Thủng tầng ozon là hiện tượng suy giảm nghiêm trọng nồng độ khí ozone (O₃) trong tầng bình lưu, chủ yếu do các chất hóa học nhân tạo như CFCs và Halons. Sự suy giảm này làm giảm khả năng hấp thụ tia cực tím (UV), gây rủi ro trực tiếp đến sức khỏe con người và cân bằng hệ sinh thái.

Định nghĩa và vai trò bảo vệ của tầng ozon

Tầng ozon là một lớp khí quyển nằm trong tầng bình lưu, bao bọc Trái Đất ở độ cao từ 10 đến 50 km so với mặt đất. Khí ozone (O₃) là dạng thù hình của oxi, có màu xanh nhạt và mùi hăng đặc trưng. Con người mới xác định được sự tồn tại của tầng này vào năm 1913 nhờ hai nhà vật lý Pháp Henri Buisson và Charles Fabry.

Vai trò cốt lõi của tầng ozon là hấp thụ từ 97% đến 99% tia bức xạ cực tím có hại từ Mặt Trời, hoạt động như một lá chắn vô hình bảo vệ tế bào da và mắt sinh vật. Bên cạnh đó, việc phân tử ozone hấp thụ năng lượng mặt trời và tỏa nhiệt cũng góp phần duy trì sự ổn định nhiệt độ khí quyển, ngăn bề mặt Trái Đất biến động quá mức giữa ngày và đêm.

Thủng tầng ozon là gì và dấu hiệu nhận biết

Thủng tầng ozon (hay lỗ thủng tầng ozon) là hiện tượng suy giảm đột ngột và nghiêm trọng nồng độ ozone trong tầng bình lưu, thường tập trung mạnh nhất ở các vùng cực. Hiện tượng này khác biệt với sự suy giảm ozone diễn ra đều đặn trên phạm vi toàn cầu.

Các nhà khoa học ghi nhận sự suy giảm bắt đầu từ cuối những năm 70. Khi nồng độ ozone giảm xuống dưới 220 đơn vị Dobson (DU), khu vực đó được tính là có "lỗ thủng".

Lỗ thủng không phải là khoảng trống hoàn toàn không có khí, mà là nơi mật độ ozone thấp hơn nhiều so với mức bình thường. Dấu hiệu dễ nhận biết nhất là sự gia tăng cường độ tia UV chiếu xuống mặt đất, kéo theo biến đổi khí hậu, ô nhiễm không khí gia tăng và thay đổi các dòng chảy khí quyển, ảnh hưởng trực tiếp đến kiểu gió và nhiệt độ toàn cầu.

Nguyên nhân và cơ chế hóa học phá hủy ozone

Nguyên nhân chính bắt nguồn từ các hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con người, giải phóng các chất làm suy giảm tầng ozon (ODS) vào môi trường. Các chất chủ lực gây suy giảm bao gồm CFCs (từng phổ biến trong tủ lạnh, máy lạnh, bình xịt aerosol), Halons (bình chữa cháy), Methyl Bromide (thuốc trừ sâu nông nghiệp) và Carbon Tetrachloride (dung môi công nghiệp).

Khi bay lên tầng bình lưu, các chất này chịu tác động của bức xạ tia cực tím, trải qua quá trình phân ly quang học giải phóng nguyên tử clo (Cl) và brôm (Br). Cl và Br đóng vai trò chất xúc tác, tham gia phản ứng phân hủy ozone (O₃) thành oxi (O₂) mà không bị tiêu hao.

Một nguyên tử clo duy nhất có khả năng phá hủy tới 100.000 phân tử ozone trước khi bị loại bỏ khỏi chu trình. Yếu tố tự nhiên như núi lửa hay thay đổi hoạt động Mặt Trời cũng có thể ảnh hưởng, nhưng tác động chỉ tạm thời và không đáng kể so với khí thải công nghiệp.

