Khí nhà kính, biến đổi khí hậu và tái tạo cacbon cho đất

Giới thiệu

Rất nhiều các cuộc thảo luận gần đây trong giới khoa học và các nhà chức trách đã tập trung bàn về cách đối phó với khí nhà kính và những điều kiện thời tiết khắc nghiệt do chúng gây ra. Hầu hết các nhà phân tích tin rằng chúng ta phải dừng việc đốt nhiên liệu hóa thạch để ngăn chặn việc tăng cacbon trong khí quyển, đồng thời phải tìm cách để loại bỏ cacbon đã có trong không khí nếu chúng ta muốn giảm bớt khủng hoảng thời tiết và thảm họa cho con người, cũng như gián đoạn kinh tế và xung đột xã hội mà khí nhà kính gây ra.

Nhưng chúng ta có thể chuyển cacbon trong không khí đi đâu? Chỉ có một cách tiếp cận thực tế – đó là đưa nó trở lại nơi mà nó thuộc về: trong đất. May mắn thay, đây không phải là một quá trình tốn kém. Nhưng nó cần nhiều người cùng tham gia bởi vì có những người sẽ không thay đổi những gì họ đang làm nếu không có một lý do chính đáng. Do đó chúng tôi đã viết bài báo ngắn này với hy vọng nó sẽ giải thích vấn đề về việc tích tụ khí cacbonic trong khí quyển và biến đổi khí hậu. Đó là làm thế nào cacbon có thể được đưa ra khỏi bầu khí quyển vào trở lại đất, cùng với những lợi ích sẽ đến với người nông dân và người tiêu dùng khi trồng trọt trên đất giàu cacbon.

Thay đổi khí hậu

Chúng ta biết rằng thông thường sẽ rất khó để ghi chép đầy đủ những bất thường về thời tiết. Để làm được như vậy đòi hỏi dữ liệu tốt trong một thời gian dài và những tiêu chuẩn rõ ràng cho sự bất thường về thời tiết. Tuy nhiên, gần đây khi ngày càng có nhiều người quan tâm đến chủ đề này, thì sự phát triển dữ liệu và các tiêu chuẩn đã đạt được những tiến bộ nhất định. Các yếu tố quan trọng của một thời tiết khắc nghiệt bao gồm nhiệt năng dư thừa, lượng mưa và độ ẩm không khí. Các nghiên cứu gần đây thấy rằng nhiệt độ trung bình ghi nhận được, những trận mưa kỷ lục và độ ẩm không khí trung bình đều tăng trong vòng 50 đến 150 năm qua.

Hầu hết các nhà khoa học tin rằng nguyên nhân của những điều kiện khí hậu cực đoan này là do tích tụ các khí nhà kính (greenhouse gases – GHG) trong khí quyển do chính hoạt động của con người gây ra. Mô hình nghiên cứu nghiêm ngặt và những phân tích về các sự kiện thời tiết cực đoan cho thấy rằng biến đổi khí hậu do con người gây ra là một yếu tố góp phần vào những điều kiện thời tiết này. Theo Hiệp hội Hoa Kỳ vì Tiến bộ Khoa học thì “dựa trên các bằng chứng đã được xác lập, khoảng 97% các nhà khoa học nghiên cứu về khí hậu đã kết luận rằng sự thay đổi khí hậu do con người gây ra là đang xảy ra.”

Khí nhà kính gây biến đổi khí hậu như thế nào?

Trong hàng triệu năm qua, các khí nhà kính, chủ yếu là khí cacbonic, ngoài ra còn có metan, ozon và các oxit nitơ, đã được giải phóng từ đất và nước đi vào khí quyển bởi các quá trình tự nhiên như hô hấp động vật, giải phóng khí từ đầm lầy và do quá trình chuyển hóa của vi khuẩn cố định đạm. Những khí này lại bị phá vỡ bởi các quá trình tự nhiên và hấp thu trở lại đất và nước trong một chu kỳ liên tục. Miễn là lượng khí nhà kính được sinh ra và lượng khí nhà kính được hấp thụ trở lại vẫn cân bằng, chúng sẽ không gây ra biến đổi khí hậu.

