_______________________________________________________________________________________________

CHƯƠNG 13

Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

1. CÁC LOẠI CHẤT GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ. 

   1. Các chất ô nhiễm thể khí.

   2. Chất ô nhiễm thể rắn: bụi ("Aérosols").

   3. Tiếng ồn.

   4. Phóng xạ.

2. HẬU QUẢ CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ. 

   1. Ảnh hưởng lên sức khoẻ con người.

   2. Ảnh hưởng đời sống sinh vật.

   3. Ảnh hưởng lên khí hậu.

   4. Mưa acid.

   5. Mỏng màn ozon.

Ô nhiễm không khí (ONKK) ngày càng gia tăng theo sự phát triển công nghiệp của các nước phát triển. Sự gia tăng sản xuất công nghiệp và sự lưu thông xe có động cơ làm cho sự thải vào không khí một số lượng ngày càng lớn của khói, khí độc và các chất ô nhiễm khác.

ONKK là do rất nhiều yếu tố tiêu biểu của văn minh hiện đại: gia tăng sản xuất năng lượng, luyện kim, giao thông, đốt rác...

Nguồn gốc của ô nhiễm không khí vô cùng đa dạng. Ðầu tiên là sự sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Tiếp theo là phụ phẩm dạng khí của công nghệ hóa học, bụi do luyện kim, kỹ nghệ xi măng... ngoài ra chất phóng xạ thể khí do các trung tâm hạt nhân, các hạt phóng xạ do thử vũ khí hạt nhân. Sau cùng, sự lên men chất hữu cơ tạo ra H2S và các hợp chất của S khác.

Ở đô thị, ONKK còn do lưu thông của xe có động cơ. Ở vùng xa đô thị, do sự sử dụng hóa chất trong nông nghiệp, các cơ sở hóa dầu.

ONKK rất khó phân tích vì chất ON thay đổi nhiều do điều kiện thời tiết và địa hình. Hơn nữa, nhiều chất còn phản ứng với nhau tạo ra chất mới rất độc. Thí dụ, SO2 kết hợp với hơi nước tạo ra acid sulfuric.

I. CÁC LOẠI CHẤT GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

Người ta có thể xếp ô nhiễm không khí vào hai nhóm lớn: thể khí và thể rắn. Các khí chiếm 90%, còn lại là chất rắn. Ngoài ra người ta còn xem tiếng ồn cũng là một loại ONKK. (Bảng 1).

a. Thán khí (CO2, dioxyd carbon)

CO2 là chất cấu tạo bình thường của khí quyển. Nồng độ 350ppm (1988), nhưng không ổn định mà tăng liên tục từ cuối thế kỷ trước. Chủ yếu là do người ta dùng nhiên liệu hóa thạch để tạo năng lượng. Năm 1986 tổng số năng lượng tạo ra trên thế giới đã vượt 11 tỉ tấn đương lượng carbon, mà 9/10 là từ nhiên liệu hóa thạch.

Biết rằng 12g C khi bị đốt cháy tạo ra 44g CO2 , ta thấy lượng CO2 tạo ra từ sự oxyd hoá số nhiên liệu trên lớn cỡ nào. Ước lượng có 19 tỉ tấn CO2 thải vào khí quyển trong năm 1985 do văn minh kỹ nghệ (Ramade, 1989).

Việc sử dụng nhiên liệu hoá thạch ngày càng tăng hơn một thế kỷ nay đã làm xáo trộn chu trình carbon. Con người đã làm cản trở sự cân bằng động giữa lượng CO2 thải ra (hô hấp, lên men, núi lửa) và lượng hấp thu (quang hợp và trầm tích). Các nhân tố ổn định sự cân bằng không còn hữu hiệu, lượng CO2 từ 268ppm vào giữa thế kỷ đã lên đến 350ppm hiện nay.

Sự xáo trộn chu trình carbon do hoạt động của chúng ta là 1 hiện tượng sinh thái học đáng quan tâm hàng đầu vì các hậu quả của nó có thể dự kiến được.

Bảng 1. Chủng loại và nguồn gốc các nhóm chất ONKK chính

b. Monoxyd carbon, CO

Trong điều kiện tự nhiên, CO có hàm lượng rất nhỏ, khoảng 0,1 - 0,1 ppm. Nguồn gốc tự nhiên của nó còn chưa biết hết. Núi lửa, sự dậy men ở môi trường hiếm khí, sấm chớp, cháy rừng là nguồn chủ yếu của CO.

Các sinh vật biển cũng có vai trò đáng kể. Các tảo nâu như Fucus và Neocystis, sứa Physalia physalis và các sứa ống khác cũng có chứa CO với lượng đáng kể. Ngoài ra thực vật cũng tạo ra CO khi các tinh dầu thực vật bị oxyd hoá.

