Đang tải... (xem toàn văn)
Nguồn gốc chính của khí nhà kính do con người tạo ra là từ sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Hai khí nhà kính quan trọng là điôxit carbon và mêtan. Nguyên tố chung của hai loại khí này là carbon. Carbon cũng là nguyên tố chung của than, dầu và khí đốt Carbon không nguy hiểm. Ngược lại, nó là một phần của cuộc sống. Carbon có trong tất cả sinh vật. Đại dương, đất, rừng, tất cả các cơ thể sống đều chứa carbon. Tất cả thực vật đều hấp thụ carbon để lớn lên. Khi chúng lụi tàn, cháy hay phân hủy, carbon được thải ra dưới dạng khí điôxít carbon (CO2) hay khí mêtan. Đó là một phần của tuần hoàn carbon trong tự nhiên. Nhưng than, dầu và khí tự nhiên được hình thành từ những thực vật đã sống hàng triệu năm trước đây. Chúng được lấp dưới cát, đá phấn hoặc các trầm tích khác. Dưới áp lực cao, một phần biến thành than. Các phần khác của thực vật kết hợp với hyđrô thành dầu và khí tự nhiên. Bằng cách này, một lượng lớn carbon được giữ lại dưới đất cho đến khi con người bắt đầu khai thác mỏ và khoan xuống đất. Khi nhiên liệu hóa thạch bị đốt và cháy trong các nhà máy điện, các công xưởng, tòa nhà, ôtô, và các động cơ khác, carbon được giải phóng. Ngày nay, thiên nhiên chỉ có thể hấp thụ một phần của lượng carbon tăng thêm đó. Phá rừng làm cho vấn đề tồi tệ thêm, bởi vì đất bị để trống và carbon bị thải ra nhanh hơn nhiều so với lượng thực vật có thể tăng trưởng và hấp thụ carbon ở những nơi khác. Nông nghiệp cũng làm trầm trọng thêm vấn đề, phụ thuộc vào việc sử dụng đất. Ví dụ, khi số gia súc và bò tăng lên để sản xuất thêm nhiều thịt và sữa, khí nhà kính cũng thải nhiều hơn. Các con vật nhai lại thải ra mêtan khi chúng tiêu hóa. Người ta cần sử dụng nhiều đất, đạm thực vật và năng lượng để nuôi động vật hơn là sản xuất thức ăn thực vật.
Mục lục I Tổng quan tài liệu I.1 Nguồn gốc khí nhà kính .1 I.2 Hiệu ứng nhà kính .2 I.3 Khái niệm đất I.4 Khí nhà kính vấn đề nông nghiệp .4 II Các chu trình biến đổi II.1 Chu trình cacbon II.2 Sự sản sinh mêtan (CH4) ĐNN II.3 Chu trình sunfua II.4 Đất trồng lúa phát thải khí nhà kính II.5 Chuyển hoá nitơ .12 II.5.1 Các hợp chất nitơ 14 II.6 Sự trao đổi khí nhà kính đất khí quyển: CO2, CO, CH4, N2O, NO, NO2, NH3 15 II.6.1 Khí cacbonic (CO2) 15 II.6.2 Trao đổi cacbon monoxyt (CO) 17 II.6.3 Trao đổi khí metan (CH4) .19 II.6.5 Trao đổi nitơ oxyt (NO) nitơ đioxyt (NO2) 24 II.6.6 Amoniac (NH3) .25 III Những ảnh hưởng xảy hiệu ứng nhà kính nhân loại 26 IV Giải pháp giảm thiểu hậu trước tăng lên hiệu ứng nhà kính Trái Đất 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 ĐẤT VÀ CÁC KHÍ NHÀ KÍNH I Tổng quan tài liệu I.1 Nguồn gốc khí nhà kính Nguồn gốc khí nhà kính người tạo từ sử dụng nhiên liệu hóa thạch Hai khí nhà kính quan trọng đi-ơ-xit carbon mê-tan Nguyên tố chung hai loại khí carbon Carbon nguyên tố chung than, dầu khí đốt Carbon khơng nguy hiểm Ngược lại, phần sống Carbon có tất sinh vật Đại dương, đất, rừng, tất thể sống chứa carbon Tất thực vật hấp thụ carbon để lớn lên Khi chúng lụi tàn, cháy hay phân hủy, carbon thải dạng khí đi-ơ-xít carbon (CO2) hay khí mê-tan Đó phần tuần hồn carbon tự nhiên Nhưng than, dầu khí tự nhiên hình thành từ thực vật sống hàng triệu năm trước Chúng