Vào cuối thập niên 1970, Jonathan Shanklin, nhà khí tượng học thuộc Cơ quan Khảo sát Nam Cực của Anh, đã dành nhiều thời gian trong một văn phòng ở Cambridge phân tích các dữ liệu tồn đọng vốn được thu thập từ lục địa cực nam của hành tinh.
Shanklin chịu trách nhiệm giám sát số hóa các tài liệu giấy và tính toán các giá trị từ máy quang phổ Dobson - các công cụ mặt đất dùng để đo lường biến đổi của tầng ozone trong khí quyển.
Nhiều năm trôi qua, Shanklin bắt đầu thấy có điều gì đó đang xảy ra - sau gần hai thập kỷ các chỉ số đo lường khá ổn định, ông nhận thấy nồng độ ozone bắt đầu giảm vào cuối những năm 1970.
Hồi đầu, các sếp của Shanklin không chắc như ông rằng có điều gì đó đang xảy ra, và điều này khiến ông bị ức chế.
Cho đến năm 1984, tầng ozone phía trên trạm nghiên cứu Halley Bay ở Nam Cực đã mất một phần ba độ dày so với những thập kỷ trước. Shanklin và các đồng nghiệp Joe Farman và Brian Gardiner công bố phát hiện vào năm sau đó trong đó chỉ ra liên hệ với một hợp chất mà con người tạo ra được gọi là chlorofluorocarbon [CFC], vốn được sử dụng trong bình xịt aerosol và thiết bị làm mát.
Phát hiện của họ, sự mỏng đi của tầng ozone trên Nam Cực, được biết đến với tên gọi lỗ thủng tầng ozone.
Khi tin tức về phát hiện này lan truyền, báo động lan ra khắp thế giới. Các dự đoán rằng tầng ozone bị tàn phá sẽ ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của con người và hệ sinh thái làm dấy lên nỗi sợ của công chúng, huy động các nghiên cứu khoa học và thúc đẩy các chính phủ trên thế giới hợp tác chưa từng thấy.
Kể từ thời đỉnh cao của nó, câu chuyện về một trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng nhất mà nhân loại phải đối mặt phần lớn đã không còn được nhắc đến.
Hơn 30 năm kể từ phát hiện này, điều gì đã xảy ra với lỗ hổng tầng ozone?
Một hiện tượng quan trọng
Ozone chủ yếu có ở tầng bình lưu, lớp khí quyển cách bề mặt Trái Đất từ 10 đến 50 km. Tầng ozone này tạo thành lá chắn vô hình bảo vệ hành tinh, hấp thụ bức xạ cực tím có hại từ Mặt Trời. Nếu không có nó, sẽ không thể nào có sự sống trên Trái Đất.
Hội Khảo sát Nam Cực của Anh lần đầu tiên bắt đầu đo nồng độ ozone trên Nam Cực vào những năm 1950. Nhưng phải mất vài thập kỷ thì vấn đề mới thấy rõ ràng.
Năm 1974, các nhà khoa học Mario Molina và F. Sherry Rowland công bố một công trình theo đó nêu giả thiết rằng chất CFC có thể phá hủy ozone trong tầng bình lưu của Trái Đất.
Cho đến thời điểm đó, CFC vẫn được coi là vô hại, nhưng Molina và Rowland nói rằng nhận định đó là sai.
Những phát hiện của họ đã bị ngành công nghiệp, vốn một mực cho rằng sản phẩm của họ an toàn, đả kích. Trong giới khoa học, nghiên cứu của họ bị chất vấn. Các dự báo chỉ ra tầng ozone chỉ suy giảm ở mức độ nhỏ - từ 2 đến 4% - và nhiều người cho rằng điều này xảy ra trong hàng thế kỷ.
Việc sử dụng CFC tiếp tục không suy giảm, và đến những năm 1970, chúng có mặt khắp nơi trên thế giới, được sử dụng như chất làm mát trong tủ lạnh và máy lạnh, trong bình xịt aerosol và làm chất tẩy rửa công nghiệp.
