Trái Đất đang nóng lên từng ngày, kéo theo những biến đổi khắc nghiệt về khí hậu, môi trường và đời sống con người. Những dòng khí vô hình nhưng đầy sức mạnh này âm thầm tích tụ, tạo áp lực lên hệ sinh thái toàn cầu. Để hiểu rõ tác nhân gây nên hiện tượng ấy, chúng ta cần khám phá khái niệm và bản chất của khí nhà kính.
Khí nhà kính là gì? Tại sao gọi là khí nhà kính?
Khí nhà kính là tập hợp các loại khí trong khí quyển có khả năng giữ lại nhiệt lượng bằng cách hấp thụ và phát xạ bức xạ hồng ngoại. Nhờ hiệu ứng này, Trái Đất duy trì mức nhiệt độ phù hợp cho sự sống. Tuy nhiên, từ sau Cách mạng công nghiệp, các hoạt động như đốt nhiên liệu hóa thạch, phát triển công nghiệp, nông nghiệp thâm canh và phá rừng đã khiến nồng độ khí nhà kính tăng nhanh, vượt xa ngưỡng cân bằng tự nhiên. Điều này dẫn đến nóng lên toàn cầu, nước biển dâng, băng tan và nhiều hệ lụy biến đổi khí hậu.
Các khí chính gồm: CO₂, CH₄, N₂O, hơi nước, O₃, cùng các hợp chất nhân tạo như CFC, HCFC, HFC, SF₆ và PFC. Trong đó, CO₂ là khí gây tác động lâu dài nhất, chiếm tỷ trọng lớn từ hoạt động đốt than, dầu, khí.
Bảng tỷ lệ đóng góp của các khí nhà kính trong hiệu ứng nhà kính tự nhiên:
| Khí | Công thức | Tỷ lệ đóng góp (%) |
|---|---|---|
| Hơi nước | H₂O | 49 – 71% |
| Carbon dioxide | CO₂ | 22 – 29% |
| Methane + Nitrous oxide | CH₄ + N₂O | 4 – 8% |
| Ozon | O₃ | 7 – 10% |
| Hợp chất tổng hợp | CFC, HCFC, HFC, SF₆, PFC | <1% |
Theo nghiên cứu, “phần trong không khí” (Airborne Fraction – AF) của CO₂ khoảng 0,45, nghĩa là gần một nửa lượng phát thải vẫn lưu lại trong khí quyển mỗi năm, góp phần làm nhiệt độ toàn cầu tăng.
Tỷ lệ các hoạt động của con người gây gia tăng nhiệt độ Trái Đất:
- Sử dụng năng lượng: 50%
- Công nghiệp: 24%
- Nông nghiệp: 13%
- Phá rừng: 14%
Nguồn gốc và nồng độ của các loại khí nhà kính chính
Để hiểu rõ hơn về tác động của khí nhà kính, cần phân tích cả nguồn gốc phát sinh lẫn nồng độ tích lũy trong khí quyển. Các khí như CO₂, CH₄, N₂O hay nhóm hợp chất halogen có đặc điểm riêng về chu trình phát thải và khả năng giữ nhiệt. Ví dụ, CO₂ thường đến từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch và phá rừng, trong khi CH₄ lại gắn với nông nghiệp và xử lý rác thải. N₂O chủ yếu bắt nguồn từ sử dụng phân bón, còn halogen thì đến từ các hoạt động công nghiệp hiện đại.
| Khí nhà kính | Nguồn chính | Nồng độ 1750 (ppb) | Nồng độ 2019 (ppb) | Tỷ lệ phát thải 2021 (GtCO₂e) |
|---|---|---|---|---|
| Khí cacbonic (CO₂) | Đốt nhiên liệu hóa thạch; Phá rừng; Sản xuất xi măng | 278.300 | 409.900 | 36,69 |
| Mêtan (CH₄) | Khai thác nhiên liệu hóa thạch; Nông nghiệp; Bãi chôn lấp | 729 | 1.866 | 8,46 |
| Nitơ oxit (N₂O) | Phân bón nông nghiệp; Đốt nhiên liệu hóa thạch & sinh khối; Quy trình CN | 270 | 332 | 3,12 |
| Hợp chất halogen | Chất làm lạnh; Truyền tải điện; Sản xuất bán dẫn; Các quy trình công nghiệp | 0,034 | 1.378 | 1,28 |
So sánh theo CO₂ tương đương (CO₂e) giúp lượng hóa mức độ tác động đến hiện tượng biến đổi khí hậu. Điều này cho thấy không chỉ CO₂ mà các khí phi CO₂ như CH₄ hay N₂O cũng góp phần đáng kể vào hiệu ứng nhà kính. Việc cắt giảm rò rỉ mê-tan hay sử dụng phân bón hợp lý chính là những biện pháp cấp thiết để giảm phát thải toàn cầu.
