Sự ô nhiễm toàn cầu

Sự ô nhiễm toàn cầu Sự ô nhiễm toàn cầu Bởi: PGS TS NGƯT Phạm Văn Huấn voer_nguyenthanhson duvantoan Mở đầu Gia nhập từ nguồn khác nhau, chất làm ô nhiễm mang khí dòng không khí có trật tự (trung bình khoảng thời gian nhỏ lớn) lan truyền ảnh hưởng xáo trộn rối Hệ thống dòng không khí khí phức tạp Thông thường, người ta phân biệt chuyển động qui mô vừa, synop toàn cầu với kích thước phương ngang không vượt 100?200, 1000?2000 km vài nghìn km Không khí khí di chuyển không theo phương ngang, mà phương thẳng đứng Dưới tác động trao đổi rối chuyển động thẳng đứng, diễn vận chuyển tạp chất từ lớp khí tới lớp khác (chẳng hạn, từ lớp đối lưu sang lớp bình lưu) Thời gian lưu lại trung bình tạp chất không rơi lắng (nhẹ) khoảng năm lớp bình lưu, 1?4 tháng lớp đối lưu thượng 6?10 ngày lớp đối lưu hạ Với khoảng thời gian tồn vậy, tạp chất kịp lan truyền xa nhiều nghìn kilômet khỏi nơi chúng gia nhập vào khí Với tốc độ trung bình (khoảng 30?35 m/s) dòng hướng tây quan trắc thấy lớp đối lưu thượng lớp bình lưu hạ vĩ độ trung bình, sôn khí kịp lan vòng quanh địa cầu vòng 10?12 ngày Tốc độ chuyển động không khí phương kinh tuyến nhỏ nhiều so với tốc độ vĩ hướng Do đó, sôn khí lan truyền từ đới vĩ độ tới đới vĩ độ khác, từ bán cầu bắc tới bán cầu nam, chậm nhiều so với lan truyền phương vĩ tuyến Quan trắc gió đại lượng khí tượng khác nhiều vùng Trái Đất hoàn toàn chưa đủ Nếu theo dõi lan truyền sôn khí, ước lượng tốc độ dòng không khí Với vai trò đó, tạp chất sử dụng vật đánh dấu (trasser) dòng khí toàn cầu trao đổi rối Các tạp chất phóng xạ Những thập niên gần người ta nhận liệu đầy đủ lan truyền tạp chất phóng xạ, tạp chất nguy hiểm nhất, đặc biệt nguy hiểm “kỉ nguyên nguyên tử” bắt đầu diễn (từ năm bốn mươi) 1/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Độ phóng xạ khí tăng lên mạnh năm 50 đầu năm 60 vụ thử vũ khí hạt nhân lan tràn Mặc dù năm 1963 cấm thử vũ khí khí vũ trụ, số nước (Trung Quốc, Pháp) không tham gia Hiệp ước tiếp tục thử vũ khí hạt nhân Hậu vấn đề ô nhiễm phóng xạ khí giữ nguyên tính thời tận ngày Các tạp chất phóng xạ nhập vào khí từ bốn nguồn chia thành bốn nhóm Nhóm thứ gồm đồng vị số nguyên tố phóng xạ có vỏ Trái Đất sản phẩm phân hủy chất đó: rađôn (222Rn), 210Pb (RaD), 210Bi (RaE), 210Pb (RaF) Nhóm thứ hai gồm đồng vị nguồn gốc vũ trụ tạo thành tương tác nguyên tử không khí với xạ vũ trụ: 22Na, 7Be, 32P, 33P, 14C, 3H Các đồng vị nguồn gốc nhân tạo - sản phẩm vụ nổ hạt nhân (14C, 3H, 131I, 90Sr, 137 Cs, 144Ce, 95Zr ) - làm thành nhóm thứ ba thứ bốn Phần lớn đồng vị phóng xạ khí liên kết với hạt sôn khí Sự rơi lắng hạt trường trọng lực rửa trôi giáng thủy mặt làm phức tạp hóa việc sử dụng quan trắc lan truyền đồng vị với tư cách vật đánh dấu dòng không khí, mặt khác - cho phép ta lợi dụng quan trắc để nghiên cứu trình hình thành mây, sương mù giáng thủy Đo hàm lượng đồng vị thực cầu thám không, phòng thám không, máy bay thiết bị đặt mặt đất cách thổi lượng không khí định qua lọc hiệu cao sau xác định đồng vị xạ bêta nhờ phép phân tích hóa phóng xạ đồng vị phóng xạ gamma nhờ phép phân tích trắc phổ Số lượng lần đo khí tự tương đối (vì khó khăn đắt giá) Đó chủ yếu lần đo sản phẩm nổ hạt nhân số vùng địa