TAP CHl KHOA HOC ĐHQGHN.
Trang 1TAP CHl KHOA HOC ĐHQGHN KHTN & CN T XIX, N01, 2003
MỒ H Ì N H C H U T R Ì N H N I T Ơ T R O N G H Ệ S I N H T H Á I B I E N
Đ o à n Bỏ, T r ị n h Lê H à
K h o a K h í tư ợ n g - Thu ỷ v ă n v à H ả i d ư ơ n g học
Đ ạ i học K h o a hoe T ự n h iên , Đ Ỉ I Q G H à N ộ i
1 M ở d ầ u
Ớ V iệ t N a m , v iệ c sứ d ụ n g cá c mô h ìn h t o á n và c á c p h ư ớ n g p h á p sô tro n g
n g h iê n cứ u hệ s in h t h á i b iể n n g à y c à n g có n h i ề u t r i ể n v ọ n g H ư ỏ n g n g h i ê n cửu này được xây d ự n g tr ê n cơ sở m ô p h ỏ n g to á n học ch u t r ì n h c h u y ê n hoá v ậ t c h ấ t tr o n g hệ
s in h th á i b iển , k ế t hớp với c á c m ô h ìn h t h u ỷ đ ộ n g lực có t h ể đ á n h g iá được v a i trò và
sự tá c đ ộn g c ủ a các d i ê u k iệ n t h u ỷ n h iệ t đ ộ n g lự c b iế n tôi c h i ề u h ư ớ n g p h á t tr iể n
c ủ a hệ, xác đ ịn h được n h ữ n g qu y lu ậ t cơ b ả n , ph ô b iế n và d ự b á o sự b iê n đ ộ n g c ủ a các hợp p h ần vô s i n h , h ữ u s in h , đặc b iệ t tr o n g v iệ c k iể m s o á t m ôi tr ư ờ n g v à h ệ s in h
t h á i b iển
Với m ụ c đích b à n vê p h ư ơ n g p h áp lu ậ n , c h ú n g tỏi giỏi t h i ệ u m ô h ìn h c h u tr ìn h
N itơ c ù n g n h ữ n g m ô p h ỏ n g to á n học các q u á t r ì n h c h u y ể n h o á tr o n g c h u trìn h và
m ột sô k ế t quả áp d ụ n g tại v ù n g b iể n t ỉn h Q u ả n g N in h t r o n g m ù a h è
2 Sơ dồ chu t r ìn h c h u y ế n hoá N itơ tr o n g hệ s in h th á i b iể n
Mô h ìn h ch u t r ì n h c h u y ể n hoá Nit-Ơ t r o n g h ệ s i n h t h á i b iể n được b iể u d iễ n t r ê n
sơ đồ h ìn h 1 T ron g c h u tr ìn h , n g u y ê n tô N itơ được c h u y ể n h o á q u a 7 hờp p h ần : th ự c
v ậ t nôi (P h y t o p la n k t o n - s in h khối clược ký h iệ u là PHY), đ ộ n g v ậ t n ổ i (Z o o p la n k to n - ZOO), c h ấ t h ữ u cơ lờ lử n g ( P a r t ic le O r g a n ic M a t t e r - P O M ) , c h ấ t h ữ u cơ hoà ta n (D is so lv e d O rg a n ic M a tte r - D O M ) , A m o n i ( A m m o n iu m -A M O ), N i t r i t ( N it r it e - N R I T ) ,
N it r a t ( N it r a te -N R A T ).
Các qu á tr ìn h c h u y ể n hoá tr o n g c h u t r ì n h (ký h iệ u t ừ 1 đ ế n 1 1 t r ê n sơ đồ) được d iề n tả như sau:
Q u ả tr ìn h c h u y ể n Ììoá 1' Q u a n g hợp c ủ a P h y t o p l a n k t o n : Trong quá trình này dưới tác (lộng c ủ a n ă n g lưựng á n h s á n g m ậ t trời, P h y t o p l a n k t o n đ à sử d ụ n g kh í
CO., nước và các muối dinh dưỡng trong đó có Amoni (đường dẫn la), N itrit (lb) và
N it r a t ( l c ) c ủ a m ôi tr ư ờ n g đ ể t ô n g hợp c h ấ t h ữ u cơ Q u á t r ì n h n à y đã c h u y ể n h oá
N itơ vô cơ từ môi tr ư ờ n g th à n h N itơ liê n k ế t t r o n g t ế b ào tả o , là m g i ả m A M O , N R IT
và N R A T v à là m t á n g P H Y Khôi lượng g ia t ă n g c ủ a q u ầ n t h ể P h y t o p l a n k t o n tr o n g
m ột đơn vị thời g ia n th ự c h iệ n q u a n g hợp (th ư ờ n g t ín h t r o n g 1 n g à y ) c h í n h là n ă n g
s u ấ t s in h học sơ c ấ p t h ô (R ough p rim a ry p r o d u c t iv ity ), m ộ t t h a m sỏ q u a n tr ọ n g ciổ
đ á n h giá tiê m n ă n g s i n h học c ủ a v ù n g b iể n C ư ờ n g độ q u á t r ìn h n à y p h ụ t h u ộ c và o
s in h khối q u ầ n th è P h y t o p l a n k t o n , n ồ n g độ cá c m u ôi d in h đ ư ờ n g A m o n i, N itr it,
1 0
Trang 2Mô Ììitìỉỉ chu trình N i tơ trong 11
N itr a t, n h i ệ t (lộ m ôi tr ư ờ n g và n ă n g lượng bức xạ q u a n g hớp ( P h o t o s y n t h c t ic a lly
A c tiv e R a d ia t io n - P A R ) [4, 5, 6, 7].