Mặc dù vậy, sự đốt nhiên liệu do con người vẫn là nguồn ô nhiễm chủ yếu. Ðộng cơ xe hơi là nguồn thải chính của CO. Chỉ riêng Hoa Kỳ, trong những năm 1970, có đến hơn 67 triệu tấn khí CO thải vào không khí do xe hơi hàng năm. Ngoài ra, sự đốt than đá, củi và sự cháy rừng cũng là nguồn thải CO do con người.

CO có nhiều tác động khác nhau lên sinh vật. Liều quá cao sẽ gây độc cho thực vật vì ngăn chặn quá trình hô hấp. Ðộng vật máu nóng rất mẫn cảm với CO, vì CO kết hợp với hemoglobin, tạo thành carboxyhemoglobin, làm các tế bào thiếu oxygen, gây ngạt thở. Hít không khí ô nhiễm 6,4 x 1000 ppm CO trong vòng 2 phút gây nhức đầu và choáng váng, trong vòng 15 phút có thể bất tỉnh và tử vong. Liều 100ppm CO được xem là giới hạn tối đa cho phép (Ramade, 1987).

c. Hydrocarbon, C_x H_y

Thực vật là nguồn tạo ra Cx Hy thuộc nhóm terpène tự nhiên. Còn nguồn nhân tạo là do máy nổ hay diesel cũng như lò sưởi dùng dầu cặn (fuel). Sự cháy không trọn vẹn các hợp chất CxHy không no sẽ tạo ra peroxy-acyl-nitrates (PAN) trong không khí đô thị bị ô nhiễm nặng và nắng nhiều gây nên sương mù quang hóa (Smogs photochimiques). Cũng trong quá trình cháy không hoàn toàn sẽ tổng hợp nên chất Cx Hy đa vòng gây ung thư, như benzo-3,4-pyrene, benzanthracène...

d. Aldéhydes

Chất acroléine là hợp chất rất độc và gây kích thích (irritant) có trong không khí quanh nhà máy và cả trong hơi thải của sự cháy không hoàn toàn. Các nhà máy lọc dầu, lò đốt rác và máy nổ là nguồn thải acroléine chủ yếu. Nó còn là một trong những chất độc của khói thuốc lá.

e. Dioxid lưu huỳnh, SO2

Núi lửa là nguồn tự nhiên chính yếu của SO2. Nhưng đa phần của nó thải vào không khí là do hoạt động của con người, chủ yếu cũng do sự đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. Than đá và dầu FO (fuel oil) chứa một lượng đáng kể SO2. Than đá có thể chứa 5% và dầu nặng 3% lưu huỳnh. Luyện kim và điều chế acid sulfuric cũng có vai trò thải ra lưu huỳnh.

SO2 thải vào không khí có thể biến đổi thành SO3 và acid sulfuric. Chất này là một nguyên nhân của mưa acid ở nhiều vùng trên thế giới. SO2 cũng rất độc đối với thực vật và động vật.

f. Dẫn xuất của Nidrogen

Các oxyd nitơ (NO và NO2) là khí cấu tạo của khí quyển. Nhưng chúng là sản phẩm với số lượng quan trọng của sự cháy ở nhiệt độ cao và nhất là các máy nổ xăng và dầu. Chúng là những chất có vai trò đáng kể trong ONKK. NO2 là một khí bền vững, màu vàng sậm, làm giảm tầm nhìn và tạo nên màu nâu đặc trưng bao phủ vùng đô thị. Nó có độ hấp thụ mạnh đối với tia cực tím tạo nên ô nhiễm quang hóa học. NO2 cũng tạo ra mưa acid.

g. Ozon (O₃)

Ðó là một chất cấu tạo khí quyển. Nồng độ O3 tăng dần theo cao độ và đạt trị số tối đa trong tầng bình lưu, trong khoảng 18 -35 km. Trong không khí đô thị có nhiều sương mù quang hoá, nồng độ O3 có thể lên trên 1 ppm. Khi đó nó trở nên độc cho sinh vật. Nếu ONKK đô thị gây nên O3 ở gần mặt đất, thì 1 quá trình ô nhiễm khác lại làm giảm O3 trong tầng bình lưu. Việc giảm này là do các oxyd nitơ từ sự cháy, sự sử dụng ngày càng tăng phân đạm và nhất là việc thải khí Fréons (Molina và Rowland, 1974, 1975).

Sự thải các hạt rắn vào khí quyển tạo nên yếu tố quan trọng cho ONKK do hoạt động của con người . Cần nhớ rằng có nhiều nguồn tự nhiên có bụi (xâm thực gió, núi lửa). Sự can thiệp của con người còn thêm vào đó một lượng bụi bổ sung.

