Thời tiết và khí hậu - Phần 5 Hoạt động con người - Chương 14 pptx

Chơng 14
Tác động con ngời: Ô nhiễm khí quyển
v các đảo nhiệt
Với 18 triệu dân v 3,5 triệu xe hơi, phần lớn số xe hơi ny không đợc trang bị
các thiết bị kiểm soát chất thải hiện đại, thì chẳng có gì ngạc nhiên nếu thnh phố
Mexico đợc xem l một trong số những địa phơng khói nhất trên Trái Đất. Đợc
bao quanh bởi các dãy núi, chúng giữ lại không khí ô nhiễm v gây nghịch nhiệt
thờng xuyên cản trở sự tiêu tán theo phơng thẳng đứng của các chất ô nhiễm,
thnh phố Mexico có đầy đủ lý do trực tiếp đối với vấn đề khói trầm trọng. Tuy
nhiên, mùa xuân năm 1998 đã khởi đầu cho những thời kỳ di với chất lợng không
khí bất lợi cho sức khỏe v thậm tệ nhất thậm chí cả đối với thnh phố ny. Khủng
hoảng khói đã xảy ra chủ yếu do đợt bùng phát các vụ cháy rừng ở phía nam
Mexico. Để lm cho vấn đề tồi tệ hơn, núi lửa Popocatepetl, cách 50 km về phía
đông nam của thnh phố, đã tung lên hng tấn khói v tro bụi cho khu vực. Gió
vận chuyển ô nhiễm xuống phía nam tới Honduras v lên phía bắc tới Florida v
Texas, nơi đây mọi ngời đợc khuyến cáo nên ở trong nh để bớt tai hại sức khỏe.
Thông thờng, khói tệ hại nhất ở thnh phố Mexico xuất hiện vo tháng 1 v
tháng 2, khi không khí tù đọng giữ lại các chất ô nhiễm từ ô tô v các chất ô nhiễm
đô thị khác ở gần bề mặt. Mức khói có thuyên giảm một chút cho tới mùa thu,
nhng rồi những phơng thức thu dọn đồng ruộng kiểu chặt v đốt của nông dân
lm cho chất lợng không khí cng tệ hơn. Nhng trong năm 1998, một đợt khô
hạn lớn m đợc đa số ngời nghĩ rằng do hậu quả của El Nino mạnh, đã tạo ra
những điều kiện đặc biệt khô lm
cho các vụ cháy bao phủ diện tích 3 lần lớn hơn
bình thờng. Đến tháng 5, không khí ô nhiễm đã buộc giới lái xe phải dùng đèn pha
vo giữa tra tại thủ phủ bang Chiapas, còn ở thnh phố Mexico nồng độ ôzôn cực
trị đã gây nên một đợt sóng ngoạn mục về số lợng ngời cần hỗ trợ y tế với những
bệnh về hô hấp. Đối phó với tình trạng ny, chính phủ đã sử dụng các lực lợng cứu
hộ hạn chế giao thông ô tô v đóng cửa nhiều nh máy. Tuy nhiên, điều đó cha đủ
để tạo ra những điều kiện thỏa mãn đối với Pedro Chaves, ông nói Các vị thấy đấy,

tận mắt v tuyệt vọng. Con cái chúng ta đau ốm nhiều hơn Giá nh có thể, chúng
ta đã từ bỏ, nhng đây l chuyện m chúng ta phải suy nghĩ.
ảnh hởng của hoạt động con ngời không chỉ giới hạn ở sự suy thoái chất
lợng không khí. Chúng ta đang lm thay đổi khí quyển theo những cách tinh vi
hơn. Ví dụ, xây dựng các thnh phố ảnh hởng tới phơng thức trao đổi năng lợng
v nớc ở gần bề mặt. Mỗi lần một tiểu khu đợc quy hoạch l một lần đất tự nhiên
v thực vật bị thay thế bằng bê tông hoặc nhựa đờng. Điều đó lm giảm mạnh
512

lợng nớc có thể bay hơi vo khí quyển v do đó lm tăng dòng lợng nhiệt hiện
(chơng 3) vo khí quyển. Chúng ta còn xây lên những công trình với tờng thẳng
đứng, nó nhận ánh nắng với góc trực diện hơn so với bề mặt hấp thụ ban đầu.
Những quá trình đó tác động lm tăng nhiệt độ của các khu vực đô thị so với các
vùng nông thôn kế cận, tạo nên các đảo nhiệt m chúng tôi sẽ mô tả ở chơng ny.
Các chất ô nhiễm khí quyển
Không ở đâu có không khí hon ton tinh khiết. Các vật rắn v lỏng nhỏ lơ
lửng (gọi l các hạt khí quyển) đi vo khí quyển từ các nguồn tự nhiên v nhân tạo.
Giống nh vậy, nhiều chất khí đợc xem l chất ô nhiễm cũng sinh ra một cách tự
nhiên từ những quá trình nh các vụ cháy rừng do sét đánh v phun núi lửa. Tuy
nhiên, quá trình tiết giảm v mất tự nhiên các khí v hạt đó lm cho chúng không
còn tầm quan trọng tơng đối đối với chất lợng không khí m phần lớn chúng ta
cảm nhận. Quan trọng hơn chính l các hiệu ứng của hoạt động con ngời, đặc biệt
ở trong hoặc xung quanh thnh thị v các trung tâm công nghiệp, nơi các phát thải
nhân sinh tập trung vo những diện tích hẹp hơn rất nhiều. Tất cả những gì giới
thiệu trong chơng ny về ô nhiễm không khí sẽ đề cập tới việc tạo ra các chất khí
v các hạt có hại bởi con ngời. Những nguồn sinh các hạt v các chất ô nhiễm khác
nhau ở nớc Mỹ v nồng độ tơng đối của chúng đợc dẫn trên hình 14.1.
Một cách khái quát nhất, các chất ô nhiễm có thể chia thnh hai loại. Một số
chất, gọi l
các chất ô nhiễm nguyên sinh, đợc phát thải trực tiếp vo khí

quyển. Những chất khác, gọi l
các chất ô nhiễm thứ sinh, không đi trực tiếp
vo khí quyển, m l kết quả của một hoặc nhiều biến đổi hóa học. Vậy, một hóa
chất phát thải vo khí quyển có thể l vô hại ở trạng thái nguyên thủy, nhng trở
thnh một chất khí hoặc hạt có hại sau khi kết hợp với các chất thải khác hoặc các
hợp chất xuất hiện tự nhiên. Một số chất ô nhiễm nguyên sinh v thứ sinh có vai
trò áp đảo nhất trong sự suy thoái chất lợng không khí.
Các hạt khí quyển
Các hạt trong khí quyển (còn gọi l son khí) l những vật rắn hoặc lỏng trong
không khí có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo. Mặc dù chúng thờng xuyên nhỏ,
các hạt có một dải kích thớc rộng từ 0,1 đến 100 m

. Một số hạt l những chất ô
nhiễm nguyên sinh, trực tiếp gia nhập vo khí quyển, còn một số khác l những
chất ô nhiễm thứ sinh, đợc hình thnh nhờ biến đổi các chất khí đã tồn tại trớc
hoặc nhờ sự kết vón từ các hạt nhỏ hơn thnh các hạt lớn hơn.
Nguồn sinh các hạt khí quyển
Các hạt trực tiếp đi vo không khí có thể có nguồn gốc từ những vụ cháy tự
nhiên, phun núi lửa, xâm nhập các tinh thể muối trong quá trình đổ nho sóng
biển, hoặc bụi do gió - nh những ai đã từng bị dị ứng phấn hoa vẫn nói. Hoạt động
của con ngời, đặc biệt những hoạt động liên quan đến đốt nhiên liệu, tạo ra các
hạt nguyên sinh v thứ sinh.
513

Một số hạt thứ sinh hình thnh nhờ quá trình kết vón các chất khí. Quá trình
ny xảy ra nhanh nhất khi độ ẩm cao, tạo ra một tình huống rất thú vị. Nhớ lại từ
chơng 5, rằng các giọt nớc trong tự nhiên thờng hình thnh trên các hạt nhân
ngng tụ, trong đó các son khí hấp dẫn nớc thuộc loại đặc biệt hiệu quả về tác
dụng hút nớc v lm hạ thấp độ ẩm tơng đối cần thiết để hình thnh giọt. Vì vậy,
các hạt, đặc biệt l những hạt lớn, kích thích sự hình thnh các giọt sơng mù hoặc

mây. Đồng thời, độ ẩm cao thuận lợi cho việc chuyển hóa một số chất khí thnh các
hạt thứ sinh, về phía mình, các hạt ny sẽ kích thích ngng tụ hơi nớc thnh các
giọt nớc. Kết quả l, những vùng ẩm ớt v tập trung hoạt động công nghiệp cao
có thể trở thnh nơi nhiều sơng mù khi độ ẩm tơng đối thấp hơn 100 % nhiều.
Quan hệ cộng sinh ny đã lm cho London trở thnh điển hình về sơng mù nặng
cho tất cả các thnh phố công nghiệp miền đông của Bắc Mỹ những năm trớc đây.
Hình 14.1. Các nguồn gây ô nhiễm trên lãnh thổ n~ớc Mỹ
514

Sự loại bỏ các hạt khí quyển
Mặc dù các hạt luôn có mặt trong không khí, song không một hạt riêng lẻ no
tồn tại vĩnh viễn trong khí quyển. Nh chúng ta đã thấy ở chơng 7, vận tốc về đích
tăng theo kích thớc của vật rơi. Vì vậy, những hạt no luôn luôn nhỏ có thể giữ lơ
lửng trong khí quyển trong những khoảng thời gian khá lớn. Những hạt lớn hơn ở
lại trong không khí có lẽ chỉ khoảng vi giờ, trong khi các hạt nhỏ hơn có thể tồn tại
hng tuần.
Một số quá trình tự nhiên loại bỏ các hạt ra khỏi không khí.
Sự lắng trọng lực
l quá trình trong đó các hạt rơi từ không khí (dù l rất chậm), có tác dụng rất hiệu
quả loại bỏ những hạt lớn. Các hạt nhỏ hơn thì ít chịu tác động của quá trình ny
bởi vì thậm chí những chuyển động cuộn xoáy rất nhỏ có thể giữ chúng lơ lửng. Mặt
khác, giáng thuỷ loại bỏ cả các hạt lớn v các hạt nhỏ theo hai cách. Thứ nhất,
những hạt no đóng vai trò l hạt nhân ngng tụ trong mây sẽ bị loại khi các giọt
nớc m chúng l một phần bị rơi thnh ma hoặc tuyết. Các hạt khác bị loại bởi cơ
chế kéo theo, tức quá trình trong đó các giọt nớc v tinh thể đang rơi đụng độ với
các hạt trên đờng rơi của mình. Trong khi va chạm, giáng thủy kéo theo hạt v
mang nó xuống bề mặt. Quá trình kéo theo các hạt giải thích vì sao không khí lại
sạch v tầm nhìn đợc cải thiện sau một trận ma ro.
Hiệu ứng của các hạt khí quyển
Các hạt lm giảm tầm nhìn do tăng khuếch tán bức xạ nhìn thấy, nhng tác