lấp cát, đá phấn trầm tích khác Dưới áp lực cao, phần biến thành than Các phần khác thực vật kết hợp với hy-đrơ thành dầu khí tự nhiên Bằng cách này, lượng lớn carbon giữ lại đất người bắt đầu khai thác mỏ khoan xuống đất Khi nhiên liệu hóa thạch bị đốt cháy nhà máy điện, cơng xưởng, tịa nhà, ơ-tơ, động khác, carbon giải phóng Ngày nay, thiên nhiên hấp thụ phần lượng carbon tăng thêm đó. Phá rừng làm cho vấn đề tồi tệ thêm, đất bị để trống carbon bị thải nhanh nhiều so với lượng thực vật tăng trưởng hấp thụ carbon nơi khác Nông nghiệp làm trầm trọng thêm vấn đề, phụ thuộc vào việc sử dụng đất Ví dụ, số gia súc bò tăng lên để sản xuất thêm nhiều thịt sữa, khí nhà kính thải nhiều Các vật nhai lại thải mê-tan chúng tiêu hóa Người ta cần sử dụng nhiều đất, đạm thực vật lượng để nuôi động vật sản xuất thức ăn thực vật Các chất thải hữu đóng góp thêm vào khí nhà kính, trừ chất thải tái chế hay thu hồi khí mê-tan từ bãi rác I.2 Hiệu ứng nhà kính Khí chứa chất khí nhà kính Chúng có tác dụng mái nhà kính: bẫy nhiệt giữ cho Trái Đất ấm Sự cân lượng đến từ mặt trời lượng khỏi Trái đất điều chỉnh xác Những khí nhà kính người tạo làm thay đổi cân Nhiệt bị giữ lại nhiều – Trái Đất nóng lên Khí nhà kính quan trọng con người tạo CO2 Do hoạt động người, nồng độ CO2 tăng thêm 1/3 Bên nhà kính ấm ngồi, nhờ mái làm kính Mái kính cho phép tia nắng mặt trời qua giữ lại phần nhiệt lượng bên Các chất khí nhà kính khí có tác dụng tương tự Trái đất Khi mặt trời chiếu sáng Trái đất, phần lớn tia sáng qua khí làm ấm Nhưng tia hồng ngoại đưa nhiệt từ Trái đất thoát vũ trụ, phần tia hồng ngoại bị giữ lại khí nhà kính Hiệu ứng nhà kính giữ cho Trái đất ấm, làm cho sống có ngày Năng lượng đến với Trái đất phần lớn dạng ánh sáng nhìn thấy xạ cực tím từ mặt trời Năng lượng khỏi Trái đất chủ yếu dạng nhiệt (tia hồng ngoại khơng nhìn thấy) Trước hoạt động người làm biến đổi khí hậu, nồng độ khí CO2 khoảng 275 ppm (phần triệu) Có nghĩa có 275 phân tử CO2 triệu phân tử khí khác Bạn so sánh với kích thước hộp đựng giày phòng ngủ hay vali xe buýt Khơng nhiều Nhưng đủ để làm cho khí hậu Trái đất phù hợp với sống Con người làm nồng độ CO2 tăng lên khoảng từ 200 năm trước, chủ yếu sử dụng nhiên liệu hóa thạch (xem trang 12) Ngày nay, nồng độ tăng lên đến 385 ppm Nó tiếp tục tăng người cịn thải khí nhà kính nhiều mức thiên nhiên hấp thụ I.3 Khái niệm đất Đất hình thành tiến hoá chậm hàng kỷ phân huỷ xác thực vật ảnh hưởng yếu tố mơi trường Một số đất hình thành bồi lắngphù sa song, biển hay gió Đất có chất chất khác với đá có độ phì nhiêu tạo sản pẩm trồng Đất xem sản phẩm hoạt động khí hậu (Cl) đá mẹ (p) uược làm thay đổi ảnh hưởng thực vật thể sống khác (o), địa hình (r) phụ thuộc vào thời gian (t) Jenny biểu diễn mối quan hệ sau: Đất = f(p, Cl, t, r, o), bao gồm biến số người ta gọi yếu tốhình thành đất Người ta khẳng định đất thực tế hệ thống hở cuối mà trình hoạt động: – Hoạt động thêm vào đất: - Nước, mưa, tuyết, sương - O2, CO2 từ khí - N, Cl, S từ khí theo mưa - Vật chất trầm tích - Năng lượng từ mặt trời – Mất khỏi đất: - Bay nước - Bay N trình phản ứng nitrat hoá - C CO2 oxy hoá chất hữu - Mất vật chất xói mịn - Bức xạ lượng – Chuyển dịch vị trí đất: - Chất hữu cơ, sét, sét quioxit - Tuần