Sự cháy không trọn vẹn là nguồn thải chính. Các máy nổ thải ra các chất khoáng không cháy hay bụi khói ra từ ống xả khói.

Có 2 nhóm bụi xếp theo kích thước của chúng:

- Hạt lớn, kích thước lớn hơn

- Hạt nhỏ, dưới , còn được gọi một cách sai lầm là aerosols.

a. Nguồn gốc và cấu tạo của bụi

- Phần lớn bụi trong khí quyển là từ các trận bão cát trong vùng sa mạc. Ðó thường là các hạt cỡ 0,3(m, đa số gốc silic. Núi lửa thải vào không khí các hạt kích cỡ khác nhau và khí SO2. Bão biển tạo ra sương mù biển (embruns). Sự cháy rừng và hình thức du canh tạo ra bụi có nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo. Sương mù màu xanh dương do vệ tinh quan sát được bên trên châu Phi, ÐNÁ và Brésil là do các nguyên nhân vừa kể.

- Sự đốt cháy thải vào khí quyển nhiều chất khoáng, kim loại và bồ hống. Khói nhà máy và nhà dân sử dụng than và dầu nặng cũng chứa nhiều bụi như vừa nói. Khói xả xe hơi còn chứa nhiều chì.

Hình 1. Núi lưả phun

Hình 2. Cháy rừng

Kỹ nghệ khai mỏ, chế tạo hay sử dụng vật liệu xây dựng: cát, xi măng, công trình xây dựng, công chánh... thải nhiều bụi vào không khí. Kỹ nghệ luyện kim, kho chứa quặng mỏ, than đá, gang... tạo một lượng bụi lớn. Bụi ở vùng kỹ nghệ gồm thạch anh, vôi, thạch cao, asbeste. Asbeste là một loại amiante, sử dụng rất nhiều làm dụng cụ cách nhiệt. Ðó là silicat magne ngậm nước dùng làm bố thắng, tấm lợp... Nó gây tổn thương phổi không phục hồi dù với liều rất thấp. Ngoài ra còn có oxyd sắt, oxyd kim loại khác và á kim.

b. Ảnh hưởng của bụi

Các hạt rơi trên lá cây làm giảm hoạt động quang hợp và ngăn cản sự nảy mầm của hạt phấn vì tác động cơ học. Bụi xi măng gây bệnh chlorosis cho lá cây.

Sức khoẻ người bị tác động mạnh do không khí ô nhiễm bụi. Các hạt lớn được lọc bỏ bởi xoang mũi, hầu và khí quản, nhưng những hạt có đường kính nhỏhơn có thể đến phế quản và các hạt nhỏ hơn vào đến phế bào. Chúng gây nhiều hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe người.

Bảng 1. Bảng mức độ tiếng ồn và phản ứng của người

Nguồn : Hội đồng Chất lượng môi trường hoa Kỳ (1970) trong Dasmann (1984)

Ða số linh trưởng là những động vật gây ồn và con người cũng không phải ngoại lệ. Cho nên chỗ đông người, như đô thị là những nơi rất ồn ào. Ô nhiễm tiếng ồn là chuyện không mới mẽ gì, nhưng ở những vùng phát triển mạnh về công nghệ thì ô nhiễm tiếng ồn đạt một qui mô mới. Tiếng ồn được tính bằng decibel.

Bảng thang bậc decibel là sự đo mức độ năng lượng tiếng ồn. Thang này tính theo logarithm, có ý nghĩa là mức 130 decibel thì 10 lần lớn hơn 120 decibel, và 100 lần lớn hơn 110 decibel. Trong môi trường yên tĩnh, tiếng ồn ở mức 50 decibel hay ít hơn . Ở 80 decibel tiếng ồn trở nên khó chịu ( gây phiền nhiễu, annoying). Vậy mà ở thành phố, con người thường phải chịu đến mức 110 decibel hay hơn, như gần các máy dập kim loại, sân bay, discotheque (Dasmann, 1984). Các mức độ tiếng ồn khác nhau có thể gây các phản ứng khác nhau cho người (Bảng 1).

a. Sơ lược về phóng xạ

Từ khi có sự phát triển của năng lượng hạt nhân và vũ khí nguyên tử, thì có nhiều ý kiến khác nhau về sự an toàn của các mức độ thấp của phóng xạ lên môi trường. Tất cả chúng ta đều tiếp xúc với phóng xạ cơ bản (background radiation) từ tia vũ trụ và sự phân hủy tự nhiên của các đồng vị phóng xạ. Vài người xem đó là có lợi vì nó thúc đẩy cơ chế nhân đôi ADN. Những người khác lại cho là không có một mức độ phóng xạ nào là an toàn cả. Sự đóng góp của nhiều nguồn khác nhau vượt quá mức phóng xạ cơ bản của một nơi thì tùy thuộc vào địa chất địa phương. Một trong những nguồn phóng xạ quan trọng nhất là khí radon, nó có thể đạt mức gây tác dụng ở trong các nhà ở kém thoáng khí, đặc biệt nếu nhà xây trên nền đá hoả nham (như hoa cương chẳng hạn, HTH) (Mose và CSV, 1992).

