Mô hình hoá tổng hàm lượng nitrit và nitrat trong nước biển theo không gian và thời gian khu vực biển khơi trung bộ

Các chất dinh dưỡng là một phần không thể thiếu được trong sự sinh trưởng của hầu hết các sinh vật trong nước biển, đó là nguồn thực phẩm, là thành phần cấu tạo của cơ thể sinh vật, tuy

CHƯƠNG 1: tổng quan vùng biển khơi trung bộ

trong thời gian nghiên cứu 3

Chương 2: Nguồn gốc phát sinh, cơ chế biến đổi và tác động của ô nhiễm chất dinh dưỡng N trong môi trường biển 18

2.4 Tác động của chất dinh dưỡng N tới môi trường nước biển 32

3.2.1 Biến ngẫu nhiên và quy luật phân phối xác suất 39 3.2.2- Các đặc trưng thống kê của tập dữ liệu biến ngẫu nhiên 42

Chương 5: Phân tích đánh giá kết quả nghiên cứu và

Mở đầu

Việt Nam có vùng biển rộng lớn, bờ biển dài và vô số các đảo lớn, nhỏ

Điều đó thuận lợi cho phát triển kinh tế biển và ven bờ và đồng thời cũng đòi hỏi phải có những nỗ lực rất lớn để quản lý và bảo vệ môi trường Hàng loạt các vấn đề và hệ quả liên quan tới môi trường nói chung và đến môi trường nước nói riêng là những đe dọa và thách thức đối với sự phát triển đất nước Hiện nay, gần 1/4 dân số Việt nam sống ở dải ven biển và đang diễn ra sự di cư lớn vào dải này Những thành phố lớn, các khu kinh tế, các hành lang kinh

tế chính, các khu công nghiệp tập trung, các vùng khai thác mỏ và các khu vực nuôi trồng thủy sản cũng tập trung ở dải biển ven bờ Trong tương lai sự phát triển của dải này được dự kiến có tốc độ cao Tất cả các điều đó tạo nên những nguồn ô nhiễm lớn, các điểm nóng (các thành phố, các trung tâm công nghiệp

và du lịch ven biển và các cửa sông chính nhận chất thải đủ loại từ các khu công nghiệp, dân cư trong các lưu vực) đe dọa tới môi trường biển Một trong các mối nguy hại đó là ô nhiễm do các chất dinh dưỡng có trong nước

Các chất dinh dưỡng là một phần không thể thiếu được trong sự sinh trưởng của hầu hết các sinh vật trong nước biển, đó là nguồn thực phẩm, là thành phần cấu tạo của cơ thể sinh vật, tuy nhiên ở một hàm lượng vượt nào đó thì chất dinh dưỡng chính là một nguồn ô nhiễm vô cùng có hại đối với môi trường biển, đặc biệt là trong giai đoạn hiện nay, khi mà cùng với sự gia tăng dân số ven biển đi cùng với sự gia tăng lượng thải vào môi trường biển

Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong nước biển là một biến ngẫu nhiên, hàm lượng này luôn biến đổi theo không gian và thời gian tùy thuộc vào các yếu tố tác động như nguồn thải, động lực học biển Chúng ta không thể xác định hàm lượng chất dinh dưỡng tịa tất cả các vị trí trong nước biển,

do đó các giá trị chưa biết sẽ được xác định bằng phương pháp nội suy từ các

điểm đã được xác định bằng phương pháp nội suy không gian (Kriging) Phương pháp này là sự kết hợp giữa phương pháp xác suất và lý thuyết hàm

nguyên tố N Kết hợp giữa các kết quả xác định được trong năm 2003 của Viện Nghiên cứu Hải sản, tầm quan trọng của NO2 và NO3 trong nước biển với vai trò là một yếu tố giới hạn các quá trình sản xuất sinh học trong nước biển và sự ưu việt của phương pháp nội suy không gian mang lại, luận văn tiến

hành nghiên cứu “Mô hình lan truyền hàm lượng NO 2 và NO3 trong nước biển tại khu vực biển khơi Trung bộ” với những mục tiêu chính sau đây:

 Chỉ ra nguồn gốc, ảnh hưởng và tầm quan trọng của N trong nước biển

 Mô hình hóa tổng lượng NO2 và NO3 trong nước biển và được thể hiện thành các bản đồ môi trường dựa trên cơ sở các kết quả quan trắc tại vùng biển khơi Trung bộ

 Đưa ra một số giải pháp nhằm ngăn ngừa và giảm thiểu hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước biển

Luận văn bao gồm các chương sau:

 Chương 1: Tổng quan vùng biển khơi trung bộ trong thời gian nghiên

cứu

 Chương 2: Nguồn gốc phát sinh, cơ chế biến đổi và tác động của ô

nhiễm chất dinh dưỡng N trong môi trường biển

 Chương 3: Phương pháp mô hình hoá địa thống kê

 Chương 4: Kết quả mô hình hoá lan truyền NO2 và NO3 trong khu vực nghiên cứu

 Chương 5: Ô nhiễm biển do chất dinh dưỡng, Phân tích đánh giá kết

quả nghiên cứu và đề xuất một số giải pháp Ô nhiễm biển do NO2, NO3

- Đây là khu vực đánh bắt thuỷ sản chính không chỉ của ngư dân ven biển miền Trung với hàng ngàn phương tiện đánh bắt các loại mà còn là ngư trường quan trọng cho ngư dân các tỉnh ven biển cả nước phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế của Việt nam và khu vực

- Những điều đó thuận lợi cho việc phát triển kinh tế biển và vùng bờ,

đồng thời cũng đòi hỏi phải có sự nỗ lực rất lớn để quản lý và bảo vệ môi trường Hàng loạt các vấn đề môi trường nói chung và môi trường biển nói riêng là những đe doạ và thách thức đối với sự phát triển của Việt nam và khu vực

- Vùng biển nghiên cứu trong luận văn có phạm vi rộng, độ sâu lớn, thuộc vùng biển khơi Trung bộ, giới hạn từ 8000 - 16030N và 109000 -

112000E Mức độ ô nhiễm của hàm lượng các chất dinh dưỡng trong nước biển chịu chi phối của nhiều yếu tố như nguồn, lượng phát sinh và các yếu tố về điều kiện tự nhiên Trong đó điều kiện về khí tượng-thủy văn biển đóng vai trò then chốt đối với khả năng lan truyền ô nhiễm trên biển Chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu điều kiện khí tượng – thủy văn đặc trưng của vùng biển khơi Trung bộ

