Nghịch lý mang tên nitơ

Lại một lần nữa các nhà khoa học gióng lên hồi chuông báo động về tác nhân gây hại mới đối với khí hậu toàn cầu và nhân loại. Đó là nitơ, một nguyên tố vô cùng cần thiết đối với sự sống.

Trong nhiều năm qua, giới khoa học liên tục đưa ra cảnh báo về những tác động có hại của carbon – đặc biệt là carbon dioxide (CO₂) – đối với tình trạng nóng lên toàn cầu.

“Công chúng đã biết nhiều điều về carbon và vai trò của nó đối với hiệu ứng nhà kính. Tuy nhiên, chúng ta biết ít hơn về nitơ và những tác động của nó đối với môi trường, trong đó có thay đổi khí hậu”, James Galloway, một chuyên gia hóa học tại Đại học Virginia (Mỹ), nhận định.

Nitơ (N) nguyên chất là chất khí không màu, không mùi, không vị và chiếm tỷ lệ lớn nhất trong khí quyển Trái Đất. Mỗi hơi thở của chúng ta chứa khoảng 80% nguyên tố này. 

Tuy nhiên, phân tử nitơ (N₂) khá trơ nên chỉ có khoảng 1% tham gia phản ứng hóa học. Người ta gọi đó là “nitơ hoạt tính”. Nó kết hợp với các nguyên tố khác, như oxy và hydro, để tạo thành hàng vạn hợp chất hóa học vừa có lợi vừa có hại. Nhiều hợp chất được sử dụng trong công nghiệp và nông nghiệp. Chúng giúp con người bảo quản thực phẩm, rượu; tăng hiệu suất khai thác dầu thô; sản xuất nhựa, thuốc nổ, thép không rỉ, nhiên liệu lỏng cho tên lửa; chế tạo linh kiện điện tử. N tạo ra ADN, gene và protein. Chúng được sử dụng nhiều nhất trong sản xuất phân bón hóa học.

“Chúng tôi ước tính phân bón chứa N đang nuôi sống khoảng 48% dân số toàn cầu”, Galloway phát biểu.

Nhưng “N hoạt tính” cũng gây nên nhiều tác động tiêu cực. Những hợp chất của nó tạo nên sương khói, gây ung thư và nhiều bệnh ở đường hô hấp. N làm bẩn sông, hồ, vịnh và biển. Nó tạo ra các “vùng chết” trên đại dương, gặm mòn đường xá và cầu, làm suy yếu tầng ozone và cho tình trạng ấm lên toàn cầu trở nên xấu đi.

Các nhà khoa học gọi nhu cầu cân bằng mặt tốt và xấu của nitơ hoạt tính là “nghịch lý nitơ”.

“Nghịch lý ở chỗ N rất cần thiết đối với sự tồn tại của con người, nhưng nó cũng gây nên những tác động có hại đối với con người và hệ sinh thái. Thách thức lớn nhất của chúng ta là phát huy những tác động có ích của N, đồng thời giảm thiểu những mặt tiêu cực của nó”, Galloway giải thích.

Một số khu vực trên thế giới, như châu Phi đang phải hứng chịu vô số hậu quả vì có quá ít N, dẫn đến tình trạng mùa màng thất bát và sa mạc hóa. Trong khi đó, bầu không khí của các nước phát triển lại chứa quá nhiều nguyên tố này.

Trong khi đó, lượng N hoạt tính đang tăng lên ở mức đáng báo động.

“Hoạt động của con người khiến tốc độ hình thành N hoạt tính tăng gấp đôi so với trước kia. Thay đổi này mới xảy ra gần đây nhưng diễn ra rất nhanh. Sự tăng tốc trong vòng tuần hoàn của N là một trong những hiểm họa đáng sợ nhất và cấp bách nhất đối với tình trạng thay đổi khí hậu toàn cầu”, Alan Townsend, giám đốc trung tâm Nitơ Bắc Mỹ của Đại học Colorado (Mỹ), phát biểu.