Vi nhựa trong không khí: Ảnh hưởng đến khí hậu?

Những hạt nhựa bé tí đang lơ lửng trong bầu khí quyển có thể di chuyển qua quãng đường hàng ki lô mét và ảnh hưởng đến sự hình thành của mây, tức là có tiềm năng tác động đến nhiệt độ, lượng mưa và ngay cả biến đổi khí hậu.

Nếu trong vài thập kỷ trở lại đây, nhựa đã được nhìn nhận là chất gây ô nhiễm, khiến rùa biển và chim biển mắc kẹt, chất đống trong các bãi rác và dòng chảy thì mới trong vài năm, đã xuất hiện thêm một vấn đề khác của vi nhựa. Các nhà nghiên cứu đã bắt đầu lo ngại về việc liệu các hạt nhựa bé tí trong không khí, lơ lửng trong bầu trời từ những bọt biển hoặc những chiếc lốp xe quay tròn trên đường cao tốc, có thể có tiềm năng làm thay đổi khí hậu của chúng ta.

“Đây là điều mà mọi người còn chưa nghĩ đến – một khía cạnh khác của ô nhiễm nhựa”, nhà hóa phân tích môi trường Denise Mitrano của Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ ETH Zürich, một đồng tác giả bài báo “Potential impacts of atmospheric microplastics and nanoplastics on cloud formation processes” (Những tác động tiềm năng của vi nhựa và nano nhựa trong khí quyển lên các quá trình hình thành mây) xuất bản trên Nature Geoscience vào tháng 11/2022, nhấn mạnh vào điều các nhà nghiên cứu biết – và còn chưa biết – về việc nhựa có thể làm thay đổi những đám mây, có tiềm năng thay đổi hình thái nhiệt độ và lượng mưa.

Những đám mây nhựa

Những đám mây hình thành khi nước hoặc băng ngưng tụ thành “các hạt” trong không khí”: thông thường những hạt rất nhỏ bụi, muối, cát, bồ hóng, hoặc các vật liệu khác được ném lên không trung từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, cháy rừng, nấu ăn, núi lửa phun trào. Có vô số những hạt sol khí trên bầu trời – ngày một nhiều hơn kể từ thời Cách mạng Công nghiệp – chúng đều ảnh hưởng đến tất thảy từ chất lượng không khí chúng ta thở đến màu sắc của cảnh hoàng hôn, đến cả số lượng và các loại mây trên bầu trời của chúng ta.

Vào năm 2019, các nhà nghiên cứu tìm thấy vi nhựa trên Pyrénées, dãy núi phía Tây Nam châu Âu, có lẽ qua mưa hoặc tuyết.

Mãi cho đến gần đây, khi các nhà hóa học nghĩ đến những chất gây ô nhiễm trong không khí của chúng ta, họ vẫn còn chưa hề nghĩ đến nhựa. Các nồng độ ô nhiễm đều ở mức rất thấp, ai cũng nghĩ như vậy và nhựa được thiết kế để chống thấm nước và ứng dụng vào việc làm ra túi hoặc quần áo, dường như điều này khiến chúng không thích hợp lắm để hình thành ra “các hạt” tạo mây. Nhưng trong vài năm trở lại đây, các nghiên cứu đã xác nhận không chỉ các hạt vi nhựa có thể tạo thành các “hạt mây” mà còn có thể di chuyển xa nguồn tạo thành của chúng hàng trăm dặm. Và ngày một nhiều thêm nhựa trong không khí hơn mức các nhà khoa học nghĩ ban đầu. Tất cả chỉ thay đổi khi các nhà khoa học thấy sự đóng góp tiềm năng của nó đến các hiện tượng sương mù trong khí quyển – và có thể biến đổi khí hậu tương lai.

