bài dự thi vận dụng kiến thức liên môn giải quyết tình huống thực tiễn Vì tương lai của sự sống trên trái đất, hãy cùng chung tay bảo vệ tầng ozone

- Toán học: số liệu thống kê về hàm lượng ozone trong khí quyển - Địa lí : vẽ biểu đồ về hàm lượng ozone - Hóa học: Công thức cấu tạo phân tử ozone, tính chất hóa học, sự tạo thành và ph

Bài dự thi:

Cuộc thi vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết tình huống thực tiễn

dành cho học sinh trung học cơ sở

- Mẹ ơi, đi tắm biển thì sao phải đem theo kem chống nắng để làm gì ạ?

- Thế con không sợ nắng làm hỏng làn da trắng hồng của con à?

- Nhưng con thấy các bác sĩ đều khuyến cáo rằng những em bé đangtuổi phát triển nên tắm nắng từ lúc 6h – 9h sáng vì nó sẽ rất tốt cho sức khoẻ,sao lại hỏng da được mẹ?

- Hiện nay, các phương tiện truyền thông đã đưa tin rằng do tầng ozone

bị thủng nên các tia tử ngoại chiếu thẳng xuống mặt đất sẽ gây tổn thương da,thậm chí là ung thư da con à!

- Ơ, thế ozone là gì hả mẹ? Vì sao tầng ozone thủng thì da con lại bỏng,rộp ạ? Người lớn khó hiểu quá…!

- Thôi vậy để con đi lấy kem chống nắng với chị đây mẹ ạ

* Giá như em gái tôi lớn hơn chút nữa thì em đã có thể trả lời được chothắc mắc của mình rồi Còn theo kiến thức hiểu biết của tôi thì bây giờ việctắm nắng rất có thể gây nguy hiểm cho con người Vậy tại sao lại xảy ra hiệntượng này? Phải chăng là do sự suy giảm của tầng ozone? Các bạn hãy cùngtôi giải thích cho em gái tôi hiểu nhé!

2 MỤC TIÊU GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG:

- Thứ nhất, rất nhiều người hiện nay bị ung thư da do tia tử ngoại làmtổn thương da nên đây là một tình huống xuất phát từ thực tế cuộc sống.

- Thứ hai, trong các vấn đề đáng lo ngại về môi trường hiện nay, vấn đềozone và suy giảm tầng ozone là một vấn đề bức xúc và nghiêm trọng mangtính chất toàn cầu Bên cạnh đó, mỗi người đều cần có ý thức bảo vệ môitrường cũng như bảo vệ tầng ozone để Trái Đất xanh-sạch-đẹp nên em muốnviệc giải quyết tình huống thực tế này của chúng em sẽ góp phần thiết thựcnhằm tuyên truyền tới mọi người có ý thức bảo vệ tầng ozone

- Thứ ba, với em, khi giải quyết tình huống này, em sẽ được tìm hiểusâu rộng hơn các kiến thức trong lĩnh vực bộ môn Hoá học, Sinh học, Vật lý,

… và từ đó giúp các bạn học sinh THCS như em có cơ hội tham gia vào việcvận dụng kiến thức các môn học cho thực tế cuộc sống bằng những kiến thứcthu thập được trong nhà trường

3 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG:

Để giải quyết tình huống này, em đã tìm hiểu và thấy có thể vận dụngnhiều kiến thức các môn học trong nhà trường để giải quyết cho thấu đáo, cặn

kẽ tình huống mà em đã đưa ra ở trên Cụ thể là: môn Hoá học, Vật lý, Sinhhọc, Địa lí, Ngữ văn, Tiếng Anh, Giáo dục công dân ở các khối lớp mà em đãđược học Ví dụ:

- Với môn Tiếng Anh: Trong phần nhan đề tình huống (viết dưới hìnhthức như một khẩu hiệu song ngữ):

VÌ TƯƠNG LAI CỦA SỰ SỐNG TRÊN TRÁI ĐẤT,HÃY CÙNG CHUNGTAY BẢO VỆ TẦNG OZONE! (FOR THE FUTURE OF LIFE ON THE EARTH,LET’S WORK TOGETHER TO PROTECT THE OZONE LAYER!)

nhằm hoà cùng chủ trương, không khi bảo vệ môi trường của toàn thế giới

- Toán học: số liệu thống kê về hàm lượng ozone trong khí quyển

- Địa lí : vẽ biểu đồ về hàm lượng ozone

- Hóa học: Công thức cấu tạo phân tử ozone, tính chất hóa học, sự tạo thành và phân hủy ozone

- Sinh học: ảnh hưởng của ozone đến sinh vật và con người

- Giáo dục công dân: tuyên truyền nâng cao ý thức bảo vệ tầng ozone

- Ngữ văn: sử dụng từ ngữ, phương thức biểu đạt phù hợp cho bài văn thuyết minh

- Ứng dụng công nghệ thông tin: tìm kiếm google

Em xin trình bày cụ thể trong phần thuyết minh giải quyết tình huốngdưới đây.

4 GIẢI PHÁP GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG:

4.1.Trình bày các khái niệm về ozone, hàm lượng ozone, tầng ozone, lỗ thủngtầng ozone

4.2.Ứng dụng của tầng ozone và vai trò của tầng ozone

4.3.Nguyên nhân gây ra những lỗ thủng của tầng ozone

4.4.Hiện trạng tầng ozone trong khí quyển

4.5.Hậu quả của sự suy thoái tầng ozone

4.6.Ngăn chặn sự suy thoái của tầng ozone

4.7.Tầng ozone có dấu hiệu dần thu hẹp lại?

