Mối nguy sông 'bẩn' xả nhiều khí thải và gây biến đổi khí hậu

21 tháng 4 2021

Thoạt nhìn, bạn sẽ cho rằng Tân Giới là một trong những nơi xanh nhất ở Hong Kong - khu vực giáp với Trung Quốc đại lục và chiếm phần lớn lãnh thổ của Hong Kong dường như là một thế giới tách biệt khỏi những phố xá nhộn nhịp và cụm cao ốc chọc trời dày đặc sừng sững ở đa phần trung tâm thành phố.

Trái lại, Tân Giới lại chủ yếu là thôn quê và có những dải đồng ruộng rộng lớn, cây cối trùng điệp, đất ngập nước, đồi núi, công viên và sông ngòi.

Lá phổi xanh?

Nhìn bề ngoài, Tân Giới dường như là lá phổi xanh của Hong Kong, nhưng thực tế lại là điều hơi khiến chúng ta bất an. Theo một nghiên cứu về 15 tuyến đường thủy trong khu vực, những sông ngòi uốn lượn qua khung cảnh tốt tươi này đang thải ra một lượng lớn khí nhà kính.

"Toàn bộ nước sông đều được bão hòa với ba loại khí nhà kính chính, đó là dioxide carbon, methane và oxide nitrous," ông Derrick Yuk Fo Lai, giáo sư Khoa Địa lý và Quản lý Tài nguyên tại Đại học Trung Văn Hong Kong, cho biết. Ông Lai nhận thấy rằng nồng độ của những khí này đôi khi cao hơn 4,5 lần so với nồng độ trong khí quyển.

Nghiên cứu này, vốn đánh giá tác động của ô nhiễm nước đối với phát thải khí nhà kính ở Hong Kong, chỉ ra rằng các con sông trong khu vực là nguồn liên tục thải khí nhà kính vào khí quyển và có thể góp phần làm cho khí hậu nóng lên.

"Chúng tôi nhận thấy rằng tất cả các con sông mà chúng tôi nghiên cứu đều góp phần phát thải khí nhà kính," ông Lai nói. Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng sông ngòi càng ô nhiễm thì lượng khí thải càng lớn.

Xả thải từ các trang trại chăn nuôi, hệ thống kết nối sai trong các tòa nhà cũ và những cơ sở không có đường cống là những nguyên nhân chính gây ô nhiễm.

Trên thực tế, trung điểm bão hòa của CO2, methane và oxide nitrous (N2O) ở những con sông ô nhiễm nhiều hơn lần lượt là gấp 2,2, 1,5 và 4,0 lần so với những con sông ít ô nhiễm.

"Mặc dù quy mô phát thải carbon từ các con sông của chúng ta là nhỏ so với mức độ phát thải từ việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch trong các hoạt động hàng ngày, nhưng sự góp phần của chúng vào tổng ngân sách khí nhà kính của Hong Kong là không nên bỏ qua và cần được giảm thiểu hết mức có thể để giảm nhẹ biến đổi khí hậu trong tương lai," ông Lai phân tích.

Về mặt này, sông ngòi ở Tân Giới của Hong Kong không có gì lạ. Đáng ngạc nhiên, các con sông là nguồn thải khí nhà kính đáng kể trên toàn cầu.

Theo ước tính, các con sông và suối thải ra 3,9 tỷ tấn carbon mỗi năm (khoảng gấp 4 lần lượng carbon do ngành hàng không toàn cầu thải ra hàng năm). Khi bạn tính đến diện tích tương đối nhỏ của các con sông trên hành tinh, con số phát thải đó là rất lớn. Ngoài ra, người ta ước tính rằng các hệ thống thủy sinh như sông và hồ góp phần hơn 50% lượng khí methane trong khí quyển và lượng khí thải N2O trên sông ngòi toàn cầu đã vượt quá 10% lượng khí thải của con người.

Lý do là, "các con sông nhận được lượng lớn carbon và nitrogen từ những vùng đất mà chúng vắt kiệt," Sophie Comer-Warner, nhà sinh hóa học và học giả nghiên cứu tại Đại học Birmingham, cho biết. "Người ta từng nghĩ rằng các con sông chở các chất này ra đại dương, nhưng giờ chúng ta biết rằng sông ngòi có tỷ lệ phản ứng sinh hóa sinh học cao."

