Hiệu ứng nhà kính nguyên nhân, tác động đến môi trường

Mỗi năm, nhiệt độ Trái Đất tănglên 2OC, băng ở 2 cực là cực Nam với cực Bắc tan ra, đặc biệt, mực nước biển dâng cao còn làmbiến mất một số thành phố lớn trong tương lai không xa như New

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN TRẦN PHÚ

NguyÔn Hoµi Nam Ng« Minh Th¸i

Hải Phòng, ngày 20 tháng 2 năm 2017

LỜI NÓI ĐẦU

Đầu tiên, thay mặt cho nhóm III, em – Vũ Phương Anh - xin chân thành gửi lời cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường và đặc biệt là cô giáo chủ nhiệm Trần Thị Thu Hằng đã trao tặng cho nhóm III một cơ hội quý báu để nghiên cứu, phát triển kiến thức về vấn đề mang tính thời sự trong xã hội ngày nay Với niềm tự hào là học sinh trường cấp III Chuyên Trần Phú,chúng em vinh dự được kế thừa truyền thống học tập, tìm tòi, say mê sáng tạo của các thầy cô và các anh chị khóa trên Vận dụng những kiến thức đã học và tìm hiểu các nguồn tài liệu khác nhau, nhóm III

xin đưa ra đề tài nghiên cứu: Hiệu ứng nhà kính và tác động của nó đối với đời

sống con người và Trái đất.

Do kiến thức và sự hiểu biết về vấn đề này còn hạn chế nên trong đề tài còn những thiếu sót không thế tránh, mong các thầy cô cùng các bạn đóng góp ý kiến

để đề án này được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, ngày 20 tháng 2 năm 2017

MỤC LỤC

A – ĐẶT VẤN ĐỀ

3. Ý nghĩa của đề tài

III/ Thực trạng về Trái Đất: Sự gia tăng Hiệu ứng nhà kính tác động đến

1.Sự gia tăng hiệu ứng nhà kính

2 Nguyên nhân gây nên sự gia tăng hiệu ứng nhà kính 12

2.1 Hoạt động công nghiệp 2.2 Giao thông vận tải 2.3 Khai thác rừng 2.4 Hoạt động nông nghiệp 2.5 Các hoạt động khác 2.6 Chu trình cacbon

4.1 Đối với thế giới 4.2 Đối với Việt Nam

A- ĐẶT VẤN ĐỀ

1.Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, khí hậu Trái Đất thay đổi một cách rõ rệt Mỗi năm, nhiệt độ Trái Đất tănglên 2OC, băng ở 2 cực là cực Nam với cực Bắc tan ra, đặc biệt, mực nước biển dâng cao còn làmbiến mất một số thành phố lớn trong tương lai không xa như New York (Mĩ), Amsterdam( HàLan)…Những hậu quả này con người phải gánh chịu mà nguyên nhân không đâu khác chính là

sự nóng lên toàn cầu hay gọi một cách khác là hiệu ứng nhà kính Vì thế, hơn ai hết, những họcsinh – chủ nhân tương lai của đất nước - cũng cần hiểu về khái niệm này

2.Mục tiêu của đề tài

Tìm hiểu về Hiệu ứng nhà kính giúp chúng ta nhận thức rõ sự ảnh hưởng của vấn đềđối với đời sống của con người nói riêng và toàn thể Trái đất nói chung, nắm bắt được tình hìnhcấp thiết chúng ta đang đương đầu, qua đó tìm ra biện pháp khắc phục tình trạng này

3 Ý nghĩa của đề tài

Đề tài cho thấy mức độ nhận thức về thực tế khí hậu của Trái Đất và sự nóng lên toàncầu Nó còn tạo điều kiện cho học sinh có cơ hội trao đổi, đề đạt những ý kiến,quan điểm củamình về vấn đề trên và những ảnh hưởng của vấn đề đối với đời sống con người trên Trái Đấthiện nay Việc nghiên cứu đề tài khoa học sẽ giúp cho học sinh có được những kỹ năng và kinhnghiệm làm nền tảng cơ bản phục vụ cho công việc nghiên cứu những đề tài quan trọng hơntrong tương lai

B- TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

I/ Tổng quan về hiệu ứng nhà kính

1.

