Nghiên cứu tính biến động của tầng ôzôn khí quyển phục vụ cho việc sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường ở Việt Nam

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt CTQG: Chương trình quốc gia DU: Đơn vị Dobson đo tổng lượng 6z6n DT: Thời gian phơi nắng tối đa cho phép ME: Quỹ đa phương về thi hành Nghị định th

Trang

NON 0 1100)00)0) SN SẺ 0ĩ 1 cà 2c se o2 0a su-2 4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT -:22222222222222222122111111 6 §

DANH MỤC CÁC HÌNH VE VA DO THỊ -:222222211122121111111111111111Ee xe 11

CHUONG I TONG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CÚU 2212222222222 18

lpigetinhshinh do dae OzOm trem the SiOle tes cet cee sete ese 18

MIB eSIGPRAENICNOZON 1đ DỊNH JHH4 (1 1/1/2.1.11 1/1 L1 1 2 2 122 2 52110 i2 0010052552 18 1.1.2 Tinh hinh ảo đạc ơzơn tầng Bình lưu trên thế giới .-. «¿ 18 1.1.3 Vai trị và đơn vị đo của ơzơn trong khí quyểh ccc:sccccscsrve 19

1.2 Những kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về ơzơn tang Binh JMWY24DITCTXofoifG Tirm:treritthe giới 7 ốc Ổ 22

1.2.1 Quá trình hình thành và phân huỷ ơzơn trong tự nhiên 22 1.2.2 Ván chiên Củ Ơ2Ơï: trong Khí QHVSH -c c s s1 0213512411xErertiglixkrssssEtSEsssrke 24

HE 8 2nrrTDOIcicriOøOTnitieolJ0iodo 00000000 ƠƠƠ 0Ơ ốc 25 1.2.4 Phân bố của ơzơn theo vĩ độ địa lý .-cccccscscstssssssrsrrrrres 26

1.2.5 Xu thế biến đổi của TLO trên tồn CÂM ¿c:5c55c52S2Sc+c+xvzvztzxsxvet 30 1.2.6.Sự suy giảm của ơzơn tầng bình lưu và lỗ thủng ơzƠn Sỹ

1.2.7 Ảnh hưởng của bức xạ cực tím và biến động của ơzơn tầng Bình lưu tới hệ

1.3.3 Chương trình quốc gia của Việt Nam về bảo vệ tâng ôzôn 39

PSI AMIIN HILT ay ALG GOTHIC INE! 7.77.1/01),-:171.7710101/11:-)07177111102101101)0011540111719001: 39

CHUONG II PHUONG PHAP NGHIEN CUU TINH BIẾN ĐỘNG CỦA ÔZÔN KHÍ

2.2.3 Phương pháp tính các đặc trưng biến động của TLO và UVB SĨ

2.3 Phương pháp xây dựng sơ đồ phân bố nồng độ ôzôn mặt đất bằng hệ PhOnD1PHOHPTĐiTNCHaTly G1907 7 5.7 .0.2.0 000007 53 2.4 Phương pháp bổ khuyết số liệu TLO - - + 52 ©s+s+++<+s+e+2 54 CHƯƠNG Il KET QUA NGHIEN CỨU VÀ THẢO LUẬN VỀ TÍNH BIẾN ĐỘNG CỦA (ÓJZ2Q1N) \ZVJ)510,69)650/G10.9)1)00/(9)9/442117M 20/0001 61

3.1.1 Phân bố của ôzôn theo độ CO 5 22c 2c‡E‡k‡c‡t2t‡SvzvEtzvrrerrrrerves 6]

y1 2 nhd7n(DO1GW1020T00TRG0 V740) 000000000 co ca tenes 63

SSO BIEN (inh NGM CUA TILO c2 0, 1 Cu 001010 221112 54153,5-3 4axe4156511335< 162L 64

ĐI eBIOn Trinh nenTcwdtliiU Cố co 66 3.1.5 Độ lệch chuẩn, Hệ số biến động của TLO 5 -<++++>+++ 69

3.1.6 Hàm tương quan thời gian chuẩn hoá (r;) của TLO - -: : Fl 3.1.7 Hàm cấu trúc thời gian chuẩn hoá (d,) của TÙO . - 73

3.2 Kết quả sử dụng mô hình hoá thống kê để bổ khuyết số liệu TLO 75 55k cu nia nchien Ciru 02011 rất đất tại Hà NỘI >= 85

3.3.1 Khu vuc va noi dung nghién Cv ccccccccccccscsssssvescessessessesesveseeseesecseseseesseess 86

seme) ACHUMUIT LEMON ECLA WIVES ans snes veceswensessascsesvecusasesrssucassesssesnetsacteses 97 3.4.1 Biến trình năm CUA UVB vcececececcecessececes estes eeveeseeeesesesseseeesesieeeeesiesesesseeeeets 98 l1 ND.011717///071c09ï73/4011U0 V100) 2 1 /21/0 1 2011.1/7210 00.00702110 1-2 17023012722 r 101

3.4.3 Độ lệch chuẩn, Hệ số biến động của UVB -. -<+s++c+xcs+sc+2 104 3.4.4 Hàm tương quan thời gian chuẩn hoá (r,) của UVB - 106

3.4.5 Hàm cấu trúc thời gian chuẩn hoá (d,) của UVB -. - 108 3.5 Thời gian phơi nắng cho phép và ảnh hưởng của UVB tới sức khoẻ con

3.5.2 Thời gian phơi nắng cho phép IFOH8 Hgày -cccS<csccscssre2 113 3.5.3 Độ lệch chuẩn - Hệ số biến động của Thời gian phơi nắng cho phép I]Š 3.5.4 Mối quan hệ giữa TLO và UVB với sức khoể e+cc5c++++++s+2 117

KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ, -2222221221222222212012011111111111111121111211222222ee 124

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt

CTQG: Chương trình quốc gia

DU: Đơn vị Dobson đo tổng lượng 6z6n

DT: Thời gian phơi nắng tối đa cho phép

ME: Quỹ đa phương về thi hành Nghị định thư Montreal

NGO: Tổ chức phi chính phủ

ODS: Các chất làm suy giảm ôzôn

TB: Trung bình

Tp: Thành phố

TLO: Tổng lượng ôzôn

UNDP: Chương trình Phát triển của Liên hợp quốc

UNEP: Chuong trình Môi trường của Liên hợp quốc

UVB: Bitc xa cuc tim dai B

UYVR: Bức xạ cực tím

WHO: Tổ chức Y tế Thế giới

WMO: Tổ chức Khí tượng Thế giới

Danh muc cac ban Ụ g

Trang

Bang 1.1 Dao dong nam ctla TLO theo vi dQ (DU) sssesseceeseeeeeereeseeneeteneeneeenes 28

E1 21ac thong số đạc trưng Cho sự Điền dÒILL(O 29

Bảng 1.3 Dao động năm của TLO tại các trạm ở khu vực Đông Nam An 29 Bảng 1.4 Giá trị trung bình tháng của TLO tại các trạm ở khu vực Đông Nam Á 30

Bảng 1.5 Xu hướng giảm ôzôn (%) trong thập kỷ 90 -+c+ccsrrsres 31 Bảng 1.6 Tác động tới sản lượng cây trồng của ôzôn Đối lưu - 37

Bảng 3.1 Giá trị của các tham số đặc trưng trong phương trình hồi qui 63

Bảng 3.2 TUO trung bình tháng ở các vùng vĩ độ thấp -: -+ >+ 63 Bảng 3.3 Biến trình năm của TLO theo số liệu của trạm quan trác ôzôn mặt đất tại Sa Pa, Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh giai đoạn 1996-2000 -. -: -+ 64

Bảng 3.4 Biến trình ngày của TLO tại Sa Pa . 2S: ScSt2sreeirrrrrrrer 66 Bang 3:5 Bien trinh ngay CUA LÍ C) tại HÀ NỘI .2.22 2.222 0-26 00 2xxsve 66 Bang 3.0 Biến trình ngày của 1L tại Ip Hồ Chí Minh 66

Bảng 3.7 Độ lệch chuẩn và Hệ số biến động của TLO tại Sa Pa - 69

Bảng 3.8 Độ lệch chuẩn và Hệ số biến động của TLO tại Hà Nội 69

Bảng 3.9 Độ lệch chuẩn và Hệ số biến động của TLO tại Tp Hồ Chí Minh 69

Bảng 3.10 Hàm tương quan thời gian chuẩn hoá của TLO tại Sa Pa al Bảng 3.11 Ham tuong quan thoi gian chuan hod cula TLO tai Ha Noi eee 7] Bảng 3.12 Hàm tương quan thời gian chuẩn hoá của TLO tại Tp Hồ Chí Minh 71

Bảng 3.13 Hàm cấu trúc thời gian chuẩn hoá của TLO tai Sa Pa - 73

Bảng 3.14 Hàm cấu trúc thời gian chuẩn hoá của TLO tại Hà Nội 73

Bảng 3.15 Hàm cấu trúc thời gian chuẩn hoá của TLO tại Tp Hồ Chí Minh 73

Bảng 3.16 Các hệ số của ma trận tính nhân tử œr -: ©22-52+©5z52++2z2zzsc5+2 71 Bảng 3.17 Các giá trị nhân tử œ của TLUO tại Sa Pa -c-5cccccsevsxsvsrsree 79 Bảng 3.18 Các giá trị nhân tử œ của TLO tại Hà Nội -5-55cc55scccc2 80 Bảng 3.19 Các giá trị nhân tử œ của TLO tại Tp Hồ Chí Minh 81

Bang 3.20 Kết quả kiểm định sai số của phương pháp bổ khuyết số liệu TUO bằng SH HỌC ADN Số 7.7 eres eres 90933 200 / 85

Bang 3.23

Bang 3.24

Bang 3.25

Bang 3.26

Bang 3.27

Bang 3.28

Bang 3.29

Bang 3.30

Bang 3.31

Bang 3.32

Bang 3.33

Kết quả đo đạc và tính toán ôzôn mặt đất vào đợt quan trác mùa Khô 88

Biến trình ngày của ôzôn mặt đất vào đợt quan trắc mùa Mưa 88

Biến trình ngày của ôzôn mặt đất vào đợt quan trắc mùa Khô 88

Biến trình năm của UVB tại Sa Pa Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh 98

Bi6n trình ncay/cua UIVIB.LAISA4 0G cac, 101 Biến trình ngày của UVB tại Hà Nội -ccccccccsccrreererres 101 Điểm trình ngay Của UV ID tại ID Hồ Chí Miinh 101

Hệ số tương quan giữa TLO với UVB theo các mùa trong năm 104

Giá trị TB, Độ lệch chuẩn và Hệ số biến động của UVB tại Sa Pa 104

Giá trị TB, Độ lệch chuẩn và Hệ số biến động của UVB tại Hà Nội 104

Giá trị TB Độ lệch chuẩn và Hệ số biến động của UVB tại Tp Hồ Chí NHHH TU r7 0 in 9 c7 Ỷằ 105 Bảng 3.34 Hàm tương quan thời gian chuẩn hoá của UVB tại Sa Pa 106

Bảng 3.35 Hàm tương quan thời gian chuẩn hoá của UVB tại Hà Nội 106

Bảng 3.36 Hàm tương quan thời gian chuẩn hoá của UVB tại Tp HCM 106

Bảng 3.37 Hàm cấu trúc thời gian chuẩn hoá của UVB tại Sa Pa 108

Bảng 3.38 Hàm cấu trúc thời gian chuẩn hoá của UVB tại Hà Nội 108

Bảng 3.39 Hàm cấu trúc thời gian chuẩn hoá của UVB tai Tp Hồ Chí Minh 108

BAnz5-H0700I011nhvoii sOIH€U trumplbinnmam eee 111 Bảng 3.41 Thời gian phơi nắng cho phép trong ngày tại Sa Pa 13