Nói cách khác, các dạng cacbon và nitrogen khác nhau mà vi sinh vật nhận được bị phân hủy thành các dạng khác, thường là thông qua hô hấp kị khí hoặc yếm khí, giải phóng CO2 và cũng có thể là methane và N2O.

"Ở một mức độ nào đó, việc các con sông đóng vai trò là nguồn phát sinh CO2 và các khí thải nhà kính khác vào khí quyển là một phần tự nhiên của hệ sinh thái," Comer-Warner nói. "Tuy nhiên, lượng khí thải nhiều khả năng sẽ nhiều hơn do tình trạng hoặc sức khỏe của các con sông."

Nhất là đối với các con sông đô thị, lượng khí thải nhiều hơn đang trở thành vấn đề ngày càng lớn. Trong một số trường hợp, các con sông đô thị được phát hiện phát thải lượng khí nhà kính nhiều gấp 4 lần so với các con sông ở vùng thôn dã.

Một nghiên cứu gần đây đã đánh giá phát thải CO2, methane và N2O từ hệ thống sông đô thị Cuenca ở Ecuador và phát hiện ra xu hướng rõ ràng giữa chất lượng nước và khí thải nhà kính: hệ thống sông càng ô nhiễm, lượng khí thải của chúng ra càng cao.

Thật ra, nghiên cứu phát hiện rằng khi chất lượng nước sông xấu đi, sự góp phần của chúng làm hâm nóng toàn cầu có thể tăng lên một bậc.

"Theo ước tính của chúng tôi, khi các con sông bị ô nhiễm, tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP) của chúng có thể tăng từ hai đến 10 lần," ông Hồ Tuấn Long, nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ tại Đại học Ghent, Bỉ, và là tác giả của nghiên cứu, cho biết. "Khi chất lượng nước sông suy giảm từ mức chấp nhận được đến mức ô nhiễm, nồng độ CO2 và CH4 trong sông tăng lên 10 lần trong khi nồng độ N2O tăng 15 lần."

Hoạt động của vi sinh vật

Ông Long và nhóm của ông nhận thấy rằng sự gia tăng phát thải khí nhà kính từ các con sông cũng tương quan chặt chẽ với những thay đổi trong việc sử dụng đất và lớp đất phủ xung quanh các con sông.

Đặc biệt, nồng độ CO2 và N2O trung bình của các khu vực đô thị cao hơn khoảng bốn lần so với các khu vực thôn dã, trong khi đối với khí methane tỷ lệ này là 25 lần.

"Những phát hiện này nhấn mạnh tác động của sử dụng đất và lớp đất phủ đối với phát thải khí nhà kính ở các khu vực bị ô nhiễm do nước thải và nước chảy trên bề mặt," ông nói.

Sau khi hòa vào các dòng nước ngọt đang chảy, các chất ô nhiễm như hợp chất nitrogen và chất ô nhiễm từ hoạt động của con người được vi sinh vật chuyển hóa thành khí nhà kính. Cụ thể, khi oxygen hòa tan trong sông giảm xuống do ô nhiễm, vi khuẩn kị khí sẽ khoáng hóa chất hữu cơ để tạo ra CO2 và methane, trong khi vi khuẩn khử nitrogen chuyển hóa nitrat (NO3) thành nitrous oxide (N2O).

"Các chu trình này đã được xác minh trong nghiên cứu của chúng tôi bằng cách ứng dụng việc học hỏi của máy móc," ông Hồ Tuấn Long cho biết. "Đặc biệt, nồng độ hợp chất oxygen và nitrogen hòa tan, và đặc điểm dòng chảy của sông được xác định là những yếu tố ảnh hưởng chính đến lượng khí thải của các con sông."

Nước sạch hơn, không khí sạch hơn

Vì vậy, thực tế vẫn là các con sông đang bị ô nhiễm bởi các hoạt động của con người, nhất là ở các khu vực đô thị, vốn cuối cùng dẫn đến lượng khí thải nhà kính nhiều hơn.

Người ta đã nhận thấy rằng hơn một nửa dân số thế giới sống cách một điểm có nước ngọt, trong đó tính cả hệ thống sông ngòi, là chưa tới 3km.