3b
/.( )( )
ĩ
X).VI
u
2a
ĩ
A M O
2 h
ĩ
4a
NUIT
2c
1
4 h
N k A T
H i n l ì 1 Sơ dồ chu trinh chuyến hoá Nitd trong hộ sinh thai biên Clìú giải:
P1IY: P h v to p la n k to n ZOO: Z o o p la n k to n
p o M: c h ả t h ữ u cơ 1ơ 1 ừ ng
DOM: C h ấ t hữ u cớ h o à t a n AMO: A m on i
NRIT: N it r it NRAT: N i t r a t
1 1 1 : C ác q u á tr ìn h c h u y ê n hoá
- > : H ư ớ n g c h u y ể n hoá
Q u á tr ìn h c h u y ế n h o á 2 - l ỉ ô h ấ p c ủ a P ì i y t o p l a n k t o ì ì : Trong quá tr ìn h này, một
p h ầ n lượng c h ấ t h ữ u cơ được t h à n h tạo tr o n g q u a n g hợp bị ỏxy h oá là m g i ả m sinh
kh ỏi PIỈY, k è m t h e o d ó là sự g iả i p h ó n g m ột sô hợp p h ầ n v ô cơ tr o n g đó có các hợp
c h ấ t N itố vô cơ, là m t ă n g n ồ n g độ A M O (dường d ẫ n 2a), N R IT (2b) v à N R A T (2c)
H iệ u sô giữ a lư ợ n g c h ấ t h ừ u cơ được th à n h tạo tr o n g q u a n g hợp v à lư ợ n g c h ấ t hữu
cơ bị m ấ t đi t r o n g q u á t r ìn h hô h ấ p c ủ a P h y t o p la n k t o n tr o n g 1 đơn vị thòi gian (th ư ờ n g t ín h t r o n g 1 n g à y ) c h í n h la n ă n g s u ấ t sơ c ấ p tin h (P u r e prim arv
p r o d u c t iv ity ) Dó c ù n g c h í n h là p h ầ n v ậ t c h ấ t ( n ă n g lượng) còn lại được tích luỹ
tr o n g s ả n p h ẩ m c ủ a P h y t o p l a n k t o n đ ể các bậc d in h dườn g k ê tiế p , trưốc h ết là
Z o o p la n k to n s ử d ụ n g t h e o c á c k ê n h d in h dường tr o n g hộ s in h t h á i v ù n g b iể n
Q u á tr in h c h u y ể n h o á 3 - D i n h d ư ờ n g c ủ a Z o o p l a n k to n : T ron g qu á trình này
Z o o p la n k to n sử d ụ n g P l i y t o p l a n k t o n là m th ứ c ăn đ ể tồn tại và p h á t triển Cưởng độ
sư d ụ n g thức ã n c ủ a Z o o p la n k t o n p h ụ th u ộ c v à o h à m lư ợ n g t h ứ c ' ă n (P H Y ), sin h
k h ỏ i và b ản c h ấ t q u ầ n t h ể Z o o p la n k t o n n h ư đặc điểm s i n h học, tỷ lệ b ắ t m ồi, cấu
tr ú c th à n h p h ầ n l o à i [ 6 ,7 ] Q u á tr ìn h c h u y ể n h o á n à y là m g iả m s i n h khôi q u ẩ n th ể
P h v t o p la n k t o n , tr o n g dó p h ấ n th ứ c ã n th ự c s ự được sử d ụ n g v ào đ ồ n g hoá (đường
d à n 3a) s ẽ là m t ă n g s i n h khôi q u ầ n t h ể Z o o p la n k to n , p h ầ n k h ô n g sử d ụ n g (3b) sẻ trơ lại m ôi tr ư ờ n g và l à m t ă n g s i n h kh ối c h ấ t hữu cơ lơ lử n g (PONT).