động của chúng tới tầm nhìn không quan trọng bằng những tác động của chúng tới
sức khỏe. Có lẽ điều ny không có gì ngạc nhiên, nếu biết rằng chúng ta từng phút
đang đắm mình giữa những vật nhỏ li ti ny. Tới năm 1987, ngời ta thấy rõ rằng
có một lớp hạt nhất định với đờng kính nhỏ hơn 10
m

(gọi l PM
10
), rất dễ xâm
nhập vo phổi v gây tổn thơng tế bo trầm trọng nhất. Mặc dù phổi có mng mao
có thể lọc bỏ những hạt nhỏ ny, nhng quá trình lọc diễn ra rất chậm thậm chí
vo cỡ vi tháng.
Nhiều nghiên cứu phân tích tác động của các hạt đã cho thấy rằng một lớp hạt
đặc biệt hơn nữa - nhỏ hơn 2,5 m

(gọi l PM
2,5
) cũng gây nên những vấn đề sức
khỏe nghiêm trọng. Vì lý do ny, vo tháng 7 năm 1997 Tổ chức Bảo vệ Môi trờng
(EPA) đã xem xét lại những điều khoản liên quan đến các hạt khí quyển, sao cho
trong tơng lai những điều khoản đó sẽ dựa trên những hạt khí quyển đợc gọi l
các phần tử nhỏ. Song chủ điểm hiện nay nhằm vo PM
2,5
không nên hiểu l các hạt
lớn hơn thì không nguy hiểm. Ví dụ, kết quả ban đầu của một công trình nghiên
cứu hon thnh cuối năm 1997 đã cho thấy một sự tơng quan cao giữa số ca nhập
viện ở thung lũng Los Angeles v các mức hạt lớn trong không khí. Lợng gia tăng
số ca nhập viện đợc phân gần đều giữa các bệnh nhân với các bệnh hô hấp v các
bệnh tim mạch.
515

14-1 Tiêu điểm môi
trờng: Những vụ ô nhiễm nặng
Mặc dù nhiều ngời trong chúng ta
đang sống ở những nơi m chất lợng
không khí kém l một thực tế đáng lo
ngại của cuộc sống, đã có nhiều tiến bộ
trong việc giải quyết các vấn đề ở các
nớc phát triển trong vi thập niên gần
đây, với kết quả l phần lớn các dạng tai
biến thuộc sự kiện sơng mù trở thnh
một vấn đề quá khứ. Ví dụ, ta xem xét vụ
xảy ra ở London, nớc Anh, trong các
ngy 5-9/12/1952, đây có lẽ l vụ ô nhiễm
không khí nổi tiếng nhất trong lịch sử.
Trong thời gian 5 ngy ny, một tổ hợp
giữa bầu không khí tù đọng, ẩm thấp v
việc đốt than chất lợng thấp đã tạo ra
một hỗn hợp chết ngời của khói v
sơng mù. Ước tính 3500 đến 4000 ngời
- phần lớn l trẻ em, ngời gi v những
ngời đang bệnh - bị chết do hậu quả
trực tiếp vụ ny.
Tai biến ô nhiễm không khí nổi
tiếng nhất ở Bắc Mỹ xảy ra ở Donora,
Pennsylvania, các Pittsburgh 50 km. Từ
26 đến 31/10/1948, lu huỳnh, cacbon
ôxit v bụi kim loại nặng phát ra từ các
nh máy kẽm của công ty American Steel
& Wire hòa trộn với sơng mù bức xạ dy

đặc để tạo ra một vụ đợc ngời ta gọi l
Hirosima về ô nhiễm không khí.
Bốn ngy khói mù nặng liên tục v thậm
chí đến ngy Thứ Bảy, 30/10, còn nặng
hơn. Những cổ động viên tại trận bóng đá
của trờng cao đẳng đã không thể nhìn
thấy các sự kiện xảy ra trên sân. Một số
khác đã bỏ cuộc sớm khi nghe tin những
ngời thân ở nh đã chết hoặc vo bệnh
viện do các bệnh hô hấp v sơng khói.
Những ai mu tính sơ tán khỏi thnh
phố cũng không ra đi đợc bởi tầm nhìn
xấp xỉ zero đã hon ton lm ngừng trệ
giao thông. Đến sáng Thứ Bảy, nhân viên
cứu hỏa phải mang ôxy cho những ngời
khó thở, song sự trợ giúp chỉ l tạm thời
vì các nhân viên cứu hỏa còn phải tìm
đến với những nạn nhân khác cẫn giúp
đỡ. Sáng Chủ Nhật, các nh chức trách
đã đóng cửa tất cả các nh máy kẽm, v
hôm sau khói mù đã tan hết do trận ma
ro - nhng chỉ sau khi 20 ngời đã chết
v 7000 ngời nhập viện.
Nếu không kể tới quy mô của mình,
sự kiện tồi tệ ny không phải l sự kiện
duy nhất. Nhiều thnh phố công nghiệp
bị ô nhiễm không khí nặng nề do các hoạt
động chế tạo cơ khí, luyện kim, lọc dầu
hoặc các hoạt động khác ở địa phơng.
Tuy nhiên, nhiều ngời biết rằng sự kiện

Dorona l tác nhân chính trong việc ban
hnh đạo luật chống ô nhiễm ở nớc Mỹ.
Từ năm 1948, những chuyển biến kinh
tế, cùng với sự quan tâm nhiều hơn tới
những vấn đề môi trờng, đã cải thiện
rất nhiều chất lợng không khí ở nhiều
thnh ph
ố (hình 1).
Hình 1. Giống nh các trung tâm công nghiệp cũ khác, chất lợng không khí ở
Pittsburgh đã đợc cải thiện rất nhiều do đóng cửa các xởng đúc v các nh máy.
Những tấm ảnh ny thể hiện Pittsburgh năm 1906 (a) v cùng cảnh ở năm 1986 (b)
516

Các chất ôxit cacbon
Các chất ôxit carbon gồm cacbon đơn ôxit (CO) v điôxit cacbon (CO
2
). Chất
sau đã đợc xem xét ở chơng 1 nh một trong số các chất khí biến đổi quan trọng
tạo thnh khí quyển, còn ở chơng 16 chúng ta mở rộng tới vai trò có thể của nó
trong biến đổi khí hậu. Mặc dù CO
2
có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi
năng lợng bên trong khí quyển, song mức nồng độ cao của CO
2
có tác hại lâu di
tới con ngời v môi trờng. Nh vậy, chất khí ny không đợc coi một cách chặt
chẽ nh l một chất ô nhiễm. Tuy nhiên, không thể nói nh vậy với CO.
CO l một chất khí không mu, không mùi. Trong môi trờng tự nhiên, nó
đợc thải ra nh chất ô nhiễm nguyên sinh do phun núi lửa, cháy rừng, tác động
của vi khuẩn v các quá trình khác. Tuy các quá trình tự nhiên phát thải vo môi

trờng nhiều CO hơn so với các hoạt động con ngời, nhng vi sinh vật đất tiêu thụ
nó rất hiệu quả, nên các giá trị nền CO rất thấp. Tuy nhiên, ở các thnh phố, lợng
nhập vo có thể vợt trên tốc độ mất v nồng độ không an ton có thể xuất hiện.
Tại Mỹ, nguồn CO quan trọng nhất l xe ô tô (xem hình 14.1), nó phát thải chất khí
ny một phụ phẩm của quá trình cháy cha hết. Với các xe đợc bảo dỡng tốt,
lợng phát thải CO thấp, còn các động cơ vận hnh kém có thể lm cho nồng độ CO
tích luỹ đến các mức không an ton. Điều ny đặc biệt đúng ở những nơi chật hẹp,
nh các nh để xe v các đờng hầm. Trong nh ở, bộ phận cấp nhiệt không đợc
thông gió đúng đắn hoặc vận hnh trục trặc có thể thải ra liều l
ợn
g CO nguy hiểm
rất nhanh. CO còn đợc phát thải từ bếp núc trong nh, ở đó có lẽ chất khí ny l
nguyên nhân của tỉ lệ cao những bất hạnh liên quan tới lửa. Khói thuốc lá cũng
thải ra CO nh một phụ phẩm đủ để lm tăng mạnh nồng độ CO trong máu.
Bảng 14.1. Các mức ng~ỡng của CO
Nồng độ CO
(ppm)
Ghi chú
50
200
400
800
1 600
3 200
6 400
12 800
Liều loợng OSHA cho phép cực đại cho 8 giờ nhiễm
Đau đầu, mệt mỏi, hoa mắt, buồn nôn trong 2-3 giờ
Đau đầu trong 1-2 giờ, nguy cơ tử vong sau 3 giờ
Hoa mắt, buồn nôn vw co giật trong vòng 45 phút; chết trong 2-3 giờ

Đau đầu, hoa mắt, buồn nôn trong 20 phút; chết trong 1 giờ
Đau đầu, hoa mắt, buồn nôn trong 5-10 phút; chết trong 25-30 phút
Đau đầu, hoa mắt, buồn nôn trong 1-2 phút; chết trong 10-15 phút
Chết trong vòng 1-3 phút
Cacbon đơn ôxit l chất cực độc. Thậm chí những mức thấp cũng lm cho một
ngời lập tức bị suy yếu phản xạ, hôn mê v giảm hoặc mất hẳn ý thức. Nếu bị
nhiễm trong 3 giờ tại mức nồng độ 400 phần triệu (ppm) l có nguy cơ tử vong, còn
tại nồng độ 1600 ppm sẽ chết trong vòng 1 giờ. Nếu bị nhiễm lâu, CO có thể góp
phần gây các bệnh về tim. Bảng 14.1 liệt kê một số tác động của các mức nồng độ
CO khác nhau.
517

