Lỗ hổng ozone có làm nguy hại đến con người hay không ?


Dr. TRAN-DINH Son (Pháp) 

          Theo Báo “Associated Press” đăng ngày 16 tháng 9 năm 2009, chính quyền Obama vừa tuyên bố : “Từ nay Mỹ, Gia Nã Đại và Mễ Tây Cơ sẽ chủ trương biến đổi “Nghị quyết Montreal” (Protocole de Montréal)  về việc bảo vệ lớp ozone thành một công cụ làm giảm các chất hydrofluoro-carbones (HFC). Các hóa chất này là những khí gây ra “hiệu ứng nhà kính” rất mạnh. Trong “Nghị quyết Montreal” với mục đích chống lại “lỗ hổng trong lớp ozone” và có hiệu lực kể từ năm 1989, các nước tham dự đã khuyến khích việc dùng HFC để thay thế CFC (chlorofluoro carbones) trong các máy lạnh, máy điều hòa không khí. Bởi vì chính các khí này (CFC) đã gây ra lỗ hổng ozone nên hiện nay không còn dùng nữa.
Các khí HFC tuy không phá hủy lớp ozone nhiều bằng CFC, nhưng chúng lại làm tăng hiệu ứng nhà kính : năng suất sưởi ấm toàn bộ của HFC lớn gấp 10.000 lần năng suất của khí carbonic  (CO2). Mặc dù thành phần của các khí HFC chỉ vào khoảng 2% trong tất cả các khí sưởi ấm bầu không khí, nhưng vì kể từ đây chúng sẽ được thông dụng nên đến nửa thế kỷ thứ 21 thành phần của chúng có thể sẽ tăng lên đến một phần ba. Vì lẽ đó mà chính quyền Obama cho rằng việc dùng HFC để thay thế CFC là một quyết định vô trách nhiệm.
Báo “Le Monde” đăng ngày 16-09-09 tỏ vẻ lo ngại vì còn chưa đầy ba tháng là đến hội nghị thượng đỉnh về hiện tượng sưởi ấm khí hậu ở Copenhague, sự thương nghị như vậy sẽ bị đình trệ. Tờ Gardian, đăng ngày 15-09-09 còn bi quan hơn, phỏng định rằng cuộc đàm phán sẽ bế tắc do sự bất đồng ý kiến giữa Mỹ và Âu châu.
Nhưng bây giờ chúng ta hãy gác lại một bên vấn đề sưởi ấm khí hậu và tập trung vào việc tìm nguyên nhân của lỗ hổng ozone. Câu chuyện này bắt đầu vào những năm 1980, các quan sát viên về khí tượng nhận thấy rằng mỗi năm sau mùa đông, lớp ozone ở trên thượng tần khí quyển của vùng Antarctique bị phá hủy rất nhiều. Trong suốt ba tháng mùa đông, vào khoảng 50% toàn bộ lượng ozone ở miền Nam cực biến mất và sự tổn thất về ozone có khi lên đến 90% nên được mệnh danh là lỗ hổng ozone. Lỗ hổng này được Joseph Farman, Brian Gardiner et Jonathan Shanklin thuộc nhóm “Quan sát vùng Antarctic của anh quốc” khám phá năm 1985.
Theo các chuyên gia (phần đông là các chuyên viên nghiên cứu về khí quyển, về lớp ozone hay thuộc các viện nghiên cứu về thời tiết của một số quốc gia) thì sự phá hủy lớp ozone là do các nguyên tử chlore hay brome của các halogéno-carbone như các chlorofluorocarbone (CFC). Nhưng điều rất ngạc nhiên là các halogéno-carbone này là những hóa chất rất bền (có đời sống trung bình vào khoảng một trăm năm), không làm hư hại môi trường và thường được dùng làm thuốc mê hay trong các máy làm lạnh, máy điều hòa không khí, trong các bình xịt hơi, hay để chửa lửa v.v.. Các chuyên gia nói trên cho rằng các phân tử CFC khi lên đến lớp thượng tần khí quyển (có độ cao từ 10 đến 40 km), sẽ bị phân hủy bởi các tia tử ngoại “có năng lượng rất lớn” để cho ra những nguyên tử chlore. Những nguyên tử này có thể phá hủy các phân tử ozone rồi chúng sẽ được điều chế trở lại nhờ những phản ứng khác tiếp theo. Thành thử một phân tử chlore có thể phá hủy đến 100.000 phân tử ozone. Lối giải thích này đã làm cho cả thế giới lo ngại và có lẽ vì vậy mà vỏn vẹn chỉ có hai năm, sau ngày khám phá ra lỗ hổng ozone ở Antarctic,  thì “Nghị Quyết Montreal” ra đời (1987). Tuy nhiên tôi nghĩ rằng những lý do mà các chuyên gia đưa ra để giải thích lỗ hổng trong lớp ozone hoàn toàn không hợp lý và không đúng sự thật.
Sau đây là vài khái niệm về quang hóa học: Trong hiện tượng quang phân là hiện tượng phân hủy các hóa chất bằng ánh sáng, các tia tử ngoại (tia UV) có năng lượng cao có thể bẻ gãy một liên kết có năng lượng thấp của các phân tử để cho ra các “gốc tự do” (radical libre hay free radical). Sau đó các “gốc tự do” này sẽ kết hợp lại với nhau hay tác động trên các các phân tử khác để tạo ra những phân tử hay những “gốc tự do” mới. Thí dụ, khi một tia tử ngoại (tia UV) do mặt trời phát ra đến trái đất và gặp một phân tử oxygen (O2) ở thượng tần khí quyển, nó sẽ bẻ gãy liên kết của O2 để cho ra 2 “gốc tự do” tức là nguyên tử oxygen (O2 → O + O). Hai nguyên tử này có khả năng phản ứng rất mạnh nên không thể ở lâu trong trạng thái tự do. Chúng sẽ kết hợp với nhau để hoàn lại phân tử oxygen (O + O → O2) hay phản ứng với phân tử oxygen để cho ra ozone (O + O2 → O3) (phản ứng này giải thích tại sao có ozone ở trong lớp thượng tần khí quyển). Khi nồng độ của ozone khá lớn, ozone sẽ bị tia UV phân hủy để cho ra một nguyên tử và một phân tử oxygen (O3 → O + O2).
Trong phòng thí nghiệm, phản ứng quang phân của oxygen có thể thực hiện bằng cách dùng một bóng đèn đựng khí iode (phát ra tia tử ngoại có làn sóng bằng 253,7 nm). Ta chỉ cần thắp một bóng đèn iode trong vài phút là ngửi thấy mùi hôi khó chịu của ozone. Các động cơ nổ của xe hơi, các máy điện trong kỷ nghệ phát ra nhiều tia chớp có chứa tia tử ngoại nên cũng tạo ra ozone. Các phản ứng quang phân xảy ra rất nhanh chóng trong khoảng một vài phần triệu giây và thời gian sống của các “gốc tự do” cũng rất ngắn, từ vài phần triệu giây đến vài phần mười giây.
Tóm lại, oxygen bị tia tử ngoại quang phân cho ra ozone và ozone bị quang phân thì hoàn lại oxygen. Nhờ vậy mà lượng oxygen trong bầu không khí gần như không thay đổi và không phụ thuộc vào thời gian chiếu của mặt trời, dù là hàng tỷ năm. Và khi nào có tia tử ngoại (của mặt trời) và còn oxygen là có ozone. Một mặt khác, mặc dù nồng độ của oxygen giảm xuống khi lên cao độ nhưng lượng oxygen ở thượng tần khí quyển củng đủ để hấp thụ phần lớn các tia UV từ mặt trời chiếu đến. Sự hấp thụ tia tử ngoại của oxygen lại còn hiệu quả hơn khi xuống gần mặt đất. Cho nên, sự hiện diện của ozone chỉ làm tăng sự phòng thủ của oxygen đối với tia tử ngoại : không có ozone, oxygen lâu ngày sẽ bị phá hủy vĩnh viễn bởi tia UV của mặt trời; nhưng không có oxygen thì lượng ozone nhỏ bé ở trên thượng tần khí quyển sẽ bị tiêu hủy trong khoảnh khắc. Vì vậy, sự khẳng định cho rằng lớp ozone đã che chở chúng ta khỏi bị tia tử ngoại làm hại là không đúng một cách hoàn toàn.
 