4.8 Tầng ozone thủng đã ảnh hưởng tới sức khỏe con người (da, mắt) như thếnào?

5 THUYẾT MINH TIẾN TRÌNH GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG:

Tầng ozone của Trái Đất là lá chắn để bảo vệ tất cả các sự sống khỏibức xạ có hại của Mặt Trời, nhưng các hoạt động của con người đã hủy hoại

lá chắn này Theo thời gian sự bảo vệ khỏi bức xạ tử ngoại ngày càng ít đi,dẫn đến tỉ lệ ung thư da, đục thủy tinh thể và thiệt hại cây trồng cao hơn Hiệnnay, vấn đề ozone và thủng tầng ozone đã trở thành một vấn đề bức xúc vànghiêm trọng về môi trường trên Trái Đất

CHƯƠNG MỘT: CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU

I.Ozone:

- Công thức hóa học: O3

- Cấu tạo phân tử:

Hình 1: Mô hình phân tử khí Ozone

- Tính chất vật lí: Ozone là chất khí có màu lam nhạt (trong điều kiệnnhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn), có mùi hắc đặc trưng Ozone là chất hấp thụmạnh các tia tử ngoại, tia nhìn thấy và tia hồng ngoại Ozone có khả năng hấpthụ cao nhất ở bước sóng là 254 nm đối với các tia tử ngoại, ở bước sóng là

600 nm đối với các tia nhìn thấy và ở bước sóng là 900 nm đối với tia hồngngoại Ozone hóa lỏng màu xanh thẫm ở -112 °C, và hóa rắn có màu xanhthẫm ở -193 °C

- Tính chất hóa học: Không khí chứa một lượng rất nhỏ ozone có tácdụng làm cho không khí trong lành Với lượng ozone lớn hơn sẽ gây độc hạivới con người

Công thức hóa học: O3 → O2 + O

Đồng thời, trong tự nhiên: O2 + O → O3

Theo kiến thức hóa học thì ozone (O3) là một dạng thù hình của oxi,trong phân tử của nó chứa ba nguyên tử oxi thay vì hai nguyên tử trong mộtphân tử oxi (Hình 1) Ozone có tính oxi hóa mạnh, do nó không bền, dễ dàng

bị phân huỷ thành oxi phân tử và oxi nguyên tử

Như đã biết cách thức tạo ra khí ozone trong khí quyển do hai nguyênnhân chính đó là:

Nguyên nhân 1: Các tia cực tím (tia UV-C λ<280 nm) từ mặt trời khivào lớp khí quyển chứa oxi, nó sẽ bắn phá vào phân tử oxi tách thành 2nguyên tử oxi tự do Các nguyên tử oxi tự do này có thể tự tái hợp với nhauthành khí oxi hoặc kết hợp với phân tử oxi khác tạo thành khí ozone

O2 + (UV-C) → O + O ; O2 + O → O3

Nguyên nhân 2: Khi có giông tố, các tia sét hình thành cũng phóng racác tia cực tím (UV) và quá trình tạo khí ozone cũng giống như trên (Hình 2)

Hình 2: Các tia sét trong cơn giông một trong các nguyên nhân tạo ra khí Ozone

II Hàm lượng ozone:

Ta thấy rằng nguyên nhân tạo ra khí ozone đều ở trên cao của tầngkhí quyển Khi ozone hình thành bởi nguyên nhân 1 thì khí ozone ở trêntầng bình lưu Còn nguyên nhân 2 khí Ozon ở ranh giới giữa tầng đối lưu vàbình lưu Khu vực thấp nhất, tầng đối lưu, kéo dài từ bề mặt Trái Đất lên đếnkhoảng 10km theo độ cao Tầng kế tiếp là tầng bình lưu, tiếp tục từ 10km đến

50 km

Biểu đồ về hàm lượng ozone trong khí quyển

Nhưng do nhiệt độ của tia sét tạo ra rất lớn nên trong vùng tạo ra khíozone có nhiệt độ rất cao làm cho khối khí giãn nở đối lưu lên trên vùng bìnhlưu Khi nhiệt độ giảm khi ozone có bị “rơi” xuống về phía mặt đất, do ozone

là khí không bền, dễ dàng bị phân huỷ thành oxi phân tử và oxi nguyên tửnhưng khi rơi xuống tầng thấp, oxi nguyên tử vừa tách ra từ ozone bị hấp thụngay bơi hơi nước, hoặc bụi có trong khí quyển, do đó oxi nguyên tử khôngcòn cơ hội để tái hợp với phân tử oxi hình thành trở lại khí ozone Vậy là khíozone biến mất!

Cứ 10 triệu phân tử không khí thì có khoảng 2 triệu phân tử oxi thôngthường, nhưng lại chỉ có 3 phân tử ozone Tại bất kỳ thời điểm nào, các phân

tử ozone liên tục được hình thành và bị phân hủy trong tầng bình lưu Tuynhiên, tổng số lượng vẫn tương đối ổn định Trong khi nồng độ ozone thayđổi tự nhiên với các vết đen mặt trời, theo các mùa và vĩ độ Các quá trình nàyđược hiểu và có thể dự đoán được Các nhà khoa học đã xác minh những sựkiện kéo dài trong nhiều thập kỉ đã cụ thể hóa được nồng độ ozone bìnhthường trong các chu kỳ tự nhiên Một cách tự nhiên, cứ mỗi khi hàm lượngozone giảm thì tiếp nối sau đó sẽ là sự phục hồi Tuy nhiên, gần đây, nhữngbằng chứng khoa học thuyết phục cho thấy rằng lá chắn ozone đang bị suygiảm vượt quá xa so với những thay đổi do các quá trình tự nhiên thôngthường có thể gây ra

Theo như môn Địa lý thì ozone là loại khí hiếm trong không khí gầnmặt đất nhưng lại tập trung thành lớp dày ở những độ cao khác nhau trongtầng bình lưu, cách mặt đất khoảng từ 10 – 50 km ở những vĩ độ khác nhau.90% ozone nằm trong khoảng 19 -23 km so với mặt đất, ozone là một vànhđai khí khá mạnh đủ sức bảo vệ sự sống, bảo vệ sinh quyển nhưng nhiềunghiên cứu thuộc lĩnh vực Sinh học cũng cho thấy nó là loại khí độc hại và sự

ô nhiễm của ozone sẽ tác động đến năng suất cây trồng ở mặt đất Tầng khíquyển này hấp thụ 93-99% tia bức xạ có hại từ Mặt Trời (còn được gọi là tiaUVB UVB có liên quan đến nhiều ảnh hưởng có hại, bao gồm như ung thư

da, đục thủy tinh thể, và nguy hại cho một số cây trồng, các loại vật liệu nhấtđịnh và đời sống của một số sinh vật biển)