Có 3 yếu tố xác định đồng vị phóng xạ là độc hay không. Thứ nhất tính chất và cường độ của sự phân hủy phóng xạ có liên quan đến khối lượng và năng lượng của các hạt tạo ra. Thứ nhì, thời gian bán hủy (half life) của chất đồng vị. Thứ ba là sinh hóa học của nguyên tố phóng xạ. Về mặt sinh hóa học, các đồng vị phóng xạ của các nguyên tố có cùng tác động với các đồng vị ổn định của chúng (tức là các nguyên tố tương ứng) và tích lũy trong các cơ quan đặc biệt trong cơ thể sinh vật.

b. Tính chất và cường độ của các sản phẩm phân hủy phóng xạ

Khi một nguyên tử của một chất phóng xạ phân hủy, nó sẽ tạo ra một trong 4 loại hạt sau: hay trung hòa (neutron). Nó có thể phân hủy một hay nhiều lần cho đến khi nguyên tử ổn định.

Sự ảnh hưởng của chất phóng xạ đối với người được biểu diễn bằng nhiều cách. Ðơn vị được sử dụng khá phổ biến là rad. Rad là lượng phóng xạ được hấp thu, hoặc đơn giản hơn là lượng năng lượng được đưa vào trong mô (hay một môi trường khác) khi năng lượng đó phóng xạ (irradiated). Một rad bằng 100 ergs (đơn vị của năng lượng) đi vào một gram mô.

Cường độ phóng xạ được đo bằng đơn vị quốc tế là becquerel (Bq), và là số nguyên tử phân rã trong 1 giây. Trước kia, tính phóng xạ (radioactivity) được đo bằng curie (Ci) và bằng số lần phân rã của 1g radium trong 1 giây. Suy ra: Bq và 1

Hạt alpha gồm 2 protons và 2 neutrons và là nhân helium mang điện tích dương. Các hạt alpha quá lớn so với các hạt phóng xạ khác. Dù chúng chỉ đi ít cm trong không khí và vài mm trong mô cơ thể, khối lượng lớn của chúng gây hại rất lớn khi chạm tới tế bào, đặc biệt khi được hít vào phổi của động vật có xương sống.

Hạt beta là một điện tử có điện tích âm. Các hạt beta có khả năng xuyên thấu mạnh hơn các hạt alpha, có thể dến vài mét trong không khí. Nguồn phóng xạ beta có thể ngăn chặn bởi một màng nhựa mỏng. Khối lượng nhỏ của chúng gây hại hơn hạt alpha cho mô sinh vật.

Tia gamma là lượng tử của phóng xạ điện từ (quanta of electromagnetic radiation). Chúng xuyên thấu rất sâu và có thể đi qua nhiều cm chì (Walker và CSV, 1996, tr.21), hay cả vài mét chì! (Ramade, 1987, tr.205). Tác hại của chúng cũng giống như các hạt beta.

Hạt trung hòa không mang điện tích và chỉ được phóng thích khi vài nguyên tố bị bắn phá bằng tia alpha và gamma. Chúng phản ứng với các nguyên tố khác chỉ bằng va chạm trực tiếp (direct collision). Sự sản xuất ra các hạt trung hòa là cơ sở cho sự phân đôi hạt nhân trong lò phản ứng. Hạt trung hòa có thể xuyên qua bề dầy nhiều cm chì.

Trong lĩnh vực sinh học, nếu chúng ta đo tính phóng xạ của một chất chỉ bằng becquerel thì được ít thông tin về tác động gây cho các mô cơ thể bởi vì becquerel không kể đến tính chất phân rã hạt nhân, nhất là tần số của nó. Cho nên người ta sử dụng thêm hai đơn vị gray và sievert.

