- Chọn lọc tự nhiờn của mụi trường tạo ra điều kiện cho sự phỏt triển chiếm ưu thế của cỏ
5.2.3nhiễm khụng khớ
5.2.3.1. Cỏc nguồn gõy ụ nhiễm khụng khớ
ễ nhiễm khụng khớ là sự cú mặt của cỏc chất lạ hoặc sự biến đổi quan trọng trong thành phần khụng khớ, làm cho nú khụng sạch, bụi, cú mựi khú chịu, giảm tầm nhỡn,..
Cú rất nhiều nguồn gõy ụ nhiễm khụng khớ. Cú thể chia ra thành cỏc nguồn gốc tự nhiờn và nguồn gốc nhõn tạo.
* Nguồn gốc tự nhiờn.
Là do cỏc hiện tượng tự nhiờn gõy ra, bao gồm:
- Hoạt động nỳi lửa : nỳi lửa phun ra những nham thạch núng và nhiều khúi bụi trong lũng đất, chỳng cú sức lan tỏa rất xa. Do vậy dẫn tới khụng khớ bị ụ nhiễm.
- Chỏy rừng : Rừng bị chỏy bởi nhiều nguyờn nhõn, cỏc đỏm chỏy này thường lan truyền rộng và chỳng phỏt thải khớ và bụi.
- Bóo lụt gõy nờn giú mạnh, nước mưa gõy bào mũn, giú thổi tung đất lờn tạo khớ bụi,... - Cỏc quỏ trỡnh phõn hủy, thối rữa xỏc động thực vật tự nhiờn cũng phỏt thải nhiều chất khớ gõy ụ nhiễm.
Nhỡn chung cỏc tỏc nhõn gõy ụ nhiễm mụi trường khụng khớ cú nguồn gốc tự nhiờn là rất lớn, song chỳng được phõn bố đồng đều trờn khắp trỏi đất và ớt khi tập trung tại một chỗ, do vậy con người cũng phải làm quen với nồng độ của cỏc tỏc nhõn đú.
* Nguồn gốc nhõn tạo
Nguồn gốc nhõn tạo rất đa dạng, nhưng chủ yếu là do hoạt động cụng nghiệp, đốt chỏy nhiờn liệu húa thạch và hoạt động giao thụng. Người ta chia ra thành cỏc nguồn ụ nhiễm cụng nghiệp, nguồn ụ nhiễm giao thụng vận tải, nguồn ụ nhiễm do sinh hoạt.
- Nguồn ụ nhiễm khụng khớ do cụng nghiệp: sự ụ nhiễm xảy ra do hai quỏ trỡnh là: Quỏ trỡnh đốt nhiờn liệu húa thạch để lấp nhiệt và quỏ trỡnh bốc hơi, rũ rỉ, thất thoỏt chất độc trờn dõy truyền sản xuất. Cỏc ống khúi của cỏc nhà mỏy đó thải vào khụng khớ rất nhiều chất độc hại. Đối với mỗi ngành cụng nghiệp, lượng nguồn thải và mức độ độc hại cú khỏc nhau và đặc trưng cho mỗi ngành chỳng phụ thuộc vào quy mụ cụng nghiệp, cụng nghệ ỏp dụng, loại nhiờn liệu sử dụng và phương phỏp đốt.
- Nguồn ụ nhiễm khụng khớ do giao thụng vận tải: chủ yếu xảy ra trờn tuyến đường giao thụng. Cỏc khớ độc hại phỏt sinh trong quỏ trỡnh đốt chỏy nhiờn liệu của động cơ đốt trong như : CO2, CO, hơi chỡ, NOx làm ụ nhiễm hai bờn hành lang giao thụng. Một phần khụng nhỏ là bụi được cuốn theo phương tiện giao thụng, ngoài ra cũn gõy ra tiếng ồn dọc theo trục giao thụng thường rất cao. Mặt khỏc giao thụng vận tải hàng khụng, nhất là cỏc mỏy bay siờu õm ở độ cao lớn thải ra nhiều khớ NOx cú hại cho tầng ozon của khớ quyển.
- Nguồn ụ nhiễm khụng khớ do sinh hoạt : chủ yếu phỏt sinh từ đun nấu, lũ sưởi sử dụng nhiờn liệu chất lượng kộm. Đặc điểm của nguồn thải là nhỏ nhưng phõn bố dày và cục bộ trong từng khụng gian nhà nờn độc hại trực tiếp đến con người.
