Suy giảm Ozone và sự phục hồi đáng kinh ngạc

2278 SUY GIẢM OZONE VÀ SỰ PHỤC HỒI Đ NG KINH NGẠC Văn Thị Thu Huyền, Nguyễn Thị Nhật Quỳnh, Cao Minh Thái Khoa Quản trị Kinh doanh, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh GVHD: ThS. Võ Thị Thu ươ TÓM TẮT Tầng Ozone hay còn được gọi là lớp Ozone, lá chắn ozone ở tầng bình lưu trái đất đã đảm nhiệm vai trò hứng chịu đến 99% các bức xạ tia cực tím từ mặt trời, giúp cho bề mặt trái đất cũng như các sinh vật sống hạn chế tối đa mất sự tiếp xúc với tim cực tím nguy hiểm kia. Nếu không có tầng Ozone, con người và những sinh vật sống trên trái đất sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp bởi những tác hại từ bức xạ cực tím của mặt trời. Tuy nhiên, tác động ngoại cảnh của con người lên trái đất đã khiến cho tầng Ozone ở bầu khí quyển xuất hiện những lỗ hổng khó chữa lành. Đây là điều khiến cho các nhà khoa học đau đầu suốt nhiều năm và nỗ lực cố gắng giảm thiểu tác động nguy hại cho trái đất càng nhiều càng tốt. Mới đây, một tín hiệu đáng mừng từ tầng Ozone của Trái đất cho thấy môi trường đang có sự cải thiện rõ rệt. Lá chắn của sự sống đang được phục hồi. Từ khóa: Bảo vệ, lá chắn, Ozone, phục hồi, suy giảm. 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong các vấn đề đáng lo ngại về môi trường hiện nay, vấn đề Ozone và thủng tầng Ozone là một vấn đề bức xúc và nghiêm trọng mang tính chất toàn cầu. Trái đất rất dễ tổn thương bởi các tia cực tím của bức xạ mặt trời và tầng Ozone có nhiệm vụ không cho các tia này đến được trái đất. Có thể khẳng định, tầng Ozone có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự sống trên Trái đất. Tầng Ozone bị phá hủy dẫn đến ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người và gây mất cân bằng hệ sinh thái. Kể từ khi phát hiện lổ hổng Ozone đầu tiên đến nay, con người đã đưa ra nhiều biện pháp khắc phục nhằm bảo vệ tấm lá chắn này. Tin đáng mừng gần đây cho thấy theo một nghiên cứu mới, tầng Ozone của Trái đất đang tiếp tục phục hồi và khả năng phục hồi hoàn toàn nhờ những thành công trong bảo vệ môi trường. Vậy đâu là nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm Ozone nghiêm trọng này, chúng ta đã, đang và cần tiếp tục làm gì để khắc phục vấn đề này? 2 NỘI DUNG 2.1 Tổng quát chu kỳ Ozone 2.1.1 Tạo thành Ozone Ozon trong bầu khí quyển được tạo thành khi các tia cực tím chạm phải các phân tử Oxy (O2), chứa hai nguyên tử Oxy, tạo thành hai nguyên tử Oxy đơn, được gọi là Oxy nguyên tử. Oxy nguyên tử kết hợp cùng với một phân tử Oxy tạo thành Ozone (O3). Phân tử Ozone có hoạt tính cao, khi bị tia cực 2279 tím chạm phải, lại tách ra thành phân tử Oxy và một Oxy nguyên tử, một quá trình liên tục gọi là chu kỳ Oxy-Ozone. Trước khi bắt đầu xu hướng suy giảm Ozone, lượng Ozone trong tầng bình lưu được giữ ổn định nhờ vào cân bằng giữa tạo thành và phân hủy các phân tử Ozone nhờ vào tia cực tím. 2.1.2 Phân hủy Ozone Ozone có thể bị phá hủy bởi các nguyên tử Clo, Flo hay Brom trong bầu khí quyển. Các nguyên tố này có trong một số hợp