Gray (Gy) là lượng phóng xạ làm cho 1 kg mô hấp thụ 1 joule năng lượng. Tuy nhiên, nhiều loại phóng xạ khác nhau gây ra nhiều loại tác hại khác nhau cho mô bởi cùng một năng lượng. Ðiều này đôi khi khó hiểu, nên cần sự diễn tả đơn giản hơn. Nếu một võ sĩ hạng nặng nện vào cằm anh bằng 100 cú đấm và chia số X joule năng lượng cho mỗi cú đấm, thì anh cảm thấy bị đau và xương hàm không bị thiệt hại gì. Nhưng nếu anh ta dùng hết số X joule năng lượng cho chỉ một cú đấm thôi, thì chắc là anh bị bể xương hàm và bất tỉnh trong nhiều giờ. Nhà quyền anh đã dành cùng một năng lượng cho cái cằm của anh, nhưnh tỉ lệ chia (chia cho 1 hay 100) của năng lượng gây nên các ảnh hưởng khác nhau. Do đó, cần có đơn vị khác, đó là sievert.

Sievert (Sv) tính đến các cách khác nhau mà theo đó cùng một năng lượng có thể được dành cho mô. Sự tiếp xúc "an toàn" hàng năm của công chúng thường được cho là 5 mSv. Một lượng 20 mSv (lượng mà hàng trăm công nhân nhận tại Chernobyl) là bằng với 20 Gy của phóng xạ beta hay gamma, hoặc chỉ bằng 1 Gy của hạt alpha. Nên hạt alpha có tác động gấp 20 lần của beta hay gamma, với cùng một số lượng gray như nhau (Walkre và csv, 1996).

c. Thời gian bán hủy (half life)

Thời gian bán hủy hay thời gian phân nửa đời sống của các đồng vị phóng xạ. Ðó là thời gian cần thiết để phân hủy phân nửa của số nguyên tử của đồng vị phóng xạ. Ðường biểu diễn phân hủy giảm theo hàm exponentiel. Thí dụ 32 P là đồng vị phóng xạ của lân dùng nhiều trong các thí nghiệm sinh học phân tử và sinh lý thực vật. Thời gian bán hủy của nó là 14 ngày. Nếu chúng ta bắt đầu từ ngày 0 với 1 g 32 P, thì vào ngày 14 chúng ta sẽ có 0,5 g 32 P và 0,5 g 32 S (lưu huỳnh ổn định). Vào ngày 28 chúng ta sẽ có 0,25 g 32 P và 0,75 g 32 S và tiếp tục như thế.

Qua 10 lần bán hủy, tính phóng xạ của một đồng vị không còn khác với mức phóng xạ cơ bản và được xem là "an toàn". Do đó 32 P có thể không cần các điều kiện ngăn ngừa sau 140 ngày phân rã.

d. Sinh hóa học

Vài đồng vị phóng xạ đặc biệt nguy hiểm bởi vì chúng có cùng cách tác động sinh hoá như các nguyên tố ổn định đối với cơ thể sinh vật. Thí dụ như hơn 80% của tổng iod của người được chứa trong tuyến giáp trạng nơi nó tạo ra kích thích tố tăng trưởng thyroxin. Nếu iod phóng xạ được hấp thu, nó sẽ tập trung trong tuyến giáp trạng và có thể gây ra ung thư tuyến này. Rõ ràng là ung thư tuyến giáp trạng đã được thấy tăng khủng khiếp ở dân chúng sống gần nhà máy Chemobyl (Kazakov và csv, 1992). Ðồng vị phóng xạ strontium phóng xạ theo sau sự phát tán chất này sau các vụ thử bom nguyên tử trong không khí vào những năm 1950 và 1960. Caesarium- 137 theo con đường của potassium và là vấn đề đặc biệt của các vùng chịu ảnh hưởng của các vụ tai nạn Chernobyl, Tây bắc Anh quốc và vùng Scandinavia (Bắc Âu). Các nơi mà chất dinh dưỡng được thực vật sử dụng nhiều lần thì phải cần đến nhiều thập niên để cho mức nhiễm bẩn ở Chernobyl hạ xuống mức phóng xạ cơ bản.

II. HẬU QUẢ CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

ONKK làm hại sức khoẻ của người, đời sống sinh vật và gây ảnh hưởng xấu cho môi trường, đặc biệt là khí hậu toàn cầu.

a. Gây hại sức khoẻ

ONKK có nhiều ảnh hưởng tai hại cho sức khoẻ con người. Chủng loại và sự trầm trọng của các ảnh hưởng này tùy thuộc vào loại hoá chất, nồng độ và thời gian nhiễm. Các nhóm đặc biệt nhạy cảm là những người bị rối loạn tim phổi, trẻ em, nhất là các em hiếu động và những người bị suyễn và bị nghẹt mũi phải thở bằng miệng.

