HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH
I. SỰ GIA TĂNG LƯỢNG KHÍ NHÀ KÍNH - HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH:
- Chúng ta đều biết sự cần thiết của CO2 đối với sự tăng trưởng của thực vật. Thành phần trung bình CO2 có trong atmosphere vào khoảng 0,033%.
- Tuy nhiên lượng CO2 trong khí quyển ngày càng tăng do các nguyên nhân như:
+ Cháy rừng, nạn phá rừng,.
+ Ðốt nhiên liệu
+ Các trạm năng lượng sử dụng than
+ Quá trình luyện kim màu thải nhiều CO2
VD: Nung quặng Zn:
2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2
2ZnO + C = 2Zn + CO2
- Mức gia tăng CO2:
+ Ở thời kỳ tiền công nghiệp, nồng độ CO2 trong khí quyển ổn định khoảng 280 ppm.
+ Ðến năm 1960 nồng độ CO2 tăng lên là 315 ppm.
+ Năm 1990: 350 ppm
Như vậy chính con người đã làm gia tăng đáng kể lượng CO2 trong atmosphere tức đã làm tăng lượng khí nhà kính.
HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH:
- Bức xạ mặt trời chiếu xuống trái đất chủ yếu là bức xạ sóng ngắn gồm: các tia trông thấy, các tia cực tím & một phần các tia cận hồng ngoại. Các tia này sẽ được trái đất hấp thu.
- Còn bức xạ của mặt đất ở nhiệt độ thấp hơn nhiều lần so với nhiệt độ mặt trời ( ~ 288K của trái đất so sánh với 6000K của mặt trời) nên bức xạ của mặt đất là bức xạ sóng dài ứng với tia hồng ngoại.
- Các chất gây ô nhiễm không khí như CO2, CH4, N2O, chất cloroflorocacbon-CFC và cả hơi nước nữa là những chất gần như trong suốt đối với tia sáng sóng ngắn. Ngược lại đối với bức xạ sóng dài - tia hồng ngoại- chúng hấp thụ rất mạnh.
Kết quả là nếu bầu khí quyển bị ô nhiễm bởi những chất nêu trên thì năng lượng mặt trời vẫn bức xạ xuống mặt đất một cách bình thường không bị cản trở; ngược lại năng lượng bức xạ từ mặt đất vào bầu trời dưới dạng các tia hồng ngoại thì bị các chất ô nhiễm cản trở và hấp thụ rồi toả nhiệt vào bầu khí quyển. Chính vì thế mà nhiệt độ khí quyển trái đất sẽ bị tăng cao do mất cân bằng giữa năng lượng thu được và năng lượng toả ra. Người ta gọi hiệu ứng mất cân bằng dẫn đến sự tăng cao nhiệt độ của khí quyển trái đất là:
"HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH" (The greenhouse effect)
- Còn các chất khí: CO2, CH4, N2O, CFC là chất khí nhà kính (greenhouse gases)
* Như vậy chính hoạt động của loài người trên trái đất làm tăng một cách rõ rệt nồng độ của các chất khí nhà kính.
- Mặc dù hơi nước cũng hấp thụ mạnh các tia hồng ngoại nhưng người ta không ghép nó vào nhóm các chất khí nhà kính vì con người hấu như không tham gia gì trong việc làm thay đổi nồng độ hơi nước trong không khí.
* Kết luận:Từ biểu đồ trên ta thấy vai trò quan trọng trong việc gây hiệu ứng nhà kính là khí CO2 - loại khí mà hầu hết các quá trình công nghệ, sản xuất điện năng bằng nhiên liệu hoá thạch đều có liên quan.
CÁC KHÍ NHÀ KÍNH KHÁC:
* CH4:
- Nguồn gốc: CH4 là thành phần chính trong khí đốt thiên nhiên, nó được hình thành trong nhiều quá trình vi sinh kỵ khí. Nó còn là loại khí "đầm lầy" sinh ra từ quá trình phân huỷ vi sinh vật, gỗ mục, rác,.
- Mặc dù nồng độ CH4 trong khí quyển chỉ bằng 0,5% nồng độ CO2 nhưng tốc độ tăng của nó khá nhanh theo thời gian (ta có thể thấy qua bảng số liệu ở dưới)
- CH4 hấp thụ tia hồng ngoại mạnh gấp 20 lần so với CO2 ở bước sóng từ 8 12mm, khoảng bước sóng hồng ngoại của trái đất. Do đó mặc dù với nồng độ thấp, CH4 cũng đóng vai trò rất quan trọng trong việc gây hiệu ứng nhà kính.
* N2O:
-N2O không gây tác hại trực tiếp cho sức khoẻ con người. Người ta sử dụng N2O để điều chế thuốc giảm đau trong nha khoa, trong thể dục tể thao: nhưng nó là loại khí nhà kính rất mạnh. Một phân tử N2O hấp thụ tia hồng ngoại ở khoảng l = 8 12 mm gấp 200 lần so với phân tử CO2.
