Tìm hiểu về Axit hóa Đại dương: Một Mối đe dọa Toàn cầu

Các đại dương trên thế giới, bao phủ hơn 70% hành tinh của chúng ta, đóng một vai trò quan trọng trong việc điều hòa khí hậu và duy trì sự sống. Chúng hấp thụ một phần đáng kể lượng carbon dioxide (CO₂) do các hoạt động của con người thải vào khí quyển. Mặc dù sự hấp thụ này giúp giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu, nhưng nó đi kèm với một cái giá đắt: axit hóa đại dương. Hiện tượng này, thường được mệnh danh là "người anh em song sinh độc ác của biến đổi khí hậu," gây ra một mối đe dọa nghiêm trọng cho các hệ sinh thái biển và hàng tỷ người phụ thuộc vào chúng.

Axit hóa Đại dương là gì?

Axit hóa đại dương là sự suy giảm liên tục độ pH của các đại dương trên Trái Đất, chủ yếu do việc hấp thụ carbon dioxide (CO₂) từ khí quyển. Khi CO₂ hòa tan trong nước biển, nó phản ứng để tạo thành axit carbonic (H₂CO₃). Quá trình này làm tăng nồng độ ion hydro (H⁺), do đó làm giảm độ pH của đại dương. Mặc dù đại dương không thực sự trở nên có tính axit (độ pH của nó vẫn trên 7), thuật ngữ "axit hóa" mô tả chính xác sự dịch chuyển theo hướng có tính axit hơn.

Nói một cách đơn giản: Nhiều CO₂ hơn trong khí quyển → Nhiều CO₂ hơn được đại dương hấp thụ → Độ axit trong đại dương tăng lên.

Hóa học đằng sau quá trình Axit hóa Đại dương

Các phản ứng hóa học liên quan đến quá trình axit hóa đại dương có thể được tóm tắt như sau:

1. Hòa tan CO₂: Carbon dioxide từ khí quyển hòa tan vào nước biển: CO_{2 (atmosphere)} ⇌ CO_{2 (seawater)}
2. Hình thành Axit Carbonic: CO₂ hòa tan phản ứng với nước để tạo thành axit carbonic: CO_{2 (seawater)} + H₂O ⇌ H₂CO₃
3. Hình thành Bicarbonate: Axit carbonic phân ly thành ion bicarbonate và ion hydro: H₂CO₃ ⇌ HCO₃^- + H⁺
4. Hình thành Carbonate: Ion bicarbonate tiếp tục phân ly thành ion carbonate và ion hydro: HCO₃^- ⇌ CO₃^2- + H⁺

Sự gia tăng các ion hydro (H⁺) làm giảm độ pH, khiến đại dương có tính axit hơn. Hơn nữa, nồng độ ion hydro tăng lên làm giảm sự sẵn có của các ion carbonate (CO₃^2-), vốn rất quan trọng đối với các sinh vật biển xây dựng vỏ và bộ xương từ canxi cacbonat (CaCO₃).

Nguyên nhân gây Axit hóa Đại dương

Nguyên nhân chính của axit hóa đại dương là sự gia tăng nồng độ CO₂ trong khí quyển do các hoạt động của con người, đặc biệt là việc đốt nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ và khí đốt tự nhiên), nạn phá rừng và các quy trình công nghiệp.

• Đốt nhiên liệu hóa thạch: Việc đốt nhiên liệu hóa thạch giải phóng một lượng lớn CO₂ vào khí quyển, vượt quá khả năng hấp thụ tự nhiên của đại dương mà không gây ra những thay đổi hóa học đáng kể.
• Nạn phá rừng: Rừng hoạt động như những bể chứa carbon, hấp thụ CO₂ từ khí quyển. Nạn phá rừng làm giảm khả năng loại bỏ CO₂ của hành tinh, dẫn đến nồng độ trong khí quyển tăng lên.
• Các quy trình công nghiệp: Nhiều hoạt động công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như sản xuất xi măng, cũng giải phóng một lượng CO₂ đáng kể.
• Thay đổi mục đích sử dụng đất: Nông nghiệp và đô thị hóa cũng có thể góp phần làm tăng lượng phát thải CO₂.

Tác động của Axit hóa Đại dương

Axit hóa đại dương có những tác động sâu sắc và sâu rộng đến các hệ sinh thái biển và các dịch vụ mà chúng cung cấp.