Bảng 3.42 Thời gian phơi nắng cho phép trong ngày tại Hà Nội 113

Bảng 3.43 Thời gian phơi nắng cho phép trong ngày tại Tp Hồ Chí Minh 113

Bảng 3.44 Độ lệch chuẩn và Hệ số biến động của DT tại Sa Pa ¿ 115

Bảng 3.45 Độ lệch chuẩn và Hệ số biến động của DT tại Hà Nội 116

Bảng 3.46 Độ lệch chuẩn và Hệ số biến động của DT tại Tp Hồ Chí Minh 116

Bảng 3.47 Hệ số tương quan giữa UVB và DT -©2¿222222Ec2Ez22EEsEEzrev 117 Bảng 3.48 Nguy cơ ảnh hưởng của bức xạ cực tím theo màu da : :- 119

Hinh 1.1

Hinh 1.2

Hinh 1.3

Hinh 1.4

Hinh 3.1

Hinh 3.2

Hinh 3.3

Hinh 3.4

Hinh 3.5

Hinh 3.6

Hinh 3.7

Hinh 3.8

Hinh 3.9

Hinh 3.10

Hinh 3.11

Hinh 3.12

Hinh 3.13

Hinh 3.14

Hinh 3.15

Danh mục các hình vẽ và đồ thi

Trang

Phân bố ôzôn và nhiệt độ khí quyển theo chiều cao . 20

Đơn vị đo của ôzôn trong khí quyỂn ¿- ¿5c 5s5cccsvczvsxerxrrrrrerree Đi Quá trình vận chuyển của ÔzÔn .-. -5- 7+ cctsrsrsrekersrrrkrkerrrree 25 EhHAnibO[cuaOzO0nitheofdO cao 26

Phân bố của ôzôn theo độ cao tại Sa Pa ác seserrieeirre 62 PHanibGrcta @zon theoldo cao Calta NOt ss cccee-c<ccccceeeseeceee tose sce se ecesees 62 Phân bố của ôzôn theo độ cao tại Tp Hồ Chí Minh - - 62

Biếnitrin namnicua 10)/ti da 222.0100002 022 5 65 Biển Irimhinamm cua @)/0tẠi HAI NỚI cố c ẻ 65 ElEniftiinnhrnairicuaÐHISG)ta1/01p7L1O GHI MIHH se teerset creer en 66 Bién trinh ngay cla TLO vào mùa Xuân -.-. -c+ccsxscsrsrsrses 67 IBiEnitrinihinayTcWa9EI2)vVao1Ua1d sess ecesereec cess saeeecaceceesescesee se 67 Bién trinh ngay cua TLO vào mùa Thu 67 NBien trìninnnpAy cua 0l16G)0VA01n1022)00Ẻ 7 ese: 68 TBiến trình ngày cua WEO tai Ha NỘI gees 68 So sánh biến trình ngày của TUO giữa các trạm - - 68

So sánh TLUO giữa các trạm theo mùa 69 So sánh Độ lệch chuẩn của TLO giữa các trạm -. -=+- 70

So sánh Hệ số biến động của TUO giữa các trạm 71

Hình 3.16 So sánh Hàm tương quan thời gian chuẩn hoá của TLO giữa các trạm 72

Hình 3.17 Hàm tương quan thời gian chuẩn hoá của TLO tại Sa Pa 12

Hình 3.18 Hàm tương quan thời gian chuẩn hoá của TLO tại Hà Nội 12)

Hình 3.19 Hàm tương quan thời gian chuẩn hoá của TLO tại Tp Hồ Chí Minh 73

Hình 3.20 So sánh Hàm cấu trúc thời gian chuẩn hoá của TLUO giữa các trạm 74

Hình 3.21 Hàm cấu trúc thời gian chuẩn hoá của TLO tại Sa Pa - 74

Hình 3.22 Hàm cấu trúc thời gian chuẩn hoá của TLO tại Hà Nội 74

Hình 3.23 Hàm cu trtic thoi gian chuan hod cla TLO tai Tp H6 Chf Minh 75

Hình 3.24 Các đường cong œ của TLO tại Sa Pa vào mùa Xuân 82

Hình 3.25 Các đường cong œ của TLO tại Sa Pa vào mùa Hạ - 82

Hình 3.26 Các đường cong œ của TLO tại Sa Pa vào mùa Thu - 83

Hình 3.27 Các đường cong œ của TLO tại Sa Pa vào mùa Đông 83

Hình 3.28 Các đường cong œ của TLO tại Hà Nội vào mùa Xuân 83

Hinh 3.30

Hinh 3.31

Hinh 3.32

Hinh 3.33

Hinh 3.34

Hinh 3.35

Hinh 3.36

Hinh 3.37

Hinh 3.38

Hinh 3.39

Hinh 3.40

Hinh 3.41

Hinh 3.42

Hinh 3.43

Hinh 3.44

Hinh 3.45

Hinh 3.46

Hinh 3.47

Hinh 3.48

Hinh 3.49

Hinh 3.50

Hinh 3.51

Hinh 3.52

Hinh 3.53

Hinh 3.54

Hinh 3.55

Hinh 3.56

Hinh 3.57

Hinh 3.58

Hình 3.59

Hình 3.60

Hình 3.61

Hình 3.62

Hình 3.63

Hình 3.64

Hình 3.65

Các đường cong a cua TLO tại Hà Nội vào mùa Thu 84

Các đường cong a cua TLO tại Hà Nội vào mùa Đông 84

Các đường cong œ của TLO tại Tp Hồ Chí Minh vào mia Xuan 84

Các đường cong œ của TLO tại Tp Hồ Chí Minh vào mùa Hạ Các đường cong œ của TLO tại Tp Hồ Chí Minh vào mùa Thu 85

Các đường cong a cua TLO tại Tp Hồ Chí Minh vào mùa Đông 85

Biến trình ngày của ôzôn mặt đất vào mùa Mưa - 89

Biến trình ngày của ôzôn mặt đất vào mùa Khô :-c-c-c«s52 89 Độ lệch chuẩn của ôzôn mặt đất vào đợt quan trắc mùa Mưa 90

Độ lệch chuẩn của ôzôn mặt đất vào đợt quan trắc mùa Khô 90

Hệ số biến động của ôzôn mặt đất vào đợt quan trác mùa Mưa 9]

Hệ số biến động của ôzôn mặt đất vào đợt quan trác mùa Khô Si Phân bố ôzôn mặt đất tại Hà Nội vào đợt quan trắc mùa Mưa 92

Phân bố ôzôn mặt đất tại Hà Nội vào đợt quan trắc mùa Khô 93

Phân bố ôzôn mặt đất tại Hà Nội vào đợt quan trắc mùa Mưa - Ih 93

Phân bố ôzôn mặt đất tại Hà Nội vào đợt quan trắc mùa Mưa - 7h 94

Phân bố ôzôn mặt đất tại Hà Nội vào đợt quan trắc mùa Mưa - 13h 94

Phân bố ôzôn mặt đất tại Hà Nội vào đợt quan trác mùa Mưa - 19h 95

Phân bố ôzôn mặt đất tại Hà Nội vào đợt quan trác mùa Khô - lh 95

Phân bố ôzôn mặt đất tại Hà Nội vào đợt quan trắc mùa Khô - 7h 96

Phân bố ôzôn mặt đất tại Hà Nội vào đợt quan trác mùa Khô - 13h 96

Phân bố ôzôn mặt đất tại Hà Nội vào đợt quan trác mùa Khô - 19h 97

I37ETiatpi11hiimarnica\U1V/BiLaiT5aIPT Cố

Điển trinh nam của VD tại Hà NỘI 0 0

Biến trình năm của UVB tại Tp Hồ Chí Minh - -«++++

So sánh biến trình năm của bức xạ cực tím giữa các trạm

Biến trình ngày của UVB vào mùa Xuân -55-5-<+<5s552 Biển trình npay/GuU2)U0VI5 VAO TỦa Hà

BiEmitrìnhinigay/CUa/UV.DIVAO THUA HẦU / 2211 23 -2022-435656 Biến trình ngày của UVB vào mùa Đông So sánh biến trình ngày TB năm của bức xạ cực tím giữa các trạm 103

So sánh UVB giữa các trạm theo mùa .-¿-¿ +55 c+c+<+c+c+x 104 So sánh Độ lệch chuẩn của UVB giữa các trạm . :-:-5+ 105 So sánh Hệ số biến động của UVB giữa các trạm .- 106

So sánh Hàm tương quan thời gian chuẩn hoá của UVB giữa các trạm 107 Hàm tương quan thời gian chuẩn hoá của UVB tại Sa Pa 107

Hàm tương quan thời gian chuẩn hoá của UVB tại Hà Nội 107

Hàm tương quan thời gian chuẩn hoá của UVB tại Tp Hồ Chí Minh 108

So sánh Hàm cấu trúc thời gian chuẩn hoá của UVB giữa các trạm 109

Hàm cấu trúc thời gian chuẩn hoá của UVB tai Sa Pa - -: 109

Hàm cấu trúc thời gian chuẩn hoá của UVB tại Hà Nội lO) Hàm cấu trúc thời gian chuẩn hoá của UVB tại Tp Hồ Chí Minh 110

DT tính với số liệu trung bình năm tại Sa Pa 25-25252252 s552 111

DT tính với số liệu trung bình năm tại Hà Nội - -:- 5-55: 112

DT tính với số liệu trung bình năm tại Tp Hồ Chí Minh 112

So sánh DT tính với số liệu trung bình năm giữa các trạm 113 IEH trìnli1payGWa)19/]4VAO.HmUA XUÂN co 114 Biến trình ngày của DT vào mùa Hạ ¿5-52 Scccszseerey 114 Biến trình ngày của DT vào mùa Thu -. -55+5<+<+<+sss2 114 Bien timbmeay/ctiay Dili vaomlla ĐỌnĐ ca so 115

So sánh DT trong ngày giữa các trạm -c+scscscssesees

SO Sanh cia Cac tram theo mace 7 722

So sánh Độ lệch chuẩn của DT giữa các trạm . -+s+ssx+s

So sánh Hệ số biến động của DT giữa các trạm _

Số lượng bệnh nhân ung thư da tại Bệnh viện K (1978-1992) 120

Phân loại bệnh nhân ung thư da theo lứa tuổi và nghề nghiệp 120

Phân loại bệnh nhân ung thư da theo nghề nghiệp (1998-2000) 121

Mo dau

ự thay đổi môi trường toàn cầu như suy giảm tầng ôzôn, hiệu ứng nhà kính gia tang mực nước biển cũng như các hiện tượng El-Nino và La-Nina đã và đang gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng tới sự sống trên Trái Đất mà nguyên nhân chú yếu lại là do chính con người gây ra Vì thế đã đến lúc con người

cần phải tìm hiểu xem các hoạt động của mình đã gây ra những tác động như thế

nào lên môi trường xung quanh Như chúng ta đã biết, môi trường sống trên Trái

Đất là một hệ thống rất nhạy cảm bao gồm rất nhiều các thành phần có liên quan mật thiết với nhau tạo thành như Khí quyển Sinh quyển Thạch quyển Thuỷ quyển , trong đó ôzôn là một trong những thành phần của khí quyển Trái Đất Tuy

chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong thành phần khí quyển nhưng nó lại là một thành phần khá quan trọng và mang nhiều nghịch lý nhất

Ở tầng Đối lưu nơi chúng ta sống và hít thở, thì ôzôn được xem như là một khí vết có hại nghiêm trọng cho động và thực vật như kích thích hệ hô hấp giảm năng suất cây trồng nếu như nồng độ của nó vượt quá mức cho phép Ngược lại ở tầng

Bình lưu, ôzôn lại đóng một vai trò quan trọng trong việc hấp thụ phần lớn bức xạ tử

ngoại của Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất, xác định nên cấu trúc nhiệt độ của tầng Bình lưu Với vai trò đó nó bảo vệ cuộc sống trên Trái Đất khỏi UVB, phần nguy hại

nhất của phổ bức xạ Mặt Trời Do vậy mà ôzôn có thể xem là có lợi hay có hại tuỳ theo vị trí mà nó xuất hiện

Thực tế cho thấy trong hơn một nửa thế kỷ qua tình hình đang tiến triển theo chiều hướng xấu đi do các hoạt động của con người đã và đang tạo ra các hoá chất làm phá huỷ lớp ôzôn ở tầng Bình lưu, nơi nó có lợi, trong khi đó lại làm gia tăng lượng ôzôn ở tầng Đối lưu, nơi nó có hại cho sự sống trên Trái Đất