“Con người sáng tạo ra nhựa từ hàng thập kỷ nay, họ rất đáng được vinh danh cho những sáng tạo làm chuyển đổi xã hội theo nhiều cách. Nhưng tôi nghi ngờ vào khả năng họ tưởng tượng được ra chuyện nhựa sẽ trôi nổi khắp bầu khí quyển và có tiềm năng ảnh hưởng đến cả hệ thống khí hậu toàn cầu”. (Laura Revell, ĐH Canterbury)

“Con người sáng tạo ra nhựa từ hàng thập kỷ nay, họ rất đáng được vinh danh cho những sáng tạo làm chuyển đổi xã hội theo nhiều cách. Nhưng tôi nghi ngờ vào khả năng họ tưởng tượng được ra chuyện nhựa sẽ trôi nổi khắp bầu khí quyển và có tiềm năng ảnh hưởng đến cả hệ thống khí hậu toàn cầu”, Laura Revell, một nhà khoa học khí quyển tại trường Đại học Canterbury ở New Zealand, nói. “Chúng ta vẫn còn đang tìm hiểu về những gì chúng tác động lên con người, hệ sinh thái và khí hậu. Tất nhiên là từ những gì chúng ta biết thì không được ‘tốt’ lắm”.

Kể từ năm 1950, công nghiệp nhựa toàn cầu hằng năm chế tạo ra hai triệu tấn nhựa và ngày nay lên tới 450 triệu tấn. Và bất chấp mối e ngại về chất thải nhựa tích tụ ngày một nhiều trong môi trường, sản lượng vẫn cứ tăng – một số công ty dầu mỏ đang củng cố năng lực sản xuất nguyên liệu cho nhựa, nhất là khi yêu cầu về nhiên liệu hóa thạch suy giảm. Một số dự án nghiên cứu đã ước tính đến năm 2025, 11 tỉ tấn nhựa sẽ tích tụ trong môi trường.

Nhựa được tìm thấy ở đất, nước, thềm đại dương… Và trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu đã cho thấy vi nhựa và nhựa nano cũng được vận chuyển đường dài qua không khí. Năm 2020, Janice Brahney của trường ĐH Bang Utah và bốn đồng tác giả xuất bản một bài báo trên tạp chí Science bài báo tiết lộ một lượng lớn nhựa ở các khu bảo tồn thiên nhiên của Mỹ. Brahney đã tìm thấy nhựa một cách tình cờ: cô tìm kiếm phosphorus để chứng minh phosphorus vận chuyển trong không khí ảnh hưởng đến hệ sinh thái ở các khu vực này như thế nào nhưng cuối cùng lại phát hiện ra những mảnh nhiều màu sắc trong đáy ống nghiệm của mình. Nghiên cứu của cô đã dẫn ra một manh mối, “Đó là mưa nhựa”.

Bộ dữ liệu của Brahney đã mở cánh cửa cho những nhà chuyên nghiên cứu về mô hình để cung cấp cách xác nhận ra các loại nhựa đó đến từ đâu. “Đó thực sự là một bộ dữ liệu đẹp”, Natalie Mahowald của ĐH Cornell, người đã thực hiện nghiên cứu mô phỏng.

Mahowald đã đặt các nồng độ nhựa mà Brahney đã thu thập và lập bản đồ chúng với các hình thái khí tượng, qua đó biết được các nguồn phát thải của nhựa, bao gồm đường xá, nông nghiệp, đại dương. Trên đường, lốp và phanh xe ném vi nhựa vào không khí; trên đồng, nhựa từ các túi, chai, ống nhựa sử dụng trong trồng trọt; trong hộ gia đình, vi nhựa từ quá trình giặt quần áo trong máy giặt, gia nhập dòng nước thải cùng nhiều loại nhựa khác rồi chảy vào các nhà máy xử lý chất thải, nơi phân tách chất thải rắn khỏi chất thải lỏng, và khoảng một nửa trong số đó được chuyển thành phân bón sinh học bón cho đồng ruộng, Mahowald nói. Với nguồn đại dương, các khối chất thải nhựa bị phân hủy thành các vi nhựa. Chúng trôi nổi trên bề mặt đại dương rồi theo hơi nước vào bầu khí quyển.

Mô hình của Mahowald đưa ra kết luận là ở miền Tây Mỹ, 84% vi nhựa từ đường xá, 5% từ bụi nông nghiệp, và 11% từ đại dương. Do nhựa rất nhẹ nên những miếng, hạt có chiều ngang vài chục micro mét cũng theo gió bay ra. Mô hình cũng tiết lộ là một số vi nhựa được tìm thấy cách nguồn phát của chúng hàng ngàn dặm. Càng nhỏ thì chúng càng có khả năng ở trên cao lâu hơn.

Các hạt vi nhựa có thể tồn tại trong không khí hàng giờ, hàng ngày hoặc hàng tuần. Nguồn phát quá nhiều nên chúng luôn luôn có mặt trong không khí: quá đủ để nhựa tìm đường vào phổi người.

