TRUNG HỌC DUY TÂN - PHAN RANG

[Mây tím]

Chu trình carbon là gì? Các chu trình carbon. (Hình: noaa.gov) Carbon là một chất liệu có đầy rẫy trong vũ trụ và là một chất liệu không thể thiếu được cho đời sống của mọi sinh vật trên trái đất. Carbon có trong nhiều hợp chất và ở nhiều trạng thái khác nhau, thí dụ carbon có trong khí carbon dioxide và là chất rắn calcium carbonate trong đá vôi. Hợp chất carbon giúp điều hòa khí hậu thế giới, làm ra thực phẩm cho các động vật và là một nguồn năng lực lớn cho mọi hoạt động của chúng ta. Kể về khối lượng thì carbon đứng thứ tư trong vũ trụ sau hydro, helium và oxy. Theo NASA thì có khoảng 65,500 tỷ mét khối carbon trên trái đất. Carbon được chứa nhiều trong đá, trong nước biển, không khí, cây cỏ, đất và nhiên liệu hóa thạch. Những thứ đó là kho chứa carbon. Carbon biến hóa qua nhiều hợp chất và đi từ kho chứa này qua kho chứa khác. Quá trình đó được gọi là chu trình carbon (carbon cycle). Có hai chu trình carbon, một là chu trình carbon địa chất (geological carbon cycle) và hai là chu trình carbon sinh học (biological carbon cycle). Lượng carbon thoát ra ngoài khí quyển trong chu trình carbon sinh học lớn gấp ngàn lần lượng carbon trong chu trình carbon địa chất. Chu trình carbon địa chất Chu trình carbon địa chất Những tác động chính đến chu trình carbon địa chất là sự di động của mảng kiến tạo (tectonic plate) và những quá trình địa chất như sự phong hóa hóa học (chemical weathering), sự hòa tan và sự kết tủa của khoáng chất, sự chôn vùi và hút chìm (subduction), và sự phun lửa của núi lửa. Trong bầu khí quyển khí carbon dioxide kết hợp với nước mà sinh ra acid carbonic. Acid này theo nước mưa rơi xuống đất và gây ra phản ứng với các khoáng chất trên mặt đất. Mặc dù rất nhẹ nhưng acid carboníc cũng từ từ làm tan rã đá thành các ion: calcium, magnesium, potassium và natri (sodium). Hiện tượng này được gọi là sự phong hóa hóa học. Những ion này theo sông ra biển. Ở ngoài biển ion canxi kết hợp với ion bicarbonat để tạo thành canxi carbonat. Phần lớn canxi carbonat được tạo thành bởi san hô và phiêu sinh vật (plankton) khi làm lớp vỏ cứng. Khi những sinh vật này chết thì chìm xuống đáy biển. Dần dần lớp vỏ cứng cùng với trầm tích trở thành đá vôi chứa carbon trong đó. Carbon dioxide và nhiệt độ. (Biểu đồ: earthobservatory.nasa.gov) Những tầng lớp dưới đáy biển bị đẩy xuống càng ngày càng sâu. Vỏ trái đất có nhiều mảng (plate). Khi những mảng này di động và cọ sát vào nhau làm cho đá bị chảy ra vì sức ép và hơi nóng. Khi đó khí carbon dioxide sẽ thoát ra khỏi đá. Khi núi lửa bùng nổ thì khí carbon dioxide thoát ra ngoài không khí. Như vậy bắt đầu một chu trình mới. Hơi carbon dioxide cũng có thể thoát ra ngoài không khí từ từ qua những chỗ rò rỉ hay những suối nước nóng. Trừ trường hợp núi lửa, chu trình carbon địa chất xảy ra rất là chậm, có thể cả 100 triệu năm. Chu trình carbon sinh học Chu trình carbon sinh học Chu trình di chuyển carbon sinh học giữa không khí, đại dương và đất đai phần lớn là qua quá trình quang hợp (photosynthesis) và hô hấp (respiration). Cây cỏ dùng năng lượng của ánh sáng mặt trời để kết hợp khí carbon dioxide và nước để làm ra chất dinh dưỡng và dưỡng khí. Hiện tượng đó được gọi là quá trình quang hợp. Trong quá trình này carbon dioxide được thấm vào lá cây từ ngoài không khí. Cây cỏ chuyển hóa chất dinh dưỡng ra năng lượng cần cho sự sống và tăng trưởng. Hiện tượng này được gọi là quá trình hô hấp. Trong quá trình hô hấp carbon dioxide được phóng thích và thải ra ngoài không khí. Như vậy hoàn tất một chu trình carbon sinh học. Carbon dioxide cũng được thải ra không khí bằng nhiều cách khác. Các động vật (kể cả con người) ăn cây