Trang 312 Đ o à n / ìỏy T r i n h Lê H à
Q u á t r i n h c h u y ê n ìtoá 4 H ô h ấ p c ủ a Z o o p l a n k t o n : T ron g q u á trình n à y p h ầ n
v ậ t c h ấ t đả lấy được d o đ ồ n g h o á th ứ c ă n lại bị ô x y h o á c!ê giải p h ó n g n ă n g lư ợ n g và
Z o o p la n k to n sử d ụ n g n ă n g lư ơ n g n à y d ể tồ n t ạ i và p h á t tr iể n K èm th e o n ă n g lượng được g iả i p h ó n g là c á c s ả n p h ẩ m v ậ t c h ấ t được t h ả i ra m ôi trư ờ n g dưới d ạ n g c á c sản
p h ẩ m b à i t iế t , t r o n g cỉó có A m o n i (d ư ờn g d ẫ n 4a), N it r it (4b) v à N i t r a t (4c) C ường
độ q u á tr ìn h n à y p h u t h u ô c c h ù y ê u v à o n h i ệ t đô môi trư ờ n g [6 , 7] H i ệ u s ô giữa
lư ơ n g s ả n p h ẩ m đ ồ n g h o á v à lư ở n g s ả n p h ẩ m t i ê u h u ỷ do hô h ấ p c ù a Z o o p la n k to n
tr o n g Iììột đơn vị th ời g i a n (th ư ờ n g t í n h tr o n g 1 n g à y ) c h ín h là n ă n g s u ấ t t h ứ c ấ p
c ủ a b ậc dị d ư ỡ n g t h ử n h ấ t Đ â y là p h ầ n v ậ t c h ấ t ( n ă n g lượng) còn lại được tích luỹ
t r o n g s à n p h ẩ m c ủ a Z o o p l a n k t o n đ ể cá c bậc d in h d ư 3 n g k ế t iế p s ử d ụ n g t h e o các
k ê n h d in h d ư õ n g t r o n g h ệ s i n h t h á i v ù n g b iể n
Q u á t r ì n h c h u y ể n h o á 5 v à 6- Q u á t r ì n h c h ết t ự n h i ê n c ủ a q u ẩ n t h ế
P h y t o p l a n k t o n v à Z o o p l a n k t o n : Q u á tr ìn h n à y là m g iả m sin h k h ô i các q u ầ n t h ê và
là m t ă n g s i n h kh ối c h ấ t h ữ u cơ lơ lủ n g P O M Đ ỏi với PH Y, c ư ờ n g độ q u á t r ì n h c h ế t
tự n h i ê n bị giâi h ạ n bởi n ồ n g độ cá c m u ô i d in h d ư ờ n g A M O , N R IT v à N R A T , đôi với ZOO - bị giỏi h ạ n bởi h à m lư ợ n g th ứ c ăn (PH Y ) [6, 7].
Q u á t r i n h c h u y ể n h o á 7, 8- P h ả n h u ỷ và k h o á n g hocí c h ấ t h ữ u cơ: P h â n h u ỷ và
k h o á n g hóa c h ấ t h ữ u cơ t r o n g b iể n (các x á c c h ế t , c á c s ả n p h ẩ m dư th ử a t r o n g các
%
h o ạ t d ộ n g s ô n g ) là m ộ t t ậ p hợp c á c q u á tr in h l ý - h o á - s in h học r ấ t phửc t ạ p , có s ụ
t h a m g ia c ủ a các s i n h v ậ t p h â n g iả i (ch ủ y ế u là vi s i n h vật) v à cá c c h ấ t n h ư O xy,
nư ỏc T ro n g q u á t r ì n h n à y , n ả n g lư ợ n g c ò n l ạ i tr o n g c h ấ t h ừ u cơ được g iả i p h ó n g
và cá c s in h v ậ t p h â n g iả i s ử d ụ n g n ă n g lư ợ n g n à y đ ể tồn t ạ i v à p h á t t r i ể n , s ả n
p h ẩ m cuối c ù n g c ủ a q u á t r ì n h p h â n huỷ và k h o á n g hoá c h ấ t h ữ u cơ là các châ't vô cơ
được h o à n lạ i c h o m ôi tr ư ờ n g C ư ờ n g độ q u á t r ìn h n à y p h ụ th u ộ c b ả n c h ấ t c h ấ t hữu
cơ, lư ợ n g các s i n h v ậ t p h â n g iả i và n h i ề u đ iề u k iệ n p h â n g iả i, t r o n g đó q u a n tr ọ n g hơn h ế t là n h i ệ t độ m ô i t r ư ờ n g [4, 5, 6 , 7] T ro n g g ia i đ o ạ n đ ầ u c ủ a q u á t r ìn h (đ ư ờn g
d ẫ n 7), cá c c h ấ t h ữ u cơ p h ứ c t ạ p bị p h â n rã t h à n h c á c c h ấ t h ữ u cơ đơn g iả n hơn dưỏi
tá c đ ộ n g c ủ a m ộ t sô q u á t r ì n h v ậ t lý v à s i n h v ậ t s ả n p h ẩ m c ủ a q u á t r ì n h n à y có 2
dạn g: ch ất hừu cơ h o à t a n (D O M ) sẽ t iế p tụ c c h u y ể n hoá tr o n g c h u t r ìn h và c h ấ t
“m ù n ” b ề n v ữ n g s ẽ d ầ n ra kh ỏi hộ s i n h t h á i b iể n T ro n g g ia i đ o ạ n s a u (đ ư ờ n g d ẫ n
8), các c h ấ t hữu cơ t i ế p tụ c bị p h â n h u ỷ v à k h o á n g hoá d ê n c á c s ả n p h ẩ m vô cơ,
trong dó Amoniac và Amoni là sản phẩm Nitơ vô cơ đcầu tiên được giải phóng.
