NGUYÊN NHÂN DẪN ĐẾN THỦNG TẦNG OZON

Nguyên nhân nào dẫn đến thủng tầng Ozon?
Tháng 10 năm 1985, các nhà khoa học Anh phát hiện thấy tầng khí ozon trên không trung Nam
cực xuất hiện một "lỗ thủng" rất lớn, bằng diện tích nước Mỹ. Năm 1987, các nhà khoa học
Ðức lại phát hiện tầng khí ozon ở vùng trời Bắc cực có hiện tượng mỏng dần, có nghĩa là
chẳng bao lâu nữa tầng ozon ở Bắc cực cũng sẽ bị thủng. Tin này nhanh chóng được truyền
khắp thế giới và làm chấn động dư luận.
Các nhà khoa học đều cho rằng, nguyên nhân này có liên quan tới việc sản xuất và sử dụng tủ
lạnh trên thế giới. Sở dĩ tủ lạnh có thể làm lạnh và bảo quản thực phẩm được lâu là vì trong hệ
thống ống dẫn khép kín phía sau tủ lạnh có chứa loại dung dịch freon thể lỏng (thường gọi là
"gas"). Nhờ có dung dịch hoá học này tủ lạnh mới làm lạnh được. Dung dịch freon có thể bay
hơi thành thể khí. Khi chuyển sang thể khí, freon bốc thẳng lên tầng ozon trong khí quyển Trái
đất và phá vỡ kết cầu tầng này, làm giảm nồng độ khí ozon.
Không những tủ lạnh, máy lạnh cần dùng đến freon mà trong dung dịch giặt tẩy, bình cứu hoả
cũng sử dụng freon và các chất thuộc dạng freon. Trong quá trình sản xuất và sử dụng các
hoá chất đó không tránh khỏi thất thoát một lượng lớn hoát chất dạng freon bốc hơi bay lên
phá huỷ tầng ozon. Qua đó chúng ta thấy rằng, tầng zon bị thủng chính là do các chất khí
thuộc dạng freon gây ra, các hoá chất đó không tự có trong thiên nhiên mà do con người tạo
ra. Rõ ràng, con người là thủ phạm làm thủng tầng ozon, đe doạ sức khoẻ của chính mình,
Sớm ngừng sản xuất và sử dụng các hoá chất dạng freon là biện pháp hữu hiệu nhất để cứu
tầng ozon. Nhiều hội thảo quốc tế đã bàn tính các biện pháp khắc phục nguy cơ thủng rộng
tầng ozon. 112 nước thuộc khối Cộng đồng Châu Âu (EEC) đã nhất trí đến cuối thế kỷ này sẽ
chấm dứt sản xuất và sử dụng các hoá chất thuộc dạng freon. Vì vậy các nhà khoa học đang
nghiên cứu sản xuất loại hoá chất khác thay thế các hoá chất ở dạng freon, đồng thời sẽ
chuyển giao công nghệ sản xuất cho các nước đang phát triển. Có như vậy, việc ngừng sản
xuất freon mới trở thành hiện thực. Muốn đạt được yêu cầu thiết thực này, không chỉ riêng một
vài nước mà cả thế giới đều phải cố gắng thì mới có thể bảo vệ được tầng ozon của Trái đất.
Vì sao tầng ozon bị thủng
Trên các phương tiện thông tin đại chúng, mọi người thường được biết tới hiện tượng:
Bầu khí quyển trên trái đất ngày càng bị ô nhiễm, tầng ozon bị thủng, trái đất đang nóng dần
lên Vậy tầng ozon bị thủng như thế nào? và nguyên nhân do đâu? Bài viết sau đây sẽ trả
lời câu hỏi này.