IV.Lỗ thủng tầng ozone:

Những chỗ loang lổ ozone do bị loãng được hiểu là “lỗ thủng ozone”

Lỗ thủng của tầng ozone theo định nghĩa của Cục Môi Trường (EPA) Mỹ làkhu vực có hàm lượng ozone thấp hơn 220 đơn vị dobson (DU) Một DUtương đương với 27 triệu phân tử ozone trên một cm2 Tầng ozone ở Mỹkhoảng 300 DU, trong khi đó tầng ozone ở Nam Cực ở cuối mùa xuân chỉ cònkhoảng 117 DU Ở Nam Cực hàm lượng ozone thấp nhất xảy ra ở những khuvực khác nhau, trong những thời điểm khác nhau Kỷ lục thấp nhất của tầngozone là 88 DU được ghi nhận vào năm 1994

CHƯƠNG HAI:

ỨNG DỤNG CỦA OZONE VÀ VAI TRÒ CỦA TẦNG OZONE

I Ứng dụng của ozone:

Ozone có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống:

1 Sử dụng trong công nghiệp:

Ozone được sử dụng để tẩy trắng đồ vật và tiêu diệt vi khuẩn, rất nhiều

hệ thống nước sinh hoạt công cộng sử dụng ozone để khử vi khuẩn thay vì sửdụng các chất khử truyền thống như clo và brom Trong công ngiệp ozoneđược sử dụng để:

+ Khử trùng nước uống trước khi đóng chai

Từ năm 1906 tại Nice – Pháp đã xây dựng nhà máy sản xuất nước đầutiên sử dụng ozone Tại thành phố Los Angeles, bang California Mỹ có nhàmáy xử lý nước uống lớn nhất thế giới, tất cả các loại nước uống đóng chaiđều được khử trùng, làm sạch bằng ozone

+ Phân hủy dầu mỡ và khử các chất gây ô nhiễm có trong nước bằngphương pháp hóa học (sắt, asen, sulfua hidro, nitrit, và chất hữu cơ phức tạpliên kết với nhau tạo ra “màu” của nước)

+ Hỗ trợ quá trình kết tụ (là quá trình kết tụ của các phân tử, được sửdụng trong quá trình lọc để loại bỏ sắt và asen)

+ Làm sạch và tẩy trắng vải (việc sử dụng để tẩy trắng được cấp bằngsáng chế), không làm mất màu tóc và quần áo

+ Đánh giá tuổi thọ của mẫu cao su để xác định chu kỳ tuổi thọ của cả

lô cao su

2 Sử dụng trong y tế:

(máy lọc nước Ozone)

(máy khử độc không khí bằng ozone)

+ Khử các bào tử, u nang, men và các loại nấm

+ Tiêu diệt các mầm vi sinh vật gây bệnh trong nước và trong khôngkhí, khử mùi trong không khí

+ Không gây bỏng mắt, không gây ảnh hưởng tới da, mũi và tai

+ Ozone không gây ung thư

Ngoài ra, ozone có thể được sử dụng để ảnh hưởng tới cân bằng chốngoxi hóa - hỗ trợ oxi hóa của cơ thể, khi đó thông thường cơ thể sẽ phản ứngvới sự hiện diện của nó bằng cách sản sinh ra các enzim chống oxi hóa.

3 Ứng dụng trong nuôi trồng thuỷ sản:

Ozone giúp loại bỏ vi-rút gây bệnh và làm tôm luôn khỏe mạnh màkhông cần đến các loại hóa chất có hại, và giúp các hộ nuôi tôm giống nuôitrồng tôm hữu cơ

+ Tăng thu nhập do tăng trọng lượng tôm và tăng cường độ phân hủyđối với các thức ăn thối rữa lắng đọng

+ Tỉ lệ tôm chết thấp hơn đồng nghĩa với việc năng suất sản lượng tômtrong cùng một diện tích ao nuôi

+ Giảm chi tiêu đối với các chất hoạt chất mà lượng tôm trong ao nuôicần dùng trước đó

+ Tiết kiệm chi phí do điện năng tiêu thụ thấp

+ Hạn chế thay nước, giúp tránh rủi ro do mầm bệnh từ ngoài đưavào

Không những vậy, ozone đem lại sự tiện lợi rất lớn cho cuộc sốngthường ngày của con người:

+ Ozone được sử dụng để làm sạch nước thải và các chất thải gây hại

+ Ozone làm sạch nước giếng và các hệ thống lọc nước uống trong giađình.

+ Hệ thống ozone có thể mang lại sự sống cho các hồ chết do bị ônhiễm và các ao tù

+ Ozone được sử dụng để làm sạch không khí trên tàu thuyền, máy bay,khử khói thuốc trong phòng khách sạn và nơi sinh hoạt công cộng khác

+ Ozone được sử dụng ở hàng nghìn khu dân cư, khu thương mại, vàkhắp nơi trên toàn thế giới

+ Ozone không gây nổ, gây cháy, trong trường hợp đòi hỏi sự làm sạchcao, ozone không tạo thành các sản phẩm khói có hại

+ Ozone không gây hỏng hóc cho mối nối bơm và đường ống dẫn.+ Ozone đem lại sự tiện lợi lớn cho các bể chứa nước và suối nướckhoáng Ozone không tồn tại hoặc bị tích tụ trong sản phẩm Ozone được phát

ra bởi máy phát và định lượng vào nước hoặc trong không khí tự động, nókhông gây ảnh hưởng tới cân bằng pH của nước, giảm thiểu khả năng điềuchỉnh pH Ozone làm giảm trọng lượng chất rắn hòa tan nên không cần thaynước thường xuyên trong các bể

Vậy, có thể khẳng định rằng ozone chính là một thiết bị bảo vệ môitrường!!

