Cơ Sở Lý Thuyết Của Dấu Chân Nước: Các Thành Phần, Phạm Vi Và Ứng Dụng Trong Quản Lý Nguồn Nước

Trong bối cảnh môi trường toàn cầu đang ngày càng chịu nhiều áp lực, quản lý và sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên trở thành yếu tố then chốt quyết định tính bền vững của ngành nuôi trồng thủy sản. Juan Diego Rodriguez Triana đã đặt nền tảng khái niệm cho việc đánh giá dấu chân nước trong nuôi trồng thủy sản. Thông qua việc phân tích mức sử dụng nước thành ba thành phần gồm nước xanh dương, nước xanh lá cây và nước xám, khung phân tích này không chỉ phản ánh lượng nước được tiêu thụ trực tiếp tại trang trại mà còn xác định những áp lực sử dụng nước gián tiếp phát sinh trong toàn bộ chuỗi cung ứng. Qua đó, các bên liên quan có được một công cụ đánh giá dựa trên vòng đời, giúp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng nước và góp phần bảo vệ các lưu vực sông tại địa phương.

Trong bối cảnh áp lực đối với tài nguyên nước ngày càng gia tăng trên toàn cầu, quản lý và sử dụng nước hiệu quả đã trở thành yếu tố then chốt quyết định tính bền vững của các hệ thống sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản.

Lĩnh vực này phụ thuộc trực tiếp vào sự sẵn có và chất lượng của nguồn nước, không chỉ bởi nước là môi trường vật chất thiết yếu để nuôi trồng các sinh vật thủy sinh, mà còn là yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất, sức khỏe và phúc lợi của vật nuôi, cũng như mối quan hệ giữa hệ thống sản xuất với các hệ sinh thái xung quanh. Trong bối cảnh đó, dấu chân nước nổi lên như một chỉ số quan trọng, giúp đánh giá không chỉ lượng nước được sử dụng mà còn làm rõ cách thức, địa điểm và những tác động của việc sử dụng nước trong toàn bộ chuỗi giá trị.

Việc áp dụng khái niệm lượng nước tiêu thụ trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản giúp làm sáng tỏ những động lực trước đây chưa được xem xét đầy đủ, chẳng hạn như hoạt động khai thác và tái tuần hoàn nước, tổn thất do bay hơi, xả thải, tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ hoạt động nông nghiệp, cũng như lượng nước sử dụng gián tiếp thông qua các yếu tố đầu vào như thức ăn chăn nuôi, năng lượng và các vật liệu khác cần thiết cho quá trình sản xuất.

Dấu chân nước cho phép định lượng lượng nước ngọt được sử dụng trên mỗi đơn vị sản phẩm hoặc trong từng hệ thống sản xuất. Khái niệm này gắn liền với nước ảo, qua đó minh họa cách hoạt động thương mại ngầm có thể chuyển áp lực lên tài nguyên nước từ các khu vực tiêu thụ sang các khu vực sản xuất trên toàn thế giới.

Theo cách tiếp cận này, việc phân tích không chỉ giới hạn ở thể tích nước hiện diện trong ao nuôi, máng dẫn nước, lồng nuôi hoặc hệ thống tuần hoàn, mà được mở rộng sang góc nhìn toàn diện hơn về áp lực lên nguồn nước phát sinh cả trực tiếp và gián tiếp từ các hoạt động nuôi trồng thủy sản.

Bài viết này xây dựng nền tảng khái niệm cần thiết để hiểu về lượng nước tiêu thụ như một công cụ phân tích và quản lý trong hệ thống nuôi trồng thủy sản. Nội dung tập trung vào các thành phần chính của hệ thống, sự khác biệt giữa dấu chân nước trực tiếp và dấu chân nước gián tiếp, cũng như khái niệm về nước ảo.

Dựa trên phương pháp tiếp cận này, mục tiêu là xây dựng một khuôn khổ lý thuyết nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc giải thích các kết quả và hỗ trợ quá trình ra quyết định. Qua đó, có thể cải thiện hiệu quả sử dụng nước, giảm tác động đến các nguồn nước và tăng cường tính bền vững về môi trường của một lĩnh vực đang phát triển, đồng thời ngày càng đặt ra những yêu cầu cao hơn về sản xuất, vệ sinh và bảo vệ môi trường.

