1 I. MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG 1. Môi trường và các khái niệm về môi trường Cho đến nay có rất nhiều định nghĩa về môi trường nói chung và môi trường sống của con người nói riêng (định nghĩa của Masn và Langenhim, 1957; của Joe Whiteney, 1993; định nghĩa theo từ điển Larouse; định nghĩa theo Lê Huy Bá – Lâm Minh Triết, 2002…) Khái quát, môi trường của một vật thể hoặc một sự kiện là tổng hợp các điều kiện bên ngoài có ảnh hưởng đên vật thể và sự kiện đó. Bất cứ một vật thể, một sự kiện nào cũng tồn tại và diễn biến trong môi trường. Nói đến môi trường là nói đến là nói đến môi trường của của vật thể, của sự kiện nhất định. Khái niệm chung như vậy về môi trường được cụ thể hoá đối với từng đối tượng và mục đích nghiên cứu. Khi nghiên cứu về các cơ thể sống, đặc biệt trong thời đại ngày nay, người ta quan tâm đến “môi trường sống của con người”. Hội nghị Liên hiệp quốc về môi trường nhân văn (Stockholm, 1972) định nghĩa: “Môi trường là không gian vật chất nơi con người sinh sống”. Theo luật Bảo vệ môi trường Việt Nam năm 2005, “Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật.” Theo định nghĩa của UNESCO (1981) thì môi trường của con người bao gồm toàn bộ các hệ thống tự nhiên và các hệ thống do con người tạo ra (kể cả tập quán, niềm tin…), trong đó con người sống và lao động, họ khai thác tài nguyên thiên nhiên và nhân tạo nhằm thoả mãn nhu cầu của mình. Như vậy môi trường sống đối với con người không chỉ là nơi tồn tại, sinh trưởng và phát triển cho một thực thể sinh vật và con người mà còn là “khung cảnh của cuộc sống, của lao động và sự vui chơi giải trí của con người”(dẫn theo Lê Văn Khoa và các tác giả, 2002). Tổng quát có thể xem môi trường sống của con người là vũ trụ, mọi biến đổi trong vũ trụ đều có thể ảnh hưởng đến con người. Cụ thể, có thể xem xét môi trường sống của con người là tổng hợp các điều kiện vật lý, hóa học, sinh học và xã hội bao quanh và có ảnh hưởng đến đời sống và sự phát triển của các cá nhân và cộng đồng người. Cũng có thể phân loại môi trường dựa theo nguồn gốc, bao gồm môi trường tự nhiên (Natural environment) và môi trường nhân tạo (Artificial environment) hoặc dựa theo tính chất sống, bao gồm môi trường vật lý (Physical environment) và môi trường sinh học (Biological environment) (Lê Huy Bá, 2002). Qua những trình bày ở trên, có thể thấy rằng “môi trường” là một khái niệm rộng, chứa đựng nôi dung phong phú và đa dạng. Nếu không xác định rõ có thể gây nên những sự lầm lẫn hoặc nhận thức mơ hồ. Cấu trúc và các mối quan hệ giữa các thành phần môi trường Trong môi trường luôn có sự tồn tại và tương tác giữa các hệ thống vô sinh và các hệ thống hữu sinh. Theo Lê Trình (2000) cấu trúc của môi trường tự nhiên gồm 2 thành phần cơ bản: môi trường vật lý và môi trường sinh vật. - Môi trường vật lý (physical environment) là thành phần vô sinh của môi trường tự nhiên (bao gồm thạch quyển, thuỷ quyển và khí quyển). - Môi trường sinh vật (biological environment) là thành phần hữu sinh của môi trường. Môi trường sinh vật bao gồm các hệ quần thể, quần xã sinh vật. Môi trường sinh vật 2 tồn tại và phát triển phụ thuộc vào đặc điểm của các thành phần môi trường vật lý và không thể tách rời môi trường vật lý. Về mặt vật lý, môi trường gồm thạch quyển (litosphere) chỉ phần rắn của trái đất (từ mặt đất xuống đến độ sâu 40 km), thuỷ quyển (hydrosphere) được tạo nên bởi các đại dương, ao hồ, sông suối và các thủy vực khác, khí quyển (atmosphere) với không khí và các loại khí khác bao quanh trái đất. Ba quyển này gồm các thành phần vô sinh (không có tính chất sống) cấu thành bởi các nguyên tố vật chất và chứa đựng năng lượng dưới các dạng khác nhau. Về mặt sinh học, trên trái đất có sinh quyển (biosphere) bao gồm các cơ thể sống và những bộ phận của thạch, thuỷ, khí quyển tạo nên môi trường cho các cơ thể sống này. Như vậy sinh quyển gồm các thành phần hữu sinh (có tính chất sống) và thành phần vô sinh quan hệ chặt chẽ với nhau và tương tác qua lại phức tạp. Khác với quyển vật lý vô sinh, sinh quyển ngoài vật chất và năng lượng còn chứa các thông tin sinh học với tác dụng duy trì cấu trúc, cơ chế tồn tại và phát triển của các dạng vật chất sống. Dạng thông tin