Hình 1.1 Vùng biển khơi miền trung và tọa độ các điểm quan trắc

1 1 Đặc điểm khí tượng thuỷ văn biển [5]

1.1.1 Nhiệt độ không khí:

- Nhiệt độ của không khí trong thời gian tiến hành khảo sát ảnh hưởng trực tiếp bởi hoạt động của gió mùa đặc trưng của vùng biển Trung bộ,

cụ thể Trong đợt đo tháng 4-5, đây là thời gian khí hậu toàn vùng biển

đang ở giai đoạn giao mùa, từ mùa gió đông bắc sang mùa gió tây nam

Sự hoạt động của gió mùa ảnh hưởng đến sự biến thiên của nhiệt độ không khí trong tháng cũng như trong ngày Kết quả khảo sát cho thấy nhiệt độ không khí trong toàn vùng biển nghiên cứu thấp, dao động trong phạm vi từ 28,0 - 32,0o C, giá trị trung bình 29,8o C

- Trong thời gian đo đợt 2 tháng 7-8, là thời kỳ gió mùa tây nam hoạt

động mạnh, thời tiết thường nắng nóng kéo dài Kết quả quan trắc cho thấy nhiệt độ không khí trong toàn vùng biển nghiên cứu khá cao, dao

động trong phạm vi rộng, nhỏ nhất 27,20C, cao nhất là 32,20C, giá trị trung bình 29,60C Nhiệt độ không khí trung bình 29,30C

1.1.2 Gió biển

- Trong thời gian khảo sát, đợt đo 1 vào tháng 4, 5 vùng biển đang ở giai

đoạn giao mùa, hướng gió chuyển dần từ Đông - Bắc sang Tây – Nam, tuy nhiên hướng gió từ Đông đến Đông - Bắc vẫn là chủ yếu Trong đợt

đo 2 đây là giai đoạn khảo sát vào đúng thời kỳ gió mùa tây nam hoạt

động mạnh, nên hướng và cấp gió mang đậm nét của loại gió mùa này

1.1.3 Sóng biển

- Là một vùng biển thoáng, điều kiện tạo sóng tương đối đồng nhất và

ảnh hưởng của địa hình không đáng kể, vì thế tại vùng nghiên cứu, hướng chính của sóng thường trùng với hướng của gió Trong các lần quan trắc, hầu hết hướng của sóng trùng với hướng của gió nên hướng sóng chiếm ưu thế là đông bắc (NE), hướng Tây - Nam vào đợt đo tháng 4, 5 và hướng Tây - Nam vào đợt đo hai vào tháng 7 và tháng 8

- Tháng 4 - 5 là thời kỳ gió mùa Đông - Bắc đã suy yếu và dần mất hẳn, gió mùa Tây - Nam bắt đầu hình thành và tiến tới thống trị toàn vùng biển nghiên cứu Hệ thống dòng chảy trong toàn vùng phụ thuộc nhiều vào sự xuất hiện hoặc suy yếu của hai hệ thống gió mùa này

- Theo các nghiên cứu trước đây, vận tốc dòng chảy trong toàn vùng dao

động trong khoảng từ vài cm/s tới gần 100cm/s, hướng chảy thay đổi khá phức tạp Bức tranh dòng chảy trong vùng biển nghiên cứu phụ thuộc nhiều vào trường gió, điều kiện địa hình, tương tác biển khí quyển cũng như các quá trình động lực từ đại dương đưa tới

- Kết quả quan trắc cho thấy vận tốc dòng chảy tổng hợp vào thời điểm nghiên cứu không lớn Vận tốc cực đại đo được tại một vài trạm chỉ khoảng xấp xỉ 62cm/s Điều đặc biệt vận tốc cực đại không xuất hiện tại các tầng nước gần mặt, mà lại xuất hiện tại tầng nước từ 50m đến 100m

Điều đó chứng tỏ dòng địa chuyển ở đây đóng vai trò quan trọng Là vùng biển thoáng, độ sâu lớn, ảnh hưởng của dòng chảy gió trong thời

kỳ này lại không lớn Các nghiên cứu trước đây cũng khẳng định dòng chảy địa chuyển là quan trọng nhất tại vùng biển này

- Hướng chảy trong toàn vùng phân bố khá phức tạp theo cả mặt rộng và theo phương thẳng đứng

- Hình 1.2 và 1.3: Phân bố hướng và tốc độ dòng chảy tầng mặt và ở độ sâu 100m [8]

Hình 1.2 Hướng và tốc độ dòng chảy tầng 0m vùng biển khơi Trung bộ

Hình 1.3 Hướng và tốc độ dòng chảy tầng 100m vùng biển khơi Trung bộ

- Tháng 7 - 8 là thời kỳ gió Trong suốt thời gian khảo sát, gió mùa tây nam đang hoạt động mạnh, thống trị toàn vùng, nên hệ thống dòng chảy vùng biển nghiên cứu mang nhiều nét đặc trưng của hệ thống dòng chảy loại gió mùa này Hướng và tốc độ của dòng chảy biến đổi phụ thuộc nhiều vào sự xuất hiện mạnh hoặc suy yếu của hệ thống gió mùa

- Theo các nghiên cứu trước đây, vận tốc dòng chảy trong toàn vùng dao

động trong khoảng từ vài cm/s tới gần 65cm/s, hướng chảy thay đổi khá phức tạp Bức tranh dòng chảy trong vùng biển nghiên cứu phụ thuộc nhiều vào trường gió, điều kiện địa hình, tương tác biển khí quyển cũng như các quá trình động lực từ đại dương đưa tới

- Kết quả quan trắc cho thấy vận tốc dòng chảy tổng hợp vào thời điểm nghiên cứu không lớn Tốc độ dòng chảy tại các trạm biến đổi từ 2,4 - 65,0cm/s Vận tốc cực đại đo được tại một vài trạm chỉ khoảng xấp xỉ 60cm/s Cũng tương tự như chuyến khảo sát tháng 4 - 5/2003, vận tốc cực đại không xuất hiện tại các tầng nước gần mặt, mà lại xuất hiện tại tầng nước từ 50m đến 100m Điều đó chứng tỏ dòng địa chuyển ở đây

đóng vai trò quan trọng Là vùng biển thoáng, độ sâu lớn, ảnh hưởng của dòng chảy gió trong thời kỳ này lại không lớn Các nghiên cứu trước đây cũng khẳng định dòng chảy địa chuyển là quan trọng nhất tại vùng biển này