Q u á t r i n h c h u y ể n h o á 9, 10 - Đ ạ m h o á ( N i t r i f i c a t i o n ) v à q u á t r ì n h c h u y ê n h o á
11 - N g h ịc h d ạ m h o á ( D e n i t r i f i c a t i o n ) D ạ m hoá là q u á trìn h ô xv hoả c h u y ể n A m o n i
t h à n h N it r it v à t iế p đ ó t h à n h N i t r a t , n g h ịc h đ ạ m hoá là qu á t r ìn h khử N i t r a t t h à n h
N itơ tự do.
Sơ đổ c h u t r ìn h N i t ơ n h ư dã n ê u m ặ c dù c h ư a kẽ đ ế n m ộ t sô qu á t r ì n h vi mỏ
t r o n g đó, s o n g c h o đ ê n n a y ỏ V i ệ t N a m c h ư a có mô h ìn h ch u tr ìn h N itơ n à o hoàn
t h i ệ n hơn.
Trang 4Mô hình chu tr ìn h N i t ơ trong 13
3 Mỏ h ìn h to á n c h u t r in h c h u y ể n hoá N itơ
T h e o n g u y ê n lý bảo to à n , tốc ciộ t o à n p h ầ n b iê n dổi s i n h k h ối h oặc n ồ n g độ củ a
m ộ t hợp p h ầ n s in h , h o á học nào CỈÓ c h í n h là tổ n g đ ạ i sô tôc độ c á c q u á t r ì n h s ả n s in h
là m t ả n g ( P r o d u c t io n ) và p h â n h u ỷ là m g iả m ( D e s t r u c t i o n ) n ồ n g độ h o ặ c s i n h khôi
c ủ a hợp p h an đó G oi C1 là n ồ n g đỏ (h o ặ c s i n h k h ôi) c ủ a hợp p h ầ n i, P r o d \ D est'
tư ơ n g ứ n g là t ổ n g t ố c độ các q u á tr ìn h là m t ă n g và l à m g iả m n ồ n g độ (h o ặ c s in h
kh ối) c ủ a hớp p h ẩ n , t a có:
dí
Ở đ â y i = l 7 t ư ơ n g ứ n g là P H Y , ZOO, P O M , D O M , A M O , N R IT , N R A T
C ho từ n g hợp p h ầ n c ủ a c h u t r ìn h , c á c b iể u th ứ c m ô p h ỏ n g P r o d \ D e s t' n h ư sa u
[6, 7]:
ổ^AMO , S^NRIT |
c'_+AMO C.+NR1T
? w ư m =i ị i ) i \ Á ổ ' ^ A M O +
\C Amo+AMO Cy„ - M
N R A T
E x d - k , AMO- Ằy NRlĩ) CNta + N R A T ‘ Amo
D estp" r = F " P H Y+ Ị Ấ Ĩ Ỉ Ỉ L Z 0 0 + F ỉ:°
(5)
(6)
D est‘m = F p P H Y + Sĩ - PIĨ Y- Z O O + F £ °m.P H Y (3)
Cp +PHY Desl zo° = (Fzn + F [om )ZOO
C p + P H Y
Dest °° M = F $ z đ o m
Pr odASttì = F é ::D O M + a Amo.F ? Z O O + aAmo.FPNPHY
" -<"10 *
(9) (10)
(11)
Trang 514 Đ o à n Bộ, T r i n h Lẻ Hà
Desl1™7 = /,(/)./.(£) ổ**im r r ~ PHY + r ^ N R I T (13)
CN„ + AVí/y
í W flMr = /-O)V.(Ị) ‘0 ™ L a w _ , A U O - X m m P Ì Ỉ Y ẰN,,mT)J>IIY + r NnNRAT + NRAT (15)
T ro n g các mô p h ỏ n g to á n học k ể tr ê n , ư ( ệ ) là ả n h h ư ở n g c ủ a n h i ệ t độ v à
, r*N ưPOM rM r/POM Ị? DOM Ị7ẢM0 r'NRỈ / 'NHA Ị'0 , v
cường độ c h iê u s a n g , / > , / > , / / , /'rai/ ^ ix)M ^Ẩ AKUh1 siũ yt NRA là tõc d9
riên g c ủ a các q u á tr ìn h c h u y ể n h oá (các đại lư ợ n g n à y dược t ín h t o á n t h e o c á c cô n g thức th ự c n g h iệ m [6 , 7, 8] Các ký h iệ u còn lạ i là c á c t h ô n g s ố ( h ằ n g số) c ù a mô
h ìn h , ý n g h ĩa v à giá trị c ủ a c h ú n g đôi vói v ù n g b iển Q u ả n g N in h được c h o ỏ b ả n g 1 .
