Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường
1
CÁC HIỆN TƯỢNG Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT,
XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
PHẦN I – CÁC HIỆN TƯỢNG Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
1. HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH
1.1 Khái niệm
Nhiệt độ bề mặt trái đất được tạo nên do sự cân bằng giữa năng lượng mặt trời
đến bề mặt trái đất và năng lượng bức xạ của trái đất vào khoảng không gian giữa các
hành tinh. Năng lượng mặt trời chủ yếu là các tia sóng ngắn dễ dàng xuyên qua cửa sổ
khí quyển. Trong khi đó, bức xạ của trái đất với nhiệt độ bề mặt trung bình +16oC là
sóng dài có năng lượng thấp, dễ dàng bị khí quyển giữ lại. Các tác nhân gây ra sự hấp
thụ bức xạ sóng dài trong khí quyển là khí CO2, bụi, hơi nước, khí mêtan, khí CFC
v.v...
"Kết quả của sự của sự trao đổi không cân bằng về năng lượng giữa trái đất
với không gian xung quanh, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ của khí quyển trái đất. Hiện
tượng này diễn ra theo cơ chế tương tự như nhà kính trồng cây và được gọi là Hiệu
ứng nhà kính".
Các khí nhà kính
Khí nhà kính là những khí có mặt trong khí quyển mà nó cho phép sóng ngắn đi qua
nhưng giữa lại các bức xạ sóng dài từ mặt đất. Các khí nhà kính chính là: CO2, CH4,
CFC, O3, NOx và cả hơi nước. Vai trò gây nên hiệu ứng nhà kính của các chất khí
được xếp theo thứ tự sau: CO2 => CFC => CH4 => O3 =>NO2.
1.2 Nguyên nhân của sự gia tăng hiệu ứng nhà kính
Hiệu ứng nhà kinh là một hiện tượng tự nhiên, nó không chỉ không có hại mà
còn nhờ có hiệu ứng nhà kính, nhiệt độ bề mặt Trái Đất mới đạt được nhưu bây giờ,
tạo điều kiện cho sự sống tồn tại và phát triển. Tuy nhiên, chính hoạt động sống của
con người và một phần là các nguyên nhân tự nhiên đã thải vào bầu khí quyển một
lượng lớn các khí nhà kinh gây ra sự gia tăng hiệu ứng nhà kính, làm cho bầu khí
quyển nóng lên.
Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường
2
Như đã nói ở trên sự gia tăng nồng độ các khí nhà kính có một sự đóng góp
nhỏ là các nguyên nhân tự nhiên như: từ hoạt động của núi lửa, các vụ cháy rừng do
các nguyên nhân tự nhiên (sự tăng nhiệt độ dẫn đến chat đột ngột, các tia chớp khi trời
dông bão gây cháy rừng)…
Hầu hết, con hoạt động sống của con người là nguyên nhân chính dẫn đến sự
gia tăng hiệu ứng nhà kính và nóng lên toàn cầu.
Hoạt động sản xuất trong các ngành công nghiệp, giao thông sự gia tăng tiêu
thụ nhiên liệu hoá thạch của loài người đang làm cho nồng độ khí CO2 của khí quyển
tăng lên. Nông nghiệp là một trong những ngành kinh tế được coi là nguồn phát thải
khí nhà kinh lớn nhất trong đó nổi bật là ngành chăn nuôi đại gia súc và nông nghiệp
lúa nước. Củ thể hơn, ngành chăn nuối đại gia súc phát sinh khí nhà kính từ phân gia
súc và từ quá trình lên men trong dạ dày của các động vật nhai lại, chính quá trình
ngập nước trông nông nghiệp trồng lúa phát sinh ra các khi CH4, NOx từ phân bón dư
thừa, xác thực vật phân hủy trong môi trường nước kị khí.
1.3 Tác động của sự gia tăng hiệu ứng nhà kính
Sự gia tăng khí CO2 và các khí nhà kính khác trong khí quyển trái đất làm nhiệt
độ trái đất tăng lên. Theo tính toán của các nhà khoa học, khi nồng độ CO2 trong khí
quyển tăng gấp đôi, thì nhiệt độ bề mặt trái đất tăng lên khoảng 3oC. Các số liệu
nghiên cứu cho thấy nhiệt độ trái đất đã tăng 0,5oC trong khoảng thời gian từ 1885 đến
1940 do thay đổi của nồng độ CO2 trong khí quyển từ 0,027% đến 0,035%. Dự báo,
nếu không có biện pháp khắc phục hiệu ứng nhà kính, nhiệt độ trái đất sẽ tăng lên 1,5
- 4,5oC vào năm 2050.
