hiệu ứng nhà kính

MỤC LỤC
Chương I. GIỚI THIỆU CHUNG...................................................................................1
Chương II. CÁC KHÍ CHÍNH GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH.....................................5
Chương III. HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG HIỆN NAY TRÊN ..............................14
TOÀN THẾ GIỚI DO TÁC ĐỘNG CỦA KHÍ NHÀ KÍNH.................14
Chương IV. BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG ...........................................22
HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH.............................................................................22
Chương V. KẾT LUẬN..................................................................................................27
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................28
Chương I. GIỚI THIỆU CHUNG
I.1. Đặt vấn đề
Hiện nay, một hiện tượng tự nhiên đang được nhắc đến rất nhiều, hiện tượng này
không chỉ tác động đến môi trường sống của muôn loài mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến
mọi mặt của đời sống con người, đó là hiện tượng Hiệu ứng nhà kính (Green house
effect).
Vậy hiệu ứng nhà kính là gì? Hiện tượng này có lợi hay có hại đối với sự hình
thành và phát triển của sự sống trên trái đất? Những yếu tố nào ảnh hưởng trực tiếp
đến hiện tượng hiệu ứng nhà kính? Những biện pháp nào được áp dụng để làm giảm đi
những tác động xấu do hiện tượng nhà kính gây nên? Tất cả những vẫn đề trên sẽ
được đề cập trong những phần kế tiếp trong khuôn khổ bài viết này.
I.2. Hiệu ứng nhà kính
I.2.1. Khái quát về thành phần khí quyển
Thành phần trái đất khá ổn định theo phương nằm ngang và phân dị theo phương
thẳng đứng. Phần lớn toàn bộ khối lượng khí quyển tập trung ở tầng đối lưu và tầng
bình lưu. Thành phần khí quyển trái đất bào gồm chủ yếu là ni tơ, ôxi, hơi nước, hidro,
ozon và các khí trơ…
Tầng đối lưu là tầng thấp nhất của khí quyển, ở đó luôn có chuyển động đối lưu
của khối không khí bị nung từ mặt đất, thành phần khí khá đồng nhất. Ranh giới trên
của tầng đối lưu trong khoảng 7 - 8 km ở hai cực và 16 - 18 km ở vùng xích đạo. Tầng
đối lưu là nơi tập trung nhiều nhất hơi nước, bụi và các hiện tượng thời tiết chính như
mây, mưa, tuyết, mưa đá, bão v.v...Trong tầng đối lưu, thành phần các chất khí chủ yếu

tương đối ổn định nhưng nồng độ CO
2
và hơi nước dao động mạnh. Lượng hơi nước
thay đổi theo thời tiết khí hậu, từ 4% thể tích vào mùa nóng ẩm đến 0,4% thể tích vào
mùa khô lạnh.
Tầng bình lưu nằm trên tầng đối lưu với ranh giới trên dao động trong khoảng độ
cao 50 km. Không khí tầng bình lưu loãng hơn, ít chứa bụi và các hiện tượng thời tiết.
Trong không khí tầng bình lưu luôn tồn tại một quá trình hình thành và phá hủy khí
ozon, dẫn tới việc xuất hiện một lớp ozon mỏng, với chiều dày trong điều kiện mật độ
không khí bình thường khoảng vài chục centimet. Lớp khí này có tác dụng ngăn cản các
tia tử ngoại chiếu xuống bề mặt trái đất.
Hiện nay, do hoạt động của con người, lớp khí ozon có xu hướng mỏng dần, đe
dọa tới sự sống của con người và sinh vật trên trái đất. Vào cuối những năm 1980, các
nhà khoa học đã quan sát và phát hiện một lỗ hổng lớn xuất hiện ở vùng Nam Cực.
Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) cho biết, năm 2006 tầng ozon ở Nam cực bị tổn
thương nghiêm trọng nhất. Kết quả khảo sát của vệ tinh Envisat cho thấy tầng ozon ở
Nam cực đã bị hao hụt tới 40 triệu tấn trong tháng 10 năm 2006 vượt kỷ lục 39 triệu
tấn được ghi nhận năm 2000. Năm 2006, lỗ hổng tầng ozon có diện tích tới 28 triệu km
2
và dày 100 đơn vị Dobson (đơn vị đo chiều dày của tầng ozon).
I.2.2. Khí nhà kính
Nhiệt độ bề mặt trái đất được tạo nên là do sự cân bằng giữa năng lượng mặt trời
đến bề mặt trái đất và năng lượng bức xạ của trái đất vào khoảng không gian giữa các
hành tinh. Năng lượng mặt trời chủ yếu là các tia sóng ngắn dễ dàng xuyên qua cửa sổ
khí quyển, trong khi đó bức xạ của trái đất với nhiệt độ bề mặt trung bình 16
O
C là các
sóng dài có năng lượng thấp dễ dàng bị khí quyển giữ lại. Các khí trong khí quyển có
tính năng hấp thụ bức xạ nhiệt sóng dài (bước sóng λ>4µm) được gọi là khí nhà kính.
Các khí nhà kính hấp thụ nhiệt bức xạ sóng dài từ trái đất sẽ trở thành một bức xạ, một

