NHỮNG CHẤT KHÍ NÀO LÀM CHO BẦU KHÍ QUYỂN QUÁ NÓNG? - KHOA HỌC - 2026

Các chất khí làm bầu khí quyển quá nóng là những chất khí hấp thụ và phát ra bức xạ hồng ngoại. Tương tự như vậy, các khí làm hỏng tầng ôzôn góp phần làm quá nhiệt, vì chúng tạo điều kiện cho bức xạ cực tím xâm nhập nhiều hơn.

Hiện tượng nóng lên toàn cầu là sự gia tăng nhiệt độ trung bình trong sinh quyển trên cạn xảy ra do hiệu ứng nhà kính. Hiệu ứng này là một hiện tượng tự nhiên bao gồm ngăn chặn sự thoát ra của nhiệt trên mặt đất (bức xạ hồng ngoại) đối với không gian bên ngoài.

Các khí gây quá nhiệt. Nguồn: Cà vạt rời

Sự tắc nghẽn này được thực hiện bởi một số loại khí tự nhiên tạo nên bầu khí quyển của trái đất, chẳng hạn như hơi nước và CO2. Đây là một hiện tượng xảy ra tự nhiên và cho phép hành tinh có nhiệt độ thích hợp về mặt sinh học.

Làm thế nào để các chất khí đốt nóng Trái đất?

Nguồn năng lượng cơ bản làm Trái đất nóng lên là bức xạ mặt trời, đặc biệt là bức xạ cực tím. Nó được lọc một phần bởi tầng ôzôn (O3) ở tầng bình lưu.

Bức xạ cực tím (sóng ngắn) xâm nhập vào sẽ làm nóng bề mặt trái đất và nhiệt của nó được phát ra không gian dưới dạng bức xạ hồng ngoại (sóng dài). Tuy nhiên, có một ảnh hưởng của con người trong quá trình này do phát thải nhân tạo khí nhà kính.

Các khí này hấp thụ và phát ra nhiệt hoặc phá hủy ozon điều chỉnh sự xâm nhập của bức xạ tia cực tím. Các khí góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính, do tự nhiên hoặc do tác động của con người, được gọi là Khí nhà kính (GHG).

Trên toàn thế giới, đặc biệt chú ý đến hiện tượng nóng lên toàn cầu và sự phá hủy tầng ôzôn. Nghị định thư Montreal về các chất làm suy giảm tầng ôzôn là một hiệp ước quốc tế có hiệu lực vào năm 1989 và quy định việc sử dụng các loại khí này.

Nghị định thư này đã được 65 quốc gia phê chuẩn với bản sửa đổi Kigali vào ngày 1 tháng 1 năm 2019. Về phần mình, Nghị định thư Kyoto giải quyết các vấn đề liên quan đến sự nóng lên toàn cầu.

Trong Nghị định thư Kyoto, sáu loại khí gây hiệu ứng nhà kính được dự tính là carbon dioxide, methane, nitrous oxide, hydrofluorocarbon, perfluorinated hydrocarbon và lưu huỳnh hexafluoride.

Để đánh giá một loại khí tạo ra quá nhiệt, tuổi thọ hữu ích và khả năng làm nóng lên toàn cầu (GWP) của nó được xem xét. GWP so sánh lượng nhiệt bị giữ lại bởi một chất khí với nhiệt lượng bị giữ lại bởi CO2, GWP được tiêu chuẩn hóa thành 1.

Các khí chính làm bầu khí quyển quá nóng

Hơi nước

Hơi nước là một thành phần tự nhiên và quan trọng của bầu khí quyển Trái đất và đóng một vai trò rất quan trọng trong hiệu ứng nhà kính do khả năng hấp thụ nhiệt của nó. Ngoài ra, nước ở trạng thái lỏng và rắn phản xạ năng lượng mặt trời, làm mát Trái đất.

Điôxít cacbon (CO2)

Carbon dioxide là khí nhà kính chính, chịu trách nhiệm cho hơn 80% sự gia tăng của hiện tượng này. Mức CO2 đã tăng lên đáng báo động do hoạt động công nghiệp và giao thông vận tải.

Theo một số ước tính, trước cuộc Cách mạng Công nghiệp, nồng độ CO2 trong khí quyển đạt khoảng 280 ppm (phần triệu) và vào năm 1998, nó đạt tới 365 ppm. Điều này thể hiện tốc độ tăng 1,5 ppm mỗi năm và tăng 31% so với mức 1750.

