Nhóm các nhà nghiên cứu do một nhà khoa học của Đại học Tufts dẫn đầu cho biết, hiện tượng nở hoa của tảo độc hại (harmful algal blooms) – có thể gây rủi ro về sức khỏe con người và môi trường trong các hồ chứa nước ngọt rộng lớn – dự kiến sẽ tăng lên do biến đổi khí hậu.
Nhóm nghiên cứu đã xây dựng một mô hình khung dự báo rằng sự gia tăng lớn nhất các đợt tảo độc nở hoa do vi khuẩn lam (cyanobacterial harmful algal blooms (CyanoHABs)) sẽ xảy ra ở vùng Đông Bắc nước Mỹ, nhưng nơi chịu thiệt hại kinh tế lớn nhất là các khu vực vui chơi giải trí ở vùng Đông Nam.
Nghiên cứu được đăng trên tạp chí Environmental Science & Technology ngày 15/8/2017 là một phần trong những nỗ lực lớn, không ngừng của các nhà khoa học để định lượng và định giá mức độ mà biến đổi khí hậu sẽ tác tác động và gây tổn hại đến các ngành khác nhau của Mỹ.
Giáo sư, Tiến sĩ Steven C. Chapra, tác giả chính của nghiên cứu, Chủ tịch Louis Berger về Công nghệ kỹ thuật Môi trường thuộc Đại học Tufts, cho biết: “ Một số tác động lớn nhất của CyanoHAB sẽ xảy ra ở các vùng nông thôn, ví dụ như ở vùng Đông Nam và Trung Tây Hoa Kỳ – những khu vực không thường xuyên đưa ra thảo luận về những ảnh hưởng không thể tránh khỏi của biến đổi khí hậu. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu vượt qua cả những hiện tượng nhiệt độ không khí ấm lên, mực nước biển dâng và băng tan”. Ông nói thêm “Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy nhiệt độ nước cao hơn, lượng mưa thay đổi và sự gia tăng chất dinh dưỡng sẽ kết hợp lại gây ra hiện tượng tảo độc nở hoa thường xuyên hơn trong tương lai”.
Vi khuẩn lam là sinh vật quang hợp tạo ôxy lâu đời nhất trên trái đất. Trong suốt 3,5 tỷ năm lịch sử tiến hóa, những sinh vật này đã chứng tỏ khả năng chống chịu và thích ứng với nhiều kiểu khí hậu. Do vậy, nhiều vi khuẩn lam có khả năng sinh trưởng tối ưu và nở hoa ở nhiệt độ nước cao có liên quan đến các loài thực vật thủy sinh khác. Vì thế, theo Tiến sĩ Chapra, hiện tượng ấm lên toàn cầu đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển và tiếp tục tồn của loài sinh vật này.
Để nắm bắt được phạm vi tảo độc nở hoa có thể xảy ra trong tương lai, nghiên cứu phân tích này đã sử dụng các dự báo về biến đổi khí hậu từ 5 mô hình hoàn lưu toàn cầu, 2 kịch bản phát thải khí nhà kính, và 2 kịch bản về sự phát triển của vi khuẩn lam. Đây là một trong số ít các nghiên cứu có kết hợp dự báo khí hậu với mô hình mạng lưới thủy văn/ chất lượng nước của các hồ chứa ở Mỹ. Cách tiếp cận mô hình này là độc nhất vô nhị trong việc thực hiện kết hợp các mô hình khí hậu, thủy văn và chất lượng nước vào một khung tính toán hợp nhất mà đã được áp dụng trên phạm vi quốc gia.
Chuỗi mô hình bắt đầu với các bản dự báo thời tiết thay đổi trong tương lai từ các Mô hình hoàn lưu toàn cầu (General Circulation Model – GCM). Sau đó, các dự báo GCM về nhiệt độ và lượng mưa được đưa vào 2 mô hình khác, gồm:
– Mô hình lượng mưa – dòng chảy để mô phỏng lưu lượng dòng chảy hàng tháng của từng lưu vực nước trong số 2119 lưu vực trên lục địa Mỹ.
– Mô hình nhu cầu nước, mô hình này dự báo nhu cầu cấp nước của mỗi lưu vực cho dân cư khu vực thành thị, các ngành công nghiệp và nông nghiệp. Căn cứ vào các dự báo dòng chảy và nhu cầu nước này, mô hình hệ thống tài nguyên nước sẽ tạo ra một chuỗi thời gian về dung tích hồ chứa, xả nước, và phân bổ nước theo yêu cầu (ví dụ: nông nghiệp, dòng chảy môi trường, và thủy điện).
Cuối cùng, các dòng chảy và tình trạng hồ chứa được đưa vào một mô hình chất lượng nước để mô phỏng một số đặc điểm chất lượng nước, trong đó có mật độ vi khuẩn lam ở từng lưu vực nước. Kết quả cuối cùng là một khung giải pháp có thể dự báo được tác động tổng hợp của khí hậu, sự phát triển của quần thể tảo, và các yếu tố khác đến chất lượng nước trong tương lai cho các vùng khác nhau của nước Mỹ.
Theo ước tính, các hồ chứa đang phục vụ nguồn nước uống cho 30 – 48 triệu người Mỹ có thể bị nhiễm độc tảo theo chu kỳ. Các nhà nghiên cứu đã trích dẫn ví dụ vào năm 2014, khi đó có gần 500.000 cư dân sống tại thành phố Toledo, bang Ohio không có nước uống sau khi phát hiện nước ở hồ Erie có chứa cyanotoxin – độc tố do vi khuẩn lam gây ra.
Không những ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà CyanoHABs còn có nhiều tác động tiêu cực đối với các hệ sinh thái thủy sinh, như tạo ra các lớp váng xấu trên bề mặt nước và làm giảm cơ hội vui chơi giải trí ở các khu vực bờ sông/hồ. Ngoài ra, do động vật phù du và cá ăn sinh vật phù du không thể ăn vi khuẩn lam, nên loài này là điểm cuối cùng trong chuỗi thức ăn thủy sinh – một kịch bản gây tổn hại cho cả nghề khai thác thủy sản thương mại và đánh cá giải trí.
Tiến sĩ Chapra cho biết nghiên cứu chỉ ra rằng khi nhiệt độ nước tăng, cần phải có sự kiểm soát dinh dưỡng nghiêm ngặt và tốn kém để duy trì chất lượng nước hiện tại. Ông nói: “Nghiên cứu này đưa ra một khung giải pháp tạo sự hiểu biết sâu sắc về các mối quan hệ nhân quả nhằm giúp hỗ trợ công tác xây dựng kế hoạch, chính sách, và xác định các khoảng trống về số liệu cho các nghiên cứu trong tương lai”.
Source: Vũ Hậu, Tổng cục Thủy sản (theo Eurekalert)