Chỉ một thập kỷ sau, vào năm 1985, Hội Khảo sát Nam Cực Anh xác nhận có lỗ hổng trong tầng ozone và cho rằng nó có liên hệ với CFC - minh oan cho nghiên cứu của Molina và Rowland, vốn cuối cùng cũng được trao Giải Nobel Hóa học năm 1995.
Tệ hơn nữa, sự thu hẹp xảy ra nhanh hơn nhiều so với dự đoán. "Chuyện này thực sự là khá sốc," Shanklin, hiện là học giả danh dự tại Hội Khảo sát Nam Cực Anh, nói.
Kể từ đó, các nhà khoa học đã chạy đua để tìm hiểu làm sao và tại sao mà điều này lại xảy ra.
Bí ẩn hóa học
Năm 1986, khi mùa đông ở Nam Cực gần kết thúc, Susan Solomon, nhà nghiên cứu thuộc Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia Hoa Kỳ, đã dẫn đầu một nhóm các nhà khoa học đến Căn cứ McMurdo để tìm câu trả lời.
Vào lúc đó, các nhà khoa học đang tranh luận về ba giả thiết khả dĩ, trong đó gồm một giả thiết mà Solomon đã đưa ra: câu trả lời có thể nằm ở phản ứng hóa học trên mặt đất liên quan đến chất chlorine trong các đám mây tầng bình lưu ở địa cực, vốn xảy ra ở vĩ độ cao và hình thành trong nhiệt độ rất thấp vào mùa đông địa cực.
"Đó là bí ẩn lớn," Solomon, hiện là giáo sư hóa học khí quyển và khoa học khí hậu tại MIT, cho biết.
Nghiên cứu của bà giải thích làm thế nào và tại sao lỗ thủng tầng ozone xuất hiện ở Nam Cực. "Tất cả các dữ liệu đều chỉ tới sự kết hợp của việc chrorine tăng lên do con người sử dụng CFC và sự hiện diện các đám mây tầng bình lưu địa cực là tác nhân của những gì đã xảy ra."
Giám sát vệ tinh đã xác nhận sự suy giảm tầng ozone trải trên khu vực rộng lớn đến 20 triệu km vuông.
Đe dọa nghiêm trọng do sự suy giảm tầng ozone - các bệnh ung thư da và đục thủy tinh thể ở người tăng lên, những tổn hại cho sự phát triển của cây cối, mùa màng nông nghiệp và vật nuôi và các vấn đề sinh sản ở cá, cua, ếch và thực vật phù du, nền tảng của chuỗi thức ăn dưới biển - đã thúc đẩy hành động và hợp tác quốc tế.
Nhưng nếu xét mối đe dọa của lỗ thủng tầng ozone được coi là nghiêm trọng đến mức nào, tại sao chúng ta không thường nghe nói về nó nữa?
"Đó không phải là nguyên nhân gây báo động như trước đây," Laura Revell, phó giáo sư vật lý môi trường tại Đại học Canterbury, New Zealand, nói. Điều này chủ yếu là do các bước hành động quốc tế chưa từng có mà các chính phủ đã thực hiện để giải quyết vấn đề.
Nguồn hình ảnh, Getty Images
Chụp lại hình ảnh,
Tủ lạnh được sản xuất trước năm 1995 có chứa chất làm lạnh CFC, là chất cùng với các thành phần hóa học khác phá hỏng tầng ozone
Cho rằng sự suy giảm tầng ozone là không đáng kể và là chuyện chỉ xảy ra trong tương lai xa vời, các nhà hoạch định chính sách quốc tế lúc đầu đã có cách tiếp cận thận trọng để bảo vệ tầng ozone.