lý riêng biệt Chúng dẫn số liệu biến thiên hàm lượng chất phóng xạ khí tự lân cận mặt đất Trên hình 3.1 dẫn trị số trung bình mùa hàm lượng tổng cộng 90Sr vùng nút đối lưu (9?15 km), lớp bình lưu hạ (21 km) bình lưu trung (21?40 km) Độ phóng xạ 90Sr đạt trị số cực đại bắc bán cầu vào mùa xuân năm 1963, nhiều năm trước năm có nhiều vụ thử vũ khí hạt nhân khí thuộc bắc bán cầu Ở nam bán cầu, hàm lượng 90Sr đạt cực đại sau khoảng nửa năm, giá trị độ phóng xạ nhỏ số lần so với bắc bán cầu 2/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Hình 3.1 Biến thiên theo thời gian hàm lượng tổng cộng 90Sr bán cầu bắc (a) nam (b) lớp 21?40 km (1); 15?21 km vĩ độ 30?90o (2) 0?30o (3), 9?15 km vĩ độ 30?90o (4) Đ - mùa đông, X - mùa xuân, H - mùa hè, T - mùa thu Sau năm 1963, Liên Xô, Mỹ Anh không thử vũ khí hạt nhân khí nữa, kết hàm lượng 90Sr (cũng đồng vị phóng xạ khác) lớp bình lưu giảm (một chút tăng nửa sau năm 1967 bắc bán cầu có lẽ vụ nổ hạt nhân Trung Quốc hay Pháp) Trong lớp (0?15 km) đới vĩ độ 30?90o hai bán cầu hàm lượng 90Sr cực đại vào mùa đông xuân cực tiểu vào mùa thu Theo số liệu quan trắc buồng thám không (trên vĩ độ 31o) lớp 24?32 km, biến trình năm hàm lượng 90Sr có dạng ngược lại: cực đại - mùa hè thu, cực tiểu - cuối đông xuân Như vậy, lượng lớn sản phẩm nổ hạt nhân từ lớp bình lưu trung vĩ 3/20 Sự ô nhiễm toàn cầu độ trung bình cao vào lớp bình lưu hạ sau vào lớp đối lưu, dẫn tới cực đại rơi lắng hàm lượng 90SR vào mùa thu gần mặt đất Mặc dù vụ nổ hạt nhân tiến hành độ cao vĩ độ khác nhau, khoảng năm sau vụ nổ, tranh phân bố sản phẩm phóng xạ lớp bình lưu quan sát thấy nhiều nét giống Cực đại nồng độ tất đồng vị nằm lớp bình lưu chí tuyến lớp 20?50 km, cực đại thứ sinh - lớp bình lưu hạ lớp đối lưu thượng vĩ độ trung bình cao bắc bán cầu Tổng lượng rơi sôn khí phóng xạ xác định lục địa đại dương cách thu nhận mẫu bảng bẫy có tính chất dính cấu trúc vải, rãnh bẫy thành cao khác nhau, bình bẫy thành cao thường đặt độ cao m Những đợt đo 20?25 năm gần tiến hành cách hệ thống tất nước công nghiệp phát triển nhằm kiểm soát vô tuyến rơi sản phẩm nổ hạt nhân xuống đất Khối lượng chủ yếu sôn khí phóng xạ rửa trôi từ khí rơi xuống đất với giáng thủy Một phận nhập với bụi sôn khí dạng rắn khác (gọi rơi khô) Việc tổng hợp kết quan trắc mạng lưới trạm tầu cho phép lập đồ rơi sôn khí phóng xạ toàn cầu (thí dụ, 90Sr), dẫn tới kết luận khối lượng sản phẩm nổ hạt nhân chủ yếu (theo tình hình năm 1967) nằm bắc bán cầu với hàm lượng cực đại đới 30?50 oVB Theo số liệu đo đạc 100 điểm phân bố gần 80 oKT đới 70 oVB ? 60 oVN, nồng độ 90Sr lớp sát đất cực đại vào tháng ba - tháng sáu đới 20?40 oVB, từ năm 1963 đến năm 1967 trị số cực đại giảm khoảng 20 lần Ở nam bán cầu, cực đại 90Sr đạt muộn (vào cuối năm 1964) đới 20?30 oVN, nồng độ 90Sr nam bán cầu khoảng 10 lần nhỏ so với bắc bán cầu Người ta nhận thấy có mối liên hệ trực tiếp nồng độ 137Cs hoạt độ Mặt Trời Các vụ nổ hạt nhân thực Trung quốc tiếp tục làm ô nhiễm khí tạp chất phóng xạ Được mang dòng không khí, chúng rơi xuống 4/20 Sự ô nhiễm toàn cầu lãnh thổ Liên Xô Sau vụ nổ, qua khoảng thời gian lớn hay nhỏ (tùy thuộc độ cao nâng lên sản phẩm nổ) nồng độ rơi lắng tạp chất xuống mặt đất tăng