hoàn sinh học nguyên tố dinh dưỡng - Di chuyển muối tan - Di chuyển động vật đất – Hoạt động chuyển hoá đất: - Mùn hoá, phong hoá khoáng - Tạo cấu trúc kết von, kết tủa - Chuyển hoá khoáng - Tạo sét Sự tạo thành từ đá xảy tác dụng hai trình diễn bề mặt trái đất:sự phong hố đá tạo thành đất Các q trình tạo thành đất tổng hợp thay đổi hoá học, lý học, sinh học làm cho nguyên tố dinh dưỡng khoáng, đá chuyển thành dạng dễ tiêu I.4 Khí nhà kính vấn đề nơng nghiệp Nhằm đối phó với tượng nóng lên tồn cầu hạn chế tác động đem lại việc tăng nhiệt độ trung bình trái đất, hội nghị liên hiệp quốc Môi trường Phát triển Rio de Janeiro, Brazil tháng 6/1992, 155 nhà nước phủ tham gia kí kết Cơng ước khung liên hiệp quốc biến đổi khí hậu tồn cầu (UNFCCC) nhằm mục tiêu cuối ổn định nồng độ khí nhà kính (KNK) khí mức độ ngăn ngừa can thiệp nguy hiểm người hệ thống khí hậu Nghị định thư Kto hiệp định kí kết khn khổ UNFCCC hội nghị lần thứ bên tham gia UNFCCC Kyoto - Nhật Bản tháng 12/1997 Trong nghị định thư đưa chế mềm dẻo (Bn bán phát thải tồn cầu (IET), chế đồng thực (JI) chế (CDM), để giúp nước thực phát triển mục tiêu giảm thải khí nhà kính, góp phần đạt mục tiêu chung công ước CDM ghi điều 12 nghị định thư Kyoto, cho phép phủ tổ chức, cá nhân nước công nghiệp thực dự án giảm phát thải nước phát triển để nhận “chứng giảm phát thải”, viết tắt CERs, đóng góp cho mục tiêu giảm phát thải quốc gia CDM cố gắng thúc đẩy phát triển bền vững nước phát triển cho phép nước phát triển đóng góp vào mục tiêu giảm mật độ tập trung KNK khí Tại điều 12.2 nghị định thư có nêu “mục đích CDM trợ giúp bên không thuộc phụ lục I đạt phát triển bền vững góp phần thực mục tiêu cuối công ước giúp bên phụ thuộc phụ lục I thực cam kết giảm hạn chế phát thải điều 3” Cơ chế phát triển (CDM) công cụ linh hoạt nghị định thư Kyoto CDM bao gồm nguyên tắc cốt lõi phát triển bền vững: Phát triển kinh tế, cải thiện môi trường tiến xã hội có tiềm ứng dụng lớn nước phát triển Xem ví dụ sau: “ Chẳng hạn với nước cơng nghiệp phát triển Đức, Pháp nước khác Châu Âu, theo nghị định thư Kyoto họ phải cắt giảm thấp 5% lượng thải các-bon Thay phải cắt giảm sản xuất họ tiến hành đầu tư tiền cho nước Châu Á Châu Phi, tiến hành trồng rừng để hấp thụ khí các-bon, cho lượng khí hấp thụ với mức các-bon họ buộc phải cắt giảm Như vậy, nước nhận chứng nhận giảm phát thải theo nghị định thư Kyôto Như vậy, chế phát triển (CDM) nghị định thư Kyôto cho phép nhận dạng cách bảo vệ khí hậu cách linh hoạt có hiệu mặt chi phí cách tạo thị trường tồn cầu cho bn bán chứng việc giảm thải khí nhà kính khuyến khích việc sử dụng tiềm năng, sử dụng hiệu lượng phương pháp bảo toàn lượng quốc gia CDM hội để khẳng định việc giảm thiểu phát thải khí CO2 khơng có ý nghĩa lớn cho việc bảo vệ mơi trường mà cịn có ý nghĩa mặt kinh tế Việt Nam có loại hình sử dụng đất nơng nghiệp chính: Đất trồng lúa nước, đất trồng hoa mầu, Đất rừng đất ngập nước II Các chu trình biến đổi II.1 Chu trình cacbon Ở điều kiện thống khí sảy phân rã hữu hơ hấp ơxy hố q trình sảy mạnh yếu hoàn toàn phụ thuộc vào độ thống ơxy hố đến hồn tồn thành CO H2O Trong phân rã chất hữu hơ hấp thống khí bị hạn chế điều kiện khử đất ngập nước(ĐNN) nhiều q trình kỵ khí phân rã cacbon