Môi trường của sinh vật và con người ngày một xuống cấp. Ô nhiễm môi trường ựang trở thành hiểm họa ựối với ựời sống của sinh giới và con người trên Trái đất. đó là sản phẩm của quá trình công nghiệp hóa và ựô thị hóa diễn ra trên 200 năm nay. Ô nhiễm môi trường là ựể chỉ sự xuất hiện của một chất lạ trong môi trường tự nhiên hoặc làm biến ựổi thành phần, tỷ lệ về hàm lượng của các yếu tố có sẵn, gây ựộc hại cho sinh vật và con người, nếu như hàm lượng của chất ựó vượt khỏi giới hạn thắch nghi tiềm tàng của cơ thể. Sự ô nhiễm ựã lan tràn vào mọi nơi, ựất, nước, khắ quyển và ở mọi quốc gia.
Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường là do các sinh hoạt và hoạt ựộng kinh tế của con người, như trồng trọt, chăn nuôiẦ ựến các hoạt ựộng công nghiệp, chiến tranh và công nghệ quốc phòng, trong ựó công nghiệp là thủ phạm lớn nhất.
Chất gây ô nhiễm rất ựa dạng về nguồn gốc và chủng loại, song ựược chia thành 3 loại chất thải chắnh. chất thải rắn, lỏng và khắ. Nhiệt cũng là tác nhân trực tiếp hay gián tiếp gây nên nạn ô nhiễm môi trường khi chúng ựược thải ra từ các nhà máy, khu công nghiệp vào nước hay khắ quyển.
7.2.1. Ô nhiễm môi trường ựất
đất là một hệ sinh thái giàu có, trong ựó có mối quan hệ qua lại giữa các nhân tố hữu sinh, vô sinh và khả năng tự ựiều chỉnh của nó, thông qua các chu trình vật chất và sự chuyển hoá năng lượng. Sự tự ựiều chỉnh này cũng có giới hạn, nếu vượt quá thì hệ cũng bị suy thoái và giảm sức sản xuất.
Con người chưa hoặc cố tình không hiểu, ựã bóc lột ựất ựến cạn kiệt ựể trồng trọt và biến thành ựồng cỏ chăn thả; hoặc biến chúng thành nghĩa ựịa ựể chôn vùi mọi thứ, như nước thải, phân rác, các phế thải, cặn bã phóng xạ Ầ của công nghiệp.
Trong sản xuất nông nghiệp, lượng phân hóa học và thuốc trừ sâu, diệt cỏẦ dư thừa cũng ựược tắch lũy ngày một tăng dần gây nên ô nhiễm ựất trầm trọng, do ựất hấp thu hay chuyển hóa hóa học, chúng một phần bị rửa trôi hoặc ngấm sâu vào mạch nước ngầm, gây ô nhiễm nguồn nước mà con người ựang sử dụng.
Nhiều loại thuốc trừ sâu rất ựộc hại, như chứa photpho hữu cơ (ức chế hoạt tắnh của enzym trong máu, gây rối loạn thần kinh, nếu nhiễm nặng có thể chết) hay clo hữu cơ (trong ựó có thuốc DDT, ựộc tắnh tuy thấp hơn photpho hữu cơ nhưng rất bền vững, gây nhiễm ựộc máu, tim mạch và có thể gây ung thư).
Nhiều loại thuốc trừ sâu khó phân hủy, gây ựộc lâu dài và tắch lũy tiềm tàng ngay trong bản thân mỗi sinh vật, trong chuỗi thức ăn. Những sinh vật là mắt xắch ựầu tiên của chuỗi tắch lũy cao, sau ựó tồn lại gây hại cho sinh vật ở mắt xắch cuối cùng, ựó là hiện tượng Ộkhuyếch ựại sinh họcỢ. Trong ựó con người thường là mắt xắch cuối cùng của nhiều chuỗi thức ăn, vì con người ăn tạp và ăn ựược quá nhiều loại thức ăn từ vô số các mắt xắch khác. Con người có thể ở nhiều bậc dinh dưỡng, như bậc 2, 3, 4, 5 Ầ của các chuỗi khác nhau.