lên Các mức ô nhiễm Liên Xô tăng lên trung bình từ phía bắc xuống phía nam, từ phía tây sang phía đông Những mức ô nhiễm phóng xạ cao quan trắc thấy vùng Primore, Trung Á Ngoại Kapkazơ (theo số liệu K P Makhonko nnk., năm 1975?1980) Thời gian gần đây, người ta tiến hành đánh giá biến đổi có trạng thái môi trường ảnh hưởng việc sử dụng tràn lan vũ khí hạt nhân chiến Theo báo cáo Học viện Quốc gia Hoa Kỳ, nhóm nhà chuyên môn chuyên gia chuẩn bị, kích nổ nguồn dự trữ hạt nhân tổng công suất 104 triệu (tức tương ứng với khoảng nửa công suất tích lũy) gây nên biến đổi sau môi trường: a) Phát thải ôxit nitơ vào lớp bình lưu kéo theo giảm sút hàm lượng chung ôzôn 30?70 %; b) Giảm nhập lượng xạ cực tím làm giảm đáng kể sản lượng nông nghiệp; c) Các tia phóng xạ gây tổn thương cho sống Trái Đất, làm gia tăng bện ung thư bệnh liên quan đến gien Tuy nhiên, nhóm đến kết luận rằng, đòn tổng công hạt nhân gây nên hủy hoại to lớn, song hậu không mang tính thảm họa qui mô toàn cầu khoảng thời gian số thập niên, sau 2?4 năm phục hồi hàm lượng ôzôn khí quyển, sau 25 năm toàn sinh trở lại trạng thái bình thường (ngoại trừ quốc gia bị công trực tiếp) Liên hiệp nhà khoa học Mỹ không đồng ý với kết luận này, khoa học chưa đánh giá cách đủ xác định hậu sinh học kinh tế vụ nổ với công suất cỡ 104 triệu Theo ước lượng Iu A Izrael, V N Petrov Đ A Severov, xảy vụ nổ công suất số triệu tổng hàm lượng ôzôn cột thẳng đứng vùng nổ giảm 20?25 % phục hồi khoảng sau ngày, ảnh hưởng vụ nổ với công suất vài chục triệu - giảm 75?80 % chu kỳ phục hồi tăng lên đến khoảng tuần lễ Nếu bắc bán cầu tiến hành vụ nổ tổng công suất 104 triệu tấn, tùy thuộc độ cao ổn định đám mây nổ hạt nhân, thiết lập trạng thái hàm lượng ôzôn toàn khí bán cầu từ 40 đến 70 % lượng tự nhiên Iu A Izrael kết tác động vụ nổ tới sinh môi trường sống gồm: 5/20 Sự ô nhiễm toàn cầu a) Sự ô nhiễm phóng xạ môi trường dẫn tới tổn thương tia xạ (bức xạ gamma bêta) biến đổi tính chất điện khí (bao gồm ion); b) Sự ô nhiễm khí sôn khí, kèm theo biến đổi tính chất xạ khí hệ biến đổi thời tiết khí hậu; c) Sự ô nhiễm khí chất dạng khí (mêtan, êtilen khí khác) ảnh hưởng tới dòng xạ Mặt Trời Trái Đất chế độ nhiệt khí quyển; d) Hỏa hoạn tràn lan thành phố, rừng, khu vực khai thác khí dầu Phân tích tác động dẫn tới kết luận: vụ nổ hạt nhân, đặc biệt sử dụng rộng, dẫn tới tác động hủy hoại qui mô địa phương, mà gây nên xáo trộn toàn cầu nghiêm trọng - mang lại biến đổi khí hậu không đảo ngược được, phá hủy lớp ôzôn Trái Đất, xáo trộn hoàn toàn sinh Độ cao nâng lên mây hạt nhân Trong vụ nổ hạt nhân tạo thành cầu lửa nóng, nguồn phát xạ ánh sáng sóng va đập Tại thời điểm nổ, nhiệt độ cầu lửa số triệu độ Kelvin Tuy nhiên, qua 10?15 s sau nổ, nhiệt độ giảm xuống đến 000?3 000 K cầu ngừng phát sáng Tới thời điểm kết thúc phát sáng, áp suất khí bên cầu thực tế không khác biệt so với áp suất không khí xung quanh Người ta qui ước chia vụ nổ hạt nhân thành vụ nổ không khí, mặt đất lòng đất (hay nước) Với vụ nổ không khí, cầu lửa không tiếp xúc với mặt đất toàn bụi phóng xạ tạo thành từ tàn dư phóng xạ (các mảnh vụn) bom, bốc nổ sau ngưng tụ nguội lạnh Với vụ nổ mặt đất, cầu lửa tiếp xúc với mặt đất, nhiều đất đá bị vỡ vụn chủ yếu