Giới thiệu

Goldilocks từng phát biểu : "Sao Kim quá nóng, sao Hỏa quá lạnh còn Trái Đất thì vừa

phải để sống" Và quả thật vậy, chúng ta đang may mắn được sống trong một không gian mà

nhiệt độ nằm ở giữa điểm đóng băng và sôi của nước, cũng là nhiệt độ phù hợp với sự sống củacác sinh vật

Lý do không đơn thuần chỉ bởi khoảng cách giữa Trái Đất và mặt trời là lý tưởng để hấpthụ một lượng nhiệt vừa đủ Sự tuyệt vời của tạo hóa còn nằm ở bầu khí quyển xung quanh TráiĐất - thứ đóng vai trò chính tạo nên một nhiệt độ hoàn hảo cho sự sống Với cái nóng khủngkhiếp 462°C ở Sao Kim, mọi sự vật đều bị thiêu rụi, còn cái lạnh -63 °C ở sao Hỏa sẽ làm đóngbăng tất cả thìmột vài thành phần của bầu khí quyển Trái Đất đã đóng vai trò như tấm chăn cách

ly với độ dày thích hợp, chỉ giữ lại một nhiệt lượng vừa đủ từ Mặt Trời, phù hợp cho sự sống Nó

hoạt động dựa theo một nguyên lí với tên gọi :Hiệu ứng nhà kính.

Định nghĩa

Hiệu ứng nhà kính, xuất phát từ cụm từ effet de serre trong tiếng Pháp, do nhà toán học

người Pháp Jean Baptiste Joseph Fourier lần đầu tiên đặt tên vào năm 1824 thông qua một vụ nổmạnh trong khí quyển làm nhiệt độ của một vùng tăng lên Thí nghiệm đầu tiên có thể tin cậyđược là bởi nhà khoa học John Tyndall vào năm 1858, và bản báo cáo định lượng kĩ càng đượcthực hiện bởi nhà khoa học Svante Arrhenius vào năm 1896

Thoạt đầu, cụm từ này chỉ được dùng để mô tả hoạt động tự nhiên của hiệu ứng nhà kính

và hoàn toàn không mang ý nghĩa tiêu cực.Tuy nhiên, tới thập niên 50 của thế kỉ XIX, thuật ngữtrên được gắn liền với những ý kiến về biến đổi khí hậu Và trong vài thập kỉ gần đây, chúng tahay nghe về hiệu ứng nhà kính như một vấn đề mang đậm tính tiêu cực bởi những ảnh hưởngxấu của nó cho môi trường Trái đất Nhưng cũng thật thú vị khi biết rằng, nếu không có Hiệuứng nhà kính, sự sống trên Trái đất sẽ không tồn tại

Vậy, hiệu ứng nhà kính thực sự là gì ?

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 của Mặt Trời 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

Một cách dễ hiểu hơn, ta sẽ quy một vật thể vĩ mô là Trái Đất về một vật thể vi mô là mộtcăn nhà kính Trước hết, nhà kính là ngôi nhà có kính bao quanh và thường được trồng cây ở bêntrong Mặt Trời chiếu sáng và làm nóng không khí ở bên trong nhưng nhiệt bị chặn lại bởi kính

và không thể thoát ra ngoài Vì vậy mà ban ngày thì nhiệt độ trong nhà kính sẽ ấm hơn môitrường bên ngoài và nó vẫn giữ được nhiệt độ cần thiết khi về đêm Trái Đất của chúng ta chính

là một ngôi nhà kính bởi một số khí trong khí quyển đóng vai trò như những bức tường kính

3.

Nguyên lý của hiệu ứng nhà kính

Nguyên lý của hiệu ứng nhà kính dựa trên hoạt động của bức xạ mặt trời và cấu trúc củacác khí nhà kính

• Bức xạ mặt trời :

Hầu hết năng lượng của mặt trời được tạo ra bởi những tia bức xạ Dải ảnh sáng có bướcsóngtừ 400 đến 700 nm đóng góp 43% tổng năng lượng phát ra Những tia bức xạ có bước sóngngắn hơn vùng nhìn thấy tuy số lượng ít nhưng đóng góp từ 7-8% tổng năng lượng vì Ephotoncủachúng rất lớn (E = h × c/λ) Trong khi đó 49-50% còn lại của năng lượng sẽ được phát ra bởibước sóng dài hơn so với ánh sáng nhìn thấy được Chúng nằm gần vùng hồng ngoại với bướcsóng từ 700-1000nm Ánh sáng đi vào không gian Trái Đất và được hấp thu bởi bề mặt Ánhsáng tiếp tục được chuyển thành nhiệt và toả ra dưới dạng tia hồng ngoại Nếu câu chuyện chỉ cóvậy thì ban ngày sẽ ấm áp còn ban đêm, mọi năng lượng tích luỹ được sẽ toả ra vũ trụ toàn bộ,