1 Tính cấp thiết của đề tài

Tháng 1 năm 1994, Việt Nam chính thức phê chuẩn hai hiệp ước quốc tế liên

quan đến vấn đề bảo vệ tầng ôzôn khí quyển, đó là: Công ước Vienna (1985) và

Nghị định thư Montreal về các chất làm suy giảm tầng ôzôn (1987) Việt Nam cũng

đã tiến hành lắp đặt và đưa vào sử dụng các máy quan trác TUO ở Hà Nội, thành phố

Hồ Chí Minh và Sa Pa Ngày 10/6/1995 Thủ tướng chính phủ đã phê duyệt và cho

triển khai Chương trình Quốc gia của Việt Nam nhằm loại trừ dần các chất làm

suy giảm tầng ôzôn

Tuy hiện nay trên thế giới việc nghiên cứu về tầng ôzôn đã được tiến hành

tương đối nhiều, các tài liệu nghiên cứu về ôzôn đã tương đối phong phú, song ở

nước ta các tài liệu và số liệu về ôzôn còn hạn chế (do chúng ta mới chỉ tiến hành lap dat các trạm đo TLO vào giữa những năm 90) Vì vậy việc nghiên cứu những

vấn đẻ liên quan tới việc bảo vệ tầng ôzôn là có tính cấp thiết ý nghĩa khoa học và thực tiền cao

Luận án được tiến hành sẽ góp phần bổ sung vào mảng tư liệu còn trống nói trên giúp cho các nhà quản lý trong việc xây dựng chương trình nghiên cứu bảo vệ

tầng ôzôn nói riêng và tài nguyên khí hậu ở nước ta nói chung, đồng thời góp phần

thiết thực vào việc thực hiện Chương trình Quốc gia của Việt Nam về bảo vệ tầng

ozon

k9 Mục đích nghiên cứu

e Nghiên cứu, đánh siá tính biến động và mối tương quan của TLO với UVB ở Việt Nam

e - Đánh giá hiện trạng ôzôn trong tầng Đối lưu (lớp sát mặt đất) hiện trạng tiêu thụ

và sử dụng các chất gây suy giảm tầng ôzôn (ODS) ở nước ta

e Đánh giá độ tin cậy và khả năng áp dụng của phương pháp nội ngoại suy bổ khuyết số liệu TUO ở nước ta bằng mô hình thống kê

e anh giá những ảnh hưởng do biến động TLO va UVB tới sức khoẻ con người

3 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài luận án là các khu vực có đặt trạm quan trắc

TLO và UVB ở Việt Nam, cụ thể là tại 3 địa điểm:

* Ha Noi (tram Lang): vi do 21°01' Bac, kinh do 105°48' Dong

¢ Tp H6 Chi Minh (tram Tan Son Hoa): vi độ 10%49' Bắc, kinh độ 106°40' Đông Việc nghiên cứu ôzôn mặt đất ở Hà Nội được tiến hành tại các khu công

nghiệp: Mai Động, Văn Điển, Pháp Vân, Cầu Diễn, Chèm, Đức Giang và Sài Đồng

4 Các luận điểm bảo vệ

® Tính biến động của TLO và UVB tại các khu vực nghiên cứu (Sa Pa, Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh)

e Phương pháp quan trắc, phân tích, đánh giá tính biến động và xây dựng sơ

đồ phân bố ôzôn mặt đất (thử nghiệm đánh giá hiện trạng ôzôn mặt đất tại

Hà Nội)

e_ Tính toán thời gian phơi nắng cho phép sẽ giúp bố trí được thời gian lao động hợp lý đối với những người lao động phải làm việc ngoài trời

5 Những đóng góp mới của luận án

e Nghiên cứu áp dụng cơ sở lý thuyết hàm ngẫu nhiên để tính toán các đặc trưng

biến động của TUO và UVB cũng như mối tương quan giữa chúng tại các khu vực có đặt trạm quan trắc

e _ Thiết lập bài toán nội, ngoại suy số liệu TUO theo mô hình thống kê

e Xday dựng sơ đồ phân bố của nồng độ ôzôn mặt đất tại Hà Nội

s_ Tính toán thời gian phơi nắng 1 lần cho phép cũng như thời gian làm việc ngoài trời phù hợp cho người lao động theo các mùa trong năm

6 Phương pháp nghiên cứu

e Sử dung lý thuyết hàm ngẫu nhiên nghiên cứu tính biến động của TLO và UVB

© Sử dụng lý thuyết rối thống kê để thiết lập mô hình nội ngoại suy, bổ khuyết số

liệu TLO

s - Sử dụng phương pháp lodua để phân tích ôzôn mặt đất

e St dung phần mém ArcView va Mapinfo dé xay dung sơ đồ phân bố nồng độ

ôzôn mặt đất

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiên của đề tài

¢ Góp phần tìm hiểu tính biến động của TLO và UVB, các qui luật biến đổi của

chúng cũng như các yếu tố gây ra sự biến đổi đó, giúp cho công tác nghiên cứu ôzôn

và kiểm soát các chất gây suy giảm tầng ôzôn, góp phần phục vụ CTGQ về bảo vệ

tầng ôzôn cũng như việc Bảo vệ Môi trường và Phát triển bên vững ở nước ta

® _ Có thể ứng dụng phương pháp quan trắc và xây dựng sơ đồ hiện trạng phân bố

nồng độ ôzôn mặt đất tại Hà Nội cho các khu vực khác trên phạm vi cả nước

® Sử dụng mô hình nội, ngoại suy, bổ khuyết cho chuỗi số liệu TLO tại các trạm

e_ Góp phần nâng cao nhận thức về tác động của bức xạ cực tím tới thời gian làm việc ngoài trời của người lao động

§ Cơ sở tài liệu của luận án

Tài liệu để viết luận án được thu thập từ số liệu quan trắc tại các trạm do TLO

và trong quá trình tác giả trực tiếp tham gia các đề tài chuyên đề nghiên cứu khoa

học cấp Bộ và cấp Đại học Quốc gia từ năm 1998 đến nay như các đề tài về môi trường không khí và ôzôn khí quyển: “Nghiên cứu hiệu chỉnh và tham số hoá mô

hình dự báo sự lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường không khí trên cơ sở số liệu của các trạm quan trắc và phân tích chất lượng không khí cố định tự động tại

Hà Nội" đặc biệt là đề tài “Nghiên cứu tính biển động của tổng lượng ôzôn (TLO) phục vụ cho việc đánh giá và dự báo sự suy giảm ôzôn khí quyển ở Việt Nam'` Trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã tiến hành thu thập và sử dụng nguồn số liệu của 3 trạm quan trắc mặt đất tại Việt Nam trong 5 năm (1996-2000), số liệu 25 năm (1979-2003) của hệ thống vệ tỉnh TOMS, phân tích 252 mẫu ôzôn mặt đất tại Hà

Nội vào mùa Mưa và mùa Khô năm 2001

- Ngoài ra, tác giả còn tham khảo một số công trình nghiên cứu khoa học và báo cáo về ôzôn đã được công bố và giảng dạy trong hệ thống các trường đại học ở trong nước và ngoài nước (Anh Mỹ Úc ) cũng như các tổ chức quốc tế (WMO,

Chương Ì

Tổng quan vấn ñề nghiên cứu

1.1 TÌNH HÌNH ĐO ĐẠC ÔZÔN TRÊN THẾ GIỚI

1.1.1 Sự phát hiện ôzôn tầng Bình lưu

AX zôn được C.F.Schobein tìm ra năm 1839, đến năm 1850 ôzôn được xác định

là một thành phần trong khí quyển Trái Đất nhưng chưa được quan trác một cách thường xuyên Năm 1880 bằng các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

và với ánh sáng Mặt Trời Hartley da chtmg minh được ôzôn hấp thụ mạnh bức xạ tử ngoại ở dải quang phổ 280-300 nm Nam 1913 đã khám phá ra ôzôn tập trung nhiều

ở tầng Bình lưu với nồng độ cực đại phân bố ở lớp có độ cao 20-25 km Năm 1920

G.M.B Dobson đã phát minh ra phổ quang kế để đo Tổng lượng ôzôn (TLO) trong

khí quyển, phổ quang kế này sau đó được mang tên của ông và gọi là phổ quang kế Dobson [34] Sự ra đời của dụng cụ này đánh dấu một bước quan trọng trong lịch sử

quan trắc ôzôn Đến năm 1926 trên thế giới đã có 6 phổ quang kế Dobson dat 6 cac

vị trí khác nhau Cho đến nay dụng cụ đó văn là phương tiện do chủ yếu của Hệ thống quan trắc ôzôn toàn cầu GO;OS và trên 100 trạm quan trắc trên kháp thế giới

sử dụng Đầu những năm 50 của thế ky 20 Ơusin ở Liên Xô cũ đã chế tạo ra được ôzôn kế M-83 về sau cải tiến thành ôzôn kế M-124 dé do TLO Với việc phát minh

ra phổ quang kế, việc đo đạc ôzôn bắt đầu được phát triển từ đó

1.1.2 Tình hình ảo đạc ôzôn tầng bình lưu trên thế giới

Ngày nay khi loài người đã phát hiện ra vai trò cực kỳ quan trọng của ôzôn

trên toàn cầu đã có sự phối hợp trong việc theo dõi đo đạc và nghiên cứu tính biến

động của ôzôn trên diện rộng [52] Số liệu quan trắc hàng tháng được chuyển về một trung tâm quốc tế để tiến hành chỉnh lý, phân tích và trao đổi với các trung tâm quốc gia Trung tâm quốc tế này đặt tại Toronto (Canada)

Hiện nay công việc này vẫn còn nhiều hạn chế bởi mật độ trạm quan trác trên thế giới còn thưa thớt so với yêu cầu: khoảng trên 300 trạm và phân bố lại không đồng đều Tại Liên Xô cũ có 44 trạm [34] Khu vực Đông và Đông Nam Á mạng lưới trạm quá thưa thớt: Trung Quốc có 4 trạm, các nước Thái lan, Inđônêxia,

Malaixia mỗi nước có một đến hai trạm Đặc biệt ở Châu Phi mật độ trạm còn thưa

hơn nhiều

Để đo đạc ôzôn người ta chủ yếu sử dụng 3 phương pháp:

- Str dung vé tinh nhan tao

- Su dung may tham khong

- _ Đo tổng lượng tại mặt đất

Hai phương pháp đầu tốn kém và khá phức tạp chỉ dùng hạn chê hay để khảo sát Còn phương pháp đo tổng lượng ôzôn (TLO) tại mặt đất được sử dụng phố biến

ở hầu hết mạng lưới quan trắc ôzôn toàn cầu Việt Nam cũng sử dụng phương pháp

đo TLO tại mặt đất Trong thực tế, phương pháp đo bảng vệ tính, tên lửa cũng cần có

số liệu ở mặt đất để so sánh

Để đo đạc TLO trên mặt đất người ta sử dụng hai loại thiết bị:

- Phố quang kế Dobson - có trọng lượng 120 kg đây là phổ quang kế dạng

hep do TLO với độ chính xác + 3% so với phổ quang kế chuẩn (đặt tại Colorado Mỹ)

- Oz6n ké M-124 - đây là loại phổ quang kế dải rộng có trọng lượng 5.5 kg

đo TLO với độ chính xác + (5-7)% so với phổ quang kế chuẩn

1.1.3 Vai trò và đơn vì đo của ôzôn trong khí quyển

- Vai tro cua 6z6n:

Ôzôn là một phân tử khí gồm có 3 nguyên tử ôxy, nó là một khí hiếm của khí

quyển Trái Đất, cứ 10 triệu phân tử khí thì mới có được 3 phân tử ôzôn Có đến 90% ôzôn nằm trong tầng Bình lưu và tập trung chủ yếu ở độ cao 25 km với nồng độ thường lớn hơn 1 ppm [52] Ở độ cao mặt biển (trong tầng Đối lưu) ôzôn có nồng độ khoảng 0,05ppm trị số trung bình trong mùa Dong 14 0,02ppm, mua Ha 1a 0,07ppm Ôzôn hấp thụ bức xa cực tím của Mặt Trời do đó nó giữ vai trò quan trọng đối với khí hậu và các hệ sinh thái trên Trái Đất Với khả năng ngăn chặn UVB mà khi

cường độ lớn sẽ gây ra các ảnh hưởng bất lợi cho đời sống tự nhiên [21] [34] [35]

[52] tầng ôzôn thường được gọi là “Lá chắn của Trái Đất” bảo vệ loài người Sự hấp thụ UVB của ôzôn bình lưu cũng tạo ra nguồn nhiệt, do đó nó đóng vai trò chủ yếu trong hình thành nên cấu trúc nhiệt của tầng Bình lưu (10-50km) nơi mà nhiệt

độ tăng theo độ cao (hình 1.1.) Nếu tầng ôzôn bình lưu bị suy giảm thì lượng bức xạ

UVB của Mặt Trời tới bề mặt Trái Đất sẽ tăng lên và dẫn đến các ảnh hưởng về khí

- _ Làm gia tăng các bệnh về da mắt

-_ Làm rối loạn hệ miễn dịch của cơ thể (cơ thể mất tính đề kháng)

- _ Ảnh hưởng đến mùa màn-,( 'ảm năng suất cây trồng)

- Lầm giảm tuổi thọ của vật liệu xây dựng

- Lam mat can bang hé sinh thai bién (gay chét quan thé phytoplankton co kha

năng hấp thụ CO; cho quá trình sinh trưởng và là nguồn tiêu thụ CO, lớn nhất ở

đại dương), gây đột biến gien làm cho động vật bị dị dạng (ếch)

Km

AES- ra Ys co

Hình 1.1 Phân bố ôzôn và nhiệt độ khí quyển theo chiều cao ¡331!