Nước thải sinh hoạt của con người, phân rác, súc vật, nhất là từ những trang trại, ựồng cỏ chăn nuôi làm cho ựất bị nhiễm các chất hữu cơ tới mức dư thừa, gây mất cân bằng sinh học trong ựất và tạo ra nhiều mầm bệnh (thương hàn, kiết lỵ, ỉa chảy, giun sán, Ầ). Những mầm bệnh này có thể truyền trực tiếp hay gián tiếp cho người và gia súc, nhất là bệnh nhiễm sán lá gan ở người tăng ựột biến. Gần ựây là ựại dịch Sars, cúm gà, sốt siêu viẦ bệnh lở mồm long móng ở gia súc, sốt siêu vi, H5N1, H1N1Ầ ựã hoành hành ở nhiều nước trên thế giới. Trong quá trình phân hủy, phân và xác sinh vật còn là nguồn thải ra các khắ ựộc CH4 , NH3 , H20Ầ gây ô nhiễm không khắ.
7.2.2. Ô nhiễm môi trường nước
Nước bị ô nhiễm sẽ lan tràn nhanh và rộng hơn so với ựất. Nước bị ô nhiễm thường bị biến ựổi rất mạnh mẽ về lý hóa và sinh học. Vì vậy, người ta phải xây dựng các chỉ tiêu về nước sạch nhất là nước dùng cho sinh hoạt của con người. Có nhiều dạng ô nhiễm nước, với nước ngọt thì sự phì dưỡng (eutrophycation) là mối quan tâm hàng ựầu, ở biển, ô nhiễm nguy hại nhất là ô nhiễm dầu. Sự phì dưỡng gây ra trong tự nhiên ựã từng xảy ra trong lịch sử phát triển của sinh giới. đã có 2 lần hàm lượng CO2 tăng vượt bậc làm cho thực vật phát triển một cách Ộbùng nổỢ.
Khắ hậu biến ựộng mạnh, thực vật bị chôn vùi, tạo nên những nguồn nhiên liệu, hoá thạch mà chúng ta ựang khai thác như than ựá, dầu mỏ, khắ ựốt. Hiện nay, con người gây ra sự phì dưỡng, hiện tượng phổ biến không chỉ ở nước ngọt mà cả ở các vùng ven biển và biển kắn.
Phì dưỡng là quá trình biến ựổi của hệ sinh thái thủy vực do nguồn nước cấp cho nó có lượng muối khoáng và chất hữu cơ quá dư thừa, mà các quần xã sinh vật không thể ựồng hoá ựược. Nó gây bùng nổ số lượng thực vật thủy sinh, sau ựó là sự chết của chúng và quá trình phân hủy xác chết do các vi khuẩn hiếu khắ và kị khắ, làm giảm hàm lượng oxy trong nước và xuất hiện các chất khắ ựộc CH4 ,NH3 , H2S, CO2 Ầ làm giảm ựộ trong của nước, pH bị thay ựổi, các ựiều kiện môi trường bị biến ựổi mạnh, cuối cùng làm thủy vực bị suy thoái.
Ở ựại dương, dầu ựang là yếu tố hàng ựầu gây nên sự ô nhiễm. Nguồn dầu xâm nhập vào biển bằng nhiều con ựường. Theo Witherby (1991), gần 37% hydrocacbua dầu thải vào biển từ lục ựịa, khoảng 33% từ vận tải biển, 9 % từ khắ quyển, 7% từ thẩm thấu tự nhiên từ lòng ựất và 2% là từ việc khai thác dầu ở biển.
Ước tắnh mỗi ngày ắt nhất có 10.000 tấn dầu ựổ vào biển, hàng năm có khoảng 3,2 triệu tấn dầu xâm nhập vào biển. Biển nước ta cũng ựã xuất hiện nhiều kim loại nặng như ựồng, chì, kẽm, thuỷ ngânẦ Nhiều nơi, hàm lượng dầu trong nước ựã vượt mức cho phép ựể nuôi trồng thuỷ sản, hay vượt mức qui ựịnh cho các bãi tắm (0,3mg/l).
