Có thể các quốc gia tham gia Nghị định thư Montreal sẽ tuyên bố rằng đã cứu được tầng ozone vào lễ kỷ niệm 30 năm ký kết Nghị định do Liên hợp quốc tổ chức giữa tháng 9 này. Tuy nhiên, nếu thực sự như vậy thì các quốc gia đang vui mừng hơi sớm.
Nghị định thư Montreal có vẻ đã góp phần chữa lành các lỗ hổng tầng ozone vì với Nghị định ngày các chất gây phá huỷ tầng ozone điển hình như chlorofluorocarbons (CFCs) bị cấm, và khi đó nhiều nhà khoa học cho rằng việc các lỗ hổng tầng ozone lành chỉ là vấn đề thời gian.
Tuy nhiên sau 30 năm, nhiều nhà khoa học khí quyển lại không còn chắc chắn với khẳng định này nữa. Tầng ozone đang hồi phục rất chậm. Nhiều chất hoá học ảnh hưởng tới tầng ozone mới được phát hiện lại không nằm trong danh sách cấm của Nghị định thư Montreal, làm dấy lên những lo ngại rằng quá trình hồi phục tầng ozone sẽ bị kéo dài hoặc thậm chí dừng lại.
Tầng ozone là một đặc tính tự nhiên của tầng bình lưu, phần khí quyển cách bề mặt Trái Đất khoảng 10km. Tầng ozone giúp chặn các tia cực tím có hại từ mặt trời, bảo vệ sự sống và sự phát triển của các sinh vật trên Trái Đất.
Hồi chuông báo động với tầng khí quyển quan trọng này được gióng lên vào những năm 1970 khi các nhà nghiên cứu lần đầu đưa ra cảnh báo rằng các hợp chất nhân tạo như CFCs – dùng làm môi chất làm lạnh và bình xịt cứu hoả – khi bay lên tầng bình lưu sẽ thải ra khí Clo và Brom phá vỡ các phân tử ozone.
Vào những năm 1980, các nhà nhiên cứu đã phát hiện ra rằng tại Nam Cực những phản ứng hoá học diễn ra ở các đám mây cực lạnh ở tầng bình lưu đã bắt đầu tạo các nên “lỗ hổng” lớn ở tầng ozone vào cuối mỗi mùa đông ở phương nam.
Nghị định thư Montreal được ký kết vào 15/9/1987, có hiệu lực từ ngày 01/01/1989, được thiết kế để loại bỏ dần việc sản xuất các hợp chất nhân tạo của clo và brom, bên cạnh CFCs là carbon tetrachloride (CCl4), hydrochlorofluorocarbons (HCFCs) và methyl bromide (CH3Br). Nhờ đó, khối lượng các chất làm phá huỷ tầng ozone trong khí quyển đã giảm hơn 10% sau khi đạt mức đỉnh điểm vào cuối những năm 1990. Từ năm 2000, tổng lượng ozone trong khí quyển hầu như không thay đổi.
Tuy nhiên, trong 5 năm qua, nhiều bằng chứng cho thấy rằng các hợp chất phá huỷ tầng ozone tiềm năng (không được đề cập trong Nghị định thư Montreal) có thể tiếp xúc với tầng ozone nhanh hơn dự đoán. Trong một số điều kiện thời tiết, chỉ mất vài ngày để các chất này tiếp xúc và đe doạ tầng ozone.
Các hợp chất này có ở khắp mọi nơi, được sử dụng rộng rãi như một loại dung môi trong công nghiệp làm sạch và giải phóng vào khí quyền ngày càng nhiều. Điển hình là dichloromethane (DCM), một loại hoá chất được sử dụng rộng rãi trong chất tẩy sơn, chất tạo bọt và và được sử dụng trong sản xuất như một chất “thân thiện với tầng ozone” thay thế CFCs. Với lượng phát thải trên 1000 tấn/năm hiện nay, nồng độ DCM trong khí quyển tầng thấp đã tăng gấp đôi kể từ năm 2004. Tuy nhiên, trước đây loại khí này không được coi là mối đe dọa đối với tầng ozone, bởi vì tuổi thọ điển hình của chất DCM trong bầu khí quyển chỉ có 5 tháng trước khi bị phá vỡ trong các phản ứng quang hóa. Các nhà hoá học khí quyển cho rằng chất này tồn tại an toàn trong khí quyền tầng thấp.
Tuy nhiên, quan điểm này trở thành lỗi thời vào năm 2015, khi TS. Emma Leedham Elvidge, Đại học Đông Anglia (Anh) tiến hành phân tích các mẫu không khí lấy trên máy bay ở phần dưới của tầng bình lưu và phát hiện ra rằng nồng độ DCM tăng cao ở tầng khí quyển thuộc phạm vi lãnh thổ của Ấn Độ và các quốc gia Đông Nam Á và ở châu Á trong suốt mùa mưa.