Dấu chân nước

Lượng nước tiêu thụ là một chỉ số định lượng lượng nước ngọt được sử dụng để sản xuất một sản phẩm, cung cấp một dịch vụ hoặc duy trì mức tiêu thụ của một cá nhân, cộng đồng, doanh nghiệp hoặc quốc gia. Tùy thuộc vào mục tiêu phân tích, chỉ số này có thể được biểu thị theo mỗi đơn vị sản phẩm, mỗi hecta, mỗi đơn vị tiền tệ hoặc tính cho toàn bộ hệ thống.

Khái niệm này có mối liên hệ chặt chẽ với nước ảo, được hiểu là tổng lượng nước được sử dụng trực tiếp và gián tiếp trong quá trình sản xuất hàng hóa và dịch vụ, sau đó được giao dịch hoặc tiêu thụ tại một nơi khác. Theo cách tiếp cận này, khi một sản phẩm được trao đổi, lượng nước cần thiết để sản xuất ra sản phẩm đó cũng được chuyển giao một cách gián tiếp cùng với sản phẩm.

Khái niệm nước ảo là nền tảng quan trọng cho sự phát triển của khái niệm lượng nước tiêu thụ. Cách tiếp cận này giúp làm rõ cách thức tiêu thụ và thương mại có thể chuyển dịch áp lực lên nguồn nước từ các vùng lãnh thổ tiêu thụ sang các vùng lãnh thổ sản xuất.

Dấu chân nước xanh dương đo lường lượng nước mặt và nước ngầm được tiêu thụ thông qua quá trình bốc hơi hoặc hấp thụ. Trong khi đó, dấu chân nước xanh lá cây phản ánh lượng nước mưa được lưu trữ trong đất và được cây trồng sử dụng thông qua quá trình bốc hơi, thoát hơi nước, qua đó thể hiện việc sử dụng nước gián tiếp trong nguồn thức ăn thương mại dành cho nuôi trồng thủy sản.

Tuy nhiên, dấu chân nước không nên được hiểu đơn thuần là một giá trị thể tích riêng biệt. Ý nghĩa của dấu chân nước phụ thuộc vào bối cảnh thủy văn và đặc điểm lãnh thổ nơi diễn ra hoạt động sử dụng nước. Cùng một lượng nước được sử dụng có thể mang những ý nghĩa rất khác nhau, tùy thuộc vào việc nguồn nước đó nằm trong một lưu vực dồi dào tài nguyên hay tại khu vực đang chịu áp lực từ tình trạng khan hiếm nước, sự cạnh tranh giữa các đối tượng sử dụng hoặc suy thoái chất lượng nước. Vì vậy, dấu chân nước chỉ thực sự có ý nghĩa khi được diễn giải đồng thời với các thông tin về nguồn nước sẵn có, tính mùa vụ, chất lượng tài nguyên nước và nhu cầu duy trì của hệ sinh thái.

Về mặt khái niệm, phương pháp này được chia thành ba thành phần chính: dấu chân nước xanh dương, dấu chân nước xanh lá cây và dấu chân nước xám (Hình 1).

Dấu chân nước xanh

Dấu chân nước xanh tương ứng với lượng nước ngọt được tiêu thụ từ các nguồn nước mặt hoặc nước ngầm, bao gồm sông, hồ, hồ chứa và tầng chứa nước. Lượng nước này không quay trở lại cùng một lưu vực tại cùng vị trí và thời điểm, do bị thất thoát qua quá trình bốc hơi, được tích hợp vào sản phẩm, chuyển sang lưu vực khác hoặc quay trở lại vào thời điểm khác với thời điểm cần thiết của hệ thống thủy văn (Hình 2). Trong nuôi trồng thủy sản, thành phần này chủ yếu bao gồm lượng nước được sử dụng để bơm đầy và thay nước ao, vệ sinh cơ sở vật chất, vận chuyển thủy lực, cũng như bù đắp lượng nước bị mất do bốc hơi hoặc thấm.

Sự bay hơi thường là thành phần gây tổn thất nước chủ yếu, đặc biệt trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản quy mô lớn và bán thâm canh do có diện tích bề mặt tiếp xúc lớn. Tuy nhiên, để đánh giá đầy đủ lượng nước thất thoát, cần xem xét tất cả các cơ chế có liên quan, bao gồm cả những tổn thất phát sinh trong quá trình vận chuyển, xử lý và thải bỏ nước.

Trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản thâm canh, việc giảm thiểu lượng nước tiêu thụ đã được hỗ trợ bởi các công nghệ như hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS) và công nghệ Biofloc (BFT). Các công nghệ này giúp giảm đáng kể lượng nước trao đổi nhờ khả năng tái sử dụng nước trong nội bộ hệ thống. RAS sử dụng các quá trình lọc cơ học và sinh học để loại bỏ chất rắn lơ lửng, đồng thời chuyển hóa các hợp chất nitơ. Trong khi đó, BFT dựa vào cộng đồng vi sinh vật để tái chế chất dinh dưỡng và chuyển hóa nitơ thành sinh khối, tạo nguồn vật chất có thể được các sinh vật nuôi sử dụng.

Dấu chân nước xám thể hiện lượng nước ngọt lý thuyết cần thiết để hấp thụ và đồng hóa các chất gây ô nhiễm, chẳng hạn như amoniac, phốt pho và các chất liên quan đến nhu cầu oxy sinh hóa, nhằm đảm bảo nguồn nước tiếp nhận vẫn duy trì các tiêu chuẩn chất lượng được chấp nhận tại địa phương.

Từ góc độ sản xuất, dấu chân nước xanh là khía cạnh có mối liên hệ chặt chẽ nhất với tình trạng khan hiếm nước về mặt vật lý, xung đột trong phân bổ nguồn nước và nguy cơ khai thác quá mức. Tuy nhiên, mức độ quan trọng của dấu chân nước xanh không chỉ được quyết định bởi khối lượng nước được khai thác mà còn phụ thuộc vào lượng nước sẵn có tại địa phương và các yêu cầu về môi trường của từng lưu vực.

Một trường hợp đặc biệt là nước mưa được thu hoạch. Nếu nước mưa được thu gom và sử dụng trước khi hình thành dòng chảy tràn, lượng nước này thường được tính vào dấu chân nước xanh. Ngược lại, nếu nước mưa vẫn được giữ lại trong đất và được thảm thực vật sử dụng, nó sẽ tương ứng với dấu chân nước xanh của thảm thực vật. Sự phân biệt này có ý nghĩa quan trọng, bởi nó cho thấy việc phân loại cùng một nguồn tài nguyên không chỉ phụ thuộc vào nguồn gốc của nước mà còn phụ thuộc vào cách nguồn nước đó được tích hợp và sử dụng trong quá trình sản xuất.

Dấu chân nước trực tiếp định lượng lượng nước được sử dụng cho các hoạt động có thể quan sát trực tiếp tại trang trại nuôi trồng thủy sản. Trong khi đó, dấu chân nước gián tiếp bao gồm lượng nước và các tác động liên quan phát sinh từ chuỗi cung ứng thượng nguồn, chẳng hạn như sản xuất thức ăn chăn nuôi, chế biến nguyên liệu đầu vào và sản xuất năng lượng. Vì vậy, việc đánh giá đầy đủ dấu chân nước cần được xem xét dưới góc độ toàn diện của đánh giá vòng đời.

Dấu chân nước xanh

Dấu chân nước xanh tương ứng với việc sử dụng nước mưa. Đây là lượng nước được lưu trữ trong đất và sẵn có cho cây trồng, sau đó được cây hấp thụ thông qua quá trình thoát hơi nước hoặc tích hợp vào sinh khối (Hình 3). Thành phần này đặc biệt quan trọng đối với các hệ thống nông nghiệp, lâm nghiệp và chăn nuôi phụ thuộc vào độ ẩm của đất có nguồn gốc từ lượng mưa.

Khác với dấu chân nước xanh dương, dấu chân nước xanh không nhất thiết đề cập đến việc khai thác nước trực tiếp từ sông hoặc các tầng chứa nước ngầm, mà thể hiện việc sử dụng nguồn nước tự nhiên sẵn có trên lãnh thổ để duy trì quá trình sản xuất sinh học. Trong nuôi trồng thủy sản, dấu chân nước xanh xuất hiện một cách gián tiếp thông qua quá trình sản xuất nguyên liệu nông nghiệp được sử dụng trong thức ăn chăn nuôi cân bằng, chẳng hạn như ngô và đậu nành. Đây là những loại cây trồng có quá trình sinh trưởng phụ thuộc đáng kể vào lượng nước từ mưa.

Việc đưa dấu chân nước xanh vào phương pháp dấu chân nước là một đóng góp mang tính quyết định, bởi nó mở rộng góc nhìn truyền thống vốn chỉ tập trung vào lượng nước được khai thác hoặc phân phối thông qua các hệ thống nhân tạo. Về mặt khái niệm, cách tiếp cận này thừa nhận rằng một phần đáng kể của hoạt động sản xuất nông nghiệp và chăn nuôi phụ thuộc vào dòng chảy nước tự nhiên, những nguồn nước đồng thời có giá trị về mặt sinh thái và sản xuất.