Khó mà nói một cách chính xác chất độc nào gây ra một bệnh nào. Vì các chất ON tác động trong một thời gian dài, có sự cộng hưởng của nhiều chất và thời gian ủ bệnh lâu như bệnh khí thủng (emphysema), viêm phế quãn mãn tính, ung thư phổi và bệnh tim.

b. Sự tự vệ của cơ thể người chống ONKK

Rất may là hệ hô hấp người có nhiều cơ chế tự vệ chống lại ONKK. Khi ta hít vào, lông mũi chặn các bụi lớn và khi chất ON kích thích mũi thì ta nhảy mũi (hắt hơi) đẩy không khí ra. Hơn nữa vách mũi, khí quản, phế quản và vi phế quản được phủ chất nhày. Chất nhày thu giữ các bụi nhỏ và hoà tan vài chất ONKK. Phần lớn ống hô hấp được trải bởi màng tiêm mao (cilia), chúng uốn lượn đẩy chất nhầy và chất ô nhiễm về phía miệng nơi chúng sẽ được tống ra. Nếu phổi bị kích thích, chất nhầy chảy nhiều hơn và tạo ra ho, đẩy KK dơ và các chất nhầy bị ô nhiễm ra.

c. Sự quá tải và xuống cấp của cơ chế tự vệ

Khi bị nhiễm chất ô nhiễm mạnh hoặc thời gian ô nhiễm kéo dài tuy với nồng độ thấp, chất nhầy bị bão hoà, chất ô nhiễm sẽ vào sâu trong hệ hô hấp và gây hại nhiều hơn.

Bụi mịn rất hại vì có thể vào sâu mang theo các chất độc gắn vào các bề mặt của phế quản hay phế bào. Nhiễm khói thuốc lâu dài và các chất ô nhiễm khác như ozon, SO2, NO2 làm hủy hoại tiêm mao. Do đó vi khuẩn và các hạt mịn xuyên thấu phế bào làm viêm nhiễm và ung thư phổi.

Ngoài ra hút thuốc lâu năm và nhiễm ONKK lâu dài làm chất nhày nhiều, ngăn chặn luồng khí và tạo ra ho. Khi cơ của phế quản bị chai vì ho lâu, chất nhày tích tụ và thở ngày càng khó, sẽ dẫn đến viêm phế quản mãn tính.

Bệnh khí thủng (emphysema) xảy ra khi một số lớn phế bào bị hư hại làm cho bệnh nhân không thể thở ra hết khí trong phổi, phế bào bị đóng lại, khí độc sẽ lan sang các phế bào kế cận, chúng mất khả năng đàn hồi và có thể bị rách, làm giảm diện tích cần thiết để O2 vào máu. Bệnh nhân có thể chết vì suy tim hay nghẹt thở. Bệnh khí thủng giết chết nhiều người nhiều hơn ung thư và nan y.

Ung thư phổi là do sự tăng trưởng bất bình thường của tế bào màng nhày của phổi và phế quản. Hút thuốc là nguyên nhân hàng đầu, nhưng nó cũng do hít phải các chất ONKK: chất phóng xạ, bụi amiant, arsenic, crôm, nickel...

Các công nhân làm việc trong các nhà máy là đối tượng của ONKK mãn tính. Họ thường bị ho, thở ngắn, viêm phổi, viêm phế quản, khí thủng và ung thư phổi.

Ðáng chú ý là sợi asbete (một loại amiant) dù với lượng nhỏ nhưng vẫn gây ung thư phổi 15 đến 40 năm sau. Tấm lợp fibrociment có sợi amiant là một nguy hiểm tiềm tàng cho chúng ta.

Hình 3. Hệ hô hấp người

ONKK gây ảnh hưởng tai hại cho tất cả sinh vật.

a. Thực vật, ẩn hoa cũng như hiển hoa, đều rất nhạy cảm đối với ô nhiễm không khí. Mức độ nhạy cảm ở một vài nhóm thực vật, như địa y và tùng bách, cao đến nổi người ta đã nghĩ đến việc dùng chúng như là các chỉ thị sinh học cho các ô nhiễm này.

SO2 là một trong những chất ONKK rất độc cho thực vật. Kế đến là NO2, ozon, fluor, chì...Chúng gây hại trực tiếp cho thực vật khi chúng đi vào khí khổng (stomates). Chúng sẽ làm hư hại hệ thống giảm thoát nước và giảm khả năng kháng bệnh. ONKK cũng có thể ngăn cản sự quang hợp và tăng trưởng của thực vật; giảm sự hấp thu thức ăn, làm lá vàng và rụng sớm.

Mưa acid còn tác động gián tiếp lên thực vật và làm cây thiếu thức ăn như Ca và giết chết các vi sinh vật đất. Nó làm ion Al được giải phóng vào nước làm hại rễ cây ( lông hút) và làm giảm hấp thu thức ăn và nước. Những thiệt hại do ONKK gây ra cho rừng và nông nghiệp vì vậy rất quang trọng, nhất là ở những nước kỹ nghệ hoá.

b. Ðối với động vật, nhất là vật nuôi, thì fluor gây nhiều tai họa hơn cả. Chúng bị nhiễm độc do hít trực tiếp và qua chuỗi thức ăn. Chì cũng có nhiều tác hại cho động vật.