Nguyên nhân thay đổi nồng độ khí nhà kính
Trong lịch sử Trái Đất, khí nhà kính từng thay đổi do các yếu tố tự nhiên. Hoạt động núi lửa phun trào giải phóng CO2 và hơi nước, trong khi quá trình phong hóa đá lại hấp thụ CO2, góp phần cân bằng khí quyển. Khi băng vĩnh cửu tan chảy, khí metan (CH4) bị giải phóng, kết hợp với sự phân hủy chất hữu cơ và cháy rừng, khiến hàm lượng khí nhà kính biến động đáng kể.
Tuy nhiên, trong thời kỳ hiện đại, sự thay đổi chủ yếu bắt nguồn từ hoạt động con người:
- Đốt nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí) thải ra CO2 và N2O, làm gia tăng hiệu ứng nhà kính.
- Nông nghiệp tạo ra lượng lớn CH4 từ chăn nuôi và ruộng lúa; phân bón chứa nitrate góp phần phát thải N2O.
- Phá rừng và cháy rừng giải phóng carbon lưu trữ trong cây xanh vào khí quyển.
- Quy trình công nghiệp như sản xuất xi măng, khai thác năng lượng, hay việc dùng khí HFCs trong làm lạnh và điều hòa cũng làm tăng nồng độ khí nhà kính.
Sự cộng hưởng giữa biến đổi tự nhiên và hoạt động nhân tạo khiến hàm lượng khí nhà kính gia tăng nhanh chóng, trở thành nguyên nhân chính của biến đổi khí hậu toàn cầu.
Hiệu ứng nhà kính và nóng lên toàn cầu
Khí nhà kính vốn là “tấm chăn giữ nhiệt” tự nhiên của Trái Đất, giúp duy trì sự sống bằng cách giữ lại một phần năng lượng Mặt Trời. Nếu thiếu đi lớp khí này, nhiệt độ trung bình toàn cầu chỉ khoảng -18°C, khiến hành tinh khó tồn tại sự sống. Tuy nhiên, từ khi con người gia tăng đốt nhiên liệu hóa thạch, chặt phá rừng và sản xuất công nghiệp, nồng độ các khí như CO₂, CH₄, N₂O hay HFC đã vượt xa ngưỡng an toàn.
Theo số liệu từ Đại học California, nồng độ CO₂ đã tăng từ 315 ppm (năm 1960) lên hơn 420 ppm hiện nay, mức cao chưa từng thấy trong 800.000 năm qua. Khi các khí nhà kính hấp thụ và bức xạ nhiệt quá mức, hiệu ứng nhà kính trở thành nguyên nhân chính của hiện tượng nóng lên toàn cầu. Điều này dẫn tới hàng loạt hệ quả: nhiệt độ tăng, băng tan ở hai cực, mực nước biển dâng, thời tiết cực đoan (bão, lũ, hạn hán) xảy ra thường xuyên hơn.
NASA cảnh báo, nếu Trái Đất nóng thêm 2°C, hơn 70% đường bờ biển sẽ đối mặt với mực nước biển dâng ít nhất 20cm, kéo theo xói mòn, ngập lụt và nhiễm mặn. Không chỉ hệ sinh thái tự nhiên bị đảo lộn, mà sức khỏe con người cũng chịu rủi ro cao hơn từ các bệnh về hô hấp, tim mạch và dịch bệnh truyền nhiễm.
Các loại khí nhà kính khác nhau có tác động như thế nào?
Mỗi khí nhà kính có cơ chế tác động và mức độ ảnh hưởng riêng đến biến đổi khí hậu. Điểm khác biệt nằm ở hai yếu tố: hiệu suất bức xạ (khả năng giữ nhiệt) và tuổi thọ trong khí quyển. Các yếu tố này được kết hợp để tính toán Tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP – Global Warming Potential), so sánh mức độ gây ấm của từng loại khí với CO₂ trong cùng khoảng thời gian, thường là 100 năm.