giai đoạn nhiệt độ cầu lửa cao, hút vào cầu lửa Trong điều kiện đó, lớp đất đá bề mặt bán kính vài trăm mét bị bốc trộn lẫn với sản phẩm phóng xạ vụ nổ Những hạt rắn tạo thành trình nguội dần vật mang tính phóng xạ 6/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Nhân tố có tác dụng làm lạnh cầu làm tăng thể thể tích - lôi (sự liên kết) không khí xung quanh vào đám mây phóng xạ nâng lên Thể tích cầu độ cao cực đại khoảng 000 lần lớn so với mực xuất phát; giãn nở đoạn nhiệt thể tích tăng lên 5?6 lần Cơ chế lôi chủ yếu chế rối, số hạt không khí di chuyển từ khí vào đám mây, 7/20 Sự ô nhiễm toàn cầu số hạt khác - từ đám mây khí Trong trình chuyển động này, diễn vận chuyển nhiệt tạp chất phóng xạ từ đám mây khí Kể từ thời điểm cầu ngừng phát sáng, tức không cầu lửa nữa, ước lượng định lượng cho thấy, nhân tố thứ ba - phát xạ đám mây - không vai trò đáng kể làm nguội lạnh đám mây Trong thành phần đám mây, bên cạnh hạt phóng xạ có giọt nước Chúng xuất ngưng tụ lượng nước tạo thành kết bốc nước chứa đất nâng lên khí vùng trấn tâm nổ Hơi nước vào đám mây nước từ khí xung quanh bị lôi vào với không khí Chừng nhiệt độ cầu cao nhiệt độ tới hạn nước (bằng 647 K), nước không ngưng tụ Sau đạt nhiệt độ 647 K, nhiệt độ giảm tiếp kèm theo ngưng tụ nước tạo giọt nước Màu đám mây: trắng xám, chứng tỏ đám mây hạt nhân có chứa giọt nước Còn trước bắt đầu trình ngưng tụ, màu cầu lúc đầu trắng lóa, sau màu đỏ lửa nâu tối Trong thời gian nâng lên, đám mây có dạng hình nấm Phần nấm lúc đầu giống xoáy toroit mạnh, tốc độ quay chậm dần nâng lên cao Tại độ cao cực đại, đám mây đồng toàn thể tích có dạng hình ellipsoit tròn xoay Sự nâng lên đám mây diễn nhiệt độ bắt đầu nhiệt độ khí xung quanh Về phương diện vật lý, rõ ràng nguội lạnh đám mây tác động xáo trộn (lôi cuốn) với không khí xung quanh (mà nhân tố nhân tố chính) diễn chậm kích thước ban đầu cầu lửa lớn Về phần mình, kích thước cầu lửa lớn vụ nổ mạnh Như vậy, ta có kết luận độ cao nâng lên cực đại đám mây phóng xạ, kích thước độ cao đó, tăng lên theo tăng công suất vụ nổ hạt nhân Đơn vị công suất vụ nổ lượng nhiệt tỏa nổ trotil Trong bảng 3.1 dẫn trị số độ cao cực đại đám mây hạt nhân, kích thước phương thẳng đứng phuơng ngang ứng với công suất nổ khác trạng thái trung bình khí Bảng 3.1 Độ cao nâng cực đại kích thước đám mây nổ hạt nhân mặt đất Công suất nổ, ngàn Độ cao mây, km 8/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Bán kính mây, km Công suất nổ, ngàn Độ cao mây, km Dưới Bán kính mây, km 0,5 2,7 2,1 0,7 100 14,6 11,0 6,1 3,3 2,4 0,9 200 17,0 12,0 8,0 4,6 3,7 1,2 500 19,0 13,0 12,0 7,0 5,5 1,7 000 21,0 14,5 16,0 10 8,2 6,7 2,3 000 23,0 15,0 22,0 20 10,0 8,2 3,1 000 27,0 16,0 29,0 50 12,5 9,8 4,6 Từ bảng 3.1 suy độ cao nâng lên cực đại biến thiên 2,7 27 km, bán kính - 0,7 29 km tương ứng với biến thiên công suất vụ nổ (tương đương trotil) từ 500 đến triệu Ngoài công suất vụ nổ, nhân tố khí tượng, trước hết phân bố nhiệt độ tốc độ gió theo độ cao (phân tầng nhiệt gió) có ảnh hưởng tới độ cao nâng lên mây hạt nhân Về mặt vật lý, hiển nhiên phân tầng nhiệt lớp khí ổn định độ cao san nhiệt độ độ cao nâng lên mây hạt nhân nhỏ 9/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Ảnh hưởng