Khí cười là tác nhân đứng thứ ba làm suy giảm tầng ozone

Hầu hết chúng ta đều biết nitơ oxit là khí gây cười, được sử dụng cho các hiệu ứng gây mê. Theo một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Biến đổi khí hậu tự nhiên (Nature Climate Change), nitơ oxit cũng là một trong những chất làm suy giảm tầng ozone chính trong tầng bình lưu và chúng ta đang giải phóng nhiều chất này vào khí quyển hơn so với suy nghĩ trước đây.

Nhà khoa học Rona L. Thompson, Viện nghiên cứu hàng không NILU, Na Uy cho biết, phát thải N2O đã tăng đáng kể trong hai thập kỷ qua. Báo cáo mới cho thấy rằng phát thải N2O đã tăng nhanh hơn so với ước tính của phương pháp tiếp cận hệ số phát thải của Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC).

Tác động của cuộc Cách mạng xanh

Nông nghiệp bền vững làm giảm phát thải khi N2O.

Vào đầu thế kỷ 20, quy trình Haber-Bosch đã được phát triển, cho phép ngành công nghiệp tổng hợp hóa học phân tử nitơ từ khí quyển để tạo ra phân đạm.

Sự tiến bộ này đã khởi đầu cuộc Cách mạng xanh, một trong những cuộc cách mạng lớn nhất và nhanh nhất của loài người trong thời đại chúng ta. Năng suất cây trồng trên khắp thế giới đã tăng lên nhiều lần do sử dụng phân bón nitơ và các biện pháp canh tác cải tiến khác.

Nhưng khi đất canh tác tiếp xúc với lượng nitơ hơn mức cần thiết ở dạng hoạt động (như trong phân bón), các phản ứng vi sinh vật diễn ra giải phóng khí thải N₂O. Do đó, việc sử dụng không hạn chế trong phân bón nitơ đã tạo ra một sự gia tăng lớn về khí thải.

N₂O là khí nhà kính quan trọng thứ ba sau carbon dioxide và metan. Giống như bẫy nhiệt, nó còn làm cạn kiệt tầng ozone trong tầng bình lưu, góp phần vào lỗ thủng tầng ozone. Sau khi được giải phóng vào khí quyển, N₂O vẫn hoạt động trong hơn 100 năm.

Theo dõi khí thải từ trên cao

Phân tích thông thường về phát thải N₂O từ các hoạt động của con người được ước tính từ nhiều nguồn gián tiếp khác nhau. Nó bao gồm báo cáo theo từng quốc gia, sản xuất phân bón nitơ toàn cầu, phạm vi rộng của các loại cây trồng cố định đạm và sử dụng phân xanh.

Thay vào đó, nghiên cứu đã sử dụng nồng độ N₂O trong khí quyển thực tế từ hàng chục trạm quan trắc trên toàn thế giới. Sau đó, sử dụng mô hình khí quyển giải thích cách các khối không khí di chuyển ngang qua và ở giữa các lục địa để suy ra lượng phát thải có thể ​​của các khu vực cụ thể.

Kết quả thấy lượng phát thải N₂O toàn cầu đã tăng lên trong hai thập kỷ qua và mức tăng nhanh nhất là từ năm 2009. Trung Quốc và Brazil là hai quốc gia làm tăng lượng khí thải N2O nhiều nhất. Điều này có liên quan đến sự gia tăng vượt bậc trong việc sử dụng phân bón nitơ và mở rộng các loại cây trồng cố định đạm như đậu tương.

Lượng khí thải được báo cáo từ hai quốc gia này, dựa trên phương pháp do Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu phát triển, cho thấy thấp hơn đáng kể so với mức N₂O suy ra trong bầu khí quyển ở các khu vực đó.

Sự không phù hợp này dường như phát sinh từ thực tế là khí thải ở những khu vực này cao hơn tương ứng với việc sử dụng phân bón nitơ. Điều này cho thấy có một lượng nitơ trong quá khứ mà thực vật không thể sử dụng hết. Khi ngưỡng đó vượt quá mức ở các vùng trồng trọt, lượng khí thải N₂O tăng theo cấp số nhân.

Ước tính N₂O phát thải từ nông nghiệp bằng cách sử dụng các phương pháp tiếp cận yếu tố phát thải của IPCC (màu xanh), yếu tố phát thải tính toán trong nghiên cứu này (màu xanh lá cây), và kết quả trung bình của các đảo ngược ở khí quyển trong nghiên cứu này (màu đen).

Đảo ngược xu hướng

Giảm phát thải N₂O từ nông nghiệp sẽ trở nên rất thử thách, do sự tăng trưởng toàn cầu dự kiến ​​về dân số, nhu cầu thực phẩm và các sản phẩm dựa trên sinh khối bao gồm cả năng lượng.

Tuy nhiên, tất cả các kịch bản phát thải trong tương lai phù hợp với các mục tiêu của Hiệp ước Paris yêu cầu phát thải N₂O phải ngừng tăng trưởng, và trong hầu hết các trường hợp, mức giảm phải ở giữa 10% và 30% vào giữa thế kỷ.

Các số liệu cho thấy khí thải từ Mỹ và châu Âu đã không tăng trong hơn hai thập kỷ, nhưng năng suất cây trồng trên các khu vực này tăng hoặc duy trì ổn định. Cả hai khu vực đã tạo ra các quy định mạnh mẽ đủ lớn để ngăn chặn sự tích lũy quá mức của nitơ trong đất và vào dòng nước.

Ở lĩnh vực này và các nghiên cứu khác đã cho thấy sự thành công của nông nghiệp bền vững hơn trong việc giảm khí thải trong khi tăng năng suất cây trồng và lợi ích kinh tế ở cấp độ trang trại.

Để làm tăng hiệu quả sử dụng nitơ và giảm lượng khí thải N₂O cần các ứng dụng chính xác của nitơ trong không gian và thời gian, sử dụng cây trồng cố định đạm trong luân canh, giảm bớt cầy xới đất canh tác hoặc áp dụng kỹ thuật không cầy xới (một kỹ thuật nông nghiệp để trồng trọt mùa màng hay đồng cỏ chăn nuôi mà không làm xáo trộn đất), phòng chống ngập nước và việc sử dụng các chất ức chế nitrat hóa.

Các khung pháp lý đã cho thấy kết quả đôi bên cùng có lợi ở một số quốc gia. Với sự thích ứng thông minh với nhu cầu của các quốc gia và khu vực khác nhau, chúng cũng có thể ứng dụng ở những nơi khác.