Cảnh báo ozone gây thiệt hại nghiêm trọng cho mùa màng

Những nông trại ở Ấn Độ nằm trong số các khu vực nông nghiệp có nguy cơ thiệt hại cao nhất.Hiện các nhà khoa học đang chạy đua nghiên cứu để tìm ra biện pháp làm cho cây trồng có khả năng chống chọi tốt hơn.

Việc phát hiện ra lỗ thủng ngày càng lớn của tầng ozone trong khí quyển Trái Đất vào năm 1985 được coi là một khám phá chấn động dẫn đến toàn thế giới bắt đầu cấm các sản phẩm sử dụng CFCs, halons, và các hóa chất khác phá hủy tầng ozone. Nhờ đó, tầng khí ozone có tác dụng bảo vệ Trái Đất khỏi bức xạ độc hại của Mặt Trời ngày nay đang được cứu chữa. Năm ngoái, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ công bố rằng lỗ thủng tầng ozone đã nhỏ hơn nhiều so với năm 1985.

Nhưng mặc dù ozone có mặt ở tầng khí quyển cao có tác dụng như một tấm lá chắn ngăn chặn các tia cực tím có hại, thì nồng độ ozone cao trên mặt đất lại gây hại cho sức khỏe con người và phá hoại mùa màng cũng như các hệ sinh thái.

Ozone là thành phần chính của sương khói quang hóa. Nó được tạo ra bởi một phản ứng hóa học giữa nitrogen oxide và các chất gây ô nhiễm phát thải từ ô tô và nhà máy điện dưới tác động của ánh sáng mặt trời có tia cực tím.

Các phát hiện mới đây của Viện hàn lâm Khoa học Anh cho thấy kể từ những năm 1980 đến nay, ozone trên mặt đất đã tăng khoảng 2 ppb mỗi thập kỷ . Điều đáng nói hơn là nồng độ ozone cao đã vượt quá các ngưỡng an toàn ở nhiều khu vực trên thế giới, và có liên quan đến thiệt hại lớn cho mùa màng trên toàn cầu.

Bà Ane Vollsnes, nhà nghiên cứu ở Trường đại học Oslo, Na Uy, cho biết những tác động của ozone còn ghê gớm hơn các mối đe dọa khác như sâu bệnh, nhiệt độ cao và khô hạn.

Một nghiên cứu năm 2017 phát hiện ra rằng tình trạng ấm lên toàn cầu và ô nhiễm ozone ở Mỹ cũng có thể là nguyên nhân suy giảm 13% thu hoạch lúa mì, 28% sản lượng đậu tương và 43% ngô vào năm 2050 so với mức năm 2000.

Ozone trên mặt đất là mối quan ngại ở khu vực Bắc Cực

Giáo sư Frode Stordal và Nghiên cứu sinh Tiến sĩ Ane Vollsnes của Trường đại học Oslo, Na Uy đang nghiên cứu mức độ tổn thương của cây do tiếp xúc với ozone.

Cây cỏ ba lá này bắt đầu có tế bào chết sau 9 giờ tiếp xúc với ozone.

Trên khắp thế giới, các nhà khoa học đang cố gắng tìm hiểu tương quan giữa ozone trên mặt đất với thiệt hại mùa màng.

Khi trời nắng, nồng độ ozone tăng lên, dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng ở các nước như Na Uy và vùng Bắc Cực do những nơi này trải qua nhiều giờ nắng vào mùa hè.

Các nhà khoa học ở Trường đại học Oslo, Na Uy đã theo dõi tình hình ô nhiễm ozone trên mặt đất ảnh hưởng như thế nào đến cây trồng tùy vào mức độ được chiếu ánh nắng mặt trời. Họ đã tiến hành thí nghiệm cho cỏ ba lá phơi nhiễm ozone 3 lần, mỗi lần 6 tiếng. Những cây này tiếp xúc với 70 ppb ozone. Ở châu Âu, 70 ppb thường xảy ra vào ban ngày ở một số nơi, và không phải là mức cao.

Kết quả thí nghiệm cho thấy sau vài giờ, lá cỏ bắt đầu xuất hiện những đốm đen, là biểu hiện của tế bào chết. Ngay cả thời gian tiếp xúc ngắn như vậy cũng đủ gây hại do cây bị bịt các lỗ thở.

Ảnh hưởng xấu đến sức khỏe

Ngược lại với oxy (O₂) thiết yếu để sự sống có thể tồn tại, thì ozone (O₃) làm cây và động vật chết ngạt. Đối với con người, ozone có thể phá hủy tế bào phổi.

Ozone có xu hướng bịt các lỗ nhỏ gọi là các túi phổi trong phổi, làm trầm trọng thêm các bệnh đường hô hấp như là thở gấp, hen cấp tính và ho. Phơi nhiễm lâu dài với ozone có liên quan đến các vấn đề sức khỏe mãn tính như phát triển phổi bất thường ở trẻ nhỏ.

Một số nơi trên thế giới có mức ozone mặt đất cao nhất bao gồm miền Tây nước Mỹ, Na Uy, Tây Bắc Ấn Độ, Trung Quốc và Pakistan. Điều này cũng có nghĩa là vụ mùa ở các khu vực này có nguy cơ thiệt hại rất cao.