5.2.3.2. Cỏc tỏc nhõn gõy ụ nhiễm khụng khớ
Cỏc chất và tỏc nhõn gõy ụ nhiễm khụng khớ bao gồm:
- Cỏc loại oxit như NOx, CO, CO2, H2S, SO2, cỏc khớ halogen gồm flo, clo, brom, iot,.. - Cỏc phần tử lơ lửng như hạt bụi rắn, bụi lỏng, bụi vi sinh vật, nitrat, sunfat,
phõn tử cacbon, muội than, khúi, sương mự,… - Cỏc loại hạt bụi nặng như đất đỏ, bụi kim loại,..
- Cỏc khớ quang húa như ụzụn, FAN, FB2N, NOx, aldehyt, etylen,.. - Cỏc khớ thải cú tớnh phúng xạ.
- Nhiệt - Tiếng ồn.
Cỏc tỏc nhõn ụ nhiễm khụng khớ chủ yếu phỏt sinh trong quỏ trỡnh đốt nhiờn liệu và sản xuất. Chỳng cú thể ở dạng hơi (khớ) hoặc dạng hạt (phần tử nhỏ). Phần lớn cỏc tỏc nhõn ụ nhiễm đều cú hại đối với sức khỏe con người.
Một số chất gõy ụ nhiễm khụng khớ cú tớnh chất nguy hiểm lớn đối với con người và khớ quyển là CO2, SO2, CO, N2O, CFC,…
* Cacbon điụxit (CO2): với hàm lượng 0,03% trong khớ quyển là nguyờn liệu cho quỏ trỡnh quang hợp để sản xuất năng suất sinh vật học sơ cấp ở cõy xanh. Thụng thường lượng CO2 sản sinh một cỏch tự nhiờn cõn bằng với lượng CO2 được sử dụng cho quang hợp. Khi cỏc hoạt động của con người như đốt nhiờn liệu húa thạch và đốt rừng đó dẫn tới sự mất cõn bằng trờn, ảnh hưởng tới khớ hậu toàn cầu.
Khớ CO2 và một số khớ khỏc, đặc biệt là hơi nước trong khớ quyển tạo nờn hiệu ứng nhà kớnh làm bề mặt trỏi đất núng lờn.
* Sunfua dioxit (SO2): là khớ khụng màu, nhưng cú mựi khú chịu, là chất cú hệ số oxy húa cao khi gặp điều kiện thuận lợi về độ ẩm trở thành chất dẫn xuất axit vụ cơ gõy mưa axit.
Đõy là chất gõy ụ nhiễm khụng khớ ở nồng độ thấp, tập trung chủ yếu ở tầng đối lưu. SO2 tự nhiờn cú nguồn gốc từ hoạt động nỳi lửa và nhõn tạo do đốt nhiờn liệu than, dầu mỏ, khớ đốt, sinh khối thực vật,quặng sunfua,… khớ SO2 rất độc với sức khỏe con người và sinh vật gõy ra cỏc bệnh về hụ hấp, phổi, khi gặp hơi nước và mưa thỡ tạo thành mưa axit, gõy tổn hại rất lớn đối với con người và cỏc sinh vật khỏc trờn mặt đất.
* Cacbon monooxit (CO): đõy là chất khớ được hỡnh thành từ quỏ trỡnh đốt nhiờn liệu húa thạch thiếu oxy. Khớ thải chứa nhiều là CO là khúi xe mỏy. CO khụng độc với thực vật vỡ cõy xanh sử dung CO và chuyển húa thành CO2 giỳp cho quỏ trỡnh quang hợp. Vỡ vậy, thảm thực vật được xem là tỏc nhõn tự nhiờn làm giảm ụ nhiễm do CO gõy ra.
CO khỏ độc với con người, nú phản ứng với hemoglobin nhanh gấp 300 lần so với O2 để hỡnh thành cascbon hemoglobin, hạn chế quỏ trỡnh vận chuyển O2 trong mỏu, gõy ra cỏc hiện tượng: stress sinh lý, hụ hấp nặng nhọc khú khăn, đau đầu, suy yếu cơ bắp, buồn nụn, lúa mắt, co giật, hụn mờ tiền định, tử vong.