chất bền nhất định, đặc biệt là Chlorofluorocacbon (CFC), đi vào tầng bình lưu và được giải phóng bởi các tia cực tím. Quan trọng nhất là các nguyên tử clo được tạo thành như thế sẽ trở thành chất xúc tác hủy diệt các phân tử Ozone trong một chu kỳ khép kín. Trong chu kỳ này, một nguyên tử Clo tác dụng với phân tử Ozone, lấy đi một nguyên tử Oxy (tạo thành Clo) và để lại một phân tử Oxy bình thường. Tiếp theo, một Oxy nguyên tử tự do sẽ lấy đi Oxy từ Clo và kết quả cuối cùng là một phân tử Oxy và một nguyên tử Clo, bắt đầu lại chu kỳ. Một nguyên tử Clo đơn độc sẽ phân hủy Ozone mãi mãi, nếu như không có các phản ứng khác mang nguyên tử Clo ra khỏi chu kỳ này bằng cách tạo nên các nguồn chứa khác như axít Clohydric và Clonitrat (CloNO2). Phản ứng của nguyên tử Clo trong các nguồn chứa này thông thường chậm, nhưng được gia tăng khi có các đám mây tầng bình lưu ở địa cực, xuất hiện trong mùa Đông ở Nam Cực, dẫn đến chu kỳ tạo thành lỗ thủng Ozone theo mùa. 2.2 Suy thoái ozone trong tầng bình lưu Tình trạng suy thoái tầng Ozone bình lưu xảy ra mạnh mẽ ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là hai cực trái đất. Tại Nam Cực, kể từ khi phát hiện lỗ thủng Ozone ở đây vào năm 1985, theo số liệu của các cơ quan nghiên cứu quốc tế, kích thước lỗ thủng tầng Ozone không ngừng tăng lên, đạt 27,2 triệu km2 vào 19/09/1998 và 28,3 triệu km2 vào 03/09/2000. Tại Bắc cực: Theo CNN ngày 16/04/2020, các nhà khoa học thuộc Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) và Cơ quan Giám sát khí quyển Copernicus (CAMS) cho biết lỗ thủng ở độ cao 18km ngay giữa tầng Ozone đã mở rộng lớn nhất trong vòng 25 năm qua. Từ hơn 1,6 triệu km2 vào tháng 02/2020, đến tháng 04/2020 lỗ thủng đã rộng gấp 3 lần diện tích đảo Greenland (hơn 2 triệu km2). Đây là hiện tượng hiếm ở Bắc Cực, không thường xuyên như lỗ thủng Ozone Nam Cực. Theo nhóm nghiên cứu, lỗ thủng tầng Ozone ở Bắc Cực không nguy hiểm như ở Nam Cực, tuy nhiên nếu lan rộng về khu vực vĩ độ cao, lỗ thủng này có thể gây hại cho người dân trước tác động của các tia cực tím, gần nhất ở vùng Greenland. Theo Markus Rex - nhà khí quyển học tại Viện Alfred Wegener (Đức), hai nguyên nhân xuất hiện cùng lúc đã gây ra lỗ thủng này: Thứ nhất là nhiệt độ biến đổi đột ngột ở vùng Bắc Cực, gây nên những cơn xoáy cực bất thường làm giảm lượng Ozone trong tầng bình lưu. 2280 Thứ hai, cũng có trường hợp các chất phá hủy tầng Ozone như Clo và Brom trong khí quyển do hoạt động của con người. Tuy nhiên, lỗ hổng không liên quan đến sự suy giảm chất ô nhiễm không khí vì dịch COVID-19. [Thông tin từ Báo Tuổi trẻ 16/04/2020 15:59 GMT+7, mục Khoa học] Trong tháng 3/2020, các báo cáo về khinh khí cầu cho thấy sự sụt giảm 90% Ozone ở lõi của lớp. Đây có thể là mức giảm Ozone lớn nhất trong khu vực từ trước đến nay. Hai lần trước đó vào năm 2011 và 1997 được coi là các lỗ nhỏ, vì sự cạn kiệt của chúng nên không được coi là nghiêm trọng để đủ điều kiện gây ra một lỗ đầy đủ như một lỗ hổng đã chứng kiến ở Nam Cực. Sự suy giảm nghiêm trọng