Vùng chết ở biển là vùng nước có lượng oxy hoà tan thấp tới mức phần lớn cá, tôm, cua không sống nổi, thường lấy ngưỡng khoảng 2 mg oxy mỗi lít nước trở xuống. Nguyên nhân phổ biến nhất ở ven bờ là dư thừa đạm, lân từ phân bón và nước thải, làm tảo nở hoa rồi chết, vi khuẩn phân huỷ xác tảo tiêu thụ hết oxy. Theo các tổng hợp khoa học, hiện có hơn 500 vùng ven bờ trên thế giới từng ghi nhận thiếu oxy, và đại dương toàn cầu đã mất khoảng 2% lượng oxy kể từ năm 1960.
Chữ "chết" nghe nặng nhưng không có nghĩa là không còn sự sống: vi khuẩn chịu thiếu oxy vẫn sống tốt. Đó là vùng chết với những con vật mà con người khai thác và quen nhìn thấy.
Thiếu oxy được đo và phân loại thế nào
Nước biển bão hoà oxy ở mặt thường chứa khoảng 6–9 mg/l tuỳ nhiệt độ và độ mặn; nước càng ấm, càng mặn thì chứa càng ít. Các nhà hải dương học chia thành mấy mức:
| Mức | Oxy hoà tan (khoảng) | Chuyện gì xảy ra |
|---|---|---|
| Bình thường | trên 4–5 mg/l | Đa số sinh vật biển sống bình thường |
| Oxy thấp | khoảng 2–4 mg/l | Cá nhạy cảm bỏ đi, sinh vật đáy căng thẳng, tăng trưởng chậm |
| Thiếu oxy (hypoxia) | dưới khoảng 2 mg/l | Cá, tôm bơi khỏi vùng; sinh vật đáy không chạy được thì chết |
| Không có oxy (anoxia) | gần 0 | Chỉ còn vi sinh vật; có thể sinh khí hydro sunfua (mùi trứng thối) |
Ngưỡng 2 mg/l là quy ước thuận tiện, không phải ranh giới sinh học tuyệt đối. Nhiều loài đã gặp khó từ mức cao hơn, nhất là trong nước ấm khi cơ thể cần nhiều oxy hơn.
Cơ chế hình thành vùng chết ven bờ
Chuỗi sự kiện điển hình diễn ra theo mùa, thường vào mùa hè:
- Dinh dưỡng đổ ra biển: mưa rửa trôi phân bón từ đồng ruộng, cộng nước thải đô thị, chăn nuôi, theo sông chảy ra cửa biển.
- Tảo nở hoa: thực vật phù du được "bón" dư thừa, phát triển bùng nổ ở lớp mặt.
- Nước phân tầng: nước sông ngọt, nhẹ và nước mặt ấm nằm trên lớp nước mặn, lạnh ở dưới. Hai lớp ít trộn với nhau, nên oxy từ không khí khó xuống được đáy.
- Tảo chết chìm xuống: vi khuẩn phân huỷ xác tảo ở lớp dưới, tiêu thụ oxy.
- Oxy cạn dần: lớp nước đáy rơi xuống dưới ngưỡng thiếu oxy. Đến mùa thu, gió bão khuấy nước, vùng chết tạm tan.
Hiện tượng này gọi chung là phú dưỡng (eutrophication). Ao hồ nước ngọt cũng gặp quá trình tương tự, đã có bài riêng ở mảng khác trong hệ; ở biển, quy mô có thể lên tới hàng chục nghìn km².
Những vùng chết nổi tiếng
Vịnh Mexico ngoài cửa sông Mississippi
Đây là vùng chết được theo dõi kỹ nhất thế giới. Sông Mississippi gom nước từ vùng nông nghiệp rộng lớn giữa nước Mỹ. Mỗi mùa hè, NOAA và các viện nghiên cứu đi khảo sát đo diện tích vùng thiếu oxy trên thềm lục địa bang Louisiana và Texas. Diện tích thay đổi theo lượng mưa và dòng chảy từng năm, thường rơi vào khoảng 10.000–15.000 km². Năm 2017 ghi nhận diện tích lớn nhất từ khi bắt đầu khảo sát giữa thập niên 1980, khoảng 22.700 km².