II Vai trò của tầng ozone trong tự nhiên:

Tuy mỏng manh nhưng tầng ozone có vai trò rất quan trọng đối với sựsống trên Trái Đất vì nó hấp thụ phần lớn tia cực tím (UV) của bức xạ Mặt

Trời, không cho các tia này đến được Trái Đất Chính vì thế trong lịch sử củagiới sinh vật, sự sống chỉ được di cư lên cạn khi trên Trái Đất xuất hiện tầngozone Do vậy, nếu tầng ozone bị phá hủy sẽ gây tác hại rất lớn đối với mọisinh vật trên hành tinh.

Như chúng ta đã biết, tia bức xạ UV mà Mặt Trời tỏa ra chia làm 3 loại:UV-A (400-315nm), UV-B (315-280nm), và UV-C (280-100 nm) Trong đó,UV-C rất có hại cho con người, UV-B gây tác hại cho da và có thể gây tổnthương tế bào dẫn đến ung thư da Tầng ozone đã giúp cản trở tia bức xạ UV-

B và UV-C, còn hầu hết tia UV-A chiếu được tới bề mặt Trái Đất, nhưng maymắn là tia này ít gây hại cho sinh vật Các nghiên cứu cho thấy rằng cường độbức xạ UV-B trên bề mặt Trái Đất nhờ sự ngăn cản của tầng ozone trở nênyếu hơn tới 350 tỉ lần so với trên tầng khí quyển

Nếu tầng ozone bị suy giảm, bức xạ UV sẽ đến Trái Đất nhiều hơn vàlàm tăng bệnh ung thư da, đục thủy tinh thể ở mắt, làm giảm sản lượng lươngthực, ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển

CHƯƠNG BA:

NGUYÊN NHÂN GÂY RA NHỮNG LỖ THỦNG CỦA TẦNG OZONE

Nguyên nhân đầu tiên có thể kể tới có liên quan tới việc sản xuất và sửdụng tủ lạnh trên thế giới

Tủ lạnh có thể làm lạnh và bảo quản thực phẩm được lâu là vì trong hệthống ống dẫn khép kín phía sau tủ lạnh có chứa loại dung dịch freon thể lỏng(thường gọi là "gas") Freon là tên gọi chung của những hợp chấtCFC(cloflocacbon), như CCl2F2, CCl3F,… Nhờ có dịch hoá học này tủ lạnhmới làm lạnh được Dung dịch freon có thể bay hơi thành thể khí Khi chuyểnsang thể khí, freon bốc thẳng lên tầng ozone trong khí quyển Trái Đất và phá

vỡ kết cấu của nó, làm giảm nồng độ khí ozone

Không những tủ lạnh, máy lạnh cần dùng đến freon mà trong dung dịchgiặt tẩy, các loại sơn, bình cứu hoả cũng sử dụng freon và các chất thuộc dạngfreon Đây là những hóa chất thiết yếu và trong quá trình sản xuất và sử dụngchúng không tránh khỏi thất thoát một lượng lớn hoá chất dạng freon bốc hơibay lên khí quyển

Khi CFC đến được tầng bình lưu, dưới tác dụng của tia cực tím nó bịphân hủy tạo ra Clo nguyên tử, và Clo nguyên tử có tác dụng như một chấtxúc tác để phân hủy ozone Cụ thể, các phân tử Cl, F, Br của CFC và halonđược biến đổi thành các nguyên tử (gốc) tự do hoạt tính nhờ các phản ứngquang hoá:

CFCl3 + hv → CFCl2 + ClCFCl2 + hv → CFCl + ClCF2Cl2 + hv → CF2Cl + ClCF2Cl + hv → CFCl + ClSau đó, các nguyên tử Cl, F, Br tác dụng huỷ diệt O3 theo phản ứng:

Cl + O3 → ClO + O2ClO +O3 → Cl +2O2Người ta tính rằng một phân tử CFC mất trung bình là 15 năm để đi từmặt đất lên đến các tầng trên của khí quyển và có thể ở đó khoảng một thế kỷ,phá hủy đến cả trăm ngàn phân tử ozone trong thời gian này

Đến giữa thập kỷ 90, thêm một “thủ phạm tích cực” nữa được phát hiệnchính là chất thải công nghiệp, đặc biệt là các khí NOx,CO2… Những chấtthải loại này vẫn bền bỉ và dai dẳng bay vào bầu khí quyển và làm công việcphá hoại tầng ozone Ảnh hưởng này càng nghiêm trọng hơn khi nền công

nghiệp ngày càng hiện đại hóa, đồng nghĩa với quá trình gia tăng mạnh mẽsản xuất công nghiệp.

N2O được tạo ra bằng cách sản xuất phân bón nitơ hay xử lí nước thải,1/3 tổng lượng N2O thải vào khí quyển là từ những hoạt động của con ngườinhư đốt cháy nguyên liệu hóa thạch, sử dụng phân bón gốc nitơ, vận hành cácnhà máy xử lí nước thải hay các quy trình công nghiệp khác liên quan đếnnitơ Khí này cũng được giải phóng khi vi khuẩn hoạt động trong đất và đạidương phân hủy các hợp chất chứa nitơ Các nhà nghiên cứu cho biết nêngiảm việc sử dụng loại hợp chất này để tránh làm mỏng tầng ozone bao quanhTrái đất

Mặc dù có khả năng làm suy yếu tương đương nhưng N2O có thể có tácđộng phá hủy nhiều hơn bởi vì nguồn sản sinh chúng quá phong phú Mỗinăm có khoảng 10 triệu tấn N2O bị thải ra môi trường, tương đương hơn 1triệu tấn CFC các loại tại điểm thải cao nhất Do vậy, có thể nói N2O đã “quamặt” chlorofluorocarbon (CFC) để trở thành loại khí phá hủy tầng ozonemạnh nhất

Việc xả khói bụi và các chất hóa học (cacbon monoxide, sulfur dioxide)vào bầu không khí cũng gây ảnh hưởng xấu đến tầng ozone Khói thoát ratrong các vụ phóng tên lửa có thể bào mòn tầng ozone, tạo điều kiện cho cáctia tử ngoại có hại từ Mặt Trời xâm nhập vào Trái Đất Khi phóng các tên lửadùng nhiên liệu rắn, chúng thải trực tiếp khí Clo ra tầng bình lưu (cách bề mặtTrái Đất khoảng 50 km) Tại đây Clo phản ứng với oxi để tạo ra Clo oxit -chất có khả năng hủy diệt ozone