là do các hóa chất công nghiệp và các điều kiện rất đặc biệt xảy ra ở các cực. Khi nhiệt độ lạnh giảm mạnh, nó cho phép hình thành các đám mây cao độ giàu tinh thể băng. Các hóa chất và CFCs trong khí quyển kích hoạt phản ứng trên bề mặt của những đám mây ăn mòn ở tầng Ozone. Đây là những cơ sở hoàn hảo để tăng tốc phản ứng và do đó loại bỏ Ozone hiệu quả hơn. Nam Cực có nhiệt độ thấp hơn nhiều so với Bắc Cực và vì lý do này, lỗ hổng này là một đặc điểm phù hợp ở phía Nam nhưng không nhiều ở phía Bắc. Tuy nhiên, năm nay nhiệt độ thấp bất thường đã siết chặt Bắc Cực tạo điều kiện cho một lỗ hổng lớn mới mở ra ở đó. Không rõ tình hình sẽ phát triển như thế nào trong thời gian tới, khi bán cầu Bắc được chiếu sáng nhiều hơn bởi Mặt Trời. Các nhà khoa học hiện đang theo dõi chặt chẽ tình trạng này. Bên cạnh đó, theo tờ tin tức BBC ngày 16/9/2019, lỗ thủng tầng Ozone tại Nam Cực không còn xu hướng mở rộng ra như thường lệ mà đang nhỏ lại. Dịch vụ giám sát khí quyển Copernicus của EU (CAMS) có trụ sở tại Anh cho biết, lỗ thủng hiện tại chỉ còn dưới một nửa diện tích thường thấy vào giữa tháng 9. Các chuyên gia của CAMS dự đoán tầng Ozone sẽ tiếp tục thu hẹp lại và duy trì trong thời gian tới. CAMS là một dịch vụ của EU do Trung tâm Dự báo thời tiết tầm trung châu Âu, điều hành một loạt các quan sát từ không gian và mặt đất. Các nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các vệ tinh thời tiết Metop châu Âu và tàu vũ trụ Sentinel-5P của EU. Theo đánh giá khoa học về sự suy giảm tầng Ozone năm 2018 do WMO tài trợ, đến năm 2060, tầng Ozone có thể phục hồi đến mức như trước năm 1970. 3 NGUYÊN NHÂN SUY GIẢM OZONE Nguyên nhân chính dẫn đến suy giảm, thủng tầng Ozone đến từ cả hoạt động tự nhiên và hoạt động nhân tạo. Việc thay đổi khoảng cách của mặt trời, gió và tầng bình lưu góp phần làm suy giảm Ozone. Tuy nhiên, yếu tố này gây ra không quá 1- 2%, và các tác động cũng chỉ là tạm thời. Nguyên nhân chính của hiện tượng này đến từ hoạt động của con người. Đó là sự giải phóng quá mức Clo và Brom từ các hợp chất nhân tạo như CFC, halongen, CH3CCl3 (Methyl Chloroform), CCl4 (Carbon Tetrachloride), HCFC (Hydro-Chlorofluorocarbons), Hydrobromofluorocarbons và Methyl Bromide. Chúng đã được chứng minh hiện hữu trên tầng Ozone. Các chất khí này được gọi là ODS ” các chất làm suy giảm tầng Ozone chính. Theo Conserve-energy-future, Các gốc tự do Clo và Brom phản ứng với phân tử Ozone và phá hủy cấu trúc phân tử của chúng, do đó làm suy giảm tầng Ozone. Một nguyên tử Clo có thể phá vỡ cả trăm ngàn phân tử Ozone. Nguyên tử Brom được cho là có sức tàn phá gấp 40 lần so với các phân 2281 tử Clo. Ngoài ra ô nhiễm không khí cũng là nguyên nhân khiến tình trạng này gia tăng một cách trầm trọng. 