Tuy nhiên, việc đánh giá và giải thích dấu chân nước xanh cần được thực hiện một cách thận trọng, bởi việc sử dụng nước xanh không đồng nghĩa với việc hoạt động sản xuất không gây ra tác động tiêu cực. Những thay đổi về lớp phủ đất, phương thức quản lý đất đai hoặc việc mở rộng quy mô sản xuất có thể làm thay đổi sự phân bổ lượng mưa, khả năng thấm nước, dòng chảy bề mặt và nhiều quá trình sinh thái liên quan khác.

Dấu chân nước xám

Thể tích nước xám biểu thị lượng nước ngọt lý thuyết cần thiết để hấp thụ và pha loãng các chất gây ô nhiễm cho đến khi đạt tiêu chuẩn chất lượng nước quy định (Hình 4). Chỉ số này không phản ánh lượng nước thực tế bị tiêu thụ, mà thể hiện lượng nước cần thiết để pha loãng hoặc hấp thụ chất gây ô nhiễm, đảm bảo nồng độ cuối cùng vẫn nằm trong giới hạn cho phép. Thành phần này phản ánh mối quan hệ giữa hoạt động sản xuất và sự suy giảm chất lượng nước, bao gồm cả các nguồn thải tập trung và các nguồn ô nhiễm phân tán như dòng chảy bề mặt hoặc sự thẩm thấu.

Trong nuôi trồng thủy sản, thành phần này liên quan mật thiết đến việc thải ra các chất dinh dưỡng, chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng có nguồn gốc từ thức ăn dư thừa, phân, các chất chuyển hóa chứa nitơ và các sản phẩm được sử dụng trong quá trình quản lý vệ sinh. Những hợp chất chính liên quan đến dấu chân nước xám bao gồm nitơ amoni, nitrit, nitrat, phốt pho và nhu cầu oxy sinh hóa (BOD).

Chỉ số này phụ thuộc trực tiếp vào điều kiện của từng địa phương, bởi nồng độ các chất có trong môi trường tự nhiên và tiêu chuẩn chất lượng nước có thể khác nhau giữa các lưu vực cũng như giữa các loại nguồn nước. Do đó, cùng một lượng chất gây ô nhiễm nhưng trong những bối cảnh địa lý khác nhau có thể tạo ra các giá trị dấu chân nước thải khác nhau.

Giá trị lớn hơn 0 của thông số này không đồng nghĩa với việc nguồn nước đã không tuân thủ các quy định, mà cho thấy một phần khả năng hấp thụ của hệ thống đã được sử dụng. Tuy nhiên, nếu chỉ số này vượt quá lượng nước sẵn có của nguồn tiếp nhận, điều đó cho thấy tải lượng chất ô nhiễm đã vượt quá khả năng pha loãng của nguồn nước.

Dấu chân nước trực tiếp và gián tiếp

Ngoài việc được phân tích theo ba thành phần gồm xanh dương, xanh lá cây và xám, dấu chân nước còn có thể được đánh giá dựa trên vị trí trong chuỗi giá trị, nơi nước được sử dụng hoặc tài nguyên nước bị chiếm dụng. Theo cách tiếp cận này, dấu chân nước được phân thành hai khía cạnh bổ sung cho nhau: dấu chân nước trực tiếp và dấu chân nước gián tiếp. Sự phân biệt này giúp làm rõ hơn mức độ phụ thuộc vào tài nguyên nước của hệ thống nuôi trồng thủy sản.

Dấu chân nước trực tiếp là lượng nước được sử dụng ngay tại đơn vị sản xuất nuôi trồng thủy sản, gắn trực tiếp với các hoạt động vận hành của hệ thống. Chỉ số này phản ánh việc sử dụng tài nguyên nước một cách hữu hình trong quá trình sản xuất tại trang trại nuôi trồng thủy sản.

Ngược lại, dấu chân nước gián tiếp bao gồm lượng nước được sử dụng tại các giai đoạn thượng nguồn và xuyên suốt chuỗi cung ứng nuôi trồng thủy sản. Trong trường hợp này, một phần đóng góp đáng kể thường đến từ quá trình sản xuất thức ăn, đặc biệt là việc trồng trọt các nguyên liệu nông nghiệp. Quá trình này có thể tiêu thụ một lượng nước đáng kể, trong đó đặc biệt là nước mưa. Bên cạnh đó, dấu chân nước gián tiếp còn bao gồm lượng nước liên quan đến việc sản xuất các nguyên liệu đầu vào, sản xuất năng lượng, vận chuyển, xây dựng cơ sở hạ tầng và cung cấp các dịch vụ khác cần thiết cho hệ thống sản xuất.