Nồng độ CO2. Nguồn: Hannes Grobe 21:17, ngày 5 tháng 11 năm 2006 (UTC)

Bằng cách xác định thành phần đồng vị của CO2 trong khí quyển hiện tại, người ta đã chỉ ra rằng sự gia tăng đến từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch và nạn phá rừng. CO2 hoạt động bằng cách hấp thụ và phát ra bức xạ hồng ngoại và có thời gian sử dụng từ 5 đến 200 năm.

Mêtan (CH

Mêtan là khí nhà kính thứ hai, đóng góp khoảng 17% vào quá trình nóng lên, thông qua sự hấp thụ và bức xạ nhiệt. Mặc dù phần lớn khí này xuất hiện trong tự nhiên, chủ yếu ở đầm lầy, nhưng vẫn có sự đóng góp quan trọng của con người (khoảng 50%).

Nồng độ mêtan. Nguồn: Methane-global-average-2006.jpg: NOAA Công việc cải tiến: Ortisa

Khoảng 60% khí mêtan hiện đang tồn tại trong khí quyển là sản phẩm của các hoạt động của con người (nhân loại). Trong số các nguồn nhân tạo chính là chăn nuôi gia súc nhai lại, trồng lúa, khai thác nhiên liệu hóa thạch và đốt sinh khối.

Mức ước tính của loại khí này trước Kỷ nguyên Công nghiệp là 700 ppb (phần tỷ) và vào năm 1998, nó đạt 1.745 ppb, tăng 149%. Tuy nhiên, khí mêtan có thời gian sử dụng hữu ích trong tầng khí quyển thấp hơn, chỉ đạt 12 năm.

Ôxít nitơ (NOx)

NOx, đặc biệt là oxit nitơ, góp phần phá hủy ôzôn ở tầng bình lưu bằng cách tăng lượng bức xạ cực tím xuyên qua Trái đất. Các khí này bắt nguồn từ quá trình sản xuất công nghiệp axit nitric, axit adipic và sử dụng phân bón.

Nitơ oxit (N2O) có nồng độ trong khí quyển là 270 ppb trước Kỷ nguyên công nghiệp, sau đó đạt 314 ppb vào năm 1998. Điều này cho thấy nồng độ của nó tăng 16% và nó có thời gian sử dụng là 114 năm, điều này khiến nó rất có vấn đề.

Hydrofluorocarbon (HFCs)

Chúng là khí được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau, thay thế các khí CFC bị giới hạn bởi thỏa thuận Montreal. Tuy nhiên, HFCs cũng ảnh hưởng đến tầng ôzôn và có tính lâu dài hoạt động cao trong khí quyển (lên đến 260 năm).

Những khí này không tồn tại trong khí quyển, chúng được đưa vào bởi con người và trong trường hợp HFC-23, nó đạt tới nồng độ 14 ppt (phần nghìn tỷ).

Hydrocacbon perfluorinated (PFC)

PFCs được sản xuất trong các cơ sở đốt rác cho quá trình nấu chảy nhôm. Giống như HFC, chúng có tính lâu dài cao trong khí quyển và ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của tầng ôzôn ở tầng bình lưu.

Lưu huỳnh hexafluoride (SF6)

Đây là một loại khí khác có hiệu ứng quá nhiệt đi qua sự phá hủy tầng ôzôn. Nó được sử dụng trong thiết bị điện áp cao và sản xuất magiê, và có tính lâu dài cao trong khí quyển.

Chlorofluorocarbons (CFCs)

CFC là một loại khí nhà kính mạnh làm hỏng tầng ôzôn ở tầng bình lưu và được quy định theo Nghị định thư Montreal. Tuy nhiên, ở một số quốc gia, nó vẫn được sử dụng, chẳng hạn như trường hợp của Trung Quốc.

Thiệt hại đối với tầng ôzôn là do các nguyên tử clo phân ly khi bị bức xạ tia cực tím.

Các chlorofluorocarbon chính là CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 và CFC-115. Những loại khí này không tồn tại trong khí quyển, nhưng đến năm 1998 CFC-11 đã đạt 268 ppt, với thời gian sử dụng là 45 năm.

Methylchloroform hoặc trichloroethane (CH3CCL3)

Nó là một loại CFC đặc biệt, được sử dụng làm dung môi và làm sạch kim loại. Khi phân hủy, nó thải ra khí clorua, có nguyên tử clo góp phần phá hủy tầng ozon.

