Theo báo cáo, từ ngày 5 đến 6-9, khi đánh bắt hải sản tại vùng biển gần bờ, phía sau dự án Nhà máy Lọc hóa dầu Nghi Sơn, cách bờ biển 300 đến 500 m, ngư dân xã Tĩnh Hải phát hiện một số loài hải sản như cá bơn, cá thèn, ghẹ… bị chết bất thường, trôi dạt vào bờ biển. Người dân và chính quyền địa phương đã thu gom được khoảng 100 kg cá biển tự nhiên bị chết, đem chôn lấp.
Vào khoảng 7 giờ ngày 8-9 tại khu vực nuôi cá lồng của nhân dân xã Nghi Sơn cũng xảy ra hiện tượng cá nuôi trong lồng quẫy nước mạnh, chết rất nhanh với số lượng lớn, xảy ra đồng thời ở các lồng nuôi, trong đó có lồng nuôi cá bị chết hoàn toàn.
Theo thống kê của UBND xã Nghi Sơn, có 21 hộ, 207 lồng nuôi thủy sản bị chết 47,45 tấn cá, gồm các loại cá mú, cá hồng, cá hồng đỏ và cá vược bị chết. Chính quyền địa phương cùng cơ quan chuyên môn yêu cầu các hộ di chuyển lồng nuôi ra xa khối nước màu đỏ, thu gom cá chết đem đi tiêu thủy. Cùng ngày, tại khu vực bờ biển thôn Bắc Yến, xã Hải Yến, người dân lại phát hiện tình trạng cá tự nhiên bị chết, trôi dạt vào bờ, tổng trọng lượng khoảng 200 kg, gồm cá bơn, cá thèn, ghẹ, nên thu gom, chôn lấp. Ngày 9-9, khối nước màu đỏ trôi dạt vào bờ, không còn hiện trạng thủy sản bị chết.
Theo báo cáo của lãnh đạo và kinh nghiệm của nhân dân hai xã trên, các loài cá tự nhiên bị chết hầu hết sống ở tầng đáy. Các loại cá nuôi có sức chống chịu, khả năng thích ứng với môi trường nước thay đổi. Những năm trước đây vẫn có hiện tượng cá nuôi trong lồng bị chết nhưng lần này số lượng cá chết nhiều hơn, xảy ra trên diện rộng, trong thời gian ngắn. Khảo sát trên biển từ cảng cá Lạch Bạng đến xã Nghi Sơn của các ngành chức năng trong tỉnh cho thấy có hiện tượng cá tự nhiên chết rải rác trôi nổi trên biển. Tại khu vực cảng của Nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn, nước biển có màu nâu đỏ; khu vực nuôi cá lồng của xã Nghi Sơn, nước biển có màu nâu đỏ đậm hơn, nhiều cặn lơ lửng. Đoàn công tác lấy mẫu nước biển tại khu vực cá lồng bị chết, khu vực cảng Nhà máy Lọc hóa dầu Nghi Sơn và nước biển gần bờ gửi Viện Tài nguyên môi trường biển Hải Phòng phân tích. Kết quả phân tích sơ bộ cho thấy, mẫu nước tại khu có cá lồng bị chết (xã Nghi Sơn) phát hiện có loài tảo Hairoi – Creratium furca nở hoa gây thủy triều đỏ với mật độ khoảng 8 triệu tế bào/lít nước biển. Mẫu nước lấy tại khu vực cảng của Nhà máy Lọc hóa dầu Nghi Sơn phát hiện loài tảo Creratium furca chiếm ưu thế nhưng mật độ thấp hơn, khoảng 500.000 tế bào/lít nước biển. Theo đó, bước đầu xác định nguyên nhân khiến cá tự nhiên và cá lồng nuôi bị chết là do tác động của loài tảo Hairoi – Creratium furca trong nước biển bùng phát với mật độ cao, quy mô rộng hay còn gọi là hiện tượng tảo nở hoa. Hiện tượng này xảy ra do nhiều nguyên nhân khác nhau nhưng nguyên nhân chính đối với vùng biển xã Tĩnh Hải, xã Nghi Sơn là do lượng lớn chất hữu cơ trong đất liền theo nước mưa đổ xuống cửa sông, ra biển.
Chủ tịch UBND tỉnh Thanh Hóa hiện chỉ đạo huyện Tĩnh Gia tiếp tục theo dõi, tổng hợp tình hình cá chết, khuyến cáo nhân dân di chuyển lồng bè còn lại ra khỏi vùng nước bị ô nhiễm; thu hoạch cá còn lại đem bán, để phòng cá tiếp tục chết; không sử dụng cá chết để ăn hoặc chế biến thức ăn cho gia súc, gia cầm; tổ chức thu gom, tiêu hủy cá chết, bảo đảm vệ sinh môi trường.
Tỉnh Thanh Hóa cũng đề nghị Thủ tướng Chính phủ chỉ đạo Bộ Tài nguyên và Môi trường, Bộ Nông Nghiệp và Phát triển nông thôn cử các chuyên gia, nhà khoa học vào kiểm tra thực tế, xác định cụ thể nguyên nhân cá bị chết; hướng dẫn cách xử lý hiện tượng tảo nở hoa; bổ sung điểm quan trắc chất lượng nước biển ven bờ khu vực cảng Nhà máy Lọc hóa dầu Nghi Sơn, huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa.