Tác động đến sinh vật biển

Tác động đáng kể nhất của axit hóa đại dương là đối với các sinh vật biển phụ thuộc vào canxi cacbonat để xây dựng vỏ và bộ xương của chúng. Chúng bao gồm:

• Động vật có vỏ: Hàu, sò, trai và các loài động vật có vỏ khác phải vật lộn để xây dựng và duy trì vỏ trong vùng nước có tính axit cao hơn. Điều này có thể dẫn đến vỏ mỏng hơn, yếu hơn, dễ bị kẻ săn mồi tấn công hơn và tốc độ tăng trưởng giảm. Tại các trang trại nuôi trồng thủy sản ở Tây Bắc Thái Bình Dương (Hoa Kỳ), ví dụ, những người nuôi hàu đã trải qua tình trạng ấu trùng hàu chết hàng loạt do axit hóa đại dương. Họ đã phải triển khai các hệ thống xử lý nước tốn kém để giảm thiểu tác động. Những thách thức tương tự cũng đang được các nhà nuôi trồng động vật có vỏ trên toàn cầu đối mặt, từ châu Âu đến châu Á.
• Rạn san hô: Các rạn san hô, vốn đã bị đe dọa bởi biến đổi khí hậu và các yếu tố gây căng thẳng khác, đặc biệt dễ bị tổn thương bởi axit hóa đại dương. San hô sử dụng canxi cacbonat để xây dựng bộ xương của chúng, và axit hóa đại dương làm cho quá trình này trở nên khó khăn hơn, dẫn đến tốc độ tăng trưởng chậm hơn, tăng khả năng bị xói mòn và tẩy trắng san hô. Rạn san hô Great Barrier ở Úc, một trong những hệ thống rạn san hô lớn nhất thế giới, đang trải qua sự suy thoái đáng kể do axit hóa đại dương và nước biển ấm lên. Điều này đe dọa đa dạng sinh học và ngành du lịch phụ thuộc vào rạn san hô.
• Sinh vật phù du: Một số loại sinh vật phù du, nền tảng của chuỗi thức ăn biển, cũng xây dựng vỏ từ canxi cacbonat. Axit hóa đại dương có thể ảnh hưởng đến sự tăng trưởng, sinh sản và sự sống còn của chúng, với những tác động lan truyền khắp hệ sinh thái. Ví dụ, các nghiên cứu ở Bắc Băng Dương đã chỉ ra rằng axit hóa đại dương đang ảnh hưởng đến khả năng hình thành vỏ của một số loài sinh vật phù du, có khả năng phá vỡ toàn bộ chuỗi thức ăn ở Bắc Cực.
• Cá: Mặc dù cá không xây dựng vỏ, axit hóa đại dương vẫn có thể ảnh hưởng đến chúng. Nó có thể làm suy giảm khả năng phát hiện kẻ săn mồi, tìm kiếm thức ăn và sinh sản. Nghiên cứu trên cá hề, chẳng hạn, đã chỉ ra rằng axit hóa đại dương có thể làm rối loạn khứu giác của chúng, khiến chúng dễ bị kẻ săn mồi tấn công hơn.

Tác động ở cấp độ hệ sinh thái

Những tác động lên các loài riêng lẻ có thể lan truyền khắp các hệ sinh thái biển, dẫn đến:

• Phá vỡ chuỗi thức ăn: Những thay đổi về sự phong phú và thành phần loài của sinh vật phù du có thể phá vỡ toàn bộ chuỗi thức ăn biển, ảnh hưởng đến quần thể cá, động vật có vú biển và chim biển.
• Mất môi trường sống: Sự suy giảm của các rạn san hô dẫn đến mất môi trường sống cho vô số loài sinh vật biển, làm giảm đa dạng sinh học và khả năng phục hồi của hệ sinh thái.
• Thay đổi trong phân bố loài: Khi điều kiện đại dương thay đổi, một số loài có thể bị buộc phải di cư đến những môi trường sống phù hợp hơn, làm thay đổi mô hình phân bố loài và có khả năng dẫn đến cạnh tranh và xung đột.

Tác động Kinh tế - Xã hội

Axit hóa đại dương cũng có những hậu quả kinh tế - xã hội đáng kể:

• Ngành thủy sản: Sự suy giảm của các quần thể cá và trữ lượng động vật có vỏ có thể tác động tiêu cực đến ngành thủy sản, ảnh hưởng đến an ninh lương thực và sinh kế của hàng triệu người trên toàn thế giới. Ví dụ, các cộng đồng ở Đông Nam Á phụ thuộc nhiều vào thủy sản đặc biệt dễ bị tổn thương trước tác động của axit hóa đại dương.
• Nuôi trồng thủy sản: Axit hóa đại dương đặt ra một mối đe dọa lớn đối với nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là nuôi động vật có vỏ, có khả năng dẫn đến tổn thất kinh tế và mất việc làm.
• Du lịch: Sự suy thoái của các rạn san hô và các hệ sinh thái biển khác có thể tác động tiêu cực đến ngành du lịch, đặc biệt là ở các vùng ven biển phụ thuộc vào hoạt động lặn biển, lặn với ống thở và các hoạt động dựa vào biển khác. Maldives, ví dụ, phụ thuộc rất nhiều vào du lịch tập trung quanh các rạn san hô, khiến quốc gia này rất dễ bị tổn thương trước tác động của axit hóa đại dương.
• Bảo vệ bờ biển: Các rạn san hô và thảm động vật có vỏ khỏe mạnh cung cấp sự bảo vệ ven biển tự nhiên bằng cách làm giảm năng lượng sóng và giảm xói mòn. Sự suy giảm của chúng làm tăng tính dễ bị tổn thương của các cộng đồng ven biển trước bão và nước biển dâng.