hữu Những q trình chuyển hố cacbon điều kiện kỵ khí hiếu khí minh hoạ hình Sự men hố chất hữu xảy chất hữu chất nhận electron hơ hấp kỵ khí vi sinh vật hình thành nên axit hữu có trọng lượng phân tử nhỏ, rượu CO2 C6H12O6 ==> 2CH3CHOCOOH (axit lactic) Hoặc C6H12O6 2CH2CH2OH + CO2 (ethanol) Q trình xảy ĐNN vi sinh vật kỵ khí khơng hồn tồn bắt buộc Có ý kiến cho rằng, men hố có vai trị trung tâm việc cung cấp chất cho sinh vật kỵ khí khác trầm tích đất bị ngập nước Nó đường chính, mà hyđrat cácbon có trọng lượng phân tử cao bị phân rã thành hợp chất hữu có trọng lượng phân tử thấp cácbon hữu hoà tan dễ tiêu sinh vật khác (Valiela, 1984), q trình xảy sau: C6H12O6 2CH3CHOCOOH (axit lactic) C6H12O6 ==> CH2CH2OH + CO2 ethanol II.2 Sự sản sinh mêtan (CH4) ĐNN Quá trình xảy số vi khuẩn định (vi khuẩn mê tan) sử dụng CO nhóm metyl chất thu nhận electron để sản sinh khí mêtan (CH 4) theo phương trình: 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O CH3COO- + 4H2 2CH4 + 2H2O CH4 vào khí trầm tích bị tác động gọi "khí đầm lầy" Việc sản sinh CH4 địi hỏi điều kiện kỵ khí với Redox dao động từ 250 - 350 mV, sau chất thu nhận electron cuối khác (O 2, NO3- SO42-) sử dụng Nhìn chung, CH phát nồng độ thấp đất có mơi trường khử, nồng độ SO42- lớn (Valiela, 1984) Nguyên nhân tượng là: - Sự cạnh tranh chất xảy sunfua vi khuẩn mêtan - Tác động kìm hãm sunfat sunfit đến vi khuẩn mêtan - Có thể có phụ thuộc vi khuẩn mêtan đến sản phẩm vi khuẩn sản xuất sunfua Những chứng cịn cho rằng, mêtan bị ơxy hố đến CO sinh vật khử sunfat (Valiela, 1984) So sánh sản sinh mêtan môi trường nước nước biển cho thấy, tốc độ sản sinh mêtan mơi trường nước cao lượng sunfat nước trầm tích nhỏ Sử dụng nghiên cứu khác để so sánh tốc độ sản sinh mêtan khó, tác giả sử dụng phương pháp khác tốc độ sản sinh lại phụ thuộc vào nhiệt độ thời kỳ thuỷ văn Sự sản sinh mêtan thường theo mùa vùng khí hậu ơn hồ Ví dụ, Harris (1982) cho biết, sản sinh mêtan cực đại đầm lầy nước bang Virigina vào tháng 5, theo Wiebe (1981) đầm lầy nước mặn lại vào cuối mùa hè II.3 Chu trình sunfua Chu trình sunfua quan trọng số ĐNN để ơxy hố bon Điều với ĐNN ven biển (bãi lầy mặn, khu rừng ngập mặn) nơi giàu sunfua Vi khuẩn khử sunfua cần chất hữu cơ, nhìn chung có trọng lượng phân tử thấp, nguồn lượng để chuyển sunfat thành sunfit Q trình men hố đề cập phần cung cấp hợp chất hữu có trọng lượng phân tử thấp lactat Những phương trình khử sunfua cho thấy q trình ơxy hoá chất hữu xảy sau: 2CH3CHOHCOO- + SO42- + 3H+ 2CH3COO- + 2CO2- + H2O + HS lactat CH3COO- + SO42- 2CO2 + 2H2O + HS axetat Tầm quan trọng đường khử sunfua men hố ơxy hố bon hữu tới CO2 ĐNN mặn nhiều tác giả Anh đề cập đến Các kết nghiên cứu cho thấy, có tới 54% cacbon diơxyt giải phóng từ đầm lầy đường khử sunfua men hố, với hơ hấp hiếu khí chiếm 45% phần cịn lại có tỷ lệ nhỏ CO2 II.4 Đất trồng lúa phát thải khí nhà kính Theo định nghĩa cơng ước Ramsar toàn ĐNN Việt Nam chiếm phần khơng nhỏ tồn lãnh thổ Các vùng biển nơng, ven biển, cửa sông, đầm phá, đồng châu thổ sông, tất sông suối ao hồ, đầm lầy tự nhiên hay nhân tạo (Trong điều kiện Việt Nam diện tích > 2ha), vùng ni trồng thuỷ sản canh tác lúa nước thuộc loại hình ĐNN Việt Nam nằm vùng nhiệt đới ẩm gió mùa