- CO₂: chiếm tỷ trọng lớn nhất do phát thải từ năng lượng, công nghiệp, giao thông và thay đổi sử dụng đất.
- CH₄ (mê-tan): hiệu ứng nhà kính mạnh gấp 28 lần CO₂, chủ yếu từ nông nghiệp, chất thải và khai thác nhiên liệu hóa thạch.
- N₂O (nitơ oxit): GWP gấp 273 lần CO₂, phát sinh nhiều từ phân bón và chăn nuôi.
- Khí halogen hóa (như CFC, HFC, SF₆…): có GWP cực cao, lên đến hàng chục nghìn lần CO₂, tồn tại lâu dài và chủ yếu từ công nghiệp.
Dữ liệu dưới đây (AR6 – IPCC 2021) cho thấy sự khác biệt rõ rệt:
| Khí nhà kính | Công thức hóa học | Hiệu suất bức xạ (W/m² ppb) | Tuổi thọ khí quyển (năm) | GWP (100 năm) |
|---|---|---|---|---|
| Cacbonic (CO₂) | CO₂ | 0,0000133 | Nhiều* | 1 |
| Mêtan | CH₄ | 0,000388 | 12 | 28 |
| Nitơ oxit | N₂O | 0,0032 | 109 | 273 |
| CFC-12 | CCl₂F₂ | 0,358 | 102 | 12.500 |
| HFC-23 | CHF₃ | 0,191 | 228 | 14.600 |
| Nitơ triflorua | NF₃ | 0,204 | 569 | 17.400 |
| Lưu huỳnh hexafluoride | SF₆ | 0,567 | 1.000 | 24.300 |
*CO₂ không có tuổi thọ xác định duy nhất vì luôn luân chuyển giữa khí quyển, đại dương và sinh quyển. Trung bình thường ước tính khoảng 100 năm.
Điều đáng chú ý là mặc dù CO₂ có GWP thấp nhất, nhưng do lượng phát thải khổng lồ và ngày càng tăng, nó vẫn là nguyên nhân chính của 65% sự nóng lên toàn cầu. Trong khi đó, khí halogen với nồng độ nhỏ hơn nhiều nhưng lại để lại hậu quả lâu dài vì vừa phá hủy tầng ozone, vừa giữ nhiệt mạnh mẽ. Từ thực tế này, nỗ lực giảm phát thải phải đồng thời tập trung vào giảm CO₂ quy mô lớn và kiểm soát chặt chẽ khí công nghiệp siêu mạnh để hạn chế biến đổi khí hậu vượt ngoài khả năng kiểm soát.
Tình hình phát thải khí nhà kính trên thế giới
Theo thống kê của Rhodium Group, Trung Quốc, Mỹ và Ấn Độ hiện là ba quốc gia thải ra lượng khí nhà kính lớn nhất thế giới, chủ yếu do quy mô dân số, tốc độ công nghiệp hóa và nhu cầu năng lượng khổng lồ. Tuy nhiên, khi tính theo tỷ lệ phát thải trên đầu người, bức tranh lại khác. Báo cáo của Australian Museum (2023) cho thấy Úc, Mỹ và Canada nằm trong nhóm các nước có mức phát thải bình quân cao nhất toàn cầu.
Đáng chú ý, mức phát thải của Việt Nam hiện được xếp ở mức trung bình, khoảng 2,0 – 5,0 tấn CO₂/đầu người/năm, thấp hơn nhiều so với các quốc gia phát triển nhưng đang có xu hướng gia tăng cùng với quá trình đô thị hóa, phát triển công nghiệp và nhu cầu sử dụng năng lượng hóa thạch.
Sự chênh lệch này phản ánh sự khác biệt về cấu trúc kinh tế, dân số và chính sách năng lượng. Trong khi nhiều quốc gia phát triển đang đẩy mạnh giảm phát thải carbon, đầu tư vào năng lượng tái tạo, thì các nước đang phát triển như Việt Nam cần cân bằng giữa tăng trưởng kinh tế và cam kết phát triển bền vững nhằm giảm tác động tiêu cực từ biến đổi khí hậu.