Không nh các chất ô nhiễm khác gây tác động chủ yếu lên hệ thống phổi, độc
tính của CO l do tác động của nó lên đờng máu. Hồng cầu (chất lm cho các tế
bo máu có mu đỏ đặc trng) hấp thu ôxy trong phổi v lu chuyển chúng đi khắp
cơ thể. Trong những điều kiện lý tởng, hồng cầu giải phóng ôxy vo các tế bo v
sau đó trở lại phổi, tại đây quá trình tiếp tục lặp đi lặp lại. CO trong dòng máu phá
vỡ hon ton quá trình ny. Nếu có mặt CO, hồng cầu có độ thích ứng với CO 200
lần lớn hơn so với độ thích ứng với O
2
. Nói cách khác, nếu CO v O
2
cùng hiện diện
trong phổi, máu dễ dng hấp thụ CO hơn l hấp thụ O
2
. Vì vậy, nhiễm CO lm
giảm khả năng lu thông O
2
của hệ thống tim mạch tới phần còn lại của cơ thể.
Hợp chất của l~u huỳnh

Các hợp chất của lu huỳnh trong khí quyển có thể xuất hiện dới dạng khí
hoặc son khí. Phần chủ yếu khoảng 2/3 của ton bộ hợp chất lu huỳnh phát
thải vo khí quyển có nguồn gốc từ các quá trình tự nhiên. Các lỗ thông hơi, nh tại
Công viên Quốc gia Yellowstone ở Wyominh hoặc Công viên Quốc gia Lassen ở
Carlifornia, cho chúng ta những ví dụ thú vị về sự phát thải các hợp chất lu
huỳnh. Quá trình quan trọng nhất trong số đó l sự thải hyđrô sunphit (H
2
S) của vi
khuẩn, một chất khí đặc biệt độc có mùi giống nh trứng ung. Phun tro núi lửa v
bụi nớc biển cũng có vai trò quan trọng trong phát thải các hợp chất lu huỳnh.
Rất may mắn, các khí sunphua rất dễ tiêu tán trong khí quyển, nên nồng độ nền
rất thấp (khoảng 1,5 phần tỷ) v các tác động của chúng đến môi trờng v sức
khoẻ l nhỏ nhất.
Trong số các hợp chất nhân tạo của lu huỳnh phát thải vo khí quyển, quan
trọng nhất l điôxit sunphua (SO
2
) v triôxit sunphua (SO
3
). SO
2
l một chất ô
nhiễm nguyên sinh, sinh ra chủ yếu do đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch chứa lu
huỳnh, đặc biệt l than v dầu mỏ đợc dùng trong hệ thống sởi ấm v phát điện.
Các hoạt động công nghiệp khác, nh lọc dầu v luyện thép cũng đóng góp SO
2
(xem hình 14.1). Khác với các quá trình tự nhiên, các hoạt động con ngời có xu
hớng tập trung vo những diện tích tơng đối nhỏ, lm cho SO
x
đạt tới giá trị cao
trên các vùng đô thị v công nghiệp.

SO
2
l một chất khí không mu nhng tính ăn mòn cao, gây viêm hệ thống hô
hấp của ngời. Các nồng độ cao liên quan với số lợng các bệnh về phổi v thậm chí
những nồng độ thấp cũng có thể lm cho những ngời có bệnh hen bị khó thở nặng
khi tiếp xúc. Mặc dù SO
2
đợc thừa nhận rộng rãi l nguyên nhân gây nên các bệnh
hô hấp, song các nh khoa học cha khẳng định đợc những nồng độ SO
2
cao có vai
trò trực tiếp nh thế no khi nhiễm. Có thể l sự xuất hiện các bệnh hô hấp trong
các tình huống nồng độ SO
2
cao không phải l trực tiếp do sự hiện diện của chất khí
ny, m l do các hợp chất khác thờng đi kèm theo với nồng độ SO
2
cao.
SO
3
có thể trực tiếp đi vo khí quyển nh một chất ô nhiễm nguyên sinh,
nhng phổ biến hơn, nó đợc hình thnh nh một chất ô nhiễm thứ sinh do những
phản ứng có SO
2
tham gia. SO
3
tự nó không phải l một hợp thnh phần chính của
ô nhiễm không khí. Tuy nhiên, nó dễ kết hợp với các giọt nớc để hình thnh
axit
518

sunphuric (H
2
SO
4
). Nếu quá trình ny xảy ra gần bề mặt, nó tạo thnh sơng mù
axit
; nếu chúng xảy ra trong mây, thì ma từ các đám mây ny l ma axit.
Không có gì ngạc nhiên, sơng mù v ma axit đều có thể gây tác hại lớn đối với
môi trờng v có thể lm yếu các công trình xây dựng. Sơng mù axit có thể đặc
biệt nguy hiểm đối với ngời, vì nó rất dễ xâm nhập vo cơ thể. Các tòa nh v
tợng đi lm từ đá vôi thờng rất dễ bị tổn thơng khi bị phong hóa bởi ma v
sơng mù axit (hình14.2).
Hình 14.2. Lắng động axit có thể dần dần
ăn mòn bề mặt các t~ợng đi v tòa nh
Giáng thủy axit đạt đến bề mặt dần dần tham gia vo hệ thống thủy văn. Mặc
dù một phần nớc rơi trực tiếp xuống các hồ v sông, song phần lớn đến các hồ v
sông gián tiếp qua đất hoặc nớc ngầm. Dù không trực tiếp gia nhập vo nớc bề
mặt, tuy nhiên, nớc giữ ổn định tính axit v chảy bên dới bề mặt v dần dần gia
nhập vo các hồ v sông. Theo thời gian, hệ thống nớc bề mặt trở nên có tính axit
cao đến mức không còn thích hợp cho sự sống.
ở mức xấu nhất, quá trình axit hóa
có thể lm cho các hồ v sông hon ton không có chim, cá. Đáng tiếc, vấn đề ny
không hề l giả định v trừu tợng. Tại miền đông nớc Mỹ, gần 1200 hồ v 4700
dòng suối đã bị axit hoá - tại một số nơi tới mức độ không một loi cá no sống nổi.
Tại tỉnh Ontario của Canada, 1200 hồ hiện nay vắng sự sống. Nếu những con số
ny lm sửng sốt ngời ta, thì đó vẫn cha l gì nếu đem so sánh với 6500 hồ cũng
bị ảnh hởng tơng tự ở Nauy v Thuỵ sỹ.
Nh đã thấy trên hình 14.3, ma axit l một vấn đề đối với miền đông nớc Mỹ
v Canađa lớn hơn nhiều so với miền tây, chủ yếu l do ở đó sử dụng than v dầu

nhiều hơn. Tỷ lệ khổng lồ SO
2
cung cấp cho ma axit bắt nguồn từ một số lợng
nguồn tơng đối nhỏ. Ngời ta ớc tính rằng 50 nguồn phát thải lu huỳnh lớn
nhất l trong vùng (tất cả l những nh máy phát điện) phát thải ra một nửa lợng
axit tích tụ.
Thật thú vị, một trong những biện pháp đã tiến hnh để cải thiện chất lợng
không khí gần các nh máy phát thải lu huỳnh v trạm phát điện có thể lm căng
thẳng thêm vấn đề tích tụ axit xa hơn theo chiều gió. Để hỗ trợ cho việc tiêu tán các
chất ôxit lu huỳnh từ khu vực sản xuất, nhiều nh máy v xí nghiệp đã xây những
ống khói lớn để thải các chất ô nhiễm thật cao bên trên mực mặt đất (hình 14.4).
ý
519

tởng đằng sau các ống khói ny l bằng cách thải khói ở cao bên trên bề mặt, các
hợp chất lu huỳnh sẽ bị mang đi những khoảng cách khá xa xuôi theo gió trớc
khi lắng xuống mặt đất. Mặc dù những ống khói ny đã thnh công trong việc lm
suy giảm nồng độ lu huỳnh ở gần các nguồn thải, chúng có một hệ quả không dự
định l lm cho các hợp chất lu huỳnh bị mang đi những khoảng cách xa hng
trăm km xuôi theo gió, ở đó chúng tái phản ứng để hình thnh kết lắng axit. Nh
vậy, vấn đề axit trên miền đông nớc Mỹ v Canađa do các chất ô nhiễm đợc vận
chuyển đến, chứ không phải phát sinh ở địa phơng. Điều ny đã dẫn đến nhiều
năm kiện tụng giữa các bang ở miền Trung Tây v Đông Bắc v giữa Hoa Kỳ v
Canađa.
Hình 14.3. Giáng thủy axit l một vấn đề lớn ở miền đông của Bắc Mỹ. Trên bản đồ
biểu diễn độ pH trung bình của giáng thủy. Giá trị pH thấp thể hiện độ axit cao hơn.
Để so sánh, độ pH của n~ớc m~a bình th~ờng l 5,6. Khoai tây có pH gần bằng 4,2
Mặc dù phần lớn tích tụ axit ở miền đông của Bắc Mỹ liên quan tới các hợp
chất của lu huỳnh, nhng đối với những vùng khác thì tình hình không phải bao
giờ cũng nh vậy. Một vi tích tụ axit, đặc biệt tại miền tây nớc Mỹ v Canađa,

liên quan với các hợp chất từ nitơ v ôxy.
520

Hình 14.4. Những ống khói
trên các nh máy sản xuất v
phát điện đ~ợc thiết kế để xả
phát thải ra xa nguồn. Đáng
tiếc, các chất ô nhiễm đ~ợc
gió mang đi xuôi gió hng
trăm km rồi tích tụ axit trầm
trọng hơn
Các ôxit nitơ (NO
x
)
Các ôxit nitơ l những hợp chất gồm các nguyên tử nitơ v ôxy. Hai hợp chất
quan trọng nhất trong số đó hình thnh một dạng ô nhiễm không khí l ôxit nitric
(NO) v điôxit nitơ (NO
2
). Cùng với nhau, hai chất khí ny thờng đợc gọi chung
l NO
x
. NO l một chất khí không độc, không mu v không mùi, hình thnh tự
nhiên từ các quá trình sinh học trong đất v nớc. Mặc dù hng triệu tấn vật liệu
xâm nhập vo khí quyển mỗi năm, chất ny có hoạt tính cao v phân hủy rất
nhanh. NO còn đợc hình thnh nh một phụ phẩm của quá trình đối cháy ở nhiệt
độ cao liên quan tới các động cơ ô tô, công nghiệp chế tạo máy v sản xuất điện
năng. Tầm quan trọng chủ yếu của NO về phơng diện chất lợng không khí l nó
bị ôxy hoá để tạo thnh NO
2
, một hợp phần chính của khói ở nhiều nơi.