* Đinitơ oxit(N2O): là loại khớ gõy hiệu ứng nhà kớnh và nú được phỏt thải do đốt cỏc nhiờn liệu húa thạch, một lượng nhỏ N2O xõm nhập vào khớ quyển bằng con đường nitrat húa cỏc loại phõn bún vụ cơ và hữu cơ. Hàm lượng của nú cũng tăng dần trờn phạm vi toàn cầu. N2O xõm nhập vào khụng khớ sẽ thay đổi dạng trong nhiều năm, chỉ khi đạt những tầng trờn của khớ quyển, nú sẽ tỏc động một cỏch chậm chạm với nguyờn tử oxy.
* Clorofluorocacbon (CFC): là những húa chất do con người tổng hợp để sử dụng trong nhiều ngành cụng nghiệp,cỏc bộ phận làm lạnh và từ đú xõm nhập vào khớ quyển. CFC11 hoặc CFCl3 hoặc CFCl2, cú tờn gọi tờn gọi thụng dụng là freon12 hay
F12 là những mụi chất lạnh thụng dụng của tủ lạnh gia đỡnh. Trong khớ quyển cỏc CFC ở dạng khớ thường cú tớnh ổn định cao, chậm phõn hủy. chỳng bị phõn hủy tại tầng bỡnh lưu bởi cỏc tia cực tớm. Theo kết quả nghiờn cứu của cỏ nhà khoa học thỡ với lượng khớ CFC cú trong khớ quyển hiện nay, để phõn hủy hết thỡ phải mất 100 năm. Do vậy hiện nay, mặc dự đó cú những quy định về hạn chế sử dụng CFC , nhưng với tốc độ phỏt triển cụng nghiệp húa của cỏc nước trờn thế giới thỡ sự ảnh hưởng của CFC làm cho tầng ozon mỏng dần và bức xạ của cỏc tia cực tớm đạt đến những tầng khớ quyển thấp hơn.
* Mờtan (CH4) : là một loại khớ gõy hiệu ứng nhà kớnh và gúp phần làm tăng nhiệt độ trỏi đất. Chỳng được sinh ra trong quỏ trỡnh sinh học như sự men húa đường ruột của cỏc động vật múng guốc, cừu và những động vật khỏc, sự phõn kị khớ ở đất ngập nước, ruộng lỳa, chỏy rừng và đốt nhiờn liệu húa thạch. CH4 thỳc đẩy sự oxy húa hơi nước ở tầng bỡnh lưu, sự gia tăng hơi nước đó gõy ra hiệu ứng nhà kớnh rất mạnh.
5.2.3.3. Sự lan truyền chất ụ nhiễm trong khớ quyển
Muốn đỏnh giỏ mức độ ụ nhiễm mụi trường khụng khớ, kiểm tra, kiểm soỏt, dự bỏo và phũng ngừa ụ nhiễm được chớnh xỏc cần phải xỏc định nồng độ mỗi chất trong mụi trường khụng khớ. Một chất sau khi được phỏt thải vào khụng khớ chỳng sẽ khuếch tỏn đi cỏc nơi. Những yếu tố cú ảnh hưởng tới sự khuếch tỏn cỏc chất trong khớ quyển đú là: cỏc yếu tố khớ hậu, địa hỡnh khu vực, thành phần cỏc chất thải.
Điều kiện khớ hậu cú ảnh hưởng tới sự lan truyền chất gõy ụ nhiễm trong khụng khớ gồm: hướng giú, đặc điểm phõn bố nhiệt độ khớ quyển, độ ẩm và chế độ mưa.
Hướng giú là yếu tố cơ bản nhất ảnh hưởng đến sự lan truyền chất ụ nhiễm. Nồng độ chất ụ nhiễm giảm dàn từ nguồn theo chiều hướng giú. Ban đầu chất gõy ụ nhiễm tạp trung lớn ở tõm dũng thải, sau đú khuếch tỏn dần ra với gúc mở của luồng giú. Khi trời lặng giú thỡ khớ thải sẽ lan truyền theo hướng lờn cao trong khụng gian, xung quanh tõm nguồn thải.
