KHÍ QUYỂN VÀ TẦNG OZONE TẠI CHÂU NAM CỰC
Khí quyển trái đất là chìa khóa của sự sống. Nó cung cấp một lớp khiên bảo vệ từ việc nhiệt độ thay đổi giữa ban ngày và ban đêm, đặc biệt là hấp thụ những tia bức xạ mặt trời có hại với cuộc sống sinh vật trên trái đất. Khi nó hấp thụ hơi nóng, màn đêm sẽ không quá lạnh, bằng cách lọc tia bức xạ, ban ngày sẽ không quá nóng. Khí quyển là một hỗn hợp khí bao gồm khí Ni tơ 78.1%, khí Oxy 20.9%, khí Argon 0.9% và Carbondioxide là 0.04% được giữ gần bề mặt trái đất bởi trọng lực. Khí quyển được chia làm 5 lớp, nhưng không có một ranh giới xác định giữa các lớp này bởi nó có sự thay đổi độ dày và mỏng của các lớp khí thường xuyên, đặc biệt những lớp khí gần bề mặt trái đất.
Tầng Đối Lưu bắt đầu từ bề mặt trái đất và vươn đến 17km độ cao. Tầng Bình Lưu vươn lên độ cao từ 17 – 50km độ cao tiếp theo chứa hầu như tầng Ozone của trái đất. Tầng Trung Lưu vươn độ cao 50 – 85km so với bề mặt trái đất. Tầng Nhiệt được vươn lên độ cao 85-690km là nơi mà cực quang diễn ra và là nơi các trạm vũ trụ quốc tế hoạt động. Tầng Ngoài là vươn lên 690 – 10.000km là nơi không có dấu tích của khí quyển được phát hiện. Trong mùa đông nhiệt độ giảm ở vùng cực, các vòng xoáy khí lớn được tạo ra ở tầng đối lưu và tầng bình lưu, các vòng xoáy khí này mạnh hơn ở Châu Nam Cực so với các vùng khác bởi ở đây bị tách biệt từ những vùng đất rộng lớn và khí quyển. Vào mùa hè, các vòng xoáy khí này bị bị tan ra, không khí từ vĩ độ thấp mang ô nhiễm phát tán đến khắp các vùng không khí bao gồm cả tầng Ozone. Ô nhiễm gây ra bởi con người bao gồm CFC, Methan, Ni tơ Oxide… khi mùa đông đến, những chất ô nhiễm này bay lên không trung bị chặn ở các đám mây và bị các vòng xoáy khí phát tán khắp các nơi trên trái đất và đến cả Nam Cực. Khi mùa hè đến, ánh sáng mặt trời sẽ tạo các chất xúc tác và các cấu trúc lớp khí sẽ bị phá vỡ. Khí Ozone (O3) lọc 90% tia Ultra Violet hay còn gọi là UV từ mặt trời, chứa 3 nguyên tử Oxy kết hợp lại cùng nhau. Khí Ozone tập trung ở tầng bình lưu, Ozone được tạo khi tia UV có độ dài sóng 180 – 242 nanometres ( nm) phá vỡ cấu trúc của 2 nguyên tử Oxy ( O2) trong một phân tử Oxy. Sau đó 1 nguyên tử Oxy trôi nối gặp một phân tử Oxy khác tạo nên Ozone ( O + O2 = O3).