và nhiệt độ Trái đất sẽ chuyển xuống dưới-10oC rất nhanh bởi các phân tử thu nhiệt và toả nhiệt

về mọi hướng

Thật may mắn là điều đó đã không xảy ra, nhờ vào những khí mang tên : Khí nhà kính vớivai trò giữ nhiệt bên trong như những bức tường của một ngôi nhà kính Những nguyên tử khítưởng chừng như nhỏ bé ấy lại đóng vai trò quan trọng nhất cho việc giữ nhiệt độ trái đất phùhợp cho sự sống của con người

Thành phần hoá học của khí quyển gồm 78% là khí Nitrogen (N2), 21% là Oxygen (O2),1% còn lại là các khí khác mà chủ yếu là các khí nhà kính như hơi nước, Carbon dioxide (CO2),Nitrious Oxide (N2O), Methane (CH4), Ozone (O3) và một lượng rất nhỏ khí SF6.Trong khíquyển, tồn tại 1 cân bằng:

H2O(k) ⇌ H2O(l) k =Tùy thuộc vào độ cao và yếu tố địa hình mà phần trăm của nước trong khí quyển của mỗi vùng

là khác nhau.Vì vậy mà lượng hơi nước trong khí quyển có thể thay đổi, không thể xác định chính xác nên ta sẽ bỏ qua nó trong thành phần khí nhà kính

Hằng số cân bằng k của phản ứng trên phụ thuộc vào nhiệt độ Khi đạt đến một giá trị T nào đó,

k = const Khi đó, ta có thể tính được một giá trịPH2O(k)

H2O(k) ⇌ H2O(l) k =Tùy thuộc vào độ cao và yếu tố địa hình mà phần trăm của nước trong khí quyển của mỗi vùng

là khác nhau.Vì vậy mà lượng hơi nước trong khí quyển có thể thay đổi, không thể xác định chính xác nên ta sẽ bỏ qua nó trong thành phần khí nhà kính

Khí nhà kính không kể đến hơi nước có thành phần như sau:

Những loại khí này xuất hiện một cách tự nhiên trong môi trường và từ các hoạt động phátthải của con người

Điển hình là CO2 với 2 nguyên tử O liên kết với 1 nguyên tử C, đây là khí chủ yếu gâyhiệu ứng nhà kính Phân tử CO2 có thể hấp thụ nhiệt và rung lên Sau đó, các phân tử rung lên ấy

sẽ tỏa nhiệt và được hấp thụ ngay lập tức bởi một phân tử khí nhà kính khác.Chu kì “hấp thụ tỏa nhiệt – hấp thụ’’ này sẽ giữ cho nhiệt luôn ở trên bề mặt, cách ly Trái đất với cái lạnh của vũtrụ

-N2O, CH4 và hơi nước cũng có trên 2 nguyên tử được liên kết đủ chặt để rung lên khi thunhiệt Các thành phần chính của khí quyển (N2 và O2) lại là 2 khí có liên kết vô cùng bền vữngnên sẽ không thể hấp thụ nhiệt, qua đó góp phần vào xây dựng Hiệu ứng nhà kính

4.

Ảnh hưởng của bề mặt tới Hiệu ứng nhà kính

Quá trình thu và tỏa nhiệt của Hiệu ứng nhà kính chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố Vàtrong số đó, loại bề mặt mà ánh sáng tiếp xúc là nguyên nhân quan trọng nhất

Rừng, đồng cỏ, mặt biển, sa mạc và thành phố đều hấp thụ, tỏa và phát tán những bức xạ

nhiệt khác nhau Khi ánh sáng tiếp xúc với sông băng, nhiệt sẽ bị phản chiếu lại vào vũ trụ gần như hoàn toàn, giữ cho nhiệt độ luôn ở mức rất thấp Trong khi đó, ánh sáng tiếp xúc với sa mạc

giữ lại hầu hết nhiệt lượng, khiến cho không khí ở sa mạc luôn nóng nực, khó chịu

Một đám mây che phủ cũng gây ảnh hưởng đến Hiệu ứng nhà kính Tùy thuộc vào độ cao

và tính chất quang học của mình mà mây có thể vừa làm mát, vừa làm ấm trái đất Những đámmây lớn, ở độ cao tương đối thấp giúp phản chiếu bức xạ mặt trời, và do đó, làm giảm sự nónglên của bề mặt Ở độ cao khác, những đám mây mỏng, nhỏ hơn, chẳng hạn như những đám mây

li ti lại hấp thụ bức xạ sóng dài phản xạ từ bề mặt trái đất, gây tăng độ phản xạ, khiến bề mặtnóng lên