Sự gia tăng nhiệt độ trái đất do hiệu ứng nhà kính có tác động mạnh mẽ tới
nhiều mặt của môi trường trái đất.
- Nhiệt độ trái đất tăng sẽ làm tan băng và dâng cao mực nước biển. Như vậy,
nhiều vùng sản xuất lương thực trù phú, các khu đông dân cư, các đồng bằng
lớn, nhiều đảo thấp sẽ bị chìm dưới nước biển.
- Sự nóng lên của trái đất làm thay đổi điều kiện sống bình thường của các sinh
vật trên trái đất. Một số loài sinh vật thích nghi với điều kiện mới sẽ thuận lợi
phát triển. Trong khi đó nhiều loài bị thu hẹp về diện tích hoặc bị tiêu diệt.
Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường
3
- Khí hậu trái đất sẽ bị biến đổi sâu sắc, các đới khí hậu có xu hướng thay đổi.
Toàn bộ điều kiện sống của tất cả các quốc gia bị xáo động. Hoạt động sản xuất
nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ hải sản bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
- Nhiều loại bệnh tật mới đối với con người xuất hiện, các loại dịch bệnh lan
tràn, sức khoẻ của con người bị suy giảm.
2. HIỆN TƯỢNG THỦNG TẦNG OZON
2.1 Khái quát về ozon
Khí Ozon gồm 3 nguyên tử oxy (O3). Ở độ cao khoảng 25 km trong tầng bình
lưu tồn tại một lớp không khí giàu khí Ozon thường được gọi là tầng Ozon. Hàm
lượng khí Ozon trong không khí rất thấp, chiếm một phần triệu, chỉ ở độ cao 25 - 30
km, khí Ozon mới đậm đặc hơn (chiếm tỉ lệ 1/100.000 trong khí quyển). Người ta gọi
tầng khí quyển ở độ cao này là tầng Ozon.
Tuy khá mỏng nhưng tầng ozon có vai trò rất quan trọng đối với sự sống trên
Trái Đất vì nó hấp thụ phần lớn tia cực tím (UV) của bức xạ Mặt Trời, không cho các
tia này đến được Trái Đất. Chính vì thế trong lịch sử của giới sinh vật, sự sống chỉ
được di cư lên cạn khi trên Trái Đất xuất hiện tầng ozon. Do vậy, nếu tầng ozon bị phá
hủy sẽ gây tác hại rất lớn đối với mọi sinh vật trên hành tinh. Như chúng ta đã biết, tia
bức xạ UV mà Mặt Trời phát ra chia làm 3 loại: UV-A (400-315nm), UV-B (315-
280nm), và UV-C (280-100 nm). Trong đó, UV-C rất có hại cho con người, UV-B
gây tác hại cho da và có thể gây tổn thương tế bào dẫn đến ung thư da. Tầng ozon đã
giúp cản trở tia bức xạ UV-B và UV-C, còn hầu hết tia UV-A chiếu được tới bề mặt
Trái Đất, nhưng may mắn là tia này ít gây hại cho sinh vật. Các nghiên cứu cho thấy
rằng cường độ bức xạ UV-B trên bề mặt Trái Đất nhờ sự ngăn cản của tầng ozon trở
nên yếu hơn tới 350 tỉ lần so với trên tầng khí quyển. Nếu tầng ozon bị suy giảm, bức
xạ UV sẽ đến Trái Đất nhiều hơn và làm tăng bệnh ung thư da, đục thủy tinh thể ở
mắt, làm giảm sản lượng lương thực, ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển.
Tạo thành ôzôn
Ôzôn trong bầu khí quyển được tạo thành khi các tia cực tím chạm phải các phân
tử ôxy (O2), chứa hai nguyên tử ôxy, tạo thành hai nguyên tử ôxy đơn, được gọi là ôxy
Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường
4
nguyên tử. Ôxy nguyên tử kết hợp cùng với một phân tử ôxy tạo thành ôzôn (O3).
Phân tử ôzôn có hoạt tính cao, khi bị tia cực tím chạm phải, lại tách ra thành phân tử
ôxy và một ôxy nguyên tử, một quá trình liên tục gọi là chu kỳ ôxy-ôzôn.
Trước khi bắt đầu xu hướng suy giảm ôzôn, lượng ôzôn trong tầng bình lưu được giử
ổn định nhờ vào cân bằng giữa tạo thành và phân hủy các phân tử ôzôn nhờ vào tia
cực tím.
