Hé lộ các chất thải dễ bay hơi từ vùng lãnh nguyên

Sáo Đá

17-04-2025

There must be a plan of action because delaying will be dangerous. Kingfisher is unsure if he is too worried, but every time he counts the fish in the pond, the number of fish seems to decrease. The hot and stressful weather also makes his feathers molt and grow slower. The situation seems life-threatening!

Trích “GHG Emissions”; Wild Wise Weird [1]

Khi Bắc Cực ấm lên với tốc độ chưa từng có, các hệ sinh thái tại đây—trước kia từng bị xem là nguồn phát thải hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (volatile organic compounds - VOCs) không đáng kể—đang nổi lên như những tác nhân quan trọng ảnh hưởng đến hóa học khí quyển và động lực sinh thái. Trước đây, lớp thực vật thưa thớt và nhiệt độ thấp trong khu vực từng được cho là hạn chế phát thải VOCs. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng quá trình ấm lên làm gia tăng cả lượng lẫn sự đa dạng của VOCs phát thải từ cây cối và đất ở Bắc Cực [2].

VOCs như isoprene, monoterpen và methanol là những hợp chất khí chủ yếu được phát thải từ lá cây và đất. Trong các hệ sinh thái, chúng đóng vai trò trong cơ chế phòng vệ của cây, khả năng chịu stress, và giao tiếp giữa các loài. Mặc dù lượng VOCs phát thải ở Bắc Cực thấp hơn nhiều so với các vùng nhiệt đới, tác động tại chỗ của chúng lại được khuếch đại nhờ vào độ phản ứng cao và vòng đời ngắn trong khí quyển. Các hợp chất này ảnh hưởng đến sự hình thành ozone, tính chất của mây và tạo ra các vòng phản hồi khí hậu ở cấp vùng [3,4].

Nhiệt độ là yếu tố chính điều khiển quá trình phát thải này. Các loài tundra như liễu (Salix) và bạch dương (Betula) giải phóng VOCs nhiều hơn rõ rệt khi nhiệt độ tán lá tăng lên—thậm chí vượt qua mức mà các mô hình hiện tại dự đoán. Quan trọng hơn, quá trình ấm lên không chỉ làm tăng phát thải trực tiếp mà còn thay đổi cấu trúc quần thể thực vật. Cây bụi đang mở rộng phạm vi chiếm chỗ của rêu và địa y, từ đó thay đổi thành phần hóa học của VOCs được phát thải. Ví dụ, khi liễu phát triển mạnh sẽ làm tăng lượng isoprene, còn bạch dương sẽ làm tăng lượng monoterpen [5,6].

Các tác nhân gây stress sinh học như côn trùng ăn lá còn góp phần làm gia tăng phát thải VOCs. Với mùa đông ấm hơn, quần thể côn trùng có khả năng sống sót cao hơn và mở rộng phạm vi hoạt động, kéo theo sự bùng phát dịch hại thường xuyên hơn. Cây bị hại phản ứng bằng cách phát thải các luồng VOCs—đặc biệt là các hợp chất dễ bay hơi từ lá xanh và terpenoid—như một cơ chế phòng vệ. Các đợt phát thải do côn trùng gây ra này có thể vượt quá cả mức phát thải do nhiệt độ tác động trực tiếp [2].

Sự tan băng của tầng đất đóng băng vĩnh cửu và hoạt động của vi sinh vật cũng đóng góp vào phát thải VOCs từ đất, mặc dù các quá trình này hiện vẫn chưa được hiểu rõ và chưa được tích hợp đầy đủ vào các mô hình dự báo [7].

Bắc Cực không còn là nạn nhân thụ động của biến đổi khí hậu. Vùng đất này đang trở thành một khu vực hoạt động mạnh về mặt hóa học, nơi nhiệt độ tăng và những thay đổi sinh thái tương tác với nhau để định hình thành phần khí quyển. Phát thải VOCs—trước đây bị xem nhẹ—giờ đây trở thành chỉ dấu quan trọng về sự gắn kết sâu sắc giữa biến đổi khí hậu do con người gây ra và các hệ thống tự nhiên.

Tài liệu tham khảo

[1] Vuong QH. (2024). Wild Wise Weird. https://www.amazon.com/dp/B0BG2NNHY6/ 

[2] Rinnan R. (2024). Volatile organic compound emissions in the changing Arctic. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 55, 227-249. https://doi.org/10.1146/annurev-ecolsys-102722-125156 

[3] Laothawornkitkul J, et al. 2009. Biogenic volatile organic compounds in the Earth system. New Phytologist, 183, 27-51. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2009.02859.x 

[4] Paasonen P, et al. (2013). Warming-induced increase in aerosol number concentration likely to moderate climate change. Nature Geoscience, 6, 438-442. https://doi.org/10.1038/ngeo1800 

[5] Rinnan R, et al. (2020). Separating direct and indirect effects of rising temperatures on biogenic volatile emissions in the Arctic. PNAS, 117, 32476-32483. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2008901117 

[6] Tang J, et al. (2023). High-latitude vegetation changes will determine future plant volatile impacts on atmospheric organic aerosols. npj Climate and Atmospheric Science, 6, 147. https://www.nature.com/articles/s41612-023-00463-7 

[7] Rinnan R, Albers CN. (2020). Soil uptake of volatile organic compounds: ubiquitous and underestimated? Journal of Geophysical Research Biogeosciences, 125, e2020JG005773. https://doi.org/10.1029/2020JG005773 

[8] Vuong QH. (2018). The (ir)rational consideration of the cost of science in transition economies. Nature Human Behaviour, 2, 5. https://www.nature.com/articles/s41562-017-0281-4 

[9] Nguyen MH. (2024). How can satirical fables offer us a vision for sustainability? Visions for Sustainability. https://ojs.unito.it/index.php/visions/article/view/11267