Ngược lại, ở tảng Đối lưu, nếu như nồng độ ôzôn gia tăng vượt quá tiêu chuân cho phép thì môi trường khí bị xem là ô nhiễm và gây ra các tác hại cho sức khoẻ con người như: kích thích hệ hô hấp (mũi và họng bị tấy rát) mệt mỏi, bải hoải gây

tổn hại cho phổi Ôzôn cũng bị coi là thủ phạm chịu 3/4 trách nhiệm về các thảm

hoa chết người do khói quang hoá gây ra nó còn gây ảnh hưởng cho thực vật như

làm lá cây bị vàng, làm mầm không phát triển

Ở mức 0.2 ppm ôzôn gây nguy hại cho cây thuốc lá, cà chua, đậu Hà Lan và rất nhiều loại cây khác Nó kìm hãm quá trình sinh trưởng và sản lượng cây trồng Ở

nồng độ 15-20 ppm, ôzôn gây bệnh đốm lá, làm khô héo mầm non [10] Ôzôn còn

gây tác hại cho các vật liệu sợi đặc biệt là sợi bông milon, sợi nhân tạo và màu thuốc nhuộm Nó làm cứng cao su với thời gian tác dụng như sau:

Ngoài ra ôzôn còn duge coi 1a mot chat “khi nha kinh” co tac dong lam “nóng lên toàn cầu”, làm biến đổi khí hậu Theo tính toán lý thuyết thì cứ tăng nồng độ özôn trong tầng Đối lưu lên hai lần thì có thể làm tăng nhiệt độ bề mặt Trái Đất lên

1C Người ta còn dự đoán rằng với hoạt động của con người như hiện nay thì có thể

đưa đến tăng lượng ôzôn ở tầng Đối lưu lên gấp đôi vào cuối thế kỷ này

Chính phủ các nước đang nỗ lực làm giảm mức độ ảnh hưởng của ôzón đối lưu thông qua các công cụ điều chỉnh, hạn chế các nguồn phát sinh ôzôn đối lưu

Một nghịch lý trong tầng ôzôn đặt ra những thách thức lớn trong việc bảo vệ môi trường đó là trong khi ôzôn ở tầng Bình lưu (mà chúng ta phải có trách nhiệm bao vệ) đang giảm xuống (3%/thập kỷ) thì ôzôn ở tầng Đối lưu là chất khí ô nhiễm

có hại (mà chúng ta cần hạn chế sự phát sinh của nó) lại tăng lên khoảng 10%/thập

kỷ (ít ra là ở Bắc Bán cầu) Tuy nhiên sự tăng lên của ôzôn trong tầng Đối lưu không thể bù đáp được sự giảm sút nghiêm trọng của nó trong tảng Bình lưu

- Đơn vị đo của ôzôn trong khí quyển:

Tổng lượng ôzôn (TLO) được định nghĩa là lượng khí ôzôn trong một cột thang đứng tiết diện 1 cmỶ với áp suất và nhiệt độ tiêu chuẩn (hình 1.2) TUO có thể biểu

diễn bảng đơn vị của áp suất, khoảng 0.3 at.cm

khí tren be mat trai dat

Toan bo luong 6z0n trong cot

khong khí được đưa vé 0°C, lat,

sé tao thanh mot lop ozon day

khoảng 3mm, tương đương với 300DU

Hình 1.2 Đơn vị ảo của ôzôn trong khí quyển (55J

TLO trong khí quyển Trái Đất được đo bang centimet atmotphe Centimet atmotphe là độ dày đo bằng centimet theo phương tháng đứng của toàn bộ lớp ôzôn

Trong những năm gần đây người ta thống nhất chuyển đơn vị đo TLO từ

Centimet atmotphe sang Dobson (DU) theo đó: 1 DU = 103 Centimet atmotphe, ứng với nồng độ trung bình trong khí quyển của ôzôn, xấp xỉ 1 phần tỉ về thể tích (1

1.2 NHỮNG KẾT QUÁ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỤC

NGHIEM VE OZON TANG BINH LUU VA BUC XA CUC TIM TREN THE GIOI

1.2.1 Qua trinh hinh thanh va phan huy 6z6n trong tu nhién

Ôzôn được tạo thành một cách tự nhiên trong lớp khí quyển trên cao do tác động của bức xạ cực tim UVR (Ultra Violet Radiation) của Mặt Trời đối với ôxy Tác động của bức xạ UVR ở dải sóng 180 - 240 nm (một phần của dải bức xạ UV-

©) có nguồn nang lượng bằng 5,115 ev làm phá vỡ phân tử ôxy tạo thành các Oxy nguyên tử theo phương trình:

Trong đó hv là năng lượng phô-tông có trong bức xạ Mạt Trời

Sau đó ôxy nguyên tử kết hợp với ôxy phân tử để tạo thành ôzôn theo phản

(Trong đó hv > 1,09 ev)

Gọi: - nj, My, Ny, N, tuong ting 18 mat do cla O, O,, O; va M trong lemỶ

Trong điều kiện cân bằng quang hoá: dn,/dt = dn;/dt =0 nên từ hai phương

trình (1.7) và (1.8) ta có:

21;.n; - K;.n¡.nz.n„ + 1;.n; - ky.nj.n3 = 0 (9) k;.n,.n;.n„ - 1.n; - K¿.n,.nạ = 0 (1.10)

Cong hai phuong trinh (1.9) va (1.10) ta duge:

Thay (1.12) vào (1.10) ta được:

Ở độ cao dưới 25 km thì i; giảm rất nhanh và số nguyên tử ôxy cũng giảm

mạnh, hơn nữa ở độ cao dưới 40 km đại lượng i;.n; << i;.n;, phương trình (1.13) sẽ

có dạng:

Do đó theo phương trình (1.14) ta thấy ở những độ cao trén 25 km mat do n, va

nạ giảm do khí quyển loãng nên n; giảm Còn ở những độ cao thấp dưới 20 km thì

do i, giảm nhanh nên n; giảm đáng kể Điều đó chỉ ra rang mat do 6z6n n, tap trung nhiều nhất ở tâng Bình lưu va đạt cực đại ở độ cao khoảng 20 -25 km [37, 3§]

1.2.2 Vận chuyển của ôzôn trong khí quyển

Trong tự nhiên, do sự vận chuyển của khí quyển nên phân bố của ôzôn bị thay

đổi cùng với sự phá vỡ trạng thái cân bằng quang hoá, do đó đại lượng dn,/dt và dn;/dt sẽ khác không

Sự vận chuyển ôzôn cùng với các dòng chảy không khí có thể xảy ra thông qua một dãy các quá trình như chuyển động hỗn loạn của hoàn lưu chung, xoáy

Phương trình tổng quát “vận chuyển ôzôn” dựa vào phương trình liên tục được biểu diễn như sau:

4p; _ op; , Oup; , Ops ÔMØ; _

¢ u,v, w: là các thành phần của gió theo X Y, Z

© Ð;,p;o: là mật độ và mật độ trong điều kiện cân bằng quang hoá của ôzôn

Dựa và phương trình tổng quát này có thể lập mô hình để mô phỏng sự phân bố ôzôn trong khí quyển khi tham số hoá các điều kiện ban đầu và các chuyển động

trong khí quyển Tuy nhiên, khi nghiên cứu quá trình quang hoá ở đây đã bỏ qua không nói đến khí nhân tạo có tiềm năng phá huỷ ôzôn rất lớn như các chất CEC nói riêng và các chất ODS nói chung

Để xác định mối liên quan giữa hướng chuyển động của khí quyển với tầng

Ôzôn, chúng ta phải dựa vào việc phân tích phương trình vận chuyển ôzôn Các

trường hợp vận chuyển cụ thể, vận chuyển ôzôn như thế nào trong khí quyển đã được đề cập chỉ tiết trong [26].

Khi kết hợp lý thuyết quang hoá với quá trình vận chuyển toàn cầu của ôzôn,

Dutch H.U va Dobson G.M.B [37], [38], khang dinh rằng, ôzôn được hình thành quanh năm ở tầng Bình lưu vùng xích đạo và từ đó ôzôn được di chuyển về phía cực nhờ chuyển động của các dòng không khí, sau đó được vận chuyển xuống vùng dưới

của tầng Bình lưu của các vĩ độ cao Tại đó ôzôn được bảo vệ gần như chắc chan tránh khỏi sự phá huỷ quang hoá và có thể được tích luỹ thành số lượng lớn (Hình

Hình 1.3 Quá trình vận chuyển của ôzôn

Như vậy sự tích luỹ ôzôn đối với các vĩ độ cao không xảy ra ở vùng trên của tầng Bình lưu mà chỉ hạn chế ở vùng giữa và dưới của tầng Bình lưu Sau đó từ tầng Bình lưu ôzôn được vận chuyển xuống tầng Đối lưu và ở đó ôzôn bị phân huỷ

Ở mỗi bán cầu, sự vận chuyển ôzôn về phía cực xảy ra tập trung vào mùa Đông khi dòng gió Tây khống chế tầng Bình lưu nhiệt đới và yếu đi vào mùa Hè khi dong gió Đông thịnh hành thay thế dòng gió Tây

1.2.3 Phân bố của ôzôn theo độ cao

Vì ôzôn bình lưu đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ bức xạ tử ngoại

Mặt Trời nên nhiều người thường quan niệm rằng có một lớp ôzôn tồn tại ở tầng

Bình lưu và chỉ có ở tầng này mà thôi Quan niệm này càng tăng khi dựa vào nồng

độ ppm của ôzôn so với các thành phần khác của khí quyển Giống như tỉ lệ phần

trăm, cách tính này có thể dẫn đến một hình ảnh sai lệch về sự phân bố của ôzôn

Hình 1.4 chỉ ra nồng độ tương đối của ôzôn tính theo ppm so với các thành

phần khác của khí quyển (hình 1.4.a) và nồng độ tuyệt đối cửa ôzôn tính theo mol/cm` (hình 1.4.b) tại các độ cao khác nhau Do ôzôn tự nhiên chỉ được tạo ra 6 tầng Bình lưu nhờ tác động của bức xạ UVR nên nồng độ tương đối của ôzôn đạt giá trị cao nhất tại độ cao 30-40 km so với bề mặt đất Tuy nhiên do tính chất hoá học

không bền vững của ôzôn nên thời gian tồn tại của nó trong khí quyển ngắn và cũng

vì vậy mà nồng độ tương đối của nó giảm khi độ cao giảm Ở tầng Đối lưu thấp ôzôn không được tạo ra nhờ bức xạ cực tím, tỉ lệ tương đối của các khí ôxy và nitơ tăng lên và tỉ lệ tương đối của ôzôn giảm xuống [34] [46]

