Tải bản đầy đủ

Nguyên nhân thủng tầng OZON

Nguyên nhân , hậu quả của việc thủng tầng Ôdôn
Các nguyên nhân của lỗ thủng ôzôn Lỗ thủng ôzôn Nam Cực là phần của tầng bình
lưu Nam Cực mà mức độ ôzôn hiện tại đã giảm xuống chỉ còn 33% so với các trị
trước năm 1975. Lỗ thủng ôzôn xuất hiện vào mùa xuân ở Nam Cực, từ tháng 9 cho
đến đầu tháng 12, khi gió tây mạnh bắt đầu thổi tuần hoàn trên lục địa và tạo thành
bầu chứa khí quyển. Trong các "gió xoáy địa cực" này, hơn 50% ôzôn vùng phía
dưới của tầng bình lưu bị phân hủy trong mùa xuân. [1] Ánh sáng mặt trời ở các
vùng địa cực dao động nhiều hơn ở các nơi khác và trong ba tháng mùa Đông hầu
như là tối tăm không có bức xạ mặt trời. Nhiệt độ không khí ở vào khoảng -80°C hay
lạnh hơn gần như trong suốt mùa Đông đã tạo nên các đám mây ở tầng bình lưu
trên địa cực. Các phần tử của những đám mây này bao gồm axít nitric hay nước
đóng băng tạo nên bề mặt cho các phản ứng hóa học gia tăng tốc độ phân hủy các
phân tử ôzôn. Như đã giải thích ở phần trên, nguyên nhân chính của giảm sút ôzôn
ở Nam Cực và các nơi khác là sự hiện diện của các khí gốc có chứa clo (trước nhất
là các CFC và các hợp chất clo với các bon liên quan) bị phân giải khi có tia cực tím
tạo thành các nguyên tử clo trở thành chất xúc tác phân hủy ôzôn. Sự giảm sút ôzôn
do clo là chất xúc tác có thể xảy ra ở trạng thái khí nhưng sẽ tăng đột ngột khi có sự
hiện diện của các đám mây tầng bình lưu trên địa cực. Các quá trình quang hóa
tham gia tuy phức tạp nhưng đã được tìm hiểu tốt. Quan sát chủ yếu là thông
thường phần lớn các clo trong tầng bính lưu ở trong các "hợp chất chứa" bền, chủ
yếu là các hydro clorua (HCl) và clo nitrat (ClONO2). Mặc dù vậy trong mùa Đông và

Xuân Nam Cực các phản ứng trên bề mặt của các phần tử mây chuyển hóa các hợp
chất chứa này trở lại thành các gốc tự do có hoạt tính cao, Cl và ClO. Các đám mây
cũng có thể lấy đi NO2 từ khí quyển bằng cách biến đổi chúng thành axít nitric, ngăn
không cho ClO vừa được tạo thành có thể bị biến đổi trở lại ClONO2. Ánh sáng cực
tím gia tăng trong mùa xuân tạo cho các hợp chất clo phản ứng hủy diệt trên 17%
ôzôn trong khi các hợo chất brôm làm giảm sút thêm 33%. Vai trò của ánh sáng mặt
trời trong giảm sút ôzôn chính là lý do tại sao giảm sút ôzôn ở Nam Cực lớn nhất
vào mùa xuân. Trong mùa Đông, mặc dù có nhiều mây nhất, không có ánh sáng trên
địa cực để thúc đẩy các phản ứng hóa học. Phần lớn các ôzôn bị phá hủy ở phía
dưới của tầng bình lưu đối ngược với việc giảm sút ôzôn ít hơn rất nhiều thông qua
các phản ứng thể khí đồng nhất xảy ra trước hết là ở phía trên của tầng bình lưu.
Nhiệt độ sưởi ấm vào cuối Xuân phá vỡ các gió xoáy vào trung tuần tháng 12. Khi
ấm lên, không khí giàu ôzôn bay về các vĩ độ thấp, các đám mây tầng bình lưu bị
phá hủy, các quá trình làm giảm sút ôzôn ngưng lại và lỗ thủng ôzôn được hàn gắn
trở lại.
Hậu quả của giảm sút ôzôn Vì tầng ôzôn hấp thụ tia cực tím từ mặt trời, giảm sút
tầng ôzôn dự đoán sẻ 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 ôzôn ở tầng bình lưu gắn liền với các CFC và có
nhiều lý lẽ trên lý thuyết để tin rằng giảm sút ôzôn sẽ dẩn đến tăng tia cực tím trên
bề mặt Trái Đất, chưa có nhiều quan sát trực tiếp chứng minh liên hệ giữa giảm sút
ôzôn và gia tăng tỷ lệ phát bệnh ung thư da ở con người.
Gia tăng tia cực tím vì lỗ thủng ôzôn Mặc dầu chỉ là một thành phần nhỏ của khí
quyển, ôzôn có vai trò chính trong việc hấp thụ phần lớn tia bức xạ cực tím. Lượng
bức xạ cực tím xuyên qua lớp ôzôn giảm theo hàm mũ với độ dầy đặc của lớp ôzôn.
Do đó việc giảm ôzôn 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 ôzôn 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 tinh 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 ôzôn trong lớp ôzôn ở
tầng bình lưu bằng ôxy, giảm bớt ôzôn ở tầng bình lưu sẽ tạo ra xu hướng gia tăng
các quá trình quang hóa sản xuất ôzôn 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 ôzôn là các tác động của ôzôn đến sức khỏe con người. Khi lỗ thủng
ôzôn 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 ôzôn 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 ôzôn 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 ôzôn 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 ôzôn suy
yếu đi trong thời gian này khi các bức xạ từ sao băng tạo thành các ôxít của nitơ làm
chất xúc tác phá hủy ôzôn (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 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 ôzôn ở tầng đối lưu. Ở mặt đất ôzôn thông thường được công nhận
là một yếu tố gây nguy hiểm đến sức khỏe vì ôzôn có độc tính thể theo tính chất ôxy
hóa mạnh. Vào thời điểm này ôzôn trên mặt đất được tạo thành chủ yếu qua tác
dụng của bức xạ cực tím đối với các khí thải từ xe cộ.
Tương lai của sự giảm sút ôzôn Chấp nhận và củng cố Nghị định thư Montreal đã
làm giảm thải các khí CFC, nồng độ phần lớn các hợp chất quan trọng trong khí
quyển đang giảm đi. Các chất này đang được giảm dần trong khí quyển. Vào năm
2015 lỗ thủng ôzôn ở Nam Cực sẽ chỉ giảm đi khoảng một triệu km2 trên 25 triệu
km2; tầng ôzôn Nam Cực phục hồi hoàn toàn nhanh nhất là vào năm 2050 hay
chậm hơn. Mặc dù vậy vẫn còn một cảnh báo nhỏ. Sưởi ấm toàn cầu từ CO2 được
dự đoán sẽ làm lạnh tầng bình lưu. Hâu quả của việc này là một gia tăng tương đối
của thâm thủng ôzôn và chu kỳ của các lỗ thủng. Lỗ thủng ôzôn được tạo thành là
do có các đám mây tầng bình lưu trên địa cực; tạo thành các đám mây này lại có
một nhiệt độ giới hạn mà trên trên nhiệt độ đó các đám mây sẽ không được tạo
thành. Tầng bình lưu ở Bắc Cực lạnh đi có thể sẽ mang lại các điều kiện tương tự
như các điều kiện gây ra lỗ thủng ở Nam Cực. Thế nhưng hiện nay điều này vẫn
còn chưa rõ ràng.
=================

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×