Trong khi đó, theo tính toán của TS. Ryan Hossaini, nhà hoá học khí quyển của Đại học Lancaster (Anh), khí DCM đóng góp gần 10% vào lượng khí Clo ở tầng ozone. Với xu hướng phát thải hiện tại, DCM có thể làm gián đoạn sự hồi phục của tầng ozone đến 30 năm, ít nhất là tới năm 2095.
Cùng quan điểm này, TS. David Rowley, nhà hoá học khí quyển tại Đại học College London (Anh) cũng cho rằng, số lượng DCM xâm nhập vào tầng bình lưu ngày càng tăng, làm phá hủy tầng ozone. Nguy cơ DCM ảnh hưởng đến tầng ozone toàn cầu là rất lớn.
Các cảnh báo cũng đang hướng về hàng chục hợp chất clo tồn tại trong thời gian ngắn và có khả năng phá huỷ tầng ozone khác do sự gia tăng sản xuất toàn cầu. Trong số này có 1,2-dichloroethane (C2H4Cl2), một hoá chất được sử dụng rộng rãi trong sản xuất ống nhựa PVC. Mặc dù hiện chỉ có ít thông số đo lường khí quyển cho thấy sự xuất hiện hợp chất này, nhưng dữ liệu nhỏ lẻ chỉ ra rằng đây là nguồn gốc chính của khí Clo trong bầu khí quyển.
Nguy cơ những hoá chất này tiếp xúc với tầng ozone lớn nhất tại các khu vực nhiệt đới, nơi các hoạt động sản xuất đang diễn ra mạnh mẽ tại các quốc gia công nghiệp hoá nhanh như Trung Quốc, Ấn Độ – cũng là những khu vực thời tiết giúp lưu thông khí quyển thuận lợi. Theo một nghiên cứu chưa được công bố của Yale Environment 360, gió mùa ở châu Á có thể đưa các khí này vào tầng bình lưu chỉ sau 10 ngày.
TS. David Rowley cảnh báo rằng, sau 30 năm, Nghị định thư Montreal đã không thể giải quyết các vấn đề liên quan tới các hoá chất mới này. Quan điểm cho rằng các hoá chất tồn tại trong thời gian ngắn này không gây ra mối đe doạ đến ozone tầng bình lưu là hoàn toàn sai.
Nhiều nghiên cứu khác cũng chỉ ra các điểm yếu khác của Nghị định. Năm 2014, các nhà khoa học Đại học Đông Anglia cảnh báo rằng 3 loại CFCs bị cấm trong Nghị định đang tăng lên trong không khí ở khu vực xung quanh Nam Đại Dương và bị giữ lại tại Cape Grim, Tasmania. TS. Johannes Laube, Đại học Đông Anglia công bố một tính toán cho hay lượng phát thải khí CFC-113a trên toàn cầu, một nguyên liệu quan trọng trong sản xuất chất làm lạnh và thuốc trừ sâu pyrethroid, đã tăng gấp đôi trong hai năm.
Lý giải về sự gia tăng này, TS. Laube cho rằng nguyên nhân là vì Nghị định thư Montreal đã không cấm hoàn toàn chất CFCs. Lỗ hổng của Nghị định thư là đã cho phép ngành công nghiệp sử dụng ngoại lệ CFC-113a. Khối lượng chất làm lạnh này tăng nhanh đang trở thành mối lo ngại toàn cầu.
Các nhà khoa học đều biết rằng quá trình hồi phục tầng ozone sẽ mất khá nhiều thời gian do sự tồn tại lâu dài của các hợp chất nguy hiểm từ những thập kỷ trước. Tuy nhiên, năm ngoái, TS. Susan Solomon đến từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), một trong những nhà khoa học nổi tiếng nhất thế giới trong lĩnh vực này đã phát hiện ra tính chất của các đám mây tầng bình lưu và tuyên bố đã tìm thấy dấu vết đầu tiên của một lỗ hổng tầng ozone đã đóng lại – một khởi đầu cho sự hồi phục tầng ozone ở Nam Cực.
Tuy nhiên, nhiều nhà nghiên cứu khác vẫn còn rất thận trọng. Một số lỗ hổng mới đã xuất hiện gần đây tại tầng ozone ở Nam Cực. Lỗ hổng xuất hiện năm 2015 là lỗ hổng lớn thứ tư kể từ năm 1991, lỗ hổng lớn nhất có diện tích lớn hơn so với lục địa Bắc Mỹ. Các lỗ hổng gần đây sâu hơn và sẽ cần nhiều thời gian để hồi phục hơn. Tình trạng tầng ozone năm 2016 cũng tồi tệ hơn mức trung bình và năm 2017 được đánh giá là khá trầm trọng.