nên vừa có thuận lợi lại vừa có thách thức Nhiệt độ nóng ẩm làm cho tốc độ sinh trưởng phát triển thực vật nhanh Mưa nhiều gây cho đất bị xói mịn nghiêm trọng, đất dốc So sánh loại hình sử dụng đất vùng nhiệt đới ẩm mưa nhiều người ta thấy có hai phương thức sử dụng đất bền vững lúa nước rừng (hoặc loại hình tương tự rừng trang trại trồng lưu niên) Người ta thường nói đến vai trị hệ canh tác lúa nước đảm bảo an ninh lương thực cho xã hội cịn đề cập đến tác động mơi trường Một số ý kiến quan Phối hợp Chính sách Mơi trường Nhật Bản làm rõ thêm số tác động tích cực hệ canh tác lúa nước môi trường Hạn chế lũ lụt: Đê điều nhằm bảo vệ cánh đồng lúa khỏi bị ngập lụt mặt khác cần thấy tác động ngược lại chúng góp phần hạn chế lũ lụt Các cánh đồng lúa bao bọc hệ thống bờ vùng bờ hạn chế lượng nước chảy tràn trận mưa tạo nên lũ lụt Có thể xem vai trị cánh đồng lúa hồ chứa nước lĩnh vực bảo vệ mơi trường, chúng có giá trị tương đương hồ chứa nước cánh đồng cao, phẳng Duy trì tài ngun nước: Các cánh đồng lúa lưu giữ lớp nước bề mặt trải rộng diện tích lớn lãnh thổ nhờ tác động tích cực đến chế độ nước ngầm Nước ngầm cánh đồng lúa trì đóng góp vào ổn định lưu lượng dịng sơng mùa cạn trì mức nước ngầm cho giếng nước sinh hoạt Làm mơi trường (đất khí quyển) tạo cảnh quan đẹp cho vùng quê Các cánh đồng lúa kể đồng màu, vườn tiêu thụ sản phẩm phân giải rác thải góp phần giảm thiểu nhiễm đất Đối với việc làm bầu khơng khí ngồi chức điều tiết khí cacbơnic (CO2), cánh đồng lúa cịn hấp thu khí độc khí sunfurơ (SO2) khí nitơ ôxyt (NO2) Mỗi năm lúa hấp thu 4,86kgSO 7,87kngO2 Nếu tính thể tích khí số làm phải kinh ngạc Như biết, ngồi cacbon diơxyt (CO 2) mêtan (CH4) hợp chất chứa cacbon phong phú khí Và hàng năm lượng CH khí tăng lên khoảng 0,8 - 1,0% Trong vòng 150 năm trở lại đây, lượng CH khí tăng lên lần Mặc dù nồng độ tương đối thấp CH có tầm quan trọng đặc biệt mơi trường Nó loại khí có liên quan tới khí hậu đóng góp khẳng 20% vào nóng lên khí hậu tồn cầu 0,70C vịng 100 năm qua Tác động tăng lên ôxy hóa CH4 phản ứng OH- nồng độ NOx cao dẫn tới việc hình thành ơzơn (O3) tầng đối lưu gây ảnh hưởng tới điều kiện khí hậu Hơn nữa, nồng độ ơzơn tầng đối lưu định tiềm ơxy hóa tầng có ảnh hưởng tới phân bố tính phong phú hợp phần mơi trường khác Nguồn gốc chủ yếu CH4 bề mặt Trái Đất với diện tích khoảng 150 triệu km 2, thơng qua qúa trình khống hóa chất hữu vi sinh vật điều kiện khử hoàn tồn Q trình xảy ĐNN (đầm lầy, ruộng lúa, đầm phá, bãi rác) trình lên men máy tiêu hóa động vật loài động vật ăn cỏ khác * Phát thải khí CH4 ruộng lúa: Tồn giới có khoảng 79 triệu ha, với 43% (34 triệu ha) Đông Á (Trung Quốc, Đài Loan, Nhật, Triều Tiên), 24 triệu Nam Á 15 triệu Đơng Nam Châu Á Những nước có nhiều diện tích ĐNN trồng lúa Trung Quốc (31 triệu ha), Ấn Độ (19 triệu ha); Inđônêsia (7 triệu ha) Việt Nam (4 triệu ha) (Thomas Fairhurst, 2000) Thế phát thải CH 4từ ruộng lúa nguồn chủ yếu CH4 khí Khoảng 90% diện tích trồng lúa phân bố Châu Á Sự ngập nước làm cho đất trạng thái khử sản sinh CH4 Sự hình thành CH4 ruộng lúa ảnh hưởng đến nồng độ, phân bố CH khí Koyama nghiên cứu vào năm 1964 Dựa vào thí nghiệm phịng mẫu đất lúa Nhật Bản, tác giả ước tính hàng năm phát thải CH4 từ ruộng lúa vào