Cơ chế hình thành lỗ thủng rõ rệt nhất tại Nam Cực phụ thuộc vào sự kết hợp giữa hóa học và khí tượng. Vào mùa đông, nhiệt độ bình lưu xuống dưới -80°C, tạo ra các đám mây tầng bình lưu ở cực (PSCs) gồm tinh thể băng hoặc axit nitric. Phản ứng trên bề mặt các hạt mây này chuyển hóa hợp chất clo "ổ chứa" (như ClONO₂ và HCl) thành gốc tự do Cl và ClO hoạt động mạnh, đồng thời loại bỏ nitơ khỏi khí quyển, ngăn cản việc tái tạo hợp chất ổn định.

Khi mùa xuân đến, ánh sáng mặt trời kích hoạt phản ứng quang hóa. Clo và clo monoxit phản ứng mạnh mẽ phá vỡ phân tử ozone. Xoáy cực Nam Cực giữ không khí lạnh và chất hóa học này cô lập, khiến quá trình suy giảm diễn ra nhanh chóng.

Lỗ thủng bắt đầu mở rộng từ tháng 9, đạt kích thước lớn nhất vào giữa tháng 9 đến tháng 10 (lớn nhất từng ghi nhận vào tháng 9/2000). Đến khoảng giữa tháng 12, nhiệt độ tăng làm xoáy cực suy yếu, không khí giàu ozone từ vĩ độ thấp tràn vào khiến lỗ thủng co lại và đóng lại.

Hậu quả trực tiếp từ việc mất lớp chắn UV

Sự suy giảm tầng ozon kéo theo hàng loạt tác động tiêu cực khi tia UV chiếu xuống bề mặt với cường độ cao. Đối với sức khỏe con người, việc tiếp xúc nhiều làm tăng nguy cơ ung thư da (bao gồm ung thư biểu mô tế bào vảy, tế bào đáy và u hắc tố), đục thủy tinh thể dẫn đến mù lòa, cùng suy giảm hệ miễn dịch khiến cơ thể dễ nhiễm trùng.

Trong hệ sinh thái, tia UV tăng cao gây hại cho sinh vật phù du – nền tảng chuỗi thức ăn đại dương, ảnh hưởng dây chuyền đến tôm, cua, cá và chim biển. Hiện tượng tẩy trắng san hô và giảm khả năng sinh sản của nhiều loài thủy sinh cũng gia tăng.

Trên cạn, tia UV làm hư hại lá cây, ức chế quang hợp, giảm năng suất các loại cây nhạy cảm như lúa mì, lúa mạch, ngô và đậu nành. Đồng thời, nó đẩy nhanh quá trình lão hóa vật liệu xây dựng, nhựa và sơn, rút ngắn tuổi thọ công trình kiến trúc.

Giải pháp và cam kết quốc tế

Để đối phó, cộng đồng quốc tế đã thông qua Nghị định thư Montreal (1987) – thỏa thuận môi trường thành công nhất, cấm sản xuất và sử dụng các chất ODS như CFCs và Halons. Tại Việt Nam, Nghị định 06/2022/NĐ-CP quy định về giảm nhẹ phát thải khí nhà kính và bảo vệ tầng ozon, liệt kê các chất cần kiểm soát gồm Bromochloromethane, CTC, CFC, Halon, HBFC, HCFC, Methyl bromide và Methyl chloroform. Văn bản đặt ra lộ trình giảm tiêu thụ HCFC, với mục tiêu cấm hoàn toàn nhập khẩu và xuất khẩu các chất này vào năm 2040.

Các tổ chức sản xuất, nhập khẩu thiết bị lạnh công suất lớn phải thực hiện đăng ký, báo cáo và thu gom, tái chế chất làm lạnh khi thiết bị hết hạn. Mỗi cá nhân có thể đóng góp bằng cách sử dụng sản phẩm thân thiện môi trường, không dùng sản phẩm chứa CFC, và phân loại thiết bị điện lạnh đúng quy định để vận chuyển đến điểm thu gom chuyên dụng, tránh rò rỉ khí độc.