NO
2
l chất khí độc, nó lm cho không khí ô nhiễm chuyển từ mu quen thuộc
sang mu nâu đỏ (hình 14.5) v có mùi cay cay. Nó l một thnh phần quan trọng
trong ô nhiễm không khí, trong đó nó l chất khí tơng đối độc, ăn mòn v tham gia
vo các quá trình chuyển hoá, góp phần tạo ra tích tụ axit v các chất ô nhiễm thứ
sinh. Cũng nh với NO, NO
2
phân hủy rất dễ dng v kết quả l nồng độ NO
2
ở các
vùng đô thị có xu hớng tăng v giảm tùy theo các điều kiện giao thông bằng xe
hơi. Ngoi ra, sự phân rã nhanh của NO
2
ngăn cản không tạo ra nồng độ cao ở các
vùng nông thôn bao quanh các khu vực nguồn thải.
Giống nh các hợp chất của lu huỳnh, các ôxit nitơ có thể gây ra những bệnh
phổi nghiêm trọng. Các nghiên cứu y khoa đã cho biết rằng NO
2
rất dễ vợt qua
cuống phổi v gây viêm các mô ở bên trong phổi. Những thử nghiệm trong phòng
thí nghiệm chứng minh động vật bị tổn thơng phổi nặng v giảm đề kháng viêm
nhiễm khi tiếp xúc với mức nồng độ NO
2
cao.
521

Hình 14.5. NO
2
lm cho không khí ô nhiễm chuyển từ mu

vng sang nâu đỏ nh~ trong bức ảnh ny chụp tại Hồng Kông
Các hợp chất hữu cơ bay hơi (hyđrocacbon)
Các hợp chất hữu cơ bay hơi
(VOC), còn gọi l các hyđrocacbon, l những
vật liệu cấu tạo từ nguyên tử cacbon v hyđrô. Các hợp chất ny, bao gồm mêtan,
butan, propan v octan, xuất hiện cả dới dạng khí v dạng hạt. Trên quy mô ton
cầu, phần lớn VOC có mặt trong khí quyển thông qua các quá trình tự nhiên, gồm
cả phát thải v phân hủy của thực v động vật. Tại nớc Mỹ, các hoạt động công
nghiệp tạo ra tỉ phần lớn nhất các hyđrocacbon nhân tạo, trong đó xe cộ cũng đóng
góp một phần quan trọng. Sự phát thải liên quan với ô tô sinh ra chủ yếu do quá
trình chất đốt nhiên liệu không triệt để v sự bốc hơi của dầu lửa (thờng xảy ra
khi nạp các bình khí).
Ngay cả ở các thnh phố có những nồng độ VOC cao, cũng ít thấy biểu hiện các
hoá chất ny có tác động xấu trực tiếp đến sức khoẻ. Mặc dù vậy, chúng rất quan
trọng, vì dới ánh sáng Mặt Trời, chúng kết hợp với các ôxit nitơ v ôxy để tạo
thnh sơng mù quang hóa.
S~ơng mù quang hóa
Nếu bạn đã từng đến Los Angeles vo mùa hè, chắc bạn đã nghe nói đến thuật
ngữ
sơng mù quang hoá v cảm biết nó nh thế no. Cay sót mắt, nhức ngực v
một mùi phảng phất nhng khó chịu kèm theo một bầu khí quyển tầm nhìn thấp.
Sơng mù quang hoá cấu thnh từ các chất ô nhiễm thứ sinh, gồm ôzôn (O
3
), NO
2
,
peroxyacyl nitrate (PAN), formaiđehyde v các chất khí khác xuất hiện với những
lợng rất nhỏ. Nh tên gọi đã ám chỉ, dạng sơng mù ny hình thnh khi ánh sáng
Mặt Trời kích thích nhiều phản ứng v các quá trình chuyển hoá của các chất khí
v son khí. Khác với sơng mù kiểu London gặp thấy ở nhiều nơi m khói kết hợp

với không khí ẩm ớt (cụm từ sơng mù thật ra bắt nguồn từ các từ khói v
sơng), dạng sơng mù Los Angeles ny thờng liên quan với không khí khô.
522

14-2 Tiêu điểm môi trờng:
Biện pháp ngăn chặn ô nhiễm không khí
Những quy chế đợc xây dựng nhằm
cải thiện chất lợng không khí đã có ảnh
hởng đáng kể tới đời sống con ngời ở
Mỹ v Canađa. Mặc dù cho tới những
năm 1950 cha ra đời những quy chế liên
bang về ô nhiễm không khí ở Mỹ, một số
thnh phố v bang đã có các luật điều
chỉnh sự phát thải khói từ cuối thế kỷ 19.
Trong một số trờng hợp, nh ở Pitts-
burgh, kiểm soát chặt chẽ đã bắt đầu từ
những năm 1940.
Sáng kiến cơ bản đầu tiên của Mỹ
lm sạch không khí quốc gia l đạo luật
không khí sạch năm 1963, cùng với
những vấn đề khác, nó mở rộng vai trò
của chính phủ liên bang trong việc kiểm
soát ô nhiễm không khí giữa các bang v
giao quyền tăng cờng phát triển nghiên
cứu v phát kiến kỹ thuật. Những mở
rộng quyền hạn của chính phủ sau đó
đợc bổ sung vo đạo luật không khí sạch
bằng cách thông qua nhiều điều chỉnh
vo các năm 1970, 1977 v 1990.
Đạo luật không khí sạch gốc v các

hiệu chỉnh cho tới năm 1977 đã xác lập
các tiêu chuẩn ô nhiễm không khí v
thnh lập các cơ quan chính phủ để đảm
bảo tuân thủ những tiêu chuẩn đó. Các
nồng độ lớn nhất đợc xác lập cho PM
10
,
SO
2
, CO, NO, O
3
v chì (trớc đây l phụ
gia của xăng, nay cấm dùng theo điều
luật liên bang). Các bang riêng biệt cũng
đợc yêu cầu thnh lập những cơ quan để
thực thi các chuẩn mực, còn những vùng
chất lợng không khí dới tiêu chuẩn
đợc xác định l các vùng không đạt
chuẩn v yêu cầu thực hiện hnh động
thích hợp.
Đạo luật ny v các điều chỉnh còn
yêu cầu các nh máy ô tô lắp đặt các
thiết bị giảm phát thải, nh bộ phận
chuyển đổi xúc tác, có thể giảm phát thải
của mỗi xe khoảng 95% từ những năm
1960. Luật ny còn xác định thời biểu cho
việc đốt phế thải ngoi trời, lắp đặt các bộ
lọc trong ống khói công nghiệp v một số
biện pháp giảm thải khác. Nói chung,
luật ny cùng với các hiệu chỉnh đã dẫn

tới giảm đáng kể mức ô nhiễm ở các vùng
đô thị, mặc dù phơng tiện giao thông ô
tô nơi đây tăng mạnh hng năm. Hình 1
cho thấy sự giảm thiểu mức ô nhiễm.
Hình 1. Xu thế giảm mức ô nhiễm ở Mỹ
so với mức năm 1977
Mặc dù luật gốc v các hiệu chỉnh
gây ấn tợng mạnh về quy mô v hiệu
quả, nhiều vùng đô thị vẫn không thể đạt
chuẩn ô nhiễm cho đến năm 1990. Nhằm
đối phó, Quốc hội Mỹ đã thông qua một
loạt điều chỉnh quyết liệt nhất cho đạo
luật điều chỉnh năm 1990. Điều chỉnh
năm 1990 gồm 11 tập các điều khoản, đã
xác định lịch trình cụ thể các thnh phố
phải đạt chuẩn về O
3
, PM
10
v CO, uỷ
nhiệm các biện pháp điều chỉnh cho các
vùng không chấp hnh, xác định các
chuẩn phát thải mới đối với xe v nguồn
phát thải tĩnh v xây dựng các điều
khoản mới để giảm thiểu tích lũy axit.
Hình 2 thể hiện các khu vực cha đạt
chuẩn ôzôn tới tháng 10 năm 2002.
Các nghiên cứu mới đây cho thấy
rằng những chuẩn chấp nhận đối với các
chất ô nhiễm khác nhau không phải luôn

