Bài học

CO2, CH4 và biến đổi khí hậu

Mục tiêu bài học

Học xong bài này, em giải thích được hiệu ứng nhà kính là gì, so sánh được CO₂ và CH₄ ở hai khía cạnh — lượng phát thải và khả năng giữ nhiệt — chỉ ra được mỗi khí phát thải chủ yếu từ đâu, và đề xuất được vài việc học sinh có thể làm để giảm phát thải.

Kiến thức cần nhớ

Bài trước em đã học chu trình carbon và biết đốt nhiên liệu hoá thạch giải phóng CO₂ vào khí quyển. Bài này mở rộng thêm một khí nhà kính quan trọng khác — CH₄ (methane, cũng chính là thành phần chính của khí thiên nhiên mà em đã học) — và so sánh mức độ tác động của hai khí này.

Khởi động

Bầu khí quyển giống như một tấm chăn giữ ấm Trái Đất — nếu không có "chăn" này, ban đêm Trái Đất sẽ lạnh đến mức sinh vật khó tồn tại. Vậy tại sao "tấm chăn tự nhiên" tốt như vậy lại trở thành vấn đề khi nhắc đến biến đổi khí hậu?

Hiệu ứng nhà kính: tự nhiên cần thiết, nhưng tăng cường lại gây hại

Hiệu ứng nhà kính là hiện tượng một số khí trong khí quyển (CO₂, CH₄, hơi nước…) hấp thụ và giữ lại một phần nhiệt bức xạ từ mặt đất, làm Trái Đất ấm hơn so với khi không có các khí này. Đây là hiện tượng tự nhiên và cần thiết — nếu không có hiệu ứng nhà kính tự nhiên, nhiệt độ trung bình bề mặt Trái Đất sẽ thấp hơn nhiều, không phù hợp cho phần lớn sự sống. Vấn đề chỉ nảy sinh khi con người thải thêm một lượng lớn khí nhà kính (chủ yếu từ đốt nhiên liệu hoá thạch, chăn nuôi, phá rừng, chôn lấp rác), làm hiệu ứng nhà kính bị tăng cường quá mức tự nhiên, khiến nhiệt độ toàn cầu tăng nhanh hơn khả năng thích nghi của nhiều hệ sinh thái.

So sánh CO₂ và CH₄: lượng phát thải khác khả năng giữ nhiệt

CO₂ được thải ra với khối lượng lớn nhất trong các khí nhà kính do con người tạo ra, chủ yếu từ đốt than, dầu, khí. CH₄ được thải ra với khối lượng ít hơn nhiều, chủ yếu từ chăn nuôi gia súc (quá trình lên men trong dạ cỏ), ruộng lúa ngập nước, bãi rác chôn lấp chất hữu cơ, và rò rỉ trong quá trình khai thác than, dầu, khí. Tuy khối lượng ít hơn, mỗi phân tử CH₄ lại có khả năng giữ nhiệt mạnh hơn CO₂ rất nhiều lần trong cùng một khoảng thời gian — các nhà khoa học ước tính trong 100 năm, 1 kg CH₄ có tác động giữ nhiệt tương đương khoảng 28 kg CO₂. Vì vậy dù lượng CH₄ thải ra ít hơn CO₂ hàng chục lần, nó vẫn là một tác nhân biến đổi khí hậu đáng lo ngại, không thể coi nhẹ.

Khả năng giữ nhiệt tương đối (trong 100 năm) của CH₄ so với CO₂, cùng một đơn vị khối lượng.

Ví dụ

Tính lượng CO₂ tương đương từ khí thải CH₄

1
Một trang trại chăn nuôi thải ra trung bình 50 kg khí CH₄ mỗi ngày. Biết 1 kg CH₄ có tác động giữ nhiệt tương đương 28 kg CO₂ trong 100 năm. Tính lượng "CO₂ tương đương" mà trang trại này gây ra mỗi ngày.
2
Hệ số quy đổi cho biết 1 kg CH₄ tương đương 28 kg CO₂ về tác động giữ nhiệt trong 100 năm.
3
Lượng CO₂ tương đương = 50 kg × 28 = 1400 kg CO₂ tương đương mỗi ngày.
4
Con số 1400 kg CO₂ tương đương mỗi ngày cho thấy dù chỉ thải 50 kg khí CH₄ — một khối lượng có vẻ nhỏ — tác động giữ nhiệt thực tế lại rất lớn, vì hệ số giữ nhiệt của CH₄ cao hơn CO₂ nhiều lần.