Hình 1.4 Phân bố của ôzôn theo độ cao (nguồn (46))

Nồng độ tuyệt đối của ôzôn tính theo mol/mỶ cho chúng ta một bức tranh hoàn

toàn khác Nồng độ ôzôn đạt giá trị cực đại ở độ cao 20-25 km Ở độ cao lớn hơn

chúng giảm rất nhanh giống như các thành phần khác của khí quyển, còn ở các độ cao nhỏ hơn nồng độ ôzôn không giảm một cách nhanh chóng như nồng độ tương

đối mà vẫn duy trì ở một nồng độ tương đối lớn Do vậy khi nghiên cứu sự thay đổi phân bố ôzôn cần phải lưu ý đến vấn đề này

1.2.4 Phân bố của ôzôn theo vĩ độ địa lý

Những kết quả nghiên cứu trong khoảng 10 năm gần đây chứng tỏ rằng độ dày dẫn xuất ôzôn phân bố theo không gian và theo thời gian Theo kết quả nghiên cứu của các nhà nghiên cứu Liên xô cũ đã đo đạc ôzôn trên 9 địa phương khác nhau của Liên xô cũ đã lập được biến trình năm, ta có thể thấy được độ dày dẫn xuất ôzôn tại tất cả các vĩ độ (ứng với 9 khu vực khác nhau) [26]:

- Các cực đại trong các đường cong trên xảy ra vào thời gian khác nhau, vĩ độ

càng cao thì thời gian xảy ra càng muộn, chẳng hạn ở các thành phố miền nam như Abaxtuman và Amanata cực đại thường vào tháng hai, trong khi đó ở

Vicikov (gần Lêningrat) lại vào tháng ba còn ở đảo Dicxon là vào tháng năm

Ngoài ra trong dao động biến trình năm của toàn bộ TLO cho thấy: càng ở vĩ

độ cao thì TUO càng lớn Chúng ta có thể giải thích một cách định tính qui luật trên

như sau:

Vào mùa Thu và mùa Đông, lượng ôzôn ở các vĩ độ cao rất ít do không có bức

xa Mặt Trời Tuy nhiên lượng ôzôn không hoàn toàn bàng không nhờ có sự trao đổi loạn lưu vĩ mô giữa các vùng có vĩ độ thấp và các vùng có vĩ độ cao

Vào mùa Xuân, khi các tia nắng Mặt Trời chiếu đến, nhiệt độ không khí ở các vùng này còn thấp, lượng ôzôn táng rất nhanh, sau đó cùng với sự tăng nhiệt độ theo thời gian lượng ôzôn bát đầu giảm dần và đạt cực tiểu vào cuối mùa Thu và cả mùa Đông Vào cùng thời điểm trong năm lượng ôzôn ở xích đạo nhỏ còn càng về cực thì

lượng ôzôn càng cao

Như vậy tại một vùng nào đó trên Trái Đất, lượng ôzôn sẽ tăng nếu ở điểm này

có dòng không khí thổi từ vĩ độ cao xuống trong lớp từ mặt đất đến 16 km, trường hợp ngược lại lượng ôzôn sẽ giảm Ngoài sự phụ thuộc của ôzôn theo vĩ độ và thời gian, người ta còn tìm được sự liên hệ của ôzôn với các yếu tố khí tượng cũng như các hiện tượng khác của özôn xảy ra trong khí quyển

TLO phụ thuộc rất lớn vào vị trí quan trắc, theo mùa và các quá trình động lực trong khí quyển Nghĩa là TLO phân bố theo không gian và theo thời gian: TLO rất lớn ở cực và vùng có vĩ độ cao ở hai bán cầu và giảm dần (mặc dù không đồng đều)

ở vùng vĩ độ thấp (nhiệt đới và xích đạo) Biên độ dao động của TLO ở cực và vùng

VI độ cao so với vùng vĩ độ thấp cũng rất lớn

Theo số liệu thống kê thu được:

- Ở vùng ôn đới của Bắc Bán cầu, cực đại năm của TLO tương đối cao và thường xuất hiện vào cuối mùa Đông và hoặc bát đầu mùa Xuân (cuối tháng 3, đầu

tháng 4), ở 55°-60° vi bác cực đại xuất hiện sớm hơn một ít, từ ngày 10-15 tháng

3 hàng năm Cực tiểu xảy ra vào cuối hè (tháng 9-10)

- 6 vùng nhiệt đới (00-300 vĩ bắc), giá trị lớn nhất của TLO xuất hiện vào tháng 5,

'

Qua số liệu trung bình nhiều năm về TLO theo vĩ độ, sử dụng công thức tính

cực trị của Grigori Newton, Khrogian A.Kh đã tính được thời gian và các giá trị cực trị phân bố TLO trung bình năm như trong Bảng 1.1 Dao động hàng năm của TLO theo vĩ độ [26]

Như vậy phân bố TLO theo thời gian có thể biểu diễn dưới dạng:

Trong đó:

X,: được xác định như là giá trị trung bình năm của X

- (C,: 14 bién do dao động của X (1/2 giá trị dao động giữa cực đại max và min)

@;: là độ lệch pha của dao động năm X được tính từ thời điểm 15/4

- Ø0: là tần số được tính theo công thức: ø = 27z/T (T: là chu kỳ năm bằng 12

Vị đồ 1độ TLO tháng | Thời gian | TLO tháng | Tháng cực | Biên độ dao : : ae ae P

Theo tính toán, biên độ dao động năm của TLO ở vùng cực Bắc vượt trên 80

DU và giảm về phía vĩ độ thấp Gần vĩ độ 35 Bắc, C¡ giảm đi nhanh chóng Trên vĩ

độ 20-30 Bác, C¡ giảm khoảng 4 lần, còn ở vùng vĩ độ 0-20 Bác, C¡ giảm gần 6 lần

Tuy nhiên A.Kh.Khrogian đã khám phá ra rằng, trong vùng vành đai nhiệt đới gân xích đạo (0°-20°), chu kỳ năm của của TLO còn có thêm đại lượng tuần hoàn thứ hai là: C.cos(2ø.t - @;) Như vậy trong vùng này TLO được biểu điễn dưới

dạng: X = Xo + C,.cos(@.t - @,) + C.cos(2Ø.t - 02) (1.17)

Trong đó các giá trị đặc trưng Xo, @¡, ọ;, C¡, C¿ đối với các vĩ độ khác nhau

Tóm lại, cực đại của 'TLO ở vĩ độ 40-60 độ Bắc thường xuất hiện vào giữa tháng 3 (11-24/3) Ở vùng cực chậm hơn một chút, vào cuối tháng 3 Điều đó nói

lên rằng ôzôn vận chuyển trong suốt mùa Đông từ Bình lưu nhiệt đới ra phía vĩ độ cao, do đó ở vùng cực, giá trị cực đại của TLO chỉ xuất hiện muộn hơn một thời

gian Còn ở vùng nhiệt đới, cực đại của TLO xuất hiện muộn hơn rõ rệt (đầu đến

giữa tháng 5) Hoạt động của hoàn lưu mùa hè ở tầng Bình lưu bát đầu cản trở quá trình vận chuyển ôzôn từ vùng nhiệt đới ra cực và TLO ở vùng nhiệt đới nhờ đó được tăng lên chút ít Việc xuất hiện thành phần dao động thứ hai trong công thức

tính TLO ở đới 00-200 phản ánh vai trò trực tiếp của quá trình quang hoá đối với

phân bố ôzôn, liên quan đến hai thời điểm hoạt động tích cực nhất của bức xạ Mặt

Trời tại vùng nhiệt đới (vào tháng 3 và tháng 9 hàng năm) [26]

Bang 1.2 Các thông số đặc trưng cho sự biến đổi TLO (nguồn (26))

Bảng 1.3 Dao động năm của TLO tại các trạm ở khu vực Đông Nam Á

| Ha Noi (Viet Nam) 21°02B | 253 | 295,7 | 24/4 | 220 7 | 66-

Trong đó: - Xụ: là giá trị trung bình nhiều năm của TLO

- Xpax: 14 gid trị cực đại của TUO

- Xain: là giá trị cực tiểu của TUO Bang 1.4 Giá trị trung bình tháng của TLO tại các trạm ở khu vực Đông Nam

Manila | 236 | 240 | 251 | 270 | 281 | 273 | 270° 266 | 268 | 263 Ee | 243 | 259 Bangkok | 246 | 249 | 257 | 270 | 278 | 274 | 269 | 278 | 278 | 278 | 268 | 260 | 263

Singapore | 245 | 241 | 249 | 258 | 260 | 256 | 255 | 259 | 258 | 257 | 251 | 244 | 251

Mahe 264 | 263 | 266 | 270 | 271 | 271 [272 | 278 | 281 | 278 | 271 | 264 | 271

Darwin _| 261 | 260 | 259 | 261 | 262 | 261 | 257 | 261 | 267 | 275 | 270 | 265 | 264

1.2.5 Xu thé bién doi cua TLO trén toan cau

Song song với những bằng chứng về sự giảm ôzôn ở vùng cực, các nhà khoa

học đã bát đầu cuộc nghiên cứu về sự suy giảm ôzôn trên toàn cầu Từ 1987-1988 tổ chuyên gia về xu thế ôzôn đã xem xét kỹ các kết quả nghiên cứu mới cùng với các

số liệu từ vệ tinh và máy móc trên toàn cầu Bản báo cáo về ôzôn của Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) số 18 năm 1988 nhận định rằng:

- Luong 6z6n toan cau đã giảm di vai phan tram suốt 17 năm qua-chủ yếu là thời

gian Đông-Xuân trên vùng cực và vĩ độ trung bình

-_ Không thể giải thích sự mất ôzôn bằng quá trình tự nhiên

-._ Bảng chứng Haloncarbon là nguyên nhân

Bản báo cáo đánh giá về ôzôn phát hành năm 199] cho thấy: mức độ ôzôn giảm không chỉ vào thời gian mùa Đông, mùa Xuân mà còn vào cả thời gian mùa

Hạ Vì mọi người thường ở ngoài trời và UVB mạnh nhất vào mùa hè, sự suy giảm Ôzôn trong thời gian này gây ra nguy hại lớn cho sức khoẻ con người

Sự suy giảm TLO từ những năm 70 là đáng kể trong thời gian cả năm trên tất

cả các vùng, ngoại trừ vùng xích đạo Số liệu đã được kiểm tra chất lượng của Hệ

thống quan trắc ôzôn toàn cầu, gồm cả số liệu vệ tỉnh, chỉ ra rằng lượng ôzôn suy

giảm tích luỹ trên vùng cực và vĩ độ trung bình tới nay là gần 10% Xem xét cả su

biến động tự nhiên ở hai bán cầu, sự giảm sút đặc biệt mạnh vào thời gian Đông-

Xuân (trên 6-7% trong 1 thập kỷ); trong thời gian Hạ-Thu thì con số này chỉ bằng

độ giảm sút ôzôn xấp xi 1,5-2,0% trong thời kỳ 1970-1980 Số liệu về xu hướng

giảm ôzôn được ghi trong Bang 1.5

Trong vòng 10 năm (1984-1993) mức độ ôzôn trung bình trên toàn cầu giảm xuống mức 297 DŨ so với mức 306 DU vào thời kỳ 1964-1980 (khoảng 3%)

Bảng L.5 Xu hướng giảm ôzôn (%) trong thập kỷ 90 # ơ (nguồn (261)

Tuy nhiên nếu vùng xích đạo, nơi không có sự thay đổi đáng kể về ôzôn

không được tính đến thì sự giảm sút ôzôn ở các vùng cực và vĩ độ trung bình cao gấp

2 lần con số trên Tại một số khu vực khác sự giảm sút còn lớn hơn Theo chiều cao,

sự suy giảm ôzôn mạnh nhất ở tầng Bình lưu thấp Thám không ôzôn tại Hohenpeissenberg chi ra rang: áp suất cục bộ của ôzôn trong tầng khí quyển từ 19-

