CHƯƠNG 2: TÁC HẠI VÀ HẬU QUẢ CỦA Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ
2.4. HẬU QUẢ TOÀN CẦU CỦA Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ
2.4.1. Hiệu ứng nhà kính
2.4.1.1. Khái niệm và định nghĩa
Hình 10: Sơ đồ biễu diễn hiệu ứng nhà kính (Nguồn: hocmai.vn)
Hiệu ứng nhà kính xuất phát từ effet de serre trong tiếng Pháp, do Jean Baptiste Joseph Fourier lần đầu tiên đặt tên. Ông đã nghiên cứu thấy rằng khi bức xạ Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất, một phần bức xạ này sẽ phản xạ lại vào vũ trụ tại biên ngoài khí quyển, phần còn lại xuyên qua bầu khí quyển truyền đến bề mặt Trái Đất dưới dạng bức xạ sóng ngắn. Tại đây, một phần bức xạ sóng ngắn phản xạ lại, xuyên qua lớp khí nhà kính vào không gian vũ trụ và một phần đốt nóng Trái Đất. Trái Đất hấp thụ phần năng lượng bức xạ sóng ngắn và trở thành vật bức xạ nhiệt vào khí quyển (bức xạ sóng dài). [4]
Một phần bức xạ hồng ngoại sóng dài do Trái Đất phát ra được hấp thụ bởi các khí trong khí quyển (hơi nước, CO2, CH4, NOx,...) tạo thành một lưới nhiệt bao trùm bề mặt Trái Đất, giữ cho khí quyển và bề mặt Trái Đất ở nhiệt độ nhất định. Vì thế, các khí có tính chất trên được gọi là khí nhà kính. Lớp khí bao gồm các khí nhà kính được gọi là lớp khí nhà kính. Không có lớp khí nhà kính thì bề mặt Trái Đất sẽ không giữ được bức xạ nhiệt, nó nhanh chóng lạnh đi dưới 0℃, không duy trì được nhiệt độ thích hợp đảm bảo cho sự sống của con người và sinh vật trên Trái Đất. [4]
Từ khái niệm nêu trên, có thể khái quát như sau: “ Hiệu ứng nhà kính là hiện tượng trong khí quyển tầng thấp (tầng đối lưu) tồn tại một lớp khí chỉ cho bức xạ sóng ngắn xuyên qua và giữ lại bức xạ nhiệt của mặt đất dưới dạng sóng dài, nhờ đó bề mặt Trái Đất luôn có nhiệt độ thích hợp đảm bảo duy trì sự sống trên Trái Đất”. [4]
2.4.1.2. Bản chất của hiệu ứng nhà kính
Theo định luật Viên về quan hệ giữa phổ sóng bức xạ và nhiệt độ của vật bức xạ, bước sóng trung bình của năng lượng bức xạ từ vật thể có nhiệt độ T > 0°𝐾 được xác định bằng công thức [4]:
𝜆tb (𝜇𝑚) = 2898
𝑇(°𝐾) (8)
Mặt Trời có nhiệt độ bề mặt khoảng 6000(°𝐾), nên theo công thức trên sẽ phát ra bức
có nhiệt độ trung bình bằng 298°K sẽ bức xạ năng lượng có độ dài bức sóng trong khoảng 5 - 30μm (thuộc loại bước sóng dài). Các bước sóng dài bức xạ từ bề mặt Trái Đất sẽ bị các khí nhà kính hấp thụ tạo nên sự cân bằng nhiệt giữa bề mặt Trái Đất và lớp khí nhà kính, do đó giữ cho bề mặt Trái Đất luôn có một nhiệt độ nhất định. Quá trình này có bản chất tự nhiên nên còn được gọi là “Hiệu ứng nhà kính tự nhiên”. Nếu không có hiệu ứng nhà kính tự nhiên thì nhiệt độ Trái Đất chỉ vào khoảng - 18°𝐶. [4]
Cùng với hiện tượng hiệu ứng nhà kính tự nhiên, đã xuất hiện hiệu ứng nhà kính do các quá trình hoạt động tiêu cực của con người tạo ra từ khoảng 100 năm nay (Hiệu ứng nhà kính nhân loại). Thật vậy, sự thay đổi nồng độ các khí nhà kính trong vòng 100 năm lại đây (CO2 tăng 20%, CH4 tăng 90%...) đã làm nhiệt độ Trái Đất tăng lên 2°𝐶, hoạt động kinh tế, sản xuất của con người đã làm gia tăng các khí gây hiệu ứng nhà kính dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ của Trái Đất.