Ví dụ

So sánh hai biện pháp giảm phát thải cho một địa phương

1
Một địa phương đang cân nhắc giữa hai biện pháp giảm phát thải khí nhà kính: (A) trồng thêm 10 ha rừng để hấp thụ CO₂, ước tính hấp thụ 200 tấn CO₂ mỗi năm; (B) lắp hệ thống thu gom khí CH₄ từ bãi rác, ước tính giảm phát thải 10 tấn CH₄ mỗi năm. Biện pháp nào có tác động giảm nóng lên toàn cầu lớn hơn, tính theo CO₂ tương đương?
2
10 tấn CH₄ × 28 (hệ số quy đổi) = 280 tấn CO₂ tương đương mỗi năm được giảm phát thải.
3
Biện pháp A: 200 tấn CO₂ tương đương/năm. Biện pháp B: 280 tấn CO₂ tương đương/năm. 280 > 200 nên biện pháp B có tác động lớn hơn.
4
Dù trồng rừng luôn là việc nên làm vì nhiều lợi ích khác (đa dạng sinh học, chống xói mòn), nếu chỉ xét riêng mục tiêu giảm nhanh tác động nóng lên toàn cầu trong ngắn hạn, xử lý khí CH₄ từ bãi rác trong ví dụ này mang lại hiệu quả quy đổi CO₂ tương đương lớn hơn — vì hệ số giữ nhiệt của CH₄ rất cao. Đây là lý do các chuyên gia khuyến nghị xử lý CH₄ song song với trồng rừng, không chỉ tập trung vào một biện pháp.
Dù trồng rừng luôn là việc nên làm vì nhiều lợi ích khác (đa dạng sinh học, chống xói mòn), nếu chỉ xét riêng mục tiêu giảm nhanh tác động nóng lên toàn cầu trong ngắn hạn, xử lý khí CH₄ từ bãi rác trong ví dụ này mang lại hiệu quả quy đổi CO₂ tương đương lớn hơn — vì hệ số giữ nhiệt của CH₄ rất cao. Đây là lý do các chuyên gia khuyến nghị xử lý CH₄ song song với trồng rừng, không chỉ tập trung vào một biện pháp.

Lỗi thường gặp

Nhiều em nghĩ CH₄ không đáng lo vì lượng phát thải ít hơn CO₂ — nhưng phải nhân với hệ số giữ nhiệt (khoảng 28 lần) mới so sánh đúng tác động thật sự. Lỗi khác: coi hiệu ứng nhà kính là điều hoàn toàn xấu, trong khi hiệu ứng nhà kính TỰ NHIÊN lại cần thiết cho sự sống; vấn đề chỉ nằm ở việc con người làm nó tăng cường quá mức.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Tóm tắt

Hiệu ứng nhà kính tự nhiên là cần thiết; con người làm tăng cường nó bằng cách thải thêm CO₂ (chủ yếu từ đốt nhiên liệu hoá thạch) và CH₄ (chủ yếu từ chăn nuôi, ruộng lúa, bãi rác). CH₄ giữ nhiệt mạnh hơn CO₂ nhiều lần dù lượng thải ít hơn. Chỉ cần vài việc nhỏ trong sinh hoạt hằng ngày, học sinh cũng góp phần giảm được phát thải.

Bài ôn tập chương tiếp theo sẽ ráp lại toàn bộ kiến thức về tài nguyên khoáng sản, nhiên liệu hoá thạch và chu trình carbon qua các câu hỏi, bài tập tổng hợp — chuẩn bị cho phần tổng ôn tập cuối khoá.