phức tạp và phát tiển cao nhất là trí tuệ con người. Chính trí tuệ tác động ngày càng mạnh mẽ đến sự tồn tại của trái đất. Những biến đổi to lớn sâu rộng hiện nay trên hành tinh chúng ta đều do trí tuệ con người tạo ra, vì vậy ngày nay người ta đã thừa nhận sự tồn tại một quyển mới là trí quyển (noosphere), bao gồm các bộ phận trên trái đất, tại đó có sự tác động của trí tuệ con người. a. Môi trường toàn cầu Nếu chúng ta xem hành tinh ta đang ở, trái đất, là một môi trường sinh thái thì đây là một môi trường vĩ mô đúng nghĩa, bao gồm nhiều yếu tố trong một thể thống nhất. Các yếu tố này có quan hệ chặt chẽ với nhau trong lịch sử hình thành và phát triển của mình. Sự phát triển và tiến hóa của hành tinh chúng ta thông qua các quy luật nhất định của địa chất thủy văn, khí hậu, thời tiết…để ngày một hoàn thiện hơn. Mối liên hệ giữa các thành phần môi trường ngày càng trở nên chặt chẽ để tạo nên một cơ cấu nhất định, dần đi vào thế ổn định. Lịch sử phát triển trái đất được đánh dấu bởi hai mốc cơ bản: sự xuất hiện sự sống và sự xuất hiện con người và xã hội loài người. - Trước khi sự sống xuất hiện: Giai đoạn này địa cầu tồn tại với các điều kiện hoạt động phi sinh vật. Môi trường chỉ bao gồm “đất”, nước, các loại khí, bức xạ mặt trời…Qua quá trình tồn tại hàng tỷ năm, trái đất và môi trường bao quanh đã sản sinh ra oxy với một lượng không lớn lắm. Đây là kết quả của các quá trình hóa học hoặc hóa lý đơn thuần. Sau đó là quá trình hình thành ozone. Dần dần lớp ozone dày lên ngăn cản sự xâm nhập mạnh mẽ của tia tử ngoại (UV) tạo cơ hội cho sự sống xuất hiện và tồn tại. - Từ khi sự sống xuất hiện: Môi trường toàn cầu chuyển sang một giai đoạn mới. Môi trường đã có hai phần tuy chưa rõ ràng: phần vô sinh và phần hữu sinh. Tuy nhiên quá trình hô hấp chưa hình thành và năng lượng được tạo ra qua con đường lên men. Từ những sinh vật này, thông qua chọn lọc tự nhiên, đã tạo ra những sinh vật đầu tiên có khả năng quang hợp (là những thực vật đơn giản có khả năng hấp thụ CO 2 , H 2 O và tạo ra O 2 nhờ diệp lục và năng lượng ánh sáng mặt trời). Điều này đã tạo nên sự biến đổi sâu sắc về môi trường sinh thái trái đất. Nhờ sự xuất hiện của thực vật có diệp lục mà O 2 gia tăng nhanh chóng. Từ đó kéo theo sự xuất hiện hàng loạt sinh vật khác. Lượng O 2 gia tăng nhanh chóng để tạo ra O 3 và tầng ozone, nhờ đó tầng này xuất hiện dày lên 3 đủ để bảo vệ cho sự sống phát triển đa dạng về thành phần và phong phú về số lượng, cả trên cạn lẫn dưới nước. Trên cơ sở này các quyển được hình thành. Sự xuất hiện của loài người sau đó và qua quá trình tiến hóa đã làm cho môi trường sinh thái trái đất có sự phong phú vượt bậc: bên cạnh chọn lọc tự nhiên đã xuất hiện hệ sinh vật phát triển theo hướng chon lọc nhân tạo. Từ đây thành phần môi trường không chỉ vô sinh và hữu sinh mà còn cả con người với hoạt động sống của con người đến các dạng môi trường nhân tạo (các môi trường này lấy con người làm trung tâm). b. Môi trường thành phần Hiện nay có rất nhiều quan điểm khác nhau khi phân loại môi trường. Các thành phần môi trường có thể được xem xét dựa trên nguồn gốc, dựa trên tính chất sống, dựa theo tài nguyên…Theo các quyển cấu tạo, môi trường sống bao gồm: - Thạch quyển: có thể xem một phần vỏ trái đất là thạch quyển (40 km từ trên bề mặt lục địa). Theo Lê Huy Bá (2000), thạch quyển khác với môi trường đất (soil environment) chỉ môi trường đất trong phạm vi vỏ phong hóa, nghĩa là từ lớp đá mẹ lên mặt đất và bề mặt của nó. Môi trường đất thường xuống đến 2 –3 m, trừ vùng đất bazalte có thể xuống đến 10 m. Thạch quyển là một môi trường nhưng biến động của môi trường này khó bị phát hiện. Khi tác nhân đã xâm nhập, ô nhiễm vượt qua khả năng tự làm sạch của đất thì rất khó giải quyết. Tuy nhiên, hiện nay con người vẫn xem thường hoặc ít quan tâm đến môi trường này. Hình 1: Sơ đồ các lớp vỏ ngoài của trái đất Hình 2: Sơ đồ các lớp từ vỏ đến nhân trái đất (Nguồn: http://www.enchantedlearning.com) - Thủy quyển: bao gồm tất cả các phần nước của trái đất. Thủy quyển là một thành phần không thể thiếu của môi trường sinh thái toàn cầu, nước duy trì sự sống cho con người và sinh vật. Môi trường nước cũng tuân theo những quy luật biến đổi, theo các