21 km đã giảm khoảng 20% trong 25 năm qua

Trong khi ôzôn ở tầng Bình lưu đang giảm xuống thì ôzôn 6 tang Đối lưu tại Bác Bán cầu lại tăng lên 10% trong thập kỷ vừa qua Sự gia tăng của ôzôn ở tầng

Đối lưu phần lớn là do tác động của bức xạ Mặt Trời lên một số chất khí ô nhiễm

đặc biệt là ôxít nitơ do phát thải từ bề mặt qua các hoạt động giao thông vận tải, công nghiệp như ôtô, máy bay, kết hợp với sự tăng lên của nồng độ các chất khí khác (mêtan, ôxít carbon) Trong 100 năm qua, nồng độ ôzôn gần mặt đất ở vùng vĩ

độ trung bình phía Bác đã tăng lên hai lần Một vài nguồn tư liệu minh chứng cho sự gia tăng trên 1%/năm của nồng độ ôzôn trong tầng Đối lưu thấp kể từ cuối thập kỷ

90 Sự tăng lên của ôzôn ở gần mặt đất gây ra một số ảnh hưởng đối với sức khoẻ con người và sản lượng cây trồng Hơn nữa ôzôn phản ứng mạnh với các phân tử khác, ôxy hoá chúng và gây nguy hại cho các tổ chức sống của động vật Ôzôn gần mặt đất là thành phân chính của sương mù xảy ra trong những ngày hè không mây

tại những thành phố lớn

1.2.6.Sự suy giảm của ôzôn tầng bình lưu và lỗ thủng ôzôn

Vấn đề tầng ôzôn bình lưu bị suy giảm đã được đề cập đến vào Năm Địa Vật

lý quốc tế 1957 với việc thiết lập một mạng lưới các trạm quan trắc TLO theo

phương pháp được Dobson đưa ra Một trong những trạm quan trắc đó được các nhà

vai trò quan trọng trong việc phát hiện ra tầng ôzôn bình lưu Nam cực suy giảm và phát hiện ra lỗ thủng ôzôn vào mùa Xuân ở Nam cực

Sau hơn 30 năm kể từ khi được thiết lập, trạm quan trác Halley đã tính toán

được biến trình mùa của TLO Nam cực và thấy rõ TLO Nam cực đạt giá trị nhỏ nhất

vào mùa Xuân

Nhưng vào đầu những năm 80, số liệu quan trắc tại trạm cho thấy TLO tại khu

vực giảm một cách đáng kể và kéo dài trong một thời gian lớn Thường thì TLO chỉ bát đầu giảm vào cuối tháng 8 và giảm mạnh nhất vào khoảng giữa tháng 10 (40%

TLO Nam cực bị phá huỷ) cho đến tháng 11 thi tang ôzôn được phục hồi, nhưng trong những năm 80 hiện tượng này kéo dài cho tới tận tháng 12

Hiện tượng này sau đó cũng được vệ tinh viễn thám quỹ đạo cực Nimbus-7 và

các trạm quan trác mặt đất khác khẳng định Khi đó người ta cho rằng các chất CFC

mà con người sử dụng lan tràn trong những năm 70 chính là nguyên nhân trực tiếp gây nên hiện tượng này Các đo đạc tổng lượng các khí CFC tại Nam cực cho thấy các chất này gia tăng với tốc độ 5%/năm càng làm cho mọi người tin vào giả thuyết

trên

Một số các nhà khoa học khác lại cho rằng các chất NO,, CIO,, BrO, mới là thủ phạm gây nên hiện tượng tầng ôzôn Nam cực bị suy giảm Tuy nhiên sau này

khi những nghiên cứu về tầng ôzôn Nam cực được tăng lên ở một trình độ cao hơn,

kết quả cho thấy rằng các quá trình hoá học ở vùng Bình lưu cực phức tạp hơn nhiều Mặc dù tầng Bình lưu rất khô nhưng nó sẽ bão hoà khi nhiệt độ hạ xuống rất thấp đặc biệt là vào những tháng mùa Đông và mây ở tầng Bình lưu được hình thành Các hat axit HNO;, HCl trong các đám mây bình lưu cực này sẽ tham gia vào một loạt các chuỗi phản ứng phức tạp như các phản ứng loại nitơ, loại hydro, dẫn đến việc tao ra Cl tu do Cl tu do nay ở dưới dạng CIO sẽ tấn công và phá huỷ các phân tử ôzôn Vào mùa Xuân, nhiệt độ tăng dần sẽ càng gia tăng mạnh quá trình phá huỷ ôzôn Khi mây bình lưu cực bốc hơi hết và xoáy vòng cực tan rã các phản ứng trên

kết thúc và tầng ôzôn Nam cực được phục hồi [36], [43] [52]

Các phản ứng hoá học gây suy giảm lượng ôzôn do sự hình thành của mây bình lưu cực diễn ra trên bề mặt của các hạt băng trong các đám mây này Các phản

ứng hoá học hỗn tạp khác trên bề mặt của các hạt sol khí sulphate cũng đóng vai trò

trong việc làm suy giảm tầng ôzôn Nam cực Sự phát tán một khối lượng lớn Sunphate vào trong tầng Bình lưu thấp do sự phun trào của các núi lửa Pinatubo và Hudson làm cho tầng ôzôn ở độ cao 9-13 km bị phá huỷ rất nhanh Chỉ riêng trong

Khi các sol khí của các nti Ita Pinatubo va Hudson tran đến Nam cực, chúng đã

không thể vượt qua được quá độ cao 14-15 km do các dòng xoáy vùng cực ngăn cản

Vì thế mà TLO ở tầng Bình lưu trên vẫn được duy trì ở mức như bình thường

Tuy nhiên vào cuối năm 1992 các sol khí này đã tràn được vào vùng cực, các

kết quả quan trắc cho thấy TLO đã giảm xuống mức kỷ lục ở Nam cực miền nam Argentina và Chile, cùng lúc đó thì lượng ôzôn ở Bác bán cầu cũng giảm xuống mức

thấp nhất và TLO toàn cầu đã giảm xuống 4% so với mức trung bình [36]

Ngoài cách giải thích theo các quá trình hoá học ở tâng Bình lưu người ta còn đưa ra các giả thuyết khác để giải thích sự biến động của TLO, đó là các giả thuyết động lực Các giả thuyết này tìm cách giải thích sự biến đổi của TUO dựa trên các

đặc tính vòng của khí quyển

Các quan sát thực tế đã củng cố cho giả thuyết này, chẳng hạn như khi TUO 6

lỗ thủng có giá trị thấp nhất thì xuất hiện một vòng ôzôn có nồng độ cao hơn ở xung

quanh lỗ thủng này giữa vĩ độ 400 và 50° Nam Vào tháng 11, lỗ thủng được phục

hồi có thể là nhờ lượng ôzôn cao của vòng ôzôn kể trên Cơ chế này có thể có liên quan đến các vòng gió xoáy vùng cực Các vòng gió xoáy Nam cực là một hệ thống gió tự hình thành và rất chặt chế, nó có cường độ mạnh nhất vào mùa Đông và không cho các dòng năng lượng và các dòng vật chất vượt qua Vì thế nó ngăn không cho các dòng ôzôn, được hình thành chủ yếu ở vùng vĩ độ thấp, đi vào vùng cực, đồng thời không cho các chất xúc tác phá huỷ ôzôn thoát khỏi vùng cực làm cho chúng bị tích luỹ lại và phá huỷ ôzôn mạnh hơn Khi các vòng xoáy này mất đi vào mùa Xuân thì ôzôn ở vùng vĩ độ thấp tràn vào và phục hồi tầng ôzôn Các quan sát cho thấy khi các vòng xoáy này càng tồn tại lâu thì TUO càng giảm và khi chúng mất đi sớm thì lỗ thủng ôzôn nhanh chóng được phục hồi

Một số tác giả khác kết hợp hai giả thuyết trên lại để đưa ra giả thuyết tổng hợp hơn: điều kiện cần và đủ làm cho tầng ôzôn Nam cực suy giảm phải kể đến là

do các quá trình hoá học mà thủ phạm chính là các chất CFC và sau đó là các quá trình động lực của các vòng xoáy vùng cực

Một số tác giả khác lại cho rằng hiện tượng tầng ôzôn Nam cực suy giảm là một hiện tượng tự nhiên vì sự gia tăng của các khí NO, trong khí quyển trong các

8lai đoạn hoạt động mạnh của Mặt Trời Hoạt động mạnh nhất của Mặt Trời theo

chu kỳ là vào năm 1979 và kéo dài cho tới năm 1980 Nhưng các kết quả nghiên cứu

cho thấy tổng lượng các khí NO, ở trong tầng Bình lưu thấp tại Nam cực quá nhỏ và

Tình trạng tầng ôzôn ở Bắc cực cũng củng cố cho giả thuyết về ảnh hưởng của

các vòng xoáy vùng cực Các vòng xoáy vùng cực ở Bac Bán cầu thường có cường

độ nhỏ hơn ở Nam Bán cầu do đó mà không thấy sự xuất hiện của lỗ thủng ôzôn Bác

cực

Tuy vậy vào cuối những năm 1980 một lỗ thủng nhỏ và thường xuyên di chuyển cũng đã xuất hiện ở Bác Bán cầu Mùa Dong năm 1991 và 1992, các nhà khoa học của Mỹ, Canada, Nhật, New Zealand và Nga trong cuộc Thử nghiệm về

Ôzôn Bình lưu của Châu Âu (EASOE) đã sử dụng các đo đạc tại mặt đất, các khinh

khí cầu, máy bay và các phương tiện kỹ thuật hiện đại khác để nghiên cứu bản chất

và mức độ suy giảm của tầng ôzôn bình lưu vùng Bác cực Kết quả sơ bộ ban đầu

cho thấy chưa có lỗ thủng ôzôn Bắc cực nhưng lượng ôzôn Bác cực đang bị suy giảm

ở mức độ lớn hơn bình thường so với độ suy giảm ở các vùng vĩ độ trung bình

Sở dĩ như vậy là vì tầng Bình lưu Bác cực thường có nhiệt độ cao hơn tầng Bình lưu ở Nam cực, do vậy mây bình lưu cực khó có thể hình thành được và ít có cơ hội phá huỷ ôzôn, đồng thời các vòng xoáy yếu vùng cực cho phép ôzôn ở các vùng vĩ

độ thấp hơn tràn qua và phục hồi lượng ôzôn bị suy giảm Các hoá chất không có khả năng phá huỷ ôzôn do không đủ năng lượng cần thiết vào mùa Đông ở Bắc cực

sẽ được cung cấp năng lượng khi di chuyển đến các vùng vĩ độ trung bình, nơi có

nhiều ánh náng Mặt Trời hơn, và gây phá huỷ ôzôn ở các vùng này nhiều hơn là ở

vùng cực EASOE đã phát hiện ra tầng ôzôn bình lưu ở Bác cực bị suy giảm 10-

cần thiết cho sự phát triển đầy đủ của xương, tránh bệnh còi xương ở trẻ em [36]

Nhưng ở một cường độ lớn thì bức xạ tử ngoại lại gây hại cho các hệ sinh thái trên Trái Đất Tác hại nghiêm trọng nhất phải kể đến là bức xạ tử ngoại gây ra các đột biến, làm thay đổi thành phần cơ bản cấu thành nên sự sống, đó là ADN và rất nhiều

các protein khác

- Ảnh hưởng đối với thực vật

Khi tầng ôzôn bị suy giảm, lượng bức xạ cực tím tới Trái Đất tăng sẽ ngăn cản

quá trình quang hợp, quá trình trao đổi chất, làm chậm tốc độ tăng trưởng của cây trồng như: cà chua, rau diếp, đậu Hà Lan Kết quả thực nghiệm theo báo cáo của UNDP cho thấy bức xạ cực tím gia tăng sẽ gây ra rất nhiều các đột biến cho cây

trồng còn khi TLO giảm 25% sẽ làm cho sản lượng đậu tương giảm 25% [18]