2
phần bức xạ này của khí quyển sẽ truyền xuống mặt trái đất để làm nóng trái đất và một
phần bức xạ vào không trung như biểu diễn trên hình 1.
Các khí nhà kính gây ra sự hấp thụ bức xạ sóng dài trong khí quyển là khí CO
2
,
bụi, hơi nước, CH
4
, CFC… Các khí nhà kính hấp thụ năng lượng mặt trời, làm ấm lên
bầu khí quyển gần bề mặt trái đất, giữ trái đất luôn đủ ấm để hỗ trợ cuộc sống của
muôn loài nhưng sự phát thải khí nhà kính ngày càng tăng lên sẽ tích tụ quá nhiều năng
lượng, làm gia tăng nhiệt độ toàn cầu. Hiệu ứng nhà kính đã làm cho trái đất ngày càng
nóng lên, gây nhiều biến động về khí hậu toàn cầu, hậu quả của nó đối với cuộc sống
con người là rất khó có thể dự đoán được.
Hình 1. Các khí nhà kính cản trở bức xạ sóng dài của trái đất, khí quyển nóng lên và đốt
nóng trái đất
Chính sự gia tăng tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch, các quá trình khai thác mỏ, phá
rừng, chuyển đổi sử dụng đất... đã làm cho nồng độ các khí CO
2
, CH
4
, NO
2
… trong khí
quyển tăng lên và kết quả là làm cho nhiệt độ trái đất ngày càng tăng.
I.2.3. Bản chất của hiện tượng hiệu ứng nhà kính
Hiệu ứng nhà kính là thuật ngữ dùng để chỉ hiệu ứng xảy ra khi năng lượng bức xạ
của tia sáng mặt trời xuyên qua các cửa sổ hoặc mái nhà bằng kính, được hấp thụ và
Mặt trời
Không gian vũ trụ

CO
2
, H
2
O, CH
4,
N
2
O, O
3
…
Trái đất
3
Khí quyển
phân tán trở lại thành nhiệt lượng cho bầu không gian bên trong dẫn đến việc sưởi ấm
toàn bộ không gian bên trong chứ không phải chỉ ở những chỗ được chiếu sáng.
Sở dĩ gọi là hiệu ứng nhà kính của khí quyển là vì tác dụng của các khí nhà kính
trong khí quyển tương tự như lớp kính của các nhà kính trồng rau xanh trong mùa đông,
bức xạ mặt trời là sóng ngắn nên dễ dàng xuyên qua lớp kính truyền vào trong nhà kính
trồng rau, còn bức xạ nhiệt của bên trong nhà kính với nhiệt độ thấp, thuộc loại bức xạ
sóng dài, không thể xuyên qua lớp kính truyền ra ngoài được và kết quả là môi trường
và khí hậu trong nhà kính ấm hơn ngoài nhà.
4
Chương II. CÁC KHÍ CHÍNH GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH
Không khí của khí quyển chứa nhiều loại khí khác nhau: O
2
, N
2
, CH
4

