Cháy rừng và ô nhiễm ôzôn

Một nghiên cứu mới kết luận cháy rừng có thể đẩy sự ô nhiễm ôzôn đến mức độ vượt quá tiêu chuẩn sức khỏe của Hoa Kỳ. Nghiên cứu này, do các nhà khoa học tại Trung tâm nghiên cứu khí quyển quốc gia (NCAR) thực hiện, tập trung vào những đợt cháy rừng năm 2007 tại California. Những đợt cháy rừng liên tiếp đẩy sự ô nhiễm ôzôn đến mức độ có tác hại đến sức khỏe trên diện rộng, bao gồm ngoại ô Californiam, cũng như vùng kế cận Nevada.

Nghiên cứu được công bố trên Geophysical Research Letters. NASA, Quỹ khoa học quốc gia đã tài trợ cho nghiên cứu.

Gabriele Pfister, nhà khoa học của NCAR, tác giả chính cho biết: “Tìm hiểu về tác động sức khỏe của cháy rừng là một việc rất quan trọng. Ôzôn có thể đạt đến mức độ gây tác hại cho sức khỏe ở cả những địa điểm không thể thấy khói cháy rừng”.

Mặc dù từ lâu các nhà khoa học đã biết rằng cháy rừng có thể ảnh hưởng đến chất lượng không khí bằng cách giải phóng các phần từ và khi vào khí quyển, nhưng những nghiên cứu về lĩnh vực này còn rất hạn chế. Cháy rừng làm trầm trọng thêm mức độ ô nhiễm ôzôn bằng cách giải phóng nitơ oxit và hyđrô cácbon, từ đó ôzôn được hình thành qua phản ứng hóa học trong ánh sáng mặt trời gần đám cháy hoặc ở những vùng xuôi chiều gió.

Các nhà nghiên cứu kết hợp những mô hình máy tính và khảo sát thực địa để nghiên cứu những đợt cháy rừung tại California bùng phát vào tháng 9 và tháng 10 năm 2007. Họ phát hiện rằng sự ô nhiễm ôzôn có xu hướng vi phạm mức độ an toàn sức khỏe gấp 3 lần khi cháy rừng bùng phát.

Tại thời điểm xảy ra cháy rừng, tiêu chuẩn sức khỏe cộng đồng đối với ôzôn do Cơ quan bảo vệ môi trường (EPA) đặt ra là 0.008 phần trên 1 triệu trong thời gian 8 tiếng đồng hồ. Sau đó, EPA đã thắt chặt tiêu chuẩn này thành 0.075 phần trên1 triệu. Dưới tiêu chuẩn chặt chẽ hơn, số lượng vi phạm đã có thể tăng gấp đôi.

Những đợt cháy rừng như tại miền Tây Canada mùa hè năm ngoái, có thể gây ô nhiễm ôzôn đến mức độ gây tác hại cho sức khỏe. (Ảnh: Cameron S. McNaughton)

Ôzôn ở tầng bình lưu đem lại lợi ích cho sự sống trên Trái Đất bằng cách chặn tia cực tím từ Mặt Trời. Ngược lại, ôzôn ở vùng khí quyển thấp hơn có thể đem lại một số vấn đề về sức khỏe, từ ho và đau họng đến những vấn đề nghiêm trọng hơn như hen suyễn, viêm phế quản và khí thũng. Ô nhiễm ôzôn mặt đất cũng làm tổn hại đến cây trồng và các thực vật khác.

Pfister cho biết: “Tình trạng cháy rừng được cho rằng sẽ xấu đi trongn tương lai, đặc biệt là khi khí hậu đang ấm lên. Tuy nhiên chúng ta mới chỉ bắt đầu hiểu về những tác động tiềm tàng của nó đối với con người và hệ sinh thái, không chỉ ở những vùng gần đám cháy mà cả những khu vực xuôi chiều gió”.

Tác động đối với vùng ngoại ô

Mức độ ôzôn gây tác hại cho sức khỏe xuất hiện hầu hết ở những khu vực ngoại ô. Phát hiện này có thể là kết quả của mô hình máy tính chi tiết tinh vi để xác định tác động đối với những vùng đô thị đông đúc và chất chội. Tuy nhiên, các tác giả cũng dự đoán rằng cháy rừng có ảnh hưởng lớn hơn đến mức độ ô nhiễm ôzôn ở nông thôn hơn thành thị. Nguyên nhân là do hóa học. Thành thị thường có nhiều nitơ điôxyt, chất ô nhiễm ở mức độ cao có thể giảm sự hiệu quả của quá trình hình thành ôzôn hoặc thậm chí phá hủy ôzôn.

Chrítine Wiedinmyer, nhà khoa học thuộc NCAR, đồng tác giả của bài báo cho biết: “Tác động của cháy rừng đối với ôzôn tại khu vực ngoại khá rõ ràng”.

Bài báo cũng nhấn mạnh rằng mức độ ô nhiễm ôzôn sẽ trầm trọng hơn trừ khi những đợt gió Santa Ana tháng 10 thổi bụi cháy rừng ra Đại Tây Dương, cách xa những khu vực dân cư.

Theo dấu vết ô nhiễm

Để xác định tác động của cháy rừng đối với sự hình thành ôzôn, các nhà nghiên cứu sử dụng hai mô hình máy tính do NCAR phát triển. Với mô hình đầu tiên, họ xác định số lượng cây cối cháy và lượng nitơ oxit, lưu huỳnh điôxit, và các chất ô nhiễm khác được giải phóng. Những kết quả này được đưa vào mô hình hóa học không khí toàn cầu tái tạo chuyển động của những khí thoát ra và theo dõi sự hình thành ôzôn khi bụi lửa trải rộng theo chiều gió.

Các nhà khoa học so sánh những kết quả thu được từ mô hình máy tính với kết quả từ mạng lưới các trạm mặt đất của EPA tại nhiều vị trí trên California. Điều này cho phép họ xác định lượng ôzôn vượt quá và vai trò của cháy rừng. Hơn nữa, qua đó các nhà khoa học có thể đánh giá mức độ chính xác của mô hình máy tính được sử dụng.