Carbon dioxide là một loại khí nhà kính là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Sự phát thải CO2 từ các hoạt động của con người cũng là nguyên nhân chính gây ra tình trạng này. Bài viết này sẽ cung cấp đầy đủ những thông tin cần thiết về Carbon Dioxide (CO2) mà bạn cần biết.
1. Carbon Dioxide là gì?
Carbon dioxide (CO2) là một khí không màu và không cháy ở nhiệt độ và áp suất bình thường. Một phân tử CO2 bao gồm một nguyên tử carbon và hai nguyên tử oxy. CO2 cũng đóng một vai trò trong chu trình carbon của Trái đất, tập hợp của các quá trình luân chuyển cacbon dưới nhiều dạng trong môi trường.
Carbon dioxide là một trong các khí đầu tiên được miêu tả như là chất hiện hữu trong không khí. Vào thế kỷ XVII, nhà hóa học người Flanders là Jan Baptist van Helmont đã quan sát thấy khi ông đốt than củi trong bình kín thì khối lượng còn lại của tro là thấp hơn so với khối lượng nguyên thủy của than củi.
Carbon dioxide được Humphrey Davy và Michael Faraday hóa lỏng lần đầu tiên năm 1823 bằng tăng áp suất. Mô tả đầu tiên về carbon dioxide rắn là của Charles Thilorier, là người năm 1834 đã mở thùng chứa carbon dioxide lỏng bị nén, chỉ để tìm sản phẩm được tạo ra do bị làm lạnh vì sự bay hơi nhanh của carbon dioxide lỏng và thấy “tuyết” của CO2 rắn.
Vào thời điểm năm 2004, khí quyển Trái Đất chứa khoảng 0.038% theo thể tích (380 µL/L hay ppm) hoặc 0,053% theo trọng lượng là CO2, tương đương với 2.7 × 1012 tấn CO2.
2. Nguyên nhân hình thành CO2 trong không khí
Các quá trình hoặc khu vực chủ yếu tạo ra carbon dioxide trong khí quyển được gọi là nguồn. Carbon dioxide được thêm vào khí quyển một cách tự nhiên khi các sinh vật hô hấp hoặc phân hủy (phân rã), đá cacbonat bị phong hóa, cháy rừng xảy ra và núi lửa phun trào. Carbon dioxide cũng được bổ sung vào khí quyển thông qua các hoạt động của con người, chẳng hạn như đốt nhiên liệu hóa thạch, rừng và sản xuất xi măng.
CO2 được hình thành trong nhiều quá trình khác nhau bao gồm:
- Hô hấp và phân hủy:
Tất cả thực vật và động vật đều trả lại cả carbon dioxide và hơi nước cho khí quyển. Mọi tế bào đều cần hô hấp để tạo ra năng lượng cần thiết. Quá trình này được gọi là hô hấp tế bào. Quá trình hô hấp tạo ra năng lượng cho sinh vật bằng cách kết hợp glucose với oxy từ không khí.
Trong quá trình hô hấp tế bào, glucose và oxy được chuyển hóa thành năng lượng và carbon dioxide. Do đó, carbon dioxide được thải vào khí quyển trong quá trình hô hấp tế bào.
- Phong hóa đá cacbonat:
Theo thời gian, đá vôi có thể bị phơi nhiễm (do quá trình kiến tạo hoặc thay đổi mực nước biển) với khí quyển và thời tiết mưa. Axit carbonic hình thành khi carbon dioxide hòa tan trong nước, lần lượt hòa tan đá cacbonat và giải phóng carbon dioxide.
- Đốt nhiên liệu hóa thạch và rừng:
Carbon dioxide được thêm vào khí quyển bởi các hoạt động của con người. Khi nhiên liệu hydrocarbon (tức là gỗ, than đá, khí tự nhiên, xăng và dầu) bị đốt cháy, carbon dioxide sẽ được giải phóng. Trong quá trình đốt cháy hoặc đốt cháy, carbon từ nhiên liệu hóa thạch kết hợp với oxy trong không khí tạo thành carbon dioxide và hơi nước.
