3.2.1. Mƣa axit là gì?
Độ axit được đo bằng thang pH (thang logarit), trong đó pH = 7 để chỉ các dung dịch trung tính. Thông thường pH = 5,6 (pH 5,6 là mức pH của nước bão hoà khí CO2) được coi là cơ sở để xác định mưa axit. Điều này có nghĩa là bất kỳ một trận mưa nào có độ axit thấp hơn 5,6 được gọi là mưa axit. Trong giới chuyên môn đôi khi người ta dùng thuật ngữ "sự lắng đọng axit " (Acid deposition), thay vì mưa axit). Hai thuật ngữ này khác nhau ở chỗ “acid deposition” là sự lắng đọng của axit trong khí quyển xuống bề mặt Trái đất (kế cả dạng khô [các hạt bụi] hay dạng ướt [mưa axit]), còn mưa
axit chỉ thuần túy nói về sự lắng đọng axit trong khí quyển xuống bề mặt Trái đất ở dạng ướt.
Hình 3. 28: Thang pH 3.2.2. Nguyên nhân gây ra mƣa axit
Nguyên nhân chủ yếu là các loại oxit nito (N2O, N2O3, N2O4…) và oxit lưu huỳnh (SO, SO2, SO3). Những loại oxit này tạo nên những loại axit mạnh nhất là axit nitric (HNO3), và axit sulfuric (H2SO4). Ngoài ra còn một số nguyên nhân dẫn đến hiện tượng mưa axit trong tự nhiên như những vụ phun trào của núi lửa. (Sự tiếp cận của dòng nham thạch tuôn trào với tốc độ lớn và nước biển đã gây ra vụ nổ khủng khiếp ngay khi vụ phun trào chỉ vừa mới bắt đầu, kết quả là một lượng khổng lồ lưu huỳnh dioxit (SO2) bị hất tung vào tầng bình lưu. SO2 bị phun vào bầu khí quyển khiến cho các đám mây lớn trải khắp toàn cầu, làm nguội hành tinh và gây ra cơn mưa axit dữ dội), hay các đám cháy, sự phân hủy xác sinh vật (phát thải nhiều chất khí, các phản
ứng hoá học giữa những khí tự nhiên hình thành các khí sunfua, nitrit, các loại muối)…
Tuy nhiên nguyên nhân chủ yếu vẫn bắt nguồn từ các hoạt động của con người. Chỉ trong năm 1977, nước Mĩ đã thải vào bầu khí quyển 31 triệu tấn oxit lưu huỳnh và 22 triệu tấn oxit nitơ. Điều này có nghĩa là khoảng 500 kg/1 người, 80% oxit lưu huỳnh là do hoạt động của các thiết bị tạo năng lượng, 15% là do hoạt động đốt cháy của các ngành công nghiệp khác nhau, và 5% từ các nguồn khác. Còn đối với oxit nitơ, 1/3 là do hoạt động của các máy phát năng lượng, 1/3 khác là do hoạt động đốt nhiên liệu để chuyển hóa thành năng lượng và phần còn lại cũng do các nguồn khác nhau.
Hình 3. 29: Khói bụi từ các khu công nghiệp
Sự gia tăng các phương tiện giao thông đã góp phần không nhỏ trong việc phát thải ra khí ô nhiễm, và đa phần những chất do khí thải từ phương tiện giao thông gây ra mưa axit.
Hình 3. 30: Khí thải từ các phƣơng tiện giao thông
3.2.3. Tác hại của mƣa axit
3.2.3.1. Ảnh hƣởng tới sức khỏe của con ngƣời
Sức khỏe con người bị ảnh hưởng nhiều bởi mưa axit. Chúng làm cơ quan hô hấp của con người dễ bị thương tổn hơn, gây ra các bệnh về phổi và khiến bệnh tình của các bệnh nhân ngày càng trầm trọng hơn.