TS. Solomon cho rằng do năm 2015, núi lửa Calbuco ở Chile đã phát thải các hạt lưu huỳnh vào không khí làm tăng tính chất phá hủy ozone của các đám mây tầng bình lưu.
Trong khi đó, TS. Susan Strahan làm việc tại Trung tâm Hàng không Vũ trụ Goddard, NASA cảnh báo rằng kích thước của lỗ hổng trong một năm bất kỳ vẫn bị chi phối bởi các biến động theo nhiệt độ tầng bình lưu và sự biến động của khí tượng. Tầng ozone chưa thể phục hồi một cách hoàn thiện, có lẽ chúng ta phải đợi đến những năm 2030.
Ở nửa kia bán cầu, tình trạng tầng ozone Bắc Cực cũng ngày càng trở nên trầm trọng. Bắc Cực ít nhạy cảm hơn với sự hình thành của lỗ thủng tầng ozone so với Nam Cực. Tính ổn định của khí hậu khu vực tạo ra điều kiện cực kỳ lạnh, ít có khả năng hình thành những đám mây tầng bình lưu cực. Tuy nhiên, điều này có thể xảy ra bất cứ khi nào nhiệt độ vừa đủ lạnh để hình thành các đám mây ở tầng bình lưu.
Một lỗ hổng sâu đã xuất hiện trong thời gian ngắn tại Bắc Cực vào năm 2011. Tại đây, hơn 80% lớp khí ozone đã bị phá hủy, gấp đôi so với lỗ hổng năm 1970, 2005. Nhà nghiên cứu Jonathan Shanklin thuộc đội Khảo sát Nam Cực (Anh) phát hiện ra rằng qua 2 mùa đông, các đám mây tầng bình lưu hình thành trên bầu khí quyển của Anh, song chúng vẫn nhỏ và chưa gây tổn hại cho tầng ozone.
Theo TS. Shanklin, một lý do quan trọng dẫn đến sự phục hồi chậm chạp của tầng ozone là do quá trình nóng lên toàn cầu. Khi mức độ gia tăng các khí nhà kính như CO2 gia tăng, hấp thụ lượng lớn bức xạ mặt trời làm tầng bình lưu nguội đi. Xu hướng này đã được chứng minh trong gần 40 năm. Tầng bình lưu lạnh hơn sẽ thúc đẩy các điều kiện khiến ozone biến mất. Do vậy, biến đổi khí hậu có thể trì hoãn việc hồi phục lỗ thủng ozone.
Những nguy cơ cường điệu trong thời kỳ đầu phát hiện lỗ hổng tầng ozone đã bị bác bỏ. Tuy nhiên, nguy cơ ung thư da gia tăng là hậu quả có thật do tầng ozozone bị mỏng đi khiến bức xạ tia cực tím từ mặt trời gia tăng. Tầng ozone hiện vẫn mỏng như cách đây 30 năm.
TS. Martyn Chipperfield, nhà hóa học khí quyển Đại học Leeds, cho rằng tin tốt là nếu không có Nghị định thư Montreal, mọi thứ sẽ tệ hại hơn nhiều. Lỗ hổng ozone tại Nam Cực sẽ lớn hơn 40% so với thực tế; tầng ozone ở châu Âu và Bắc Mỹ sẽ mỏng hơn 10%; lỗ hổng ozone tại Bắc Cực năm 2011 sẽ có kích thước bằng lỗ hổng ozone tại Nam Cực và sẽ có khoảng hơn 2 triệu trường hợp ung thư da vào năm 2030.
Nghị định thư Montreal đang được triển khai thực hiện và việc khôi phục tầng ozone đang được tiến triển một cách tốt đẹp. Tuy nhiên, việc lượng khí thải của các hóa chất làm suy giảm tầng ozone như DCM không được kiểm soát sẽ hủy hoại những lợi ích Nghị định này mang lại. Do vậy, TS. Leedham Elvidge đề xuất nên xem xét việc kiểm soát DCM và các dung môi khác, tương tự như đã làm CFCs.
Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) và các cơ quan khác của Liên hợp quốc giám sát Nghị định này đã thừa nhận rằng DCM và các chất làm suy giảm tầng ozone tồn tại thời gian ngắn khác là một vấn đề nghiêm trọng đối với ozone ở tầng bình lưu. Tuy nhiên, các quốc gia tham gia ký kết vẫn chưa có hành động thiết thực để hạn chế phát thải các loại khí này.
TS. Rowley cho rằng “Bảo vệ tầng ozone là một thách thức chính trị và công nghiệp lớn hơn nhiều so với những gì chúng ta từng nghĩ”. Sau 30 năm, rõ ràng vẫn còn rất nhiều việc cần phải thực hiện.
Dương Kim/Theo Yale 360