Đô thị hóa gia tăng đã đưa một lượng lớn chất ô nhiễm vào các con sông vì hơn 80% nước thải đô thị vẫn được thải trực tiếp ra môi trường.

Hầu hết các chất ô nhiễm đến từ nước thải không được xử lý, nước thoát ra từ hoạt động nông nghiệp và trầm tích gia tăng tích tụ. Điều này tiếp tục khiến các điểm chứa nước ô nhiễm đô thị trở thành điểm nóng nhức nhối về phát thải khí nhà kính.

Người ta dự đoán rằng lượng phát thải khí nhà kính từ các con sông sẽ tăng lên. "Do đô thị hóa ngày càng tăng và việc thâm dụng nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản, sự góp phần của các dòng sông vào biến đổi khí hậu trong tương lai có thể sẽ cao hơn nhiều so với ước tính hiện tại," ông Ho nói.

Tuy nhiên, có hy vọng rằng việc khôi phục các dòng sông (bao gồm giảm ô nhiễm) sẽ giúp giảm tỷ lệ phát thải.

"Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng khi chất lượng nước của các con sông ô nhiễm được cải thiện thành tốt, nồng độ CH4 ở đó có thể giảm 10 lần," ông Long nói, "trong khi nồng độ CO2 và N2O có thể giảm 4 lần."

Vì vậy, kết quả cho thấy cải thiện chất lượng nước thực sự có thể tạo khác biệt đáng kể. Để đạt được điều đó, nhiều chương trình đã được tiến hành để khôi phục các dòng sông bằng cách giảm ô nhiễm, chẳng hạn như Thỏa thuận Xanh của Liên minh Châu Âu, Chỉ thị Khung về Nước của Liên minh Châu Âu và Đạo luật Nước sạch ở Hoa Kỳ.

"Những chương trình này đã có những tác động tích cực to lớn đến việc cải thiện chất lượng nước sông ngòi, giảm nguy cơ lũ lụt, khôi phục môi trường sống hoang dã và tăng cường đa dạng sinh học trên toàn cầu," ông Long cho biết.

Biện pháp phòng ngừa

Trong khi đó, ông Long gợi ý rằng một loạt các biện pháp phòng ngừa đều có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm và đến lượt nó giảm tỷ lệ phát thải khí nhà kính từ các con sông.

Xử lý nước thải tốt hơn và tăng số lượng các cơ sở xử lý nước thải, cũng như đưa vào các hành lang đệm xung quanh các con sông để giảm bớt chất ô nhiễm chảy vào, phục hồi hình dáng kênh tự nhiên và chế độ dòng chảy tự nhiên để tránh tích tụ trầm tích, tất cả đều có thể giúp giảm lượng khí thải từ sông ngòi.

Tương tự, trở lại Hong Kong, ông Lai, người đã thực hiện nghiên cứu đo lượng khí thải nhà kính từ 15 con sông ở thành thị, cho thấy rằng ô nhiễm có thể được giảm thiểu bằng cách giảm tối đa việc lạm dụng phân bón trên đồng ruộng và mở rộng mạng lưới thoát nước đến cả vùng nông thôn.

Hiện tại, khoảng 6% dân số Hong Kong vẫn chưa kết nối với hệ thống thoát nước, nhưng chính quyền đang nỗ lực mở rộng mạng lưới này.

Hiện tại, ông Lai và nhóm của ông đang hoàn thiện kết quả nghiên cứu của họ và giống như ông Long, họ có kế hoạch chia sẻ kết quả với các chính phủ và tổ chức phi chính phủ có liên quan để thông báo cho họ về những lợi ích khác của việc cải thiện chất lượng nước các con sông.

"Mặc dù chất lượng nước sông Hong Kong nói chung đã được cải thiện đáng kể trong vài thập kỷ qua nhờ vào các biện pháp khác nhau của chính phủ (ví dụ như làm luật, thiết lập mạng lưới thoát nước), vẫn còn nhiều chỗ để cải thiện, nhất là ở các con sông ở thuộc Tây Bắc Tân Giới," ông Lai nói.

"Đặc biệt, giảm ô nhiễm dưỡng chất sẽ không chỉ cải thiện chất lượng nước cho hoạt động của các loài động vật mà đồng thời còn giúp giảm phát thải khí nhà kính và giảm thiểu biến đổi khí hậu."