Ôzôn đối lưu (O3)

Tầng đối lưu O3 là tầng ôzôn được hình thành ở mặt đất, giữa bề mặt và độ cao 18 km. Mặc dù ôzôn ở tầng bình lưu góp phần làm giảm hiện tượng quá nóng toàn cầu bằng cách giảm sự xâm nhập của bức xạ cực tím, ôzôn ở tầng đối lưu tạo ra sự nóng lên.

Khói ở Cáp Nhĩ Tân (Trung Quốc). Nguồn: Fredrik Rubensson

Người ta đã lập luận rằng tác dụng của ôzôn tầng đối lưu là mâu thuẫn. Một mặt, nó tạo ra sự nóng lên bề mặt của trái đất, nhưng đồng thời nó cũng loại bỏ các khí nhà kính khác.

Trong mọi trường hợp, O3 là một loại khí độc gây tổn thương phổi, ngoài việc làm hư hỏng các vật liệu khác nhau.

Chlorodifluoromethane (HCFC-22)

Nó được gọi là R-22, một loại khí không màu và cho đến gần đây được sử dụng nhiều nhất trong các thiết bị làm lạnh. Tuy nhiên, ngày nay nó bị cấm ở nhiều nơi trên thế giới do ảnh hưởng xấu đến tầng ôzôn.

Cacbon clorua hoặc cacbon tetraclorua (CCl4)

Nó là một clo hữu cơ hiện đã bị cấm ở nhiều nơi do độc tính của nó, nhưng nó đã được sử dụng rộng rãi như một chất làm lạnh, chất chữa cháy, chất tẩy dầu mỡ và thuốc trừ sâu. Khi hợp chất này phân huỷ sẽ tạo ra các chất dẫn xuất ảnh hưởng đến tầng ozon.

Tetrafluoromethane hoặc perfluoromethane (CF4)

Nó là một loại gas được gọi là R-14 và được sử dụng như một chất làm lạnh, nhưng nó có khả năng hấp thụ và phát ra năng lượng tia cực tím cao. Nó tồn tại trong khí quyển hơn 50.000 năm và tiềm năng nóng lên toàn cầu là 6.500.

Theo Kỷ lục Guinness Thế giới, tetrafluoromethane là khí nhà kính khó phân hủy nhất, mặc dù tỷ lệ thấp trong khí quyển hạn chế ảnh hưởng của nó.

Hexafluoroethane (C2F6)

Nó được sử dụng trong chất làm lạnh và sản xuất nhôm, vì nhờ năng lượng cao của các liên kết cacbon-flo nên nó rất ổn định. Điều này mang lại cho nó một tuổi thọ dài ít nhất 500 năm.

Tương tự như vậy, nó có khả năng hấp thụ bức xạ hồng ngoại cao, khiến nó trở thành một vấn đề đối với nhiệt độ toàn cầu. Hexafluoroethane nằm trong danh sách các khí nhà kính của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC).

Lưu huỳnh hexafluoride (SF6)

Nó là một loại khí không độc, nặng hơn không khí 5 lần, với chỉ số GWP là 176 (gấp 20.000 lần CO2). Mặt khác, nó có tuổi thọ hữu ích là 3.200 năm, mặc dù vì quá dày đặc nên nó không bay lên các tầng trên của khí quyển.

Tham khảo thư mục

1. Hiệu ứng nhà kính Bolin, B. và Doos, BR.
2. Caballero, M., Lozano, S. và Ortega, B. (2007). Hiệu ứng nhà kính, sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu: một góc nhìn khoa học về trái đất. Tạp chí Kỹ thuật số Đại học.
3. Elsom, DM (1992). Ô nhiễm khí quyển: một vấn đề toàn cầu.
4. IPCC (2001). Báo cáo đánh giá lần thứ ba Biến đổi khí hậu 2001: Cơ sở khoa học.
5. IPCC (2018). Nóng lên toàn cầu 1,5 ºC.
6. Mitchell, JFB, Johns, TC, Gregory, JM và Tett, SFB (1995). Phản ứng của khí hậu đối với mức độ gia tăng của khí nhà kính và sol khí sunphat. Thiên nhiên.
7. Myhre, G., Highwood, EJ, Shine, KP và Stordal, F. (1998). Các ước tính mới về cưỡng bức bức xạ do hỗn hợp khí nhà kính. Thư Nghiên cứu Địa vật lý.
8. Rodhe, H. (1990). So sánh sự đóng góp của các loại khí khác nhau vào Hiệu ứng Nhà kính. Khoa học.
9. Schneider, SH (1989). Hiệu ứng nhà kính: Khoa học và Chính sách. Khoa học.