B ả n g 1 Các t h ô n g s ố ( h ằ n g sổ) sử d ụ n g tr o n g mô h ìn h và g iá trị lự a c h ọ n c h o v ù n g
b iể n Q u ả n g N in h
trị
1 S ự p h á t t r i ể n c ủ a P h y t o p l a n k t o n
1 ^ Amo Tốc dộ r iên g cực đại sử d ụ n g A m on i trong q u a n g hớp (n g à y) 1 2 , 0
9 ô PNri Tốc độ r iê n g cực đại sử d ụ n g N itrit trong q u a n g hợp (n g à y) 1 1,5
3 ÔPNra Tốc độ r iê n g cực đại sử d ụ n g N itr a t trong q u a n g hợp (n g à y) 1 2 , 0
4 ^Amo H ệ sô bán bào hoà m u ối A m o n i nAT-gN/1 0 ,5
5 C n „ H ê sô b á n b ã o hoà m uôi N itrit nAT-gN/1 0,08
6 C.NVa Hệ sô bán b ảo hoà muôi N itra t nAT-gN/1 0 , 1 0
T
Cường độ s á n g tôi ưu cho q u a n g hợp w / m2 1 2 0
8 P t H ệ sô biểu th ị sự ửc c h ê q u an g hợp do n h iệ t độ - -0 , 0 1
9 Pl Hệ sô biểu thị sự ức ch ê q u an g hợp do á n h s á n g - -0 , 0 1
1 2 ^Amo Hệ sô b iể u th ị sự ức c h ế tá c cỉụng của N itr a t trong
q u a n g hợp kh i có A m oni
(fjAT-gN/l)
1 0 , 0 0 1
13 ^■Nri Hệ s ố b iể u thị sự ức ch ê tác d ụ n g của N itr a t trong
q u a n g hợp khi có N itrit
(nAT-gN/1)
1 0 , 0 0 1
14 ÔMP Tốc độ r iê n g c h ê t cực đại của P h y top lan k ton (n g à y) 1 0,4
15 5 mp Tốc độ r iê n g c h ế t cực tiể u của P h y top lan k ton (n gày) 1 0,03
tại đó cư ờn g độ c h ế t củ a PHY đ ạt cực đại
|iAT-gN/l 0,3
17 <*N Tỷ lệ N itơ vô cơ trong s ả n phẩm hô hấp củ a PHY - 1 , 0
18 T hh N h iệ t độ t h u ậ n cho quá trình hô hấp c ủ a PH Y ° c 30
Trang 6Mô hình chu trìn h N it ơ trong 15
2 S ự p h á t t r i ể n c ủ a Z o o p l a n k t o n
2 0 c , I ỉệ s ố bán bào hoà h à m lượng thức ăn nAT-gN/1 0 , 0
2 1 X , Tý lệ (%) c ủ a p h a n thức ă n kh ỏng dược đồ n g hoá • 0,4
2 2 8mZ Tốc độ r iê n g c h ế t cực đại củ a Zooplankton (n g à y) 1 0,05
23 6mz Tốc dô r iê n g c h ế t cực tiểu củ a Zooplankton (n gày) 1 0,025
2 1 P H Y m Giá trị n g ư ỡ n g c ủ a lượng thức án PHY tại đó cường độ
c h ế t c ủ a ZOO cực dại
|xAT-gN/l 1 , 0
25 h s Tốc độ r iê n g bài t i ê t các hợp c h ấ t Nitơ vô cơ tại 0 “C (n g à y) 1 0 , 1
26 K I ỉệ sô b iểu th ị ả n h hương củ a n h iệ t đến tốc độ bài tiế t - 1,08
27 ^Amo T ỷ lệ A m o n i tr o n g tô n g N itơ của s ả n phẩm hô hấp - 0,4
28 (-*Nn T ỷ lệ N it r it tr o n g tô n g N itơ của sả n phẩm hô hấp - 0 , 2
29 a Xr Tỷ lệ N itr a t tr o n g tổ n g N itơ c ủ a sả n p h ẩm hô h ấ p • 0,4
3 Q u á t r ì n h p h â n h u ỷ v à k h o á n g h o á c h ấ t h ữ u cơ
30 £ Dom
à Pom Tốc độ r iê n g p h â n hu ỷ POM th à n h DOM t ạ i 2Ơ'C (n gày) 1 0 , 1
32 c* Amo
° Dom Tỗc độ r iê n g p h â n h u ỷ DOM th à n h AMO tạ i 2 0 ° c (n gày) 1 0,25
33 k , t
34 c* Xri
Amo Tốc độ r iê n g đ ạ m hoá từ A M O th à n h N R IT tạ i 20 “C (ngày) 1 0,75
35 H ệ sô b iể u thị a n h hưởng của n h iệ t độ đên 3 Amo • 1,08
36 V- Nra
Nn Tốc độ r iê n g đ ạ m hoấ từ N R IT th à n h N R A T tạ i 20°c (n g à y) 1 0,65