- Hướng chảy trong toàn vùng phân bố khá phức tạp theo cả mặt rộng và theo phương thẳng đứng, tuy nhiên hướng dòng chảy chiếm đa số là hướng Tây - Nam

- Trong cả hai đợt quan trắc đều mang tính chất tức thời, mà như ta đã biết tại một điểm dòng chảy luôn biến đổi theo thời gian, do vậy hướng chảy mà ta quan trắc được chỉ có tính chất tức thời chứ không phải là hướng chảy trong cả quá trình nghiên cứu Tuy nhiên tại một thời điểm nhất định, kết quả quan trắc cũng cho ta biết sự thay đổi của hướng

của vùng biển sâu; chế độ thuỷ văn được hình thành trong quá trình tương tác của nước biển khơi và nước vịnh Bắc bộ chảy dọc bờ xuống phía Nam trong thời gian khảo sát Song ảnh hưởng của nước biển khơi quanh năm giữ vai trò chính Cấu trúc nhiệt mặn ở đây phần lớn mang tính chất đại dương

- Nhiệt độ nước biển trong toàn vùng phụ thuộc chủ yếu vào quá trình tương tác biển - khí quyển và hoạt động của các quá trình hoàn lưu nước, cũng như quá trình hội tụ, phân kỳ trong nước biển

- Trong đợt đo thứ nhất vào tháng 4, 5, nhiệt độ nước biển tầng mặt thấp hơn nhiệt độ trung bình của không khí 0,050C, dao động từ 27,80 - 32,200C, trung bình 29,830C ở tầng 30m, nhiệt độ nước biển giảm đi không đáng kể, trung bình 28,460C thấp hơn trung bình tầng mặt 1,370C (dao động từ 23,65 - 31,210C) Đến tầng nước 50m, nhiệt độ giảm, giá trị trung bình 26,480C (dao động từ 22,18 - 31,060C) Đến tầng nước 100m, nhiệt độ giảm mạnh, giá trị trung bình 21,840C (dao động từ 17,41 - 26,430C) ở tầng nước 150m, nhiệt độ tiếp tục giảm, giá trị trung bình 19,000C (dao động từ 15,18 - 21,850C), thấp hơn giá trị trung bình của tầng 100m là 1,480C Xuống tới tầng nước 200m nhiệt độ giảm rõ rệt, giá trị trung bình là 16,720C (dao động từ 13,02 – 19,680C)

- Trong đợt đo 2 vào tháng 7, 8, nhiệt độ nước biển tầng mặt thấp hơn nhiệt độ trung bình của không khí 0,420C, dao động từ 26,30 - 31,800C, trung bình 29,200C, ở tầng 30m nhiệt độ nước biển giảm đi không đáng

kể, trung bình 27,830C thấp hơn trung bình tầng mặt 1,370C (dao động

từ 22,01 - 29,860C) Đến tầng nước 50m, nhiệt độ giảm, giá trị trung

bình 25,450C (dao động từ 19,71 - 29,400C) Đến tầng 75m, nhiệt độ tiếp tục giảm, trung bình 21,310C Đến tầng nước 100m, nhiệt độ giảm mạnh, giá trị trung bình 18,890C (dao động từ 15,60 - 21,800C)ở tầng nước 150m, nhiệt độ tiếp tục giảm, giá trị trung bình là 16,420C (dao

động từ 14,26 - 18,480C), thấp hơn giá trị trung bình của tầng 100m là 2,470C Xuống tới tầng nước 200m nhiệt độ giảm rõ rệt, giá trị trung bình là 14,070C (dao động từ 12,74 – 15,700C)

8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 -200

Hình 1.5 Phân bố nhiệt độ nước tầng mặt vùng biển khơi Trung bộ

- Kết quả thu được cho thấy trong khu vực nghiên cứu sự phân tầng của các lớp nước khá rõ rệt Theo phương ngang, phân bố nhiệt độ nước biển ở các tầng phức tạp, phụ thuộc chủ yếu vào các quá trình động lực, tương tác biển Nhìn chung, nhiệt độ phân bố ở các tầng có xu thế tăng dần từ bắc vào nam

dần, nhưng ở mỗi lớp nước quá trình biến thiên độ muối cũng có những

đặc trưng riêng

- Tầng 0m, độ muối trung bình trên toàn vùng là 33,41‰, dao động từ 32,60 - 33,81‰ Xuống tầng 10m, độ muối gần như không thay đổi, trung bình 33,39‰; tới độ sâu 30m độ muối tăng lên không đáng kể, trung bình 33,67‰ (dao động từ 32,66 – 34,27‰) Đến độ sâu 50m

độ muối tăng nhanh, trung bình 34,01‰ Tại lớp nước 75m độ muối tiếp tục tăng Tới độ sâu 100m độ muối tăng, tuy nhiên sự chênh lệch so với tầng 75m không cao – 0,15‰; đến độ sâu 150m giá trị của độ muối không thay đổi nhiều, trung bình 34,57‰ (dao động từ 34,55 – 34,84‰) Tới tầng nước 200m độ muối đi vào giá trị ổn định, các profile của các trạm đều thể hiện rõ tính chất này

- Hình 1.6 - 1.7: Phân bố độ muối (‰) tầng 0m và tầng 100m vùng biển khơi Trung bộ, tháng 7-8/2003[8]

Hình 1.6 Phân bố độ muối (‰) tầng 0m vùng biển khơi Trung bộ

Hình 1.7 Phân bố độ muối ( ‰) tầng 100m vùng biển khơi Trung bộ

1.3 Các thành phần hoá học môi trường trong nước biển

1.3.1 Hàm lượng Nitrit (N-NO2 ):

- Trong đợt khảo sát, hàm lượng N-NO2 biến đổi trong khoảng từ 0,001 – 0,006mg/l, giá trị trung bình của N-NO2 là (0,004mg/l), hàm lượng N-NO2 trong nước tầng mặt thấp hơn tầng đáy tuy nhiên trị số dao động không lớn (0,002mg/l)

1.4.2 Hàm lượng Nitrat (N-NO3):

- Hàm lượng N-NO3 dao động trong phạm vi rộng, từ 0,00 – 0,04mg/l, giá trị trung bình của N-NO3 (0,026mg/l) Cũng như N-NO2, hàm lượng N-NO3 có xu hướng tăng dần từ tầng mặt xuống tầng đáy và trị số dao

