Thủng Tầng Ozon Là Gì? Nguyên Nhân Và Biện Pháp Cải Thiện

Thủng tầng ozon là gì và tại sao nó từng được xem là mối đe dọa lớn hơn cả biến đổi khí hậu? Để giải đáp vấn đề này, hãy cùng chúng tôi đi sâu vào định nghĩa, vai trò, nguyên nhân, hậu quả và các giải pháp cấp thiết để bảo vệ “chiếc ô” khổng lồ này của hành tinh.. 

Tầng ozon là gì?

Tầng ozon (Ozone Layer) là lớp khí có nồng độ cao các phân tử ozon (O₃), nằm ở độ cao khoảng 15 – 35 km trong tầng bình lưu. Mặc dù chỉ chiếm tỉ lệ rất nhỏ trong tổng thành phần khí quyển, tầng ozon đóng vai trò then chốt trong việc hấp thụ phần lớn tia cực tím (đặc biệt là UV-B và UV-C) từ Mặt Trời.

Tầng ozon được hình thành tự nhiên nhờ quá trình phân tách và tái tổ hợp của các phân tử oxy khi tiếp xúc với bức xạ mặt trời. Đây là một chu trình liên tục và tự cân bằng, tạo ra tấm “lá chắn sinh học” bảo vệ toàn bộ sự sống trên hành tinh.

Tầng ozon – O₃ là một dạng của khí oxi, được hình thành bởi tia cực tím

Ngoài vị trí và chức năng chung, tầng ozon còn được phân thành hai loại chính dựa trên độ cao hình thành:

Ozon tầng bình lưu (Ozone tầng cao) – Ozon có lợi

Đây là phần ozon nằm ở độ cao 15 – 35 km, chiếm khoảng 90% tổng lượng ozon. Ozon ở tầng này có nhiệm vụ hấp thụ tia UV độc hại, bảo vệ sinh vật khỏi ung thư da, đục thủy tinh thể và các rối loạn sinh học. Đây chính là lớp ozon mà chúng ta cần bảo vệ để tránh hiện tượng suy giảm hay thủng tầng ozon.

Ozon tầng đối lưu (Ozone tầng thấp) – Ozon có hại

Tầng ozon này nằm gần bề mặt Trái Đất, hình thành do phản ứng giữa ánh nắng mặt trời và khí thải công nghiệp, ô tô (NOx, VOC). Loại ozon này không có lợi mà còn gây kích ứng đường hô hấp, làm tăng bệnh hen suyễn, giảm năng suất cây trồng và làm ô nhiễm không khí. Vì vậy, mặc dù cùng là O₃ nhưng tác động của hai tầng ozon là hoàn toàn khác nhau.

Vai trò của tầng ozon

Tầng ozon được ví như “tấm khiên bảo vệ” tự nhiên của Trái Đất với những vai trò then chốt như sau:

• Hấp thụ tia cực tím (UV): Tầng ozon hấp thụ đến 97 – 99% bức xạ tia cực tím có hại từ mặt trời, chủ yếu là tia UV-B và UV-C.
• Bảo vệ sự sống: Bằng cách ngăn chặn phần lớn các tia UV độc hại, tầng ozon bảo vệ con người khỏi các bệnh như ung thư da, đục thủy tinh thể, suy giảm hệ miễn dịch. Đồng thời, nó cũng bảo vệ các hệ sinh thái, đặc biệt là sinh vật phù du ở đại dương – nền tảng của chuỗi thức ăn.
• Ổn định khí hậu: Tầng ozon đóng góp vào việc ổn định nhiệt độ của tầng bình lưu, từ đó tác động đến các kiểu thời tiết và khí hậu toàn cầu.

Tầng ozon được coi như là một lá chắn bức xạ

Hiện tượng thủng tầng ozon là gì?