Những nhiên liệu hydrocarbon tự nhiên này đến từ các sinh vật sống một thời và được tạo ra từ carbon và hydro, giải phóng carbon dioxide và nước khi chúng đốt cháy.
Việc đốt rừng không chỉ thải ra carbon dioxide mà nạn phá rừng còn có thể ảnh hưởng đến mức độ carbon dioxide. Cây cối làm giảm lượng carbon dioxide từ khí quyển trong quá trình quang hợp, do đó, ít cây hơn đồng nghĩa với việc còn lại nhiều carbon dioxide hơn trong khí quyển.
Ngoài ra, một trong những nguyên nhân dẫn đến lượng CO2 tăng nhanh trong những năm qua là do quá trình đô thị hóa. Việc xây dựng, cung cấp cơ sở hạ tầng và tiện nghi cho các hoạt động của con người đóng vai trò đáng kể trong việc làm tăng lượng khí thải CO2. Những tác động môi trường của lĩnh vực này có thể được phân loại thành tác động hệ sinh thái, tài nguyên thiên nhiên và tác động cộng đồng.
Hiện nay, tổng mức sử dụng năng lượng và CO2 lượng khí thải từ ngành xây dựng ở các nước phát triển và đang phát triển đang tăng mạnh.
3. Ảnh hưởng của CO2 đến ô nhiễm không khí
Carbon dioxide xuất hiện tự nhiên trong khí quyển. Đây là một thành phần thiết yếu trong quang hợp, quá trình thực vật tạo ra thức ăn và năng lượng. Mức độ carbon dioxide trong khí quyển đã tăng lên kể từ cuộc cách mạng công nghiệp. Nguyên nhân chính là nạn phá rừng và đốt nhiên liệu hóa thạch như than đá.
Khi nồng độ carbon dioxide tăng lên, chúng ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ ô nhiễm không khí thông qua các hiện tượng như hiệu ứng nhà kính, biến đổi khí hậu và mưa axit.
3.1. Hiệu ứng nhà kính
CO2 là nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính. Hiệu ứng nhà kính diễn ra khi khí quyển chứa khí đã hấp thụ tia cực quang. Hơi nóng từ mặt trời xuống Trái Đất đã bị giữ lại ở tầng đối lưu, tạo ra hiệu ứng nhà kính ở bề mặt các hành tinh hoặc các Vệ tinh. Carbon dioxide bẫy bức xạ ở mặt đất, tạo ra tầng ozone.
Lớp khí quyển này ngăn trái đất làm mát vào ban đêm, làm nước biển nóng lên. Đại dương hấp thụ carbon dioxide từ khí quyển. Tuy nhiên, nhiệt độ nước cao hơn làm ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ carbon dioxide của đại dương. Theo thời gian, tác dụng của carbon dioxide được gộp lại.
3.2. Biến đổi khí hậu
Một tác động môi trường khác của khí CO2 đối với ô nhiễm không khí đó là biến đổi khí hậu. Theo các nghiên cứu được thực hiện bởi Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA), nhiệt độ của bề mặt trái đất đã tăng lên trong vòng 100 năm qua. Nồng độ CO2 trong không khí làm tăng cường hiệu ứng nhà kính, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ trung bình trên toàn cầu. Sự tăng nhiệt này là một yếu tố quan trọng của biến đổi khí hậu.
Sự nóng lên của Trái Đất làm tan chảy tuyết và băng ở cực, dẫn đến tăng mức nước biển do nước tan chảy được đổ vào đại dương. Điều này có thể dẫn đến hiện tượng nâng cao mực nước biển và gây nguy cơ lớn cho các khu vực ven biển.