động cũng không lớn chỉ là (0,01mg/l)

1.3.3 Hàm lượng Amoni (N-NH3 + ):

- Hàm lượng N-NH3 trong vùng biển nghiên cứu dao động trong phạm vi

từ 0 – 0,08mg/l, giá trị trung bình của N-NH3 theo các tầng nước phân tích từ 0 – 100m là 0,024mg/l Phân bố hàm lượng Amoni theo độ sâu trong vùng biển nghiên cứu khá ổn định

1.3.4 Hàm lượng Phosphat (P-PO4):

- Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng P-PO4 trong vùng biển nghiên cứu không lớn, dao động trong phạm vi từ 0,0033 – 0,1925mg/l, giá trị trung bình của P-PO4 theo các tầng nước phân tích từ 0 – 100m là (0,038mg/l) Theo mặt rộng, hàm lượng P-PO4 phân bố không đồng đều

và không thể hiện rõ quy luật

1.3.5 Hàm lượng Silicat (Si-SiO3 ):

- Trong thời gian khảo sát, hàm lượng SiO3 trong vùng biển nghiên cứu không lớn, dao động trong phạm vi từ 0 – 0,490mg/l Giá trị trung bình của hàm lượng SiO3 theo các tầng nước tiêu chuẩn là 0,171mg/l Theo mặt rộng, hàm lượng SiO3 phân bố không đồng đều, khu vực

rộng từ 3,53 –7,86mg/l Giá trị trung bình của hàm lượng DO theo các tầng nước tiêu chuẩn từ 0 – 100m dao động trong phạm vi từ 4,85 – 6,65mg/l, trung bình 5,54mg/l Theo độ sâu, hàm lượng DO giảm dần từ tầng mặt xuống tầng 100m

1.3.7 Hàm lượng dầu trong nước

- Kết quả quan trắc trong năm 2003 dao động trong khoảng từ 0,15 – 0,63mg/l, giá trị trung bình là 0,38mg/l

Nhìn chung có thể thấy, khu vực biển khơi trung bộ là vùng biển thoáng,

phạm vi rộng và độ sâu lớn, là vùng biển được đặc trưng bởi khí hậu nhiệt đới

ẩm, gió mùa Tại khu vực này tồn tại hai mùa gió chính là gió mùa Đông Bắc

và Tây Nam quyết định chế độ dòng chảy tầng mặt tại khu vực theo hai hướng

là Đông Bắc và Tây Nam Qua các thông số thống kê về các thành phần hóa học trong nước biển ở trên, ta thấy ngoài hàm lượng dầu trong nước đã vượt quá tiêu chuẩn cho phép (TCVN: 0,30mg/l), còn lại hầu hết các thành phần hóa học khác vẫn còn nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép Tuy nhiên tại một số thời

điểm và tại một số điểm đo, đặc biệt là ở tầng có độ sâu lớn từ 75-100m đã phát hiện 1 số giá trị nitrit và nitrat đã xấp xỉ với giới hạn cho phép

Cùng với sự phát triển kinh tế và gia tăng dân số thì áp lực lên môi trường biển

sẽ ngày càng trở nên trầm trọng, trong đó vấn đề ô nhiễm biển do chất dinh dưỡng như nitrit và nitrat sẽ càng trở thành vấn đề cấp thiết cần được sự quan tâm đúng mức Do đó, trong khuôn khổ của luận văn, tác giả chọn ô nhiễm biển do các chất dinh dưỡng nitrit và nitrat làm mục tiêu nghiên cứu chính

Chương 2

Nguồn gốc phát sinh, cơ chế biến đổi và tác động của

ô nhiễm chất dinh dưỡng N trong môi trường biển

Nhân tố quan trọng có ảnh hưởng lớn nhất đối với các quá trình sản xuất sinh học đối với các cơ thể sống trong môi trường nước chính là nồng độ giới hạn của các chất dinh dưỡng trong nước với điều kiện là nhu cầu năng lượng được thoả mãn bởi quá trình thâm nhập của các tia năng lượng từ mặt trời tới một

độ sâu nhất định và lượng oxy cung cấp được đảm bảo từ sự hoạt động của bầu khí quyển như là nguồn cung cấp oxy chính

Quá trình quang hợp của các hợp chất hữu cơ trong nước được thực vật phù du trong nước tầng mặt tiến hành có thể được thực hiện được bởi quá trình đồng hoá các chất dinh dưỡng dạng vô cơ và hữu cơ từ các nguồn nước xung quanh Phần lớn các chất này đều xuất hiện với nồng độ khá cao vượt quá nhu cầu, khả năng tiêu thụ của thực vật trong nước, nhưng với những chất khác như nitơ

và phốt pho, dù chỉ ở nồng độ thấp và hầu hết được sử dụng toàn bộ lượng chất ít ỏi này bởi các loại tảo có trong nước biển Điều đó thể hiện vai trò quan trọng của các dinh dưỡng trong nước biển, đó chính là quá trình kiểm soát và giới hạn quá trình sản xuất hữu cơ trong nước biển của các chất dinh dưỡng Quá trình sản xuất sinh học tối đa có thể giữ lại được trong cơ thể sinh vật sống gần mặt nước ở biển khơi tại mỗi mức độ dinh dưỡng là được xác định trên quy mô rộng lớn bởi hàm lượng nhỏ các chất dinh dưỡng có trong nước, trong số đó như là nitơ, phốt pho và silíc là những chất đáng được quan tâm (nổi bật) nhất Trong mối liên quan với các hồ nước ngọt, tại đây giới hạn quá trình sản xuất sinh học được quyết định bởi hàm lượng phốt pho có trong nước, trong nước biển vai chất đóng vai trò quyết định trong giới hạn phát

nước biển và đại dương, do dòng chảy từ các con sông đổ vào đại dương, và

do sự xáo trộn N chỉ đủ để thoả mãn 1% nhu cầu N cho quá trình quang hợp

do dòng chảy mang lại, (do lý do đó có nhiều giả thiết dựa vào vòng tuần hoàn của chúng)