Biển Baltic
Baltic là vùng biển gần như khép kín, nước trao đổi với đại dương rất chậm qua các eo biển hẹp quanh Đan Mạch. Đáy các bồn trũng sâu vốn đã thiếu oxy tự nhiên, nhưng diện tích thiếu oxy tăng mạnh trong thế kỷ 20 do dinh dưỡng từ lưu vực đông dân. Baltic thường được xếp vào nhóm vùng thiếu oxy do con người lớn nhất thế giới.
Biển Đen: thiếu oxy tự nhiên
Dưới độ sâu khoảng 150–200 m, nước Biển Đen gần như không có oxy và chứa hydro sunfua. Đây là khối nước không có oxy lớn nhất thế giới và là hiện tượng tự nhiên tồn tại hàng nghìn năm, do lớp nước ngọt hơn ở trên đè lên lớp nước mặn đặc bên dưới. Nhờ thiếu oxy, những con tàu gỗ cổ chìm dưới đáy Biển Đen còn giữ được gần như nguyên vẹn. Riêng vùng thềm nông phía tây bắc Biển Đen từng có vùng chết theo mùa do phú dưỡng, và đã cải thiện đáng kể khi lượng dinh dưỡng đổ ra giảm từ đầu thập niên 1990.
Vùng tối thiểu oxy ngoài khơi: tự nhiên nhưng đang mở rộng
Ngoài vùng chết ven bờ, giữa đại dương còn có những vùng tối thiểu oxy (oxygen minimum zones) tự nhiên ở độ sâu vài trăm mét, lớn nhất ở phía đông nhiệt đới Thái Bình Dương, biển Ả Rập và vịnh Bengal. Chúng hình thành vì xác sinh vật từ lớp mặt năng suất cao chìm xuống phân huỷ, trong khi nước ở đó lâu không được làm mới.
Một số loài đã thích nghi đặc biệt với vùng này, như mực ma cà rồng có máu gắn oxy cực tốt (đã có bài trong danh mục sinh vật vùng tối của trang). Nhưng phần lớn cá lớn như cá ngừ, cá cờ thì tránh, nên khi vùng thiếu oxy dày lên và nông lên, môi trường sống của chúng bị ép lại gần mặt nước, dễ bị khai thác hơn.
Theo tổng hợp của Breitburg và cộng sự đăng trên tạp chí Science năm 2018, vùng tối thiểu oxy ngoài khơi đã mở rộng thêm nhiều triệu km² kể từ giữa thế kỷ 20.
Biển ấm lên làm mất oxy thế nào
Nghiên cứu của Sunke Schmidtko và cộng sự (2017) ước tính đại dương toàn cầu đã mất khoảng 2% lượng oxy từ năm 1960 tới 2010. Con số nghe nhỏ, nhưng phân bố không đều: có vùng mất nhiều hơn hẳn. Biển ấm làm giảm oxy qua ba con đường:
- Nước ấm giữ ít khí hơn: theo nghiên cứu trên, cơ chế này giải thích khoảng 15% lượng mất trên toàn cột nước, nhưng tới khoảng một nửa ở 1.000 m nước trên cùng.
- Phân tầng mạnh hơn: lớp mặt ấm, nhẹ khó trộn xuống, oxy từ không khí khó đến tầng sâu.
- Sinh vật cần nhiều oxy hơn: trao đổi chất của cá, tôm và vi khuẩn tăng khi nước ấm, nên cùng một lượng oxy bị tiêu thụ nhanh hơn.
Theo IPCC AR6, mức oxy đại dương sẽ tiếp tục giảm trong thế kỷ 21, giảm nhiều hơn ở kịch bản phát thải cao. Ven bờ, biển ấm cộng phú dưỡng là tổ hợp nguy hiểm nhất.
Dấu hiệu thiếu oxy mà người đi biển và người nuôi có thể thấy
Ven bờ, những đợt thiếu oxy cấp tính đôi khi để lại dấu hiệu rõ ràng:
- Cá, cua, tôm bò lên vùng nước nông hoặc dạt vào bờ hàng loạt, thường vào sáng sớm khi oxy thấp nhất sau một đêm không quang hợp.
- Nước đổi màu bất thường (nâu đỏ, xanh đặc, sữa) do tảo nở hoa, sau đó tảo tàn.
- Mùi trứng thối bốc lên từ bùn đáy khi có hydro sunfua.
- Cá nuôi lồng nổi đầu, bơi lờ đờ trên mặt nước.