Thủng tầng ozon là gì? Về bản chất khoa học, “thủng tầng ozon” là một thuật ngữ mô tả hiện tượng suy giảm nghiêm trọng và có tính chất cục bộ nồng độ khí Ozon (O₃) trong tầng bình lưu. Thực chất, đây không phải là một lỗ hổng theo nghĩa đen, mà là một vùng rộng lớn nơi “lá chắn” bảo vệ Trái Đất của chúng ta đã trở nên quá mỏng.

Hiện tượng này lần đầu được phát hiện bởi các nhà khoa học Anh tại Nam Cực vào đầu những năm 1980. Kể từ đó, Nam Cực được biết đến là nơi xuất hiện “lỗ thủng” ozon lớn nhất, rõ rệt nhất và lặp lại hàng năm, thường đạt đỉnh điểm vào mùa xuân Nam Bán cầu (từ tháng 8 đến tháng 11).

Các nghiên cứu sau này cũng ghi nhận sự suy giảm tương tự, dù ở mức độ nhẹ hơn, tại Bắc Cực. Nguyên nhân khiến lỗ thủng ở Bắc Cực nhỏ và tồn tại ngắn hơn là do nhiệt độ ấm hơn và điều kiện khí quyển ổn định hơn so với Nam Cực. Dù vậy, sự xuất hiện của nó vẫn cho thấy phạm vi ảnh hưởng toàn cầu của các chất gây suy giảm tầng ozon (ODS). Sự suy giảm này không chỉ ảnh hưởng tới vùng cực mà còn làm tăng mức độ tia UV, gây hại cho sức khỏe con người và hệ sinh thái.

Hình ảnh lỗ thủng tầng ozon

Nguyên nhân thủng tầng ozon là gì?

Bên cạnh vấn đề thủng tầng ozon là gì, nhiều người còn quan tâm đến nguyên nhân gây ra hiện tượng này. Nguyên nhân chính và trực tiếp dẫn đến hiện tượng thủng tầng ozon là do các hóa chất nhân tạo, đặc biệt là các chất làm suy giảm tầng ozon (ODS). Cụ thể như sau:

• Phát thải CFC từ thiết bị làm lạnh và bình xịt: Các hợp chất CFC từ tủ lạnh, máy lạnh và bình xịt khi bay lên tầng bình lưu sẽ bị tia UV phân tách và giải phóng clo. Clo phá hủy hàng chục nghìn phân tử ozon, khiến tầng bảo vệ suy giảm nhanh.
• Ảnh hưởng của HCFC, Halon và các chất chứa brom: HCFC và Halon dùng trong chữa cháy và công nghiệp giải phóng clo và brom khi phân hủy. Brom đặc biệt mạnh, có khả năng phá hủy ozon nhanh hơn nhiều so với clo.
• Khí NOx từ giao thông và nhà máy: NOx sinh ra từ đốt nhiên liệu của xe cộ và công nghiệp tạo ra các phản ứng hóa học làm giảm tốc độ tái tạo ozon. Việc phát thải liên tục khiến tầng ozon suy yếu theo thời gian.
• Ô nhiễm không khí và đốt nhiên liệu hóa thạch: Khí thải từ than, dầu và khí đốt làm mất cân bằng các phản ứng quang hóa trong khí quyển. Sự rối loạn này khiến ozon không được tái tạo ổn định như bình thường.
• Tác động của hiện tượng phun trào núi lửa: Khí SO₂ và bụi mịn từ núi lửa tạo bề mặt xúc tác giúp phản ứng phân hủy ozon diễn ra nhanh hơn. Tác động này không kéo dài nhưng vẫn góp phần làm suy giảm tầng ozon trong những năm xảy ra phun trào lớn.

Thủng tầng ozon gây ra hậu quả gì?

Sự suy giảm nồng độ ozon trong tầng bình lưu dẫn đến việc gia tăng đáng kể lượng bức xạ Tia Cực Tím B (UV-B) chiếu xuống bề mặt Trái Đất. Đây là nguồn gốc của hàng loạt hậu quả nghiêm trọng, ảnh hưởng đến mọi mặt của sự sống và môi trường.

