Ô nhiễm không khí gây ra những hậu quả nghiêm trọng mang tính toàn cầu như: mưa axid, hiệu ứng nhà kính, suy thoái lớp ozone...

 

Khái niệm

Mưa acid là mưa có tính acid do một số chất khí hòa tan trong nước mưa tạo thành các acid khác nhau. Trong tự nhiên, mưa có tính acid yếu vì trong nước mưa có CO₂ hòa tan (từ hơi thở của động vật) và một ít Cl^- (từ nước biển). Mưa có pH khoảng 5, đôi khi có pH < 4 (do núi lửa sinh ra SO₂ và H₂SO₃ tạo thành acid sulfuric-H₂SO₄).

 

Trước khi cuộc cách mạng công nghiệp, pH nước mưa khoảng 5-6, hiện nay mưa acid dùng để chỉ nước mưa có pH < 5.

 

Nguyên nhân:

Mưa acid có thể được tạo thành từ tự nhiên, do CO₂ (có nguồn gốc từ động vật và con người) và chlorine (Cl^--có nguồn gốc từ muối), hòa tan với nước tạo thành acid chlohydric (HCl) và acid cacbonic (H₂CO₃).

CO₂ + H₂O → H⁺ + HCO₃^-

2Cl₂ + 2H₂O → 4H⁺ + 4Cl^- + O₂

Hện nay, nguyên nhân chính gây mưa acid là dioxide sulfur (SO₂) chiếm 70% và oxid nitơ (NO_x) chiếm 30%.

SO₂ + 2H₂O → 2H⁺ + SO₄^2- + H₂

2NO_x + H₂O → 2H⁺ + 2NO₃^-

Khí SO₂ được phát sinh từ nhà máy điện, công nghiệp, NO₂ và NO₃ (NO_x) từ nhà máy điện, công nghiệp, giao thông. Tại Mỹ, trong thành phần mưa acid thì 62% H₂SO₄, 32% HNO₃, và 6% HCl.

 

Một số hậu quả của mưa acid

·         Làm pH nước sông, hồ có tính acid, làm cá chết (cá ở 140 hồ ở Minnesota bị chết, cá hồi ở Norway bị giảm sản lượng). Nguy hiểm hơn là có thể tác động trong thời gian dài vì làm ngưng sự sinh sản của cá. Độ acid cao làm giải phóng kim loại độc có trong đá, đặc biệt là nhôm, ngăn cản sự hô hấp của cá.

 

·         Trên mặt đất, acid làm nước nhiễm độc và làm hư hỏng tầng đất màu nhạy cảm, giết chết cây cối và các loài thủy sinh vật. Do mưa acid mà hàng năm các khu rừng ở Châu Âu thiệt hại khoảng 30 tỉ đôla. Ở vùng Đông Bắc nước Mỹ, hơn 50% trong số 219 ao hồ được khảo sát đã bị acid phá hoại.

 

·         Châu Âu và Bắc Mỹ là những nơi chịu trách nhiệm về 80% khí ô nhiễm đã gây ra mưa và sương mù acid (SOx, NOx) trong nhiều thập niên qua. Trung Quốc là nước thứ 3 sau Mỹ và các nước SNG bị khí SO₂ lan tỏa rộng nhất. Những nước Đông Á cũng bị tình trạng mưa acid.

 

·         Do ảnh hưởng có tính toàn cầu của mưa acid, năm 1990 ở Mỹ trong “đạo luật không khí sạch” (Clean Air Act), yêu cầu giảm 10 triệu tấn thải SOx do lượng khí thải này đã ảnh hưởng đến Canada hơn là trong nước.

 

·         Các nước Châu Âu kể cả Đông Âu và SNG cũng đưa ra 2 Nghị định thư về SO₂:

·         Nghị định thư thứ nhất: yêu cầu các nước giảm khoảng 30% của năm 1980 vào năm 1993.

·         Nghị định thư thứ hai: đưa ra ngưỡng gây hại và yêu cầu các nước phải giảm lượng khí thải SO₂ dưới ngưỡng gây hại đó.

Nhờ các quy định chung mà lượng SO₂ từ cuối những năm 80 cho đến nay ở các nước phát triển đã giảm xuống. Nhưng tai họa này có thể đang chuyển sang các nước đang phát triển.