điều kiện khí tượng tới độ cao mây hạt nhân 10/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Hình 3.2 Độ cao nâng lên mây hạt nhân đới vĩ độ khác - nhiệt đới, 2, - vĩ độ trung bình, mùa hè (2) mùa đông (3), - vĩ độ cao, - độ dày mây; điểm gấp khúc đường cong tương ứng với độ cao nút đối lưu 11/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Sự lắng đọng mây phóng xạ xuống mặt đất Sự nâng lên mây nổ hạt nhân kết thúc nhiệt độ nhiệt độ không khí xung quanh Sau đó, chuyển động mây định hai nhân tố: tác động trọng lực kết hợp với lực cản từ phía không khí trường gió Dưới tác động nhân tố thứ nhất, diễn trình hạ xuống hạt phóng xạ, tác động nhân tố thứ hai - trình vận chuyển mây phương ngang Ta xét ảnh hưởng tốc độ gió lên trình lắng đọng mây phóng xạ Đơn giản vấn đề giải trường hợp mây cấu tạo từ hạt kích thước tốc độ gió không đổi cường độ lẫn hướng tất độ cao Trong trường hợp lý tưởng này, quỹ đạo hạt đường thẳng với góc nghiêng so với trục x (hướng dọc theo gió) tỉ số w/c (w-tốc độ rơi hạt, c-tốc độ gió) Khoảng cách phương ngang x1 mà hạt nằm độ cao z1 thời điểm ban đầu di chuyển được, xác định từ quan hệ 12/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Trong trường hợp này, vết đám mây mặt đất hình dạng trùng với dạng đám mây thời điểm đạt độ cao cực đại Theo (3.10), ta có c lớn w lần, chiều dài vết lớn độ cao mây ngần lần Trong điều kiện thực, mây phóng xạ gồm hạt kích thước khác nhau, tốc độ gió biến thiên với độ cao độ lớn hướng Chúng ta xem phân bố tốc độ gió với độ cao thời điểm nổ hạt nhân biết Nó nhận quan trắc trực tiếp (cách tin cậy nhất), dựa dự báo Ta chia lớp khí mặt đất ranh giới đám mây phóng xạ thành số lớp, độ dày lớp chọn cho phạm vi lớp tốc độ gió (độ lớn hướng) xem không phụ thuộc độ cao Nếu độ dày lớp chọn cho hạt kích thước cố định qua lớp thời 13/20 Sự ô nhiễm toàn cầu 14/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Vì mối phụ thuộc tốc độ rơi từ độ cao (qua nhiệt độ) hạt bán kính khác thực tế nhau, nên chuyển sang hạt kích thước khác không ảnh hưởng tới việc chọn độ dày lớp: Nếu tốc độ gió biến đổi theo thời gian, dựng toán đồ thứ hai tương ứng với điều kiện diễn sau 2, 4, kể từ thời điểm nổ Vùng rơi hạt ứng với thời điểm cho xác định cách nội suy toán đồ liên tiếp Thông thường, tổng thời gian rơi lắng gần sản phẩm phóng xạ vụ nổ hạt nhân 6?8 bom công suất trung bình lớn Kích thước vùng chịu nhiễm dao động phạm vi rộng tùy thuộc vào tốc độ gió biến thiên với độ cao Với tư cách làm thí dụ, hình 3.5 dẫn diện tích nhiễm phóng xạ tính máy tính ứng với hai dạng phân bố tốc độ gió theo độ cao sau 0,5, 1, kể từ thời điểm nổ (công suất vụ nổ triệu tấn) Trường hợp thứ số trường hợp - tốc độ gió biến đổi hướng độ cao lớn (gần 20 km); đó, đường đẳng mức phóng xạ trông giống hình ellip vươn dài hướng gió Trong trường hợp thứ hai, tốc độ gió lớp đến 20 km biến đổi mạnh hướng, đó, đường đẳng mức phóng xạ có dạng gần với đường tròn 15/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Diện tích nhiễm trường hợp thứ hai nhỏ nhiều, mức phóng xạ lớn so với trường hợp thứ Hình 3.5 Thí dụ tính diện tích nhiễm phóng xạ sau 0,5, 1, kể từ thời điểm nổ ứng với gió biến đổi tới độ cao 20 km (a) ứng với hướng