khí khoảng 190 triệu năm đầu thập kỷ 60 Đến năm 1970, theo Ehhalt Schmidt (1968) ước tính khoảng 280 triệu tấn/năm Nghĩa chiếm 50% tổng lượng CH4 phát thải vào khí Thí nghiệm đo trực tiếp ngồi ruộng lúa lượng CH phát thải thực vào năm 1980 California (Mỹ) Cicerone Shetter (1981) cho biết, lượng phát thải CH4 vào khoảng 59 triệu tấn/năm Sau đó, năm 1984 Seiler lặp lại thí nghiệm Tây Ban Nha đưa giá trị tương tự từ 35 - 59 triệu tấn/năm Holzapfer Seiler (1986) đo lượng CH phát thải từ ruộng lúa Italia cho kết cao hơn, trung bình từ 12 6mg/m2/giờ Căn vào diện tích đồng lúa nhiệt độ đất 10 khí la 440 – 660 ppm Do hấp phụ đại lượng bị hạn chế nên hàm lượng CO2 khí tăng hàng năm khoảng 0,5% 3,6 Gt cacbon Q trình khóang hố chất hữu đất giải phóng CO phụ thuộc vào nhiều điều kiện khác nhau, hoạt đông vi sinh vật đất, độ ẩm, cấu trúc thành phần giới đất, thành phần khóang hóa đất, khơng khí đất… Các hoạt động sản xuất nơng nghiệp, sử dụng đất có tác động mạnh đến q trình phân giải chất hữu giải phóng CO2 từ đất Trong nông nghiệp đại, với trồng độc canh, sử dụng chủ yếu loại phân khóang làm giảm đáng kể chất hữu đất Các đất rừng hệ sinh thái tự nhiên chuyển sang đất nông nghiệp làm tăng cường chất hữu đất Lượng C chuyển đổi sử dụng đất từ trạng thái hệ sinh thái tự nhiên sang sản xuất nông nghiệp ( nguồn Schesinger, 1986) Lượng C trung bình Trạng thái tự nhiên Khoảng dao động (%) (%) Rừng ôn đới Đồng cỏ ôn đới Rừng nhiệt đới Savan nhiệt đới 34,0 28,6 21,0 46,0 3,0 – 56,5 2,5 – 47,5 1,7 – 69,2 Tốc độ phân hủy chất hữu xúc tiến mạnh q trình sản xuất nơng nh\ghiệp gia tăng hoạt động vi sinh vật điều kiện thuận lợi độ ẩm nhiệt độ Những nghiên cứu lâu dài Đan Mạch cho thấy hàm lượng cacbon đất giảm 25% đất sử dụng phân khoáng (N, P, K) (Dam Kofoed, 1982) Ở đất có thành phần giới nặng hàm lượng C giảm (khoảng 15 – 25%) Hàm lượng chất hữu giảm tới 50% sau đẩt đồng cỏ Chernozem (đất đen ôn đới) chuyển sang đất nông nghiệp (Van Veen Paul, 1981) Các nghiên cứu chung ảnh hưởng trình canh tác đến hàm lượng chất hữu đất fefalit Tây Phi (Bram, 1971) cho thấy chúng khoảng 40 – 60% hàm lượng chất hữu 30% so với đất ban đầu Trong giai đoạn cách mạng nông nghiệp trước đáy, diện tích lớn rừng bị chuyển thành đất nơng nghiệp làm giảm lựơng CO2 lớn, ước tính có tới 537 Gt C (Buringh, 1984) Lượng CO2 giải phóng hàng năm ước tính khác tuỳ theo tác giả (bảng 8.2) Các trình cải tạo đầm lầy, đất giàu chất hữu đóng góp đáng kể vào việc làm tăng lượng CO2 khí 16 Theo Armentano (1980) Trái Đất có khoảng 450x10 10 m2 đất bùn với lượng tích luỹ trung bình C vào khỏang 300 kg/ha/năm Ước tính tổng lượng C tích luỹ hàng năm 0,135 Gt C Theo Armentano (1980) Trái Đất có khoảng 450x1010 m2 đất than bùn với lượng tích luỹ trung bình C vào khoảng 300kg/ha/năm Ước tính tổng lượng C tích luỹ hang năm 0.135 Gt C Duxbury (1979) ước tính có – 35x1010 m2 đát ướt (wetlands) cải tạo làm giải phóng lượng C tưong ứng la 10 T C/ha/năm; hay 0,05 – 0,35 Gt C năm Quá trình tiêu nước đất gley làm giải phóng thêm lượng C 0,01 Gt C/năm Ước tính lượng cacbon giải phóng từ đất năm thập kỷ 80 (1980s) Tác giả Lượng C giải phóng từ đất, Dt C/ năm Bolin, 1977 0,30 Schesinger, 1977 0,85 Buringh, 1984 1,50 – 5,40 Bouwman, 1989 