Một vài khái niệm về bầu khí quyển : Trong suốt mùa đông (tức là mùa hè ở bắc bán cầu), miền nam-cực của trái đất không nhận ánh sáng mặt trời. Việc chế tạo ozone bị gián đoạn. Do đó lớp ozone được tạo ra trước đây thu nhỏ lại, di chuyển đến vùng khác và luôn luôn thay đổi hình thể cũng như giống các đám mây trôi lơ lửng trên trời. Một lỗ hỗng trong lớp ozone ít nhiều rộng hẹp hiện ra vào mỗi mùa đông ở miền cực đạo. Nhưng hiện tượng này đã có như vậy từ hàng tỷ năm, mặc dù -theo như tôi biết- chưa ai để ý đến trước năm 1985. Tuy nhiên, lỗ hổng ozone này hoàn toàn vô hại vì là trong mùa đông, không có mặt trời để phát ra tia UV. Khi mùa xuân bắt đầu trở về miền cực đới, mặt trời hãy còn thấp ở chân trời. Các tia tử ngoại, trước khi chiếu đến mặt đất ở nam cực, phải xuyên qua lớp khí quyển của các vùng có vĩ tuyến nhỏ hơn (gần đường xích đạo) nên phần lớn bị oxygen ở các vùng này hấp thụ. Vì lẽ đó, lỗ hổng ozone ở miền Antarctic không thể được lấp đầy một cách nhanh chóng. Đó là lý do giải thích tại sao lỗ hổng ozone vẫn còn tồn tại sau mùa đông. Nhưng rồi mùa hè từ từ đến, mặt trời càng ngày càng lên cao trên bầu trời, ngày càng dài thêm, cường độ của luồng UV mỗi ngày mỗi mạnh và lỗ hổng ozone sẽ hoàn thành trở lại như xưa.    
Ngày 18-8-2006, Tổ Chức Thời Tiết Quốc Tế (l’Organisation Météorologique Mondiale (OMM) và Chương Trình Liên hiệp Quốc về Môi Trường (Programme des Nations Unies pour l’Environnement (PNUE) đã đăng bản tường trình về sự biến chuyển của lượng ozone trong khí quyển do 250 chuyên gia trên thế giới thành lập. Trong đó có ghi rõ là “…trừ miền cực đạo ra, sự suy giảm của lượng ozone ở thượng tần khí quyển không còn nữa”. Hay “Năm 2002, lớp thượng tần khí quyển đuợc sưởi ấm một cách khác thường nên không còn thấy hiện tượng phá hủy ozone”. Hay “Trái lại ở miền Antarctic, từ 2004 đến 2005, một mùa đông băng giá đã làm cho lượng ozone xuống thấp”. Gần đây (16-09-2009), nhân “Ngày quốc tế nhằm phòng vệ lớp ozone” (Journée Internationale de la préservation de la couche d’ozone), hội Khí Tượng và Khoa Học Khí Quyển (l’Association Internationale de Météorologie et des Sciences Atmosphériques, IAMAS) đã thông báo rằng lượng ozone toàn bộ không thay đổi mà còn có thể tăng lên, đặc biệt là ở các vùng có vĩ tuyến trung bình.
Như vậy sự thăng giảm bề ngoài về sự phá hủy lớp ozone ở miền Nam cực vào mùa đông trước tiên là liên hệ với sự thay đổi của ánh nắng mặt trời.
    