trái rồi phân hóa carbon hiđrat (carbohydrate) trong cây trái để lấy năng lượng. Cây cỏ khi chết đi sẽ bị phân hóa bằng các vi khuẩn. Trong hai trường hợp đó dưỡng khí kết hợp với đường để biến thành năng lượng và thải carbon dioxide và nước ra ngoài khí quyển. Khi cây cỏ bị đốt cháy thì carbon dioxide chứa trong cây cũng được phóng thích ra ngoài không khí. Quá trình quang hợp phụ thuộc vào lá cây, nên vào mùa Đông khi cây rụng hết là thì lượng carbon dioxide trong không khí cao hơn mùa Xuân hay mùa Hè. Con người thay đổi chu trình carbon Trước cuộc cách mạng công nghiệp vào thế kỷ thứ 18 thì chu trình carbon lên xuống theo thiên nhiên. Theo những dữ kiện thu thập từ Nam Cực thì số lượng carbon trong không khí lên xuống theo nhiệt độ. Trong mấy thế kỷ vừa qua con người đã thay đổi chu trình carbon bằng những hoạt động như là đốt nhiên liệu hóa thạch hay đốn rừng. Khi đốt nhiên liệu hóa thạch thì carbon dioxide trữ trong đó được thải ra ngoài không khí. Theo cơ quan NASA thì năm 2009 con người thải ra ngoài khí quyển 8.4 tỷ tấn carbon bằng cách này. Khi đốn rừng thì con người đã loại bớt nguồn hút khí carbon dioxide từ không khí để tồn trữ trong cây cối. Hơn nữa cây cối mục thì lại phóng thích carbon dioxide ra ngoài không khí. Cũng theo NASA thì con người thải gần 1 tỷ tấn carbon ra ngoài không khí mỗi năm vì sự thay đổi cách dùng đất đai. Đường cong Kneeling. (Hình: en.wikepedia.org) Ông Charles Keeling, một nhà hải dương học tại viện Scripps Institute of Oceanography, đã thu thập và tạo nên một bản dữ liệu về nồng độ của khí carbon dioxide trong khí quyển từ năm 1958 tại đài quan sát Mauna Loa (Mauna Loa Observatory) ở đảo Hawaii. Bây giờ người ta gọi là bản dữ liệu đó là “đường cong Kneeling.” Dữ liệu của ông Keeling cho thấy là gần đây con người đã làm tăng nồng độ của carbon dioxide trong khí quyển nhiều nhất từ hơn 500,000 năm nay. Ảnh hưởng của sự thay đổi chu trình carbon Sự tăng thêm carbon dioxide trong không khí có ảnh hưởng lớn đến mọi sinh vật trên thế giới. Vì carbon dioxide là một chất có hiệu ứng nhà kính, có nghĩa là carbon dioxide giữ nhiệt từ mặt trời chiếu xuống trong bầu khí quyển chứ không cho thoát ra ngoài không gian. Càng nhiều carbon dioxide trong khí quyển thì nhiệt độ trên trái đất càng tăng lên. Khi nhiệt độ tăng lên thì băng đá trên vùng Bắc và Nam Cực sẽ bị tan ra nhiều và làm mực nước biển dâng lên. Ở những quốc gia ven biển như Việt Nam thì những vùng thấp gần sát mặt biển có nguy cơ bị chìm vào trong nước biển. Khoảng 30% carbon dioxide mà con người cho ra ngoài khí quyển sẽ được tan vào trong nước biển. carbon dioxide trong nước biển tạo nên acid carbonic và làm cho biển có nhiều tính acid hơn bình thường. Điều này có ảnh hưởng tới môi sinh của các loài sống dưới nước. Tăng thêm lượng carbon dioxide trong không khí cũng có ảnh hưởng tới cây cỏ trên mặt đất. Cây cỏ sẽ tiêu thụ khoảng 25% số carbon dioxide mà con người cho ra ngoài khí quyển. Vì có nhiều carbon dioxide nên cây sẽ tăng trưởng nhiều hơn. Nhưng có loại cây thích ứng tốt hơn loại cây khác, nên tăng thêm carbon dioxide có thể thay đổi hình dạng của rừng. Thí dụ cây bụi mọc mạnh hơn là nhiều loại cỏ nên có thể lấn lướt những loại cỏ khi carbon dioxide tăng thêm. Kết luận Chu trình carbon là những hiện tượng thiên nhiên trên trái đất rất quan trọng cho sự sống của muôn loài trên trái đất. Nhưng con người đã và đang làm thay đổi hiện tượng thiên nhiên này bằng những hoạt động của mình như dùng nhiên liệu hóa thạch. Hậu quả dài hạn khó có thể tiên đoán được, nhưng chắc là không tốt. Hà Dương Cự/Người Việt Nguồn: nguoi-viet Nguồn tài liệu: www.visionlearning.com, https://earthobservatory.nasa.gov, www.noaa.gov