Những trận mưa axit huỷ hoại môi trường ở Mỹ, Canada

Getty Images Bản quyền hình ảnh Getty Images

Một nhóm thiếu niên chèo thuyền trong công viên Tỉnh Killarney ở Canada, trong hồ nước có màu xanh ngọc đẹp đến lạ thường.

Đó là một ngày Chủ Nhật nóng bức. Một cậu bé khát nước, nhúng chiếc nồi bằng nhôm xuống hồ múc nước.

Bắc Cực tan băng khiến nhiều mầm bệnh, khí độc thoát ra

Sự sống kinh ngạc trên 'dải đất tử thần' ở châu Âu

Tàu ngầm Nga xuống lòng Bắc Cực làm gì?

Trong một khoảnh khắc không tập trung, chiếc nồi trượt khỏi tay cậu, dần chìm sâu xuống nước. Thật kinh ngạc là cậu vẫn nhìn thấy rõ nó trong nước ở độ sâu đáy hồ đến 15,2m.

Đó là hồi giữa thập niên 1980. Một trong những đứa bé chèo thuyền đó là tôi, và đã có một lời giải thích không mấy dễ chịu cho sự trong veo của hồ nước đó. Hồ tọa lạc gần một lò luyện đồng và niken ở thị trấn Sudbury, Ontario, Canada, và nơi này bị biến đổi hoàn toàn vì mưa axit.

Hầu như mọi sinh vật tồn tại trong nước, như những giống tảo tí hon thường che khuất không cho ánh sáng lọt xuống đáy hồ, đã bị tiêu diệt, khiến nước hồ ở nơi đó và những hồ khác trong vùng có màu xanh ngọc tuyệt đẹp đầy chết chóc.

Tua nhanh thời gian đến năm 2019 và đến một loạt những hồ nước khác ở khu vực tây bắc xa xôi ở vùng Ontario. Nhà sinh học Cyndy Desjardins uống cà phê ăn sáng sau chuyến đi ban đêm trên con thuyền của Viện Quốc tế về Phát triển Bền vững Vùng hồ (IISD-ELA).

Mỉm cười nhưng vẫn còn ngái ngủ, bà đã làm việc cả đêm trong tình trạng gần như tối đen, khảo sát những sinh vật siêu nhỏ giống quái vật: loài tép opossum có tên gọi Mysis relicta.

Desjardins là thành viên của nhóm nghiên cứu nhằm hoàn tất vòng thí nghiệm về mưa axit vốn đã được thực hiện từ thập niên 1970.

Bản quyền hình ảnh Andrew Milling
Image caption Giống tôm nước ngọt có tên là Mysis relicta sống được trong hồ đã bị nhiễm axit

Những cơn mưa chết chóc

Vào lúc tồi tệ nhất, mưa axit đã quét qua những cánh rừng ở Châu Âu, quét sạch sự sống ở những hồ nước tại một số nơi ở Canada và Hoa Kỳ, và gây hại cho sức khỏe con người cùng mùa màng ở Trung Quốc, nơi vấn đề giờ đây vẫn còn tồn tại.

Thiệt hại thực sự của thảm họa Chernobyl

Chiến tranh Lạnh: Cuộc đua vào tâm Trái Đất

Bí ẩn vụ nổ khổng lồ ở Siberia

Bây giờ nhìn lại, không mấy ai tranh cãi về việc nguyên nhân chủ yếu là do khí sulphur dioxide và nitrogen oxide thải ra từ động cơ xe hơi chạy bằng nguyên liệu hóa thạch và từ các cơ sở công nghiệp như lò luyện kim cùng các cơ sở hoạt động bằng than.

Khi kết hợp với nước và khí ôxi trong khí quyển, các loại khí ô nhiễm này chuyển hóa thành các loại axit sulphuric và axit nitric. Những hạt nước nhiễm axit tụ trong mây và sau đó rơi xuống thành mưa, tuyết hoặc mưa đá.

Giờ đây ta đã hiểu điều này. Nhưng trong suốt một thời gian dài, mưa axit là câu hỏi lớn.