Trong khí quyển, ozon (O
3
) chiếm một tỷ lệ rất nhỏ (~3. 10-6%) và chủ yếu (90%) được
phân bố ở tầng bình lưu (stratosphere) với độ cao trong khoảng từ 15 đến 50 km tính từ mặt
đất. Trong tầng bình lưu, oxy phân tử (O
2
) hấp thụ tia cực tínl (UV) ở dải sóng dài có bước
sóng 0,18 - 0,21µm và tách thành hai nguyên tử oxy tự do, các nguyên tử oxy này sẽ kết hợp
với oxy phân tử để tạo ra O
3
. Khí O
3
tạo ra cũng hấp thụ năng lượng mặt trời và phân hủy tái
tạo ra O
2,
O
3
hấp thụ năng lượng ở dải sóng λ = 0,20 - 0,32 µm. Việc hấp thụ như vậy ngoài việc
sưởi ấm bầu không khí và tạo ra tầng bình lưu còn có tác dụng như một màng lọc tia UV có hại
cho các sinh vật trên mặt đất. Để chỉ hiện tượng che chắn này người ta dùng khái niệm "chiếc
ô ozon", có điều trong thời gian gần đây, chiếc ô bảo vệ này đang bị hủy hoại dần dần.
Vào đầu thế kỷ XX cho đến những năm 30 người ta vẫn cho rằng, trong chu trình "hình
thành - phân hủy" của ozon chỉ có các dẫn suất của oxy (O, O
2
, O
3
) tham gia theo các phản
ứng quang hóa. Đây là mô hình theo lý thuyết của Chapman.
Những thí nghiệm về động học phản ứng ở thập niên 1960 cho thấy tốc độ của các phản
ứng quang hóa phân hủy ozon nhỏ hơn rất nhiều so với ta vẫn nghĩ. Như vậy, vịệc phân hủy

ozon không chỉ diễn ra do phản ứng quang hóa mà còn bởi các phản ứng khác nữa. Lúc đầu
các nhà khoa học giả thiết gốc tự do OH (do hơi nước trong khí quyển sinh ra) là tác nhân làm
phân hủy ozon. Nhưng kết quả thí nghiệm cho thấy, việc phân hủy ozon theo cơ chế này cũng
chỉ chiếm một tỷ lệ không lớn lắm.
Sang những năm 1970, các nhà nghiên cứu nhận thấy ozon phân hủy chủ yếu do nitơ oxit
(NO). Khí NO được taọ thành từ N
2
O nhờ các phản ứng quang hóa ở tầng bình lưu, N
2
O là loại
khí có nguồn gốc chủ yếu từ các hoạt động của con người thải ra. Kết quả nghiên cứu này rất
đáng chú ý, vì đây là lần đầu tiên các nhà khoa học đã chỉ ra rằng chính các hoạt động của con
ngườí là nguyên nhân thay đổi chu trình hình thành - phân hủy của ozon trong tự nhiên:
Các hợp chất freon(CF
2
Cl
2
, CFCl
3
) được sử dụng nhiều trong công nghiệp điện lạnh cũng
là một hợp chất nguy hiểm gây phản ứng phân hủy ozon.
Ngoài ra CH
3
Cl có nguồn gốc từ đại dương cũng làm phân hủy ozon, song nồng độ của
CH
3
Cl trong khí quyển rất nhỏ nên vaitrò của nó ít được quan tâm.
Người ta biết được rằng, nồng độ O
3
trong khí quyển giảm dần về phía hai địa cực. Vào

mùa xuân của những năm 80 nồng độ O
3
ở những vĩ tuyến gần đường xích đạo giảm khoảng
1% còn ở Nam và Bắc cực giảm khoảng 4-5%. Chính hiện tượng này là nguồn gốc của việc
xuất híện khái niệm "tầng ozon bị thủng". Nói một cách khoa học, dùng cụm từ tầng ozon bị
thủng thực ra không chính xác, đúng hơn phải gọi đây là hiện tượng giảm lượng ozon trong khí
quyển. Trong thực tế hiện tượng này được nhà bác học người Anh là Famlan và các cộng sự
phát hiện ra đầu tiên. Nhờ máy chụp ảnh quang phổ họ nhận thấy trong cột khí quyển ở vùng
Nam cực nồng độ O
3
giảm tới 40% trong vòng 26 năm ( 1958- 1984). Kết quả này sau đó đã
được các vệ tinh của Mỹ đo đạc và khẳng định là đúng.
Giới chuyên môn giải thích sự tạo ra lỗ thủng của tầng ozon như sau:
Vào những tháng mùa đông ở Nam Cực trong tầng bình lưu có một luồng khí rất lớn và
xoáy mạnh. Sự tồn tại luồng khí xoáy này cản trở cho việc pha trộn không khí ở đây với các
dòng không khí từ nơi khác di chuyển tới. Nhiệt độ trong luồng khí xoáy rất thấp (-70 đến
-80oC) nên hơi nước bị đóng thành các tinh thể băng. Các tinh thể băng này hấp phụ các khí
như NO, freon và có phản ứng tạo ra clo phân tử và những loại khí khác, khi mùa xuân đến,
Cl
2
cùng các loại khí khác giải phóng ra ngoài và tham gia vào các phản ứng phân hủy ozon.
Đến cuối xuân không còn tồn tại luồng khí xoáy nữa thì khí quyển ở Nam cực trở lại trạng thái
bình thường.
Ở Bắc cực, luồng khí xoáy không mạnh lắm, do ở bán cầu Bắc có những dãy núi rất cao
như Himalaya cản trở việc tạo thành luồng khí xoáy. Không khí ở Bắc cực cũng không quá
lạnh như ở Nam cực, do vậy nồng độ ozon ở Bắc cực giảm không nhiều như ở Nam cực.
Trên đây chúng ta đã tìm hiểu sơ bộ về quá trình hình thành lỗ thủng tầng ozon. Hiện
tượng tầng ozon bị thủng có ảnh hưởng xấu tới các sinh vật và khí hậu trên Trái đất. Cường
độ tia UV cao hơn có thể làm giảm năng suất của một số loại cây trồng, gây ung thư da cho
người và động vật.