Tác động đến sức khỏe con người

Hậu quả trực tiếp nhất là sự tăng nguy cơ mắc các bệnh liên quan đến tiếp xúc với tia UV-B. Bức xạ này gây tổn thương ADN tế bào, làm tăng tỷ lệ mắc ung thư da (đặc biệt là u ác tính melanoma), gây đục thủy tinh thể và các bệnh lý về mắt. Ngoài ra, việc tiếp xúc quá mức với UV-B còn làm suy yếu hệ miễn dịch của cơ thể, khiến con người dễ mắc các bệnh truyền nhiễm hơn.

Gây mất cân bằng và tổn thương hệ sinh thái

Sự gia tăng UV-B đặc biệt gây hại cho các sinh vật nhạy cảm và là nền tảng của chuỗi thức ăn.

• Hệ sinh thái biển: Sinh vật phù du (phytoplankton) là cơ sở của chuỗi thức ăn trong đại dương và đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ carbon dioxide. Chúng rất nhạy cảm với UV-B và sự suy giảm của chúng sẽ dẫn đến sự sụt giảm nguồn lợi hải sản toàn cầu, gây mất cân bằng hệ sinh thái biển sâu rộng.
• Thực vật và nông nghiệp: Tia UV-B gây ức chế quá trình quang hợp, làm giảm kích thước lá, thay đổi chu kỳ ra hoa. Từ đó dẫn đến giảm năng suất cây trồng quan trọng, đe dọa an ninh lương thực.

Thủng tầng ozon làm mất cân bằng hệ sinh thái biển

Ảnh hưởng đến chất lượng không khí và vật liệu

Lượng UV-B gia tăng làm thay đổi động lực học hóa học của tầng đối lưu (tầng khí quyển gần mặt đất), đẩy nhanh tốc độ hình thành Ozon tầng đối lưu (một chất gây ô nhiễm và là thành phần của sương mù quang hóa). Điều này làm giảm chất lượng không khí và tăng tốc độ ô nhiễm. Bên cạnh đó, bức xạ mặt trời cường độ cao cũng khiến các vật liệu polymer, sơn, gỗ và các công trình kiến trúc bị suy thoái và hư hại nhanh hơn, làm giảm tuổi thọ công trình.

Gây biến đổi khí hậu

Mặc dù thủng tầng ozon không phải là nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính, nhưng nó có mối liên hệ nhất định. Một số chất làm suy giảm tầng ozon (ODS) như CFCs cũng đồng thời là các loại khí nhà kính cực kỳ mạnh. Việc kiểm soát các ODS theo Nghị định thư Montreal không chỉ giúp phục hồi tầng ozon mà còn gián tiếp giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu.

Biện pháp làm giảm nguy cơ hình thành lỗ thủng tầng ozon

Việc làm chậm và ngăn chặn quá trình suy giảm tầng ozon là một nỗ lực toàn cầu, đòi hỏi sự can thiệp từ cấp độ chính sách quốc tế đến hành động cá nhân. 

• Tuân thủ và đẩy mạnh các hiệp ước quốc tế: Nghị định thư Montreal (1987) kêu gọi các quốc gia loại bỏ dần việc sản xuất và tiêu thụ các chất làm suy giảm tầng ozon (ODS) như CFC, Halon, Carbon tetrachloride. 
• Loại bỏ và thay thế các chất gây hại trong công nghiệp: Thay thế hoàn toàn CFC bằng các chất làm lạnh thân thiện hơn với tầng ozon như HCFC và thế hệ mới nhất là HFO (Hydrofluoroolefin). Trong sản xuất, cần loại bỏ việc sử dụng CFC, Methyl bromide làm dung môi, chất đẩy trong bình xịt và chất khử trùng nông nghiệp.
• Xử lý triệt để chất thải công nghiệp: Các thiết bị làm lạnh và điều hòa cũ cần được thu gom một cách có kiểm soát. Các chất làm lạnh chứa CFC hoặc HCFC phải được thu hồi, tái chế hoặc hủy diệt một cách an toàn thông qua các công nghệ đốt ở nhiệt độ cao thay vì xả thẳng ra môi trường.