37 Kvr
AVii T ốc độ r iê n g n g h ịc h đ ạm hoá tại 2 0° c (n gày) 1 2,5
4 C á c h ã n g s ô t h i ê n v ã n
43 Lat V ì độ t r u n g bìn h v ù n g biên Q u ả n g N in h độ Bắc 2 1
4 P h ư ơ n g p h á p giải m ô h ìn h
T uỳ t h e o m ụ c đ íc h n g h i ê n cửu, ta có th ể sử d ụ n g cá c p h ư ơ n g p h á p k h á c n h a u gK.i bài t o á n (1 ), t r o n g đó có 2 m ục đích th ư ờ n g được q u a n t â m là: 1) n g h iê n cứu bicn đ ộ n g t h e o ch u kỷ n g à y (hoặc n ăm ) c ủ a cá c hợp p h ầ n tr o n g ch u tr ìn h Nitơ; 2)
n g i i ê n c ứ u h i ệ n t r ạ n g p h â n bô các hợp p h ầ n tr o n g ch u tr ìn h N itơ Với m ục đích th ử
Trang 716 Đ o à n Bộy T r ị n h Lê Hà
n h ấ t, bài to á n (1) có t h ể được g iải b ằ n g ph ư ơ n g p h á p lập R u n g e - K u t a h o ặ c R u n g e-
K u ta k ế t hợp A d a m x o , đ iể u k iệ n ban đẩu là ch o trước g iá trị n ồ n g độ h o ặ c s i n h khôi
7 hợp p h ầ n c ủ a c h u tr ìn h Vối m ục đích th ứ hai, bài to á n (1 ) dược g i ả i t r o n g đ iề u
k iệ n d ừ n g (d C 7d t= 0, i = l 7) Đ iề u k iệ n c ầ n t h i ế t p h ả i có là sô* l iệ u th ự c đo (h o ặ c t ín h
to á n b ằ n g m ột p h ư ơ n g p h á p nào đó) c ủ a các y ế u tô môi tr ư ờ n g n h ư n h i ệ t đ ộ nước và cường độ bức xạ tạ i cá c t ầ n g nước q u a n tâ m Đ â y là n h ữ n g t h a m sô* d ù n g đ ể t ín h trưóc các tốc độ r i ê n g c h u y ể n hoá P h ư ơng p h áp lặp S e id e l t h ư ờ n g được s ử d ụ n g đ ể
g iả i bài t o á n (1) cho m ụ c đích n g h iê n cứu th ứ hai, th e o đó có t h ể r ú t ra được 7 c ô n g
th ứ c lặp cho 7 hợp p h ầ n c ủ a c h u tr ìn h N itơ vói đ iê u k iệ n các q u á t r ìn h lặ p ấv ph ải hội tụ Khi các đ iều k i ệ n hội tụ t h o ả m àn , giá trị lặp b a n đ ầ u có t h ể được c h ọ n t u ỳ ý
k h á c k h ô n g và q u á t r ì n h lặp sẽ k ế t t h ú c tạ i bưốc lặp th ứ n dù ló n n ế u tạ i đ ó k ế t qu ả
n h ậ n được c h ỉ k h á c b i ệ t so với k ế t q u ả t ạ i bưóc lặ p th ứ n- 1 m ộ t giá tr ị e đ ù bé.
T ron g n g h i ê n cứ u n à y , c h ú n g tôi đă sử d ụ n g p h ư ơ n g p h á p g iả i lặp S e id e l đôì vỏi bài to á n (1) ở đ iề u k iệ n dừn g N g u ồ n so» liệ u b a n d ầ u được c h u ẩ n bị t ừ k ế t quả các đợt kh ả o s á t tạ i v ù n g b iể n Q u ả n g N in h tr o n g m ù a h è cá c n ă m 2 0 0 0 v à 2001 do
đ ể tà i K H Đ L -C IS -0 1 th ự c h iện
5 K ế t q u ả á p d ụ n g m ỏ h ì n h t ạ i v ù n g b i ể n Q u ả n g N i n h
T ron g b ả n g 2 v à các h ìn h 2, 3, 4, 5 đưa ra m ột sc> k ế t q u ả cơ b ả n á p d ụ n g mô
h ìn h tạ i v ù n g b iể n Q u ả n g N in h tr o n g m ù a hè T h â y rõ đây là v ù n g b iể n c ó sứ c s ả n
x u ấ t sơ cấp ca o - m ộ t đặc đ iể m c h u n g n h ấ t của các th u ỷ vực n h i ệ t đói v e n bò g iầ u
d in h dư õn g [1, 2, 3, 4, 5].