4 ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG SUY GIẢM OZONE Vì tầng Ozone hấp thụ tia cực tím từ mặt trời, giảm sút tầng Ozone dự đoán sẽ làm tăng cường độ tia cực tím ở bề mặt trái đất, có thể dẫn đến nhiều thiệt hại bao gồm cả gia tăng bệnh ung thư da. Đấy là lý do dẫn đến Nghị định thư Montreal. Mặc dù các giảm sút của Ozone ở tầng bình lưu gắn liền với các CFC và có nhiều lý lẽ trên lý thuyết để tin rằng giảm sút Ozone sẽ dẫn đến tăng tia cực tím trên bề mặt Trái Đất, chưa có nhiều quan sát trực tiếp chứng minh liên hệ giữa giảm sút Ozone và gia tăng tỷ lệ phát bệnh ung thư da ở con người. Đối với động thực vật làm giảm số lượng các sinh vật phù du, các sinh vật thân mềm, và dẫn đến phá hủy chuỗi thức ăn của các sinh vật, hậu quả là một số loài có nguy cơ bị tuyệt chủng. Đối với con người Tia UV gây ung thư da, đục thủy tinh thể, giảm miễn dịch, xáo trộn các kháng thể chống lại bệnh tật nhất là các bệnh truyền nhiễm. GIA TĂNG TIA CỰC TÍM VÌ LỖ THỦNG TẦNG OZONE. Mặc dù, chỉ là một thành phần nhỏ của khí quyển, Ozone có vai trò chính trong việc hấp thụ phần lớn tia bức xạ cực tím. Lượng bức xạ cực tím xuyên qua lớp Ozone giảm theo hàm mũ với độ dày đặc của lớp Ozone. Do đó việc giảm Ozone trong không khí được dự đoán sẽ cho phép tăng mức độ các tia cực tím ở gần mặt đất một cách đáng kể. Việc tăng các bức xạ của tia cực tím trên bề mặt trái đất vì lỗ thủng Ozone chỉ có thể suy ra một phần từ các mô hình tính toán di chuyển, nhưng chưa có thể tính toán từ các đo lường trực tiếp, vì thiếu các dữ liệu lịch sử (thời kỳ trước lỗ thủng) đáng tin cậy của tia cực tím, mặc dù có nhiều chương trình mới đo lường quan sát tia cực tím trên bề mặt. Bởi vì, cũng chính những tia cực tím chiếm vị trí đầu tiên trong việc tạo thành Ozone trong lớp Ozone ở tầng bình lưu bằng Oxy, giảm bớt Ozone ở tầng bình lưu sẽ tạo ra xu hướng gia tăng các quá trình quang hóa sản xuất Ozone ở tầng thấp hơn (tầng đối lưu . CÁC TÁC ĐỘNG SINH HỌC DO TĂNG CƯỜNG TIA CỰC TÍM. Mối quan tâm chính của dư luận về lỗ thủng Ozone là các tác động của Ozone đến sức khỏe con người. Khi lỗ thủng Ozone trên Nam Cực tăng to đến mức bao phủ các phần phía Nam của Úc và New Zealand, những người bảo vệ môi trường lo rằng các tia cực tím trên bề mặt Trái Đất có thể gia tăng đáng kể. Các tia bức xạ cực tím có năng lượng cao được hấp thụ bởi Ozone được công nhận chung là một yếu tố tham gia tạo thành các khối u ác tính (ung thư da). Thí dụ như theo một nghiên cứu, tăng 10% các tia cực tím có năng lượng cao được liên kết với tăng 19% các khối u ác tính ở đàn ông và 16% ở phụ nữ. Cho đến nay, thâm thủng Ozone ở phần lớn các địa điểm tiêu biểu chỉ vào khoảng vài phần trăm. Nếu sự thâm thủng ở mức độ cao được quan sát thấy ở lỗ thủng Ozone trở thành chung cho toàn cầu, các tác động thực chất có thể sẽ tăng nhiều hơn nữa. Thí dụ như một nghiên cứu mới đây đã phân tích cho thấy việc tiêu hủy rộng lớn các phiêu sinh vật 2 triệu năm trước đây trùng khớp với một sao băng đến gần. Các nhà nghiên cứu cho rằng sự hủy diệt được gây ra bởi vì lớp Ozone suy yếu đi, trong thời gian này khi các bức xạ từ sao băng tạo thành các Oxit của Nitơ làm chất xúc tác phá hủy Ozone (các phiêu sinh vật đặc biệt rất nhạy đối với tác động của tia cực tím và rất quan trọng trong dây chuyền thức ăn dưới biển. Tăng