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
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 (ClONO
2
). 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 NO
2
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 ClONO
2
. 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.
Ô nhiễm không khí
Ô nhiễm khí quyển
Ô nhiễm không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần
không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự tỏa mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm
nhin xa do bui.
Hiện nay, ô nhiễm khí quyển là vấn đề thời sự nóng bỏng của cá thế giới chứ không phải riêng
của một quốc gia nào. Môi trường khí quyển đang có nhiều biến đổi rõ rệt và có ảnh hưởng
xấu đến con người và các sinh vật. Hàng năm con người khai thác và sử dụng hàng tỉ tấn than
đá, dầu mỏ, khí đốt. Đồng thời cũng thải vào môi trường một khối lượng lớn các chất thải khác
nhau như: chất thải sinh hoạt, chất thải từ các nhà máy và xí nghiệp làm cho hàm lượng các
loại khí độc hại tăng lên nhanh chóng. Hàng năm có:
• 20 tỉ tấn cacbon điôxít
• 1,53 triệu tấn SiO
2
• Hơn 1 triệu tấn niken
• 700 triệu tấn bụi
• 1,5 triệu tấn asen
• 900 tấn coban
• 600.000 tấn kẽm (Zn), hơi thuỷ ngân (Hg), hơi chì (Pb) và các chất độc hại khác.
Ô nhiễm môi trường khí quyển tạo nên sự ngột ngạt và "sương mù", gây nhiều bệnh cho con
người. Nó còn tạo ra các cơn mưa axít làm huỷ diệt các khu rừng và các cánh đồng.
Điều đáng lo ngại nhất là con người thải vào không khí các loại khí độc như: CO

2
, NO
X
, CH
4
,
CFC đã gây hiệu ứng nhà kính. Theo nghiên cứu thì chất khí quan trọng gây hiệu ứng nhà kính
là CO
2
, nó đóng góp 50% vào việc gây hiệu ứng nhà kính, CH
4
là 13%, ozon tầng đối lưu là
7%, nitơ 5%, CFC là 22%, hơi nước ở tầng bình lưu là 3%
Nếu như chúng ta không ngăn chặn được hiện tượng hiệu ứng nhà kính thì trong vòng 30 năm
tới mặt nước biển sẽ dâng lên từ 1,5 – 3,5 m (Stepplan Keckes). Có nhiều khả năng lượng
CO
2
sẽ tăng gấp đôi vào nửa đầu thế kỷ sau. Điều này sẽ thúc đẩy quá trình nóng lên của Trái
Đất diễn ra nhanh chóng. Nhiệt độ trung bình của Trái Đất sẽ tăng khoảng 3,60°C (G.I.Plass),
và mỗi thập kỷ sẽ tăng 0,30°C.
Theo các tài liệu khí hậu quốc tế, trong vòng hơn 130 năm qua nhiệt độ Trái Đất tăng 0,40°C.
Tại hội nghị khí hậu tại Châu Âu được tổ chức gần đây, các nhà khí hậu học trên thế giới đã
đưa ra dự báo rằng đến năm 2050 nhiệt độ của Trái Đất sẽ tăng thêm 1,5 – 4,50°C nếu như
con người không có biện pháp hữu hiệu để khắc phục hiện tượng hiệu ứng nhà kính.
Một hậu quả nữa của ô nhiễm khí quyển là hiện tượng lỗ thủng tầng ôzôn. CFC là "kẻ phá
hoại" chính của tầng ôzôn. Sau khi chịu tác động của khí CFC và một số loại chất độc hại khác
thì tầng ôzôn sẽ bị mỏng dần rồi thủng, không còn làm tròn trách nhiệm của một tấm lá chắn
bảo vệ mặt đất khỏi bức xạ tia cực tím, làm cho lượng bức xạ tia cực tím tăng lên, gây hậu quả
xấu cho sức khoẻ của con người và các sinh vật sống trên mặt đất.
Mức độ bốc điôxít cacbon (CO