Vào năm 1977, kế hoạch hành động toàn cầu đã được thông qua, kêu gọi giám sát tầng ozone và bức xạ mặt trời, nghiên cứu về tác động của sự suy giảm tầng ozone đối với sức khỏe con người, hệ sinh thái và khí hậu và phân tích lợi hại của các biện pháp kiểm soát.
Một vài tháng trước khi các khoa học gia Anh phát hiện lỗ thủng tầng ozone, việc này đã dẫn đến Công ước Vienna năm 1985, vốn kêu gọi nghiên cứu thêm. Tuy nhiên, đã không có các biện pháp kiểm soát bắt buộc về pháp lý nào được đưa ra để giảm CFC, khiến nhiều người thất vọng.
Sau phát hiện lỗ thủng tầng ozone, đầu tư mạnh vào nghiên cứu khoa học, huy động các nguồn lực kinh tế và hành động chính trị quốc tế có phối hợp đã giúp xoay chuyển tình hình.
Năm 1987, Nghị định thư Montreal đã được thông qua để bảo vệ tầng ozone bằng cách loại bỏ dần các hóa chất phá hủy ozone.
Để hỗ trợ việc tuân thủ, hiệp ước nhìn nhận 'trách nhiệm chung nhưng khác biệt', lịch trình loại bỏ dần đáng kinh ngạc cho các nước phát triển và đang phát triển, thành lập quỹ đa phương để hỗ trợ tài chính và kỹ thuật cho nước đang phát triển để giúp họ đáp ứng các nghĩa vụ của họ.
Trong những năm 1990 và đầu những năm 2000, việc sản xuất và tiêu thụ CFC đã được ngưng lại.
Đến năm 2009, 98% các hóa chất mà hiệp ước đồng ý đã bị bỏ dần. Sáu sửa đổi - vốn hiệp ước cho phép nếu bằng chứng khoa học cho thấy phải hành động hơn nữa - dẫn đến những hạn chế chưa từng thấy đối với các chất đưa ra để thay thế CFC, chẳng hạn hydrochlorofluorocarbons [HCFCs] và hydrofluorocarbons [HFCs].
Mặc dù tốt cho tầng ozone, nhưng những chất thay thế này lại xấu cho khí hậu. Ví dụ, tiềm năng gây ấm lên toàn cầu của HCFC vốn được sử dụng phổ biến nhất nhiều hơn carbon dioxide gần 2.000 lần.
Những lợi ích khí hậu của hiệp ước là một loại tác dụng phụ tích cực. Năm 2010, mức giảm phát thải nhờ Nghị định thư Montreal là từ 9,7 đến tương đương với 12,5 gigaton CO2, nhiều hơn gấp khoảng 5 đến 6 lần mục tiêu của Nghị định thư Kyoto, hiệp định quốc tế được thông qua vào năm 1997 nhằm giảm phát thải khí nhà kính.
Việc thông qua Sửa đổi Kigali năm 2016, vốn hạn chế sử dụng HFC, sẽ giúp ngăn sự nóng lên toàn cầu tới 0,5 độ C vào năm 2100.
"Quý vị có thể lập luận rằng Nghị định thư Montreal là luật bảo vệ khí hậu thành công hơn nhiều so với bất kỳ thỏa thuận khí hậu nào khác mà chúng ta có cho đến nay," Revell nói.
Kể từ khi được thông qua, Nghị định thư Montreal đã được tất cả các nước trên thế giới ký kết - cho đến nay là hiệp ước duy nhất được phê chuẩn trên toàn thế giới. Nó được xem là chiến thắng của hợp tác môi trường quốc tế.
Theo một số mô hình, Nghị định thư Montreal và các sửa đổi đã giúp ngăn tới hai triệu ca ung thư da hàng năm và tránh được hàng triệu ca đục thủy tinh thể trên toàn thế giới.