523

Hình 2. Bản đồ các khu vực không đạt chuẩn O
3
cho phép vo tháng 10 năm 2002
căn cứ vo những mục tiêu thích hợp. Ví
dụ, các nh khoa học bây giờ đã biết rằng
tiếp xúc với O
3
trong 1 giờ không ảnh
hởng gì lớn tới sức khỏe con ngời so với
tiếp xúc lâu hơn tại mức thấp hơn. Vì
vậy, tháng 7 năm 1997 EPA đã thông qua
mức thời gian của một tiêu chuẩn mới,
trong đó thỏa thuận sẽ căn cứ vo nồng
độ 8 giờ lớn hơn 0,08 ppm, thay cho
chuẩn hiện hnh 1 giờ bằng 0,12 ppm.
EPA cho rằng việc ban hnh những
chuẩn mới hng năm sẽ giảm đợc 15000
ca tử nạn trớc thời hạn, 350000 ca hen
suyễn nặng thêm v 1 triệu trờng hợp
suy chức năng phổi ở trẻ em. Tuy nhiên,
các tiêu chuẩn mới ny không phải không
bị phản đối. Tháng 5 năm 1999, Ton án
Tố tụng quận Columbia đã bác bỏ EPA,
cơ quan ny về phần mình lại kháng án
tại Tòa án Tối cao Mỹ. Tháng 2 năm 2001
Tòa án Tối cao đã phủ quyết án của tòa
cấp dới v khẳng định EPA không vợt
thẩm quyền đa ra những hớng dẫn mới

ny. Tuy nhiên, tòa cũng tuyên bố một số
chi tiết trong các điều khoản phải đợc
xét lại bởi tòa án cấp dới. Tháng 3 năm
2002, vấn đề đợc hon tất khi tòa phúc
thẩm nghị án bênh vực EPA v khẳng
định chấp nhận điều luật ny.
Ôzôn đã đợc Tổ chức Bảo vệ Môi trờng xác định l tác nhân quan trọng nhất
của sơng mù quang hoá. Nó có thể gây nên tổn thơng cơ thể v môi trờng ngay
cả khi nồng độ thấp ngạc nhiên, thấp đến nỗi m Tổ chức Bảo vệ Môi trờng đã xác
định một nồng độ chỉ bằng 0,12 ppm trung bình trong chu kỳ 1 giờ lm mồng độ cho
phép cực đại không vợt quá các tiêu chuẩn liên bang.
Tiếp xúc với ôzôn gây viêm các mạch dẫn khí, có thể giảm dung tích phổi 20%.
Tổ chức Bảo vệ Môi trờng ớc lợng rằng có thể 20% của ton bộ bệnh nhân liên
524

quan đến hô hấp ở đông bắc nớc Mỹ trong thời gian mùa hè l do tiếp xúc với ôzôn.
Mặc dù triệu chứng cấp tính thờng lắng xuống rất nhanh ngay sau khi nồng độ
ôzôn giảm, nghiên cứu đã cho thấy rằng tiếp xúc lâu với ôzôn có thể gây tổn thơng
mãn tính cho mô phổi v lm suy yếu khả năng cơ thể đề kháng các chứng viêm
phế quản, viêm phổi v các bệnh khác. Tất nhiên, ôzôn gây ra các vấn đề thậm chí
nghiêm trọng hơn với ngời mắc bệnh hen suyễn v các bênh phổi tiền sử khác. Đối
với những ngời ny, ôzôn lm co hẹp các mạch khí đến mức trở nên gần nh không
thể thở đợc, v chất khí ny có thể góp phần đáng kể cho con số 5000 tai họa do
bột phát hen suyễn cấp tính mỗi năm ở nớc Mỹ.
Không chỉ con ngời trực tiếp bị tổn thơng bởi ôzôn, các mức ôzôn cao còn dẫn
tới suy thoái môi trờng trầm trọng. Tổn thất đối với sản lợng nông nghiệp do
sơng mù quang hoá (chủ yếu do O
3
) đã đợc nhận biết với những cánh đồng nho ở
miền nam California vo cuối những năm 1950. Từ thời gian đó, thiệt hại về cây

trồng do các chất ôxy hoá (v ở một mức độ ít hơn, do PAN) đã lan rộng khắp Bắc
Mỹ, trong đó các loại cây lá nhọn (conifers) rất dễ bị tổn thơng.
Kiểm soát ô nhiễm không khí khí quyển
Nh chúng ta đã biết, một tỉ phần lớn các hoá chất m chúng ta coi l chất ô
nhiễm xuất hiện tự nhiên trong môi trờng. Tuy nhiên, sự phát thải ny không tạo
ra những nồng độ cao, vì sự phát sinh các chất ny vo khí quyển diễn ra trên một
diện tích lớn nên chúng bị tiết giảm ngay lập tức. Mặt khác, phát thải đô thị tập
trung trên những diện tích nhỏ hơn nhiều v do đó có thể dẫn đến những tình
huống ô nhiễm mạnh.
Các điều kiện khí quyển có vai trò chính quyết định nồng độ ô nhiễm theo một
số cơ chế. Độ ổn định khí quyển v điều kiện gió quyết định quá trình phân tán
chất ô nhiễm theo phơng ngang v phơng thẳng đứng, còn điều kiện mây có thể
ảnh hởng tới tốc độ của các phản ứng quang hoá. Ngoi ra, điều kiện lạnh hoặc
nóng bất thờng quyết định việc sử dụng gia tăng các nguồn phát nhiệt v điều ho
không khí, có thể lm tăng phát thải.
ảnh h~ởng của gió tới vận chuyển ph~ơng ngang
Gió mạnh lam tăng sự tiêu tán các chất ô nhiễm theo hai cách. Thứ nhất, nó
nhanh chóng mang các phát thải ra khỏi nguồn v phát tán chúng trên một khoảng
rộng. Hình 14.6 minh họa nồng độ ô nhiễm tỷ lệ nghịch với tốc độ gió nh thế no
(để dễ theo dõi, hình vẽ ny đã thể hiện những cụm khói phát ra từ một nguồn cố
định trong từng giây, tuy thực tế các chất ô nhiễm đợc sinh ra liên tục). Trong (a),
gió thổi với tốc độ 5 m/s, nên mỗi cụm khói đi đợc 5 m trớc khi cụm khói tiếp theo
phát ra. Trong (b), gió mạnh gấp 2 lần so với (a) v khoảng cách giữa các cụm khói
liên tiếp cũng gấp đôi. Vậy, tốc độ gió lớn hơn trên hình (b) lm cho cùng một lợng
ô nhiễm bị loãng ra trong một thể tích không khí lớn gấp đôi.
Tốc độ gió lớn hơn còn lm thấp hơn nồng độ ô nhiễm một cách gián tiếp. Hãy
nhớ lại từ chơng 3, không khí không thổi đồng đều trên một hớng cho trớc.
525

Ngợc lại, nó gồm nhữn

g chuyển động xoáy nhỏ, gọi l những
cuộn xoáy, chúng hòa
trộn không khí theo phơng thẳng đứng. Việc ny lm cho đối lu tăng lên theo tốc
độ gió v kết quả l gió mạnh thuận lợi cho sự phát tán thẳng đứng.
Những biến thiên hạn ngắn của hớng gió cũng ảnh hởng tới sự phát tán.
Nếu hớng gió chỉ thay đổi đều theo thời gian, chất ô nhiễm sẽ tập trung trong
phạm vi một diện tích tơng đối hẹp từ nguồn xuôi theo chiều gió. Nếu hớng gió
biến thiên mạnh, các chất ô nhiễm sẽ lan rộng ra một diện tích lớn hơn. Nhiều
ngời hơn sẽ bị tác động của các chất ô nhiễm, nhng nồng độ sẽ thấp hơn so với
trờng hợp chế độ ổn định hơn.
Hình 14.6. ảnh h~ởng của tốc độ gió tới phát tán ô nhiễm. Trong (a), gió 5 m/s di chuyển
các cụm khói theo gió chậm, mỗi cụm liên tiếp chỉ cách nhau 5 m. Trong (b), gió 10 m/s
lm cho khoảng cách giữa các cụm gấp đôi v vì vậy nồng độ khói chỉ bằng một nửa
ảnh h~ởng của độ ổn định khí quyển
Độ ổn định của không khí (chơng 6) ảnh hởng tới chuyển động thăng v quá
trình hình thnh mây, đồng thời nó còn ảnh hởng tới chuyển động thẳng đứng của
các chất ô nhiễm. Hãy nhớ lại rằng khi nhiệt độ không khí giảm chậm theo độ cao
(hoặc khi tăng theo độ cao), không khí coi l ổn định. Không khí ổn định cản trở sự
di chuyển thẳng đứng v lm cho nồng độ ô nhiễm cao hơn gần bề mặt. Ngợc lại,
không khí bất ổn định kích thích sự xáo trộn theo phơng thẳng đứng v mọi vật
liệu gần bề mặt rất dễ di chuyển lên trên. Điều đó lm giảm nồng độ ô nhiễm gần
bề mặt.
Nghịch nhiệt, một tình huống trong đó nhiệt độ không khí tăng theo độ cao,
lm cho không khí rất ổn định v hạn chế tối đa xáo trộn thẳng đứng (hình 14.7).
Nghịch nhiệt bức xạ (đã mô tả ở chơng 6) xuất hiện tại bề mặt để thích ứng với sự
lạnh đi của lớp khí quyển bên dới. Những nghịch nhiệt ny thờng biến mất vo
cuối buổi sáng sau khi Mặt trời sởi nóng bề mặt v lớp khí quyển bên dới. Kết
quả l chúng có xu hớng tác động mạnh tới nồng độ ô nhiễm vo sáng sớm. Các
nghịch nhiệt ny l quan trọng nhất ở các vùng có sơng mù kiểu London.
Các nghịch nhiệt giáng thờng quan trọng ở những nơi hay có sơng mù quang

hóa. Chân của của một nghịch nhiệt giáng đánh dấu độ cao cực đại m dới mực đó
không khí có thể xáo trộn dễ dng. Một nghịch nhiệt có chân tại 1000 m bên trên bề
526

mặt sẽ dẫn
đến một
độ duy xáo trộn 1000 m, lm tăng gấp đôi nồng độ ô nhiễm lẽ
ra phải thấy nếu độ dy xáo trộn l 2000 m.
Hệ thống áp cao tựa vĩnh cửu Hawai l nguyên nhân gây nên những mùa hè
chủ yếu l khô ở Nam California, đồng thời chuyển động giáng từ chính hệ thống
ny còn có một vai trò quan trọng đối với chất lợng không khí xấu của vùng. Vì
không khí xoay theo chiều kim đồng hồ xung quanh rìa phía tây của cao áp, nên
không khí ở trong tầng trung của đối lu quyển hạ xuống v tạo nên một nghịch
nhiệt. Trong thời gian mùa hè, chân của nghịch nhiệt bên trên Los Angeles thờng
xuất hiện ở khoảng 700 m trên mực nớc biển, nhng chân của nghịch nhiệt cũng
có thể xuất hiện tại những mực thấp hơn v dẫn tới những sự kiện sơng mù đặc
biệt tệ hại.
Hình 14.7. Chân của một nghịch
nhiệt đ~ợc nhận thấy rất rõ bên
trên lớp s~ơng mù ở Los Angeles
Các đảo nhiệt ở đô thị
Không phải tất cả các tác động con ngời tới khí quyển đều mang tính rõ nét
nh sự ô nhiễm khí quyển. Hiện tợng quen thuộc
đảo nhiệt đô thị l một trờng
hợp tuyệt vời về phơng diện ny. Đã từng nhiều thế kỷ ngời ta đã biết rằng
những vùng đô thị hóa thờng có những nhiệt độ cao hơn so với các vùng nông thôn
kế cận. Những chênh lệch ny có thể rất rõ rệt, các nhiệt độ trong các khu nội đô
đôi khi lớn hơn các nhiệt độ ở các vùng nông thôn tới 12
o
C. Mặc dù bản chất của