chu trình năng lượng. Nước vừa là thành phần cấu tạo nên vật chất sống, vừa là môi trường cung cấp vật chất nuôi sống sinh vật và duy trì các hoạt động của sinh vật. - Khí quyển: còn gọi là môi trường không khí. Khái niệm này được giới hạn trong lớp không khí bao quanh trái đất. Khí quyển chia ra làm nhiều tầng: • Tầng đối lưu (Troposhere): từ 0 –10÷12 km. Trong tầng này nhiệt độ và áp suất giảm theo độ cao do không khí loãng dần. 4 • Tầng bình lưu (Stratosphere): từ 10 – 50 km. Trong tầng này nhiệt độ tăng dần. Lớp ozone nằm ở đỉnh tầng bình lưu. • Tầng trung lưu (Mesosphere): từ 50 – 90 km. Trong tầng này nhiệt độ giảm dần theo độ cao và đạt đến điểm cực lạnh -90 o C đến -100 o C. • Tầng ngoài (Thermosphere): từ 90 km trở lên. Trong tầng này không khí cực loãng và nhiệt lại tăng dần theo độ cao. Hình 3: Cấu trúc khí quyển Hình 4: Cấu trúc thạch quyển (Nguồn: http://encarta.msn.com/media_461517631/Divisions_of_the_Atmosphere.html) Trong các tầng trên thì tầng đối lưu có tính quyết định đối với môi trường sinh thái toàn cầu. Không khí ở tầng đối lưu có thành phần hầu như không đổi: 78% nitơ, 20,95% oxy, 0,93% argon, 0,03% dioxyt carbon, 0,02% neon, 0,005% heli. Lượng hơi nước bão hòa trong tầng đối lưu phụ thuộc vào nhiệt độ, ngoài ra còn có các vi sinh vật, các bào tử nấm. Các quá trình biến đổi thời tiết – khí hậu diễn ra mạnh nhất trong tầng này. - Sinh quyển: còn gọi là môi trường sinh học. Sinh quyển bao gồm những phần của sự sống từ núi cao đến đại dương, từ lớp không khí có oxy đến những vùng địa quyển (thạch quyển). Thật sự thì ranh giới giữa sinh quyển và các quyển vật lý không rõ ràng và khó xác định, do vậy sự phân chia này chỉ có tinh chất tương đối và có tính khái niệm. Đặc trưng cho hoạt động của sinh quyển là các chu trình trao đổi vật chất và trao đổi năng lượng. Đó là các chu trình Sinh - Địa – Hóa (chu trình vật chất) và đi đôi với các chu trình Sinh - Địa – Hóa là sự chuyển hóa năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Dựa vào các chu trình vật chất và sự chuyển hoá năng lượng này mà sự sống được ổn định và phát triển tạo điều kiện cho môi trường sinh thái trái đất ở trạng thái cân bằng. Tuy nhiên, do sự ổn định và phát triển của sự sống mà cân bằng của môi trường sinh thái trái đất là cân bằng động. 2. Các chức năng của môi trường và các thách thức môi trường hiện nay và ở quy mô toàn cầu 2.1 Các chức năng chủ yếu của môi trường Theo Lê Văn Khoa và các tác giả (2002), đối với sinh vật nói chung và con người nói riêng thì môi trường sống có các chức năng chủ yếu sau: (hình 5) 5 Hình 5: Các chức năng chủ yếu của môi trường (Nguồn: Lê Văn Khoa và các tác giả, 2002) a. Môi trường là không gian sinh sống cho con người và sinh vật (habitat) Trong cuộc sống hàng ngày mỗi người đều cần một không gian nhất định để phục vụ cho các hoạt động sống như: nhà ở, đất để sản xuất nông nghiệp, không gian cho xây dựng các công trình…Trung bình mỗi ngày mỗi người cần khoảng 4 m 3 không khí sạch để thở; 2,5 l nước để uống; một lượng thực phẩm tướng ứng 2.000 – 2.400 kcal. Các yêu cầu này đòi hỏi môi trường phải có một phạm vi không gian thích hợp cho mỗi con người. Đồng thời không gian này phải đạt những tiêu chuẩn nhất định về các yếu tố vật lý, hóa học, sinh học, cảnh quan và xã hội. Yêu cầu về không gian sống của con người thay đổi theo trình độ khoa học và công nghệ. Trình độ phát triển càng cao thì nhu cầu về không gian sản xuất càng giảm. Trên thực tế diện tích không gian sinh sống bình quân của con người trên trái đất ngày càng bị thu hẹp. Tuy nhiên, trong việc sử dụng không gian sống và quan hệ với thế giới tự nhiên, có một tính chất mà con người cần chú ý là tính chất tự cân bằng, nghĩa là khả năng của các hệ sinh thái có thể gánh chịu trong điều kiện khó khăn nhất. Theo Lê Huy Bá (2000), để xem xét tải lượng mà môi trường phải gánh chịu, đã xuất hiện những chỉ thị cho tính bền vững liên quan đến không gian sống của con người: Khoảng sử dụng môi trường (environmental use space): tổng các nguồn tài nguyên thiên nhiên có thể được sử dụng hoặc những ô nhiễm có thể phát sinh để đảm bảo một môi trường lành mạnh cho các thế hệ hôm nay và mai sau. Dấu chân sinh thái (ecological footprint): được