Mới đây, người ta đã phát hiện rằng 74000 tấn thuộc các nhóm chấtCFCs và HCFCs mới này đang góp phần vào sự suy giảm tầng ozone Tăngphát thải quy mô này đã không được quan sát thấy ở bất kỳ các sản phẩmCFCs nào khác từ khi các biện pháp kiểm soát được áp dụng từ những năm1990.Các nhà khoa học tại trường Đại học Đông Anglia đã nhận dạng được 4khí nhân tạo mới trong khí quyển – tất cả các khí này đều đang đóng góp vào

sự suy giảm tầng ozone Nghiên cứu mới này đã được xuất bản trên tạp chíNature Geoscience Nghiên cứu cho biết hơn 74.000 tấn hóa chất thuộc 3loại: chloro fluorocarbons (CFCs) mới và 1 loại hydrochlorofluorocarbon(HCFC) mới đã được thải thẳng vào khí quyển.Các nhà khoa học có đượcphát hiện này bằng cách, so sánh các mẫu không khí hiện nay với không khí

bị mắc kẹt trong lớp tuyết ở vùng cực – cung cấp một kho lưu trữ tự nhiên cảmột thế kỷ về bầu khí quyển Họ cũng xem xét các mẫu không khí thu thập từnăm 1978 đến năm 2012 tại khu vực Tasmania không bị ô nhiễm

Các đánh giá cho thấy, cả 4 loại khí nhân tạo nói trên đều được thải vàokhí quyển trong thời gian mới đây, và hai loại trong số đó đang tích lũy mộtcách đáng kể Các nhà khoa học cho biết, sự gia tăng phát thải quy mô nhưthế này đã không xảy ra với bất cứ hóa chất CFCs nào từ khi được kiểm soátvào những năm 1990, nhưng cũng chưa có phát thải CFC nào trong nhữngnăm 1980 có thể lên tới khoảng trên dưới 1 tỷ tấn/năm Tiến sĩ Johannes

Laube cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi đã chứng minh rằng, 4 loại khí nói trên chưa từng xuất hiện trong khí quyển cho đến tận những năm 1960, điều này cho thấy chúng là các khí nhân tạo”.Các chất CFCs là nguyên nhân

chính gây ra lỗ thủng tầng ozone vùng khí quyển Nam Cực Các luật nhằmgiảm thiểu và loại bỏ CFCs đã có hiệu lực từ năm 1989, tiếp theo đó là mộtlệnh cấm toàn bộ vào năm 2010 Điều này đã dẫn đến việc giảm các hoạtđộng sản xuất các hợp chất hóa học này trên quy mô toàn cầu thành công Tuynhiên, sơ hở pháp luật vẫn cho phép sử dụng đối với một số mục đích đượcmiễn.Sự xác định 4 loại khí này là rất đáng lo ngại vì chúng đều góp phần làmsuy giảm tầng ozone Chúng ta không biết được những khí thải này được phátthải từ đâu và điều này cần phải được điều tra nghiên cứu Các nguồn có khảnăng gồm các hóa chất nguyên liệu phục vụ cho sản xuất các loại thuốc trừ

sâu và các dung môi để làm sạch các linh kiện điện tử.“Hơn thế nữa, 3 hóa chất CFCs đang phân hủy rất chậm trong khí quyển – vì vậy thậm chí nếu sự phát thải được chặn lại ngay lập tức, các hóa chất này vẫn tồn tai trong khí quyển nhiều thập kỷ tới”,ông bổ sung thêm.

Qua đó chúng ta thấy rằng, tầng ozone bị thủng chính là do các chất khíthuộc dạng freon, các hoá chất, khí thải công nghiệp gây nên, chúng không tự

có trong thiên nhiên mà do con người tạo ra Rõ ràng, con người là thủ phạmlàm thủng tầng ozone, đe doạ sức khoẻ của chính mình và của toàn bộ sinhvật sống trên hành tinh này

CHƯƠNG BỐN:

S

Ự SUY GIẢM CỦA TẦNG OZONE TRONG KHÍ QUYỂN

I Một số mốc thời gian quan trọng:

Từ những năm 1980, lỗ thủng tại vùng Nam Cực đã ngày một rộng ra

do lượng khí CFC thải ra quá nhiều

Con người bắt đầu tiến hành đo đạc tầng ozone từ các trạm trên mặt đấtvào năm 1956 ở vịnh Halley, Nam Cực Sau đây là các số liệu đo đạc về diệntích của lỗ thủng từ năm 1979 đến nay và những giải thích của môn Địa líhọc:

Năm 1979: Việc đo lỗ thủng tầng ozone bằng vệ tinh lần đầu tiên được

NASA thực hiện

Năm 1998: Lỗ thủng lớn che phủ 10,5 triệu dặm vuông vào tháng 9

năm 1998 Đó là kích thước lớn kỷ lục trước năm 2000

Năm 2000: Lỗ thủng tầng ozone khổng lồ đạt tới 11,4 triệu dặm vuông

vào tháng 9 năm 2000 Đó là lỗ thủng lớn nhất đã từng đo được Diện tích xấp

xỉ ba lần diện tích nước Mỹ

Năm 2001: Vào tháng 9 năm 2001, lỗ thủng tầng ozon bao phủ khoảng

10 triệu dặm vuông Lỗ thủng này nhỏ hơn năm 2000, nhưng vẫn lớn hơntổng diện tích của Nước Mỹ, Canada và Mêxico

Năm 2002: Lỗ thủng tầng ozone thu hẹp lại và tháng 9 năm 2002 là lỗ

thủng nhỏ nhất từ năm 1998 Lỗ thủng ở Nam Cực năm 2002 không nhữngnhỏ hơn năm 2000 và 2001, mà còn tách ra thành 2 lỗ riêng biệt Kích thướcnhỏ có thể do điều kiện nóng ấm không bình thường và sự phân tách có thể docác khu vực thời tiết của tầng bình lưu khác thường