Hiện trạng khí nhà kính ở Việt Nam
Trong hai thập kỷ qua, Việt Nam đã ghi nhận tốc độ tăng trưởng mạnh mẽ ở các ngành năng lượng, công nghiệp và nông nghiệp. Song song với sự phát triển đó, lượng khí nhà kính cũng tăng nhanh, tạo áp lực lớn đối với mục tiêu giảm phát thải và phát triển bền vững.
Ở lĩnh vực năng lượng – nơi tiêu thụ nhiều nhiên liệu hóa thạch – phát thải chiếm tỷ trọng cao nhất, khoảng 85% tổng lượng phát thải. Các hoạt động sản xuất điện, giao thông, xây dựng và khai thác than – dầu khí là những nguồn chính. Quá trình đốt cháy nhiên liệu liên tục bổ sung vào bầu khí quyển CO₂, CH₄ và N₂O – ba loại khí gây hiệu ứng nhà kính phổ biến nhất.
Trong công nghiệp, các ngành xi măng, thép, sản xuất vôi cũng đóng góp đáng kể vào lượng phát thải. Đặc biệt, nông nghiệp chiếm hơn 40% tổng lượng phát thải quốc gia, chủ yếu từ canh tác lúa nước, chăn nuôi và sử dụng phân bón. Đây là lĩnh vực phát thải nhiều khí methane (CH₄) và nitrous oxide (N₂O) – có mức gây nóng toàn cầu cao hơn CO₂.
Ngoài ra, chất thải rắn và nước thải cũng là nguồn phát thải đáng chú ý. Việt Nam phát sinh khoảng 15 triệu tấn rác thải rắn mỗi năm, trong đó CH₄ từ bãi chôn lấp và CO₂ từ quá trình đốt rác góp phần không nhỏ vào tổng lượng phát thải.
Nhìn chung, hai lĩnh vực năng lượng và nông nghiệp vẫn là “điểm nóng” phát thải khí nhà kính ở Việt Nam, đặt ra thách thức lớn cho quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế xanh.
Giải pháp giảm thiểu hiệu ứng khí nhà kính
Từ sau Hội nghị COP đầu tiên năm 1995 tại Berlin, cộng đồng quốc tế đã liên tục thúc đẩy các sáng kiến nhằm giảm phát thải khí nhà kính và giữ mức tăng nhiệt độ toàn cầu dưới 1,5°C. Mục tiêu Net Zero vào giữa thế kỷ XXI được coi là chìa khóa để ổn định khí hậu, trong đó Việt Nam cũng cam kết đạt Net Zero vào năm 2050 tại COP26.
Để hiện thực hóa cam kết này, trọng tâm là giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và chuyển dịch sang năng lượng tái tạo như điện gió, điện mặt trời, thủy điện và sinh khối. Song song, việc nâng cao hiệu suất năng lượng trong công nghiệp, giao thông và tiêu dùng cũng là cách thiết thực để cắt giảm phát thải.
Một giải pháp tự nhiên không thể thiếu là trồng mới và bảo vệ rừng, đóng vai trò “bể hấp thụ” CO₂. Đồng thời, thúc đẩy kinh tế tuần hoàn – tái chế, tái sử dụng nguyên vật liệu – sẽ hạn chế chất thải và giảm khí thải từ sản xuất. Bên cạnh đó, các công nghệ hiện đại như thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) đang mở ra hướng đi mới cho xử lý phát thải tại các nhà máy điện và khu công nghiệp.
Để các biện pháp này triển khai đồng bộ, cần sự kết hợp giữa chính sách, tài chính xanh và thị trường carbon. Các cơ chế như thuế carbon, đấu giá hạn ngạch phát thải hay tín chỉ carbon tự nguyện đang trở thành công cụ quan trọng, hỗ trợ doanh nghiệp và quốc gia tiến gần hơn đến mục tiêu giảm khí nhà kính toàn cầu.
Nhận diện và hiểu rõ các loại khí nhà kính là bước quan trọng để thay đổi thói quen, ứng dụng công nghệ xanh và chung tay bảo vệ Trái Đất. Hãy bắt đầu hành động ngay hôm nay để góp phần xây dựng một tương lai bền vững hơn cho thế hệ mai sau.