đảo nhiệt đô thị khác nhau từ thnh phố ny đến thnh phố khác, nhìn chung các
chênh lệch nhiệt độ đô thị - nông thôn lớn nhất vo buổi chiều v đêm v trong các
tháng mùa đông.
Các đảo nhiệt đô thị xuất hiện do biến đổi cân bằng năng lợng (chơng 3), xảy
ra khi các bề mặt tự nhiên đợc phủ mặt v xây lát, v khi các hoạt động con ngời
thải nhiệt vo môi trờng địa phơng. Mặc dù ngời ta cha thể khái quát đợc
tầm quan trọng tơng đối của các quá trình đó đối với từng thnh phố, nhng tất cả
các quá trình chắc chắn có vai trò no đó gây nên hiện tợng.
Có một số nhân tố ảnh hởng tới độ lớn của hiệu ứng đảo nhiệt. Một số nhân tố
liên quan tới điều kiện địa phơng, một số khác - liên quan tới những hoạt động
diễn ra trong địa phơng. Nhng quan trọng nhất l kích thớc v mật độ dân c
527

của đô thị, các thnh phố lớn, mật độ dân c cao thì có hiệu ứng đảo nhiệt lớn nhất.
Hình 14.8 minh họa quan hệ gdân số của các thnh phố Bắc Mỹ v chênh lệch
nhiệt độ đô thị - nông thôn cực đại (trục honh biểu diễn theo thang logarit).
Hình 14.8. Các đảo nhiệt khác nhau theo dân số của thnh phố. Trục tung thể hiện
hiệu nhiệt độ giữa trung tâm thnh phố v các vùng xung quanh, trục honh thể
hiện dân số của thnh phố. Trục honh (dân số) thể hiện theo thang logarit
Cờng độ của một đảo nhiệt đô thị biến thiên không gian trên một đô thị,
những nhiệt độ cao nhất thờng thấy ở phần trung tâm thnh phố. Hình 14.9 minh
họa hiệu ứng ny bằng cách biểu diễn nhiệt độ của Vancouver, British Columbia
vo một chiều tháng bảy. Khu trung tâm nằm ở phía đông nam của bán đảo nhô ra
vịnh British. Ngay về phía tây bắc của khu trung tâm (ở phía tây bắc của bán đảo)
l công viên Stanley, một khu cây xanh, ít nh cao tầng. Đúng nh mong đợi, nhiệt
độ lớn nhất ở khu trung tâm thnh phố v giảm mạnh đến vùng tha dân c. Nhiệt
độ trên bán đảo giảm nhanh giữa khu trung tâm thnh phố v tâm của công viên,
hiệu bằng khoảng 9
o
C trên một khoảng cách chỉ 1,5 km. Tốc độ gió cũng có một vai

trò quan trọng. Trong điều kiện gió mạnh, không khí lạnh hơn từ quê vùng ven đô
thay thế không khí đô thị ấm hơn v do đó lm giảm cờng độ của đảo nhiệt đô thị.
Các hiệu ứng bức xạ
Các hạt khí quyển ở đô thị cũng có thể ảnh hởng tới cờng độ của đảo nhiệt đô
thị thông qua hiệu ứng của chúng lên cân bằng bức xạ. Nồng độ hạt cao liên quan
với hoạt động đô thị có thể hấp thụ v tản mát bức xạ đến của Mặt Trời v lm tăng
lợng hấp thụ v tái phát xạ năng lợng sóng di vo khí quyển. Mặc dù rất khó
khái quát cho tất cả các thnh phố, song có thể chắc chắn rằng các hạt có xu hớng
lm giảm lợng bức xạ Mặt Trời tới bề mặt thnh phố, nhng sự tăng về bức xạ
sóng di thuần chắc chắn bù trừ cho lợng giảm năng lợng bức xạ hấp thụ từ Mặt
Trời. Vậy, hiệu ứng trực tiếp của các hạt đối với nhiệt độ đô thị có lẽ không đáng kể.
Các hạt còn ảnh hởng tới cân bằng bức xạ một cách gián tiếp. Hãy nhớ lại
rằng các giọt nớc trong khí quyển hình thnh trên các nhân ngng tụ. Sự gia tăng
528

hạt do hoạt động con ngời có thể lm tăng thảm mây, nh trờng hợp ở London,
nớc Anh, nơi có thời gian nhận đợc ánh sáng Mặt Trời 270 giờ mỗi năm, ít hơn so
với vùng ngoại vi. Các hạt, nh đã đợc biết từ lâu, còn lm tăng lợng giáng thủy
của thnh phố trên hớng xuôi theo gió. Rất thú vị l các công trình nghiên cứu còn
cho biết rằng lợng giáng thủy có thể giảm theo chiều gió từ các trung tâm công
nghiệp chính, có lẽ bởi vì do nớc trong mây bị phân tán cho nhiều nhân ngng tụ,
lm giảm cơ hội lớn lên thnh kích thớc hạt ma.
Hình 14.9. (a) Nhiệt độ ở thnh phố Vancouver, British Columbia, lúc 9 giờ đêm ngy
4/7/1972. Chú ý građien nhiệt độ lớn giữa khu trung tâm v công viên Standley. (b)
ảnh chụp khu trung tâm thnh phố Vancouver với công viên Standley ở viễn cảnh
529

Một hiệu ứ
ng còn quan trọng hơn l hiệu ứng nồng độ hạt tăng, đó l ảnh
hởng của các tòa nh tới cân bằng bức xạ. Ta xét những tác động m các tòa nh

có tờng thẳng đứng có thể có đối với quá trình nhận bức xạ Mặt Trời. Khi Mặt Trời
ở vị trí thấp trong bầu trời gần bình minh v hong hôn, v trong phần lớn các
ngy mùa đông tại các vĩ độ cao - ánh sáng trực tiếp lẽ ra có thể tới bề mặt nằm
ngang thì gặp các bức tờng thẳng đứng của các to nh. Điều ny lm cho góc tới
trở nên gần bằng góc vuông v lm tăng sự sởi nóng bề mặt, dẫn đến một nhiệt độ
cao hơn.
Hình 14.10. Hiệu ứng các tòa nh tới l~ợng nhận bức xạ Mặt Trời. Khi
bức xạ tới từ Mặt Trời gặp một tòa nh, một phần bị tản mát lên tất cả
các h~ớng v một phần bị hấp thụ. Tán xạ lại có thể gặp một tòa nh
kế cận, ở đó tiếp tục bị hấp thụ. Điều ny lm giảm albeđo của đô thị
Sự hiện diện các to nh còn ảnh hởng tới tốc độ sởi nóng thông qua sự thay
đổi albeđo của bề mặt. Dĩ nhiên, những to nh có mu sắc tối hơn hấp thu nhiều
ánh sáng hơn so với các to nh mu sáng hơn, v, nói chung, các bề mặt đô thị
(đờng phố đợc phủ nhựa đờng, vật liệu mái nh) có albeđo thấp hơn so với các
bề mặt tự nhiên m chúng thay chỗ. Sự hiện diện của các to nh còn ảnh hởng
tới lợng bức xạ hấp thụ do chúng gây ra sự phản xạ nhiều lần, nh đã thấy trên
hình 14.10. Khi ánh sáng đi xuyên vo cảnh quan đô thị v gặp cạnh của một to
nh, một phần năng lợng đợc hấp thụ v một phần đợc tản mát ngợc lại thnh
tán xạ. Một phần tán xạ gặp một tòa kế bên, ở đây một lần nữa lại nhận đợc một
phần hấp thụ. Quá trình ny lặp đi lặp lại, mỗi lần gặp tờng kế tiếp xảy ra phản
xạ thì ít nhất có một phần đợc hấp thụ. Điều ny lm tăng hấp thụ tổng cộng v
albeđo của vùng đô thị thực tế thấp hơn albeđo của các bề mặt riêng lẻ.
Sự hiện diện của các tòa nh cao còn ảnh hởng tới quá trình vận chuyển bức
xạ sóng di theo một cách tạo thuận lợi cho các nhiệt độ ban đêm cao hơn. Về cơ
bản, quá trình ny rất giống với sự phản xạ nhiều lần của bức xạ vừa xét ở trên.
Bức xạ sóng di phá
t ra từ một bề vùng nông thôn, thoáng đi lên trên không bị cản
bởi các to nh. Ngợc lại, các vùng đô thị lm giảm lợng bức xạ sóng di tự do
thoát vo khoảng không bởi vì các bức tờng hấp thụ một phần của bức xạ phát ra.
Thất thoát bức xạ sóng di giảm lm chậm tốc độ lạnh đi ban đêm v lm tăng

nhiệt độ tối thấp của một ngy.
530

14-3 Tiêu điểm môi trờng:
Sơng mù ở Nam California
Los Angeles từ lâu đã mang tiếng về
chất lợng không khí cực kém - v hon
ton có lý do. Trong số tất cả các thnh
phố ở Mỹ, Los Angeles l thnh phố duy
nhất đợc Tổ chức Bảo vệ Môi trờng xếp
loại vùng cực đoan về không đạt các
chuẩn ôzôn. Một loạt nhân tố cùng tác
động để lm cho chất lợng không khí đủ
xấu để ghi nhận thnh tích bất hảo ny.
Nh đã thấy trên hình 1, Los Angeles
nằm ở một phần thung lũng bao quanh
bởi các dãy núi ở phía bắc đông ngăn cản
chuyển động tự do của các chất ô nhiễm
bởi gió biển, còn khi nghịch nhiệt giáng
trong các tháng nóng hạn chế sự phát tán
thẳng đứng. Thêm nữa, điều kiện quang
mây điển hình ở thời gian giữa tra kích
thích các phản ứng quang hóa. V cuối
cùng, nơi đây hoạt động đợc a chuộng
nhất liên quan tới ô tô, đóng góp rất tích
cực cho con số ớc tính 2 triệu kg (2200
tấn) hyđrocacbon v 1 triệu kg (1200 tấn)
NO
x
phát thải mỗi ngy vo bầu không