Vào năm 1963, trong một nghiên cứu dài hạn về hệ sinh thái vẫn được tiếp tục thực hiện cho đến ngày nay, Gene Likens thu thập mẫu mưa từ Rừng Thực nghiệm Hubbard Brook trên Núi Trắng ở New Hampshire.

Mẫu nước mưa đó có "nồng độ axit cao gấp 100 lần so với mức ta nghĩ ", Likens, hiện là giáo sư danh dự về sinh thái học tại Viện Cary về Khoa học Sinh Thái ở Millbrook, New York, nói.

Khám phá của ông quay trở lại thời năm 1963, tiếp nối một công trình từ năm 1872 và thậm chí còn sớm hơn nữa, đặt nền móng cho việc nâng cao nhận thức và xác định nguyên nhân gây mưa axit, không chỉ ở Bắc Mỹ mà còn ở các nước công nghiệp phát triển khác.

Cơ chế 'tự chữa lành vết thương' của thiên nhiên

Một bằng chứng quan trọng khác dẫn đến việc tìm hiểu về mưa axit ở cả hai bên biên giới Mỹ-Canada là do kết quả thử nghiệm ở Vùng Hồ Thí nghiệm (Experimental Lakes Area - ELA) tại miền tây bắc vùng Ontario.

Những khu hồ có nồng độ khoáng chất thấp này cách xa nguồn gây ô nhiễm, cho nên chúng không bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng mưa axit, và chúng có khả năng tự điều hoà.

Không giống như nhiều hồ khác, thành phần của hệ sinh thái lành mạnh ở ELA được ghi chép rất cẩn thận.

Điều này giúp các nhà khoa học như David Schindler, sau này là nhà khoa học cao cấp về ELA và hiện là giáo sư danh dự tại Đại học Alberta, Canada, làm thí nghiệm bằng cách bỏ thêm axit vào một hồ nước và quan sát phản ứng của hệ sinh thái nơi đó. Các nhà khoa học của ELA ăn mặc đồ bảo hộ, pha dung dịch axit sulphuric và sau đó sử dụng chân vịt của tàu để khuấy dung dịch này lan ra khắp vùng hồ.

Bản quyền hình ảnh Getty Images
Image caption Ô nhiễm công nghiệp đóng vai trò khổng lồ trong việc gây mưa axit vào nửa cuối Thế kỷ 20, nhưng mãi nhiều thập niên sau đó người ta mới thừa nhận điều này

Trong suốt bảy năm kể từ 1976, họ giảm hàm lượng pH trong một hồ nước, hồ được đánh số 233, từ mức 6.8 (cận trung hòa) xuống mức 5.0 (hơi có tính kiềm).

Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy hàm lượng ở mức pH 5.0 thì không gây hại cho cá.

Tuy nhiên, trong thí nghiệm ở hồ 233 thì từ lâu trước khi hàm lượng hạ xuống độ pH 5.0, cá trong hồ đã bị nguy ngập. Khi lượng pH đạt mức 5.6, hầu hết các loại thức ăn yêu thích của cá hồi vân sống trong hồ - gồm những sinh vật siêu nhỏ cần có canxi để tạo cấu trúc xương - đã chết trong môi trường nước nhiễm axit vì chiếc áo bảo vệ của chúng bị axit hòa tan.

"Cá hồi vân trong hồ ngừng sinh sản không phải vì chúng bị axit tác động, mà là vì chúng chết đói," Schindler nói.

Nhà nghiên cứu vi sinh vật học nước ngọt Carol Kelly đến ELA vào năm 1978, ngay khi các thí nghiệm về mưa axit vừa bắt đầu. Bà dần trở nên tò mò về một câu hỏi đặc thù mà thí nghiệm gây nhiễm axit trong hồ gặp phải.

Đồng nghiệp bà đã cẩn thận tính toán lượng axit cần thiết để giảm độ pH của hồ số 233 xuống mức 5.0 - chỉ là một tính toán đơn giản mà sinh viên trung học cũng có thể làm. Nhưng trong hồ, rõ ràng là tính toán của họ đã không có tác dụng gì.