Vai trò của CFC hay của HFC : Một câu hỏi được đặt ra là các hóa chất hologeno-carbone có gây thêm ảnh hưởng nào không ? Tôi nghĩ rằng không vì nhiều lý do :
–           Các phân tử CFC và HFC nặng hơn oxygen và nitrogen rất nhiều nên khó có thể bay lên đến thượng tần khí quyển với một nồng độ tạm đủ để thi đua với oxygen và ozone trong việc thu hút các tia tử ngoại.
–           Không ai hiểu tại sao các phân tử này (CFC và HFC) lại có thể bị quang phân bởi các tia UV khi không có mặt trời ?
–           Người ta cũng không hiểu tại sao các phân tử nặng và bền như CFC và HFC lại không bị quang phân ở thượng tần khí quyển, ngay trên đầu chúng ta, để tạo ra một lỗ hổng ozone tương tự mà phải du hành xa xôi đến miền Nam cực, nhưng lại không đến miền Bắc cực ?
–           Cuối cùng, các kết quả đo lường không có vẻ chứng tỏ rằng khi mùa hè trở lại, lượng ozone năm nay lại ít hơn các năm trước.
Nói tóm lại, sự khẳng định cho rằng lớp ozone đã che chở chúng ta tránh khỏi các tia tử ngoại là không đúng một cách hoàn toàn. Trong việc hấp thụ các tia UV, chính oxygen mới thật sự đóng vai trò chủ yếu. Lỗ hổng ozone hiện ra vào mùa đông chỉ là một hiện tượng thiên nhiên, xảy ra mỗi năm một lần, từ hàng tỷ năm nay. Lỗ hổng này không gây một nguy hại nào cho con người bởi vì lúc đó không có mặt trời ở miền cực đạo. Giả thuyết cho rằng việc phá hủy lớp ozone ở miền Nam cực là do các nguyên tử chlore của chlorofluorocarbone (CFC) hay của các hóa chất tương tự có lẽ là một sai lầm lớn và hoàn toàn phi lý. Do đó việc thay thế CFC bằng HFC không những không cần thiết mà còn gây hại bởi vì các HFC vẫn nổi tiếng là những chất có năng suất sưởi ấm bầu khí quyển lớn gấp 10.000 lần khí carbonic. Cho nên nếu sự suy luận trình bày ở trên không sai lệch thì sự thay thế CFC bằng HFC có lẽ nhằm phục vụ quyền lợi kinh tế và tài chánh cho một số công ty và kỷ nghệ gia, bởi vì bằng sáng chế của họ về các chất này đã (hoặc sắp) đến ngày hết hạn.   
                                                            Viết tại Saclay ngày 5 octobre 2009
                                                            Dr TRAN-DINH Son
                                                            Cố vấn khoa học của Nguyên tử lực cuộc Pháp

                                                                        Adresse e-mail : trandinhs@yahoo.com
(Xin mời đọc toàn văn tiếng Pháp và tiếng Anh do tác giả Trần Đình Sơn tự dịch trên trang https://tranhanam.wordpress.com)

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Đăng xuất / Thay đổi )

Connecting to %s