Biểncũng đem lại ảnh hưởngtới Hiệu ứng nhà kính.Bởi sắc xanh của nước, biển hấp thụ

một lượng nhiệt đáng kể bằng nhiều cách thức khác nhau: hấp thụ năng lượng qua dòng nước,hơi nước hay cho các tia năng lượng đi qua bề mặt và hòa vào nước ở dưới sâu Hơn thế nữa,biển còn chứa một lượng khí CO2 rất lớn và khả năng hấp thụ nhiệt tốt của loại khí này có mốiliên hệ vô cùng chặt chẽ tới nhiệt độ của nước Với kích thước vô cùng rộng lớn, chiếm tới ¾diện tích bề mặt Trái đất và độ sâu lên đến hàng nghìn mét của mình, biển còn chứa rất nhiều bí

ẩn và là một yếu tố góp phần tiên đoán về khí hậu và sự thay đổi nhiệt độ thế giới trong tươnglai

Cũng như biển, mối quan hệ giữa rừng và ánh sáng cũng hết sức phức tạp Khả năng hấp

thụ nhiệt năng của thực vật trong rừng còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố : màu sắc, loại thực vật,thời điểm trong năm hay phức tạp hơn là liệu thực vật ấy có khỏe mạnh và được chăm sóc tốthay không Cây cối luôn tạo nên bóng râm mát cho con người, vì thế, nhiều người nghĩ rằng nó

sẽ hấp thụ vô cùng nhiều nhiệt Trên thực tế, một lượng nhiệt lớn được giữ lại trên cây cối dướitác dụng là ‘’thức ăn’’ cho sự quang hợp sau đó nó sẽ lại bay đi khi nước bốc hơi từ lá thực vật.Phần nhiệt còn lại mới được hấp thụ và phân tán dưới tán lá của cây trong rừng Sự ảnh hưởngcủa rừng quả thực không lớn như ta vẫn nghĩ, tuy nhiên, nó vẫn đóng một vai trò vô cùng quantrọng tới Hiệu ứng nhà kính nói riêng và nhiệt độ thế giới nói chung vì tính "xanh" nó mang lại

Như vậy, đặc điểm của mỗi bề mặt trên Trái đất đều khác biệt.Tuy nhiên, tất cả chúng đềugiống nhau ở điểm có mối liên hệ mật thiết tới Hiệu ứng nhà kính, và còn là nguồn tư liệu quýgiá để các nhà khoa học khám phá và tìm hiểu về nhiệt độ Trái đất cũng như dự đoán trước tươnglai cho toàn nhân loại chúng ta Bằng cách sử dụng các phương pháp để xác định tỷ lệ phần trămcủa năng lượng mặt trời phản chiếu trở lại bởi một bề mặt, ta hiểu được tác dụng phản xạ này tại

địa phương, khu vực và toàn cầu Đó chính là chìa khóa để mở ra cánh cửa về nhiệt độ Trái đất,

từ đó dự đoán và đối phó với những biến hóa của biến đổi khí hậu trên toàn cầu

II. Tác động của hiệu ứng nhà kính đối với Trái Đất

Năng lượng Mặt trời có thể thay đổi, tuy rất ít, nhưng cũng có khả năng ảnh hưởng đếnkhí hậu trên trái đất.Nhờ có tầng khí quyển chứa sẵn những khí gây hiệu ứng nhà kính bẫy mộtphần năng lượng mặt trời, mà nhiệt độ trên trái đất vừa phải để sinh vật sinh sôi nảy nở và pháttriển.Trái Đất hiện nay có nhiệt độ trung bình vào khoảng 16oC, nếu không có hiệu ứng nhà kínhthì nhiệt độ giảm xuống còn khoảng -18oC Hiệu ứng nhà kính hạn chế sự thay đổi nhiệt độ bềmặt giữa ban ngày và ban đêm, giữa các mùa trong năm, giữa các vùng khí hậu khác nhau trênTrái Đất Những tác động đó đã làm cho môi trường bề mặt Trái Đất là nơi lý tưởng cho sự tồntại và phát triển của sinh vật và con người trong hàng triệu năm qua