152 7.2.3. Ô nhiễm khắ quyển
Ô nhiễm không khắ do hoạt ựộng của con người thải vào khắ quyển quá nhiều khắ thải công nhiệp, nhất là C02 , trong khi rừng và các rạn san hô, nơi thu hồi phần lớn lượng C02 ngày một thu hẹp. Hậu quả của ô nhiễm không khắ làm tăng hiệu ứng nhà kắnh, chọc thủng tầng ôzôn, gây ra mưa axit, khói mù quang hóa, ảnh hưởng lớn ựến khắ hậu, năng suất sản xuất, sức khỏe con người
7.2.3.1. Tác nhân gây ô nhiễm khắ quyển, gồm các tác nhân, như do hoạt ựộng của núi lửa, cháy rừng và các hoạt ựộng kinh tế của con người. Hoạt ựộng của con người ựã ựưa ựến 2 khắa cạnh: thải chất ô nhiễm vào khắ quyển và hủy hoại các ựối tượng tham gia vào quá trình thanh lọc ựể làm giảm chất ựộc, như triệt phá rừng, hủy hoại các rạn san hô ở biểnẦ
Các chất ô nhiễm khắ quyển có thể gây tác hại trực tiếp ựến ựời sống sinh vật và con người, dẫn ựến hiện tượng ô nhiễm sơ cấp; còn nếu các chất gây ô nhiễm sơ cấp ựó bị biến ựổi ựi rồi lại tiếp tục gây tác hại sẽ tạo nên sự ô nhiễm thứ cấp (mưa axit, tạo mùẦ). Hiện nay trong khắ quyển tồn tại rất nhiều chất khắ và bụi lơ lửng ựộc hại như CO, CO2 , NOx , SOx , CH4 , bụi silic, bụi chì, hơi thủy ngân, các vi khuẩn gây bệnh. Chúng ựược tạo ra do các hoạt ựộng công nghiệp và giao thông, khi ựốt các nhiên liệu hóa thạch, sử dụng các chất do công nghiệp (CFC3), do hoạt ựộng của nông nghiệp (bón phân, chăn thả gia súcẦ), ựốt rừng làm nương rẫy, thử bom nguyên tửẦ
Tỷ số CO2/O2 ựược qui ựịnh chủ yếu do quá trình quang hợp và hô hấp ựã bước vào trạng thái ổn ựịnh từ lâu, trước Cách mạng Công nghiệp. Nó như một chỉ số tổng hợp ựể bàn ựến chất lượng không khắ, ựến Ộsức khỏeỢ của môi trường. Hàm lượng C02 trong khắ quyển trước Cách mạng Công nghiệp ổn ựịnh ở mức 290ppm (hay 0,029%). Lần ựo ựầu tiên vào năm 1958, nó lên tới 315ppm, năm 1980 lên tới 335ppm.
Những khắ trên ựã tạo nên bầu không khắ ngột ngạt và Ộsương mùỢ, nhất là những nơi tập trung công nghiệp, gây nhiều bệnh cho con người (bệnh bụi phổi, viêm phế quản, hoẦ). Những trận mưa axit là hậu quả của CO2 , NOx , SOx kết hợp với hơi nước ngưng tụ và chúng ựã huỷ diệt hàng triệu ha rừng, ựồng ruộng ở các nước Tây Âu, Bắc Âu. Do bị mưa axit, nên nhiều ao hồ của bán ựảo Scandinavơ có pH rất thấp và nhiều nơi không có cá, gọi là Ộhồ chếtỢ hoặc có nhưng sản lượng giảm hẳn. Hậu quả của sự ô nhiễm không khắ mà loài người ựang quan tâm là Ộhiệu ứng nhà kắnhỢ và sự suy giảm tầng ozon.
7.2.3.2. Hiệu ứng nhà kắnh và sự tăng hiệu ứng nhà kắnh
+ Khái niệm: Hiệu ứng nhà kắnh là một lớp lá chắn bằng các hỗn hợp của các khắ CO, CO2 , NOx , SOx , CH4, N2 Ầ hơi nước và bụi nằm ở tầng ựối lưu của khắ quyển. Lớp lá chắn này dày khoảng 25 km, tắnh từ bề mặt Trái đất, chúng có vai trò giữ nhiệt và làm Trái đất ấm lên.