2.1 Nguồn gốc phát sinh:

- N chiếm 78% trong bầu khí quyển trái đất, nhưng chủ yếu là N nguyên tử

ít hoạt động do đó không ảnh hưởng tới môi trường, môi trường chỉ trở nên

ô nhiễm khi ngày có càng nhiều nguồn N hoạt động được đưa vào môi trường lớn hơn khả năng đồng hoá của môi trường đối với những chất này

cụ thể là NO2 và NO3

- Các chất dinh dưỡng chính mà là nguyên nhân cũng như những ảnh hưởng

có hại khác đối với sự dư thừa hàm lượng các chất dinh dưỡng trong nước

là nitơ và phốt pho Trong nước hồ P đóng vai trò quyết định và là nhân tố giới hạn cho các quá trình sản xuất cơ bản còn đối với nước biển thì nhân

tố quyết định đến các quá trình sản xuất cơ bản trong nước lại là nguyên tố

N

- Một nhiệm vụ quan trọng trong việc mô hình hoá chất lượng nước là xác

định được chính xác nguồn thải và ước lượng được tải lượng chất ô nhiễm Các nguồn chất dinh dưỡng có thể phân làm 2 loại chính như sau: nguồn cục bộ và nguồn mở rộng

2.1.1 Nguồn cục bộ

- Đây là nguồn chủ yếu từ các quá trình hoá sinh xảy ra trong khu vực tầng mặt là lớp nước có đầy đủ ánh sáng để thực vật có thể sinh trưởng và phát triển, chất dinh dưỡng chủ yếu ở đây là ammonia , hoặc trong một số

trường hợp khác là một số chất nitơ hữu cơ (urea và aminoacids) Theo một

số nhà nghiên cứu Jackson và Williams (1985) và một số người khác, đã nêu ra rằng, nitơ và phốt pho hữu cơ có thể được duy trì ở nồng độ ổn định bởi thực vật phù du có trong nước tại khu vực mà tại đó hàm lượng thấp của các các chất dinh dưỡng nitơ và phốt pho vô cơ được tìm thấy Vì vậy, nó cho thấy rằng, hàm lượng các chất nitơ và phốt pho hữu cơ hoà tan có thể trở thành nguồn quan trọng của nitơ và phốt pho tại lớp nước mặt của khu vực nghèo chất dinh dưỡng Theo hướng đi lên từ tầng nước sâu giàu chất dinh dưỡng do sự xáo trộn theo phương thẳng đứng của các tầng nước, và tại tầng nước nông, vòng tuần hoàn của các chất dinh dưỡng từ trầm tích có thể đóng vai trò quan trọng, dù là lúc đầu chúng phải lên tới được tầng giàu chất dinh dưỡng, tại nơi nguồn ánh sáng quan trọng cho quá trình quang hợp

2.1.2 Nguồn mở rộng:

- Nguồn mở rộng chủ yếu của các chất dinh dưỡng là nguồn nước thải đô thị

và khu công nghiệp, nước thải thành phố, ngoại ô, nước dùng trong nông nghiệp, trồng rừng và từ nguồn lắng đọng từ khí quyển Đầu vào là nitrat (NO3-) và phốt phát từ nguồn thải là thuốc trừ sâu, hoá chất trong nông nghiệp được phát tán ra sông bởi mưa và nguồn này được đưa ra biển bởi các con sông, đây chính là nguồn ô nhiễm dinh dưỡng quan trọng nhất đối với vùng biển ven bờ Thêm nữa, nguồn nitơ trong không khí được hoà tan trong nước biển cũng trở thành một nguồn dinh dưỡng quan trọng Cụ thể (hình 2.1)

Hình 2.1 Sơ đồ nguồn thải N ra môi trường

+ N trong thực phẩm : đây được coi là nguồn chứa hàm lượng N nhiều nhất, nguồn N trong thực phẩm ngày càng tăng cùng với sự gia tăng dân

số và giới hạn của quá trình sản xuất trong nông nghiệp Cùng với sự gia tăng dân số, lượng N tiêu thụ theo đầu người tăng dẫn đến tổng lượng N tiêu thụ tăng, trung bình 1 ngày cơ thể con người cần khoảng 2,0gam cho tất cả các nhu cầu chuyển hóa cơ bản trong cơ thể (Galloway and Cowlling, 2002)

+ Sự lắng đọng N trong khí quyển : là kết quả của việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong các phương tiện vận chuyển hàng không và trong các hoạt động sản xuất nông nghiệp Các chất khí thải chính trong các quá trình này là NOx và NH3

+ Nguồn N trong phân đạm: có khoảng 20% lượng phân bón được sử dụng thất thoát tới nước bề mặt và nước ngầm Với sự phát triển của các quá trình sản xuất nông nghiệp làm cho lượng phân bón chứa N thất thoát

càng lớn Nguồn N có trong phân đạm được đánh giá là nguồn phát tán

N lớn thứ 2 hoặc thứ 3 Nhu cầu sử dụng phân bón hóa học có chứa N phục vụ trong nông nghiệp và các mục đích khác có sự tăng đáng kể theo thời gian

Hình 2.2 Biểu thống kê tổng lượng phân bón dùng hàng năm toàn cầu

(Số liệu lấy từ FAO 1999)

+ N có trong thức ăn của động vật

- Sự gia tăng dân số, kéo theo hàng loạt vấn đề về nguồn lương thực và việc

sử dụng nhiên liệu hóa thạch những việc này trực tiếp hoặc gián tiếp là những nguồn gia tăng chất ô nhiễm đáng kể

Hình 2.3 Biểu đồ quan hệ giữa sự gia tăng dân số và tổng lượng N 2.2 Vòng tuần hoàn nitơ

- Nitơ là một nguyên tố cơ bản đối với sự phát triển của cơ thể sống, nitơ cần thiết cho cả 2 chức năng thiết thực và cấu trúc tế bào, là phần cấu tạo của aminoaxit và protein

- Trong môi trường nước tự nhiên, nitơ được tìm thấy ở 3 dạng khác nhau: dạng nitơ phân tử (N2) hoà tan, các hợp chất nitơ vô cơ và hữu cơ Nitơ phân tử hoà tan là dạng rất phong phú trong nước, còn lại các hợp chất của nitơ vô cơ và hữu cơ thì chỉ tồn tại với nồng độ thấp, khối lượng của chúng chỉ vào khoảng 1/10 so với nitơ phân tử

- Các dạng nitơ vô cơ cơ bản tồn tại là ion nitrit (NO2-), ion nitrat (NO3-) và ion amoni (NH4+) cùng với một lượng nhỏ của hợp chất nitro oxy Mặt khác, các hợp chất hữu cơ của nitơ tồn tại dưới dạng hoà tan và dạng hạt, kết hợp với các sinh vật biển, quá trình trao đổi chất và phân huỷ, giống như ure và protein; thành phần của hạt hữu cơ cũng bao gồm các hạt nhỏ và thực vật phù du

