Tác giả

Nguyễn Quốc Trinh 1,2* , Đào Đình Châm 1,2 , Hoàng Thái Bình 1 , Đào Thị Thảo 1 , Lê Đức Hạnh 1 , Nguyễn Thái Sơn 1 , Lê Trung Hưng 3 , Hoàng Hà Giang 4 , Nguyễn Quang Vinh 5

Đơn vị công tác

1 Viện Địa lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, số 18, Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội; nqtrinh@ig.vast.vn; maitrinhvinh@gmail.com; chamvdl@gmail.com; hoangthaibinh@yahoo.com; thaodt010@wru.vn; hanhvdl@gmail.com; nguyenthaison99@gmail.com

2 Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, số 18, Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội; nqtrinh@ig.vast.vn; maitrinhvinh@gmail.com; chamvdl@gmail.com

3 Trung tâm Thông tin và Dữ liệu khí tượng thủy văn, Tổng cục Khí tương Thủy văn, số 8, Pháo Đài Láng, Đống Đa, Hà Nội; hungtttl@gmail.com

4 Trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên, Phường Tân Thịnh, Thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên; hoanghagianghl@gmail.com

5 Đài Khí tượng Cao không, Tổng cục Khí tương Thủy văn, số 8, phố Pháo Đài Láng, Đống Đa, Hà Nội; vinhk46da@yahoo.com

*Tác giả liên hệ: nqtrinh@ig.vast.vn; maitrinhvinh@gmail.com; Tel: +84–989202527

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này sử dụng mô hình hai chiều để giải quyết bài toán truyền tải rác thải nhựa khu vực cửa sông ven bờ Đà Nẵng–Quảng Nam bằng mô hình MIKE 21/3 Couple Model FM của DHI có sử dụng thành phần thủy động lực (HD) và thành quy đạo vật thể trôi (PT) áp dụng đối với bài toán truyền tải rác thải nhựa. Kết quả tính toán được hiệu chỉnh, kiểm định và mô phỏng dựa vào đánh giá so sánh yếu tố mực nước giữa tính toán và thực đo tại các vị trí các trạm Thủy văn (Cẩm Lệ, Câu Lâu và Hội An), trạm Hải văn (Sơn Trà và Dung Quất) giai đoạn 2018–2022. Mà các kết quả đánh giá theo các chỉ số tương quan (R) lớn hơn 0,9, chỉ số NSE  lớn hơn 0,74 và chỉ số  RSR nhỏ hơn 0,2. Các kết quả tính toán truyền tải rác thải nhựa biến động theo mùa với các tháng điển hình cụ thể như tháng 07/2021 (mùa hè) với xu hướng di chuyển từ Nam lên Bắc, tháng 12/2021 (mùa đông) với xu hướng di chuyển từ Bắc xuống Nam. Bước đầu kết quả tính toán cho thấy có thể phát triển các nghiên cứu tiếp theo với điều kiện đầu vào sát thực hơn.

Từ khóa

Rác thải nhựa; MIKE 21/3 Couple model FM; Mực nước; Đà Nẵng , Quảng Nam.

Trích dẫn bài báo

Trinh, N.Q.; Châm, Đ.Đ.; Bình, H.T.; Thảo, Đ.T.; Hạnh, L.Đ.; Sơn, N.T.; Hưng, L.T.; Giang, H.H.; Vinh, N.Q. Ứng dụng mô hình 2D cho bài toán truyền tải rác thải nhựa theo đặc trưng mùa tại vùng biển Đà Nẵng–Quảng Nam. Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn 2022, 743, 36-51.

Tài liệu tham khảo

1. Napper, I.E.; Thompson, R.C. Plastic debris in the marine environment: history and future challenges. Global Chall. 2020 4, 1900081. https://doi.org/10.1002/gch2.201900081.

2. Lebreton, L.C.M.; Slat, B.; Ferrari, F.; Sainte–Rose, B.; et al. Evidence that the Great Pacific Garbage Patch is rapidly accumulating plastic. Nat. Sci. Rep. 2018, 8, 4666. https://doi.org/10.1038/s41598-018-22939-w.

3. Hale, R.; Seeley, M.; la Guardia, M.; Mai, L.; Zeng, E. A global perspective on microplastics. J. Geophys. Res–Oceans 2020, 125. https://doi.org/10.1029/2018JC014719.