Phân hủy ôzôn
Ôzôn có thể bị phá hủy bởi các nguyên tử clo, flo hay brôm 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 ôzôn trong một chu kỳ khép kín. Trong chu kỳ này, một
nguyên tử clo tác dụng với phân tử ôzôn, lấy đi một nguyên tử ôxy (tạo thành ClO) và
để lại một phân tử ôxy bình thường. Tiếp theo, một ôxy nguyên tử tự do sẽ lấy đi ôxy
từ ClO và kết quả cuối cùng là một phân tử ôxy và một nguyên tử clo, bắt đầu lại chu
kỳ. Một nguyên tử clo đơn độc sẽ phân hủy ôzôn 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 nhưaxít clohydric và clo nitrat (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 ôzôn theo mùa.
2.2. Tầng ozon và lỗ thủng tầng ozon
Ở độ cao 25 km tính từ mặt đất, trong tầng bình lưu có một lớp ozon dày, có
nồng độ O3 cao và khá ổn định, gọi là tầng ozon. Tầng ozon như một tấm bình phong
che chắn cho Trái Đất tránh khỏi những bức xạ tử ngoại.
Lỗ thủng của tầng ozon theo định nghĩa của Cục Môi Trường (EPA) Mỹ là khu
vực có hàm lượng ozon thấp hơn 220 đơn vị dobson (DU). Một DU tương đương với
27 triệu phân tử ozon trên một cm2. Tầng ozon ở Mỹ khoảng 300 DU, trong khi đó
Hoàng Văn Hùng – K55 Khoa học môi trường
5
tầng ozon ở Nam cực ở cuối mùa xuân chỉ còn khoảng 117 DU. Ở Nam cực hàm
lượng ozon thấp nhất xảy ra ở những khu vực khác nhau, trong những thời điểm khác
nhau. Kỷ lục thấp nhất của tầng ozon là 88 DU được ghi nhận vào năm 1994.
Hiện trạng tầng ozon
- Năm 1998: Lỗ thủng lớn che phủ 10,5 triệu dặm vuông vào tháng 9 năm 1998.
Đó là kích thước lớn kỷ lục trước năm 2000.
- Năm 2000: Lỗ thủng tầng ozon khổng lồ đạt tới 11,4 triệu dặm vuông vào
tháng 9 năm 2000. Đó là lỗ thủng lớn nhất đã từng đo được. Diện tích xấp xỉ
ba lần diện tích nước Mỹ. Sau đó, năm 2003, lỗ thủng tầng ozon che phủ 11,1
triệu dặm vuông là lỗ thủng lớn thứ 2.
- Năm 2001: Vào tháng 9 năm 2001, lỗ thủng tầng ozon bao phủ khoảng 10
triệu dặm vuông. Lỗ thủng này nhỏ hơn năm 2000, nhưng vẫn lớn hơn tổng
diện tích của Nước Mỹ, Canada và Mêxico.
- Năm 2002: Lỗ thủng tầng ozon thu hẹp lại và tháng 9 năm 2002 là lỗ thủng
nhỏ nhất từ năm 1998. Lỗ thủng ở Nam Cực năm 2002 không những nhỏ hơn
năm 2000 và 2001, mà còn tách ra thành 2 lỗ riêng biệt. Kích thước nhỏ có thể
do điều kiện nóng ấm không bình thường và sự phân tách có thể do các khu
vực thời tiết của tầng bình lưu khác thường.
- Năm 2003: Lỗ thủng tầng ozon che phủ 11,1 triệu dặm vuông, và là lỗ thủng
kỷ lục đứng thứ hai. Năm 2000 là năm lỗ thủng lớn nhất. Lỗ thủng lớn do gió
lặng và thời tiết rất lạnh.
- Năm 2004: Tháng 9 năm 2004, lỗ thủng là 9,4 triệu dặmvuông. Lỗ thủng này
nhỏ hơn năm 2003, có thể do thời tiết Cực Nam tương đối ấm.
- Năm 2005: Lỗ thủng ở tầng ozon phía trên Cực Nam xuất hiện lớn hơn năm
ngoái nhưng vẫn nhỏ hơn năm 2003. Lỗ thủng năm 2005 che phủ khoảng 10
triệu dặm vuông. Theo số liệu về thời tiết của Tổ chức Khí tượng Thế giới
(WMO) cho thấy mùa đông 2005 ấm hơn năm 2003, nhưng lạnh hơn năm
2004. Kích thước lỗ thủng năm 2005 gần mức trung bình năm 1995-2004. Lỗ
thủng này lớn hơn năm 2004, nhưng nhỏ hơn năm 2003.