III. Thực trạng về Trái Đất: Sự gia tăng Hiệu ứng nhà kính

tác động đến sự biến đổi khí hậu- nóng lên toàn cầu:

1. Sự gia tăng hiệu ứng nhà kính

Các phân tích mới nhất từ kết quả quan trắc trong Chương trình theo dõi nồng độ khí nhàkính của tổ chức khí tượng toàn cầu WMO - GAW(Global Atmosphere Watch) cho thấy nồng độtrung bình của khí carbon dioxide (CO2), methane (CH4) và nitrous oxide (N2O) trên toàn cầuđều đạt ngưỡng mới trong năm 2015 với CO2 ở mức 400,0±0.1 ppm, CH4 ở mức 1845±2 ppb và

N2O ở mức 328,0±0.1 ppb

Các giá trị này chiếm tương ứng 144%, 256% và 121% so với mức độ tiền công nghiệp(trước năm 1750) Người ta dự đoán rằng năm 2016 sẽ là năm đầu tiên trong đó CO2 tại Đài quansát Mauna Loa vẫn còn trên 400 ppm cả năm, và điều nàysẽ còn tiếp diễn trong nhiều thế hệ Sựgia tăng CO2 trong giai đoạn 2014-2015 lớn hơn so với mức tăng từ năm 2013 đến năm 2014 vàmức tăng trung bình trong 10 năm qua Sự kiện El Nino vào năm 2015 góp phần tăng tốc độ tăngtrưởng thông qua các tương tác phức tạp hai chiều giữa biến đổi khí hậu và chu kỳ cácbon Sựtăng CH4 từ năm 2014 đến năm 2015 lớn hơn so với thời gian được quan sát từ năm 2013 đến

2014 và trung bình trong thập kỷ qua Sự gia tăng N2O từ năm 2014 đến năm 2015 cũng tương tựnhư mức tăng từ năm 2013 đến 2014 và cao hơn mức tăng trưởng trung bình trong 10 năm qua

Bảng dưới đây cho thấy nồng độ trung bình toàn cầu của ba loại khí nhà kính chủ yếutrong năm 2015 và sự thay đổi nồng độ từ năm 1750 và 2015 Những kết quả trên thu được từviệc phân tích toàn cầu các bộ dữ liệu (WMO, 2015) theo dõi bởi Chuẩn quy chiếu thế giới củaWMO (WMO World Reference Standards 2) Ba loại khí nhà kính được thể hiện ở bảng trên có

sự liên kết chặt chẽ với các hoạt động của con người, và tương tác mạnh mẽ với sinh quyển cũngnhư các đại dương Việc dự đoán sự thay đổi đổi hàm lượng của các khí nhà kính trong khôngkhí đòi hỏi sự am hiểu về nguồn gốc, các bể chứa địa chất tự nhiên cũng như những biến đổi hóahọc trong bầu khí quyển của chúng Chỉ số khí nhà kính thường niên NOAA trong năm 2015 là1.37, biểu thị sự gia tăng trong tổng bức xạ do tất cả các khí nhà kính là 37% từ năm 1990 và3,78%trong giai đoạn 2013 - 2015 gây ra Tổng bức xạ do tất cả các khí này tạo thành trong năm

2015 tương ứng với nồng độ mol CO2 đương lượng là 475 ppm

Hình 1: Biểu đồ thể hiện mức bức xạ của những khí nhà kính tồn tại lâu dài theo bản cập

nhật năm 2015 của Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Mỹ NOAA

+ Cacbon dioxit

Chu trình Cacbon:

Cacbon là nguyên tố không thể thiếu trên Trái Đất Trong cơ thể ta chứa lượng cacbon rấtlớn, chúng ta ăn đồ ăn có thành phần cacbon, các công trình kiến trúc, các ngôi nhà, các phươngtiện giao thông- tất cả đều chứa thành phần cacbon Chu trình mà cacbon chuyển hóa thànhnhiều dạng khác nhau được gọi là chu trình cacbon Tất cả các tác động ngoài đến chu trình nàyđều khiến cacbon chuyển từ dạng tồn tại này sang dạng tồn tại khác Những tác động mà khiếntạo ra nhiều CO2 sẽ làm cho nhiệt độ của Trái Đất nóng lên

Hình 5: Biểu đồ thể hiện chu trình cacbon, chữ số màu vàng là do vận động tự nhiên, chữ số màu đỏ là do các tác động của con người, chữ số trắng là lượng cacbon được lưu trữ (Đơn vị: tấn) (Nguồn: Nasa Earth Observatory)