3.2.3.2. Ảnh hƣởng đến hệ sinh thái
Mưa axit giết hại các khu rừng. Chúng rửa trôi hoàn toàn những chất dinh dưỡng và những vi sinh vật có lợi. Mưa axit cũng làm yếu đi sức đề kháng của cây cối, dễ mắc bệnh và bị kí sinh trùng…
Hình 3. 32: Những cánh rừng trụi lá do mƣa axit
Mưa axit ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến các ao hồ và hệ thủy sinh vật. Mưa axit rơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh dưỡng trên mặt đất và mang các kim loại độc xuống ao hồ.
Các ảnh hưởng của pH đến hệ thủysinh vật có thể tóm tắt như sau:
pH <6,0 Các sinh vật bậc thấp của chuỗi thức ăn bị chết (như phù du, stonefly), đây là nguồn thức ăn quan trọng của cá.
pH <5,5 Cá không thể sinh sản được. Cá con rất khó sống sót. Cá lớn bị dị dạng do thiếu dinh dưỡng. Cá bị chết do ngạt.
pH< 5,0 Quần thểcá bị chết.
pH< 4,0 Xuất hiện các sinh vật mới khác với các sinh vật ban đầu.
Hình 3. 33: Cá chết hàng loạt
3.2.3.3. Phá hủy các công trình kiến trúc
Các công trình kiến trúc, tượng đài, di tích lịch sử bằng đá bị bào mòn bởi các chất ô nhiễm không khí và nhất là mưa axit. Vật liệu xây dựng như thép, sơn, xi măng, thép mạ kẽm, đá vôi, đá cát và đá hoa cương cũng có nguy cơ bị phá hủy.
Trong bảng báo cáo về mưa acid ở Ohio người ta kết luận rằng: mưa acid là một vấn đề đặc biệt đáng chú ý, bởi vì ảnh hưởng của nó đối với các công trình kiến trúc mang ý nghĩa lịch sử và khảo cổ.
Hình 3. 34: Mƣa axit hủy hoại công trình kiến trúc
chụp vào năm 1908 -chụp vào năm 1968
Hình 3. 35: Bức tƣợng ở bên ngoài một lâu đài ở Westphalia – Đức, đƣợc xây dựng vào năm 1752
(Ảnh: victonh.wordpress.com) Tuy nhiên mưa axit không phải hoàn tòan có hại, trong các nghiên cứu mới đây các nhà khoa học phát hiện thấy một số lợi ích đáng kể mà mưa axit đem đến. Các cơn mưa chứa axit sunfuric tác động vào quá trình sản xuất khí metan tự nhiên của vi khuẩn trong đầm lầy, do đó làm giảm lượng khí metan được sinh ra. Metan cũng là
một trong các khí gây hiệu ứng nhà kính. Vì thế theo một cách nào đó có thể nói mưa axit góp phần hạn chế hiện tượng Trái đất nóng lên. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.3. Sự suy giảm tầng ozon
3.3.1. Tầng ozon
Danh từ "tầng ozon" được dùng để ám chỉ ozon ở tầng bình lưu (cách mặt đất 20- 30km tùy theo vĩ độ), nơi mà hơn 90% lượng ozon của Trái đất tồn tại. Ozon trong bầu khí quyển được tạo thành khi các tia cực tím chạm phải các phân tử oxi (O2), tạo thành hai nguyên tử oxi. Oxi nguyên tử kết hợp cùng với một phân tử oxi tạo thành ozon (O3). Phân tử ozon có hoạt tính cao, khi bị tia cực tím chạm phải, lại tách ra thành phân tử oxi và một oxi nguyên tử, một quá trình liên tục như vậy gọi là chu kỳ oxi - ozon.
Tầng ozon hấp thu 97-99% các tia cực tím (tia UV-B) của bức xạ mặt trời. Do đó có thể nói tầng ozon như một tấm lá chắn, ngăn tia tử ngoại, bảo vệ sự sống trên Trái đất.