- Ảnh hưởng đối với động vật thuỷ sinh

Quá trình cố định carbon bằng quang hợp của quần thể phytoplankton tạo ra

năng suất sơ cấp, làm tăng sinh khối và sản lượng hải sản toàn cầu vì CO; có thể kết

hợp với các trầm tích trong đáy biển Ngoài ra quần thể phytoplankton còn đóng một

vai trò quan trọng trong quá trình phân huỷ các chất hữu cơ hoà tan Do vậy khi

lượng UVB tăng lên ở mức lớn hơn 0,3 W.m” sẽ làm chậm hoặc ngừng hoạt động của các động vật thuỷ sinh dẫn đến giảm lượng CO; khí quyển hoà tan vào nước biển cũng như hạn chế quá trình phân huỷ các chất hữu cơ hoà tan [46]

- Anh hưởng đối với con người

Vấn đề đang được dư luận quan tâm nhiều nhất hiện nay là các tác động của lượng bức xạ cực tím gia tăng do suy giảm tầng ôzôn gây ra cho con người Các tác:

động phải kể đến đó là làm da bị cháy nắng, gây lão hoá da, làm dày biểu bì Tuy

nhiên các tác động trên không đáng kể gì khi so sánh với các bệnh ung thư da, đục thuỷ tỉnh thể do bức xạ cực tím gia tăng gây nên Trong thập kỷ vừa qua số người mắc bệnh ung thư da ác tính ở những nước nhiệt đới đã tăng lên gấp đôi

Tính toán cho thấy khi TUO giảm 1% sẽ làm cho lượng UVB tăng lên 1-2% và

làm cho số lượng người mác bệnh ung thư da phi hắc tố tăng lên 2-4% (khoảng

10.000 người/năm) Cục bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA) dự đoán rằng trong thế kỷ tới

Sẽ có thêm 39 triệu người mắc bệnh ung thư da và làm tăng số ca tử vong do căn bệnh này lên đến con số 800.000 người Các nước phương Tây thường có thói quen

tắm nắng trong các kỳ nghỉ, điều này dẫn đến khả năng mắc bệnh càng cao, do đó

nhiều nước đã tiến hành các chiến dịch vận động thay đổi thói quen này và tránh

tiếp xúc với ánh nắng Mặt Trời vào buổi trưa, lúc bức xạ có giá trị cực đại [18], [46]

Ngoài ra bức xạ cực tím gia tăng còn gây nên đục thuỷ tinh thể, gây mù Gần đây còn có một số chứng cứ cho thấy bức xạ cực tím còn có khả năng kích thích

virus HIV gây nguy hiểm cho hệ thống miễn dịch của cơ thể Do đó cần phải tiến

động thực vật và khí hậu Các tác động này có thể không phải là trực tiếp nhưng

không phải là hoàn toàn vô hại

- Ảnh hưởng đến khí hậu

Vai trò quan trọng nhất của ôzôn đối với hệ thống khí hậu toàn cầu là hình

thành nên cấu trúc nhiệt của khí quyển Nó có ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt độ của

tầng Bình lưu nhờ khả năng hấp thụ bức xạ sóng ngắn Mặt Trời và có ảnh hưởng gián tiếp đến tầng Đối lưu do bức xạ hồng ngoại có được từ việc hấp thụ các sóng

ngán

Công ước Vienna về bảo vệ tầng ôzôn (phụ lục 1, trang 26) khẳng định: “Š/ thay đổi phương đứng của ôzôn có thể làm thay đổi cấu trúc nhiệt của khí quyển và tác động mạnh tới thời tiết và khí hận

TLO tầng Bình lưu giảm sẽ làm cho lượng bức xạ cực tím dược hấp thụ ở tầng trên của khí quyển giảm và làm cho nhiệt độ của tầng Bình lưu giảm Lượng bức xạ

cực tím tới bề mặt Trái Đất tăng làm cho nhiệt độ trên mặt đất tăng

Tuy nhiên hiện tượng không chỉ đơn giản như vậy mà có phức tạp hơn ở chỗ

khi nhiệt độ của tầng Bình lưu giảm thì lượng bức xạ hồng ngoại của tầng Bình lưu tới tầng Đối lưu giảm và làm cho nhiệt độ của tầng Đối lưu giảm theo Sự giảm nhiệt

độ của tầng Đối lưu này lớn hơn lượng nhiệt gia táng do lượng bức xạ cực tím tới Trái Đất tăng và tác động tổng cộng của việc tầng ôzôn bị suy giảm là làm cho nhiệt

độ trên mặt đất giảm Nếu TLO giảm 20% thì nhiệt độ giảm 0.25°C [43]

Ta biết rằng ôzôn bình lưu tập trung chủ yếu ở độ cao 25 km trên mặt đất Quá trình suy giảm ôzôn không xảy ra đồng đều trên toàn bộ tầng ôzôn nên độ cao của lớp ôzôn có nồng độ cực đại có thể thay đổi Nếu độ cao này giảm thì sẽ làm cho nhiệt độ bề mặt đất tăng lên còn ngược lại nếu độ cao này tăng thì sẽ làm nhiệt độ

bề mặt đất giảm Vì các chất CFC có khả năng phá huỷ ôzôn ở độ cao 25 km so với mặt đất nên độ cao của tầng ôzôn có nồng độ cực đại giảm và làm nhiệt độ bề mặt đất tăng lên [43]

Do vậy việc dự đoán các tác động đối với khí hậu của ôzôn cần phải được xem

xét cẩn thận, không chỉ dựa vào TLO mà còn phải dựa vào độ cao của lớp ôzôn có nồng độ lớn nhất như đã được đề cập trong [46], [52]

1.2.8 Ảnh hưởng của sự gia tăng nông độ ôzôn trong tang đối lưu

Trong khi phần lớn mọi người quan tâm đến sự biến động của tầng ôzôn Bình

lưu, vai trò của ôzôn Bình lưu trong việc hấp thụ bức xạ cực tím và ảnh hưởng của bức xạ cực tím đối với các hệ sinh thái trên Trái Đất, thì lượng ôzôn trong tang Doi

lưu cũng đang gia tăng ở mức báo động và cũng có những vai trò quan trọng không

kém

TLO Bình lưu giảm chủ yếu do tác động của các chất CFC còn TLO Đối lưu

tang do sự gia tăng của các ôxít nitơ trong khí thải của các động cơ và của các khu

công nghiệp Các đo đạc cho thấy lượng ôzôn trung bình ở tầng Đối lưu đã gia táng gấp đôi so với thế kỷ trước Kết quả quan sát các tác động do gia tăng ôzôn đối lưu

từ 25 ppm đến 40 ppm và 50 ppm với thời gian 7 giờ/ngày gây giảm sản lượng cây trồng tính theo % được cho trong Bang 1.6

Bảng 16 Tác động tới sản lượng cây trồng của ôzôn trong tầng Đối bu (467)

Và gây ra các tác hại cho sức khoẻ con người như: kích thích hệ hô hấp (mũi và họng

bị tấy rát), mệt mỏi, bải hoải, gây tổn hại cho phổi

Do vậy cần phải có những nghiên cứu về các tác động tổng hợp của ôzôn với

nhiệt độ và CO; đối với sự thay đổi khí hậu toàn cầu và sự ảnh hưởng đến các hệ

sinh thái trên Trái Đất Các tác động đối với các hệ sinh thái trên Trái Đất do ôzôn tầng Đối lưu gia tăng cũng không kém phần quan trọng so với những tác động do Đức xạ tử ngoại tăng từ việc suy giảm tầng ôzôn Bình lưu gây nên

1.3 TINH HÌNH ĐO ĐẠC VÀ NGHIÊN CỨU ÔZÔN Ở VIỆT NAM

1.3.1 Tình hình do đạc

Trong vài thập kỷ gần đây hiện tượng xuất hiện lỗ thủng ôzôn ở Nam cực

ngày một lớn [34], [39], [43], [52], [55] [56] [57] cùng với những ảnh hưởng ngày một rõ do hiện tượng này gây ra [32] đã và dang gây ra những mối quan tâm lớn của

cộng đồng Nước ta có diện tích lục địa trải dài từ sơn nguyên Đồng Văn, Hà Giang (2322'B) tới mũi Cà Mau (08930) tức là kéo dài tới 15? vĩ tuyến, tuy không thuộc khu vực ôzôn biến động mạnh nhưng lại thuộc vành đai có TLO thấp nên việc xuất

hiện những "1ô thỉng ôzôn mini di động", theo như các nhà khoa học đã phát hiện tại

một vài nơi khác trên thế giới [48], cũng cần phải được quan tâm nghiên cứu ở nước

ta

Ở Việt Nam, thực hiện sự hợp tác Việt-Xô, tháng 5 năm 1992 chuyên gia Vật

lý địa cầu Trung wong (GGO) Liên Xô cũ đã đưa máy sang lắp dat, đào tạo cán bộ

và kỹ thuật viên cho nước ta Đài Khí tượng Cao không đã tiếp nhận và triển khai láp

đặt trạm đo TLO đầu tiên tại Hà Nội Tháng 10/1994 các cán bộ Đài Khí tượng Cao

không lắp đặt và đưa trạm quan trác TLO ở Sa Pa vào hoạt động, đến tháng 12/1994 tiếp tục lắp đặt và đưa vào hoạt động trạm quan trắc TUO ở Tân Sơn Hoà - Thành

phố Hồ Chí Minh

Cho đến nay Việt Nam đã có 3 trạm đo TLO Trạm ôzôn Hà Nội đã được đưa

vào danh sách của mạng lưới đo đạc ôzôn toàn cầu với mã số 330 và chính thức phát báo từ tháng I năm 1994 [25]

Thiết bị đo đạc của cả 3 trạm nói trên đều sử dụng loại phổ quang kế dải rộng M-124 do Liên Xô cũ sản xuất, sai số so với phổ quang kế chuẩn từ (5-7)%

1.3.2 Một số kết quả nghiên cứu có tính khoa học

Hiện nay trên thế giới các tài liệu công bố nghiên cứu về ôzôn đã tương đối phong phú, song ở nước ta tài liệu và số liệu về ôzôn còn hạn chế (do chúng ta mới chỉ tiến hành lắp đặt các trạm đo TLO tại 3 khu vực: Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và Sa Pa vào giữa những năm 90), việc nghiên cứu về ôzôn còn ít Có thể kể ra

một số công trình nghiên cứu về ôzôn của một số tác giả như: Phạm Ngọc Hồ [7], [8], Vũ Văn Mạnh [23] Nguyễn Văn Thắng, Lê Đình Vinh [25], [26], [28] Nguyễn Đức Ngữ, Đào Đức Tuấn [22] Có thể khái quát một số kết quả chính như sau:

_ Tinh todn đặc trưng cấu trúc của TLO khí quyển theo phổ bức xạ Mặt Trời [7]

._ Đánh giá sự biến đổi của TUO khu vực Đông Nam Á và Việt Nam [26]

- Tinh khả biến của TLO tại Hà Nội và Thành phố Ho Chi Minh [23]

1.3.3 Chương trình quốc gia của Việt Nam về bảo vệ tầng ôzôn

Tháng 1/1994, Việt Nam chính thức gia nhập công ước Vienna và Nghị định

thư Montreal Sau đó chính phủ đã giao cho Tổng cục Khí tượng Thuỷ Văn (nay là Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia) phối hợp với các Bộ ngành, địa phương liên quan xây dựng và triển khai thực hiện “Chương trình quốc gia của Việt Nam nhằm loại trừ dân các chất làm suy giảm tầng ôzôn” (CTQG) CTQG cung cấp dữ liệu về tình hình tiêu thụ và sử dụng các chất bị kiểm soát bởi Nghị định thư ở nước

ta đề xuất kế hoạch hành động để tiến tới loại bỏ các chất bị kiểm soát theo hạn định của Nghị định thư Đồng thời CTQG vạch ra kế hoạch giám sát, kiểm soát việc

tiêu thụ các chất bị kiểm soát và phân công Bộ ngành theo dõi thực hiện

Việt Nam không sản xuất và không xuất khẩu các chất bị kiểm soát bởi Nghị

định thư Montreal, chỉ nhập khẩu với số lượng đủ cho nhu cầu thiết yếu của mình Tổng lượng tiêu thụ năm 1993 là 493 tấn Các lĩnh vực sử dụng ODS chủ yếu là sol khí (40%) làm lạnh (24%) nông nghiệp (17%), điều hoà không khí (12%) tạo bọt (4%), chữa cháy (2%) tẩy rửa (1%)