Nghiên cứu để tìm ra chính xác có bao nhiêu nhựa trong bầu trời của chúng ta là điều vô cùng khó. Phần lớn các nghiên cứu đã thực hiện bằng việc gỡ các mảnh nhựa tí xíu khỏi màng lọc và đặt chúng vào kính hiển vi để có được một ước lượng về hình thái, màu sắc, sau đó sử dụng các kỹ thuật phổ để xác nhận nguồn. Những mảnh nhỏ hơn là những mảnh khó nhận diện nhất.

Gần một tá nghiên cứu đã chứng tỏ các nồng độ vi nhựa trong không khí ở phạm vi từ 0,01 hạt mỗi mét khối ở Tây Bắc Thái Bình Dương đến hàng trăm hạt mỗi mét khối ở London và Bắc Kinh. Có lẽ các thành phố này đều có các mức ô nhiễm trên thực tế lớn hơn, dù các nghiên cứu này đều sử dụng kỹ thuật vô  cùng nhạy có thể nhận diện được những hạt vi nhựa nhỏ hơn (trên 10 micro mét).

Nồng độ các hạt nhựa ở kích thước nano thậm chí còn chưa được biết đến nhiều. Số lượng các hạt nhựa trôi nổi trong khí quyển hiện tại, dường như “chưa được ước tính đúng”, nhà hóa học khí quyển Zamin Kanji, đồng nghiệp của Mitrano ở ETH Zürich, nhận xét.

Và hiện tại, tỷ lệ nhựa trong tổng số sol khí rất nhỏ, vì vậy nhựa không đóng góp nhiều đến tác động khí hậu của sol khí, Mahowald nói. Ngay cả ở London và Bắc Kinh, nhựa chỉ chiếm một phần triệu trong tổng số sol khí. Nhưng sản lượng nhựa, và sự tích tụ của nhựa trong môi trường, vẫn đang tăng lên. Mahowald cho rằng “mọi điều chỉ có thể trở nên tệ hơn”.

Điều đó cũng đặc biệt đúng với các vùng ít ô nhiễm hơn – như vùng biển ở Nam bán cầu, Kanji nói. Kể từ khi nhựa có thể di chuyển tới những nơi xa hơn so với sol khí dày đặc hơn nên nó có thể trở thành chất ô nhiễm đáng kể ở các vùng này. Bài báo của Brahney và Mahowald kết luận là nhựa hiện mới chỉ chiếm hơn 1% sol khí do người tạo ra rơi lắng trên nhưng đáng báo động là chúng có thể lên tới 50% trên một vài vùng của đại dương theo hướng gió từ nguồn phát thải.

Chưa rõ mức độ tác động của nhựa

Tuy nhiên cách sol khí ảnh hưởng đến khí hậu như thế nào lại là một điểm mấu chốt trong các mô hình khí hậu, và có nhiều chi tiết về quá trình này vẫn còn chưa rõ ràng. Các sol khí khác nhau có thể làm thay đổi khí hậu thông qua phản xạ hoặc hấp thụ bức xạ mặt trời. Điều này còn phụ thuộc một phần vào màu sắc của các sol khí, ví dụ bồ hóng đen có xu hướng tạo ra hiệu ứng ấm lên trong khi muối phản xạ lại làm lạnh. Sol khí có thể rơi lắng trên mặt đất và thay đổi suất phản chiếu, hay hệ số phản xạ, của băng và tuyết.

Sol khí cũng ảnh hưởng đến sự hình thành mây: các mảnh và hạt khác nhau có thể tạo ra các giọt nước hoặc băng ngày một nhỏ hơn, tạo qua các loại mây khác nhau ở các độ cao và khoảng thời gian khác nhau. Các đám mây băng mỏng ở độ cao lớn thường có xu hướng làm ấm bề mặt Trái đất như một tấm chăn trong khi các đám mây mịn và sáng ở độ cao thấp hơn thường có xu hướng phản xạ ánh nắng và làm mát Trái đất.   