Gặp hiện tượng cá chết hàng loạt, không nên nhặt cá chết về ăn, vì nguyên nhân có thể là độc tố tảo chứ không chỉ thiếu oxy. Người dân nên báo chính quyền xã, phường hoặc cơ quan quản lý môi trường, thuỷ sản địa phương để lấy mẫu kiểm tra.
Vùng chết có hồi phục được không
Có, và đây là tin tốt hiếm hoi trong mảng khí hậu biển. Vùng chết ven bờ do phú dưỡng phản ứng khá nhanh khi lượng dinh dưỡng giảm:
| Nơi | Điều đã thay đổi | Kết quả ghi nhận |
|---|---|---|
| Thềm tây bắc Biển Đen | Lượng phân bón dùng ở lưu vực giảm mạnh từ đầu thập niên 1990 | Vùng chết theo mùa thu hẹp rõ trong thập niên sau |
| Cửa sông Thames (Anh) | Xây và nâng cấp nhà máy xử lý nước thải từ giữa thế kỷ 20 | Cá quay lại đoạn sông từng gần như không còn cá |
| Vịnh Chesapeake (Mỹ) | Chương trình giảm đạm, lân nhiều thập kỷ | Một số năm vùng thiếu oxy nhỏ hơn, cỏ biển phục hồi một phần |
Ngược lại, phần mất oxy do biển ấm lên ngoài khơi thì chậm hồi phục hơn nhiều, vì nó gắn với nhiệt độ của cả đại dương.
Góc nhìn hôm nay: tìm hiểu thêm ở đâu
- Mạng lưới GO2NE (Global Ocean Oxygen Network) do UNESCO-IOC điều phối, có tài liệu tổng quan cho công chúng.
- NOAA công bố dự báo và kết quả đo vùng chết Vịnh Mexico mỗi mùa hè.
- Phao BGC-Argo gắn cảm biến oxy, dữ liệu mở cho mọi người tải.
- Ở Việt Nam, người nuôi trồng thuỷ sản có thể tham khảo khuyến cáo theo dõi oxy hoà tan, nhiệt độ nước của cơ quan khuyến nông, thuỷ sản địa phương.
Điều nên mang về: đa số vùng chết ven bờ bắt đầu từ trên bờ, ở cách bón phân, xử lý nước thải và chất thải chăn nuôi trong cả lưu vực sông. Bón phân đúng lượng, đúng lúc không chỉ tiết kiệm cho người làm ruộng mà còn bớt một phần gánh nặng cho vùng biển cách đó hàng trăm cây số.
Câu hỏi thường gặp
Vùng chết ở biển là gì?
Là vùng nước có oxy hoà tan rất thấp, thường dưới khoảng 2 mg/l, khiến cá, tôm, cua và nhiều sinh vật đáy không sống được. Vi khuẩn chịu thiếu oxy vẫn tồn tại. Phần lớn vùng chết ven bờ do phú dưỡng, tức dư thừa đạm, lân từ đất liền.
Vì sao phân bón lại gây vùng chết ở biển?
Phân bón rửa trôi theo sông ra biển, làm tảo nở hoa. Tảo chết chìm xuống, vi khuẩn phân huỷ chúng tiêu thụ hết oxy ở lớp nước đáy. Khi nước phân tầng, oxy từ không khí không xuống bổ sung được nên vùng thiếu oxy hình thành.
Vùng chết lớn nhất thế giới ở đâu?
Biển Baltic và vùng ngoài cửa sông Mississippi ở Vịnh Mexico là hai vùng thiếu oxy do con người lớn và nổi tiếng nhất. Biển Đen có khối nước không oxy lớn nhất thế giới dưới độ sâu khoảng 150–200 m, nhưng đó chủ yếu là hiện tượng tự nhiên.
Đại dương đang mất oxy bao nhiêu?
Theo nghiên cứu Schmidtko và cộng sự (2017), đại dương toàn cầu đã mất khoảng 2% lượng oxy từ năm 1960. IPCC dự báo xu hướng này tiếp tục trong thế kỷ 21, mạnh hơn ở kịch bản phát thải cao.
Cá chết hàng loạt dạt bờ có ăn được không?
Không nên. Cá chết có thể do độc tố tảo, ô nhiễm hoặc mầm bệnh chứ không chỉ thiếu oxy, và cá chết để lâu cũng nhanh hỏng. Nên báo chính quyền địa phương hoặc cơ quan môi trường, thuỷ sản để lấy mẫu xác định nguyên nhân.