phân tích dựa trên định lượng tỷ lệ giữa tải lượng của con người lên một vùng nhất định và khả năng của vùng để duy trì tải lượng đó mà không làm cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Giá trị này được tính bằng diện tích đất sản xuất hữu hiệu (đất trồng trọt, đồng cỏ, rừng, ao hồ, đại dương…) và cộng thêm 12% đất cần được dự trữ để bảo vệ đa dạng sinh học. Như vậy, môi trường là không gian sinh sống của con người và có thể phân loại chức năng không gian sống của con người thành các dạng cụ thể sau: Môi trường Không gian sống của con người và sinh vật Nơi lưu trữ và cung cấp các nguồn thông tin Nơi chứa đựng các phế thải do con người tạo ra Nơi chứa đựng các nguồn tài nguyên 6 - Chức năng xây dựng: cung cấp mặt bằng. - Chức năng vận tải: cung cấp mặt bằng và khoảng không gian cần thiết cho hoạt động giao thông. - Chức năng sản xuất: cung cấp mặt bằng và phông (nền) tự nhiên cho sản xuất nông- lâm-ngư nghiệp. - Chức năng cung cấp năng lượng và thông tin. - Chức năng giải trí: cung cấp mặt bằng và phông tự nhiên cho hoạt động giải trí ngoài trời của con người (trượt tuyết, đua ngựa, đua thuyền, bóng đá…) b. Môi trường là nơi chứa đựng các nguồn tài nguyên cần thiết cho đời sống và sản xuất của con người Xét về bản chất thì mọi hoạt động của con người để duy trì cuộc sống đều nhằm vào việc khai thác các hệ thống sinh thái của tự nhiên thông qua lao động, vật tư công cụ và trí tuệ. Hình 6: Tác động của con người đến tự nhiên (các hệ sinh thái) Với sự hỗ trợ của các hệ thống sinh thái, con người đã lấy từ tự nhiên những nguồn tài nguyên cần thiết phục vụ cho việc sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu. Điều này có nghĩa thiên nhiên là nguồn cung cấp mọi vật liệu, năng lượng, thông tin (kể cả thông tin di truyền) cần thiết cho hoạt động của con người. Nhu cầu của con người về các nguồn tài nguyên không ngừng tăng lên cả về số lượng, chất lượng và độ phức tạp theo sự phát triển của trình độ xã hội. Chức năng này của môi trường, vì vậy còn được gọi là chức năng sản xuất tự nhiên; gồm có: - Rừng tự nhiên: có chức năng cung cấp nước, bảo tồn tính đa dạng sinh học và độ phì nhiêu của đất, nguồn gỗ củi, dược liệu, cải thiện điều kiện sinh thái và nơi vui chơi giải trí (không gian sinh hoạt). - Thủy vực: cung cấp nước, nguồn thủy sản và nơi vui chơi giải trí (không gian sinh hoạt). - Động thực vật: cung cấp lương thực-thực phẩm và nguồn géne. - Các quặng mỏ: cung cấp nguyên liệu và cả năng lượng cho các hoạt động sản xuất… c. Môi trường là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra trong sinh hoạt và hoạt động sản xuất Trong quá trình sản xuất và tiêu dùng, con người luôn đào thải các chất thải vào môi trường. Tại đây, các chất thải dưới tác động của các vi sinh vật và các yếu tố môi trường sẽ bị phân huỷ, biến đổi từ dạng phức tạp thành dạng đơn giản và tham gia vào các quá trình sinh - địa – hóa khác nhau…Trong thời kỳ sơ khai, khi chất thải còn đơn giản và với lượng nhỏ, chất thải chủ yếu do các quá trình phân hủy tự nhiên biến đổi trở lại trạng thái nguyên liệu của tự nhiên. Khi dân số thế giới gia tăng, đồng thời với những tiến bộ của khoa học kỹ thuật và việc thỏa mãn nhu cầu, công nghiệp hóa và đô thị hóa làm số lượng và mức độ phức tạp của chất thải tăng lên không ngừng. Điều này Lao động sống Trí tuệ Vật tư – Công cụ Tự nhiên (các hệ sinh thái) Con người 7 dẫn đến sự quá tải của môi trường. Khả năng tiếp nhận và phân huỷ chất thải trong một khu vực nhất định được gọi là khả năng đệm (buffer capacity) của khu vực đó. Khi lượng chất thải lớn hơn khả năng đệm hoặc thành phần chất thải phức tạp, có nhiều chất độc, vi sinh vật gặp nhiều khó khăn trong quá trình phân hủy thì môi trường sẽ bị ô nhiễm, chất lượng môi trường giảm xuống. Chức năng này của môi trường có thể phân loại như sau: - Chức năng biến đổi lý-hóa học: pha loãng, sa lắng, phân huỷ hoá học nhờ ánh sáng, hấp thụ và tách chiết các chất thải và độc tố. - Chức năng biến đổi sinh hóa: thực hiện qua các chu trình sinh-địa-hóa. d. Chức năng lưu trữ và cung cấp thông tin Môi trường trái đất được coi như là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người. Bởi vì, môi trường chính là nơi: - Cung cấp