Cần tiến hành xử lý chất thải công nghiệp trước khi thải ra môi trường

• Lựa chọn sản phẩm thân thiện: Người tiêu dùng nên ưu tiên chọn mua các sản phẩm có nhãn “Không chứa CFC” hoặc “Ozone Friendly”. Điều này tạo ra sức ép thị trường, buộc các nhà sản xuất phải chuyển đổi.
• Sử dụng phương tiện giao thông bền vững: Ưu tiên đi bộ, xe đạp hoặc sử dụng phương tiện công cộng để giảm thiểu khí thải từ giao thông. Khí thải xe cộ không trực tiếp gây thủng tầng ozon nhưng góp phần vào ô nhiễm không khí tổng thể và biến đổi khí hậu.
• Hướng tới nông nghiệp hữu cơ: Hạn chế tối đa việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ có chứa Methyl Bromide – một chất làm suy giảm tầng ozon mạnh. Thay vào đó, khuyến khích các phương pháp canh tác hữu cơ, sử dụng thiên địch.
• Nâng cao nhận thức và giám sát khoa học: Các chiến dịch truyền thông cần được đẩy mạnh để mọi người hiểu rõ hậu quả của thủng tầng ozon và trách nhiệm của bản thân trong việc bảo vệ nó. Đồng thời cần duy trì và tăng cường mạng lưới quan trắc bằng vệ tinh và trạm mặt đất để theo dõi sự biến đổi của tầng ozon, đánh giá hiệu quả của các biện pháp đã thực hiện và kịp thời phát hiện các mối đe dọa mới.

Một số câu hỏi về thủng tầng ozon

Dưới đây là một số câu hỏi liên quan đến thủng tầng ozon mà bạn có thể quan tâm: 

Thủng tầng ozon tiếng Anh là gì?

Thủng tầng ozon tên tiếng Anh là Ozone depletion

Lỗ thủng tầng ozon có đang lành lại không?

Có. Nhờ những nỗ lực toàn cầu thông qua Nghị định thư Montreal, các nhà khoa học ghi nhận tầng ozon đang có dấu hiệu phục hồi. Dự kiến, lỗ thủng tầng ozon ở Nam Cực có thể trở về mức trước những năm 1980 vào khoảng giữa thế kỷ này.

Biến đổi khí hậu và thủng tầng ozon có liên quan gì không?

Có, mặc dù là hai vấn đề khác nhau nhưng chúng có liên hệ chặt chẽ. Một số khí CFC cũng là khí nhà kính mạnh. Ngược lại, biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng đến nhiệt độ tầng bình lưu, tác động đến tốc độ phục hồi của tầng ozon.

Lỗ thủng tầng ozon lớn nhất ở đâu?

Tại Nam Cực, với diện tích có thể lên đến hơn 20 triệu km² vào mùa xuân mỗi năm.

Tại sao Nam Cực bị thủng tầng ozon mạnh nhất?

Vì khí hậu lạnh tạo điều kiện hình thành các đám mây tầng bình lưu, thúc đẩy phản ứng hóa học phân hủy ozon.

Thủng tầng ozon ở Việt Nam có không?

Việt Nam không xuất hiện lỗ thủng tầng ozon lớn như Nam Cực hoặc những vùng có hiện tượng suy giảm nghiêm trọng. Tuy nhiên, vẫn ghi nhận tình trạng suy giảm ozon theo chu kỳ, đặc biệt vào những thời điểm thời tiết cực đoan hoặc chịu ảnh hưởng từ các khối không khí ô nhiễm di chuyển từ khu vực khác.

Hiểu rõ thủng tầng ozon là gì và những cơ chế hóa học phức tạp đứng sau nó là bước đầu tiên để giải quyết thách thức này. Vì thế chúng ta hãy cùng chung tay hành động để góp phần bảo vệ “tấm khiên” quý giá này cho chính chúng ta và các thế hệ tương lai.