Dẫu nhỏ bé nhưng các hạt sol khí lại có ảnh hưởng lớn đến khí hậu. Các hạt sol khí liên quan đến con người trên bầu trời thường có hiệu ứng làm lạnh kể từ thời Cách mạng Công nghiệp (không có chúng, sự ấm lên toàn cầu có thể lớn hơn 30 đến 50 % so với hiện nay). Và chúng còn có tác động lên thời tiết mạnh hơn cả khí nhà kính: ví dụ một thế giới ấm hơn do loại bỏ sol khí có thể sẽ có nhiều lụt lội và hạn hán hơn so với một thế giới ấm hơn bằng CO₂.

Revell và cộng sự đang nỗ lực thử mô phỏng cách vi nhựa có thể ảnh hưởng đến nhiệt độ bằng hấp thụ hay phản xạ bức xạ Mặt trời, một tính toán về “lực bức xạ”. Họ giả định là nhựa luôn luôn trong suốt, ngay cả khi điều đó không thật (và các vật liệu sẫm thì hấp thụ nhiều bức xạ Mặt trời hơn), và nồng độ vi nhựa toàn cầu là một hạt một mét khối, nghĩa là thấp hơn nồng độ được đo đạc ở London cả một nghìn lần. Với các giả định này, Revell tìm thấy tác động trực tiếp của vi nhựa lên lực bức xạ “vô cùng nhỏ đến mức không đáng kể” nhưng nếu nồng độ tới mức 100 hạt mỗi mét khối thì vi nhựa có thể đạt tới mức lực bức xạ tương đương với những sol khí đã được Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu đánh giá. Theo nghĩa đó, vi nhựa trở nên đáng kể hơn nhưng việc nó làm mát hay làm ấm Trái đất thì còn chưa được rõ.

Những hạt sol khí thường có tác động lớn hơn lên khí hậu thông qua ảnh hưởng của chúng lên các đám mây. Các hạt nhựa nguyên sinh thường kỵ nước và vì vậy không ảnh hưởng đến việc tạo mây nhưng khi “lão hóa” trong vòng vài giờ, chúng thường bị mài mòn hoặc có thể tích tụ cả muối từ biển và các hóa chất khác trong khí quyển nên thường có xu hướng hấp thụ nước. Các mảnh vi nhựa lại có rất nhiều “ngóc ngách” có thể giữ được nước nên dễ thúc đẩy việc hình thành giọt băng.

Trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu sinh của Kanji là Omar Girlanda đã thử thực hiện một số thí nghiệm ban đầu dưới những điều kiện cực đoan khác nhau, kết quả cho thấy vi nhựa có thể trở thành “máy tạo mây” tiềm năng. “Một số trong đó rất phù hợp với việc này như các hạt chứa bụi khoáng”, Kanji nói, “vốn là những hạt nhân tạo băng hiệu quả bậc nhất hiện nay”.

Kanji cho biết những bầu trời ô nhiễm nhựa nặng sẽ khiến tạo ra nhiều mây băng ở độ cao lớn, vốn có xu hướng làm ấm bề mặt Trái đất, và nhiều mây tích nước ở độ cao thấp, vốn có xu hướng làm mát Trái đất. Việc hiệu ứng nào sẽ lấn át vẫn còn là ẩn số. “Không có ý nghĩa gì để mô hình hóa nó vào thời điểm này, bởi những ước tính về vi nhựa trong khí quyển của chúng ta còn quá ít ỏi”, Kanji giải thích. Vi nhựa có thể ảnh hưởng đến những hình thái hóa hơi: về tổng thể, các đám mây bị ô nhiễm nhiều hơn có xu hướng tồn tại lâu hơn trước khi chuyển thành mưa so với các đám mây ít ô nhiễm hơn, và sau đó mưa lại rơi nhiều hơn.

Revell và cộng sự của mình hiện đang cố gắng cắt giảm các giả định trong công trình của mình, thực hiện nhiều tính toán chi tiết hơn bằng những ước tính thực tế hơn về các nồng độ, màu sắc và kích thước vi nhựa. “Tất cả những gì chúng tôi biết là vấn đề này sẽ vẫn cứ thời sự. Vi nhựa đang ngày một tồn tại lâu hơn. Chúng đang bị phân mảnh và chúng sẽ sớm hình thành những mảnh vi nhựa mới cho hàng thế kỷ tới. Chúng tôi vẫn chưa thực sự rõ vấn đề mà chúng tôi cam kết với chính mình lớn ở mức nào”.□

Thanh Hương lược dịch

Nguồn: https://e360.yale.edu/features/plastic-waste-atmosphere-climate-weather