Sự tăng nhiệt và thay đổi khí hậu do CO2 gây ra có thể ảnh hưởng đến môi trường sống, làm thay đổi đặc điểm của các hệ sinh thái và gây ra sự suy thoái của một số loài.
Đồng thời, biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và tình trạng phát triển của thực vật. Nhiệt độ cao và biến động thời tiết có thể gây ra sự suy giảm năng suất cây trồng và tăng nguy cơ thiên tai. Mức CO2 cao cũng được liên kết với tăng cường các hiện tượng thời tiết cực đoan như cơn bão mạnh, hạn hán kéo dài và lũ lụt, gây ra những tác động nặng nề cho cộng đồng và kinh tế.
3.3. Mưa axit
Carbon dioxide là một phần tạo nên hiệu ứng môi trường có tên mưa axit.. CO2 phát thải từ các nhà máy năng lượng đốt nhiên liệu hóa thạch kết hợp với độ ẩm trong không khí, sau đó kết tủa với hàm lượng axit cao. Từ đó gây thiệt hại vật chất đối với cây cối và đời sống thực vật khác, ô nhiễm nước và đất. Một yếu tố phức tạp là tính di động của khí thải. Tác động của carbon dioxide có thể phát trên diện rộng, làm cho ô nhiễm không khí nghiêm trọng hơn.
4. Ảnh hưởng của CO2 đến sức khỏe con người
Khí thải carbon dioxide ảnh hưởng đến sức khỏe con người bằng cách thay thế oxy trong khí quyển. Quá trình hô hấp trở nên khó khăn hơn khi nồng độ carbon dioxide tăng lên. Ở những khu vực nồng độ carbon dioxide cao có thể dẫn đến những triệu chứng có hại cho sức khỏe như đau đầu. Mức carbon dioxide và mức độ cao của các chất gây ô nhiễm không khí có hại khác như các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi là nguyên do gây ô nhiễm không khí trong nhà.
Mức CO2 trong không khí cũng có thể tiềm ẩn nhiều vấn đề sức khỏe khác nhau, tùy thuộc vào các phạm vi bao gồm:
| Cấp độ CO2 | Chỉ báo chất lượng không khí |
| 419 ppm | Nồng độ CO2 trung bình trong khí quyển. |
| 419 – 1.000 ppm | Mức độ điển hình được tìm thấy trong không gian. |
| 1.000 – 2.000 ppm | Mức độ CO2 gây buồn ngủ, mệt mỏi, ô nhiễm không khí. |
| 2.000 – 5.000 ppm | Mức độ kèm theo nhức đầu, buồn ngủ, không khí ứ đọng, ngột ngạt. Khả năng tập trung kém, mất chú ý, nhịp tim tăng và buồn nôn nhẹ cũng có thể xuất hiện. |
| 5.000 ppm – 40.000 ppm | Ở mức độ này, điều kiện không khí bất thường cũng có thể xuất hiện ở mức độ cao các loại khí khác. Độc tính hoặc thiếu oxy cũng có thể xảy ra. |
| Trên 40.000 ppm | Mức độ có hại ngay lập tức do thiếu oxy. |
Carbon dioxide (CO2) đóng vai trò quan trọng trong sự cân bằng sinh học và khí hậu của hành tinh. Tuy nhiên, sự gia tăng đột ngột của nồng độ CO2 do hoạt động con người, đặc biệt là từ đốt nhiên liệu hóa thạch, đang góp phần vào hiện tượng biến đổi khí hậu và ảnh hưởng đến môi trường sống. Việc theo dõi và giảm thiểu mức CO2 thải ra là một thách thức cấp bách, giúp bảo vệ hệ sinh thái và tạo ra một tương lai bền vững cho toàn cầu.
Tìm hiểu và cập nhật những thông tin mới nhất về không khí tại đây.
Xem thêm: Thiết kế thông gió cấp khí tươi cho căn hộ Penthouse: Giải pháp cho không gian sống hiện đại