4. Plastics Europe Plastics–the Facts 2020. An Analysis of European Plastics Production, Demand and Waste Data. 2020, pp. 44. Available online: http//www.Plast.org (accessed on 20 December 2021).

5. Kane, I.; Clare, M.; Miramontes, E.; Wogelius, R.; Rothwell, J.; Garreau, P.; Pohl, F. Seafloor microplastic hotspots controlled by deep–sea circulation. Science 2020, 368, 1140–1145. https://doi.org/10.1126/science.aba5899.

6. Seltenrich, N.E. New Link in the Food Chain? Marine Plastic Pollution and Seafood Safety. Environ. Health Perspect. 2016, 124, A123.

7. Andrady, A.L. The plastic in microplastics: A review. Mar. Pollut. Bull. 2017, 119, 12–22.

8. Cho, Y.; Shim, W.J.; Jang, M.; Han, G.M.; Hong, G.M. Nationwide monitoring of microplastics in bivalves from the coastal environment of Korea. Environ. Pollut. 2021, 270, 116175. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.116175.

9. MacLeod, M.; Arp, H.P.H.; Tekman, M.B.; Jahnke, A. The global threat from plastic pollution. Science 2021, 373(6550), 61–65. https://doi.org/10.1126/science.abg5433.

10. Senathirajah, K.; Attwood, S.; Bhagwat, G.; Carbery, M.; Wilson, S.; Palanisami, T. Estimation of the mass of microplastics ingested—A pivotal first step towards human health risk assessment. J. Hazard. Mater. 2021, 404, 124004.

11. Liu, J.; Zhu, X.; Teng, J.; Zhao, J.; Li, C.; Shan, E.; Zhang, C.; Wang, Q. Pollution characteristics of microplastics in mollusks from the coastal area of Yantai, China. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2021a, 107, 693–699. https://doi.org/10.1007/s00128-021-03276-7.

12. Minh, N.Đ. Rác thải nhựa trong môi trường biển tại Quảng Bình: Nguồn gốc, tồi tại và ảnh hưởng Tuyển tập báo cáo “Ô nhiễm rác thải nhựa trên biển Việt nam”, Hội thảo khoa học quốc tế, Viện Tài nguyên và Môi trường, Đại học quốc gia Hà Nội, 2019, 67–74.

13. Hien, H.T.; H.T Lan.; Trang, T.D.M.; Cuc, N.T.T.; Sen, T.M.; Long, N.T. Initial results of microplastics on the sediment surface in the Balat river mouth, Northern Vietnam. Proceedings of international workshop for marine plastic pollution in vietnam: Current situation and solutions, Hanoi, 2019, 130–138.

14. Trang, N.T.; Hiền, B.T.T.; Cường, C.T. Bước đầu đánh giá hiện trạng ô nhiễm rác thải nhựa tại một số bãi biển Việt Nam. Tạp chí Môi trường 2020, 6, 30–31.

15. Nghi, D.T. et al. A study of microplastic pollution in Cua Luc bay. Vietnam J. Mar. Sci. Technol. 2020, 20(4B), 139–146. https://doi.org/10.15625/1859-3097/15834.

16. Lim, D.T. et al. Preliminary assessment of marine debris pollution and coastal water quality on some beaches in Thanh Hoa province, Vietnam. Vietnam J. Mar. Sci. Technol. 2021, 21(3), 327–338. https://doi.org/10.15625/1859-3097/15951.

17. Cham, D.D. et al. Distribution and characteristics of microplastics in surface water at some beaches in Thanh Hoa province, Viet Nam. VN J. Catal. Adsorption 2021, 10(1), 193–200.

18. Masry, M.; Rossignol, S.; Gardette, J.L.; Therias, S.; Bussi`ere, P.O.; Wong–Wah–Chung, P. Characteristics, fate, and impact of marine plastic debris exposed to sunlight: A review. Mar. Pollut. Bull. 2021, 171, 112701. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2021.112701.

19. Browne, M.; Galloway, T.; Thompson, R. Microplastic–an emerging contaminant of potential concern? Integr. Environ. Asses. 2010, 3, 559–566. https://doi.org/10.1002/ieam.5630030412.

20. Liu, M.; Ding, Y.; Huang, P.; Zheng, H.; Wang, W.; Ke, H.; Chen, F.; Liu, L.; Cai, M. Microplastics in the western Pacific and South China Sea: spatial variations reveal the impact of Kuroshio intrusion. Environ. Pollut. 2021b, 288, 117745. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117745.