Chu kỳ cacbon dường như duy trì sự cân bằng để ngăn chặn tất cả lượng cacbon của tráiđất tồn tại ở bầu khí quyển (như trường hợp trên sao Kim) hoặc không bị lưu giữ hoàn toàn trong

đá Sự cân bằng này giúp giữ cho nhiệt độ của Trái đất tương đối ổn định, nó đóng vai trò nhưmột bộ điều nhiệt

Bộ điều chỉnh nhiệt này đã hoạt động hơn vài trăm nghìn năm, như một phần của chu kỳcarbon chậm Điều này có nghĩa là trong khoảng thời gian ngắn hơn - hàng chục đến một trămnghìn năm - nhiệt độ Trái Đất có thể thay đổi.Và, trên thực tế, sự dao động của nhiệt độ Trái Đấttrong thời kì Kỉ Băng Hà và các thời kì dài khác đã xảy ra Các thành phần của chu trình cacbonthậm chí dã khuếch đại những thay đổi nhiệt độ trong thời gian này

Trên các khoảng thời gian rất dài (hàng triệu đến hàng chục triệu năm), sự dịch chuyển củacác lớp kiến tạo và sự thay đổi tỉ lệ cacbon khi mà carbon tràn ra từ bên trong lòng trái đất có thểthay đổi nhiệt độ trên bộ điều nhiệt Trái đất đã trải qua sự thay đổi như vậy trong 50 triệu nămqua, từ khí hậu cực kỳ ấm áp của kỷ Cretaceous (khoảng 145 đến 65 triệu năm trước) tới khí hậubăng giá của kỷ Pleistocene (khoảng 1,8 đến 11,500 năm trước)

Thông qua một loạt các phản ứng hóa học và hoạt động kiến tạo, carbon mất từ 100-200 triệunăm để di chuyển giữa các tảng đá, đất, đại dương, và khí quyển trong chu trình carbon chậm.Trung bình 1013 -1014 gam (10-100 triệu tấn) carbon di chuyển qua chu kỳ cacbon chậm mỗinăm Chúng ta sẽ làm 1 phép so sánh ở đây, phát thải carbon của con người vào khí quyển là 1015

gam, trong khi chu trình cacbon nhanh cũng chỉ chuyển 1016 đến 1017 gam cacbon mỗi năm

Sự chuyển động của cacbon từ khí quyển tới thạch quyển (đá) bắt đầu với mưa.Carbon khíquyển kết hợp với nước tạo thành axit H2CO3 yếu - rơi xuống bề mặt trong mưa.Axit sẽ làm mòn

đá - một quá trình gọi là chemical weathering - và giải phóng ion canxi, magie, kali hoặcnatri.Sông cuốn các ion đó vào đại dương.

Các phương trình phản ứng đã xảy ra:

Hòa tan:

CO2(khí quyển) ⇌ CO2(hòa tan)

Chuyển hóa thành axít cacbonic:

CO2(hòa tan) + H2O⇌ H2CO3

Ion hóa bậc nhất:

H2CO3⇌ H+ + HCO3- (ion bicacbonat)

Ion hóa bậc hai:

HCO3-⇌ H+ + CO3- (ion cacbonat)

Ở đại dương, các ion canxi kết hợp với các ion HCO3- để tạo thành canxi cacbonat.Trong đạidương hiện đại, phần lớn canxi cacbonat được tạo ra bởi các sinh vật tạo vỏ (vôi hóa) (như sanhô) và sinh vật phù du (như sao biển).Sau khi các sinh vật chết, chúng chìm xuống đáy biển.Theo thời gian, các lớp vỏ và trầm tích được chuyển dần sang đá, lưu trữ cacbon trong đá vôi vàcác dẫn xuất của nó

Chỉ có 80% đá có chứa carbon hiện đang được thực hiện theo cách này 20% còn lại chứacarbon từ các sinh vật (cacbon hữu cơ) đã được nhúng trong các lớp bùn Nhiệt và áp suất nénbùn và cacbon trong hàng triệu năm, tạo thành đá trầm tích như đá phiến.Trong những trườnghợp đặc biệt, khi vật chất của cây chết sẽ chuyển hóa nhanh hơn, các lớp cacbon hữu cơ sẽ trởthành dầu, than hoặc khí tự nhiên thay vì đá trầm tích như đá phiến