- Nồng độ của các loại hợp chất nitơ hữu cơ và nitơ vô cơ trong nước biển

được kiểm soát phần lớn bởi các nhân tố sinh học, với vi khuẩn, thực vật và

động vật đóng vai trò như là phần bổ xung cho sự biến đổi Các ảnh hưởng vật lý như sự ngâm trong nước của xác sinh vật trong nước cũng như sự dịch chuyển của nước từ tầng nước sâu tới tầng nước nông hơn (nước trồi), mặc dù vậy, xu hướng vẫn là phân phối lại các loài này trong cột nước, sự cân bằng tức thì của các hợp chất chứa nitơ trong cơ thể sinh vật được miêu tả như là sự cân bằng động giữa những quá trình này Vi khuẩn có thể chiếm ưu thể trong quá trình tái sinh, trong đó các hợp chất nitơ hữu cơ

được chuyển đổi thành nitơ vô cơ và cuối cùng là nitrat Trong khi đó các sinh vật nổi thường tổng hợp protein từ nitrat, nitrit và amoniac, chúng không thể sử dụng được các hợp chất nitơ nếu chúng tồn tại dưới dạng các hợp chất nitơ hữu cơ Sự đóng ghóp duy nhất của sinh vật sống tới vòng

đoạn chính: quá trình cố định nitơ, sự đồng hoá nitơ và cuối cùng là quá trình tái tạo nitơ

- Quá trình cố định nitơ : là một quá trình thu nhiệt, đòi hỏi một lượng dồi dào các vật chất hữu cơ như là nguồn năng lượng đầu vào Một vài loài loài tảo xanh được tìm thấy có khả năng cố định nitơ với một tỷ lệ lớn trong vùng nước nhiệt đới, thậm chí tại cả những vùng có nồng độ các hợp chất hữu cơ thấp, ngoài ra chúng còn có được nguồn năng lượng cần thiết từ bức xạ mặt trời; mặc dù có một số loại vi khuẩn như nấm men, nấm mốc có khả năng cố định nitơ trong không khí, điều đó không chắc chắn rằng những sinh vật này cố định một lượng N đáng kể, quá trình cố định N còn có thể

bị ức chế nếu một trong 2 nguồn của nitơ vô cơ có giá trị, dạng mà sinh vật thường có xu hướng ưu tiên sử dụng là nitơ nguyên tử (Goering at al., 1966)

- Hầu hết các dạng nitơ đều đòi hỏi thực vật phù du cho sự tổng hợp tế bào aminoacid được cung cấp dưới dạng amonia, nitrit, nitrat xuất hiện tại tầng giàu chất dinh dưỡng trong cột nước, bởi vì sự hấp thụ đều là kết quả của quá trình quang hợp Mặc dù tất cả 3 dạng nitơ trên đều có thể được hấp thụ

dễ dàng từ sinh vật nhưng thực vật phù du đã có sự ưu tiên nhất định đối với amonia (Walsh and Dugdale, 1972), bởi vì đây là dạng đơn giản nhất của N

mà sinh vật có thể dễ dàng hấp thụ Hiểu theo một cách khác, sự ưu tiên dành cho amoniac có thể là do kết quả của sự sử dụng hợp lý, nhằm tiết kiệm năng lượng của thực vật phù du, người ta cũng chỉ ra rằng nếu nồng

độ của NH4+ ở trong khoảng 1-2àM thì sinh vật có xu hướng ưu tiên cho sự

đồng hoá nitơ của amoniac, và đồng thời kiềm hãm các dạng nitơ khác

- Một vài loài thực vật phù du dường như có thể tự đáp ứng được nhu cầu nitơ bằng cách sử dụng nguồn các hợp chất nitơ hữu cơ hoà tan trong nước, như

là các hợp chất của aminoacid, và một số hợp chất khác có thể được sử dụng sau khi những hợp chất này được deaminated bởi vi khuẩn deaminate Trong nước thải ô nhiễm, có thể thấy được rằng nhu cầu về N trong quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật phù du được đáp ứng bằng việc

sử dụng N có trong các hợp chất như là ure và axit uric, tuy nhiên trong thực tế, lượng N đủ lớn sẽ được nhận từ các nguồn có nồng độ thấp cả các hợp chất N hữu cơ tong vùng biển mở Rất nhiều loại tảo biển cũng góp phần để khử nitrate thành nitrite, bằng cách bài tiết ra một lượng đáng khể nitrite ngoại bào khi chúng phát triển trong nước giàu nitrate

Hình 2.4 Vòng tuần hoàn của N trong nước biển

- Mặc dù vật tiêu thụ N chính trong lớp nước giàu chất dinh đưỡng là thực vật phù du, một vài tác giả (Harrison, 1978; Glibert, 1982) đã đề cập rằng một phần nhỏ trong tổng số amonia có thể được tổng hợp bởi thực vật phù

du có kích thước rất nhỏ bé Đặc biệt là, Wheller và Kirchman (1986) đã chỉ ra rằng sự đóng ghóp cũng như tầm quan trọng của sinh vật dị dưỡng N

đối với việc làm giảm lượng amoniac trong nước biển và theo Azam et al (1983) giả thiết rằng “microbial loop” tồn tại trong hệ thống các dòng chảy

N 2 hoà tan

N 2 hoà tan

Chất dinh

ở biển, ở đó các chất hữu cơ từ thực vật phù du được sử dụng bởi các vi khuẩn dị dưỡng Vai trò của vi khuẩn dị dưỡng như là khoáng hoá các hợp chất nitơ hữu cơ thành amonia cũng rất quan trọng, bởi vì amonia cung cấp nguyên liệu cho quá trình “tái sản xuất sản phẩm cơ bản”, loại sản phẩm có thể trở thành một phần chính của tất cả các nguyên liệu đầu cho rất nhiều các trường hợp khác nhau

- Nhìn chung, các loại vi khuẩn dị dưỡng khác nhau có mặt trong ít nhất trong 5 quá trình liên quan tới sự tồn tại của các dạng nitơ: de amin,(hoặc là quá trình loại bỏ nhóm -NH2 của nhóm aminoacid), quá trình nitrat hoá (chuyển nhóm amonia thành nitrite và chuyển thành nitrat), quá trình đồng hoá nitơ, quá trình phản nitrat hoá và cuối cùng là quá trình cố định nitơ Tuy nhiên, thực tế lượng N được cố định bởi sinh vật dị dưỡng và tự dưỡng

là rất nhỏ vì vậy ảnh hưởng của chúng tới vòng tuần hoàn của nitơ là rất hạn chế

- Có rất nhiều loại vi khuẩn Proetolytic có vai trò trong quá trình phân huỷ các hợp chất nitơ hoà tan và nitơ dạng rắn trong cơ thể sinh vật chết thành amoniac và những chất được bài tiết của thực vật, động vật và trong các hoạt động của vi khuẩn là cơ chế chính cho quá trình nitrat hoá Mặc dù vậy, những vi khuẩn nitrat hoá được tìm thấy hầu hết trong các loại nước biển, quá trình oxy hoá amoniac bởi vi khuẩn xảy ra nhanh hơn trong nước với hàm lượng oxy thấp, và hoàn toàn độc lập với nồng độ các chất hữu cơ nền trong môi trường

- Hoạt động trung gian của vi khuẩn cũng bao gồm quá trình đảo ngược, đó

là sự khử nitrate thành nitrit và quá trình khử nitơ từ nitrite hoặc nitrat thành nitơ nguyên tử hoặc NO tương ứng Hơn nữa, quá trình tái sinh trong đó các hợp chất hữu cớ chứa nitơ được tái tạo lại từ nitrat qua amonia được thực hiện bởi vi khuẩn Nếu chất hữu cơ từ đó vi khuẩn có thể đáp ứng được nhu

thái biển Trong nước tự nhiên giàu oxy, có một tiến trình chuyển đổi từ nitơ hữu cơ thành amoniac, nitrite và cuối cùng là nitrat Những công thức, phương trình khác nhau thể hiện sự chuyển đổi của N từ dạng này sang dạng khác có thể được thể hiện như sau:

4 4 4 3 1

4

N N

A dt

dN = α ρ − β − α

d A F N N

dt

1 1 1 1 4 3

N N

dt

dN = β − β

A F N

dt

dN3 β2 2 α1à

) 1 ( −

−

=

3 1

1 1

) 1 ( P N N

P

N P F

N N

N

− +

=Trong đó:

A: hàm lượng sinh khối của tảo (mg/l), α1: tỉ số giữa sinh khối của tảo và N,

β1 và β2: hằng số tốc độ oxy hoá sinh học tương ứng của N-NH3 và N-NO2

(day-1), β3: hắng số tốc độ của quá trình thuỷ phân của nitơ hữu cơ tới amonia (day-1), d: độ sâu trung bình của dòng chảy (m), F1: là phần hấp thụ nitơ của tảo, à: tỷ lệ sinh trưởng riêng của tảo (day-1), N1, N2, N3, N4: nồng độ của

NH3, NO2, NO3 và nitơ hữu cơ (mg/l), PN, ρ: tốc độ hô hấp của tảo (day-1), σ3

và σ4: tỉ lệ nguồn sinh vật đáy cho amonia (mg/ft2-day) và hệ số tốc độ đối với quá trình lắng đọng của N hữu cơ trong trầm tích (day-1)

2.3 Tầm quan trọng của N trong môi trường nước biển

Có một sự liên quan giữa hàm lượng và chất lượng của các chất dinh dưỡng chính trong nước biển là N, P và Si được mô tả bằng sơ đồ (Hình 2.5)

Hình 2.5 Vai trò của N, P và Si trong chuỗi thức ăn

Trong đó :

Các chất vô cơ bao gồm : NH4, NO3, PO4 và Si,

Các hợp chất hữu cơ hòa tan DOM và các chất hữu cơ dạng hạt POM Thực vật phù du gồm 3 nhóm là tảo cát (diatom) DA, autotrophic nanoflagellates (NF) và opportunists (OP)

Vi khuẩn ký hiệu là (BAC)

Động vật nổi bao gồm microzooplankton (MCZ) và giáp xác chân chèo

1 Thực vật nổi, gồm 3 nhóm là tảo cát, nanophytoflagellates và silicfied

non-2 Meso – microzooplankton

3 Sinh vật gelatin

4 Sinh vật phù du và sinh vật đáy có khả năng phân hủy các chất hữu cơ

và kết hợp với quá trình tái tạo lại chất dinh dưỡng

Giữa các nguyên tố dinh dưỡng chính trong môi trường nước biển có mối quan

hệ khăng khít đều nằm trong chuỗi thức ăn của sinh vật biển, các nguyên tố này hầu hết đều có vai trò nhất định trong sự sinh trưởng và phát triển của quần xã sinh vật biển

Thực vật nổi trong nước đòi hỏi tỉ lệ giữa N:P = 16:1 (Redfield, 1958) Nếu tỉ

lệ giữa N:P nhỏ hơn 16:1 thì các quá trình sản xuất cơ bản trong nước biển luôn hướng tới nồng độ N giới hạn và ngược lại Mối quan hệ giữa N, P tới các quá trình sản xuất cơ bản trong nước được quyết định bởi 3 yếu tố (hình 2.6)

- Tỷ lệ giữa N:P đầu vào của hệ sinh thái

- Nguồn chứa, vòng tuần hoàn hoặc sự chuyển đổi của những chất dinh dưỡng này trong hệ sinh thái

Như vậy, trên cơ sở nghiên cứu về vòng tuần hoàn của N trong nước biển, cũng như vai trò của N là nhân tố giới hạn các quá trình sản xuất cơ bản trong nước biển, ta nhận thấy rằng nguyên tố N trong nước biển đóng một vai trò rất quan trọng trong nước biển có những ảnh hưởng quyết định tới môi trường và

đến sự phát triển kinh tế biển

2.4 Tác động chất dinh dưỡng N tới môi trường biển

- Nhiều quá trình sản xuất sinh học trong nước biển được giới hạn bởi hàm lượng của các chất dinh dưỡng và lượng đầu vào của các chất này tới HST biển làm tăng các quá trình sản xuất cơ bản trong nước

- Đối với một số quá trình sự dư thừa hàm lượng các chất dinh dưỡng vừa có những ảnh hưởng có lợi như làm gia tăng sản lượng cá, mặc dù vậy phần lớn hậu quả của việc dư thừa này là có hại Sự gia tăng hàm lượng chất dinh dưỡng trong nước  làm tăng hàm lượng Oxy tiêu thụ  giảm hàm lượng oxy hoà tan trong nước làm chết các loài động vật thuỷ sinh, làm thay

