Giới thiệu sách: Ô nhiễm không khí

Ngày: 31/05/2024 | 5485

Bản tin KHCN xin trân trọng giới thiệu đến quý độc giả cuốn sách chuyên khảo ứng dụng và phát triển công nghệ cao về: Ô nhiễm không khí. Cuốn sách sẽ giúp bạn đọc làm quen với nhiều nội dung học thuật về vật lý và hoá học khí quyển, giúp bạn đọc hiểu và đi sâu hơn vào khoa học khí quyển.

Ô nhiễm không khí bắt nguồn từ nhiên liệu bị đốt cháy, chủ yếu trong các động cơ năng lượng ở nhiệt độ cao. Nguồn phát ô nhiễm là xe cộ, các nồi hơi nhà máy nhiệt điện,... chúng là những động cơ đúng nghĩa. Nhưng khi thoát ra khỏi ống khói, số phận chất ô nhiễm lại được quyết định bởi một động cơ khác, khổng lồ, đó là khí quyển, kết hợp với bức xạ mặt trời trong mối quan hệ hỗ tương với các hệ sinh quyển khác. Có thể nói, sẽ không có ô nhiễm không khí nếu tác động của hai động cơ dẫn đến trạng thái cân bằng, như những gì vốn có trong thời gian lâu dài trước cách mạng công nghiệp. Hai nhân tố chính là con người và khí quyển. Con người phát thải chất ô nhiễm ra khí quyển, phá hỏng sự cân bằng tự nhiên vốn có của nó. Yếu tố con người có thể điều chỉnh được, tuy không dễ. Nhưng khí quyển thì khác. Nó vận hành theo quy luật của Trời Đất, ngoài ý muốn con người. Cho nên cần phải hiểu rõ các quá trình vật lý và các phản ứng hóa học trong khí quyển để tác động đến yếu tố con người từ đó có cách hành xử thích ứng nhất trong mục tiêu giảm thiểu ô nhiễm không khí.

Cuốn sách gồm 05 chương: Chương 1 trình bày tổng quan về cấu trúc, thành phần và cách vận hành của khí quyển. Khoa học khí quyển rất rộng, ở đây chỉ giới hạn những nội dung có liên quan đến hai nội dung ô nhiễm không khí và Trái Đất ấm lên.

Chương 2 trình bày về tiến trình biến đổi khí hậu Trái Đất trong quá khứ và hậu quả của hơn 150 năm cách mạng công nghiệp gần đây. Những ẩn tích trong các lớp băng hà đã giúp giải mã những gì xảy ra trong quá khứ, nhờ đó mới thấy Trái Đất hiện đang ấm lên là do chính con người gây ra.

Chương 3 nêu rõ về các nguồn gây ô nhiễm, đặc biệt chú trọng đến ô nhiễm bụi mịn PM2.5, vấn nạn ở các nước đang phát triển hiện nay. Bụi mịn gồm sol khí nguyên sinh và sol khí thứ sinh. Các sol khí thứ sinh như sulfate, nitrate, ammonium, carbon hữu cơ chiếm phần lớn khối lượng bụi mịn, chúng bắt nguồn từ các khí ô nhiễm tiền thân như SO2, NO_x, NH3, VOC. Vì các khí độc ấy là nguồn chủ yếu sinh ra bụi mịn, nên khác với những tư duy thường thấy xem bụi mịn như các hạt li ti trong khói bụi, để giảm thiểu bụi mịn có hiệu quả, phải cắt giảm từ gốc các nguồn khí tiền thân này.

Chương 4 đi sâu về tính xáo động hay ổn định của khí quyển. Không khí càng ổn định, ô nhiễm càng cao, ngược lại, ô nhiễm sẽ giảm đi một khi không khí bị xáo động mạnh. Chương này sẽ trình bày cách đánh giá mức độ xáo động và ổn định của khí quyển và dựa vào đó tính toán lan truyền chất ô nhiễm từ các nguồn phát. Nội dung vừa có vẻ hàn lâm vừa rất thực dụng. Những ai muốn biết hiện giờ không khí bị ô nhiễm đến mức nào vẫn có thể tìm thấy ở đây những hướng dẫn đơn giản dựa trên các thông số thời tiết như áp suất không khí, vận tốc và hướng gió, mưa.