Đo lường Axit hóa Đại dương

Các nhà khoa học sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để giám sát axit hóa đại dương, bao gồm:

• Đo độ pH: Đo trực tiếp độ pH bằng cảm biến điện tử và chất chỉ thị hóa học.
• Đo CO₂: Đo nồng độ CO₂ hòa tan trong nước biển.
• Đo độ kiềm: Đo khả năng đệm của đại dương, tức là khả năng chống lại sự thay đổi độ pH.
• Dữ liệu vệ tinh: Sử dụng viễn thám vệ tinh để theo dõi màu sắc đại dương và nồng độ CO₂ bề mặt.
• Đài quan sát đại dương: Triển khai các đài quan sát đại dương dài hạn được trang bị cảm biến để theo dõi các thông số đại dương khác nhau, bao gồm độ pH, CO₂ và nhiệt độ.

Những phép đo này rất quan trọng để theo dõi tiến trình axit hóa đại dương, hiểu rõ tác động của nó và đánh giá hiệu quả của các chiến lược giảm thiểu. Các sáng kiến toàn cầu như Mạng lưới Quan sát Axit hóa Đại dương Toàn cầu (GOA-ON) tạo điều kiện thuận lợi cho sự hợp tác quốc tế trong việc giám sát và nghiên cứu axit hóa đại dương.

Giải pháp cho vấn đề Axit hóa Đại dương

Giải quyết vấn đề axit hóa đại dương đòi hỏi một cách tiếp cận đa diện bao gồm giảm phát thải CO₂, phục hồi hệ sinh thái biển và phát triển các chiến lược thích ứng.

Giảm phát thải CO₂

Cách hiệu quả nhất để chống lại axit hóa đại dương là giảm phát thải CO₂ từ các hoạt động của con người. Điều này đòi hỏi một nỗ lực toàn cầu để:

• Chuyển đổi sang năng lượng tái tạo: Chuyển từ nhiên liệu hóa thạch sang các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió và thủy điện. Chương trình Energiewende (chuyển đổi năng lượng) của Đức là một ví dụ về nỗ lực quốc gia hướng tới năng lượng tái tạo.
• Cải thiện hiệu quả năng lượng: Giảm tiêu thụ năng lượng thông qua thiết kế tòa nhà, hệ thống giao thông và quy trình công nghiệp được cải thiện.
• Giảm nạn phá rừng: Bảo vệ và phục hồi rừng để tăng cường khả năng hấp thụ carbon. Các quốc gia như Costa Rica đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong nỗ lực tái trồng rừng.
• Nông nghiệp bền vững: Thực hiện các phương pháp nông nghiệp bền vững giúp giảm phát thải và tăng cường hấp thụ carbon trong đất.
• Thu giữ và lưu trữ Carbon: Phát triển và triển khai các công nghệ để thu giữ CO₂ từ các nguồn công nghiệp và lưu trữ dưới lòng đất hoặc ở các địa điểm lưu trữ dài hạn khác.

Các thỏa thuận quốc tế như Hiệp định Paris nhằm mục đích hạn chế sự nóng lên toàn cầu và giảm phát thải CO₂, nhưng cần có những cam kết mạnh mẽ hơn và những hành động tham vọng hơn.

Phục hồi Hệ sinh thái Biển

Phục hồi và bảo vệ hệ sinh thái biển có thể nâng cao khả năng phục hồi của chúng trước axit hóa đại dương và các yếu tố gây căng thẳng khác.