Năm 2003: Lỗ thủng tầng ozone che phủ 11,1 triệu dặm vuông, và là lỗ

thủng kỷ lục đứng thứ hai.(sau năm 2000) Lỗ thủng lớn do gió lặng và thờitiết rất lạnh

Năm 2004: Tháng 9 năm 2004, lỗ thủng là 9,4 triệu dặm vuông Lỗ

thủng này nhỏ hơn năm 2003, có thể do thời tiết Cực Nam tương đối ấm

Năm 2005: Lỗ thủng ở tầng ozone phía trên Cực Nam xuất hiện lớn

hơn năm 2004 nhưng vẫn nhỏ hơn năm 2003 Lỗ thủng năm 2005 che phủkhoảng 10 triệu dặm vuông Theo số liệu về thời tiết của Tổ chức Khí tượngThế giới (WMO) cho thấy mùa đông 2005 ấm hơn năm 2003, nhưng lạnh hơnnăm 2004 Kích thước lỗ thủng năm 2005 gần mức trung bình năm 1995-

2004 Lỗ thủng này lớn hơn năm 2004, nhưng nhỏ hơn năm 2003

Năm 2008: Lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực có diện tích đến 27 triệu

km2 Con số này lớn hơn nhiều so với diện tích lớn nhất của nó được ghi nhậnnăm 2007 là 25 triệu km2

Tổ chức Khí tượng thế giới (WMO) cho biết lượng ozone trong tầngbình lưu tại Bắc cực đã giảm 80% và trở nên mỏng đến nỗi có thể gọi là “lỗthủng tầng ozone” như tại Nam cực Như vậy, các vùng Bắc cực nhưScandinavia, Greenland và Siberia sẽ phải nhận thêm một lượng tia cực tímnhiều hơn từ Mặt Trời

II.Tầng ozone đã bị thủng như thế nào?

1 Lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực

Lỗ thủng ozone tại Nam Cực hiện nay là lỗ thủng lớn nhất thứ ba đượcghi nhận, nhưng hiện các nhà dự báo thời tiết vẫn không biết chắc nó sẽ nhưthế nào trong tương lai, theo Tổ chức khí tượng thế giới (WMO) Lỗ thủngnày đã mở rộng tối đa hồi tháng trước với gần 27 triệu km2, sau đó bắt đầu colại như thường lệ Tuy nhiên, nó vẫn lớn ở mức thứ ba, sau các năm 2003 (28triệu km2) và 2000 “Do không biết chắc được về các thay đổi khí hậu nênchúng tôi không biết được liệu lỗ thủng này có tiếp tục lớn lên như năm 2003hay còn lớn hơn nữa trong thời gian tới hay không”, Geir Braathen, chuyêngia về ozone của WMO cho biết “Tuy nhiên, dường như nó không lớn lênnhiều lắm và có vẻ như không biến đổi”, ông nói thêm Lỗ thủng ở tầng ozoneđược phát hiện vào những năm 1980, được tạo ra bởi tình trạng không khí và

ô nhiễm, và thay đổi bất thường tùy theo mùa và theo tình hình thời tiết Ozone, một phân tử của khí oxi, là tấm chắn ở tầng bình lưu cần thiết cho sựsống trên Trái đất, ngăn các tia cực tím nguy hiểm từ Mặt Trời Những tia này

có hại cho cây cối và có thể gây ung thư da và bệnh đục nhân mắt Tầng bảo

vệ này hiện đang ngày càng bị tổn hại bởi các chất nhân tạo, đặc biệt là brom,clo và chlorofluorocarbons (CFCs)

Tuy có diện tích gần bằng khu vực Bắc Mỹ, song lỗ hổng của tầngozone ở Nam Cực hiện nay vẫn là lỗ hổng nhỏ thứ hai trong vòng hai thập kỷqua.

Đây là công bố mới nhất của các nhà khoa học thuộc Cơ quan Khíquyển và đại dương Mỹ (NOAA) và Cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ (NASA)đưa ra ngày 24/10 về kết quả nghiên cứu các lỗ hổng trên"lá chắn" bảo vệTrái Đất.Các nhà nhà khoa học thuộc hai cơ quan trên cho biết lỗ hổng củatầng ozone ở Nam Cực hình thành trong tháng 9 và tháng 10, đã có kích cỡ21,32 triệu km2, gần bằng tổng diện tích của ba nước Mỹ, Mexico và Canada.Trong khi đó, lỗ hổng lớn nhất của tầng ozone cho đến nay là 29,9 triệu km2,được ghi nhận trong năm 2000.Cũng theo các nhà khoa học Mỹ, tầng ozonebảo vệ Trái Đất khỏi các tia cực tím nguy hiểm bắt đầu xuất hiện các lỗ hổng

từ những năm 1980 của thế kỷ trước do các khí thải chlorofluorocarbon (gọi

tắt là CFC) gây ra Loại khí này hiện hầu như đã được loại bỏ nhờ một côngước quốc tế được ký kết hồi năm 1987

Vậy tại sao ở Nam cực lại xảy ra lỗ thủng ozone lớn đến vậy? Vàonhững tháng mùa đông ở Nam Cực trong tầng bình lưu có một luồng khí rấtlớn và xoáy mạnh Sự tồn tại luồng khí xoáy này cản trở cho việc pha trộnkhông khí ở đây với các dòng không khí từ nơi khác di chuyển tới Nhiệt độtrong luồng khí xoáy rất thấp (-70 đến -80oC) nên hơi nước bị đóng thành cáctinh thể băng Các tinh thể băng này hấp phụ các khí như NO, freon… và cóphản ứng tạo ra clo phân tử và những loại khí khác, khi mùa xuân đến, băngtan, Cl2 cùng các loại khí khác giải phóng ra ngoài và tham gia vào các phảnứng phân hủy ozon Đến cuối xuân không còn tồn tại luồng khí xoáy nữa thìkhí quyển ở Nam cực trở lại trạng thái bình thường