+ Vai trò của hiệu ứng nhà kắnh: Lớp lá chắn ựó ựã giữ lại một phần nhiệt sóng dài khỏi thoát trở lại từ Trái đất vào vũ trụ, nhờ ựó Trái đất ấm lên ựủ cho sự tồn tại và phát triển hưng thịnh của sinh giới. Nếu không có hiệu ứng nhà kắnh thì nhiệt ựộ trung bình của Trái đất sẽ nằm ở âm 18,70C và mọi sinh vật khó có thể tồn tại ựược. Nhưng sự tắch tụ quá nhiều CO2 và các khắ thải công nghiệp khác ựã làm tăng hiệu ứng nhà kắnh tới mức báo ựộng.
+ Sự tăng hiệu ứng nhà kắnh là sự gia tăng lớp lá chắn khắ hỗn hợp của hiệu ứng nhà kắnh, lớp này càng ngày càng ựược tắch tụ dày thêm lên. Do ựó, bức xạ Mặt Trời khi chiếu qua nó thì sự phản xạ sẽ giảm, làm cho lượng nhiệt dưới lớp lá chắn và trên
mặt ựất tăng lên, nhưng do bị lá chắn chắn lại nên sự toả nhiệt của mặt ựất bị chậm lại. Kết quả của hiệu ứng nhà kắnh ựã làm nhiệt ựộ Trái đất tăng lên và làm cho khắ hậu bị thay ựổi.
+ Nguyên nhân làm tăng hiệu ứng nhà kắnh: Do sự gia tăng tắch tụ quá nhiều CO2 và các khắ thải công nghiệp khác, trong ựó C02 (50%), Clorofluocacbon, viết tắt là CFCs (chiếm 20%), metan (16%), ozon (8%) và NO (6%). Trong các loại khắ trên, khắ CO2 là nguyên nhân chắnh làm tăng hiệu ứng nhà kắnh (50%). Các loại khắ này càng ngày càng ựược gia tăng do các hoạt ựộng của con người, như khai thác và ựốt các nhiên liệu, phát triển công nghiệp phục vụ ựời sống, ựốt phá rừngẦ.Các yếu tố ựóng góp làm tăng hiệu ứng nhà kắnh (hình 21).
A B Các ký hiệu cho A và B
CO2 C F C C H 4 O3 NOx
(50-49%) (20-13%) (16-14%) (8Ờ 24%) (6%)
Hình 21. Các yếu tố ựóng góp làm tăng hiệu ứng nhà kắnh:
A. Các chất khắ; B. Các hoạt ựộng của con người. (Theo Vũ Trung Tạng, 2000) + Hậu quả của sự tăng hiệu ứng nhà kắnh:
Trong khắ quyển hàm lượng CO2 ựã khá ổn ựịnh hàng triệu năm nay. Song khoảng sau 200 năm lại ựây, do con người ựã phá rừng và tiêu thụ quá nhiều nhiên liệu hóa thạch ựã làm tăng lượng CO2 trong khắ quyển, làm cho hàm lượng CO2 tăng lên. Như ựã nói ở phần trên, hàm lượng CO2 từ 290 ppm ựã tăng lên ựến 345 ppm (1ppm = 10-6 ) và có thể tăng lên gấp 2 lần vào cuối thế kỷ tới, ngoài ra còn nhiều chất ựộc hại, bụi và vi khuẩn ựược tung vào khắ quyển từ các hoạt ựộng của công nghiệp, nông nghiệp hiện ựại. Hàm lượng CO2 tăng lên ựã làm tăng hiệu ứng nhà kắnh (do bức xạ nhiệt không thoát ra ựược vào vũ trụ), làm nhiệt ựộ trên bề mặt Trái đất tăng lên (tương tự như tăng nhiệt ựộ trong nhà kắnh trồng rau); ựã làm một phần băng ở các ựỉnh núi và băng ở 2 cực tan chảy ra thành nước, làm cho nước ựại dương và mực nước biển sẽ dâng lên.