Mưa acid gây nhiều thiệt hại cho động vật thủy sinh. Ơí Thụy Ðiển, 4000 hồ không còn cá. Hoa Kỳ, Canada, Anh... cũng có hiện tượng như vậy.

Có sự tác động hỗ tương giữa ONKK và các nhân tố khí hậu. Hướng gió, độ chiếu sáng, lượng mưa chi phối cường độ ONKK. Ngược lại, khi mà ONKK ở mức độ cao sẽ biến đổi nhân tố khí hậu, như dòng quang năng rọi tới trái đất sẽ bị giảm theo ngày có sương mù ở đô thị.

Aính hưởng ONKK lên vi khí hậu là hiển nhiên. Nhưng đối với khí hậu toàn cầu thì vấn đề hết sức phức tạp. Thật vậy, sự gia tăng lượng thán khí trong KK hay sự gia tăng lượng bụi làm việc đánh giá nhiệt độ mặt đất trở nên khó khăn.

a. Ảnh hưởng trên đại khí hậu (macroclimat)

Khí hậu trung bình ở mặt đất tùy thuộc trước hết vào số năng lượng nhận được trên mỗi đơn vị diện tích. Cường độ năng lượng mặt trời khi xuyên qua khoảng không vũ trụ để đến mặt đất chịu chi phối bởi nhiều thông số. Ðó là hệ số hấp thu và phản xạ của các hạt chất rắn, là do gốc của các tia ánh sáng tới.

* Hiệu ứng nhà kính. Ða số các khí đều trong suốt đối với bức xạ nên hệ số hấp thu bằng không. Ngược lại, CO2, các oxyd nitơ và ozon hấp thu một phần quang phổ bức xạ mặt trời, đặc biệt vùng hồng ngoại (infra-rouge), là các bức xạ sống ngắn chứa nhiều nhiệt năng. Do đó chúng có đặc tính tái hấp thu các tia hồng ngoại phát ra bởi mặt đất và biển (do nóng lên dưới tia mặt trời) trước khi thoát vào không gian. Cho nên các khí này tạo nên "hiệu ứng nhà kính" (green house effect) làm gia tăng nhiệt độ ở hạ tầng khí quyển. Hơi nước trong khí quyển cũng có vai trò tương tự.

Hình 4. Sự gia tăng hàm lượng CO2 theo thời gian

Hiệu ứng nhà kính làm cho nhiệt độ trái đất gia tăng, gây hiện tượng nóng lên toàn cầu (global warming). Băng ở 2 cực trái đất tan, nước biển dãn nở làm chìm ngập các vùng thấp và các hải đảo. Ngoài ra, hạn hán, lũ lụt sẽ thường xuyên hơn; mưa bão dữ dội hơn.

Mặt khác độ vẫn đục của KK có vai trò ngược lại, làm giảm nhiệt độ ở mặt đất, trong khi làm tăng nhiệt độ tầng bình lưu.

Hoạt động của con người làm thay đổi các hệ số hấp thu, phản xạ và phát tán cường độ ánh sáng, nên làm thay đổ khí hậu toàn cầu. Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất ô nhiễm, đặc biệt là của CO2 và bụi (aérosols), là đối tượng rất nhiều cơ quan và các nhà khoa học nhằm tìm hiểu ảnh hưởng của chúng lên khí hậu hiện tại và tương lai.

b. Ảnh hưởng lên khí hậu địa phương (Mésoclimat)

Ở mức độ vùng, sự biến đổi khí hậu liên hệ với ONKK đã được biết từ lâu. Các vùng đô thị ô nhiễm nặng có khí hậu bị thay đổi, khác đáng kể với vùng lân cận.

Ảnh hưởng chính thấy ở sự chiếu sáng ở mặt đất. Ánh sáng bị giảm bởi độ đục ở hạ tầng khí quyển. Hơn nữa vào mùa đông sương mù kỹ nghệ (smogs) là một trong những vấn nạn của các thành phố kỹ nghệ.

Hình 5. Sương mù quang hóa ở thành phố Los Angeles, Hoa Kỳ

Các chất SO2, NOx do con người thải ra là nguồn chủ yếu gây lắng đọng acid. Chúng có thể kết với khói hay bụi tạo thành bụi acid lưu lại trong khí quyển. Chúng có thể nhận nguyên tử oxygen trong khí quyển và sau đó hoà tan vào nước mưa tạo acid sulfuric H2SO4 và acid nitric HNO3 , rơi xuống dưới dạng mưa, tuyết, mưa đá.