 

Hiệu ứng nhà kính

Trái đất nhận năng lượng từ mặt trời dưới dạng các bức xạ sóng ngắn. Bức xạ sóng ngắn dễ dàng xuyên qua các lớp khí CO₂ và lớp ozone để xuống mặt đất. Khi xuống mặt đất, một phần của năng lượng này được phản xạ vào không khí, một phần bị các chất trên mặt đất hấp thu, làm cho bề mặt trái đất nóng lên. Khi bề mặt trái đất nóng lên lại bức xạ năng lượng vào khí quyển dưới dạng các bức xạ bước sóng dài, chủ yếu là các bức xạ nhiệt. Các bức xạ sóng dài không có khả năng xuyên qua "khí nhà kính", gồm khí CO₂, hơi nước, CH₄, các hợp chất chloroflorocacbon (CFC’s) và NO₂. Khí nhà kính có mặt trong khí quyển sẽ hấp thu những bức xạ sóng dài, được sưởi nóng và lại phản xạ ra mọi phía trong đó có phía lên bề mặt của trái đất. Kết quả là bề mặt trái đất bị ấm lên, nhiệt độ bề mặt trái đất cũng bị nóng lên. Hiện tượng này được gọi là "hiệu ứng nhà kính" vì quá trình nóng lên của trái đất tương tự như quá trình nóng lên trong nhà kính, có sự tăng khí CO₂ và các chất bức xạ nhân tạo, lớp khí này có tác dụng như lớp kính giữ nhiệt của nhà kính trồng rau xanh vào mùa đông. Nổi bậc trong các khí gây hiệu ứng nhà kính là CO₂, có khả năng hấp thụ các tia bức xạ bước sóng dài và nóng lên. Do vậy, người ta cho rằng sự phát sinh CO₂ ngày càng nhiều trong khí quyển sẽ làm bầu khí quyển nóng lên (CO₂ tăng lên là kết quả của đốt cháy nhiên liệu, củi, than đá, giao thông vận tải, cháy rừng làm mất nguồn hấp thu bớt CO₂ nhả O₂). Sự tăng nhiệt độ làm thay đổi khí hậu của khí quyển toàn cầu.

 

Sự cân bằng giữa năng lượng vào và ra

 

Các nguồn phát sinh khí nhà kính:

·   Tự nhiên: hơi nước, N₂O, CO₂, CH₄, O₃.

·   Nhân tạo: trong khoảng 50 năm trở lại đây, hàm lượng CO₂, oxid nitơ, CH₄ đã gia tăng nhanh chóng, và hợp chất mới xuất hiện CFC’s-chất làm lạnh, dung môi, thuốc xịt… Một phân tử CFC có thể hấp thu các tia hồng ngoại gấp 12000-16000 lần so với CO₂. Một số nguyên nhân làm tăng lượng khí nhà kính như:

·   Quá trình đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch.

·   Phá rừng làm giảm nguồn hấp thu CO₂.

·   Sản phẩm phụ của quá trình sản xuất nylon (N₂O).

 

Tác nhân chính gây hiệu ứng nhà kính: CO₂ (50%), CH₄ (13%), N₂O (5%), hơi nước (3%). Ngoài ra còn có CFC’s (24%), CO, NO_x và hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Suy thoái lớp ozone do nhiều chất khí CFC’s, Clo … làm số lượng tia cực tím UV chiếu thẳng vào khí quyển nhiều hơn, là nguyên nhân gián tiếp thúc đẩy hiệu ứng nhà kính.

 

Ngày nay, con người được nghe nói nhiều đến tác hại của hiệu ứng nhà kính. Thực tế hiệu ứng nhà kính tự nhiên có vai trò quan trọng đối với sự sống trên trái đất.

 

·   Nhờ hiệu ứng nhà kính mà nhiệt độ trung bình của bề mặt trái đất vào khoảng 60^oF. Nếu không có hiệu ứng nhà kính, nhiệt độ sẽ vào khoảng –70^oF (hay –22^oC).

 

·   Giữ "trạng thái cân bằng nhiệt" trên bề mặt trái đất. Bình thường, sự gia tăng nhiệt độ trên bề mặt trái đất ảnh hưởng đến cân bằng nhiệt theo 2 cách: Khí CO₂ và CH₄ tăng trong không khí góp phần vào hiệu ứng nhà kính.