Theo tính toán của các nhà khoa học, nếu nồng độ CO2 tăng gấp đôi thì nhiệt độ của bề mặt Trái Đất sẽ tăng khoảng 3°𝐶. Các số liệu quan trắc cho thấy, nhiệt độ của Trái Đất đã tăng 0,5% trong khoảng thời gian từ năm 1885 – 1940 do sự thay đổi nồng độ CO2 trong khí quyển từ 0,027 – 0,035%. Dự báo nếu con người không sớm có biện pháp khắc phục thì nhiệt độ Trái Đất sẽ tăng lên từ 1,5 đến 4,5°𝐶 vào năm 2100. [4]
2.3.1.3. Các tác động của hiệu ứng nhà kính - Tác động tích cực :
+ Nếu không có hiệu ứng nhà kính, thì nhiệt độ trên Trái Đất sẽ chỉ là - 18°𝐶 – một nhiệt độ mà không phải bất kì sinh vật nào trên hành tinh này cũng có thể thích nghi được, nhưng nhờ có hiệu ứng nhà kính, mà nhiệt độ trên Trái Đất được nâng lên, tạo điều kiện thích hợp cho các sinh vật phát triển.
+ Hiệu ứng nhà kính cũng được các nhà khoa học sử dụng như một nguồn cung cấp năng lượng bằng cách đặt các hộp thu phẳng trong các nhà kính, để hấp thu nhiệt lượng trong đó, nhiệt độ có thể đạt được trên 150°𝐶, ứng dụng để đun nước, thiết bị sấy, bếp Mặt Trời,...
+ Người ta thường trồng các loại hoa, rau quả trong các nhà kính, để nhờ hơi ấm trong đó mà cây cối có thế nhanh chóng phát triển.
- Tác động tiêu cực: Hiện nay, sự gia tăng nồng độ khí nhà kính của khí quyển Trái Đất và hậu quả của nó là sự gia tăng hiệu ứng nhà kính lại đang là mối lo ngại của nhân loại. Nồng độ của các khí nhà kính hiện đang tăng nhanh chóng, do đó làm giảm khả năng tỏa nhiệt của Trái Đất (khoảng 2%), có nghĩa là toàn Trái Đất giữ lại một lượng nhiệt tương đương 3 triệu tấn dầu đốt trong mỗi phút.
+ Tác động tới khí quyển: Sự gia tăng nồng độ khí nhà kính gây nên sự thay đổi thành phần và chất lượng khí quyển, có hại cho môi trường sống của con người và các sinh vật trên Trái Đất. Nồng độ khí nhà kính và nhiệt độ không khí gia tăng có thể ảnh hưởng không bình thường tới tình trạng sức khỏe của nhiều vùng dân cư.
+ Tác động tới băng trên Trái Đất: Sự gia tăng hiệu ứng nhà kính và nhiệt độ khí quyển sẽ dẫn tới sự tan băng làm dâng cao mực nước biển, cũng như sự ngập úng của các
vùng đất thấp và các đảo nhỏ trên biển, nơi sinh sống của số đông dân cư trên thế giới.
Theo tính toán của Tiểu ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu, trong trường hợp kiểm soát tốt lượng phát thải khí nhà kính thì mực nước biển vẫn dâng cao 14 – 32 cm trong thế kỷ XXI và đạt mức cao nhất vào năm 2050. [4]
+ Tác động tới biến đổi khí hậu của Trái Đất: Sự gia tăng nhiệt độ Trái Đất bởi hiệu ứng nhà kính là nguyên nhân quan trọng nhất gây nên biến đổi khí hậu của Trái Đất. Cường độ hoạt động của quá trình hoàn lưu khí quyển, chu trình tuần hoàn nước trong tự nhiên và các chu trình sinh địa hóa khác sẽ gia tăng, dẫn tới việc gia tăng mức độ tàn phá của thiên tai đối với loài người như: bão, lũ lụt, cuồng phong, khô hạn, El Nino, La Nina,... Theo đó, tốc độ gió xoáy nhiệt đới có thể tăng lên 10 – 20%, độ cao của các cơn sóng thần tăng lên có thể quét sạch các đảo có người sinh sống trên Thái Bình Dương. [4]
Sự gia tăng hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu sẽ làm di chuyển các đới khí hậu tồn tại hàng nghìn năm trên các vùng khác nhau của Trái Đất, dẫn tới các nguy cơ đe dọa sự sống của các loài sinh vật, các hệ sinh thái và hoạt động bình thường khác của con người.
Các đới khí hậu nhiệt đới và xích đạo có xu hướng di chuyển lên các cực Trái Đất. Nhiều hệ sinh thái không có đủ thời gian thích nghi với sự thay đổi khí hậu sẽ suy thoái và bị tiêu diệt. Sự gia tăng hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu của Trái Đất cũng sẽ làm thay đổi năng suất sinh học của các hệ sinh thái, chất lượng và thành phần của khí quyển, sinh quyển, thạch quyển, thổ nhưỡng quyển.