gió biến đổi mạnh tới độ cao 20 km (b) Các chữ số đường đẳng trị - mức phóng xạ (R/h) Vì khí có nhiều dạng trắc diện tốc độ gió, nên từ vừa nhận xét đây, suy diện tích vùng nhiễm hạt phóng xạ có hình dạng khác cho dù vụ nổ công suất Gió trung bình Ngoài sơ đồ dự báo tình hình phóng xạ khu vực nổ hạt nhân xem xét có tính đến biến đổi tốc độ gió, phương pháp phổ biến rộng rãi nữa, phương pháp dự báo theo gọi gió trung bình, hay gió trung bình hữu hiệu Đó tổng vectơ tốc độ gió từ mặt đất tới đỉnh vòm mây hạt nhân thời điểm mây đạt độ cao cực đại, đem chia cho số vectơ lấy tổng 16/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Hình 3.6 Sơ đồ xây dựng vết mây phóng xạ mặt đất Từ lập luận thí dụ đây, suy dự báo tình hình phóng xạ theo gió trung bình sử dụng với tư cách phép gần thứ (khá thô) Vấn đề ôzôn khí Ôxy ba nguyên tử (O3) gọi ôzôn Mặc dù với lượng vô nhỏ khí quyển, giữ vai trò quan trọng trình tượng khí Lớp ôzôn có chức khiên che chắn cho thể sống, kể người, khỏi tác động hủy diệt xạ cực tím khắc nghiệt Mặt Trời 17/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Các số hấp thụ ôzôn vùng phổ lớn đến mức xạ Mặt Trời hoàn toàn bị hấp thụ phần cao lớp ôzôn - độ cao 45?50 km Nhờ đó, nhiệt độ không khí phần lớp bình lưu (trên độ cao khoảng 50 km) tăng đến trị số gần không Các tia cực tím có hoạt tính sinh học cao: chúng làm chết nhiều loại vi khuẩn, làm rám nắng chí gây bỏng da người, trợ giúp thành tạo vitamin D thể thúc đẩy tăng trưởng ngăn ngừa bệnh còi xương trẻ em Tuy nhiên, liều lượng không lớn, xạ cực tím có ích Chúng ta biết tác hại phơi nắng thái liên hệ với bệnh ung thư Và điều kiện có phần nhỏ tia hoạt tính sinh học (với bước sóng 0,29?0,32 μm) tới mặt đất Trong trường hợp ôzôn, tia cực tím hoạt tính sinh học có khả làm thay đổi hẳn tất trình sinh học, toàn sống hữu Trái Đất Từ trở nên dễ hiểu, người ta ý tới công nghiên cứu ôzôn khí Mối quan tâm đặc biệt mạnh mẽ năm gần đây, sau người ta phát thấy giảm sút đột ngột hàm lượng ôzôn phía lục địa Nam Cực - tượng “lỗ thủng ôzôn” Chúng đưa số dẫn liệu ôzôn (thông tin đầy đủ có giáo trình chuyên môn khác) Ôzôn quan sát thấy lớp từ mặt đất tới độ cao khoảng 70 km, khối lượng chủ yếu tập trung lớp 15?55 km cực đại nồng độ lớp 20?25 km Tổng hàm lượng ôzôn (X) biểu diễn thành cột thẳng đứng, qui áp suất tiêu chuẩn (1013 hPa) nhiệt độ oC, dao động từ đến mm Đại lượng X gọi độ dày qui chuẩn lớp ôzôn 18/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Mặc dù dao động hàm lượng ôzôn trước biết, song giảm đột ngột bên Nam Cực điều bất ngờ Thay cực đại thông thường quan sát thấy vào mùa xuân (thường lớn 340 phần triệu), năm 1979 vào tháng mười năm, tận 1986, quan sát thấy giảm mạnh tổng hàm lượng ôzôn - lỗ thủng ôzôn hình thành Diện tích lỗ thủng năm lớn hơn, đạt tới số triệu kilômet vuông vào năm 1984?1985 Bắt đầu từ năm 1982, tâm lỗ thủng bắt đầu hình thành vùng cực đại tương đối hàm lượng ôzôn (gần 250 phần triệu), xung quanh trì vòng hàm lượng ôzôn thấp Một số giả thuyết thành tạo lỗ thủng ôzôn đưa Giả thuyết thứ liên hệ hình thành lỗ thủng với chu trình 11 năm hoạt động Mặt Trời Các năm 1975?1986 ứng với chu trình thứ 21 mạnh hoạt động Mặt Trời (tại cực đại hoạt độ, số vết đen Mặt Trời chu trình đạt tới 170, điều kiện trung bình, số 100? 