Sức s ả n x u ấ t s ơ c ấ p th ô c ủ a v ù n g b iển dao độ n g ch ủ y ê u tr o n g k h o ả n g 150 đ ế n
3 0 0 m gC /m Vngày, t r u n g b ìn h 2 1 0 m g C /m V n g à y tr o n g đó lư ợ n g s ả n p h a m tin h
c h iế m k h o ả n g 40-45% Khu vực p h ía n a m có s ả n p h á m th ô t r ê n 2 0 0 m g C / m3/n g à y ,
s ả n p h ẩ m tin h tr ê n 100 m g C /m Vngày cao hơn h ẳ n khu v ự c p h ía b ắc ( h ìn h 2) D iề u
n à y liê n q u a n c h ặ t c h ẽ tới các đ iể u k iệ n s in h t h á i t h u ậ n , t r o n g đó lư ợ n g d in h dưỡng
ở khu vực p h ía n a m t h ư ờ n g ca o hơn Đặc b iệt, k h u vực x u n g q u a n h đ ả o N g ọ c V ừ n g ,
V ạ n C ản h , Trà B ản v à lâ n c ậ n có sức s ả n x u ấ t sơ cấp th ô 2 5 0 - 3 0 0 m g C /m V ngày, sức
s ả n x u ấ t sơ c ấ p tin h t r ê n 130 m gC /m Vngày, ca o n h ấ t v ù n g b iể n n g h i ẻ n c ử u M ặc dù
th ự c v ậ t nổi tập t r u n g c h ủ y ế u ở khu vực b iể n k ín p h ía t r o n g hộ t h ố n g đ ảo (sin h
kh ối đ ạ t tr ê n 2 5 0 0 m g - t ư ơ i/m ;i) n h iề u hơn so vói khu vực b iể n t h o á n g p h ía n goài (h ìn h 3), s o n g k h ô n g p h ả i tốc độ tổ n g hợp c h ấ t h ữ u cơ tỷ lệ v ó i s in h k h ô i c ủ a c h ủ n g
C hỉ ở k h u vực p h ía n a m v ù n g n g h iê n cứu, n h ấ t là k h u vực x u n g q u a n h đảo Ngọc
V ừ n g , V ạ n c ả n h , T rà B ả n và lâ n c ậ n n h ư đă n ê u mới có n h i ề u d iề u k i ệ n t h u ậ n lợi hơn để tốc dộ tổ n g hợp c h ấ t h ữ u cơ ca o n h ấ t v ù n g biển Đ iề u n à y c ò n được t h ấ y rõ ở
k h u vực x u n g q u a n h q u ầ n đảo Cô Tô: s in h khối thực v ậ t n ổ i tr ê n 2 5 0 0 m g - t ư ơ i/m3
tư ơ n g đương vối k h u vực b iể n k ín p h ía tr o n g dăy đảo n h ư n g sức s ả n x u ấ t sơ c ấ p thô
c h ỉ đ ạ t k h o ả n g 1 5 0 -2 0 0 m g C /m Vngày.