Chúng ta cần một lượng khí nhà kính nhất định trong khí quyển. Chúng giữ bức xạ năng lượng mặt trời để trái đất phản xạ ít các bức xạ này trở lại không gian hơn. Điều này làm tăng lượng nhiệt chi phối năng lượng trên trái đất tạo ra thời tiết. Nếu chúng ta không có khí nhà kính như vậy, trái đất sẽ bị đóng băng quanh năm và quá lạnh cho con người. Nồng độ của một chất khí trong bầu khí quyển được đo bằng đơn vị gọi là “phần triệu” (parts per million – ppm). Nitơ, oxy và khí argon, những loại khí chính trong bầu khí quyển của chúng ta, tổng cộng chiếm 999.000 ppm. Trong suốt lịch sử nhân loại, nồng độ khí cacbonic trong khí quyển đã được duy trì ở khoảng 280 ppm, tức là ít hơn 0,03%.

Con người gây rối loại chu kỳ cacbon

Kể từ buổi bình minh của ngành nông nghiệp khoảng 12.000 năm về trước, nạn phá rừng do con người gây ra, tình trạng khai hoang đất và canh tác cây trồng đã thải ra rất nhiều khí cacbonic. Sử dụng các kỹ thuật phân tích những mẫu băng đá ở tầng sâu (ice core), các nhà khoa học đã phát hiện những lần nồng độ khí cacbonic và khí metan tăng đột ngột trong lịch sử tương ứng với những giai đoạn ngành nông nghiệp được mở rộng hàng ngàn năm trước đây ở vùng Lưỡng Hà và Trung Quốc.

Gần đây hơn, từ khoảng năm 1750, với sự gia tăng nhanh chóng việc đốt nhiên liệu hóa thạch và tiến trình công nghiệp hóa ngành nông nghiệp mới đây, quy mô và lượng khí nhà kính sinh ra do hoạt động của con người đã tăng đáng kể. Với lượng cacbon thải ra khỏi mặt đất nhiều hơn lượng hấp thu trở lại, nồng độ khí cacbonic trong không khí ngày càng tăng và hiện đứng ở mức 400 ppm.

Phạm vi của vấn đề

(Đối với những người thích làm việc cùng con số!)

Các nhà khoa học đã ước tính rằng chúng ta cần phải đưa nồng độ khí cacbonic trong khí quyển trở lại khoảng 350 ppm để tránh biến đổi khí hậu thảm khốc. (Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng mục tiêu an toàn hơn là đưa về gần với mức 275 – 280 ppm ở thời kỳ tiền công nghiệp, nhưng hầu hết các cuộc tranh luận công khai đã đồng ý ở con số 350.) Một ppm khí cacbonic trong khí quyển là bằng khoảng 7,8 Gt (7,8 tỷ tấn). Khối lượng của một phân tử khí cacbonic chủ yếu là do oxy, còn cacbon trong phân tử chỉ chiếm hơn ¼ khối lượng (chính xác là 27,3%). Như vậy một ppm khí cacbonic trong khí quyển chứa 2,125 tỷ tấn cacbon (để giúp bạn đọc dễ hình dung, khối lượng này tương đương với 1 kilomet khối đá graphit).

Như vậy, chúng ta cần phải được sống với nồng độ khí cacbonic bằng hoặc thấp hơn 350 ppm nhưng nó đã lên đến 400 ppm và ngày càng tăng. Chúng ta có thể làm gì?

Mời bạn đón đọc bài tiếp theo Làm sao chúng ta có thể giảm bớt khí nhà kính ra khỏi bầu khí quyển? (link to 8.h.2)

Tài liệu tham khảo

Jack Kittredge, Soil Carbon Restoration: Can Biology do the Job?, Northeast Organic Farming Association/Massachusetts Chapter, Inc. August 14, 2015