, O
3
, NO
x
, SO
x
,
Ne, Kr… và một lượng hơi nước thay đổi. Ngoài ra còn có những loại khí nhân tạo do
con người tạo ra như các freon, và một số các chất phóng xạ tự nhiên.
Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu một số chất khí có ảnh hưởng chính đến hiện tượng
hiệu ứng nhà kính.
II.1. Khí carbon dioxide (CO
2
)
Ngày nay, sự gia tăng nồng độ CO
2
trong khí quyển đang là mối quan tâm của
toàn cầu. Các nhà nghiên cứu lo ngại rằng sự gia tăng các khí gây hiệu ứng nhà kính,
đặc biệt là khí CO
2
chính là nhân tố gây nên những biến đổi bất ngờ và không lường
trước của khí hậu.
Sự tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch cùng với các hoạt động khác của con người là
những nguyên nhân chính gây nên những biến động về nồng độ CO
2
trong khí quyển.
Sự gia tăng khí CO
2
và các khí nhà kính khác trong khí quyển làm nhiệt độ trái đất tăng
lên. Theo sự tính toán của các nhà khoa học, khi nồng độ của CO

2
trong khí quyển tăng
gấp đôi thì nhiệt độ bề mặt trái đất tăng khoảng 3
O
C. Các số liệu nghiên cứu cho thấy
nhiệt độ của trái đất đã tăng 0,5
O
C trong khoảng thời gian từ năm 1885 đến năm 1940
do thay đổi của nồng độ CO
2
trong khí quyển từ 0,027% lên 0,035%. Dự báo nếu không
có biện pháp khắc phục hiệu ứng nhà kính, nhiệt độ trái đất sẽ tăng lên 1,5
O
C ÷ 4,5
O
C
vào năm 2050. Sự gia tăng CO
2
có tác động mạnh mẽ tới nhiều mặt của môi trường trái
đất. Kể từ năm 1860, khi nền công nghiệp phát triển cùng với những cánh rừng bị thu
hẹp đã làm cho CO
2
trong khí quyển tăng lên tới 100 phần triệu và nhiệt độ ở Bắc bán
cầu cũng tăng lên. Và hiện tượng này có xu hướng gia tăng hơn kể từ năm 1950.
Nồng độ phát thải carbon hóa thạch ngày càng tăng, ta có thể thấy rõ qua sơ đồ
hình 2.
5
Hình 2. Sự phát thải carbon hóa thạch toàn cầu
Ước tính mỗi năm riêng việc đốt than đá đã thải vào khí quyển 2,5.10
13

tấn carbon
dioxide. Để đánh giá hàm lượng CO
2
của khí quyển, các nhà khoa học đã lấy các mẫu
băng trong các chỏm núi băng dày 3400m (có niên đại 160 thiên niên kỉ) ở các độ sâu.
Kết quả cho thấy rằng không khí bị nhốt trong các khối băng chứa hàm lượng CO
2
là
0,02% (200ppm). Giá trị đó thấp hơn 1/3 so với thời kì tiền công nghiệp (trước cách
mạng công nghiệp cuối thế kỉ 18) là 279ppm ÷ 280ppm và vào cuối thế kỉ 19, tỷ lệ này là
290ppm. Đến năm 1989, việc phân tích đã cho biết hàm lượng CO
2
khí quyển tăng lên
350ppm và đến năm 1990 là 354ppm. Như vậy trong khoảng một thế kỷ, từ năm 1850
đến nay, hàm lượng CO
2
trong khí quyển đã tăng lên 25%. Việc đo lường loại khí này
trong băng của các đới cực đã cho thấy rõ từ 150 thiên niên kỷ nay chưa bao giờ hàm
lượng CO
2
trong khí quyển lại tăng nhanh như vậy. Hiện nay, hàm lượng CO
2
trong khí
quyển tăng lên đều đặn mỗi năm 1.4ppm. Người ta ước đoán đến năm 2030, hàm
6
lượng CO
2
của khí quyển trái đất lên tới 600ppm (0,06%) gấp đôi hàm lượng của thế kỷ
XIX.
Sự biến đổi hàm lượng carbon dioxide được thể hiện rõ qua sơ đồ hình 3.