"Tôi yêu cầu nhóm nghiên cứu đưa lượng pH trong hồ xuống mức yêu cầu và sau đó thêm đủ lượng axit để giữ pH ở mức đó," Schindler nói. Có những lúc nhóm nghiên cứu báo cáo họ đã hết axit. Tăng lượng axit trong hồ cần nhiều hơn mức họ nghĩ, Kelly kể lại. "Câu hỏi là, axit đó đã biến đâu mất?" bà nói.

Bản quyền hình ảnh Getty Images
Image caption Các hồ ở vùng Ontario bị mưa axit trong nhiều năm, với nhiều quan ngại dâng cao trong thập niên 1980

Kelly và đồng nghiệp tìm hiểu về điều này, và phát hiện ra những vi khuẩn sản sinh ra kiềm (alkaline) có khả năng trung hòa một phần axit, khiến cho hàm lượng hóa chất trong hồ cân bằng trở lại.

Khám phá cho rằng vi khuẩn sống trong hồ có thể trung hòa axit là kết luận gây tranh cãi vào thời đó.

"Mọi người không tin điều đó," Kelly kể lại. Nhưng bà tiếp tục tìm hiểu xem lượng axit mà các vi khuẩn có thể trung hòa là bao nhiêu, bằng cách đi đến những nơi khác ở Canada, Hoa Kỳ và Na Uy và đến những khu hồ có bầu không khí đã bị axit hóa, để thử nghiệm về khả năng hồi phục tự nhiên này.

Việc phát hiện ra là có các loại bọ trung hòa axit tồn tại trong lớp trầm tích ở rất nhiều hồ chứ không riêng gì vùng hồ ELA đã cho thấy các hồ nước có thể hồi phục nếu nguồn ô nhiễm gây mưa axit bị loại bỏ.

Hồ nghi và chối bỏ

Những bức ảnh gây chấn động về cá chết đói ở hồ 223 cùng với nỗ lực của các nhóm vận động môi trường như Liên minh Canada về Mưa Axit cuối cùng đã thuyết phục được các nhà hoạch định chính sách ra quy chuẩn về chất lượng không khí khắt khe hơn.

Nhưng nghiên cứu về mưa axit ở vùng hồ ELA đã không được tiến hành.

Vốn được triển khai nhằm xử lý tình trạng mức dưỡng chất quá cao khiến cho các hồ nước bị ô nhiễm, công trình nghiên cứu này đến đầu thập niên 1970 đã đưa ra những kết luận vượt ra ngoài khuôn khổ đó, và chính phủ liên bang Canada muốn cho ngừng hoạt động của cơ sở nghiên cứu đặt tại khu vực hồ.

Trong một bài trình bày trước các quan chức liên bang trong ngành thuỷ sản, Schindler nói rằng dù có những bằng chứng đáng lưu tâm từ Hoa Kỳ, một quan chức vẫn cáo buộc ông là tự bịa ra ý tưởng về mưa axit chỉ để cứu vùng hồ ELA.

Các nhà khoa học bắt đầu chỉ ra thủ phạm, và báo chí tường thuật vấn đề trong suốt thập niên 1970-1980, nhưng một số người làm việc trong ngành công nghiệp đã tìm mọi cách gây hỗn loạn thông tin, tạo ra các ngờ vực và trì hoãn hành động.

Bản quyền hình ảnh Getty Images
Image caption Mưa axit làm cây rừng rụng sạch lá ở nhiều vùng ở Châu Âu vì ô nhiễm công nghiệp

"Có rất nhiều người chối bỏ ý tưởng về mưa axit," Likens nói.

Thời đó, Likens nhớ lại ông đã từng diễn thuyết trước công chúng về vấn đề này. Cói những người đã đứng lên thô lỗ cắt lời ông và nói họ không tin là có mưa axit.

"Tôi thường phản ứng với họ như sau, 'Vậy quý vị đã bao giờ thu thập mẫu nước mưa và phân tích chúng chưa?' Họ sẽ nói 'chưa', và tôi nói: 'Vậy khi nào đó quý vị hãy thử xem.'"