khí bốn bang ven bờ phía nam.
Rất may, một số quy chế mới đã cải
thiện đợc tình hình. Ví dụ, đầu năm
1984 tất cả ô tô phải đợc kiểm định khói
hai lần trong năm. Mới đây, các quy chế
đã đợc ban hnh yêu cầu các đầu bơm
khí phải có túi bọc cao su để giữ hơi
phòng ngừa nó thoát vo không khí khi
ngời ta bơm bầu chứa. Ngoi ra, một
loại xăng cháy sạch ít sinh hyđrocacbon
đã đợc thay thế ở tất cả các trạm nhiên
liệu trong vùng. Để minh họa những tiến
bộ gì đã đạt đợc, ta sẽ nhìn vo thực tế
trong thời kỳ 5 năm từ 1976 đến 1980,
trung bình mỗi năm có 112 lần cảnh báo
khói giai đoạn 1 (ôzôn 0,2 ppm) tại khu
v
ực bờ phía nam. Trong thời kỳ từ 1995
đến 1999, con số trung bình giảm xuống
còn 7 v hon ton không có đợt cảnh báo
khói no trong năm 1999!. Thực ra, trong
năm 1999, Los Angeles không đứng đầu

ton quốc về số ngy có nồng độ ôzôn vợt
các chuẩn Liên bang danh dự ny thuộc
về Houston, Texas.
Trong thời gian mùa hè, các nồng độ
ngy của sơng mù quang hóa biến đổi
đều đặn theo thời gian trong ngy. Trớc
giờ cao điểm buổi sáng, các chất ô nhiễm

nguyên sinh v thứ sinh d từ hôm trớc
giữ mức nền về ô nhiễm không khí. Khi
giao thông tăng lên trong buổi sáng, phát
thải tăng lên đáng kể. Gió sáng sớm
thờng yếu, các chất ô nhiễm ít di
chuyển. Đồng thời, độ cao Mặt Trời thấp
cùng sự hiện diện phổ biến của sơng mù
sáng sớm v mây tầng thấp kìm hãm
hoạt động quang hóa. Tình hình biến đổi
bình thờng đến cuối buổi sáng. Gió biển
thờng phát triển dọc theo bờ v di
chuyển các chất ô nhiễm vo sâu trong
đất liền, còn bầu trời trong v độ cao Mặt
Trời tăng lên lm tăng những phản ứng
quang hóa.
Khi gió biển phát triển, một đờng
ranh giới, gọi l front gió biển, chia tách
không khí biển tơng đối sạch với không
khí khô hơn, ô nhiễm hơn ở phía trớc.
Khi front gió biển di chuyển sâu vo đất
liền, nó đẩy các chất phát thải về phía
đông hoặc đông bắc. Điều ny thờng tạo
ra một građien nồng độ ôzôn lớn gần
front gió biển, không khí tơng đối sạch
phía sau nó v nồng độ tăng về phía đông
hoặc đông bắc (hình 2). Đến cuối chiều,
các thnh phố ở phần phía đông của
thung lũng bị sự tấn công dữ dội của các
chất ô nhiễm bình lu tới, còn các hnh
khách địa ph

ơng bổ sung phần đóng góp
của riên
g mình cho sơng mù quang hóa.
Kết quả l, mức ô nhiễm có thể trở thnh
cao bất thờng tại các vùng xuôi gió kể từ
Los Angeles.
Vùng phía Nam của Los Angeles,
gồm Orange v San Diego, cũng có vấn đề
ô nhiễm không khí đáng kể. Thông
thờng ô nhiễm không khí ở San Diego,
khoảng 150 km về phía nam, có nguồn
gốc địa phơng. Tuy nhiên, trong một số
đợt nặng, phần lớn chất ô nhiễm bắt
nguồn bên trên Los Angeles v Orange v
531

Hình 1. Địa hình của thung lũng Los Angeles
Hình 2. Phân bố ôzôn từ 4 đến 5 giờ chiều ngy 25/7/1973. Nồng độ cao nhất (các đờng
liền nét) xuất hiện ở phía đông bắc trớc front gió biển. Các đờng gạch nối chỉ hớng gió
đợc gió đa đến San Diego. Những đợt
ny thờng xuất hiện khi gió Santa Ana
tắt. Trong thời gian có gió Santa Ana gió
đông đẩy lùi các chất chất ô nhiễm của
thung lũng ra ngoi đại dơng. Khi gió
Santa Ana bắt đầu suy yếu, hệ thống áp
thấp do nhiệt gây nên ở bên trên sa mạc
phía đông mở rộng đến vùng San Diego.
Điều ny tạo nên một dòng gió tây bắc, nó
mang các chất ô nhiễm hình thnh trên
Los Angeles v Orange đi. Không ngạc

nhiên, xu thế hớng tới giảm ô nhiễm ở
Los Angeles cũng xảy ra ở San Diego.
532

Những biến đổi về dự trữ nhiệt
Nh đã giải thích trong chơng 3, bức xạ không phải l cơ chế duy nhất truyền
năng lợng từ nơi ny đến nơi khác; sự dẫn nhiệt v đối lu cũng l những cơ chế
truyền nhiệt quan trọng. Vo giữa tra của một ngy nắng, sự hấp thụ bức xạ Mặt
Trời lm nóng bề mặt đất. Quá trình dẫn nhiệt trong phạm vi một lớp rất mỏng của
khí quyển v đối lu truyền phần nhiều lợng năng lợng ny cho không khí. Đồng
thời, một građien xuất hiện, trong đó nhiệt độ đất giảm theo độ sâu, còn nhiệt đợc
dẫn xuống phía dới.
Trong thời gian cuối buổi chiều, bề mặt bắt đầu lạnh đi khi năng lợng mất bởi
bức xạ v đối lu vợt quá lợng hấp thụ bức xạ sóng ngắn v sóng di. Trắc diện
nhiệt độ đất dần dần đảo ngợc lại, nhiệt độ tăng theo độ sâu. Vậy, trong các giờ
buổi tối, nhiệt lợng đã đợc giữ lại bên trong lòng đất lại truyền lên bề mặt.
Quá trình tơng tự vừa mô tả cũng xảy ra trong tờng v mái các tòa nh
thnh phố. Khi bề mặt đợc lm nóng lên vo ban ngy, građien nhiệt độ phát
triển, nó dẫn nhiệt vo phía bên trong to nh. Khi sự lạnh đi xuất hiện vo cuối
buổi chiều, nhiệt đợc giữ lại n
y sẽ tỏa ra bề mặt. Cái khác biệt với điều kiện vùng
nông thôn l ở chỗ các vật liệu đợc dùng trong xây dựng công trình có một khả
năng giữ nhiệt cao hơn rất nhiều so với phần lớn các bề mặt tự nhiên. Kết quả l, ở
đây có nhiều nhiệt lợng hơn đợc giữ lại để m truyền cho lớp khí quyển phía dới
trong thời gian buổi tối v đêm so với các bề mặt tự nhiên, v các nhiệt độ ban đêm
tăng lên.
Sự phát thải nhiệt từ các to nh vừa đợc mô tả đợc bổ sung bằng nhiệt
lợng nhân tạo sinh ra trong sinh hoạt (ví dụ, sởi ấm phòng ở) hoặc nh một phụ
phẩm của những hoạt động khác (ví dụ, nhiệt lợng tổn phí từ động cơ xe hơi nóng).
Sự đốt nóng nhân tạo lớn nhất trong thời gian mùa đông, phần no giải thích tại

sao các đảo nhiệt thờng hay xảy ra nhất trong mùa mặt trời thấp. Nhiệt lợng
nhân tạo có thể l một hợp phần lớn đến ngạc nhiên của cân bằng năng lợng đô
thị. Ví dụ, ở Vancouver, British Columbia (49
o
N), lợng nhiệt nhân tạo phát thải
trong mùa đông đã đợc ớc lợng bằng gần bốn lần nhiệt lợng bức xạ dòng. Con
số ớc lợng ny, vì dựa trên dữ liệu năm 1970, có lẽ còn cha đánh giá hết tầm
quan trọng nhiệt lợng nhân tạo phát thải hiện nay, bởi vì thnh thị đã phát triển
một cách đáng kể từ khi đó.
Truyền nhiệt hiện v nhiệt ẩn
Trong chơng 3 đã thấy rằng phần lớn bề mặt địa cầu có một d lợng bức xạ
dòng tổng cộng của tất cả các sóng xét theo trung bình năm. D lợng ny đợc
truyền cho khí quyển dới dạng hiện nhiệt v ẩn nhiệt. Khi độ ẩm tồn tại ở gần bề
mặt, truyền năng lợng dới dạng ẩn nhiệt có thể lớn hơn truyền nhiệt hiện, tức l
phần lớn d lợng nhiệt đợc sử dụng cho bay hơi. Mặt khác, nếu bề mặt hon ton
khô, năng lợng d lm tăng nhiệt độ bề mặt lớn hơn nhiều so với nhiệt độ không
khí, v nhiệt hiện chiếm u thế. Trong điều kiên tất cả các quá trình khác l tơng
đơng, tỷ lệ giữa hiện nhiệt v ẩn nhiệt cng lớn thì nhiệt độ cng cao.
Đô thị hoá ảnh hởng tới quá trình gây ma theo một cơ chế thuận lợi cho
533

truyền nhiệt hiện tăng lên. Khác với các bề mặt tự nhiên cho phép nớc ma hoặc
tuyết tan thấm vo trong đất v đợc giữ ở dới đất, các đờng phố v vỉa hè của đô
thị hầu nh không thấm nớc. Vì vậy, khi ma, phần lớn nớc ma chảy theo bề
mặt v mất hon ton vo hệ thống tiêu nớc. Giảm nớc lm tăng nhập lợng của
nhiệt hiện vo khí quyển để bù lại chi phí ẩn nhiệt v lm tăng nhiệt độ của môi
trờng đô thị.
Các đảo nhiệt v dấu hiệu của biến đổi khí hậu
Đến nay, ai cũng đã nghe nhiều bn luận về khả năng biến đổi khí hậu do hệ
quả phát thải nhân tạo các khí nh kính. Nhiều nh khoa học khí quyển cho rằng