Hình 3. Sơ đồ của sự biến đổi hàm lượng carbon dioxide
Sự tăng cao hàm lượng CO
2
trong khí quyển sẽ dẫn tới nhiều hậu quả do ô nhiễm
môi trường. Sự tăng cao này đến một mức độ nào đó sẽ gây hại cho sự sống của con
người và các loài sinh vật.
Các nguyên nhân dẫn đến sự gia tăng hàm lượng CO
2
trong khí quyển:
 Nguyên nhân chính là do đốt các nhiên liệu hóa thạch;
 Ngoài ra hoạt động giao thông vận khí CO
2
(Một nghiên cứu cho biết hoạt động
của các ô tô Mỹ trong một năm đã phát thải vào không khí khoảng 72 triệu tấn
CO
2
);
 Các vụ nổ hạt nhân hay các tên lửa hạt nhân;
 Việc đốt rừng làm rẫy và nạn phá rừng ở các nước đang phát triển cùng với nạn
cháy rừng ở khắp các châu lục địa ;
7
 Các vật dụng như tủ lạnh, máy điều hòa nhiệt;
 Hoạt động của núi lửa hàng năm trên thế giới cũng đã làm sản sinh ra một lượng
khí carbon dioxide và sulfur dioxide lớn (Hồ Nyos ở Cameroon nằm gọn trong
miệng núi lửa, làm nước hồ chứa một khối lượng CO
2
lớn là 200 triệu m
3
, vì vậy
mà từ nước hồ bốc lên một đám mây CO

2
phủ quanh hồ, có lần đã làm chết ngạt
1700 người sống xung quanh hồ và mọi sinh vật đi qua. Hồ Monoun ở cách đó
100km có độ sâu 96m và chứa đến 15 triệu m
3
CO
2
phát thải vào không khí xung
quanh và đã giết chết 37 người sống gần đó).
Hiện nay người ta ước tính hàng năm việc đốt nhiên liệu hóa thách đã thải vào khí
quyển 5,5 tỷ tấn CO
2
. Tỷ lệ phát thải CO
2
trên toàn cầu được thống kê như sau:
 Mỹ và Canada: 27%
 Liên xô cũ, Đông Âu: 25%
 Tây Âu cũ:17%
 Trung Quốc: 9%
 Nhật, Australia và New Zeland: 8%
 Các nước còn lại: 14%
Mỹ là quốc gia đứng đầu thế giới về ô nhiễm môi trường bởi CO
2
và các loại khí
thải khác. Mỹ, Canada và Mêhicô đã tiêu thụ gần 40% năng lượng hóa thạch tiêu thụ
trên thế giới.
Tại hội nghị Manila 1995, các quốc gia công nghiệp phương Tây bị tố cáo là thủ
phạm gây ra ô nhiễm môi trường,hàng năm đã phát thải vào khí quyển 23 tỷ tấn khí CO
2
phá hoại lớp ozon. Còn ở Châu Á, Trung Quốc là nước đứng đầu trong phát thải CO

2
và
các khí khác vào môi trường (6,6% trong tổng số), tiếp theo đó là Nhật Bản (chiếm 3,9%
trong tổng số).
Chính vì những lý do trên nên có thể nói CO
2
la một trong những khí có tác động
mạnh mẽ nhất đến môi trường hiện nay.
II.2. Khí chloroflourcarbons (CFC)
Khí CFC là một hợp chất bao gồm chlorine, fluorine và carbon. Những khí này
được sử dụng để sản xuất thuốc trừ sâu, mỹ phẩm, chất làm lạnh tủ lạnh và máy điều
hòa nhiệt độ. Bình thường chúng là loại khí trơ nhưng trong khí quyển, dưới tác dụng
8
của tia bức xạ tử ngoại của mặt trời, nó giải thoát clo - mỗi nguyên tử clo phản ứng dây
chuyền với 100.000 phân tử ozon và biến ozon thành oxi theo phản ứng sau:
Cl + O
3
→ ClO + O
2
;
ClO + O → Cl + O
2
;
Và như vậy, theo các phản ứng trên khí ozon (O
3
) sẽ mất đi, còn khí clo (Cl) luôn
tồn tại và tiếp tục phá hủy tầng ozon.
Như đã biết, trong tầng bình lưu của khí quyển trái đất ở độ cao 18 ÷ 40km có một
lớp giàu khí ozon gọi là tầng ozon. Tầng ozon xuất hiện trong khí quyển đồng thời với
sự có mặt của khí oxi. Lượng khí ozon trong khí quyển vô cùng nhỏ, khoảng 4.10