110) Do ảnh hưởng xạ Mặt Trời, lớp trung lớp bình lưu thượng, hàm lượng ôxit nitơ tăng - vào năm cực đại hoạt độ, tăng 50?60 % so với điều kiện trung bình Sự vận chuyển NOx tiếp sau tới phần lớp bình lưu (độ cao 20?30 km) phản ứng quang hóa chu trình nitơ NO + O3 → NO2 + O2, NO2 + O → NO + O2, O3 + O → 2O2 dẫn tới làm giảm hàm lượng ôzôn Ngoài chu trình nitơ, phản ứng chu trình clo, hyđrôgien, brom-clo số chu trình khác làm giảm O3, phản ứng xảy nhanh nhiều có mặt mây lớp bình lưu Tuy nhiên, chế quang hóa nitơ liên quan với hoạt độ Mặt Trời mâu thuẫn với thực tế chu trình thứ 19, chu trình mạnh (số vết đen lúc cực đại đạt tới 180), người ta không quan sát thấy giảm hàm lượng ôzôn đáng kể 19/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Giả thuyết thứ hai liên hệ thành tạo lỗ thủng ôzôn với hoàn lưu chung khí Nếu hoàn lưu làm tăng dòng ôxit nitơ nguồn gốc nhân sinh (cũng ôxit clo, brôm ) từ vĩ độ thấp trung bình tới vĩ độ cao, ảnh hưởng phản ứng nói tới trên, hàm lượng ôzôn giảm Sự vận chuyển tạp chất nhân sinh thực dòng không khí chuyển động có trật tự (kiểu nhân hoàn lưu) trình di chuyển xoáy synop (xoáy thuận xoáy nghịch) đới vĩ độ Tuy nhiên, ta không hiểu bắc bán cầu, nơi hợp chất clo, brôm hợp chất khác phá hủy ôzôn nhập vào lớp bình lưu nhiều so với nam bán cầu mà chế liên quan tới vận chuyển tạp chất nhân sinh lại không biểu lộ, không mùa Vấn đề ôzôn nói chung lỗ thủng ôzôn nói riêng cần phải nghiên cứu tiếp mặt lý thuyết thực nghiệm 20/20 [...]... ta không hề quan sát thấy một sự giảm hàm lượng ôzôn đáng kể 19/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Giả thuyết thứ hai liên hệ sự thành tạo lỗ thủng ôzôn với hoàn lưu chung khí quyển Nếu như hoàn lưu làm tăng dòng các ôxit nitơ nguồn gốc nhân sinh (cũng như các ôxit clo, brôm ) từ các vĩ độ thấp và trung bình đi tới các vĩ độ cao, thì do ảnh hưởng của các phản ứng đã nói tới ở trên, hàm lượng ôzôn sẽ giảm Sự vận... chuẩn của lớp ôzôn 18/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Mặc dù về những dao động hàm lượng ôzôn trước đây cũng đã được biết, song nó giảm đột ngột bên trên Nam Cực là một điều bất ngờ Thay vì cực đại thông thường quan sát thấy vào mùa xuân (thường lớn hơn 340 phần triệu), bắt đầu từ năm 1979 vào tháng mười mỗi năm, cho đến tận 1986, đã quan sát thấy sự giảm mạnh tổng hàm lượng ôzôn - lỗ thủng ôzôn đã hình thành.. .Sự ô nhiễm toàn cầu Hình 3.2 Độ cao nâng lên của mây hạt nhân ở các đới vĩ độ khác nhau 1 - nhiệt đới, 2, 3 - các vĩ độ trung bình, mùa hè (2) và mùa đông (3), 4 - các vĩ độ cao, 5 - độ dày mây; những điểm gấp khúc trên các đường cong tương ứng với độ cao nút đối lưu 11/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Sự lắng đọng mây phóng xạ xuống mặt đất Sự nâng lên của mây nổ hạt nhân sẽ... hiện tượng khí quyển Lớp ôzôn có chức năng như một chiếc khiên che chắn cho các cơ thể sống, kể cả con người, khỏi tác động hủy diệt của bức xạ cực tím khắc nghiệt của Mặt Trời 17/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Các chỉ số hấp thụ ôzôn trong vùng phổ này lớn đến mức bức xạ Mặt Trời hoàn toàn bị hấp thụ ngay ở phần cao nhất của lớp ôzôn - trên độ cao 45?50 km và hơn Nhờ đó, nhiệt độ không khí ở phần trên của... đem chia cho số vectơ đã được lấy tổng 16/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Hình 3.6 Sơ đồ xây dựng vết mây phóng xạ trên mặt đất Từ những lập luận và những thí dụ trên đây, suy ra rằng dự báo tình hình phóng xạ theo gió trung bình có thể sử dụng chỉ với tư cách là phép gần đúng thứ nhất (khá thô) Vấn đề ôzôn khí quyển Ôxy ba nguyên tử (O3) gọi là ôzôn Mặc dù với lượng vô cùng nhỏ trong khí quyển, nó đang giữ vai... gió (độ lớn và hướng) có thể xem là không phụ thuộc độ cao Nếu độ dày các lớp được chọn sao cho các hạt kích thước cố định đi qua các lớp trong cùng một thời 13/20 Sự ô nhiễm toàn cầu 14/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Vì mối phụ thuộc của tốc độ rơi từ độ cao (qua nhiệt độ) đối với các hạt bán kính khác nhau thực tế như nhau, nên chuyển sang các hạt kích thước khác không ảnh hưởng tới việc chọn độ dày lớp:... trường hợp không có quyển ôzôn, thì những tia cực tím hoạt tính sinh học có khả năng làm thay đổi hẳn tất cả các quá trình sinh học, và có thể là toàn bộ sự sống hữu cơ trên Trái Đất Từ đó trở nên dễ hiểu, vì sao người ta rất chú ý tới công cuộc nghiên cứu ôzôn khí quyển Mối quan tâm này đặc biệt mạnh mẽ hơn trong những năm gần đây, sau khi người ta phát hiện thấy sự giảm sút đột ngột hàm lượng ôzôn phía... ôzôn phía trên lục địa Nam Cực - hiện tượng “lỗ thủng ôzôn” Chúng tôi sẽ đưa ra một số dẫn liệu về ôzôn (thông tin đầy đủ hơn có trong các giáo trình chuyên môn khác) Ôzôn được quan sát thấy trong lớp từ mặt đất tới độ cao khoảng 70 km, nhưng khối lượng chủ yếu của nó tập trung trong lớp 15?55 km và cực đại nồng độ ở lớp 20?25 km Tổng hàm lượng ôzôn (X) biểu diễn thành một cột thẳng đứng, nếu qui nó... lỗ thủng mỗi năm một lớn hơn, đạt tới một số triệu kilômet vuông vào các năm 1984?1985 Bắt đầu từ năm 1982, ở tâm lỗ thủng bắt đầu hình thành một vùng cực đại tương đối hàm lượng ôzôn (gần 250 phần triệu), xung quanh nó duy trì một vòng hàm lượng ôzôn thấp Một số giả thuyết về sự thành tạo lỗ thủng ôzôn đã được đưa ra Giả thuyết thứ nhất liên hệ sự hình thành lỗ thủng với chu trình 11 năm của hoạt động... những dòng không khí chuyển động có trật tự (kiểu các nhân hoàn lưu) cũng như trong quá trình di chuyển các xoáy synop (xoáy thuận và xoáy nghịch) giữa các đới vĩ độ Tuy nhiên, ta không hiểu tại sao ở bắc bán cầu, nơi các hợp chất của clo, brôm và các hợp chất khác phá hủy ôzôn nhập vào lớp bình lưu nhiều hơn so với ở nam bán cầu mà cơ chế liên quan tới vận chuyển các tạp chất nhân sinh lại không hề biểu ... sinh môi trường sống gồm: 5/20 Sự ô nhiễm toàn cầu a) Sự ô nhiễm phóng xạ môi trường dẫn tới tổn thương tia xạ (bức xạ gamma bêta) biến đổi tính chất điện khí (bao gồm ion); b) Sự ô nhiễm khí sôn... tốc độ gió (độ lớn hướng) xem không phụ thuộc độ cao Nếu độ dày lớp chọn cho hạt kích thước cố định qua lớp thời 13/20 Sự ô nhiễm toàn cầu 14/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Vì mối phụ thuộc tốc độ rơi... nghiệt Mặt Trời 17/20 Sự ô nhiễm toàn cầu Các số hấp thụ ôzôn vùng phổ lớn đến mức xạ Mặt Trời hoàn toàn bị hấp thụ phần cao lớp ôzôn - độ cao 45?50 km Nhờ đó, nhiệt độ không khí phần lớp bình