2 Lỗ thủng tầng ozone ở Bắc Cực:

Ở Bắc cực, luồng khí xoáy không mạnh lắm, do ở bán cầu Bắc cónhững dãy núi rất cao như Himalaya cản trở việc tạo thành luồng khí xoáy.Không khí ở Bắc cực cũng không quá lạnh như ở Nam cực, do vậy nồng độozon ở Bắc cực giảm không nhiều như ở Nam cực.Ở độ cao cách mặt đấtkhoảng 20km, nồng độ ozone ở Bắc Cực đã giảm tới 80%

Nguyên nhân dẫn tới tình trạng trên được cho là ảnh hưởng của nhiệt

độ thấp Trong điều kiện này, các hợp chất phân huỷ ozone (hợp chấtchlorine) sẽ hoạt động mạnh nhất.Các chất phân huỷ ozone có nguồn gốc từcác chất như chlorofluorocarbon (viết tắt là CFC) được sử dụng vào cuối thế

kỷ XX ứng dụng trong tủ lạnh và thiết bị cứu hoả CFC được chứng minh lànguyên nhân gây lỗ thủng ozone tại Nam Cực.Việc sử dụng CFC đã được hạnchế và bị cấm hoàn toàn từ năm 1987 bởi Nghị định thư Montreal và các vănbản thực thi Michelle Santee – Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực của Nasa(Nasa's Jet Propulsion Laboratory (JPL)) cho biết, vào mùa đông nhiệt độtầng bình lưu của Bắc Cực biến động rất lớn Có những mùa đông khá ấm, cómùa lại rất lạnh Tuy nhiên trong vài chục năm trở lại đây, mùa đông tại tầngbình lưu Bắc Cực đang ngày càng lạnh hơn.Các số liệu về sự suy giảm ozone

tại Bắc Cực đã được công bố tháng tư năm 2011, tuy nhiên tạp chí Nature là

tạp chí đầu tiên có đầy đủ các số liệu phân tích về lỗ thủng này.Tầng ozonengăn cản tia tử ngoại không cho các tia này xâm nhập vào khí quyển trái đất.Tia tử ngoại chính là nguyên nhân gây ung thư da và nhiều bệnh tật khác

Ngày 4/10/2011, ông Alexander Makshtas – nhà khoa học Nga phụtrách Trạm thí nghiệm Bắc Cực và Nam Cực thuộc Cơ quan Khí tượng thủyvăn Liên bang Nga nêu rõ, lượng ozone ở Bắc Cực không giảm đột ngột mà

nó đã thực sự giảm xuống trong tháng 2 và 3 năm 2011.Tuy nhiên, chỉ cókhoảng 40% diện tích thuộc khoảng không Bắc Cực có lượng ozone thấp hơnmức bình thường khoảng 1,5 lần, điều cũng đã xảy ra tại Nam Cực năm1985.Ông Makshtas giải thích vào thời gian nói trên, không khí tại Bắc Cựctrở lạnh và do tác động của tia cực tím từ Mặt Trời nên lượng ozone tại đây đãgiảm xuống Ông nhấn mạnh, đây là hiện tượng thời tiết bình thường của mùaXuân và không nên coi là thảm họa khi lượng ozone tại Bắc Cực giảmxuống.Ông Makshtas cũng cho biết, mặc dù không xảy ra hiện tượng ozonegiảm đột ngột tại Bắc Cực, nhưng cho đến nay, khoa học thế giới vẫn chưathể giải thích thấu đáo về sự xuất hiện của các lỗ hổng tầng ozone làm tăngtác hại của bức xạ cực tím.Trước đó, một nghiên cứu đăng trên tạp chí khoahọc Nature của Anh cảnh báo, lỗ hổng tầng ozone tại Bắc Cực lần đầu tiên đã

mở rộng tới mức kỷ lục, với diện tích gấp 5 lần bang California của Mỹ, và đã

di chuyển sang khu vực Đông Âu, Nga và Mông Cổ, khiến nhiều người bị ảnhhưởng của tia cực tím

CHƯƠNG NĂM:

HẬU QUẢ CỦA SỰ SUY THOÁI TẦNG OZONE

Tầng ozon thủng: Con người có thể bị "nướng chín"

Thế giới bắt đầu quan tâm nhiều đến tầng ozone từ năm 1985, khi các

nhà khoa học phát hiện ra rằng chiếc áo giáp bảo vệ Trái Đất bị thủng một lỗ

ở phía trên Nam Cực Ozone trong tầng bình lưu của khí quyển có vai trò

sống còn đối với môi trường và con người, vì nó giúp ngăn cản hầu hết bức xạ

tử ngoại có hại từ Mặt Trời Không có ozone che chở, chúng ta sẽ bị cháy

nắng chỉ trong vòng 5 phút ở ngoài trời Chính vì nhận thức được nguy cơ

này, cộng đồng quốc tế đã nỗ lực loại bỏ các chất làm suy giảm tầng ozone

Và kết quả là lỗ thủng tầng ozone đang có vẻ nhỏ dần lại Vào ngày

16/9/2009, lỗ thủng tầng ozone đo được là 24 triệu km2, nhỏ hơn khá nhiều

so với kích thước đo được trong năm 2008 là 27 triệu km2 Các nhà khoa học

còn dự báo, tầng ozon có thể phục hồi hoàn toàn sau hơn nửa thế kỷ nữa

Thủng tầng ozone, một lượng lớn tia tử ngoại sẽ chiếu thẳng xuống

Trái Đất Con người và động thực vật phải gánh chịu những hậu quả nặng nề

sau:

- Làm tổn thương bề mặt da của con người

- Phá hủy hệ thống miễn dịch của cơ thể người và động vật, làm tăng khả

năng mắc bệnh cho con người và động vật: Theo báo cáo của Liên Hợp Quốc,

sự giảm sút 10% tầng ozon trong khí quyển đã làm tăng lên 26% số trường

hợp bị ung thư (khoảng 300 000 ca trên thế giới) Ngoài ung thư, tia tử ngoại

còn gây bệnh đục thủy tinh thể, mắt sẽ bị lão hóa và mù lòa Tại vị trí thẳng

góc với lỗ thủng của tầng ozone ở Nam Cực gần Punta Arena (Chile), người

chăn cừu suốt năm phải đội mũ và đeo kính râm, nhiều con cừu trong đàn đã

bị mù do tia tử ngoại Các tia bức xạ cực tím có năng lượng cao được hấp thụbởi ozone được công nhận chung là một yếu tố tham gia tạo thành các khối u