* CFC:
- Khí Cloroflorocacbon - gọi tắt là CFC được sử dụng để làm môi chất lạnh trong các hệ thống máy lạnh, máy điều hoà không khí từ hơn 50 năm qua nhờ những tính chất nhiệt động học rất phù hợp và ổn định của chúng. Trong công nghiệp, người ta còn sử dụng CFC để chế tạo chất xốp cứng làm vật liệu cách nhiệt, làm chất tẩy rửa,.
- Trong quá trình sử dụng vận hành hệ thống máy lạnh do rò rỉ hoặc do xả môi chất lạnh khi sửa chữa mà CFC có mặt trong khí quyển và tham gia vào nhóm các chất khí nhà kính.
- CFC là chất gây hiệu ứng nhà kính cực kỳ mạnh, nếu so với CO2 thì CFC-11 mạnh gấp 12000 lần còn CFC-12 mạnh gấp 16000 lần.
ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH:
- Nhiệt độ trái đất tăng lên. Theo số liệu của cơ quan khí tượng Anh, kỷ lục được ghi nhận năm 1997 là năm nóng nhất, nhiệt độ khí quyển trái đất nóng lên 0,43oC so với nhiệt độ trung bình của một thời gian dài trước đó.
- Khi nhiệt độ trái đất tăng sẽ có khả năng làm tan lớp băng ở hai cực địa cầu, điều này dẫn đến sự gia tăng mực nước biển. Hệ quả làm chìm ngập một số khu vực, thành phố.
- Nhiệt độ trái đất tăng làm cho khả năng hoà tan CO2 trong nước biển giảm. Như vậy lượng CO2 tồn tại trong atmosphere tăng làm mất cân bằng giữa CO2 khí quyển và đại dương.
- Khi đó các loài cá sẽ dịch chuyển xuống vùng sâu nhằm tránh sự tăng nhiệt độ.
- Nhiệt độ trái đất tăng dẫn đến các quá trình chuyển hoá hoá học và sinh học tăng, làm mất cân bằng giữa lượng và chất trong cơ thể sống.
Ðể giảm bớt nguy cơ này, tháng 12-1997, các nhà lãnh đạo các nước đã có cuộc họp tại Kyoto (Nhật Bản). Kết quả đưa ra nghị định Kyoto (The Kyoto Protocol) về vấn đề cắt giảm lượng khí thải CO2 vào khí quyển. Nghị định đã đặt ra mục tiêu giảm thiểu phát thải khí nhà kính đối với 38 quốc gia đã phát triển, theo đó từ năm 2008 đến năm 2012, Cộng đồng châu Âu cắt giảm 8%, Hoa Kỳ 7%, Nhật Bản 6% mức phát thải của các năm 1990 đến 1995.
MỘT SỐ BIỆN PHÁP NHẰM LÀM GIẢM SỰ PHÁT THẢI CO2 VÀO KHÍ QUYỂN:
- Áp dụng chính sách thuế phát thải chất ô nhiễm. Thuế phát thải chất ô nhiễm phải đủ cao để các nhà sản xuất nhận thức được rằng đầu tư cho khâu xử lý ô nhiễm là kinh tế hơn so với mức thuế phải nộp do phát thải chất gây ô nhiễm vào khí quyển mà không xử lý.
- Hạn chế sử dụng các loại nhiên liệu hoá thạch, khuyến khích sử dụng năng lượg hạt nhân; dần dần từng bước nghiên cứu sử dụng năng lượng "sạch", tái tạo được như năng lượng mặt trời, gió, sóng, biển, địa nhiệt ở quy mô sản xuất công nghiệp.
- Ngăn chặn đến mức tối đa nạn đốt phá rừng,.
- Dân số tăng nhanh cũng góp phần làm tăng lượng CO2 trong khí quyển nên các quốc gia cần có chính sách dân số phù hợp.
II. SỰ SUY GIẢM TẦNG OZONE:
Hằng ngày trên các phương tiện thông tin, chúng ta vẫn thường nghe về hiện tượng "thủng" tầng ozone. Nhưng chúng ta đã thực sự hiểu về sự "thủng" đó và hậu quả của nó chưa?
Ðể hiểu rõ vấn đề này chúng ta cùng tìm hiểu.
Vậy "thủng" tầng ozone là gì? Nó có đơn thuần giống như thủng một trái banh không? Ðể trả lời câu hỏi này trước hết chúng ta tìm hiểu về sự tồn tại của Ozone.
- Trên mặt đất: Khi hàm lượng O3 cao hơn mức bình thường có trong tự nhiên thì sẽ có nguy cơ làm hại đến sức khoẻ con người, chẳng hạn nó là chất ô nhiễm gây kích thích viên tấy niêm mạc mắt và hệ hô hấp,.
- Ở tầng bình lưu (stratosphere), độ cao khoảng 11 50 km trên mặt đất thì O3 với nồng độ khoảng 300 đến 500 ppb trong không khí loãng lại là lớp che chở loài người và sinh vật trên mặt đất
O3 hấp thu tia cực tím (tia UV, l 340 nm) trong thành phần bức xạ của mặt trời dẫn đến tạo thành Oxygen và radical oxygen.
O3 + UV = O2 + O.