Likens nói rằng cũng giống như vấn đề biến đổi khí hậu, có rất nhiều người giàu có, quyền thế có quyền lợi thiết thân trong chuyện này.

Tính từ khi phát hiện ra vấn đề, từ năm 1963, cho đến hành trình để ra được Đạo luật về Không khí Sạch vào năm 1990, các hoạt động pháp lý về mưa axit đã kéo dài 27 năm.

Trong thời gian đó, rất nhiều tranh luận xuyên biên giới đã nổ ra. "Cuộc tranh cãi quốc tế đầu tiên về mưa axit là Mỹ cáo buộc Canada đã axit hóa các hồ nước ở vùng hồ biên giới," Schindler kể lại.

Tranh cãi diễn ra quanh một nhà máy nhiệt điện nhỏ ở Atikokan, Ontario. Các đại diện từ Mỹ cáo buộc rằng chính nhà máy đã gây mưa axit ở khu vực miền nam biên giới.

Schindler tham dự một cuộc gặp ở Minneapolis, Minnesota cùng với những nhà khoa học Canada và những đồng nghiệp từ Hoa Kỳ. "Khi tất cả dữ liệu được trình bày, vấn đề rõ ràng là chỉ có một chút sulphur, không đáng kể, từ vùng Atikokan đổ vào vùng hồ biên giới," Schindler nói.

Trong cùng cuộc gặp, các nhà khoa học đã xem xét tổng lượng khí thải quốc tế. Schindler kể rằng rõ ràng là Mỹ, đặc biệt là thung lũng Ohio và vùng công nghiệp ở Pennsylvania và New England, đã thải ra hơn một nửa lượng mưa axit trút xuống các hồ nước ở Canada.

Trò đổ tội qua lại vẫn tiếp tục, và mưa axit "một thời là vấn đề căng thẳng song phương hàng đầu giữa Canada và Hoa Kỳ", Adele Hurley nói trong một bài diễn văn nhắc lại hàng thập kỷ hành động của Liên minh Canada về Mưa Axit, tổ chức mà bà đồng sáng lập từ năm 1981.

Liên minh cuối cùng cũng giải thể sau khi có những sửa đổi về Luật Không khí Sạch Hoa Kỳ vào tháng 11/1990, cùng với sự thành lập của Chương trình Mưa Axit và những hành động song phương từ phía Canada.

Bản quyền hình ảnh Getty Images
Image caption Việc bỏ thêm lượng lớn hợp chất alkaline sẽ giúp trung hòa axit ở các hồ bị mưa axit

Bài học từ mưa axit

Nửa thế kỷ sau những thí nghiệm ban đầu, hồ 223 ở vùng ELA không còn bị nhiễm axit nữa; những vi khuẩn ăn axit đã làm tốt công việc của chúng. Hóa chất trong hồ đã trở về trạng thái trước khi tiến hành thí nghiệm.

Tuy nhiên, sự hồi phục sinh học vẫn còn chậm chạp. Những con tôm opossum nước ngọt tuy hiện diện với số lượng ổn định ở những hồ nước không dùng để làm thí nghiệm, nhưng ở hồ 223, chúng vẫn vắng bóng.

Vì thế, Desjardins và những người khác vẫn đang tìm hiểu liệu việc họ đưa giống tôm opossum này trở lại hồ - với 10.000 cá thể mỗi lần - có thể giúp đẩy nhanh quá trình hồi phục sinh học ở hệ sinh thái trong hồ hay không.

Dấu hiệu ban đầu khá khả quan. Mới đây, những chiếc xe điều khiển từ xa chạy dưới nước tìm kiếm dấu tích của loài con tôm nhỏ xíu này ở độ sâu đã phát hiện hai con tôm Mysis bơi tự do trong hồ. Hình ảnh đó chứng minh rằng những đêm khuya bắt và đếm trong bóng tối không phải hành động vô nghĩa - những sợi dây liên kết siêu nhỏ đứt gãy trong hệ sinh thái vì mưa axit giờ đây có thể sẽ trở lại.

Mức độ phục hồi nói chung tại các khu hồ khắp Bắc Mỹ từng bị mưa axit đã được xử lý tận gốc.