Trang 8A/ó hìỉih chu trìn h N ỉ t ơ trong 17
B ả n g 2 G iá trị t r u n g bin h các đặc trưng c ủ a q u á tr ìn h s ả n x u ấ t v ậ t c h ấ t h ữ u cơ
t o à n v ù n g b iể n Q u ả n g N in h trong m ù a h è (k ế t q u a tín h toán )
Các đậc trứ n g Khu vực b iển
kín phía trong dãy đảo
Khu vực biển
t h o á n g phía ngoài dày đảo
T r u n g b i n h t r o n g I m3 intửí' b i ể n
S in h kh ối thực v ậ t nổi (m g-tươi/m ) 2 907 1959
H ô h ấp c ủ a th ự c v ật nổi (m gC/m ‘/ngày) 138 106
N ả n g s u ấ t tin h (m gC /m /n g à y ) 9 0 8 7
Sin h khối đ ộ n g v ậ t nổi (mg-tươi/m *) 339 313
H ô h ấp đ ộ n g v ậ t nôi (m gC /m Vngày) 54 53
N ă n g s u ấ t đ ộ n g v ậ t nổi (mgC/nvVngày) 2 , 8 6 2,79
T r u n g b ì n h t r o n g c ộ t n ư ớ c t h i ế t d i ệ n lm * t ừ m ặ t đ ố n đ á y
T ôn g s i n h khôi thực v ậ t nổi (m g-tươi/nr) 2 6 2 3 0 3 6 7 4 9
T ông n ă n g s u ấ t th ô (m g C /n r /n g à y ) 2 0 3 3 3 5 5 8
T ổng n ă n g s u ấ t tin h (m g C /m 7 n g à y ) 787 159 8
Hộ sô P /B n g à y c ủ a thực v ậ t nổi 1,3 1,64
I ỉiệ u s u ấ t c h u y ể n họá n ă n g lượng tự n h iên (%) 0 ,0 0 4 0 , 0 1
T ổng s i n h khôi d ộ n g v ậ t nổi (m g-tươi/nr) 2 9 4 7 5 7 4 8
T ổn g n ă n g s u ấ t đ ộ n g v ậ t nổi (m gC /m2/ngày) 25 51
Hệ sô P /B n g à y c ủ a đ ộ n g v ậ t nôi 0 ,1 3 9 0 ,1 4 9
Hiệu s u ấ t c h u y ế n hoá n ă n g lượng ĐVN - T V N 0,031 0 ,0 3 2
Đ ôi với s ả n p h ẩ m t h ử cấp (động v ậ t nổi), n é t tư ơ n g đ ồ n g g iữ a bức tr a n h p h â n
bố s i n h k h ô i và n ă n g s u ấ t c ù a c h ú n g th ế h iệ n k h á rõ (h ìn h 4, 5) và r ấ t phù hớp vói
p h â n bô c ủ a sứ c s ả n x u ấ t sơ c ấ p c ủ a th ự c v ậ t nôi Đ â y là s ự b iểu h iệ n rõ n h ấ t và
đ ú n g q u y l u ậ t v ề q u a n hộ d in h dường bậc th ấ p ở v ù n g b iể n n g h i ê n cứu.
H ệ s ố P/B n g à y c ủ a th ự c v ậ t nổi có g iá trị c h ủ y ế u tr o n g k h o ả n g 1 ,3 0 -1 ,6 4 ,
t r ư n g b ìn h 1,5 c h o t h ấ y tốc độ to n g hợp c h ấ t h ữ u cơ c ủ a m ộ t đơn vị s in h kh ối thực
v ậ t nối k h á cao; h iệ u s u ấ t tự dưd ng lu ôn luôn lớn hơn 1 (t r u n g b ìn h 1,7) c h ứ n g tỏ
v ậ t c h ấ t t ổ n g hợp dược k h ô n g n h ữ n g đủ chi d ù n g c h o c h ín h th ự c v ậ t nôi m à còn được tích lu ỹ kh á n h i ề u tr o n g s ả n p h ẩ m t in h để các bộc d in h d ư ờ n g tiế p th eo sử
d ụ n g H iệ u s u ấ t c h u y ê n h o á n ă n g lượng tự n h iê n c ủ a v ù n g b iể n k h o ả n g 0,002% đến trẽn 0 ,0 1 5 % , t r u n g b ìn h 0,0 0 8 % là ỏ mức th ấ p so với m ộ t sô v ù n g b iê n v e n bờ V iệ t
N a m ( n h ư đ ầ m p h á T a m G ia n g -C ầ u Hai 0,04%, v ù n g b iể n nước trồi N a m T r u n g Bộ
0 , 0 2 V [ 1 2, 3, 4, 5]).
Trang 9H ỉ n h 2 P h â n bô n ă n g s u ấ t sơ cấ p th ô (m gC/m Vngày)
t ầ n g m ặ t m ù a hè (k ết q u ả tín h toán )
107.25 107.50 107.75
Đ oàn Bô, T r i n h
108.00
Lê Hà
21.25
107.00
21
1 0 7 0 0 1 0 7 2 5 1 0 7 5 0 1 0 7 7 5 1 0 8 0 0 1 0 8 2 5
H ì n h 3 P h â n b ố s i n h khôi th ự c v ậ t nổi (m g -tư ơ i/m ) t ầ n g m ặ t m ù a h è
( k ê t quả tín h to á n )
Trang 10107 00 10725 107 50 107.75 108.00 108 2S
H ìn h 4. P h â n bò n ã n g s u ấ t th ử cá p của d ộ n g v ậ t n ổ i (m g C /n i V ngay)
tầ n g m ậ t m ù a hè (k ê t q u ả tí n h to á n )
■2 1 'j0
2125
■ 2 1 0 0
■20 /5
I0H.2S
1 0 /.0 0 10/.2S 1 0 /M )
21
MÔ h ì ì ì h c h ti t r i n l ì X i tơ i ì '49 ti# .
107 /s 108.00
-21.50
-2125
21 00
2 0 7 5
H ìn h 5 P h ả n hô s in h khôi dộ ng v ậ t nổi (m g-tư ơ i/nv*) tầ n g m ặ t m ù a hè
(k ô t quả tín h to á n )