cường bức xạ tia cực tím có thể cũng ảnh hưởng đến mùa màng. Sản lượng nhiều loại cây trồng có tầm quan trọng về kinh tế như lúa phụ thuộc vào quá trình cố định Nitơ của vi khuẩn lam cộng sinh ở rễ cây, mà vi khuẩn lam rất nhạy 2282 cảm với ánh sáng cực tím và có thể bị chết khi hàm lượng tia cực tím gia tăng. Bên cạnh các ảnh hưởng trực tiếp của bức xạ cực tím đối với sinh vật, gia tăng tia cực tím trên bề mặt sẽ làm gia tăng lượng Ozone ở tầng đối lưu. Ở mặt đất Ozone thông thường được công nhận là một yếu tố gây nguy hiểm đến sức khỏe, vì Ozone có độc tính thể theo tính chất Oxy hóa mạnh. Vào thời điểm này Ozone trên mặt đất được tạo thành chủ yếu qua tác dụng của bức xạ cực tím đối với các khí thải từ xe cộ. 5 GIẢI PHÁP Ánh sáng và nhiệt độ Mặt Trời mang lại là cần thiết đối với sự sống trên Trái Đất, nhưng chúng mang theo những tia tử ngoại gây nhiều tác hại. Bảo vệ tầng Ozone chính là bảo vệ chúng ta khỏi những tác hại này. Điều mà chúng ta có thể làm để đóng góp vào việc ngăn chặn quá trình suy thoái tầng Ozone rất cụ thể và đơn giản, đó là: – Chung tay bảo vệ rừng và trồng nhiều cây xanh. – Giảm ô nhiễm không khí do xe cộ, và các thiết bị khác khi hoạt động xả khí thải vào môi trường. – Tiết kiệm năng lượng, nước trong nhà và nơi làm việc. – Sử dụng ánh sáng tự nhiên trong nhà và nơi làm việc nếu có thể. – Tận dụng phương tiện giao thông công cộng hơn là dùng xe máy cá nhân hoặc taxi. – Nếu có thể thỉnh thoảng đi xe đạp hoặc đi bộ đến nơi làm việc. – Khi mua các sản phẩm gia dụng, nhất là các loại dùng trong bình xịt, tìm loại ghi trên nhãn ‚Không có CFC‛. – Sơn nhà, nên sơn bằng cách quét hoặc lăn, không dùng cách phun sơn. – Giảm dùng các bao bì bằng nhựa xốp. Nếu có sẵn, nên tận dụng nhiều lần. – Hãy vận động gia đ nh, bè bạn làm những việc trên đây. Chúng ta sẽ có một cuộc sống ‚Xanh‛ hơn. 6 KẾT LUẬN Trong thời gian vừa qua, chúng ta cũng biết Đại Dịch Covid-19 đã gây nhiều thiệt hại cho người dân ở các quốc gia trên toàn thế giới. Vì vậy, Chính phủ ở các quốc gia này đã yêu cầu giãn cách xã hội, hàng nghìn nhà máy và doanh nghiệp bắt buộc ngừng hoạt động. Sự việc này dẫn đến làm giảm thiểu các phương tiện giao thông công cộng, các nhà máy công nghiệp và rác thải sinh học. Cho nên, sự kiện này đã góp phần rất lớn tạo nên những thay đổi đáng kể cho môi trường. Đây thực sự là tin tốt cho cuộc chiến chống biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, việc để tầng Ozone hồi phục lại như trước năm 1970 cần phải có nhiều thời gian. Hãy cùng nhau chung tay bảo vệ môi trường, bảo vệ cuộc sống của chúng ta bằng những hành động, dù là nhỏ nhất để được tiến đến một ‚Tương lai xanh‛ không xa. 2283 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] binh-luu-nhung-giai-phap-bao-ve-tang-ozone-183.html [2] https://vi.m.wikipedia.org/wiki/Suy_gi%E1%BA%A3m_%C3%B4z%C3%B4n?fbclid=IwAR30U0 SmdNA7JfOzzCBL7KvrcF98YMd6MVbeIrkFaCNfI7rpub4Q_LAKjTU [3] https://tuoitre.vn/lo-thung-tang-ozone-nam-cuc-dan-lanh-o-bac-cuc-lon-ky-luc- 20200416133501303.htm