21. Cai, M.; Liu, M.; Qi, H.; Cui, Y.; Zhang, M.; Huang, P.; Wang, L.; Xie, M.; Li, Y.; Wang, W.; Ke, H.; Liu, F. Transport of microplastics in the South China Sea: a review. Gondwana Res. 2021, S1342–937X(21), 00351–00358. https://doi.org/10.1016/j.gr.2021.12.003.

22. Fu, D.; Zhang, Q.; Fan, Z.; Qi, H.; Wang, Z.; Peng, L. Aged microplastics polyvinyl chloride interact with copper and cause oxidative stress towards microalgae Chlorella vulgaris. Aquat. Toxicol. 2019, 216, 105–319. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2019.105319.

23. Huan, N.M.; Trinh, N.Q. Object drift forecast in the ocean the Leeway numerical method. International Conference on Bien Dong 2012, 90 years of marine science in Vietnamese and adjacent waters. NhaTrang City, Vietnam.

24. Trinh, N.Q.; Huan, N.M.; Hieu, P.D.; Toan, D.V. Simulation for object drift forecast in the East Vietnam Sea by the Leeway numerical method. Proceedings of the 14th Asian Congress Fluid Mechanics, Volum2, October 15–19, 2013. Hanoi–Halong, Vietnam.

25. Trinh, N.Q.; Huấn, N.M.; Hiếu, P.Đ.; Toán, D.V. Mô phỏng chuyển động trôi của vật thể trên biển Đông bằng phương pháp số. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2014, 640, 39–45.

26. Trinh, N.Q. Nghiên cứu và phát triển mô phỏng lan truyền và biến đổi dầu tại khu vực Biển Đông. Tạp chí Dầu khí 2017, 8, 51–59.

27. Trinh, N.Q.; Vinh, N.Q. Nghiên cứu và phát triển mô phỏng dầu tràn ngược thời gian trên khu vực Biển Đông. Tạp chí Dầu khí 2018, 2, 60–68.

28. Long, B.T.; Diem, T.T.L. Assessing marine environmental carrying capacity in semi–enclosed coastal areas – Models and related databases. Sci. Total Environ. 2022, 838, 156043. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.156043.

29. Galgani, F.; Brien, A.S.; Weis, J. et al. Are litter, plastic and microplastic quantities increasing in the ocean?. Micropl. Nanopl. 2021, 1, 2. doi:https://doi.org/10.1186/s43591-020-00002-8.

30. van Sebille, E. et al. The physical oceanography of the transport of floatingmarine debris. Environ. Res. Lett. 2020, 15, 023003. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab6d7d.

31. Hardesty, B.D.; Harari, J.; Isobe, A.; Lebreton, L.C.M.; Maximenko, N.A.; Potemra, J.; van Sebille, E.; Vethaak, A.D.; Wilcox, C. Using numerical model simulations to improve the understanding of micro–plastic distribution and pathways in the marine environment. Front. Mar. Sci. 2017, 4, 30. https://doi.org/10.3389/fmars.2017.00030.

32. van Sebille, E.; Griffies, S.M.; Abernathey, R.; Adams, T.P.; Berloff, P.; Biastoch, A.; Blanke, B.; Chassignet, E.P.; Cheng, Y.; Cotter, C.J.; Deleersnijder, E. Do ¨os, ¨ K., Drake, H.F., Drijfhout, S., Gary, S.F., Heemink, A.W., Kjellsson, J., Koszalka, I.M., Lange, M., Lique, C., MacGilchrist, G.A., Marsh, R., Mayorga Adame, C.G., McAdam, R., Nencioli, F., Paris, C.B., Piggott, M.D., Polton, J.A., Rühs, S., Shah, S.H., Thomas, M.D., Wang, J., Wolfram, P.J., Zanna, L., Zika, J.D., 2018. Lagrangian ocean analysis: fundamentals and practices. Ocean Model. 2018, 121, 49–75. https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2017.11.008.

33. Bình, H.T.; Châm, Đ.Đ.; Thảo, Đ.T.; Hạnh, L.Đ.; Sơn, N.T.; Huấn, N.M.; Trinh, N.Q.  Nghiên cứu các quá trình thủy động lực tích hợp (sóng, dòng chảy và mực nước) bằng MIKE 21/3 coupled model FM vùng biển Đà Nẵng. Tạp chí khí tượng thủy văn 2022, 735, 1–11. Doi:10.36335/VNJHM.2022(735).1-11.