sự “ghi chép” và lưu trữ lịch sử địa chất, lịch sử tiến hóa của các dạng vật chất và sinh vật, lịch sử xuất hiện và phát triển văn hóa của loài người (các hóa thạch, các di chỉ khảo cổ). - Cung cấp các chỉ thị không gian và có thể mang tính chất tín hiệu-báo động về các hiểm họa đối với con người và sinh vật thông qua dấu hiệu của các tai biến tự nhiên hoặc qua các phản ứng sinh lý của cơ thể sinh vật trước khi xảy ra các tai biến tự nhiên (động đất, núi lửa, sóng thần, bão…). - Lưu trữ và cung cấp cho con người sự đa dạng về nguồn géne, về các loài sinh vật, về các hệ sinh thái tự nhiên và nhân tạo, các cảnh quan có giá trị thầm mỹ, các công trình văn hóa… 2.2 Các thách thức môi trường hiện nay và ở quy mô toàn cầu Môi trường là tổng hợp các điều kiện sống của con người, phát triển là quá trình sử dụng và cải thiện các điều kiện đó. Giữa môi trường và phát triển có mối quan hệ hết sức chặt chẽ. Môi trường là địa bàn và đối tượng của phát triển. Phát triển là nguyên nhân tạo nên mọi biến đổi tích cực và tiêu cực đối với môi trường. Trong phạm vi một quốc gia cũng như trên toàn thế giới luôn tồn tại hai hệ thống: hệ thống KINH TẾ - XÃ HỘI và hệ thống MÔI TRƯỜNG. Hệ thống kinh tế cấu thành bởi các khâu sản xuất, lưu thông, phân phối, tiêu dùng. Các khâu này tạo nên dòng luân chuyển nguyên liệu, năng lượng, hàng hóa, phế thải giữa các thành phần của hệ thống. Hệ thống môi trường với các thành phần thiên nhiên và xã hội cùng tồn tại trên một địa bàn với hệ thống kinh tế - xã hội. Khu vực giao nhau giữa hai hệ thống là khu vực “môi trường nhân tạo”. Tác động tích cực hoặc tiêu cực của con người đối với môi trường chủ yếu được thể hiện tại đây. (Lê Văn Khoa và các tác giả, 2002) Hệ thống kinh tế lấy nguyên liệu, năng lượng từ hệ thống môi trường. Nếu khai thác cạn kiệt tài nguyên không tái tạo hoặc khai thác quá khả năng hồi phục của tài nguyên tái tạo thì sẽ dẫn đến chỗ không còn nguyên liệu và năng lượng; từ đó phải đình chỉ sản xuất, giảm sút hoặc triệt tiêu hệ thống kinh tế. Hệ thống kinh tế đưa ra môi trường các phế thải, trong đó có những phế thải độc hại với con người, tác động xấu đến các nhân tố môi trường (không khí, nước, đất…) và tài nguyên thiên nhiên. Sự suy giảm chất lượng môi trường làm hệ thống kinh tế không thể hoạt động bình thường. Các quốc gia, các vùng có nền kinh tế càng phụ thuộc vào tài nguyên thiên nhiên thì càng dễ bị tác động do suy thoái về mặt môi trường. 8 Đối với môi trường các hoạt động phát triển luôn có hai mặt: lợi và hại. Tương tự như vậy, đối với xã hội loài người môi trường tự nhiên cũng luôn có hai mặt: nguồn tài nguyên đồng thời cũng là nguồn thiên tai, thảm họa đối với đời sống và hoạt động sản xuất của con người. Khoa học hiện nay quan niệm có hai loại ô nhiễm môi trường. Ô nhiễm do thừa thải của các nước phát triển hoặc của các tầng lớp giàu có. Việc sử dụng quá nhiều nguyên liệu và năng lượng vào sản xuất, sự tiêu dùng quá mức trong đời sống gây nên sự lãng phí về tài nguyên và suy thoái chất lượng môi trường. Bên cạnh đó là sự ô nhiễm do nghèo đói đang xảy ra một cách phổ biến. Việc khai thác với các kỹ thuật thô sơ nguồn tài nguyên thiên nhiên đã làm suy thoái chất lượng môi trường một cách nhanh chóng. Kèm theo đó là thiếu lương thực và nước sạch, dịch bệnh, mù chữ và tệ nạn xã hội. Khoa học và công nghệ hiện nay mặc dù đã có được những những thành tựu to lớn nhưng vẫn chưa thể giải quyết một cách triệt để các vấn đề về môi trường. Một số nhà khoa học đã đề ra lý thuyết “đình chỉ phát triển” hoặc “chủ nghĩa bảo vệ” (conservationism) tuy nhiên những điều này không thể thực hiện được. Báo cáo tổng quan môi trường toàn cầu năm 2000 của Chương trình Môi trường Liên hiệp quốc (UNEP) (GEO – 2000 do hơn 850 tác giả trên khắp thề giới và trên 30 cơ quan môi trường cùng các tổ chức khác thuộc Liên hiệp quốc phối hợp tham gia biên soạn) đã tổng kết những gì mà chúng ta đã đạt được với tư cách là những người sử dụng và gìn giữ các hàng hóa và dịch vụ môi trường mà hành tinh cung cấp. Báo cáo đã phân tích hai xu hướng bao trùm khi loài người bước vào thiên niên kỷ thứ ba. (dẫn theo Lê Văn Khoa và các tác giả, 2002) - Thứ nhất: các hệ sinh thái và sinh thái nhân văn toàn cầu