Chương 5 trình bày những tác động tầm xa và vai trò của các khối khí tác động đến điều kiện khí tượng tại nơi quan trắc và mang theo chất ô nhiễm trên đường lan truyền từ bên ngoài biên giới.

Trái Đất ngày một ấm lên. Nước biển đang liếm dần đất liền, đe dọa nhấn chìm nhiều vùng ven bờ rộng lớn từ nay đến cuối thế kỷ. Nóng, lạnh, mưa, bão ngày càng khốc liệt và cực đoan. Hàng triệu người phải chết sớm do hít thở không khí bị ô nhiễm. Sát thủ từ đâu? Từ luồng khói ngay sau chiếc xe bạn đi lại hàng ngày, từ các nhà máy, trang trại chăn nuôi, từ cả các bếp đun nấu trong nhà. Đương nhiên sát thủ nặng ký nhất vẫn là những nhà máy đốt than, dầu để cung cấp năng lượng cho cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Trong số một triệu phân tử không khí, chủ yếu là nitơ và oxy, chỉ có vài trăm phân tử dioxit carbon (CO2), sát thủ có hại nhất gây ra những biến đổi khí hậu tai hại nói trên. Đúng hơn, hồi đầu thế kỷ XX con số này mới chỉ 300, nay tăng lên 420 và đang tiếp tục tăng. Ngoài các khí gây biến đổi khí hậu như CO2, CH4,... còn có các khí ô nhiễm với hàm lượng ít hơn hàng trăm lần, như SO2, NO_x, VOC,... song tác hại rất lớn đến sức khỏe con người và môi trường sinh thái. Vậy tại sao những thành phần không khí ít ỏi ấy lại có thể làm bẩn khí quyển đến mức gây thảm họa khí hậu và môi trường? Hai nhân tố chính là con người và khí quyển. Con người phát thải chất ô nhiễm ra khí quyển, phá hỏng sự cân bằng tự nhiên vốn có của nó. Yếu tố con người có thể điều chỉnh được, tuy không dễ. Nhưng khí quyển thì khác. Nó vận hành theo quy luật của Trời Đất, ngoài ý muốn con người. Cho nên cần phải hiểu rõ các quá trình vật lý và các phản ứng hóa học trong khí quyền để tác động đến yếu tố con người để từ đó có cách hành xử thích ứng nhất trong mục tiêu giảm thiểu ô nhiễm không khí.

Theo Tổ chức Y tế Thế giới WHO, năm 2012 ô nhiễm bụi mịn đã làm cho 7 triệu người chết sớm, trong số đó 3,7 triệu chết do ô nhiễm không khí xung quanh và 4,3 triệu do hít thở không khí trong nhà. Ô nhiễm không khí tác hại nặng nhất lên hệ thống hô hấp và tim mạch. Công bố của WHO dựa trên nhiều công trình dịch tễ học và nghiên cứu tác hại đến sức khỏe do phơi nhiễm bụi PM ở châu Âu và Hoa Kỳ.