 

Khi các khí nhà kính vượt quá giới hạn và phát sinh khí nhà kính mới, thì "hiệu ứng nhà kính" gây hậu quả nghiêm trọng.

 

Một số hậu quả nghiêm trọng của hiệu ứng nhà kinh như sự nóng dần lên của trái đất. Nhiệt độ trái đất tăng lên ~0,5^oC (1870-1900). Đến 1900-1940, nhiệt độ trên bề mặt trái đất tăng khoảng 0,8^oC, đã có hiện tượng băng tan ở 2 cực, mực nước biển tăng; khu vực bờ biển mong manh dễ bị tràn ngập sóng gió; Bão tố xảy ra thường xuyên hơn, nước mặn thấm vào hệ thống nước ngầm, làm hủy hoại nông nghiệp và ảnh hưởng đến việc cung cấp nước ngọt, làm khí hậu thay đổi bất thường, ảnh hưởng đến chế độ mưa toàn cầu, những vùng hiện nay đang có đủ nước ngọt sẽ lâm vào cảnh thiếu nước ngọt thường xuyên hơn.

 

Một số giải pháp góp phần giảm "hiệu ứng nhà kính" như giảm sử dụng năng lượng hóa thạch và thay chúng bằng nguồn năng lượng khác, trồng cây, sự cam kết thực hiện giữa các Quốc gia trên thế giới.v.v…. Ngoài ra các nhà khoa học Úc đã có kế hoạch tiêm vacxin cho hàng triệu con cừu và gia súc trong nước (cừu và gia súc bị coi là thủ phạm gây nên hiệu ứng nhà kính do trong hệ tiêu hóa của chúng có một số chủng vi khuẩn sinh khí mêtan) nhằm giảm bớt khối lượng khí metan độc hại mà chúng thải ra – một tác nhân lớn làm trái đất nóng dần lên.

 

Suy thoái lớp ozone

Ozone là loại khí hiếm tập trung thành lớp dày ở những độ cao khác nhau trong tầng bình lưu từ khoảng 16-40 km. Bản thân ozone là một chất gây ô nhiễm, vốn là sản phẩm của các phân tử chứa oxy như SO₂, NO₂ và aldehyd dưới tác dụng của tia tử ngoại.

 

Ozone ở tầng đối lưu dưới dạng vệt, khi vượt quá giới hạn nồng độ cho phép (0,2 ppm) thì trở thành ô nhiễm và có hại cho sức khỏe con người, gây khó chịu cho mũi, mắt và cuống họng. Một số thiết bị văn phòng như máy photocopy dễ tạo nên ozone gây hại cho sức khỏe nhân viên văn phòng. Ozone nồng độ cao cũng gây hại cho cây trồng, gây tổn hại lá cây, tổn thương màng sinh chất, tác động xấu đến quá trình quang hợp, làm giảm sức chống chịu của cây trồng. Trong giới hạn nhất định, người ta sử dụng ozone để khử trùng,

chống nhiễm khuẩn thực phẩm.

 

Ở tầng bình lưu, lớp ozone (độ cao từ 15-30 km) có tác dụng bảo vệ bề mặt trái đất khỏi tiếp xúc tia cực tím của mặt trời, bảo vệ sinh vật khỏi bị nguy hiểm. Nguyên nhân chính làm suy thoái lớp ozone là các hợp chất CFC được dùng trong các bình bơm, máy làm lạnh, làm chất trung chuyển. Khi lên tầng bình lưu, CFC’s sẽ giải phóng ra các nguyên tử Clo [Cl], chính [Cl] này sẽ phản ứng với từng phân tử O₃ của lớp ozone.

 

[Cl] + O 3 → ClO (chlorin monoxid) + O 2

ClO + [O] → [Cl] + O 2

[Cl] + O 3 → ClO + O 2

 

Những năm qua, do hàm lượng CFC’s và Br tích lũy nhiều ở tầng bình lưu đã làm lớp ozone bị mỏng đi, tia cực tím lọt xuống nhiều, ảnh hưởng đến sinh vật phù du trên biển và cá con, đến sản lượng của các giống cây nhạy cảm như cà chua, đậu nành và bông. Đối với con người, có thể bị hỏng mắt, ung thư da, ức chế hệ miễn dịch.

 

Những năm 1980, mật độ trung bình tầng ozone bị giảm 5% trên vùng Nam cực và 4% trên toàn thế giới.

(Nguồn voer)