Chu kỳ chậm trả lại carbon vào bầu khí quyển thông qua các ngọn núi lửa.Mặt đất và bềmặt đại dương của Trái đất nằm trên một số tấm vỏ trái đất di chuyển Khi các tấm cọ xát, chúng

sẽ trượt lên nhau, và đá mang theo những dòng cacbon nóng chảy lên bề mặt Đá nóng chảy kếthợp lại thành khoáng chất silicat, giải phóng carbon dioxide

Khi núi lửa phun trào, chúng thải khí vào bầu khí quyển khí CO2.Hiện nay, núi lửa phun ra từ

130 đến 380 triệu tấn CO2 mỗi năm Trong khi đó, con người phát ra khoảng 30 tỷ tấn CO2 mỗinăm- gấp 100-300 lần so với núi lửa - bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch

Khi núi lửa phun trào, chúng thải khí vào bầu khí quyển khí CO2 Hiện nay, núi lửa phun ra từ

130 đến 380 triệu tấn CO2 mỗi năm Các vụ phun trào núi lửa và biến chất giải phóng các khívào khí quyển Các khí núi lửa chủ yếu là hơi nước, điôxít cacbon và điôxít lưu huỳnh Lượngđiôxít cacbon giải phóng theo cách này về cơ bản là xấp xỉ bằng lượng hấp thụ trong quá trìnhphong hóa silicat (CO2 + H2O + MSiO3 → H2SiO3 + M2CO3) ; vì thế hai quá trình, về mặt hóahọc là ngược lại nhau, có tổng xấp xỉ bằng không, và vì vậy gần như không ảnh hưởng tới nồng

độ điôxít cacbon trong khí quyển, khi tính theo thang thời gian không ngắn hơn khoảng 100.000năm

Các quá trình hóa học quy định nhịp điệu giữa đại dương, đất đai, và khí quyển Nếu lượng khícarbon dioxide tăng lên trong khí quyển vì sự gia tăng hoạt động của núi lửa, nhiệt độ tăng lên,dẫn đến mưa nhiều hơn, làm tan nhiều đá hơn, tạo ra nhiều ion hơn và cuối cùng sẽ tích tụ nhiềucarbon hơn trên đáy đại dương Phải mất vài trăm nghìn năm để cân bằng lại chu trình cacbonchậm thông qua quá trình phong hóa hóa học

Tuy nhiên, chu trình cacbon chậm bao gồm 1 chu trình xảy ra rất nhanh ở đại dương Ở bề mặt,khi không khí gặp nước, khí carbon dioxide được trao đổi liên tục giữa đại dương với khíquyển.Khi ở trong nước biển, khí carbon dioxide phản ứng với các phân tử nước để giải phóngion H+, làm cho biển có tính axit hơn.H+ phản ứng với ion cacbonat từ đá để tạo ra ion HCO3-.Trước thời đại công nghiệp, đại dương phóng khí carbon dioxide vào khí quyển cân bằng vớicarbon mà đại dương nhận được trong từ đá Tuy nhiên, do nồng độ cacbon trong bầu khí quyểntăng lên nên đại dương bây giờ lấy nhiều carbon từ khí quyển hơn là nó giải phóng Trong hàngthiên niên kỷ, đại dương sẽ hấp thụ tới 85 phần trăm lượng cacbon mà người ta đưa vào bầu khíquyển bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch, nhưng quá trình này chậm vì nó gắn liền với sựchuyển động của nước từ bề mặt đại dương đến độ sâu của nó

Khoảng 44% sự gia tăng khí CO2 trong khí quyển từ năm 2005 đến năm 2014 là

do

hoạt

động của con người và 56% còn lại là do các đại dương và sinh quyển trên cạn Phần CO2

phát ra từ sự đốt cháy nhiên liệu hoá thạch tồn tại trong khí quyển thay đổi liên tục

.Lượng CO2 trung bình trên toàn cầu vào năm 2015 là 400.0 ± 0.1 ppm (Hình 3) Sự gia

tăng của CO2 từ năm 2014 đến 2015 là 2.3 ppm, lớn hơn so với tốc độ tăng trưởng trong 2

năm 2013-2014 và tốc độ trung bình trong thập kỷ vừa qua (~ 2.08 ppm/năm)