3.3.2. Sự suy giảm tầng ozon[35],[14]
Việc suy giảm ozon ở tầng bình lưu được báo cáo lần đầu tiên vào năm 1974. Từ năm 1979 cho đến năm 1990 lượng ozon trong tầng bình lưu tiếp tục suy giảm vào khoảng 5%. Vì lớp ozon ngăn cản phần lớn các tia cực tím có hại không cho xuyên qua bầu khí quyển Trái đất, tình trạng suy giảm ozon ngày càng tăng đã trở thành một mối quan tâm toàn cầu .
Hình 3. 36: Lỗ thủng tầng ozon ở Nam cực.
Thâm thủng ozon được quan sát thấy trên toàn cầu nhưng nhiều nhất là ở các vĩ độ cao (tức là gần các địa cực). Thí dụ được biết đến nhiều nhất là lớp ozon ở Nam Cực bị mỏng đi hằng năm vào mùa xuân. Khi lỗ thủng ozon trên Nam Cực tăng to đến mức bao phủ các phần phía nam của Úc và New Zealand, những người bảo vệ môi trường lo rằng các tia cực tím trên bề mặt Trái đất có thể gia tăng đáng kể.
Nguyên nhân chính của giảm sút ozon ở Nam Cực và các nơi khác là sự hiện diện của các khí gốc có chứa clo (trước nhất là các CFC và các hợp chất clo với cacbon như Cacbon tetraclorua, clorofom…) trong khí quyển, bị phân giải khi có tia cực tím tạo thành các gốc clo tự do trở thành chất xúc tác làm phân hủy ozon.
Người ta tính rằng một phân tử CFC mất trung bình là 15 năm để đi từ mặt đất lên đến các tầng trên của khí quyển và có thể ở đó khoảng một thế kỷ, phá hủy đến cả trăm ngàn phân tử ozon trong thời gian này. Các khí CFC được sử dụng trong sản xuất tủ lạnh, các dạng bình phun dưới áp suất và một số hóa chất đóng gói dạng bột…
Ngoài ra, một nghiên cứu mới của các nhà khoa học Mỹ khẳng định nitơ oxit (N2O), được nhiều người biết với cái tên “khí cười”, đã trở thành mối họa lớn nhất đối với tầng ozon và nó có khả năng tồn tại suốt nhiều thế kỉ. N2O được tạo ra bằng cách sản xuất phân bón nitơ hay xử lí nước thải.
Trong nỗ lực ngăn chặn sự suy giảm tầng ozon trên toàn cầu, các quốc gia trên thế giới đã công nhận Nghị định thư Montreal cấm việc sản xuất các hóa chất phá hủy tầng ozon, trong đó có CFC. Nhưng N2O là loại khí không có trong danh mục Nghị định thư Montreal. Và việc thải N2O có thể đảo ngược thành quả trên, thậm chí có thể khiến tình hình trở nên tồi tệ.
Tháng 11 năm 2011, tổ chức Khí tượng thế giới (WMO) cho biết lượng ozon trong tầng bình lưu tại Bắc cực đã giảm 80% và trở nên mỏng đến nỗi có thể gọi là “lỗ thủng tầng ozon” như tại Nam cực. Như vậy, các vùng Bắc cực như Scandinavia, Greenland và Siberia sẽ phải nhận thêm một lượng tia cực tím nhiều hơn từ Mặt trời.
Hình 3. 37: Ảnh chụp lỗ thủng tầng ozon ở Bắc Cực 3.3.3. Hậu quả của suy giảm tầng ozon
Tình trạng suy giảm tầng ozon sẽ tạo điều kiện cho các bức xạ cực tím đến mặt đất nhiều hơn. Các tia bức xạ cực tím có năng lượng cao được hấp thụ bởi ozon được công nhận chung là một yếu tố tham gia tạo thành các khối u ác tính (ung thư da) ở người, động vật và hủy diệt cây cối.