Mưa acid đặc biệt nghiêm trọng ở các vùng chịu ảnh hưởng của việc dùng nhiên liệu hóa thạch: như than đá, dầu mỏ. Ơí Châu Âu, Bắc Mỹ là các nơi nghiêm trọng nhất. Vào ngày 10.04.1974 ở Pilochry (Scotland), pH nước mưa là 2,4. Kỷ lục thế giới ghi nhận ở Wheeling, West Virginia, USA,1979, với pH nước mưa là 1,7 tức là ở khoảng nước trái chanh và nước acid đổ bình acquy xe hơi (theo Vie le Sage,1982).

Sự giảm pH của nước làm giảm sự đa dạng và sản lượng sơ cấp của phiêu sinh thực vật, nền tảng của chuỗi thức ăn, ảnh hưởng gián tiếp đến sản lượng thứ cấp.

Sự acid hoá cũng gây ảnh hưởng độc trực tiếp cho cá nước ngọt, đặc biệt cá Hồi ở các hồ Canada và Thụy Ðiển.

Màn ozon chiếm khỏng 2/3 trên của tầng stratosphere, tức cách mặt đất từ 20 - 40 km. Tầng này là tấm màn che bảo vệ sinh vật khỏi bị gây hại bởi tia cực tím (UV, utraviolet) được biết có thể gây ung thư và đột biến.

Khi tia cực tím chạm các phân tử ozon, nó sẽ cắt các phân tử này, để tạo ra O và O2. Các chất này mau chóng kết hợp trở lại, tái tạo ozon và sinh nhiệt... như vậy là tầng ozon là tầng có thể tái tạo, biến tia cực tím có hại trở thành nhiệt (vô hại).

Sự sống trên trái đất tùy thuộc vào tác động bảo vệ này cuả tầng ozon. Nếu không, sự sống không thể tồn tại.

Hình 6. Thay đổi nồng độ của O3 và ClO theo vĩ độ

Nhưng vài hoạt động của con người lại phá tầng ozon. Ba hoạt động chủ yếu đã được liệt kê: sử dụng CFCs (còn gọi là khí freon), động cơ phản lực siêu thanh và nổ vũ khí hạt nhân.

a. Khí freon

Còn được biết với tên chloro-fluoro-carbon (CFC), dùng trong máy lạnh, tủ lạnh, máy điều hòa không khí và các bình xịt (keo xịt tóc, chống mùi = deodorant). Chúng tác dụng với ozon ở tầng bình lưu, làm mỏng lớp bảo vệ này.

Phản ứng được tóm tắt như sau:

- Khí freon bị phân giải bởi tia cực tím trong tầng bình lưu, tạo ra gốc clor tự do.

Gốc clor tự do có thể phản ứng với ozon ở màn ozon, làm giảm nồng độ ozon và loại trừ màn ngăn chặn tia cực tím.

- Một phân tử của khí freon có thể phân hủy thành hàng ngàn phân tử ozon, bởi vì gốc Clor tư do có khả năng tái tạo.

Oxid clor cũng có thể phản ứng với ozon:

b. Các máy bay phản lực siêu thanh

Bay ở tầng stetratosphere cũng phá màn ozon vì động cơ phản lực thải ra oxid nitric. Khí này phản ứng với ozon để tạo ra dioxid nitrogen và oxygen.

c. Sự nổ vũ khí hạt nhân: cũng tạo ra oxid nitric, phá hủy màn ozon cũng giống như phản ứng trên.

Ngoài ra phân đạm sử dụng trong nông nghiệp cũng có thể chuyển thành oxid nitric thoát lên tầng stetratosphere để phản ứng với phân tử ozon và tàn phá màn này.

Màn ozon bị mỏng sẽ làm tia cực tím gia tăng ở mặt đất. Ở liều hợp lý, tia UV làm sậm da và kích thích sự tạo vitamin D ở da. Tuy nhiên, phơi dưới tia UV mạnh dễ gây phỏng nặng và dẫn tới ung thư da. Các nhà nghiên cứu y khoa tin rằng màn ozon giảm đi 1% có thể làm tăng 2% ung thư da. Ước lượng từ đây đến năm 2000, ozon mỏng đi 10 - 15% thì ung thư da sẽ tăng 20 - 30 %. Màng ozon mỏng còn gây bịnh mù mắt do đục thủy tinh thể.

Thực vật cũng chịu ảnh hưởng của tia UV. Chúng thường bị chết ở liều cao; còn ở liều thấp , thì lá cây bị hư hại, quang hợp bị ngăn trở, tăng trưởng chậm và đột biến.