Carbon dioxide là khí chủ yếu gây hiệu ứng nhà kính trong khí quyển, đóng góp khoảng65% lượng bức xạ gây ra bởi các khí nhà kính Nó chịu trách nhiệm cho ~ 81% sự gia tăng bức xạtrong thập kỷ vừa qua và ~ 82% sự gia tăng bức xạ trong những năm vừa qua.Nồng độ CO2 thời kìtiền công nghiệp khoảng 278 ppm đại diện cho sự cân bằng của các luồng không khí giữa bầu khíquyển, đại dương và sinh quyển trên đất liền Lượng khí CO2 trong khí quyểnvào năm 2015 đạt144% so với giai đoạn tiền công nghiệp, chủ yếu là do phát thải từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch vàsản xuất xi măng, phá rừng và các loại đất

Hình 3: Nồng độ CO2 trung bình trên toàn cầu (a) và tốc độ tăng trưởng hàng năm từ năm 1985 đến

năm 2015 (b)

quyển đạt tới 256% so với mức tiền công nghiệp (~ 722 ppb),đã đạt đến mức cao mới là 1845

± 2 ppb, tăng 11 ppb so với năm trước- 2014 (Hình 4) Tốc độ tăng trưởng trung bình hàngnăm của CH4 giảm từ ~ 13 ppb/ năm trong những năm đầu của thập niên 80 xuống gần bằngkhông trong giai đoạn 1999-2006 Từ năm 2007, nồng độ CH4 trong khí quyển đã tăng trở lại.Các nghiên cứu sử dụng các phép đo GAW cho thấy nguyên nhân gây tăng phát thải CH4 bắtnguồn từ các vùng đất ngập nước ở vùng nhiệt đới và từ các hoạt động của con người ở các vĩ

2015 lớn hơn nhiều so với tỉ lệ gia tăng trung bình trong hơn 10 năm qua (0.89 ppm)

+Những loại khí nhà kính khác

Hình 6: Nồng độ khí SF6 và các halocacbon theo từ năm 1975 đến năm 2015

Sulphur hexaf luoride (SF6) là một loại khí nhà kính khá mạnh Nó được sản xuất bởi cácngành công nghiệp hóa chất, chủ yếu là như một chất cách điện trong các thiết bị phân phối điện.Nồng độ mol hiện tại của nó là khoảng 2 lần mức quan trắc được giữa những năm 1990

Chất làm suy giảm tầng ozone, chlorofluorocarbons (CFCs) cùng với các dẫn xuấthalogen hóa dưới dạng khí chiếm khoảng 12% bức xạ gây ra bởi các khí nhà kính.Trong khiCFCs và hầu hết các khí halogen đang giảm, hydrochlorofluorocarbons (HCFCs) vàhydrofluorocarbons (HFCs), những loại khí nhà kính mạnh dù vẫn ở mức khá thấp nhưng đanggia tăng với tỉ lệ nhanh chóng.Thông cáo này hầu hết chỉ ra các loại khí nhà kính tồn tại lâudài.Một cách tương đối, ozone ở tầng đối lưu tồn tại ngắn hạn có bức xạ có thể so sánh với bức

xạ của halogenuacacbon Những chất ô nhiễm khác, chẳng hạn như carbon monoxide, nitrousoxide và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, mặc dù không được gọi là khí gây hiệu ứng nhà kính,vẫn có các tác động nhỏ trực tiếp hoặc gián tiếp đến bức xạ Aerosol (các hạt vật chất lơ lửng), làvật chất tồn tại ngắn hạn, cũng làm thay đổi khối bức xạ

+Hơi nước :

Hơi nước chiếm thành phần chủ yếu và rất quan trọng trong việc gây ra Hiệu ứng nhà kính

Ở một hàm lượng thích hợp, tức là khi mà hàm lượng các khí nhà kính cân bằng với tựnhiên, hơi nước sẽ góp phần cân bằng nhiệt độ cho Trái Đất bằng việc phản xạ ánh mặt trời (mộtảnh hưởng có lợi), và việc bắt giữ tia cực tím (ảnh hưởng nhiệt) Khi lượng khí nhà kính trongkhí quyển tăng, nhiệt độ tăng, các yếu tố khí hậu sẽ thay đổi theo, bao gồm cả lượng hơi nướctrong khí quyển Trong khi đó, hoạt động của con người lại không thêm trực tiếp một lượng hơinước đáng kể vào khí quyển Lúc mà hơi nước tự do là một khí nhà kính, sự nóng lên toàn cầu sẽtăng lên khi hơi nước tăng

+Khí O 3 (ozon)

Là chất độc có khả năng ăn mòn và là một chất gây ô nhiễm chung

Nó được tạo thành từ O2 do phóng tĩnh điện (trong các tia chớp), tia cực tím

2. Nguyên nhân gây gia tăng hiệu ứng nhà kính