Được phát hiện năm 1920, CFC không độc hại, nó được sử dụng trong việc làm lạnh và làm sạch. Nó được sử dụng rộng rãi cho đến khi con người phát hiện ra rằng khí này khi ở tầng khí quyển thấp thì cấu trúc rất vững chãi, nhưng khi lên cao ở tầng bình lưu ( nơi chứa tầng Ozone) thì cấu trúc lại không vững chãi và bị tương tác bởi tầng Ozone. Vào năm 1970, các nhà khoa học phát hiện ra nó đang phá hủy tầng Ozone qua những lỗ thủng. Công thức để một lỗ thủng Ozone được tạo nên được tìm thấy nhiều hơn ở Châu Nam Cực vì Nam Cực lạnh hơn Bắc Cực và các vùng khác. Vòng xoáy khí ở vùng cực giữ khí CFC và các khí khác trên Tầng Bình Lưu ở các đám mây. Khi CFC bị phá vỡ cấu trúc như nói trên sẽ tạo ra khí Cl2. Khi ánh nắng mặt trời xuyên qua xuống, CL bị phá vỡ cấu trúc giải pháp nguyên tử Chlorine ( cl2 + UV = CL + CL). Những nguyên tử Chlorine phá hủy Ozone thành Chlorine monoxide và Oxy ( O3 + CL = CIO + O2). CIO sau đó bị phá bỏ và nguyên tử Chlorine được giải phóng, những nguyên tử này phá vỡ hàng nghìn phân tử Ozone tạo ra những lỗ thủng tầng Ozone.
Lỗ thủng tầng ở Nam Cực không chỉ đơn giản là một lỗ thủng mà nguy hiểm hơn nó làm giảm sự tập trung ozone trong toàn bộ vùng Nam Cực. Ở phía Bắc Cực, bởi vì nhiệt độ ít khi đạt tới mức -80oC, vì vậy lỗ thủng nhỏ hơn so với Nam Cực. Khi mùa hè đến các vùng cực và xoáy không khí mất đi sức mạnh, CFC được đẩy xuống vùng vĩ độ thấp, phá hủy các phân tử ozone ở những vùng khác. Ví dụ 10% khí ozone bị giảm ở New Zealand được phát hiện trong những tháng mùa xuân. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người bao gồm tăng việc da bị ánh mặt trời thiêu đốt, các bệnh ung thư da, rối loạn chức năng da, làm hại mắt, xuất hiện khối u, đột biến, hệ thống kháng thể bị ảnh hưởng, giảm chức năng sinh sản của cây gây ra mất mùa…
Lỗ thủng tầng ở Nam Cực không chỉ đơn giản là một lỗ thủng mà nguy hiểm hơn nó làm giảm sự tập trung ozone trong toàn bộ vùng Nam Cực. Ở phía Bắc Cực, bởi vì nhiệt độ ít khi đạt tới mức -80oC, vì vậy lỗ thủng nhỏ hơn so với Nam Cực. Khi mùa hè đến các vùng cực và xoáy không khí mất đi sức mạnh, CFC được đẩy xuống vùng vĩ độ thấp, phá hủy các phân tử ozone ở những vùng khác. Ví dụ 10% khí ozone bị giảm ở New Zealand được phát hiện trong những tháng mùa xuân. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người bao gồm tăng việc da bị ánh mặt trời thiêu đốt, các bệnh ung thư da, rối loạn chức năng da, làm hại mắt, xuất hiện khối u, đột biến, hệ thống kháng thể bị ảnh hưởng, giảm chức năng sinh sản của cây gây ra mất mùa…
Mặc dù các sản phẩm sử dụng CFC được giới hạn khi phát hiện ra nó là tác nhân phá hủy tâng Ozone từ khi Liên Hợp Quốc ký Công Ước Montreal năm 1987, nhưng những khí này có một tuổi thọ rất dài trong khí quyển. CFC có thể ở trong Tầng Bình Lưu trong thời gian từ 65 đến 130 năm, khí Halon có thể tồn tại 110 năm, ni tơ oxide tồn tại 150 năm và methane 10 năm. Vì vậy dù chúng ta đã hạn chế sản sinh các loại khi có hại đến khí quyển và trái đất thì nó cũng phải mất thời gian dài có thể là 60 năm hoặc hơn để lỗ thủng tầng Ozone có thể được phục hồi như trạng thái ban đầu khi khí quyển không bị thủng. Một tin vui là khi khí Clo ở tầng đối lưu đang giảm từ năm 1993 thì cái lỗ thủng tầng ozone đang có dấu hiệu biến mất sớm hơn theo dự kiến.