Nhiệt độ khụng khớ cú ảnh hưởng tới sự phõn bố nồng độ chất phỏt thải trong khụng khớ ở gần tầng mặt đất. Thụng thường càng lờn cao thỡ nhiệt độ càng giảm theo tỷ lệ 10C/100m. Trong trường hợp thuận nhiệt, cỏc chất ụ nhiễm được đưa lờn cao và lan truyền phõn tỏn ra xa. Trong trường hợp nhiệt độ khụng khớ tăng theo chiều thẳng đứng(nghịch nhiệt), sẽ dẫn tới cỏc chất ụ nhiễm khú lan truyền lờn cao và ra xa. Do vậy, chất ụ nhiễm trờn mặt đất gần nguồn ụ nhiễm rất cao, cú ảnh hưởng xấu tới tỡnh trạng sức khỏe của con người và mụi trường khụng khớ trong khu vực.
Độ ẩm và mưa cũng cú sự ảnh hưởng tới sự lan truyền chất ụ nhiễm. Một số chất gõy ụ nhiễm khớ và bụi khi gặp mưa sẽ theo nước mưa rơi xuống mặt đất. Như vậy, mưa cú tỏc dụng làm sạch khụng khớ, lỏ cõy, chuyển cỏc chất gõy ụ nhiễm vào mụi trường đất và nước.
Địa hỡnh cũng là yếu tố cú sự ảnh hưởng mạnh mẽ tới sự lan truyền chất gõy ụ nhiễm. Địa hỡnh ảnh hưởng trực tiếp tới sự phõn bố nhiệt của khớ quyển và hướng giú của khu vực. Địa hỡnh phức tạp thỡ sẽ dẫn tới sự thay đổi chế độ nhiệt và hướng giú theo mựa, theo thời gian trong ngày
5.2.3.4. Hiệu ứng nhà kớnh
* Khỏi niệm
Theo sự cõn bằng nhiệt, Trỏi đất phải tỏa một lượng năng lượng vào vũ trụ ngang với số lượng mà nú hấp thụ được từ mặt trời. Năng lượng mặt trời đến trỏi đất dưới dạng bức xạ súng ngắn. Một phần bức xạ được bề mặt trỏi đất và khớ quyển phản xạ lại vũ trụ. Tuy nhiờn, phần lớn bức xạ đú xuyờn qua khớ quyển sưởi ấm bề mặt trỏi đất và gửi năng lượng này về vũ trụ dưới dạng súng dài bức xạ tia hồng ngoại. Một phần bức xạ hồng ngoại do trỏi đất phỏt ra được hơi nước, khớ cacbon điụxit và cỏc khớ khỏc hấp thụ làm cho trỏi đất được sưởi ấm, những loại khớ này gọi là khớ nhà kớnh. Tuy nhiờn, do nồng độ khớ nhà kớnh hiện tăng lờn một cỏch nhanh chúng, làm giảm khả năng tỏa nhiệt của trỏi đất, làm cho trỏi đất núng lờn.
* Tỏc động của hiệu ứng nhà kớnh
Nhiệt độ bề mặt trỏi đất được tạo nờn nhờ sự cõn bằng giữa năng lượng mặt trời đến bề mặt và năng lượng bức xạ của trỏi đất vào khoảng khụng gian giữa cỏc hành tinh. Theo định luật bức xạ của vật đen, quan hệ giữa súng bức xạ và nhiệt độ bức xạ cú dạng: 2898 Λ max = T
Trong đú: λmax là bước súng bức xạ chủ yếu của vật ( àm) T(oK) là nhiệt độ bề mặt của vật bức xạ ( Ken Vin)
Bề mặt mụi trường cú nhiệt độ khoảng 60000K, vỡ vậy năng lượng bức xạ từ mặt trời chủ yếu là cỏc tia súng ngắn khoảng 0,5 àm, dễ dàng xuyờn qua cửa sổ khớ quyển. Trong khi đú với nhiệt độ bề mặt 2880K, bức xạ của trỏi đất cú bước súng cực đại 10,1 àm là súng dài dễ bị khớ quyển giữ lại. Cỏc tỏc nhõn gia tăng sự hấp thụ bức xạ súng dài trong khớ quyển là CO2 (hấp thụ mạnh cỏc tia cú bước súng 13 – 18 àm và 2,7 – 4,3 àm), hơi nước (hấp thụ mạnh cỏc tia cú bước súng > 18àm), khớ metan(hấp thụ
mạnh cỏc tia cú bước súng khoảng 9,5 và 3,8àm). Kết quả của sự trao đổi khụng cõn bằng về mặt năng lượng giữa trỏi đất và khụng gian xung quanh dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ của khớ quyển trỏi đất. Hiện tượng này diễn ra theo cơ chế tương tự như nhà kớnh trồng cõy và được gọi là hiệu ứng nhà kớnh. Sự gia tăng tiờu thụ nhiờn liệu húa thạch của loài người đang làm nồng độ của khớ CO2 của khớ quyển tăng lờn. Sự gia tăng khớ CO2 và nhà kớnh khỏc trong khớ quyển trỏi đất dẫn tới việc gia tăng nhiệt độ trỏi đất. theo tớnh toỏn của cỏ nhà khoa học, khi nồng độ CO2 trong khớ quyển tăng gấp đụi thỡ nhiệt độ bề mặt trỏi đất tăng lờn khoảng 3oC. Cỏc số liệu quan trắc cho thấy nhiệt độ trỏi đất đó tăng 0.5 0C trong khoảng thời gian từ năm 1885 – 1940 do thay đổi nồng độ CO2 trong khớ quyển từ 0,027 % đến 0,035 %. Dự bỏo nếu khụng cú biện phỏp khắc phục hiệu ứng nhà kớnh, nhiệt độ trỏi đất sẽ tăng lờn 1,5 – 4,50C vào năm 2050.