2
) từng quốc gia.
Nguồn: Cục Quản trị Thông tin Năng lượng.
Ảnh hưởng
Đối với sức khỏe con người
Không khí ô nhiễm có thể giết chết nhiều cơ thể sống trong đó có con người. Ô nhiễm ozone
có thể gây bệnh đường hô hấp, bệnh tim mạch, viêm vùng họng, đau ngực, tức thở. Ô nhiễm
nước gây ra xấp xỉ 14.000 cái chết mỗi ngày, chủ yếu do ăn uống bằng nước bẩn chưa được
xử lý. Các chất hóa học và kim loại nặng nhiễm trong thức ăn nước uống có thể gây ung thư.
Dầu tràn có thể gây ngứa rộp da. Ô nhiễm tiếng ồn gây điếc, cao huyết áp, trầm cảm, và bệnh
mất ngủ.
Đối với hệ sinh thái
• Điôxít lưu huỳnh và các ôxít nitơ có thể gây mưa axít làm giảm độ pH của đất.
• Đất bị ô nhiễm có thể trở nên cằn cỗi, không thích hợp cho cây trồng. Điều này sẽ ảnh
hưởng đến các cơ thể sống khác trong lưới thức ăn.
• Khói lẫn sương làm giảm ánh sáng mặt trời mà thực vật nhận được để thực hiện quá
trình quang hợp.
• Các loài xâm lấn có thể cạnh tranh chiếm môi trường sống và làm nguy hại cho các loài
địa phương, từ đó làm giảm đa dạng sinh học.
Khí CO
2
sinh ra từ các nhà máy và các phương tiện qua lại còn làm tăng hiệu ứng nhà kính.
Trái Đất ngày một nóng dần lên. Phá hủy dần các khu du lịch tự nhiên mà nó sẵn có.
Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ:
hiện tượng trong khí quyển có những chất độc hại (dạng khí, hơi, tia, giọt ) khác thường, không
phải là thành phần của không khí hoặc là loại khí thông thường nhưng ở một nồng độ đủ trong
một thời gian nào đó có thể gây ảnh hưởng bất lợi cho sinh vật và tài sản. Các nguồn gây ÔNKK:
các loại chất thải (khói, bụi, khí độc ) của công nghiệp khai thác hầm mỏ, các xí nghiệp sản xuất
công nghiệp hoặc thủ công, các phương tiện giao thông vận tải cơ giới chạy bằng xăng, dầu,
mazut (tạo ra 65% khối lượng chất gây ÔNKK); các chất thải hữu cơ (phân rác hữu cơ ); các

loại bụi thực vật, bụi động vật, meo mốc, vi khuẩn, côn trùng (ruồi, muỗi, bọ chét ), khói và khí
độc trong sinh hoạt hằng ngày (đun nấu trong gia đình, khói thuốc lá, các loại sơn, các loại thuốc
nhuộm, kể cả thuốc nhuộm tóc ); các loại nhiệt, tiếng ồn, chất phóng xạ, chiến tranh hạt nhân,
chiến tranh hoá học, vv.
Đối với sức khoẻ, ÔNKK là yếu tố dễ gây nên nhiều bệnh nghề nghiệp (nhiễm bụi silic phổi ),
bệnh dị ứng (hen suyễn ), một số bệnh ung thư, các bệnh mạn tính đường hô hấp (viêm phế
quản mạn tính ). Hiện tượng mưa axit là do các chất khí sunfurơ (SO
2
), nitơ oxit (NO
2
) trong
khói các nhà máy, trong khí thải ô tô, gặp nước trong không khí tạo thành axit sunfuric, axit
nitric theo nước mưa rơi xuống, gây tác hại lớn. Trên phạm vi rộng lớn, ÔNKK gây tác hại
đến hệ sinh thái, đến các công trình xây dựng và các di tích lịch sử, đang làm tăng nhiệt độ
trung bình Trái Đất với nhiều hậu quả chưa lường hết được.
ÔNKK là một phần của ô nhiễm môi trường - vấn đề mà hiện nay cả thế giới đang quan tâm
và đã được bàn luận ở nhiều hội nghị quốc tế