So với mức độ trong thập niên 1990, lượng ion sulphate trong khí quyển đã giảm xuống khá nhiều, và ở những khu vực vốn là điểm nóng trước kia, lượng khí này cũng giảm xuống mức gần như không đáng kể.

Nhưng vấn đề không hẳn đã biến mất hoàn toàn. Nitrate từ các nguồn như amoniac thải ra từ hoạt động nông nghiệp, chẳng hạn phân bón và chăn nuôi gia súc, vẫn là nguồn chính gây phản ứng kết tủa axit nitric. Và vẫn còn có quan ngại rằng mưa axit, từ cả sulphur và nitrogen, đang ngày càng là vấn đề lớn ở Châu Á.

Không có giải pháp đơn giản cho vấn đề môi trường phức tạp này. Nhưng liệu có sự tương đồng nào giữa nỗ lực kiểm soát mưa axit và các chiến lược hành động nhằm đối phó tình trạng biến đổi khí hậu không?

Schindler có thấy sự tương đồng trong chiến thuật trì hoãn từ các ngành công nghiệp.

"Gieo rắc đủ nghi ngờ, chi đủ tiền cho các chiến dịch chính trị, thế là bạn có thể trì hoãn hành động," ông nói. "Điều này nghe có vẻ thô thiển, nhưng nếu bạn quan sát kỹ lưỡng thì đó là cách hầu hết các vấn đề môi trường được tiếp cận, và khí hậu không phải ngoại lệ gì."

Dù vậy, giảm khí thải vẫn là câu chuyện thành công lớn trong việc giải quyết vấn đề mưa axit, Likens nói. Nhưng việc giảm thiểu hơn nữa, đặc biệt là khí nitrogen oxide, là điều cần thiết.

Tổng thống đương nhiệm của Hoa Kỳ đang đề xuất giảm bớt các quy định về khí thải. Likens nói rằng nếu điều này xảy ra thì những vùng hồ đang dần hồi phục ở nhiều nơi như Dãy núi Adirondack ở đông bắc New York sẽ trở nên cực kỳ dễ bị tác động, bởi khả năng trung hòa của axit ở những hồ này đã rất yếu.

Bản quyền hình ảnh Getty Images
Image caption Chính sách giảm mưa axit ở Hoa Kỳ và Canada đã có tác dụng rộng lớn, giúp các hồ nước dần hồi phục

Giải quyết vấn đề mưa axit ở Bắc Mỹ đòi hỏi hành động từ cả hai quốc gia liền kề nhau. Nhưng với biến đổi khí hậu, thách thức đặt ra cho chúng ta là cần phải áp dụng giải pháp rộng lớn trên toàn cầu.

Tuy nhiên, cả hai vấn đề đều có những điểm tương đồng. Hurley nói rằng cả hai vấn đề đều đòi hỏi khoa học hiện đại, cần được báo chí đưa tin, và hai phe đối lập cần tìm ra tiếng nói chung, cần xây dựng liên minh giữa các đảng phái.

Hurley đã tham gia cuộc chiến chống lại mưa axit. Điều này có nghĩa là cần phải diễn thuyết trước công nhân mỏ than ở các buổi trình diễn thể thao, mời họ tham gia đối thoại về cách làm sao có được nước sạch đủ ở mức ta có thể câu cá hồi được, và cùng họ đi dạo trong nghĩa trang chiến tranh, nơi mưa axit đã hủy hoại đá vôi trên bia mộ.

Hurley nhớ lại "mọi người ở nhiều lĩnh vực bắt đầu tin rằng bảo vệ tài nguyên thiên nhiên là quan trọng - rừng của chúng ta, những khu hồ phía bắc và cá sống trong hồ - đó là nguồn tài nguyên của tất cả mọi người."

Nếu có điều gì ta học được từ câu chuyện mưa axit, thì đó là cần phải loại bỏ tính đảng phái trong hoạt động bảo vệ khí hậu Trái Đất.

Bài tiếng Anh đã đăng trên BBC Future.

Tin liên quan