O3 có vai trò quan trọng: ngăn cản tia cực tím UV từ mặt trời có khả năng gây ung thư da, đột biến, bệnh đục thuỷ tinh thể ở người hay sinh vật.
- Sự kết hợp giữa oxygen radical và oxygen phân tử cho phép tái tạo ozone:
O2 + O. = O3
Ðiều này dẫn đến hấp thu bức xạ UV nhiều hơn nghĩa là chúng ta được bảo vệ tốt hơn khỏi tác hại của tia cực tím. Nhưng liệu chúng ta có luôn được "chiếc áo giáp O3" bảo vệ an toàn hay không? Với những hoạt động của con người thì điều đó quả thật là rất khó vì song song với quá trình tái tạo O3, quá trình phá huỷ O3 diễn ra nhanh và mạnh hơn rất nhiều.
- Qua nghiên cứu ngưới ta nhận thấy rằng nguyên nhân chính của sự suy giảm tầng ozone là do sự rò rỉ, phát thải các chất CFC, carbon tetraclorua CCl4.
Như đã biết CFC được sử dụng trong công nghiệp điện lạnh và một số ngành công nghiệp khác. Hai chất CFC được sử dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật lạnh ngay từ thời kỳ đầu là CFC-11 (CCl3F) và CFC-12(CCl2F2). Mỹ là nước sản xuất và sử dụng nhiếu nhất chất CFC.
* Như vậy ngoài gây hiệu ứng nhà kính, các chất CFC còn là thủ phạm trong việc làm suy giảm và phá huỷ tầng O3.
NHỮNG NƠI BỊ THỦNG TẦNG OZONE:
- Thực tế năm 1985, nhận thấy rằng tại Nam cực của trái đất đã xuất hiện một lỗ thủng ở tầng stratosphere. O3 gần như không hiện diện ở độ cao khoảng 9-23 km. Kích thước của " lổ hổng ozone" vào khoảng 20.106 km2 , lớn dần mỗi năm, có khuynh hướng bao phủ đến khu vực Nam Mỹ. Lỗ thủng O3 có diện tích lớn nhất lên tới 24 triệu km2 xảy ra ở Nam cực khoảng vào tháng 10-1994.
- Sự suy giảm O3 ở tầng stratosphere ngày nay cũng được tìm thấy ở những nơi khác trên thế giới. Một phần phía bắc của Canada và Sibiria, sự suy giảm O3 ước tính khoảng giảm 25%.
HẬU QUẢ CỦA SỰ SUY GIẢM O3
- Tăng khả năng mắc bệnh ung thư da. Nếu lượng O3 giảm 1% thì nguy cơ mắc bệnh ung thư da sẽ tăng 2%.
- Tăng khả năng mắc bệnh về mắt, đặt biệt bệnh đục thuỷ tinh thể.
- Phá huỷ hệ thống miễn dịch của cơ thể con người và động vật.
- Giảm năng suất cây trồng.
- Làm mất cân bằng hệ sinh thái động thực vật biển.
Do tính chất nghiêm trọng của sự suy giảm "tầng ozone" nên vào năm 1989 tại Canada đã diễn ra hội nghị Montréal (Montréal Protocol) liên quan đến các chất làm suy giảm tầng ozone nhằm xác định những biện pháp cần thiết để các bên tham gia hạn chế và kiểm soát được việc sản xuất, tiêu thụ các chất làm suy giảm tầng ozone.
MỘT SỐ BIỆN PHÁP NHẰM LÀM GIẢM SỰ SUY GIẢM TẦNG OZONE NHƯ SAU:
- Hợp chất HCFC được sử dụng thay cho các hợp chất CFC vì mỗi phân tử HCFC giải phóng lượng clo nguyên tử ít hơn.
- Nghiên cứu một số chất làm lạnh mới có nhiều tính năng ưu việt về nhiệt động học cũng như về bảo vệ môi trường.
- Nghiên cứu, chế tạo các loại máy lạnh, thiết bị lạnh, máy điều hoà không khí hiệu suất cao có ý nghĩa cực kỳ quan trọng trong việc tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.
* Tác động của hội nghị Montréal có thể được thấy qua đồ thị sau:(trang 28, giáo trình)
* Còn Việt Nam chúng ta đã tham gia vấn đề này như thế nào?
- Việt Nam chính thức tham gia và phê chuẩn công ước iên về bảo vệ "tầng ozone" và nghị định thư Montréal về các chất làm suy giảm "tầng ozone" cùng những sửa đổi, bổ sung của nghị định thư vào tháng 1-1994, chương trình quốc gia về bảo vệ tầng ozone của Việt Nam ta như sau:
+ Ðến ngày 1-7-1999, mức tiêu thụ chất CFC phải giữ nguyên bằng mức trung bình của thời kỳ 1995-1997.
+ Ðến năm 2005, cắt giảm 50% mức tiêu thụ CFC so với mức trung bình của thời kỳ 1995-1997.
+ Ðến năm 2010: loại trừ hoàn toàn chất CFC.
+ Ðến năm 2040: loại trừ hoàn toàn chất HCFC-22(freon-22:CHF2Cl)