bị đe doạ bởi sự mất cân bằng sâu sắc trong năng suất và trong phân bố hàng hóa và dịch vụ. Một tỷ lệ đáng kể nhân loại hiện nay vẫn đang sống trong sự nghèo khó và xu hướng được dự báo là sự khác biệt sẽ ngày càng tăng giữa những người thu được lợi ích từ sự phát triển kinh tế và công nghệ, và những người không hoặc ít thu lợi theo hai thái cực: sự phồn thịnh và sự cùng cực đang đe doạ sự ổn định của toàn bộ hệ thống nhân văn và cùng với nó là môi trường toàn cầu. - Thứ hai: thế giới đang ngày càng biến đổi, trong đó sự phối hợp quản lý môi trường ở quy mô quốc tế luôn bị tụt hậu so với sự phát triển kinh tế - xã hội. Nhữnh thành quả về môi trường thu được nhờ công nghệ và những chính sách mới không theo kịp nhịp độ và quy mô gia tăng dân số và phát triển kinh tế. Tổng quát, môi trường toàn cầu đang đối mặt với những thách thức: a. Khí hậu toàn cầu biến đổi và tần suất thiên tai gia tăng Vào cuối những năm 1990 mức phát tán dioxyt carbon (CO 2 ) hàng năm xấp xỉ 4 lần mức phát tán năm 1950 và hàm lượng CO 2 đã đạt đến mức cao nhất trong những năm gần đây. Theo đánh giá của Ban Liên Chính phủ về biến đổi khí hậu thì con người đã có tác động rõ rệt đến khí hậu toàn cầu. Những kết quả dự báo gồm việc dịch chuyển của các đới khí hậu, những thay đổi trong thành phần loài và năng suất của các hệ sinh thái, sự gia tăng các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt và những tác động đến sức khỏe con người. Các nhà khoa học cho biết, trong vòng 100 năm trở lại đây, trái đất đã nóng lên khoảng 0,5 o C và trong thế kỷ này sẽ tăng từ 1,5 – 4,5 o C so với nhiệt độ ở thế kỷ XX. Trái đất nóng lên có thể mang đến những bất lợi: 9 - Mực nước biển có thể dâng cao từ 25 đến 140 cm do sự tan băng và điều này sẽ làm tràn ngập nhiều vùng rộng lớn ven biển, làm mất đi nhiều vùng đất sản xuất nông nghiệp. (Kết quả cuối cùng là nghèo đói, đặc biệt các nước đang phát triển) - Thời tiết thay đổi dẫn đến gia tăng tần suất thiên tai (gió bão, lũ lụt và hỏa hoạn). Điều này không chỉ ảnh hưởng đến sự sống của loài người một cách trực tiếp và gây ra những thiệt hại về kinh tế mà còn gây ra nhiều vấn đề môi trường khác (cháy rừng và suy giảm đa dạng sinh học…). Ví dụ: các trận hoả hoạn tự nhiên từ năm 1996 – 1998 đã thiêu hủy nhiều khu rừng ở Brazin, Canada, Khu tự trị Nội Mông ở Đông Bắc Trung Quốc, Indonesia, Italia, Mexco, Liên bang Nga và Mỹ; ước tính thiệt hại do cháy rừng riêng cho Đông Nam Á là 1,4 tỷ USD. Các vụ cháy rừng còn đe doạ nghiêm trọng đa dạng sinh học. Trái đất nóng lên chủ yếu do hoạt động của con người mà cụ thể là: - Do sử dụng ngày càng tăng lượng than đá, dầu mỏ và phát triển công nghiệp làm gia tăng lượng CO 2 và SO 2 trong khí quyển. - Khai thác triệt để dẫn đến làm suy thoái các nguồn tài nguyên tái tạo mà đặc biệt là tài nguyên rừng - bộ máy khổng lồ điều hòa khí hậu. - Nhiều hệ sinh thái trên khắp thế giới bị mất cân bằng nghiêm trọng. Tất cả các điều này làm thiên nhiên mất đi khả năng tự điều chỉnh vốn có của mình. Việt Nam tuy chưa phải là một nước công nghiệp nhưng xu thế đóng góp “khí nhà kính” (green-house effect gases) cũng ngày càng gia tăng. Bảng 1: Kết quả kiểm kê “khí nhà kính” ở Việt Nam giai đoạn 1990 – 1993 (đơn vị triệu tấn) Năm Nguồn phát thải 1990 1993 - Khu vực năng lượng thương mại (CO 2 ) - Khu vực năng lượng phi thương mại (CO 2 ) - Sản xuất cimént (CO 2 ) - Chăn nuôi (CH 4 ) - Trồng lúa nước (CH 4 ) - Lâm nghiệp (CO 2 ) 19,280 43,660 0,347 1,135 0,950 33,90 24,045 52,565 2,417 0,394 3,192 34,516 (Nguồn: Dẫn theo Lê Văn Khoa và các tác giả, 2002) CH 4 và CO 2 là hai loại khí nhà kính chủ yếu ở nước ta hiện nay. Tính đến năm 1993, lượng phát thải CO 2 ở Việt Nam vào khoảng 27 – 28 triệu tấn do tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch từ các hoạt động năng lượng và phát thải CH 4 là 3,4 triệu tấn do sản xuất lúa nước. Nhìn chung, lượng phát thải trong các lĩnh vực chính của những năm gần đây có xu hướng tăng lên, đó là hệ quả của tốc độ phát triển và tỷ lệ tăng dân số ở nước ta hiện nay. Với những nguyên nhân trên, thiên tai không chỉ xuất hiện với tần suất ngày càng gia tăng mà quy mô tác động gây thiệt hại cho loài người ngày càng lớn. Ví dụ: hai trận mưa lớn