-7
% thể
tích. Tuy nhiên tầng ozon có vai trò cực kì quan trọng đối với đời sống sinh vật trái đất vì
nó có khả năng hấp thụ toàn bộ năng lượng bức xạ cực tím của mặt trời với bước sóng
2900A
O
÷ 2200A
O
, có tác động hủy diệt mọi sinh vật trên trái đất. Ngoài ra tầng ozon còn
hấp thụ cả bức xạ hồng ngoại nên được xem là ranh giới ngoài của sinh quyển.
Trong khí quyển, khí ozon sinh ra và mất đi rất nhanh, nó tồn tại trong một vài
phút. Các tính toán cho thấy nồng độ khí ozon trong khí quyển đạt giá trị cực đại ở độ
cao 25 ÷ 30km. Trong khí quyển, nồng độ ozon cũng thay đổi trong ngày theo mùa.
Nồng độ ozon vào thời gian buổi chiều cao hơn buổi sáng. Nồng độ ozon đạt giá trị cực
đại vào mùa xuân và cực tiểu vào mùa thu. Nồng độ ozon ở tầng đối lưu của vùng cực
theo lý thuyết thường cao gấp hai lần vùng xích đạo. Độ cao mà nồng độ ozon đạt giá trị
lớn nhất ở xích đạo là 25km, khi di chuyển về hai cực sẽ giảm xuống độ cao 13km.
Trong khí quyển, nồng độ ozon lớn hơn 1ppm, ở độ cao mặt biển nồng độ ozon trong
khí quyển độ 0,05ppm.
Tầng ozon trong khí quyển có lợi cho con người và động vật, nó “bảo vệ, che
chắn“ bức xạ tử ngoại của mặt trời. Bức xạ mặt trời chiếu qua tầng ozon xuống mặt đất,
phần lớn được tầng ozon hấp thụ, điều tiết khí hậu và sinh thái trái đất. Nếu như vậy,
tầng ozon trong khí quyển bị chọc thủng sẽ gây ra thảm họa hệ sinh thái ở mặt đất. Một
trong nhưng nguyên nhân chính làm tầng ozon bị “chọc thủng” là do loài người đã sử
dụng nhiều CFC (hợp chất florua carbon- cloflorua metan) và thải vào khí quyển.
9
Tầng ozon có tác dụng bảo vệ che chắn bức xạ tử ngoại của mặt trời, chính vì vậy
khi tầng ozon bị chọc thủng sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái và môi
trường sống.
Hiện nay trên thế giới, các quốc gia cũng đang áp dụng các biện pháp cắt giảm

phát thải khí CFC, một số hợp chất liên quan cũng bị cấm sử dụng. Tuy nhiên CFC lại
được sinh ra từ các quá trình sản xuất công nghiệp nên việc kiểm soát sự phát thải nó
là rất khó khăn và nó gây ảnh hưởng đáng kể với các nền kinh tế toàn cầu.
Hiệp định Kyoto đã được soạn thảo (1997) nhằm thực hiện công ước khung của
Liên hợp quốc về thay đổi khí hậu. Công ước này kêu gọi các nước công nghiệp hóa
phải giảm thải khí nhà kính trên phạm vi toàn cầu (đặc biệt là khí CFC) với tỷ lệ thấp
hơn mức năm 1990 là 5,2% vào thập kỷ tới. Tuy nhiên các nước công nghiệp hàng đầu
như Mỹ, Nga vì những tính toán thực dụng vẫn đang thoái thác không tham gia ký công
ước này.
Hiện nay tình trạng suy thoái tầng ozon bình lưu xảy ra mạnh mẽ ở nhiều nơi trên
thế giới, đặc biệt là hai cực trái đất.
Tại Nam Cực, kể từ khi phát hiên lỗ thủng tầng ozon vào năm 1985, theo số liệu
của các cơ quan nghiên cứu quốc tế, kích thước lỗ thủng tầng ozon không ngừng tăng
lên. Nó đã đạt 27,2 triệu km
2
vào ngày 19/09/1998 và 28,3 triệu km
2
vào ngày
03/09/2000. Hiện nay theo NASA, kích thước lỗ thủng đã ổn định nhưng nồng độ ozon
trong lỗ thủng tiếp tục giảm.
Tại Bắc Cực từ tháng 12/1999 đến 03/2000, nhiệt độ phần thấp khí quyển (10 ÷
22km) ở Bắc Cực đã giảm 4
0
C ÷ 5
0
C, nên quá trình phá hủy ozon gia tăng. Sự thiếu hụt
tổng lượng ozon trong thời gian từ tháng 2 đến tháng 03/2000 so với thời điểm năm
1976 khoảng 2950 mega tấn, gấp đôi sự thiếu hụt vào các năm 1998 và năm 1999.
Tác hại của việc suy thoái tầng ozon:
 Người ta đã ước tính ràng nếu ozon bình lưu giảm 1% thì sẽ tăng 2% UVR (UVR