Nguồn hình ảnh, Getty Images
Chụp lại hình ảnh,
Cuộc khủng hoảng về tầng ozone đòi hỏi nhân loại phải đồng lòng xử lý
Nếu thế giới không cấm CFC, giờ đây chúng ta sẽ mất mát lớn về tầng ozone. "Đến năm 2050, chắc chắn chúng ta sẽ thấy lỗ thủng tầng ozone trên thế giới và hành tinh này sẽ trở nên không thể ở được," Solomon nói.
Solomon ghi công ba yếu tố giúp thế giới hành động nhanh chóng về vấn đề này: mối nguy hiện hữu và rõ ràng mà lỗ thủng tầng ozone đặt ra cho sức khỏe con người khiến nó tác động đến từng cá nhân, hình ảnh vệ tinh sống động làm cho nó có thể cảm nhận được và có những giải pháp thực tế - các chất làm hao mòn tầng ozone có thể được thay thế khá nhanh và dễ.
Sự phục hồi lâu dài
Ngày nay, lỗ thủng tầng ozone vẫn còn đó, hình thành hàng năm trên Nam Cực vào mùa xuân.
Nó khép lại vào mùa hè khi không khí tầng bình lưu từ các vĩ độ thấp hơn trộn vào, vá nó lại cho đến mùa xuân sau khi chu kỳ bắt đầu trở lại.
Nhưng có bằng chứng cho thấy lỗ thủng tầng ozone bắt đầu biến mất - và việc phục hồi đang diễn ra ít nhiều giống như mong đợi, Solomon nói.
Dựa trên các đánh giá khoa học, tầng ozone dự kiến sẽ trở lại mức trước năm 1950. Hồi phục diễn ra chậm do sự tồn tại lâu của các phân tử bào mòn ozone. Một số chúng tồn tại trong khí quyển từ 50 đến 150 năm trước khi phân rã.
Bất chấp thành công chung của Nghị định thư Montreal, đã có những bước lùi.
Ví dụ, vào năm 2018, nồng độ CFC-11, vốn bị cấm từ năm 2010, được phát hiện không giảm nhanh như dự kiến, cho thấy đã có những lượng khí thải xả ra từ đâu đó nhưng không được thông báo.
Cơ quan Điều tra Môi trường đã truy lượng khí thải này đến các nhà máy ở Trung Quốc, vốn sản xuất ra chúng để dùng trong bọt cách nhiệt. Sau khi kết quả được công khai, chính phủ Trung Quốc đã nhanh chóng trấn áp các hoạt động sản xuất này, và các nhà khoa học nói chúng ta đang trở lại đúng hướng.
Đối với Shanklin, điều này nhấn mạnh tầm quan trọng cốt yếu của việc giám sát lâu dài các biến số môi trường, cho dù là CFC, nhiệt độ hay các chỉ số đa dạng sinh học.
"Nếu chúng ta không theo dõi chúng thì chúng ta không biết có xảy ra chuyện hay không, và nếu bạn không biết đang có chuyện, bạn không thể có hành động ngăn ngừa và tôi nghĩ đó là một nội dung quan trọng của vấn đề."
Nguồn hình ảnh, Getty Images
Chụp lại hình ảnh,
Lỗ thủng tầng ozone xuất hiện ở vùng Nam Cực vào mùa xuân và được khép kín lại vào mùa hè. Lỗ thủng nãy từ thập niên 1990 đến nay đã không rộng thêm ra mà đang hẹp dần lại
Và tương lai không phải là không có rủi ro. Các vụ phun trào núi lửa lớn thường gây tổn thất ozone trong ngắn hạn, trong khi oxide nitơ, một loại khí nhà kính mạnh mẽ phát thải từ việc sử dụng phân bón trong nông nghiệp, cũng là một chất bào mòn ozone mạnh. Tuy nhiên, nó không được Nghị định thư Montreal kiểm soát, Revell giải thích - và lượng khí thải đang tăng lên.