Rất nhiều công trình nghiên cứu về phơi nhiễm bụi PM ngắn hạn ở nhiều nước cũng cho thấy mối liên quan rõ rệt giữa hàm lượng trung bình 24 h PM2.5 với số người nhập viện do bị bệnh tim mạch và đường hô hấp như hen suyễn. Chẳng hạn, một nghiên cứu ở Athens cho thấy khi hàm lượng 24 h PM10 tăng thêm 10 µg m³ số người nhập viện tăng thêm 8% so với ngày hôm trước. Ô nhiễm không khí cao còn do những điều kiện tự nhiên kết hợp với nhau. Những đô thị lớn nằm sâu trong lục địa, không khí khô, rất ít mưa. Ở một thành phố bị ô nhiễm nặng lượng mưa hàng năm chưa đầy 700 mm. Các đại đô thị Trung Quốc luôn chịu tác động của cao áp Siberia nằm sát ngay phía Bắc và thường xuyên di chuyển Bắc - Nam về mùa đông. Nhiều nơi bị ảnh hưởng bởi bão bụi từ các vùng sa mạc ở Tây Bắc về mùa xuân. Tình trạng khói mù dày đặc kéo dài nhiều ngày về mùa đông thể hiện rõ nhất mức độ ô nhiễm không khí trầm trọng ở Trung Quốc.

Nhưng với các khí ô nhiễm như SO2, CO, NO_x, VOC, cũng do nhiên liệu hóa thạch bị đốt cháy thải ra, vấn đề có khác. Thời gian tồn lưu của chúng trong khí quyền khá ngắn, tính từng giờ, từng ngày. Nếu phát thải xảy ra khi có xoáy thuận, hay mưa bão, chất ô nhiễm sẽ tan đi nhanh chóng. Ngược lại, một lượng phát thải không cao trong chế độ xoáy nghịch, hay nghịch nhiệt, đủ gây tích tụ chất ô nhiễm tại chỗ, khiến mức ô nhiễm vượt quá nhiều lần tiêu chuẩn chất lượng không khí cho phép. Vì thế mà mức độ ô nhiễm biến đổi rất nhanh theo thời gian và không gian. Để giảm thiểu ô nhiễm không khí, trước hết phải cắt giảm nguồn phát thải. Nhưng cắt nguồn nào? Đây chính là bài toán không dễ trong trường hợp ô nhiễm bụi mịn PM2.5, vấn nạn hiện nay ở nhiều nước đang phát triển. Bụi mịn không đơn giản là những hạt li ti dễ cảm nhận như làn khói rơm, hay bụi đất do gió tốc lên. Bụi mịn chủ yếu sinh ra từ khí. Cứ truy tìm hạt bụi để cắt giảm chúng, không phải là giải pháp. Phần lớn hàm lượng PM2.5 là những soi khí thứ sinh do các khí SO2, NO_x, NH3, VOC tạo nên. Bụi ở dạng hạt như bụi đất,... thường không nhiều trong khối lượng bụi mịn ở đô thị, trừ các nước nghèo. Cắt giảm nguồn ô nhiễm thường phải bắt đầu từ nâng cao chất lượng xe cộ, nhiên liệu và quy trình công nghệ, tiến đến chuyển sang năng lượng xanh năng lượng tái tạo và cuối cùng là chấm dứt phát thải, như thay xe điện cho xe dùng xăng dầu. Đây là lộ trình mà các nước tiên tiến đã trải qua để có bầu không khí ngày càng sạch, như hiện nay. Chắc chắn đây cũng là lộ trình mà các nước nghèo đang thực hiện để cải thiện chất lượng không khí đô thị, tuy có thể không nhanh chóng bởi nhiều áp lực do phải ưu tiên tăng trưởng kinh tế.Nắm được quy luật khí tượng cũng giúp hỗ trợ quy hoạch đô thị để có không khí trong lành. Một khu phố đông đúc, chật chội, bốn bề gió chắn, bê tông lấn át cây xanh, chẳng những cản trở phát tán không khí mà còn tích tụ chất ô nhiễm, nhất là về đêm. Ngược lại, đường sá rộng thoáng sẽ hỗ trợ phát tán không khí và làm loãng chất ô nhiễm trong khí quyển. Vì những lẽ trên, cuốn sách nhỏ này sẽ hữu ích giúp bạn đọc có thể tiếp cận một chủ đề học thuật khó, chuyên sâu, đa ngành và hiện đại như ô nhiễm không khí, đi sâu hơn vào khoa học khí quyển.

Tin: Phan Thị Nam Phương