gần đây, các nhà khoa học mới nhận ra rằng khả năng đệm tự nhiên này đang suy yếu rõ rệt dưới tác động của biến đổi khí hậu, kéo theo nguy cơ axit hóa đại dương ngày càng gia tăng. Trong khi đó, tại Việt Nam, các nghiên cứu về hệ đệm carbonat ở các thủy vực ven bờ vẫn còn hạn chế, đặc biệt là sự thiếu vắng các bộ dữ liệu quan trắc đầy đủ, có hệ thống và mang tính theo mùa.

Xuất phát từ khoảng trống khoa học đó, TS. Cao Thị Thu Trang và nhóm nghiên cứu Viện Khoa học Công nghệ Năng lượng và Môi trường (cơ sở Hải Phòng) đã đề xuất và được Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam phê duyệt thực hiện đề tài: “Nghiên cứu hệ đệm carbonat trong các thủy vực ven bờ Đông Bắc và sự xâm nhập của CO₂ khí quyển vào các thủy vực” (mã số VAST06.04/23-24). Nghiên cứu tập trung vào hai kiểu thủy vực điển hình của vùng Đông Bắc, trong đó Vịnh Hạ Long đại diện cho hệ vũng vịnh ven bờ và cửa sông Bạch Đằng đại diện cho vùng cửa sông chịu ảnh hưởng mạnh từ đất liền.

TS. Cao Thị Thu Trang tại phòng làm việc

Theo chia sẻ của TS. Cao Thị Thu Trang: Vai trò quan trọng nhất của hệ đệm carbonat trong đại dương là khả năng đệm, giúp duy trì độ pH của nước biển tương đối ổn định trước các tác động từ bên ngoài. Nhờ hệ dung dịch đệm carbonat, khi đại dương hấp thụ CO₂ từ khí quyển, độ pH của nước biển không bị giảm đột ngột, qua đó hạn chế những tác động tiêu cực đến hệ sinh thái biển. Chính cơ chế này cho phép đại dương tiếp nhận một lượng lớn CO₂ từ khí quyển, góp phần quan trọng vào việc điều hòa khí hậu và giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Tại Việt Nam, các nghiên cứu về hệ đệm carbonat ở thủy vực ven bờ còn rất hạn chế, gần như chưa có những bộ dữ liệu đầy đủ và có hệ thống. Trong khi đó, đây lại là những khu vực đặc biệt nhạy cảm, nơi một thủy vực có thể chuyển đổi nhanh chóng từ bể hấp thụ CO₂ sang nguồn phát thải chỉ trong một mùa.

TS. Cao Thị Thu Trang tổ chức triển khai nghiên cứu đề tài

Khảo sát quy mô lớn, dữ liệu theo mùa lần đầu được thiết lập

Để làm rõ vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã tiến hành hai đợt khảo sát quy mô lớn vào mùa mưa và mùa khô, thu thập hàng trăm mẫu nước tại cả tầng mặt và tầng đáy ở hai khu vực tiêu biểu là Vịnh Hạ Long và cửa sông hình phễu Bạch Đằng. Việc kết hợp quan trắc thực địa, phân tích hóa học chi tiết và mô hình hóa đã cho phép nhóm xây dựng bức tranh tương đối toàn diện về cấu trúc và cơ chế vận hành của hệ đệm carbonat tại các thủy vực ven bờ Đông Bắc Bộ.

Kết quả phân tích cho thấy, Vịnh Hạ Long có khối nước tương đối đồng nhất, với độ mặn và pH cao, tạo điều kiện thuận lợi để hệ đệm carbonat hoạt động hiệu quả. Nhờ đó, lượng CO₂ hòa tan trong nước được duy trì ở mức thấp, giúp vịnh đóng vai trò như một bể hấp thụ CO₂ ổn định trong cả mùa mưa và mùa khô.

Ngược lại, vùng cửa sông Bạch Đằng thể hiện cơ chế vận hành phức tạp hơn nhiều. Vào mùa khô, khu vực này có khả năng hấp thụ CO₂ từ khí quyển. Tuy nhiên, đến mùa mưa, khi dòng chảy từ đất liền gia tăng, mang theo lượng lớn vật chất và CO₂ vào hệ thống sông - biển, cửa sông Bạch Đằng lại trở thành khu vực phát thải CO₂ ra khí quyển.