0,10 – 0,40 Detwilet and Hall, 1988 0,11 – 0,25 Armentano Menges (1986) cho đất ướt vùng ôn đới chiếm khoảng 350x1010m2 Trong giai đoạn 1795 – 1980 có khoảng 8,2 x 10 10 m2 chuyển thành đất nông nghiệp 5.5 x 1010 m2 cho đồng cỏ 9,4 x 10 10 m2 cho đất rừng Còn vùng nhiệt đới có khoảng 4% đất ướt cải tạo giai đoạn Hàm lượng C giải phóng q trình vào khoảng 0,15 – 0,184 Gt C/năm Quá trình chặt phá rừng giới đóng góp quan trọng vào việc phát thải khí CO2, ước tính vào khoảng 0,3 – 1,7 Gt C/ năm, hầu hết lượng từ vùng nhiệt đới (Derwiter Hall, 1988) Ngược lại trình trồng rừng lại có tác dụng hấp thu khí CO2 tới 6240 kg C/ha/năm (Sedjo, 1989) II.6.2 Trao đổi cacbon monoxyt (CO) Trên thực tế, CO khơng có ý nghĩa trực tiếp vào cân xạ khí mà chủ yếu có ảnh hưởng đến hàm lượng khí nhà kính như: CH 4, CH3Cl, CH3CCl3 CHClF2 Ngoài CO nguồn quan trọng hình thành CO2 khí Việc tăng hàm lượng CO tầng đối lưu làm giảm hàm lượng OH (Khalit Rasmussens, 1984, 1985) dẫn tới ảnh hưởng đến tầng ozon làm tăng hàm lượng chất khí như: CH4, hydratcacbon – Clo Trong thời gian qua tích lũy CO khí tăng đáng kể , với tốc độ 0,6 – 1%/ năm (Bolle et al, 1986) đến – 6% (Khalit Rasmussens, 1984) Nguồn sản sinh nơi hấp thu CO giới trình bày bảng 8.3 17 Các nguồn sản sinh hấp thu CO (Tg CO/năm) Trung Nguồn Dao động Tác giả bình 1.Nguồn sinh CO - Thực vật 20 – 200 110 Crutzen, 1983 - Đất – 30 17 Conrad Seiler, 1985 - Đốt cháy sinh khối 240 – 1660 840 Crutzen et al, 1979 - Đại dương 20 – 80 40 Longgan et al, 1981 - Đốt nhiên liệu hóa thạch 400 – 1000 450 Longgan et al,1981 - Oxy hoá NHMC* tự nhiên 280 – 1200 560 Longgan et al,1981 - Oxy hóa NHMC nhân tạo – 180 90 Longgan et al,1981 - Oxy hóa CH4 400 – 1000 810 Longgan et al, 1981 2.Nguồn hấp thu CO - Oxy hóa CO thành CO2 1600 – 4000 3170 Longgan et al,1981 - Tích lũy tầng binh lưu 190 – 580 170 Crutzen et al, 1983 - Oxy hóa vi sinh vật đất 190 – 580 450 Crutzen et al, 1983 *NHMC: hydratcacbon không chứa metan Hầu hết đất có khả hấp thụ khí CO 2, đát khơ có khả sinh CO (Bartholomew Alexander, 1981) Vì qú trinh sản sinh CO đất chủ yếu xảy vùng khơ hạnvà bán khơ hạn Q trìng phóng thích CO q trình hố học, ngược lại q trình oxy hóa CO đất lại kết hoạt động vi sinh vật Trên thực tế trình sản sinh CO2 CO thường xảy đồng thời nên khó xác định riêng cho loại Conrat Seiler, 1985 nghiên cứu đất vùng khô hạn cận nhiệt đới cho thấy phụ thuộc chặt chẽ lượng CO sinh với nhiệt độ bề mặt đất, mức độ tiêu thụ CO không phụ thuộc vào nhiệt độ bề mặt đất Điều chứng tỏ CO sinh chủ yếu tầng mặt CO tiêu thụ chủ yếu tầng bên với nhiệt độ thấp Ở vùng khí hậu ơn đới ẩm, q trình sản sinh CO hạn chế, ngược lại trình tiêu thụ CO lại xảy mạnh mẽ Ở vùng nhiệt đới ẩm chưa nghiên cứu đầy đủ Theo Seiler Conrad, 1987 vùng nhiệt đới ẩm, khả tiêu thụ CO lớn sản sinh CO Quá trình sản sinh CO từ đất phạm vi tồn cầu ước tính vào khoảng 17 Tg/năm (3 30 Tg/năm vùng nhiệt đới khô hạn) Lượng tiêu thụ CO vào khoảng 300 – 530 Tg/năm, 70 – 140 Tg/năm oxy hóa vùng nhiệt đới ẩm 18 Trên phạm vi toàn cầu, tổng lượng CO phát thải hàng năm 2920 Tg (1270 – 5700 Tg CO/năm) Các nguồn có khả hấp thu CO 3600 Tg/năm (1960 – 4750 Tg CO/năm).Trong chưa kể đến khả sinh CO đại dương Khả không cân mơ hình phần