tháng 12/1999 ở Venezuela đã làm 50.000 người chết và hơn 200.000 không có nhà ở; hay tính đến ngày 6/10/2000, tổng thiệt hại do lũ lụt gây ra tại các tỉnh đồng 10 bằng sông Cửu Long ước tính lên đến 3.125 tỷ đồng và 309 người chết trong đó có 232 trẻ em (dẫn theo Lê Huy Bá và Lâm Minh Triết, 2002). b. Sự suy giảm tầng ozon Vấn đề gìn giữ tầng ozon có vai trò sống còn đối với nhân loại. Tầng ozon có vai trò bảo vệ, chặn đứng các tia cực tím có ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống con người và các loài sinh vật trên trái đất. Bức xạ cực tím có nhiều tác động, hầu hết mang tính chất phá hủy đối với con người, động vật và thực vật cũng như các loại vật liệu khác. Khi tầng ozon tiếp tục bị suy thoái, các tác động này càng trở nên tồi tệ. Bức xạ cực tím có thể gây hủy hoại mắt, làm đục thủy tinh thể và phá hủy võng mạc, gây ung thư da và làm tăng các bệnh đường hô hấp. Đồng thời, bức xạ cực tím tăng lên được coi là nguyên nhân làm suy yếu hệ miễn dịch của người và động vật, đe dọa đến đời sống của động thực vật thủy sinh. Ozon là loại khí hiếm trong không khí nằm ở tầng bình lưu gần bề mặt trái đất và tập trung thành lớp dày ở độ cao từ 16 – 40 km phụ thuộc vĩ độ. Các chất phá hủy tầng ozon (ODS – Ozon Depletion Substances) cao gồm: CFC’s (Chlorofluorocarbon), metan (CH 4 ), các khí oxyt Nitơ (NO x ) có khả năng hóa hợp với O 3 và biến nó thành O 2 . Các chất làm suy giảm tầng ozon ở trong tầng bình lưu đạt mức cao nhất năm 1994 và hiện đang giảm dần. Theo Nghị định thư Montreal (Montreal protocol) và các văn bản sửa đổi của nghị định thư, dự đoán tầng ozon sẽ được hồi phục so với trước những năm 1980 vào năm 2050. c. Tài nguyên bị suy thoái Rừng, đất rừng và đồng cỏ hiện vẫn đang bị suy thoái mạnh mẽ, đất hoang bị biến thành sa mạc. Theo Lê Văn Khoa và các tác giả (2002), sa mạc Sahara (8 triệu km 2 ) mỗi năm bành trướng thêm 5 – 7 km 2 . Cùng với việc giảm nhanh diện tích rừng (đặc biệt là rừng mưa nhiệt đới), sự biến đổi khí hậu cũng là nguyên nhân gây thêm tình trạng xói mòn đất ở nhiều khu vực. Theo ý kiến của nhiều nhà khoa học, khoảng 305 triệu ha đất màu mỡ (gần bằng diện tích của Tây Âu) đã bị suy thoái mất tính năng sản xuất nông nghiệp, khoảng 910 triệu ha đất tốt (tương đương diện tích Australia) sẽ bị suy thoái ở mức trung bình, giảm tính năng sản xuất và nếu không có biện pháp cải tạo thì diện tích này sẽ bị suy thoái ở mức độ mạnh trong tương lai gần. Theo FAO (Food and Agriculture Organization - Tổ chức Lương Nông thế giới), thì trong vòng 20 năm đến, hơn 140 triệu ha đất sẽ bị mất đi giá trị trồng trọt và chăn nuôi. Đất đai ở hơn 100 quốc gia đang chuyển dần thành hoang mạc, có nghĩa 900 triệu người đang bị đe doạ. Trên phạm vi toàn cầu, khoảng 25 tỷ tấn đất bị cuốn trôi hàng năm vào các sông ngòi và đại dương. Sự phá rừng vẫn đang diễn ra với tốc độ cao. Diện tích rừng thế giới khoảng 40 triệu km 2 nhưng đến nay diện tích này đã giảm đi một nửa. Sự phá hủy rừng xảy ra mạnh ở các nước đang phát triển chủ yếu do nhu cầu lấy đất làm nông nghiệp, lấy gỗ và củi đun. Bên cạnh đó chất lượng rừng còn đang bị đe dọa bởi sức ép của sự gia tăng dân số, chăn nuôi gia súc, mưa acid và cháy rừng. Việc giảm diện tích rừng làm thu hẹp nơi cư trú của các loài sinh vật, đe dọa tính đa dạng sinh học ở mức độ gene, loài và hệ sinh thái. Sự gia tăng nhanh dân số cùng với quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa, thâm canh nông nghiệp và thói quen tiêu thụ nước quá mức đang gây khủng hoảng nước trên phạm vi toàn cầu. Theo Lê Văn Khoa và các tác giả (2002), gần 20% dân số thế giới [...]