Trong 100 năm qua mực nước biển ựã tăng lên 12cm, nhiệt ựộ trung bình toàn cầu ựã tăng lên 0,2-0,60C, nhanh gấp 10-50 lần so với sự gia tăng nhiệt ựộ khoảng 8.000-10.000 năm về trước- từ kỷ Băng Hà lần cuối. Trên thế giới, nhiều các vùng ựất thấp và các thành phố ven biển có nguy cơ ngập chìm trong nước. đó là hiểm họa của nhân loại do biến ựổi khắ hậu gây ra. Tăng hiệu ứng nhà kắnh ựã làm biến ựổi khắ hậu trên Trái đất, nhiệt ựộ tăng lên. Dự báo ựến năm 2050, nhiệt ựộ toàn cầu sẽ
16% 8% 6% 20% 50% 49% 13% 14% 24%
154
cao hơn, tăng khoảng từ 1,5-4,50C. Trái đất sẽ ấm lên, mực nước biển sẽ còn tiếp tục tăng cao hơn hiện nay từ 0,5-1,5 m, gây ngập lụt cho các vùng ựồng bằng và thành phố thấp ven biển. Kéo theo nó là hàng loạt các hiểm họa khác: Băng càng co về 2 cực, càng gia tăng sự thất thường của mưa, nắng, bão lụt, dịch bệnh cũng sẽ tăng lên, chúng sẽ ác liệt hơn và hoành hành con người nhiều hơn. Rõ ràng, sự hoạt ựộng ựể phát triển kinh tế quá mức của con người là nguyên nhân chắnh làm tăng hiệu ứng nhà kắnh. Ảnh hưởng của biến ựổi khắ hậu tới nước ta (Xem tiếp phần Biến ựổi khắ hậu ở cuối chương 7)
7.2.3.3. Sự suy giảm tầng ozon
+ Khái niệm tầng ozon: Tầng ozon là tầng ựược tạo nên ở trong tầng bình lưu, ựó là lớp khắ mỏng, phân bố ở ựộ cao cách mặt ựất 15-40 km. Tầng bình lưu chứa tới 90% lượng ozon có trong khắ quyển, nhưng mật ựộ ozon loãng ở tầng trên và cao ở tầng ựáy, cách mặt ựất 19-20 km. Nhờ phản ứng quang hóa thuận nghịch, tầng ozon ổn ựịnh như một lá chắn, ựã giữ lại khoảng 90% lượng bức xạ cực tắm và chỉ còn
10% là lọt xuống Trái đất, ựủ thuận lợi cho các hoạt ựộng sống. + Sự hình thành tầng ozon: tầng ozon ựược hình thành trong tầng bình lưu, do sự
kết hợp của oxy phân tử (O2) với 1 nguyên tử oxy (1/02 ), nó cũng ựược phân ly từ oxy phân tử do tia cực tắm. Ozon (O3 ) dưới tác ựộng của tia cực tắm lại bị phân hủy trở về dạng oxy phân tử. Song trong thiên nhiên, 2 quá trình này luôn cân bằng ựộng với nhau, vì thực tế, ở tầng bình lưu, từ khi xuất hiện, ozon ựã có một lượng xác ựịnh và khá ổn ựịnh.
Phản ứng quang hóa thuận nghịch: O2 + 1/2 O2 ↔O3
+ Vai trò của tầng ozon: Nhờ phản ứng quang hóa thuận nghịch trên, tầng ozon ổn ựịnh như một lá chắn, ựã giữ lại khoảng 90% lượng bức xạ cực tắm, chỉ 10% còn lại của tia cực tắm là lọt xuống Trái đất, ựể diệt khuẩn, ựủ thuận lợi cho các hoạt ựộng sống. Nếu tầng ozon bị suy giảm, thì lượng tia cực tắm chiếu xuống Trái đất sẽ tăng lên, gây nhiều bệnh tật cho người và sinh vật khác. Khi lượng ozon ở tầng bình lưu giảm ựi 1% , sẽ làm tăng 1,3 % lượng bức xạ cực tắm loại B (UV-B) trên bề mặt Trái đất và bệnh ung thư da sẽ tăng lên 2%, tăng bệnh ựục thủy tinh thể, phá hủy hệ miễn dịch ở người; làm cho hệ sinh thái mất cân bằng và năng suất cây trồng bị giảm xuống.
+ Sự suy giảm tầng ozon: đó là sự thiếu hụt O3 ngày càng tăng, nên ựộ dày tầng ozon ngày càng giảm, tầng này càng ngày càng bị mỏng ựi và tạo ra nhiều lỗ thủng lớn. Quan trắc vào tháng 10/1987 cho thấy: hàm lượng ozon trên bầu trời Nam cực giảm 50% so với mức trung bình thời kỳ 1957-1978 và ở ựó xuất hiện một lỗ thủng