34. Thông tin của Đà Nẵng. 2022. https://danang.gov.vn/gop-y-do-an/chi-tiet?id=3009&_c=94677463.

35. Thông tin của Quảng Nam, 2022. https://quangnam.gov.vn/webcenter/portal/ubnd/pages_tin-tuc/chi-tiet?dDocName=PORTAL072221.

36. DHI. MIKE 21/3 Couple Model FM, User Guide. DHI, 2019a.

37. DHI. Hydrodynamic and Transport Module, MIKE 21/3 Couple Model FM, Scientific Documentation. DHI, 2019b.

38. DHI. Particle Tracking Module, MIKE 21/3 Couple Model FM, Scientific Documentation. DHI, 2019c.

39. Huấn, N.M.; Trinh, N.Q. Quy chuẩn hệ cao độ phục vụ lồng ghép bản đồ lục địa và bản đồ biển. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2009, 582, 19–26.

40. DHI. MIKE 21 TOOLBOX, User Guide. DHI, 2019d.

41. NOAA, 2022. https://coastwatch.pfeg.noaa.gov/erddap/griddap/index.html.

42. Dũng, L.V.; Dực, T.H.; Hà, N.T.H.; Tùng, N.D.; Tuệ, N.T.; Hiếu, P.V.; Định, N.Q.; Nhuận, M.T. Nghiên cứu phương pháp xác điịnh hạt vi nhựa trong môi trường trầm tích bãi triều ven biển, áp dụng thử nghiệm tại xã Đa Lộc, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2020, 715, 1–12. https:// doi:10.36335/VNJHM.2020(715).1-12.

43. Harris, P.T. The fate of microplastic in marine sedimentary environments: A review and synthesis. Mar. Pollut. Bull. 2020, 158, 111398. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2020.11139.

44. Isobe, A.; Tokai, T.; Uchida, K.; Iwasaki, S. East Asian seas, a hot spot of pelagic microplastics. Mar. Pollut. Bull. 2015, 101, 618–623.  https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2015.10.042.

45. Jambeck, J.R.; Geyer, R.; Wilcox, C.; Siegler, T.R.; Rerryman, M.; Andrady, A.; Narayan, R.; Law, K.L. Plastic waste inputs from land into the ocean. Science 2015, 347, 768–771.       

46. Chenillat, F.; Huck, T.; Maes, C.; Grima, N.; Blanke, B. Fate of floating plastic debris released along the coasts in a global ocean model. Mar. Pollut. Bull. 2021, 165, 112116. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2021.112116.

47. Iwasaki, S.; Isobe, A.; Kako, S.; Uchida, K.; Tokai, T. Fate of microplastics and mesoplastics carried by surface currents and wind waves: A numerical model approach in the Sea of Japan. Mar. Pollut. Bull. 2017, 121, 85–96. http://dx.doi.org/10.1016/j.marpolbul.2017.05.057.

48. Qi, H.; Li, H.; Meng, X.; Peng, L.; Zheng, H.; Wang, L.; Wang, W.; Chen, K.; Zhang, J.; Zhang, H.; Cai, M. Fate of microplastics in deep–sea sediments and its influencing factors: Evidence from the Eastern Indian Ocean. Sci. Total Environ. 2022, 828, 154266. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154266.

49. Evangeliou, N.; Tichý, O.; Eckhardt, S.; Zwaaftink, C.G.; Brahney, J. Sources and fate of atmospheric microplastics revealed from inverse and dispersion modelling: From global emissions to deposition. J. Hazard. Mater. 2022, 432, 128585. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.128585.

50. Phú, H.; Hân, H.T.N.; Thảo, N.L.N.; Đông, Đ.V.; Hân, T.G. Nghiên cứu mức độ ô nhiễm vi nhựa trong nước và trầm tích sông Sài Gòn – Đồng Nai. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 731, 69–81. https://doi.org/10.36335/VNJHM.2021(731).69-81.

51. Tuan, T.N.; Long, N.D.H.; Hieu, D.V.; Thang, L.V. Current state of waste plastic on the Huong river bed, Hue city. Proceedings of international workshop for marine plastic pollution in vietnam: Current situation and solutions, Hanoi, 2019, 45–54.

52. Manh, D.V.; Thao, L.T.X.; Ngo, V.D.; Thom, D.T. Distribution and occurrence of microplastics in wastewater treatment plants. Envi. Tech. Inno. 2022, 26, 102286. https://doi.org/10.1016/j.eti.2022.102286.