cho thấy thiếu xác số liệu đưa II.6.3 Trao đổi khí metan (CH4) Khí metan tầng khí biết đến từ năm 1940 CH có khả hấp thu mạnh lượng tia hồng ngoại Hàm lượng CH khí vào khoảng 1,7 ppm.V (ppm V = phần triệu theo thể tích) Bắc bán cầu, 1,6 ppm.V Nam bán cầu (Rasmussen Khalil, 1986; Steele et al 1987) Trong thời gian qua lượng CH4 khí ngày gia tăng Chỉ tính riêng giai đoạn 1978 – 1983, lượng CH4 tăng trung bình 18 ppb.V/năm (ppb.V: phần tỷ theo thể tíc) 1,1% (Bolle et al, 1986) Nguyên nhân làm tăng CH4 khí nguồn thải tăng nguồn hấp thu phân hủy CH lại có hạn (Khalil Rusmussen, 19885) Lượng phát thải CH4 từ nguồn khác trình bày bảng 8.4 (Bouwman, 1990) Nguồn phát thải CH4 Nguồn Đồng lúa Đất ướt Bãi rác thải Đại dương, mặt nước khác Động vật nhai lại Mối Khai thác khí thiên nhiên Khai thác than Đốt sinh khối Các nguồn khác Cộng Tổng nguồn phát thải Tổng nguồn hấp Lượng CH4 (1012 g CH4/năm) 60 – 140 40 – 160 30 – 70 15 – 35 66 – 99 2–5 30 – 40 35 55 – 100 1–2 334 – 714 400 – 600 300 – 6500 Các trình phân giải chất hữu điều kiện kỵ khí dẫn đến hình thành CO2 CH4 Tỷ lệ CO2 CH4 phụ thuộc vào mức độ oxy hóa chất hữu ban đầu - Q trình giải phóng CH4 từ đất lúa: 19 Q trình giải phóng CH4 từ đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác Theo Sebacher et al.(1986) đất bị ngập nước 10 cm có tác động làm tăng q trình giải phóng CH4 Cịn mực nước 10 cm trình giải phóng CH 4, có tương quan thuận với độ sâu tầng đất ngập Trong phẩu diện đất ngập nước thường chia tầng có mức độ khử khác Tầng mặt xem tầng oxy hóa, tiếp đến tầng khử chứa nhiều Fe 2+, Mn4+ tồn NO3- Tiếp theo tầng khử SO42- cuối tầng sản sinh khí CH 4, tầng có điện oxy hóa khử thấp Một phần CH hình thành tầng sản sinh CH4 bị phân hủy tầng đất oxy hóa thực tế có khoảng 23% vào khí Trong trừơng hợp khơng có lúa, khoảng 35% lượng khí phát thải vào khí (Holzapfel – Pschoru et al, 1986) Metan giải phóng vào khí theo đường sau: (1) Sủi bọt: Là tượng hình thành bọt khí từ trầm tích, chiếm khoảng 49 – 64% (Barlett et al, 1988) đến 70% (Crill et al,1988) lượng CH4 phát thải từ đất (2) Khuếch tán: CH4 khuếch tán vào nước tới bề mặt nước vào khí (Sebacher et al 1983) (3) Được vận chuyển thông qua trồng, đặc biệt phần sống nước, lúa (de Bont et al, 1978; Seiler, 1978) Q trình có ý nhĩa quan trọng đất lúa nước Theo Seiler (1984), Holzappel Pschorn et al, (1986) có tới 95% tổng số CH giải phóng tử đất vào khí thơng qua mơ khí lúa Sự CH vào khí thơng qua việc hình thành bong bóng khí có ý nghĩa lớn đất khơng cấy lúa Khi lúa già (lúa chín) có khả giải phóng lượng CH nhiều gấp 20 lần lúa có tuần tuổi Diện tích đất lúa nước giới ước tính 144 x 10 ha, 95% tập trung vùng Đông Á (FAO, 1985), chiếm 9,5% diện tích đất trồng trọt tồn giới ( bảng 8.5) Đất lúa tăng nhanh chóng từ 86x106 lên 144x106 thời gian 50 năm (1935 – 1985), với tốc độ tăng trung bình hàng năm 1,05% Riêng giai đoạn 1950 – 1980 tốc độ tăng đạt 1,23% năm Tuy nhiên năm gần diện tích đất lúa có chiều hướng giảm Diện tích đất lúa giới giai đoạn 1935 – 1985 (107 m2) Châu lục 1935 1950 1960 1970 1980 1985 Châu Phi 1850 2900 2880 3960 8494 5467 Châu Mỹ 1730 3340 4160 7169 9334 8036 Châu Á 82000 87600 110940 122302 128393 129977 Châu Âu 220 300 350 395 366 388 20