Tiềm năng thực sự của các chỉ số dấu chân nước phụ thuộc vào đặc điểm và bối cảnh thủy văn tại từng địa phương. Việc đánh giá lượng nước sử dụng cần được xem xét đồng thời với khả năng cung cấp nước theo mùa, chất lượng nguồn tài nguyên và nhu cầu duy trì của hệ sinh thái. Cách tiếp cận này giúp xác định các cơ hội nâng cao hiệu quả sử dụng nước, đồng thời giảm thiểu những tác động tiêu cực đến môi trường ở quy mô địa phương.

Sự phân biệt này đặc biệt quan trọng đối với nuôi trồng thủy sản, bởi phần lớn áp lực lên tài nguyên nước không phát sinh tại các điểm tiêu thụ nước trực tiếp có thể quan sát được. Thay vào đó, một phần đáng kể tác động nằm ở các công đoạn đầu của chuỗi sản xuất, đặc biệt là quá trình sản xuất thức ăn chăn nuôi. Vì vậy, nếu chỉ phân tích mức tiêu thụ nước trực tiếp, mức độ phụ thuộc thực tế của hệ thống vào tài nguyên nước và các tác động liên quan có thể bị đánh giá thấp đáng kể. Do đó, một đánh giá toàn diện cần được thực hiện theo góc nhìn vòng đời, thay vì chỉ tập trung vào việc đo lường lượng nước sử dụng tại chỗ trong quá trình vận hành.

Về mặt phân tích, cần nhấn mạnh rằng các phạm trù trực tiếp và gián tiếp không loại trừ hay thay thế cho nhau với các danh mục nước xanh lam, xanh lục và xám. Thay vào đó, đây là những khía cạnh bổ sung cho nhau. Phân loại thứ nhất phản ánh giai đoạn trong chuỗi giá trị mà việc sử dụng tài nguyên hoặc tác động đến nước xảy ra, trong khi phân loại thứ hai cho biết loại nước được sử dụng hoặc dạng áp lực lên tài nguyên nước được tạo ra. Do đó, dấu chân nước gián tiếp có thể đồng thời bao gồm các thành phần nước xanh lam, xanh lục và xám, tương tự như dấu chân nước trực tiếp (Hình 5).

Kết luận

Dấu chân nước là một công cụ toàn diện giúp làm rõ mối quan hệ giữa nuôi trồng thủy sản và tài nguyên nước, cho phép đánh giá đồng thời mức độ tiêu thụ, sử dụng và ô nhiễm nước trong toàn bộ chuỗi sản xuất. Việc ứng dụng dấu chân nước trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản đặc biệt có ý nghĩa, bởi nước không chỉ là yếu tố đầu vào mà còn đóng vai trò là nguồn hỗ trợ sinh học thiết yếu cho quá trình sản xuất.

Sự phân biệt giữa dấu chân nước xanh, xanh lá cây và xám, cùng với mối liên hệ giữa các tác động trực tiếp và gián tiếp, tạo nên một khuôn khổ phân tích mạnh mẽ để nghiên cứu mức độ phụ thuộc vào nước của hàng hóa, dịch vụ và lãnh thổ. Tuy nhiên, tiềm năng thực sự của công cụ này chỉ được phát huy khi các thành phần của dấu chân nước được xem xét trong bối cảnh địa phương, gắn với nguồn nước sẵn có, chất lượng nước và các điều kiện sinh thái đặc thù của từng lưu vực sông.

Theo Juan Diego Rodriguez Triana

Nguồn: https://aquaculturemag.com/2026/08/10/conceptual-foundations-of-the-water-footprint-components-scope-and-application-in-water-management/

Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hoá Bình Minh

Xem thêm:

• Ảnh Hưởng Của Chất Lượng Nước Đến Sức Khỏe Và Năng Suất Của Cá Và Tôm, Phần 2: Độ pH, Carbon Dioxide, Độ Kiềm, Độ Cứng Và Hệ Đệm Của Nước
• Tác Động Của Nuôi Tôm Đến Trữ Lượng Carbon Trong Đất Rừng Ngập Mặn Và Tiềm Năng Nóng Lên Toàn Cầu Kéo Dài
• Tác Động Của Chất Lượng Nước Đến Sức Khỏe Và Hiệu Suất Của Cá Và Tôm Nuôi, Phần 1: Oxy Hòa Tan Và Carbon Dioxide