• Phục hồi rạn san hô: Thực hiện các dự án phục hồi rạn san hô, chẳng hạn như nuôi trồng san hô và ổn định rạn san hô, để giúp các rạn san hô bị hư hại phục hồi. Nhiều dự án trên khắp thế giới, bao gồm cả ở Caribe và Đông Nam Á, đang tích cực tham gia vào việc phục hồi rạn san hô.
• Phục hồi thảm cỏ biển: Phục hồi các thảm cỏ biển, nơi có thể hấp thụ CO₂ từ nước và cung cấp môi trường sống cho sinh vật biển. Các dự án phục hồi cỏ biển đang được tiến hành ở nhiều địa điểm khác nhau, bao gồm Vịnh Chesapeake ở Hoa Kỳ và các khu vực ven biển của Úc.
• Phục hồi rạn hàu: Phục hồi các rạn hàu, nơi có thể lọc nước, cung cấp môi trường sống và làm vùng đệm chống lại năng lượng sóng. Quỹ Vịnh Chesapeake đang tích cực tham gia vào việc phục hồi các rạn hàu ở Vịnh Chesapeake.
• Khu bảo tồn biển: Thiết lập các khu bảo tồn biển để bảo vệ các môi trường sống quan trọng và đa dạng sinh học. Các quốc gia trên thế giới đã thiết lập các khu bảo tồn biển, từ các khu bảo tồn ven biển nhỏ đến các khu bảo tồn đại dương lớn.

Phát triển các Chiến lược Thích ứng

Trong khi giảm thiểu là rất quan trọng, các chiến lược thích ứng cũng cần thiết để giúp các sinh vật biển và cộng đồng con người đối phó với các tác động của axit hóa đại dương.

• Nhân giống chọn lọc: Nhân giống các loài động vật có vỏ và các sinh vật biển khác có khả năng chống chịu tốt hơn với axit hóa đại dương. Các nhà nghiên cứu đang làm việc để nhân giống những con hàu có khả năng phục hồi cao hơn, ví dụ, trong bối cảnh thách thức của axit hóa đại dương.
• Quản lý chất lượng nước: Thực hiện các biện pháp quản lý chất lượng nước để giảm ô nhiễm và dòng chảy dinh dưỡng, những yếu tố có thể làm trầm trọng thêm tình trạng axit hóa đại dương.
• Cải tiến trong nuôi trồng thủy sản: Phát triển các kỹ thuật nuôi trồng thủy sản sáng tạo có thể giảm thiểu tác động của axit hóa đại dương, chẳng hạn như sử dụng các chất đệm để tăng độ pH của nước biển.
• Quy hoạch ven biển: Thực hiện các chính sách quy hoạch ven biển có tính đến tác động của axit hóa đại dương và nước biển dâng.
• Đa dạng hóa sinh kế: Giúp các cộng đồng phụ thuộc vào thủy sản và nuôi trồng thủy sản đa dạng hóa sinh kế để giảm sự dễ bị tổn thương trước tác động của axit hóa đại dương.

Vai trò của mỗi cá nhân

Mặc dù axit hóa đại dương là một vấn đề toàn cầu đòi hỏi sự hợp tác quốc tế, các cá nhân cũng có thể đóng một vai trò trong việc giải quyết thách thức này.

• Giảm dấu chân carbon của bạn: Thực hiện các bước để giảm dấu chân carbon của bạn bằng cách tiết kiệm năng lượng, sử dụng phương tiện giao thông công cộng, ăn ít thịt hơn và hỗ trợ các doanh nghiệp bền vững.
• Hỗ trợ hải sản bền vững: Chọn các lựa chọn hải sản bền vững được thu hoạch theo cách có trách nhiệm với môi trường.
• Tự giáo dục bản thân và những người khác: Tìm hiểu thêm về axit hóa đại dương và chia sẻ kiến thức của bạn với những người khác.
• Hỗ trợ các tổ chức hoạt động chống lại axit hóa đại dương: Quyên góp hoặc tình nguyện cho các tổ chức đang nỗ lực giải quyết vấn đề axit hóa đại dương và bảo vệ hệ sinh thái biển.
• Vận động thay đổi chính sách: Liên hệ với các quan chức được bầu của bạn và kêu gọi họ hỗ trợ các chính sách giảm phát thải CO₂ và bảo vệ đại dương của chúng ta.

Kết luận

Axit hóa đại dương là một mối đe dọa nghiêm trọng và ngày càng gia tăng đối với các hệ sinh thái biển và hàng tỷ người phụ thuộc vào chúng. Bằng cách hiểu rõ nguyên nhân, tác động và giải pháp cho vấn đề axit hóa đại dương, chúng ta có thể hành động để bảo vệ đại dương và đảm bảo một tương lai bền vững cho tất cả mọi người. Thời điểm để hành động là ngay bây giờ. Chúng ta phải cùng nhau hành động, với tư cách là cá nhân, cộng đồng và quốc gia, để giảm phát thải CO₂, phục hồi hệ sinh thái biển và phát triển các chiến lược thích ứng. Sức khỏe của đại dương và sự thịnh vượng của hành tinh chúng ta phụ thuộc vào điều đó.

Tài liệu tham khảo thêm

• Chương trình Axit hóa Đại dương của NOAA
• Axit hóa Đại dương của EPA
• Báo cáo Đặc biệt của IPCC về Đại dương và Băng quyển trong bối cảnh Biến đổi Khí hậu