sự biến đổi ny đã bắt đầu diễn ra. Để củng cố nhận định ny, họ viện dẫn sự nóng
lên đồng thời từ 0,3 đến 0,6
o
C diễn ra từ cuối thế kỷ 19 tại các trạm thời tiết có
quan trắc từ hơn một thế kỷ trớc đây. Tuy nhiên, chúng ta không thể sử dụng
những biến thiên quan trắc ny một cách hời hợt, bởi vì nhiều số liệu thu đợc từ
các trạm thời tiết thnh phố, m phần lớn các thnh phố có các trạm thời tiết hoạt
động lâu đã đã phát triển đáng kể trong thế kỷ vừa qua. Vì vậy, chúng ta phải đối
mặt với vấn đề về các đảo nhiệt đô thị phát triển ảnh hởng tới dữ liệu, có nghĩa l
các quan trắc từ các vùng thnh thị rộng lớn không đại diện cho khu vực xung
quanh. Các kh khoa học khí quyển đã nhận thức đợc nguồn gốc của sự chênh
lệch trong các số liệu nhiệt độ v xử lý một cách thnh thạo về ảnh hởng của nó,
hoặc bằng cách loại bỏ các số liệu nghi ngờ, hoặc khôi phục giá trị đối với các trạm
bị ảnh hởng.
Tóm tắt
Do dân c tăng trởng không ngừng về số lợng v ngy cng trở nên công
nghiệp hoá, xã hội đã tăng tác động đến môi trờng khí quyển. Những ảnh hởng
kịch tính nhất l hậu quả từ sự phát thải nhiều chất khí v hạt. Mặc dù nhiều chất
phát thải m chúng ta xem nh các chất ô nhiễm bắt nguồn từ các quá trình tự
nhiên, nhng các vật liệu tiêu tán nhanh nên không gây những tác động tiêu cực.
Ngợc lại, tại các khu công nghiệp v đô thị, các chất phát thải tập trung vo
những khu vực nhỏ hơn v thờng dẫn tới các vấn đề nghiêm trọng.
Một số chất ô nhiễm khí quyển đợc thải trực tiếp vo khí quyển (các chất ô
nhiễm nguyên sinh), còn các chất ô nhiễm khác l kết quả của những biến đổi của
các chất khí khác (các chất ô nhiễm thứ sinh). Các hạt khí quyển l những son khí
rắn v lỏng, có thể đợc sinh ra nh những chất ô nhiễm nguyên sinh v thứ sinh.
Nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng hiệu ứng sức khỏe của các hạt nhỏ nhất l nguy
hiểm nhất, vì chúng rất dễ xâm nhập vo tế bo phổi. Các chất khí ô nhiễm bao
gồm các ôxit cacbon, các hợp chất của lu huỳnh, các ôxit nitơ, các hợp chất hữu cơ
bay hơi (còn gọi l hyđrocacbon) v các chất khí hình thnh trong quá trình quang

hóa (đáng kể nhất l ôzôn). Mỗi chất khí gây nên một nhóm vấn đề sức khỏe, từ suy
chức năng chống đỡ tổn thơng phổi mãn tính đến các bệnh tim mạch.
Cho đến những năm giữa thế kỷ 20, những nỗ lực nhằm kiểm soát các phát
thải ny đợc thể chế hóa ở qui mô địa phơng. Bắt đầu từ năm 1955, chính phủ
534

Mỹ bắt đầu
đa ra những điều luật để cải thiện chất lợng không khí trên ton
quốc v giảm thiểu số lợng các vấn đề sức khỏe chính xuất phát từ ô nhiễm không
khí. Đạo luật Không khí sạch nguyên thủy v những điều khoản bổ sung đã có một
tác động mạnh tới chất lợng không khí. Luật ny đã đòi hỏi hình thnh những cơ
quan địa phơng để giám sát các mức ô nhiễm v đảm bảo tuân thủ các chuẩn liên
bang. Nó còn đòi hỏi ngnh công nghiệp ô tô, các nh máy sản xuất năng lợng, các
xởng nh máy luyện quặng v gia công chế tạo máy giảm lợng phát thải. Nhiều
chất ô nhiễm đã tiết giảm một cách mạnh mẽ, thì nhiều thnh phố ở Mỹ vẫn cha
đạt đợc các mục tiêu không khí sạch.
Lợng chất ô nhiễm không khí không phụ thuộc hon ton vo các hoạt động
con ngời; những điều kiện khí quyển cũng ảnh hởng tới sự tiêu tán các chất ô
nhiễm. Nếu gió thổi mạnh v thay đổi hớng gió liên tục, chất ô nhiễm đợc phân
tán trên một diện tích lớn hơn v nồng độ ô nhiễm giảm. Không khí không ổn định
cũng thuận lợi cho quá trình lm loãng các chất khí v hạt khí quyển thông qua
tăng cờng xáo trộn thẳng đứng. Mặt khác, điều kiện ổn định v đặc biệt l sự hiện
diện của một nghịch nhiệt, có thể rất hạn chế các chuyển động thẳng đứng v tập
trung các chất ô nhiễm ở gần mặt đất.
Các tác động của con ngời tới khí quyển không chỉ giới hạn ở ô nhiễm. Đảo
nhiệt đô thị l một hiện tợng quen thuộc, trong đó những thay đổi về bề mặt (nh
thay thế bề mặt có thực vật bằng
bê tông v nhựa đờng), các to nh với tờng
thẳng đứng v phát thải nhiệt nh một phụ phẩm của hoạt động con ngời kết hợp
lại để lm tăng nhiệt độ. Nhiệt độ tăng nh vậy đợc ghi nhận rõ nhất vo các giờ

buổi tối v ban đêm v trong mùa đông.
Đến nay chúng ta đã xem xét những quá trình tự nhiên hình thnh nên thời
tiết hng ngy, v những phơng pháp m ngời ta phân tích, dự báo v lm thay
đổi các tình huống. Hai chơng còn lại của sách ny đề cập đến trạng thái di hạn
của khí quyển khí hậu. Chơng 15 xét các tình huống tổng thể trên Trái Đất, còn
chơng 16 xem xét những biến đổi trong quá khứ v tiềm năng trong tơng lai của
khí hậu.
Câu hỏi kiểm tra
1. Hãy giải thích sự khác nhau giữa các chất ô nhiễm nguyên sinh v thứ sinh.
2. Các hạt khí quyển l gì v chúng hình thnh trong khí quyển nh thế no?
3. Nêu hai quá trình chính có tác dụng loại bỏ các hạt khỏi khí quyển.
4. PM
10
v PM
2,5
l gì? Một liều lợng ny có thể có hại sức khỏe hơn liều lợng kia
hay không?
5. Hãy liệt kê những chất khí quan trọng nhất tham gia vo ô nhiễm không khí.
6. Những nguồn nguyên sinh của CO trong khí quyển l gì? Nếu những nguồn đó l
nguồn nhân tạo, vì sao CO đợc coi l một chất ô nhiễm?
7. CO gây hại đối với cơ thể ngời theo cách no?
8. Các nguồn nguyên sinh của SO
2
v SO
3
trong khí quyển l những gì?
535

9. Một ngời có thể nhận biết đợc sự hiện diện của dung lợng CO cao hoặc SO
2

cao trong môi trờng không khí không?
10. Chất ô nhiễm nguyên sinh no hay kích thích sự hình thnh sơng mù axit
hoặc ma axit nhất?
11. Vì sao lợng NO ít phổ biến trong khí quyển so với NO
2
?
12. Hãy mô tả thnh phần chung của các hợp chất hữu cơ bay hơi.
13. Sơng mù London v sơng mù Los Angeles khác nhau nh thế no?
14. Các chất khí ô nhiễm no gây biến đổi mu sắc của khí quyển? Chất no có mùi
đặc trng?
15. Hãy mô tả những biện pháp kiểm soát khí quyển ảnh hởng tới nồng độ của các
chất ô nhiễm không khí.
16. Cấu trúc các tòa nh ở các thnh phố lm thay đổi sự trao đổi bức xạ gần bề
mặt v góp phần hình thnh hiệu ứng đảo nhiệt đô thị nh thế no?
17. Hãy mô tả cơ chế tích trữ nhiệt ở các đô thị khác với ở các vùng nông thôn xung
quanh nh thế no.
18. Đô thị hoá có ảnh hởng gì tới sự trao đổi hiện nhiệt v ẩn nhiệt?
19. Đảo nhiệt đô thị có thể hiện nh nhau trong thời gian ngy v đêm hay không?
Hiệu ứng đảo nhiệt có khác nhau về độ lớn theo mùa không?
Nhận xét suy luận
1. Đã từng có cải thiện đáng kể về chất lợng không khí ở Bắc Mỹ nói chung. Để có
những cải thiện tiếp theo chỉ có thể thông qua những biện pháp có thể với chi phí
cao: cả trực tiếp nhờ áp dụng công nghệ v lẫn nhờ tiết giảm một số hoạt động
kinh tế nhất định. Cá nhân bạn có nghĩ rằng công tác cải thiện tiếp theo có thể
thực thi với một giá m con ngời sẵn sng trả hay không?
2. Hãy vo trang web
v hình
thnh những kết luận của chính bạn về ô nhiễm không khí hiện nay có phải chủ
yếu l một quá trình địa phơng hay một quá trình ton cầu.
3. Ngời ta cho rằng sự nóng lên ton cầu trong mấy thập niên gần đây có thể l

thậm chí mạnh hơn nếu nh không có tác động của một số loại ô nhiễm không
khí nhất định. Hãy giải thích vì sao.
Bi tập luyện
1. Hãy xem bản đồ ở mục 14-2 Tiêu điểm Môi troờng: Biện pháp ngăn chặn ô nhiễm
không khí
. Tình hình ô nhiễm không khí ở khu vực của bạn nh thế no? Thông
tin trên bản đồ có phù hợp với nhận thức của bạn về chất lợng không khí địa
phơng không? Theo bạn những nhân tố no dẫn tới kiểu chất lợng không khí
m khu vực của bạn có?
2. Hãy vo trang web
chọn bảng liệt kê của
EPA v các tổ chức địa phơng, trong đó cung cấp dữ liệu về chất lợng không
536