Cho đến nay với sự tài trợ của Quỹ đa phương về ôzôn, CTQG của Việt Nam

đã triển khai được 19 dự án lớn nhỏ với tổng kinh phí 2.995.170 USD Các dự án này sau khi hoàn thành có khả năng loại trừ hàng nam khoảng 232 tấn CFC [29]

Song song với việc xây dựng và triển khai các dự án nói trên CTQG về ODS đã

phối hợp với các ngành đẩy mạnh việc tuyên truyền nâng cao nhận thức về bảo vệ tầng ôzôn, tổ chức giới thiệu các công nghệ và sản phẩm mới thay thế các công nghệ

cũ và các chất CFC, xây dựng các văn bản pháp quy về a soát nhập khẩu các chất OD§, tiếp tục điều tra thu thập số liệu cạp,£8ỆC vẽ sỉ #7“ “~“^ chất ODS và xây dựng các dự án mới nhằm loại trừ việc sử dung Các -ciết lay == hoạch đã đề ra

Tính toán đặc trưng cấu trúc của TLO khí quyển theo phổ bức xạ Mặt Trời [7]

Đánh giá sự biến đổi của TLO khu vực Đông Nam A và Việt Nam [26]

- Tinh kha bién cha TLO tai Ha Nội và Thành phố Hồ Chí Minh [23]

1.3.3 Chương trình quốc gia của Việt Nam về bảo vệ tang 6z6n

Tháng 1/1994, Việt Nam chính thức gia nhập công ước Vienna và Nghị định thư Montreal Sau đó chính phủ đã giao cho Tổng cục Khí tượng Thuỷ Văn (nay là Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia) phối hợp với các Bộ, ngành, địa phương liên quan xây dựng và triển khai thực hiện “Chương trình quốc gia của Việt Nam nhằm loại trừ dần các chất làm suy giảm tầng ôzôn” (CTQG) CTQG cung cấp dữ liệu về tình hình tiêu thụ và sử dụng các chất bị kiểm soát bởi Nghị định thư ở nước

ta, để xuất kế hoạch hành động để tiến tới loại bỏ các chất bị kiểm soát theo hạn

định của Nghị định thư Đồng thời CTQG vạch ra kế hoạch giám sát, kiểm soát việc

tiêu thụ các chất bị kiểm soát và phân công Bộ ngành theo dõi, thực hiện

Việt Nam không sản xuất và không xuất khẩu các chất bị kiểm soát bởi Nghị định thư Montreal, chỉ nhập khẩu với số lượng đủ cho nhu cầu thiết yếu của mình Tổng lượng tiêu thụ năm 1993 là 493 tấn Các lĩnh vực sử dụng ODS chủ yếu là sol khí (40%) làm lạnh (24%), nông nghiệp (17%) điều hoà không khí (12%), tạo bọt (4%), chữa cháy (2%) tẩy rửa (1%)

Cho đến nay với sự tài trợ của Quỹ đa phương về ôzôn, CTQG của Việt Nam

đã triển khai được 19 dự án lớn nhỏ với tổng kinh phí 2.995.170 USD Các dự án

này sau khi hoàn thành có khả năng loại trừ hàng năm khoảng 232 tấn CFC [29]

Song song với việc xây dựng và triển khai các dự án nói trên CTQG về ODS đã

phối hợp với các ngành đẩy mạnh việc tuyên truyền nâng cao nhận thức về bảo vệ

tang ôzôn, tổ chức giới thiệu các công nghệ và sản phẩm mới thay thế các công nghệ

cũ và các chất CEC, xây dựng các văn bản pháp quy về kiểm soát nhập khẩu các chất ODS, tiếp tục điều tra thu thập số liệu cập nhật về sử dụng các chất ODS và xây dựng các dự án mới nhằm loại trừ việc sử dụng các chất này theo kế hoạch đã đề ra

- Mặc dù đã có nghiên cứu về đặc trưng cấu trúc của TLO [7] nhưng tính biến động của nó vẫn chưa được đề cập tới một cách toàn diện Các nghiên cứu đối với UVB và đặc biệt là thời gian phơi nắng cho phép (DT) chưa được đề cập tới

-_ Nghiên cứu vẻ tính biến động của TLO tại Việt Nam [26] mới chỉ tập trung vào các quá trình thành tạo và vận chuyển ôzôn có liên quan tới gió mùa hè khu vực

Đông Nam Á, dựa trên số liệu đo đạc ôzôn ở Hà Nội trong một thời gian còn hạn chế (do thời điểm đó chúng ta mới bắt đầu lắp dat tram quan trac TLO tai tram Láng (Hà Nội), chưa có số liệu quan trắc tại trạm Tân Sơn Hoà (thành phố Hồ Chí Minh) và Sa Pa Vì thế chúng ta chưa có được một bức tranh toàn diện để có

thể so sánh sự phân bố ôzôn và bức xạ cực tím theo vĩ độ giữa các khu vực khác nhau ở nước ta

-_ Chúng ta mới chỉ có số liệu về TLO tầng Bình lưu [25] còn số liệu quan trắc riêng đối với nồng độ ôzôn lớp sát đất và tầng Đối lưu còn chưa có Vì thế chưa

có những nghiên cứu đánh giá hiện trạng ôzôn trong tầng Đối lưu nói chung và trong lớp không khí sát đất nói riêng

Để góp phần khắc phục những tồn tại nêu trên, luận án tiến hành nghiên cứu

nhằm đạt được các mục đích nghiên cứu đã trình bày ở trang 14

2.1.1 Phương pháp đo tổng lượng ôzôn

Để do TLO người ta lợi dụng tính chất hấp thụ tia cực tím của ôzôn trong dải quang phổ 280-300 nm

Vì các sol khí của khí quyển cũng làm giảm bức xạ cực tím nên để loại trừ ảnh

hưởng này ta phải đo cường độ bức xạ cực tím ở hai đải phổ mà một trong hai dải đó nằm trong miền hấp thụ của ôzôn còn dải kia nằm ngay bên cạnh dải thứ nhất 2.1.1.1 Phương pháp quan trac TLO bang 6z6n kế M-124

Việc quan trác TLO được thực hiện theo hai phương pháp:

Quan trắc theo ánh sáng Mặt Trời trời trực tiếp

Quan trắc theo ánh sáng tán xạ của vùng trời thiên đỉnh

2.1.1.2 Chế độ quan trắc

Quan trac gồm 7 ốp được thực hiện vào các giờ tròn: 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15

giờ (giờ Hà Nội) với khoảng linh hoạt là 15 phút

2.1.1.3 Phương pháp tính TLO trung bình ngày

TLO trung bình ngày được tính riêng cho từng loại quan trắc Kết quả tính TLO trung bình ngày được ghi vào dòng cuối cùng của ngày quan trắc theo dang:

(n,)X, = N, và (n,)X, = N,

Trong đó:

- X,, X,: 1a ky hiéu TLO quan trac dugc theo ánh sáng Mặt Trời trực tiép va theo

ánh sáng tán xạ của vùng trời thiên đỉnh

-n„, n¿ là số lượng kỳ quan trắc theo ánh sáng Mặt Trời và theo ánh sáng tán xạ vùng trời thiên đỉnh trong ngày

- N,, N;: 1a gid tri TLO trung bình ngày quan trác được theo ánh sáng Mặt Trời trực tiếp và theo ánh sáng tán xạ của vùng trời thiên đỉnh

Nếu số trường hợp quan trắc theo Mặt Trời nhỏ hơn 3 thì TUO trung bình ngày được tính như sau: Xu = (n„.X, + n,X,)/ (n,+n,)

Nếu số trường hợp quan trác theo Mặt Trời lớn hơn 3 thì TLO trung bình ngày

là TLO trung bình ngày quan trắc được theo ánh sáng trực tiếp của Mặt Trời

Hiệu chỉnh theo độ cao Mặt Trời (hiệu chỉnh biến trình ngày của ôzôn kế): Mục đích của việc hiệu chỉnh theo độ cao Mặt Trời là khử các sai số hệ thống của dụng cụ Sai số này được thể hiện trong biến trình ngày của TUO Trường hợp không phát hiện có sai số trong biến trình ngày cua TLO thì không phải thực hiện bước hiệu chỉnh này Nội dung hiệu chỉnh ôzôn kế theo độ cao Mặt Trời gồm các

bước:

-_ Chọn những ngày trời quang mây, thực hiện quan trắc bổ sung theo ánh sáng

Mặt Trời trực tiếp (cứ ¡5-20 phút quan trắc một lần) bát đầu từ độ cao Mặt Trời

„= 20” đến h,„ = 90” Ghi các kết quả quan trắc bổ sung vào bảng quan trác hiệu

chỉnh

- Sử dụng toán đồ Mặt Trời để tính TLO và phân tích kết quả Nếu phát hiện thấy

sự biến thiên theo quy luật (TUO tăng hay giảm theo chiều tăng của độ cao Mặt

Trời khoảng (1-2)% dẫn đến kết luận ôzôn kế có biến đổi biến trình ngày tức là

dụng cụ có sai số hệ thống

2.1.2 Phương pháp do bức xạ cực tím và thời gian phơi nắng cho phép 2.1.2.1 Phương pháp do và tính toán giá trị bức xạ cực tím

Chế độ đo đạc Bức xạ được thực hiện theo một quy phạm thống nhất với các

đại lượng được quan trắc 11 lần trong một ngày vào các giờ tròn bắt đầu từ 7 giờ đến

17 giờ (giờ Hà Nội) Công việc đo chỉ thực hiện ứng với độ cao Mặt Trời hạ > 5° và _ thời tiết không có mưa, tuyết

Nguyên lý đo bức xạ cực tím là sử dụng kính lọc sóng Hệ thống thứ nhất có

thể cho bức xạ của dải sóng 280- 315 nm đi qua (bức xạ cực tím của dải B) Hệ

thống lọc thứ 2 có thể cho bức xạ của dải sóng 315- 400 nm đi qua (bức xạ cực tím của dải A)

Các trạm ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và Sa Pa đang thực hiện do bức xạ

cực tím ở dải phổ đó

Việc quy toán số liệu quan trắc được thực hiện theo các công thức sa:

Đối với kênh l: GDP Kare Rone mal, [ w/mÏ] (Onl)

Q., = K,,- Roeb J, qr’, [Eg/ m7] (2.2)

Doi voikénh ll: Q, = Kyy Ros, Js, QT’ [w/m] (23)

Trong do:

Q, - Nang lượng bức xạ trong mién tu ngoai B (UVB)

Q,- Năng lượng bức xạ trong miền tử ngoại A (UVA)

Q.¿ - Năng lượng bức xạ Eriten (bức xạ làm sém da) trong miền tử ngoại B (UVB) Q - Năng lượng bức xạ Eriten (bức xạ làm sém da) trong miền tử ngoại A (UVA)

K,, va K;, - Cac hệ số kiểm định ứng với các dải phổ A, B của miền tử ngoại

Ro, , và Ro:„ - Các hệ số suy giảm của năng lượng trong miền tử ngoại B và A

qT’, va qT°; Hé s6 nhiét cla dung cụ phụ thuộc vào loại FIl ánh sáng

J¡, ]; - Số đo của micrô ampeké

DT - Thời gian tối đa mà da của cơ thể người có thể chịu đựng được với lượng bức

xạ tử ngoại hiện có mỗi lần phơi nắng bất động ngoài trời

-.2.1.2.2 Phương pháp đo đạc và tính toán thời gian phơi nắng tối đa cho phép

Phổ quang kế M-124 cho phép xác định mức độ tối đa của bức xạ làm sém da Eriten ở thời điểm đo tại một địa điểm Ngoài ra còn xác định được khoảng thời gian

DT (phút) mà trong khoảng đó trên mặt phẳng nằm ngang thu được một nửa mức

ngưỡng trung bình của năng lượng Eriten