ác tính (ung thư da) Thí dụ như theo một nghiên cứu, tăng 10% các tia cựctím có năng lượng cao được liên kết với tăng 19% các khối u ác tính ở đànông và 16% ở phụ nữ

- Hủy hoại các sinh vật nhỏ

- Làm mất cân bằng hệ sinh thái động thực vật biển: Chúng ta biết hơn30% lượng đạm động vật cung cấp cho con người được lấy từ biển nên bất kỳ

sự thay đổi nào của lượng UVB cũng ảnh hưởng sự phát triển của hệ sinh tháibiển Tia tử ngoại UVB tăng lên có thể làm giảm khối lượng các sinh vật phùdu-nguồn thức ăn của nhiều loài sinh vật biển Sự tăng lên của tia UVB cũng

có ảnh hưởng nghiêm trọng sự sinh trưởng của các loài cá, tôm, cua và nhiềusinh vật khác, chủ yếu là giảm khả năng sinh sản của chúng Bức xạ UVBtăng cũng làm thay đổi thành phần các loài

- Làm giảm chất lượng không khí: Suy giảm tầng ozone làm tăng lượngbức xạ tử ngoại UVB đến mặt đất và làm tăng các phản ứng hóa học dẫn tới ônhiễm khí quyển Bức xạ tử ngoại UVB kích thích tạo thành các phân tử cótác động hóa học mạnh, nhanh chóng tác dụng với các chất khác tạo thành cácchất ô nhiễm mới Khói mù và mưa axít sẽ tăng lên do các chất tạo thànhmưa axít tăng lên cùng với sự tăng hoạt động của tia UVB

- Ở thực vật: Vì quá trình phát triển của cây trồng phụ thuộc rất nhiềuvào tia tử ngoại nên khi tăng tia tử ngoại UVB có thể tác động các vi sinh vậttrong đất, làm giảm năng suất lúa và của một số loại cây trồng khác Sự tăngtia UVB có thể làm giảm khả năng chịu đựng của cây trồng, nếu chiếu tia tửngoại với liều cao vào ngô, lúa thì năng suất sẽ kém, chất lượng cũng giảmsút

- Tác động đến các loại vật liệu: Bức xạ tử ngoại tăng sẽ làm giảm nhanhtuổi thọ của các vật liệu, làm chúng mất đi độ bền chắc

- Sự phá hủy tầng ozone còn gây ra sự biến đổi về mặt khí hậu bởi lẽtình trạng gia tăng tia tử ngoại cũng góp phần vào việc tăng cường hiệu ứngnhà kính

Hậu quả xấu gây ra cho cuộc sống do suy giảm nghiêm trọng tầngozone đã khiến cộng đồng quốc tế hết sức quan tâm và thấy cần thiết phải cónhững hành động cụ thể bảo vệ tầng ozone

CHƯƠNG SÁU:

NHỮNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRÁI CHIỀU NHAU

I Những dấu hiệu phục hồi diện tích lỗ thủng tầng ozone

1 Ngày 22/5/2006, các nhà khoa học đã đưa ra kết luận rằng lỗ thủng ozone

tại Nam Cực đang bắt đầu thu nhỏ lại trong tương lai và có thể biến mất vàonăm 2050 nhờ sự cắt giảm thải khí chlorofluorocarbons (CFC) và các khí

khác làm suy yếu tầng ozone, theo các nhà khoa học Nhật Bản

Phát hiện này dựa trên các nghiên cứu do nhà khoa học Eiji Akiyoshi tại Việnnghiên cứu môi trường quốc gia thực hiện Theo báo cáo công bố trên trangweb của Viện này, lỗ thủng tầng ozone hiện đang ở mức lớn nhất, tuy nhiên

nó đang bắt đầu thu nhỏ lại dần dần vào khoảng năm 2020 và có thể biến mấtvào năm 2050

Tuy nhiên, nghiên cứu cũng cho thấy lỗ thủng này sẽ không hàn gắnhoàn toàn cho đến nhiều năm sau đó do có nhiều tủ lạnh và hệ thống điều hòa,

đa số nằm ở Mỹ và Canada, vẫn còn thải ra các hóa chất làm hại đến tầngozone Hiện cả hai nuớc này đang cố gắng ngăn chặn các hóa chất này bằngcác sản phẩm mới hơn

Nhiều vệ tinh và trạm theo dõi ở mặt đất đã theo dõi lỗ thủng tầngozone ở Nam Cực từ khi nó được phát hiện vào những năm 1980 Lượng khíthải CFC vào bầu khí quyển trái đất đang giảm đi kể từ giữa những năm 1990nhờ những nỗ lực giảm khí thải của quốc tế

Hồi đầu tháng này, các nhà khoa học Mỹ cũng cho biết tầng ozone củaTrái đất đang dần dần khôi phục sau các nỗ lực của quốc tế trong 20 năm gầnđây

2 Ngày 19/9/2009, Tổ chức khí tượng thế giới (WWO) dự báo lỗ thủng tầng

ozone ở Nam cực, trong năm nay, nhiều khả năng sẽ nhỏ hơn so với lỗ thủng

trong năm 2008."Những điều kiện khí hậu, được thống kê cho tới thời điểm này, cho thấy rằng lỗ thủng tầng ozone năm 2009 sẽ có thể nhỏ hơn lỗ thủng trong năm 2006 và 2008”, Cơ quan Liên Hiệp Quốc cho biết Lỗ thủng tầng

ozone ở Nam cực được phát hiện vào những năm 1980 Lỗ thủng này thườngbắt đầu hình thành vào tháng 8 hàng năm và đạt độ rộng tối đa vào cuối tháng

9 hoặc đầu tháng 10, trước khi nó biết mất vào tháng 12 Diện tích lỗ thủngtầng ozone phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện thời tiết từng năm GeirBraathen, chuyên gia về tầng ozone của WMO cho biết, năm nay lỗ thủngtầng ozone xuất hiện sớm hơn thường lệ Diện tích lỗ thủng đo được vào ngày