Hình ảnh nhóm nghiên cứu khảo sát khu vực cửa sông Bạch Đằng

Sự “đảo chiều” này cho thấy các thủy vực ven bờ không phải lúc nào cũng đóng vai trò tích cực trong việc hấp thụ khí nhà kính mà trong những điều kiện nhất định, chúng có thể trở thành nguồn phát thải đáng kể. Kết quả này phù hợp với xu hướng chung của các nghiên cứu quốc tế về vùng biển nước nông, đồng thời làm nổi bật những đặc thù của thủy vực ven bờ Việt Nam, nơi chịu ảnh hưởng mạnh của chế độ gió mùa, dòng chảy sông và các hoạt động kinh tế - xã hội ven biển.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu đã mô phỏng quá trình xâm nhập CO₂ khí quyển vào nước biển theo các kịch bản biến đổi khí hậu. Kết quả cho thấy, mặc dù cơ chế vận hành tổng thể của hệ đệm carbonat không thay đổi đáng kể nhưng hàm lượng CO₂ hòa tan, ion bicarbonat (HCO₃⁻) và tổng carbon vô cơ hòa tan (DIC) tại khu vực Vịnh Hạ Long và cửa Bạch Đằng - Nam Triệu có xu hướng tăng nhẹ so với điều kiện hiện tại. Sự gia tăng này kéo theo giá trị pH giảm nhẹ, đặc biệt tại các vùng ven biển Hạ Long - Hải Phòng, báo hiệu nguy cơ axit hóa trong tương lai nếu tác động của biến đổi khí hậu tiếp tục gia tăng.

TS. Cao Thị Thu Trang trình bày báo cáo tại Hội thảo khoa học nhân dịp kỷ niệm 50 năm thành lập Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam

Trao đổi về những thành tựu đạt được, TS. Cao Thị Thu Trang cho biết: Đề tài đã xây dựng được một bộ dữ liệu khoa học có hệ thống về hệ đệm carbonat cũng như khả năng hấp thụ và phát thải CO₂ tại các thủy vực ven bờ. Đây là nền tảng quan trọng cho các nghiên cứu tiếp theo liên quan đến biến đổi khí hậu, chu trình carbon và khí nhà kính. Những số liệu thu được có thể được sử dụng để xây dựng và hiệu chỉnh các mô hình CO₂ ở quy mô khu vực và toàn cầu, đồng thời mở ra khả năng thiết lập các hệ thống quan trắc tự động pH và CO₂, phục vụ hiệu quả công tác giám sát và quản lý môi trường biển trong thời gian tới.

Bên cạnh giá trị khoa học, đề tài còn đóng góp tích cực cho đào tạo nguồn nhân lực, hỗ trợ một nghiên cứu sinh thực hiện luận án tiến sĩ và góp phần đào tạo một thạc sĩ trong lĩnh vực khoa học biển và biến đổi khí hậu. Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên các tạp chí khoa học uy tín trong và ngoài nước, bao gồm bài báo thuộc hệ thống SCIE, các bài đăng trên Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển và báo cáo tại các hội thảo khoa học chuyên ngành.

Hội đồng nghiệm thu cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam ghi nhận đây là nghiên cứu được triển khai nghiêm túc, có chất lượng khoa học cao. Đề tài đã xây dựng được bộ số liệu có giá trị về hệ đệm carbonat và khả năng hấp thụ - phát thải CO₂ tại các thủy vực ven bờ, qua đó bổ sung cơ sở dữ liệu quan trọng cho các nghiên cứu về chu trình carbon và biến đổi khí hậu ở Việt Nam. Các kết quả đạt được đã được công bố trên các tạp chí khoa học uy tín trong và ngoài nước, đồng thời đóng góp thiết thực cho đào tạo nguồn nhân chất lượng cao. Trên cơ sở những kết quả này, Hội đồng thống nhất đánh giá đề tài đạt yêu cầu và xếp loại A.

Nghiên cứu đã khẳng định năng lực vững chắc của đội ngũ cán bộ khoa học biển thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam trong triển khai các nghiên cứu liên ngành, kết hợp khảo sát thực địa, phân tích hóa học và mô hình hóa hiện đại. Việc làm chủ phương pháp và xây dựng được bộ dữ liệu có hệ thống không chỉ góp phần nâng cao vị thế nghiên cứu khoa học biển trong nước mà còn tạo tiền đề cho các nghiên cứu quy mô lớn hơn, hướng tới quan trắc dài hạn và hội nhập vào các mạng lưới nghiên cứu khu vực và quốc tế. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu gia tăng, những hướng nghiên cứu này sẽ đóng vai trò quan trọng trong quản lý, bảo vệ và phát triển bền vững môi trường biển ven bờ Việt Nam.