Tăng cường bức xạ tia cực tím có thể cũng ảnh hưởng đến mùa màng. Sản lượng nhiều loại cây trồng có tầm quan trọng về kinh tế như lúa phụ thuộc vào quá trình cố định nitơ của vi khuẩn lam cộng sinh ở rễ cây. Mà vi khuẩn lam rất nhạy cảm với ánh sáng cực tím và có thể bị chết khi hàm lượng tia cực tím gia tăng.
Bức xạ cực tím cũng đe dọa đời sống của các sinh vật thủy sinh. các phiêu sinh vật đặc biệt rất nhạy đối với tác động của tia cực tím và rất quan trọng trong dây chuyền thức ăn dưới biển. Nếu chúng bị tiêu diệt bởi các tia cực tím, các sinh vật thủy sinh khác cũng không thể tồn tại do thiếu lượng thức ăn.
3.3.4. Nỗ lực phục hồi tầng ozon[54]
Vì lớp ozon ngăn cản phần lớn các tia cực tím có hại không cho xuyên qua bầu khí quyển Trái đất, sự suy giảm ozon đang được quan sát thấy và các dự đoán suy giảm trong tương lai đã trở thành một mối quan tâm toàn cầu, dẫn đến việc công nhận Nghị định thư Montreal (ký ngày 16/9/1987 và có hiệu lực từ ngày 1/1/1989) hạn chế và cuối cùng chấm dứt hoàn toàn việc sử dụng và sản xuất các hợp chất CFC cũng như các chất hóa học gây suy giảm tầng ozon khác.
Việc cấm sử dụng gần 100 hợp chất gây hại cho tầng ozon, như hợp chất chlorofluorocarbons (CFC)– theo Nghị định thư Montreal, đã góp phần giúp lỗ thủng tầng ozon đang ngày càng thu nhỏ lại. Theo một báo cáo mới đây của các nhà khoa học thuộc Liên Hợp Quốc, lỗ thủng tầng ozon có khả năng phục hồi lại tình trạng như năm 1980 vào giữa thế thể kỷ 21.
"Nghị định thư Montreal được ký năm 1987 đã bảo vệ ozon không tiếp tục bị suy giảm trong những thập kỷ bằng việc kiểm soát các hóa chất gây hại tầng ozon”, bản báo cáo chung của Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) và Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP), cho biết. Bản báo cáo này được đưa ra sau khi 300 nhà khoa học học thuộc WMO và UNEP tham gia đánh giá thực trạng tầng ozon trong 4 năm liên tục. Tuy vậy, nhóm nghiên cứu cũng cho biết lỗ thủng tầng ozon sẽ chỉ biến mất hoàn toàn sớm nhất là vào năm 2073.
3.4. Thảm họa tràn dầu
3.4.1. Thảm họa tràn dầu ở Mexico[47]
Ngày 20/4/2010, giàn khoan Deepwater Horizon đã bị cháy nổ làm 11 công nhân thiệt mạng. Hơn 170 triệu gallon dầu thô thoát ra từ giếng dầu bị vỡ đã lan vào mặt biển dọc theo vịnh Mexico từ Mississipi, Louisiana tới Albama, Florida và gây nhiều thiệt hại đáng kể. Cả ngàn chim muông, vô số thủy sản, cây xanh bị ảnh hưởng, hủy hoại. Cả trăm ngàn ngư dân không hành nghề được. Các dịch vụ thương mại, kỹ nghệ địa phương hầu như ngưng trệ. Dân chúng sống trong nỗi lo ngại hậu quả của dầu đối với sức khỏe, đời sống. Ngoài ra sức khỏe của cả chục ngàn người tình nguyện làm công việc dọn sạch dầu lan cũng bị ảnh hưởng.
Hình 3. 39: Dầu tràn qua một dàn khoan (góc phải phía trên) trong vùng biển Chandeleur Sound, bang Lousiana.
Hình 3. 41: Một cha xứ đang nỗ lực cứu một con bồ nông bị dầu nhuộm nâu (đảo Queen Bess, Louisiana). Ông nói "Cuộc sống của các sinh vật đang bị hút cạn dần.” Con bồ nông may mắn này đã đƣợc cứu sống.