đổi cả cấu trúc và chức năng của hệ sinh thái

- Những ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp của sự dư thừa hàm lượng chất dinh dưỡng trong nước bao gồm cả việc gia tăng các quá trình sản xuất cơ

có thể bị suy thoái hoặc bị huỷ hoại một cách nghiêm trọng, các loài động vật thuỷ sinh có thể bị chết hàng loạt hoặc nghiêm trọng hơn, một sự thay

đổi dù là nhỏ nhất đối với cấu trúc của môi trường sinh thái có thể ảnh hưởng nghiêm trọng tới nghành công nghiệp đánh bắt cá

Chương 3 Phương pháp mô hình hoá địa thống kê

Đánh giá ô nhiễm môi trường theo không gian và thời gian trên thực tế có nhiều phương pháp khác nhau, trong đó phương pháp phổ thông nhất là tiến hành quan trắc và phân tích mẫu Phương pháp này phải trải qua một loạt các quá trình phức tạp như lấy mẫu, bảo quản mẫu và phân tích mẫu, từ đó có các kết quả về thông số thống kê cần đánh giá Tuy nhiên phương pháp này chỉ có thể áp dụng được cho những khu vực nhỏ, còn những vùng có quy mô lớn người ta không thể tiến hành quan trắc ở tất cả điểm và nếu chỉ sử dụng các kết quả phaan tích tại những điểm quan trắc được để đánh giá chung cho toàn

bộ khu vực thì độ tin cậy sẽ rất thấp Do vậy sử dụng phương pháp mô hình dựa trên các nguyên lý toán học để giải quyết vấn đề này đã mang lại hiệu quả cao

Mô hình hoá được hiểu là quá trình mô tả thế giới thực một cách đơn giản và

lý tưởng hoá, nhưng phải đảm bảo tính tương đương bằng các công cụ toán học

Quan điểm tiếp cận mô hình hoá trong môi trường có thể được phân theo hai cách chính sau:

• Tất định: Dựa trên cơ sở các giả thuyết rõ ràng về nguồn ô nhiễm, quy luật ô nhiễm và tải lượng ô nhiễm để lựa chọn và tính toán các thông số của mô hình toán học các quá trình đã biết Ví dụ như quy luật Gauss trong mô hình hoá không khí…

• Ngẫu nhiên: Dựa trên cơ sở các quá trình về tính ngẫu nhiên và không

rõ ràng về nguồn ô nhiễm, quy luật ô nhiễm và tải lượng ô nhiễm Nhưng sự biến thiên của các thông số ô nhiễm lại được xác định bởi các

điều kiện tự nhiên đặc biệt là các yếu tố khí tượng thuỷ văn biển như gió, dòng chảy, thuỷ triều, sóng… Do đó để nghiên cứu về lan truyền nitrit và nitrat trên biển cần phải được áp dụng phương pháp mô hình hoá theo quan điểm ngẫu nhiên Một trong những quan điểm ngẫu nhiên thường được áp dụng là phương pháp địa thống kê, đây là phương pháp được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới

3.1 Giới thiệu phương pháp địa thống kê:

đánh giá hàm lượng quặng của mỏ quặng Chính việc áp dụng thành công lý thuyết này vào ngành địa chất và khai khoáng đã làm cho nó được biết đến với cái tên địa thống kê (geostatistic)

Trong ngành khai khoáng, để đánh giá chất lượng của một mỏ quặng, trước tiên phải tiến hành khoan thăm dò và lấy mẫu tại một số vị trí trong khu mỏ Sau khi các mẫu được được đem phân tích sẽ thu được một tập hợp các giá trị

về chất lượng quặng tại những vị trí lấy mẫu Việc sử dụng địa thống kê để lượng hoá hàm lượng quặng cho toàn bộ mỏ quặng trên cơ sở tập hợp các giá trị mẫu đã được kiểm nghiệm và trở thành 1 trong những phương pháp chuẩn trong việc đánh giá chất lượng tài nguyên Tuy nhiên, đây cũng chỉ là một ứng

dụng của địa thống kê Trở về với nguồn gốc ban đầu của nó, địa thống kê là phương pháp nội suy không gian trên cơ sở hàm cấu trúc Variogram, được sủ dụng để lượng hoá các thông số thuộc tính trên cơ sở các số liệu có được từ việc lấy mẫu và phân tích mẫu, cho bất kỳ đối tượng nào mà các thuộc tính của nó có tính liên tục trong không gian Như vậy, ứng dụng của Geostatistic

sẽ không chỉ có ngành khai khoáng và trong thực tế, địa thống kê đã được phát triển và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và trở thành một bộ phận của chuyên ngành thống kê ứng dụng Nó phù hợp để khảo sát và lượng hoá các thông số môi trường: nhiệt độ, lượng mưa, hàm lượng các chất ô nhiễm v.v…

Ngoài các phép thống kê thông thường, phần chính của địa thống kê là phân tích quan hệ không gian của tập hợp giá mẫu và đưa mối quan hệ không gian này tham gia vào quá trình tính toán Đây chính là điểm khác biệt của địa thống kê so với các phương pháp nội suy khác Cơ sở thực tiễn của phép phân tích không gian này là trong ngành khoa học môi trường nói riêng và các ngành khoa học trái đất nói chung, việc đánh giá các thuộc tính của một đối tượng nào đó thường được thực hiện thông qua việc lây mẫu và phân tích mẫu Bản thân thuộc tính của đối tượng là có tính liên tục trong không gian nên trong tập hợp mẫu này luôn tồn tại mối quan hệ không gian, nó thể hiện ở chỗ: Trong một pham vi xác định nào đó, nếu các mẫu được lấy ở những khoảng cách gần nhau thì thường có xu thế là sự chênh lệch về giá trị của các mẫu này

sẽ nhỏ hơn so với trường hợp các mẫu được lấy ở những khoảng cách lớn hơn

Để sáng tỏ vấn đề ta sẽ cùng xét ví dụ nhỏ sau:

Giả sử ta có tập hợp 6 điểm lấy mẫu N1,N2,N3,N4,N5 và N6, giá trị các mẫu

về thuộc tính G lần lượt là g1, g2, g3,g4,g5 và g6 Mục tiêu đặt ra là xác định giá trị của G tại điểm A: ga thông qua giá trị của 6 mẫu trên