- cường độ bức xạ mặt trời) trên bề mặt trái đất và do đó làm tăng: 0,6 ÷ 0,8% ca
đục thủy tinh thể; 2% ca mắc ung thư da không sắc tố; 0,6% tỷ lệ mắc sắc tố da
ác tính.
10
 Nếu ozon tầng bình lưu giảm 10% thì ung thư da không sắc tố tăng 24%, nếu suy
giảm 30% thì sẽ tăng gấp đôi và khi giảm 50% sẽ tăng gấp 4 lần.
 Bên cạnh gây bệnh cho con người, UVB còn có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất
sơ cấp của thực vật. Theo số liệu nghiên cứu ở Châu Nam Cực thì bức xạ cực
tím UVB đã làm giảm 23% năng suất sơ cấp thực vật phù du, nguồn thức ăn của
500 ÷ 700 triệu tấn thân mềm và 120 loài cá, 80 loài chim biển, 6 loài hải cẩu, 15
loài cá voi.
 Có thể nói đó là những minh chứng tiêu biều cho sự tác động của việc suy thoái
ozon.
Như vậy, tình trạng suy thoái tầng ozon đang là nguyên nhân làm cho mức độ tác
động tiêu cực của hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu đang ngày càng trở nên trầm
trọng hơn.
II.3. Khí metan (CH
4
)
Khí CH
4
là một trong các khí có tác động mạnh mẽ gây ra hiện tượng hiệu ứng nhà
kính. CH
4
là thành phần chính của khí tự nhiên, khí dầu mỏ, khí bùn ao, đầm lầy. Mặc dù
CO
2
là nguyên nhân chính gây hiệu ứng nhà kính, còn CH
4
chỉ thải vào không khí với

một lượng thấp hơn rất nhiều thế nhưng CH
4
có hại cho khí hậu lớn gấp 30 lần so với
cùng một lượng nhất định khí CO
2
.
Hiện nay, mật độ của khí CH
4
đã tăng khoảng 150% từ năm 1750 đến năm 1998.
Mật độ trung bình của nó trên bề mặt trái đất là khoảng 1745ppb. Mật độ ở Bắc bán cầu
cao hơn vì ở đó có nhiều nguồn CH
4
hơn (cả thiên nhiên lẫn nhân tạo). Mật độ của CH
4
cũng thay đổi theo mùa, thấp nhất vào cuối hè.
Nguyên nhân chính làm cho hàm lượng CH
4
ngày càng gia tăng là do quá trình sản
xuất dầu tại nhà máy lọc dầu, quá trình nhiên liệu cháy không hoàn toàn, quá trình khai
thác vận chuyển xăng dầu, sự rò rỉ đường ống khí đốt...
Sự gia tăng hàm lượng CH
4
trong khí quyển trong vài thập niên trở lại đây được đo
tại đảo Mauna Loa (thuộc quần đảo Hawaii – Hoa Kỳ) thể hiện rõ qua sơ đồ hình 4.
11