Bệnh nhân hen và trẻ em là đối tượng cụ thể có nguy cơ ảnh hưởng xấu đến sức khỏe do ô nhiễm ozone.

94 triệu người Ấn Độ thiếu đói do ozone làm thất bát mùa màng

Ấn Độ đối mặt với thách thức vô cùng lớn phải kiềm chế ô nhiễm phát thải ozone bởi thời tiết nóng càng đẩy nhanh các phản ứng hóa học sinh ra ozone gần mặt đất. Theo nghiên cứu của Viện Công nghệ Ấn Độ ở Kanpur, quốc gia này đã hứng chịu thiệt hại hàng loạt đối với trồng trọt trong hai thập kỷ qua. Theo ước tính của nghiên cứu này, miền Bắc Ấn Độ, một trong những vùng ô nhiễm nặng nhất, mỗi năm mất khoảng 9 triệu tấn lúa mì và miền Đông mất khoảng 2,6 triệu tấn gạo.

Một số nghiên cứu tương tự gần đây của các tổ chức lớn như là Trường đại học Oslo, Viện Khí tượng Ấn Độ và Trung tâm Sinh thái và Thủy văn Anh đều cho thấy năm nào vào mùa đông thu hoạch vụ mùa ở Ấn Độ cũng chịu tác động của ozone vì đây là thời gian mức độ sương khói quang hóa tăng mạnh. Hậu quả là mỗi năm các bang Punjab, Uttar Pradesh, Bihar và Tây Bengal bị mất 2/3 sản lượng cây trồng. Đó là chưa kể đến xu hướng ảnh hưởng lâu dài của ozone mặt đất trên cả nước.

Gạo basmati là một trong những sản phẩm xuất khẩu chính của Ấn Độ.

Giảm nhẹ ozone

Theo các nhà khoa học ở Trường đại học Oslo, Ấn Độ và Trung Quốc sẽ phải hứng chịu hậu quả tồi tệ nhất do tác động của ozone lên sản xuất lương thực. “Đây là những nơi tăng trưởng dân số mạnh nhất và tiêu chuẩn sống đang cải thiện nhanh nhất. Điều này xảy ra đồng thời với việc tăng nhu cầu lương thực” – bà Vollsnes nhận định.

Theo Hội đồng quốc tế về Vận tải sạch, số lượng phương tiện vận tải ở Ấn Độ đã tăng gần gấp 3 trong thập kỷ vừa qua, với 130 triệu ô tô con vào năm 2013 so với 50 triệu xe vào năm 2003.

Nitrogen oxide và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) phát thải từ các phương tiện này tạo điều kiện lý tưởng cho ozone tích tụ trên mặt đất khi nhiệt độ tăng do tình trạng ấm lên toàn cầu. 

Một con đường đông đúc trong sương khói vào thời điểm giữa ngày ở thủ đô Dehli của Ấn Độ.

Đó là lý do vì sao các nhà khoa học đang kêu gọi có các giải pháp mới. Tiến sĩ Shyam Lal Gupta ở Viện Công nghệ Ấn Độ nói rằng “chúng tôi đề xuất thu hoạch vụ đông sớm lên một chút, khi ozone còn ở mức thấp để đỡ thiệt hại cho vụ mùa”, nhưng ông cũng nói thêm rằng việc này có thể khó khi mùa mưa đến, vì mưa lại làm hỏng những loài cây cần môi trường khô mới phát triển được, như lúa mì chẳng hạn. “Một phương án khác là tạo ra các giống mới cho gạo và lúa mì hoặc các loài cây lương thực khác ít chịu tác động của ozone.” - ông nói.

Năm 2019, các nhà nghiên cứu ở Trường đại học California, Mỹ, cho biết họ đã nghiên cứu thành công cho các loài cây có khả năng sống được ở nhiều điều kiện nhiệt độ khác nhau. Ví dụ như cây cải arabidopsis có thể phát triển vào nhiều thời điểm trong năm, không kể mùa nào.

Những giải pháp này có thể giảm thiểu tác động của ozone lên sản lượng cây trồng do cây có thể sinh trưởng quanh năm và tránh được sương khói quang hóa, thậm chí là giảm mức độ ozone độc hại trên mặt đất ngay từ khâu giảm nhẹ ô nhiễm. Tuy vậy, Tiến sĩ Gupta nói rằng vấn đề này vẫn chưa được hiểu biết và quan tâm đúng mức. Ông nói “không có chính sách giảm nhẹ nào đang được thực thi ở Ấn Độ nhằm mục tiêu giảm ozone. Tuy nhiên, các nỗ lực kiểm soát ô nhiễm không khí thì đã được một số cơ quan của chính phủ thực hiện. Các nỗ lực này cũng sẽ có ảnh hưởng đến mức độ ozone mặt đất.”

Hiện nay ở Ấn Độ, mức độ sương khói quang hóa bắt đầu có chiều hướng giảm sau rất nhiều năm, nhờ biện pháp phong tỏa trong đại dịch Covid-19.

Cho đến nay, các cuộc đàm phán về khí hậu mới tập trung chủ yếu vào giảm phát thải carbon. Nếu không có các biện pháp khác để điều tiết phát thải các chất độc hại khác, tình trạng nhiệt độ tăng và các chất gây ô nhiễm như nitrogen oxide sẽ tiếp tục tạo ra ozone mặt đất.