... trên quan điểm sinh thái – môi trường là giải pháp hữu hiệu nhất Theo yếu cầu của con người, các hệ sinh thái được phân thành 4 loại: hệ sinh thái sản xuất, hệ sinh thái bảo vệ, hệ sinh thái đô thị và hệ sinh thái với các mục đích khác như giải trí, du lích, khai thác mỏ…(Lê Văn Khoa và các tác giả, 2002) Quy hoạch sinh thái học cũng có nghĩa là sắp xếp và quản lý hài hòa cả 4 loại hệ sinh thái này Trên... LÝ SINH THÁI VÀ ỨNG DỤNG TRONG KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG 1 Sinh vật với môi trường 1.1 Yếu tố sinh thái và yếu tố môi trường Môi trường là tập hợp tất cả các điều kiện và hiện tượng bên ngoài tác động lên cá thể (Nguyễn Thị Kim Thái và Lê Hiền Thảo, 1999) Khí quyển, thủy quyển, thạch quyển tồn tại trước khi sự sống xuất hiện trên hành tinh chúng ta nhưng chỉ khi sự sống 12 xuất hiện mới gọi chung là môi trường. .. nghĩa chỉ có sinh vật sống mới có môi trường (sinh vật sống trong môi trường) Môi trường không chỉ gồm các điều kiện vô sinh mà còn bao gồm các sinh vật sống Theo Nguyễn Trọng Nho (1999), môi trường sống của sinh vật là tập hợp tất cả các điều kiện tự nhiên tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến đời sống và sự phát triển của sinh vật Các nhân tố có mặt trong môi trường tác đông lên các sinh vật không... nên môi trường (thực thể hoặc hiện tượng tự nhiên), ví dụ: ánh sáng, nhiệt độ, thức ăn, kẻ thù, tác động của con người… - Yếu tố sinh thái: là những yếu tố môi trường tác động lên đời sống của một sinh vật cụ thể Nói cách khác khi các yếu tố môi trường tác động lên đời sống của sinh vật gây ra các phản ứng đáp trả thì các yếu tố môi trường được gọi là yếu tố sinh thái Tác động của các yếu tố sinh thái. .. sinh vật càng giảm 1.2.2 Ảnh của các yếu tố sinh thái hữu sinh Các yếu tố sinh thái hữu sinh đề cập đến mối quan hệ giữa sinh vật với các sinh vật khác (yếu tố sinh học) , từ đó đưa đến sự chu chuyển của vật chất và sự phát tán năng lượng trong các hệ sinh thái Quan hệ giữa sinh vật với sinh vật rất đa dạng và phức tạp Trong quan hệ giữa sinh vật với sinh vật, mối quan hệ về dinh dưỡng và nơi cư trú... hệ sinh thái Đa dạng hệ sinh thái là đa dạng về các mối tương tác giữa quần xã sinh vật với thành phần vô sinh (môi trường) Do vậy, trên trái đất hình thành nên nhiều hệ sinh thái khác nhau như đài nguyên, rừng lá kim, rừng rậm, rừng ngập mặn, đồng cỏ, hồ ao, cửa sông, đầm lầy, rạn san hô, … Đa dạng sinh học là khái niệm nói lên sự đa dạng và phong phú về nguồn géne, loài sinh vật trong hệ sinh thái. .. các yếu tố sinh thái lên sinh vật, các nhà nghiên cứu đi đến một số quy luật tác động: a Quy tác động đồng thời: các yếu tố sinh thái tác động đồng thời lên sinh vật Trong nhiều trường hợp sự tác động tổ hợp gây những ảnh hưởng khác so với tác động riêng lẻ của từng yếu tố Tác động của một yếu tố sinh thái phụ thuộc vào “nền” sinh thái- có nghĩa là biểu hiện sự có mặt của các yếu tố sinh thái khác b... của các yếu tố sinh thái lên sinh vật và phản ứng “đáp trả” của sinh vật là một quá trình tương hỗ (qua lại) Điều này có nghĩa môi trường thường xuyên tác động lên sinh vật và làm cho chúng không ngừng biến đổi Đồng thời sinh vật cũng có tác động trở lại làm biến đổi (cải biến) môi trường c Định luật lượng tối thiểu (Định luật Liebig, 1840): để tồn tại và phát triển trong môi trường sinh vật đồi hỏi... thiện tình trạng môi trường đang đối mặt với chúng ta hiện nay SINH THÁI MÔI TRƯỜNG không chỉ dừng lại ở việc xác định các vấn đề bức xúc mà phải đề nghị và đánh giá các phương án giải quyết SINH THÁI MÔI TRƯỜNG nên đóng vai trò chủ chốt trong giáo dục cả hai đối 11 tượng là “quan chức” và “cộng đồng” Theo Lê Văn Khoa và các tác giả (2002), việc giải quyết thành công những vấn đề môi trường bao gồm 5... nhất và chuyển hóa năng lượng tối ưu (đạt được sinh khối lớn nhất trên một đơn vị dòng năng lượng); cuối cùng là quần xã suy thoái Các nhà sinh thái học phân chia diễn thế sinh thái thành 3 loại chính: diễn thế nguyên sinh, diễn thế thứ sinh và diễn thế phân hủy ● Diễn thế nguyên sinh (Primary succession) Diễn thế này khởi đầu từ một môi trường chưa có sinh vật Đó là một vùng đất mới hình thành như . Thị Thanh; 2002. II. CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI VÀ ỨNG DỤNG TRONG KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG 1. Sinh vật với môi trường 1.1 Yếu tố sinh thái và yếu tố môi trường Môi trường là tập hợp tất cả các điều kiện. bản: môi trường vật lý và môi trường sinh vật. - Môi trường vật lý (physical environment) là thành phần vô sinh của môi trường tự nhiên (bao gồm thạch quyển, thuỷ quyển và khí quyển). - Môi trường. quan điểm sinh thái – môi trường là giải pháp hữu hiệu nhất. Theo yếu cầu của con người, các hệ sinh thái được phân thành 4 loại: hệ sinh thái sản xuất, hệ sinh thái bảo vệ, hệ sinh thái đô thị