Vai trũ gõy nờn hiệu ứng nhà kớnh của cỏc chất khớ được xếp theo thứ tự sau: CO2, CFC, CH4, O3, NO2. Theo mức độ tỏc động đến việc gia tăng nhiệt độ trỏi đất, sử dụng nhiờn liệu và tiếp theo là cụng nghiệp và cỏc hoạt động cú tỏc động lớn nhất.
Sự gia tăng nhiệt độ do hiệu ứng nhà kớnh cú tỏc động mạnh mẽ tới nhiều mặt của mụi trường trỏi đất:
- Nhiệt độ trỏi đất tăng làm băng tan và mực nước biển dõng cao. Như vậy, nhiều cựng sản xuất lương thực trự phỳ, cỏc khu đụng dõn cư, cỏc đồng bằng lớn, nhiều đảo thấp cú thể bị chỡm dưới nước biển.
- Sự núng lờn của trỏi đất sẽ làm thay đổi điều kiện sống bỡnh thường của cỏc sinh vật trờn trỏi đất. Một số loài thớch nghi với điều kiện mới sẽ thuận lợi cho phỏt triển. Trong khi đú nhiều loài bị thu hẹp về khụng gian sống hoặc bị đe dọa do khụng kịp thớch nghi với cỏc thay đổi mụi trường sống.
- Khớ hậu trỏi đất sẽ bị biến đổi sõu sắc, cỏc đới khớ hậu sẽ cú xu hướng di chuyển về phớa hai cực của trỏi đất. Toàn bộ điều kiện sống của cỏc quốc gia sẽ bị xỏo trộn. Hoạt động sản xuất nụng lõm nghiệp, thủy sản bị ảnh hưởng nghiờm trọng.
- Nhiều bệnh tật mới xuất hiện ở con người, cỏc loại bệnh dịch lan tràn, sức khỏe con người vị suy giảm.
* Biến đổi khớ hậu và sự núng lờn toàn cầu
Sự biến đổi khớ hậu trỏi đất là sự thay đổi của hệ thống khớ hậu gồm : khớ quyển, thủy quyển, sinh quyển và thạch quyển bởi cỏc nguyờn nhõn tự nhiờn và nhõn tạo. Cỏc biểu hiện của sự biến đổi khớ hậu là:
- Thay đổi thành phần và chất lượng khớ quyển cú hại cho mụi trường sống của con người và sinh vật sống trờn trỏi đất.
- Sự dõng cao mực nước biển do băng tan dẫn tới sự ngập ỳng của cỏc vựng đất thấp, cỏc đảo nhỏ trờn biển.
- Sự di chuyển của cỏc đới khớ hậu tồn tại hàng nghỡn năm trờn cỏc vựng khỏc nhau của trỏi đất, dẫn tới sự đe dọa sự sống của cỏc loài sinh vật, tới cỏc HST, cỏc hoạt động bỡnh thường của con người.
- Thay đổi hoạt động của cỏc chu trỡnh sinh địa húa, đặc biệt là chu trỡnh tuần hoàn nước bị thay đổi mạnh mẽ, làm nguy cơ thiếu nước sử dụng cho loài người ngày