Ngoài ra còn có các hoạt động mà chúng ta chưa hiểu đầy đủ tác động của chúng nhưng có thể rủi ro, như phóng tên lửa và kỹ thuật địa lý sulfate - ý tưởng chúng ta có thể ngăn tác động xấu hơn của sự nóng lên toàn cầu bằng cách bơm aerosol vào tầng bình lưu để làm mát không khí, bằng cách khiến ánh nắng phản xạ từ các hạt aerosol.
"Việc ghi nhớ những bài học rút ra từ câu chuyện lỗ thủng tầng ozone và đảm bảo chúng ta luôn nhận thức được những gì đang xảy ra trong tầng bình lưu là thực sự quan trọng," Revell nói. "Nguy cơ là chúng ta gây ra thiệt hại ở mức không lường trước cho tầng ozone nếu như không thực hiện trước những thẩm định như vậy."
Có xu hướng so sánh lỗ thủng tầng ozone với biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, trong lúc Nghị định thư Montreal chứng tỏ chúng ta có thể giải quyết các vấn đề môi trường lớn, nhưng sự so sánh cũng chỉ dừng ở mức đó.
CFC là thành phần có thể thay thế của một vài sản phẩm. Quy mô của biến đổi khí hậu làm cho việc giải quyết hậu quả mà nó gây ra khó khăn hơn nhiều; Nhiên liệu hóa thạch hiện diện khắp nơi trong cuộc sống chúng ta, chúng không thể được thay thế dễ như vậy và hầu hết các chính phủ và các ngành công nghiệp cho đến nay đã phản đối cắt giảm khí thải nhiên liệu hóa thạch.
Đối với Shanklin thì thật đáng buồn khi chúng ta đang trở nên như hiện nay - dậm chân tại chỗ về hành động khí hậu, vẫn chỉ nói về những gì có thể làm, trong khi có ví dụ rõ ràng để học hỏi.
"Việc xuất hiện lỗ thủng tầng ozone cho thấy chúng ta có thể khiến môi trường hành tinh của chúng ta trở nên tệ hơn nhanh như thế nào và bài học đó không thực sự được các chính trị gia coi trọng đủ," Shanklin nói.
"Công bằng mà nói, biến đổi khí hậu là vấn đề lớn hơn. Nhưng điều đó không miễn trừ trách nhiệm của các chính trị gia trong việc đưa ra các quyết định cần thiết".
Điều gì xảy ra nếu tầng ozon bị thủng?
Hệ quả khi tầng Ozone bị thủng Kéo theo đó là vô số các vấn đề như: + Biến đổi khí hậu, hiệu ứng nhà kính, nền nhiệt Trái Đất ngày một nóng lên, thường xuyên xảy ra bão lũ với cường độ lớn, ngày càng mạnh. + Cùng với đó là số lượng các bệnh nhân mắc các bệnh về ung thư và các dịch bệnh khác cũng tăng lên.
Tại sao lại có lỗ thủng tầng ozon ở Nam cực?
Nguyên nhân là do Nam Cực bước vào mùa hè và nhiệt độ trong tầng bình lưu bắt đầu tăng lên. Khi điều này xảy ra, tầng ozon trở nên rỗng không và tạo ra lỗ thủng.
Tầng ozon bị thủng khí nào?
Lỗ thủng tầng ozone hoạt động kỳ lạ Nó thường mở từ tháng 9 đến tháng 10 và đóng vào tháng 11, thậm chí tháng 12. Tuy nhiên, trong hai năm qua, lỗ thủng này mở rộng và đóng muộn hơn nhiều. Vào năm 2022, nó chỉ đóng vào giữa tháng 12 sau khi mở rộng kỷ lục kể từ năm 1979.
Tầng ozon bị thủng khí nồng độ ozone bằng bao nhiêu?
Thông thường, lỗ thủng tầng ozone được định nghĩa là vùng có nồng độ ozone giảm xuống dưới 220 đơn vị Dobson - một phép đo số lượng phân tử ozone trong một cột không khí nhất định trải dài từ bề mặt hành tinh đến không gian.