(Ảnh: khoahoc.com.vn)
3.4.2. Rò rỉ dầu ở New Zealand
Hình 3. 43: Có khoảng 50 tấn dầu trên tàu Rena đã tràn ra vịnh Plenty - Ảnh: Getty Images
Rena, tên con tàu chở dầu thuộc quyền sở hữu của công ty Costamare ở Hy Lạp, mắc kẹt trên rạn san hô Astrolabe gần cảng Tauranga trên đảo North Island, New Zealand từ ngày 5/10/2011. Sau đó dầu trên tàu đã thoát ra nước biển. Gió mạnh và sóng lớn cản trợ nỗ lực bơm dầu ra khỏi tàu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Những vết dầu đã lan tới các bờ biển gần cảng Mt Maunganui và thành phố Papamoa gần đó. Maritime New Zealand dự báo dầu sẽ tới cảng Tauranga và các bãi biển ở phía nam thành phố Maketu.
Hình 3. 44: Một con chim hải âu đầu trắng, loài đƣợc liệt kê trong sách Đỏ của IUCN, bị chết vì dính dầu (Ảnh: Forest & Bird.)
3.5. Thảm họa nguyên tử
3.5.1. Thảm họa nguyên tử Chernobyl
Hình 3. 45: Một góc nhà máy Chernobyl khi sự cố xảy ra
Thảm hoạ nguyên tử Chernobyl xảy ra vào ngày 26 tháng 4 năm 1986 khi nhà máy điện nguyên tử Chernobyl ở Pripyat, Ukraina (khi ấy còn là một phần của Liên bang Xô viết) bị nổ.
Đây được coi là vụ tai nạn hạt nhân trầm trọng nhất trong lịch sử năng lượng hạt nhân mà hậu quả đến giờ vẫn chưa kết thúc. Do không có tường chắn, đám mây bụi phóng xạ tung lên từ nhà máy lan rộng ra nhiều vùng phía tây Liên bang Xô viết, Đông và Tây Âu, Scandinav, Anh quốc, và đông Hoa Kỳ.
Nhiều vùng rộng lớn thuộc Ukraina, Belarus và Nga bị ô nhiễm nghiêm trọng, dẫn tới việc phải sơ tán và tái định cư cho hơn 336.000 người. Khoảng 60% đám mây phóng xạ đã rơi xuống Belarus. Theo bản báo cáo năm 2006 của TORCH, một nửa lượng phóng xạ đã rơi xuống bên ngoài lãnh thổ ba nước cộng hoà Xô viết. Thảm hoạ này phát ra lượng phóng xạ lớn gấp bốn trăm lần so với quả bom nguyên tử được ném xuống Hiroshima.
3.5.2. Sự cố hạt nhân ở Tokaimura
Ngày 30/9/1999, một tai nạn đã xảy ra tại nhà máy sản xuất nhiên liệu hạt nhân JCO - một chi nhánh của tập đoàn Sumitomo Metals and Mining ở Tokaimura,
Ibaraki, Nhật Bản khiến 63 người bị nhiễm xạ trực tiếp hoặc gián tiếp, trong số đó hai có người chết chỉ sau đó vài tháng.
Trên thực tế, Tokaimura chỉ là một cơ sở sản xuất nhiên liệu chứ không phải là một nhà máy điện hạt nhân. Tai nạn xảy ra khi 3 nhân viên của nhà máy đổ một dung dịch urani nitrat vào một thùng kết tủa.
Do thùng chứa đến 16,6 kg uranium, nhiều hơn lượng quá hạn, làm cho phản ứng dây chuyền lập tức được khởi động sau đó. Về mặt lý thuyết, sự cố này không thực sự nguy hiểm nếu được can thiệp kịp thời. Nhưng do nhà máy không có hệ thống dập tắt dây chuyền phản ứng, cho nên phản ứng dây chuyền được duy trì trong một thời gian