Vi nhựa: lấp đầy trời mây, cuốn theo chiều gió

Các nghiên cứu gần đây đã khẳng định có vô số hạt nhựa li ti trên bầu trời! Những hạt này có thể theo gió mà bay hàng ngàn cây số và ảnh hưởng đến sự hình thành mây, nghĩa là chúng có khả năng can thiệp vào nhiệt độ, lượng mưa, thậm chí biến đổi khí hậu.

Giống như bụi mịn, vi nhựa đã xâm nhập bầu khí quyển và có lẽ đã bao vây địa cầu. Chúng là hạt nhựa có kích thước dưới 5mm và thường rơi vào hai dạng sau đây. Thứ nhất, theo thời gian, các vật dụng bằng nhựa như chai nước, túi ni lông và màng bọc thực phẩm phân rã thành những mảnh nhựa nhỏ. Thứ nhì, các "vi sợi" rơi ra khi ta giặt áo quần (loại sợi tổng hợp) và xả nước... ra biển. Sau đó, gió quét qua đất liền và đại dương, thổi vi nhựa vào không khí.

Đến cùng mưa

Năm 2020, Janice Brahney (ĐH Bang Utah, Mỹ) xuất bản một bài báo gây chấn động trên tạp chí Science: khoảng 1.000 tấn vi nhựa "lắng đọng" tại các khu bảo tồn ở miền tây Hoa Kỳ mỗi năm, tương đương hơn 123 triệu chai nhựa. 

Ý tưởng nghiên cứu chớm nở rất tình cờ, khi chủ đích của Brahney là đi tìm phốt pho nhưng cô bất ngờ trước vô số mẩu cặn sắc màu trong đất. Nghiên cứu trên đã dẫn đến một loạt cảnh báo "trời đổ mưa nhựa".

Nhựa có thể làm trời đổ mưa! Hơi nước vốn không tự nó ngưng tụ thành giọt để tạo thành mây. Nó hình thành xung quanh những hạt nhân ngưng kết, thường là những hạt bụi nhỏ, muối, cát, bồ hóng hoặc tro bụi thải ra do đốt nhiên liệu hóa thạch, cháy rừng, nấu nướng hay núi lửa. 

Gần đây, khoa học đã xác nhận rằng vi nhựa cũng có thể làm hạt nhân tạo mây. Nói chung, các đám bụi lơ lửng trên trời, gọi là sol khí, xuất hiện ngày càng nhiều kể từ sau Cách mạng Công nghiệp và chúng tác động lên mọi thứ, từ chất lượng không khí chúng ta hít thở, màu sắc của hoàng hôn, đến số lượng và loại mây.

Thật ra, bản chất nguyên sơ của những hạt nhựa là đẩy nước, nên chúng không thể ảnh hưởng đến các đám mây, nhưng chỉ vài giờ bay lên trời có thể làm chúng "xuống cấp". Chúng có thể bị mài mòn hoặc tích tụ muối trong nước biển và các hóa chất khác trong khí quyển. 

Tổng hòa các kết quả có thể khiến chúng trở nên ưa nước hơn, theo nhà hóa học khí quyển Zamin Kanji của ĐH ETH Zürich (Thụy Sĩ), đồng tác giả một bài báo hồi tháng 11-2022 về những gì khoa học đã biết và chưa biết về mối quan hệ giữa nhựa và các đám mây.

Kanji cho biết những bầu trời bị ô nhiễm vi nhựa nặng có thể sẽ tạo ra nhiều đám mây băng (ice cloud) tầng cao với xu hướng làm ấm bề mặt Trái đất và nhiều đám mây nước (water cloud) ở tầng thấp hơn với xu hướng làm mát Trái đất. 

Hiệu ứng nào sẽ chiếm ưu thế vẫn còn là dấu hỏi. "Mô hình hóa chuyện đó vào lúc này là không hợp lý, do ước lượng của chúng ta về nhựa [khí quyển] còn ít ỏi" - Kanji nói với tạp chí môi trường E360 của ĐH Yale. Nhựa cũng có thể ảnh hưởng đến hình thái mưa: theo Kanji, nhìn chung mây càng ô nhiễm càng có xu hướng tồn tại lâu hơn trước khi giáng thủy, và đã mưa thì thường dày hạt.

Ngoài ra, giống như tất cả các sol khí đang cuộn xoáy trên toàn cầu, các đám vi nhựa sẽ chặn ánh sáng mặt trời, nhưng phản xạ hay hấp thụ năng lượng sẽ ít nhiều phụ thuộc vào màu sắc của chúng. Ví dụ, bồ hóng đen có xu hướng làm nóng, trong khi muối phản xạ và làm mát. Tổng hòa những điều này có thể làm thay đổi nhiệt độ trên bề mặt Trái đất.

Nhưng khác với muối hay bồ hóng, nhựa là tập hợp không phải của một mà hàng trăm loại vật liệu: vô số polyme khác nhau, chưa kể các hóa chất và sắc tố được thêm vào, lại có nhiều kích cỡ và hình dạng. Ngoài ra, vi khuẩn trú ngụ trên vi nhựa cũng có thể thay đổi khả năng phản xạ của chúng.

Chỉ xem xét loại vi nhựa không màu, nhà khoa học khí quyển Laura Revell tại ĐH Canterbury (New Zealand) và đồng nghiệp đã chạy mô hình trên máy tính và thấy rằng vi nhựa dường như có tác dụng làm mát tổng thể (dù là rất nhỏ) - nghiên cứu đăng trên Nature tháng 10-2021. Ở quy mô toàn cầu, sự nóng lên từ khí nhà kính sẽ lấn át những ảnh hưởng làm mát này, nhưng vi nhựa có thể có tác dụng làm mát hoặc làm ấm cục bộ.

"Tất cả những gì chúng ta biết là vấn đề này sẽ không sớm biến mất", Revell nói với E360. "Những loại nhựa này tồn tại rất lâu. Chúng đang phân rã và chúng sẽ hình thành các hạt vi nhựa mới trong hàng thế kỷ nữa. Chúng ta chỉ không biết vấn đề mà mình đã rước lấy lớn đến mức nào" - cô nói.

Theo với gió

Việc xác định nguồn gốc của vi nhựa có thể giúp ta hiểu hơn các tác động khí hậu của nó. Natalie Mahowald ở ĐH Cornell (Mỹ) đã thử tìm câu trả lời thông qua mô hình hóa, sử dụng bộ dữ liệu của Janice Brahney, hoàn lưu của khí quyển và những nguồn phát thải nhựa đã biết.

(1) Trên đường sá, lốp xe và phanh bị mài mòn, ném vô số vi nhựa vào không khí. (2) Bụi nông nghiệp cũng chứa vi nhựa, một phần từ đồ nhựa được sử dụng trên các cánh đồng, một phần do người ta ném quần áo sợi tổng hợp vào máy giặt. Nước thải chảy vào các nhà máy xử lý để tách chất rắn ra khỏi chất lỏng, và khoảng một nửa số chất rắn sinh học sẽ được dùng làm phân bón. (3) Ngoài đại dương, những đảo rác khổng lồ từ từ phân hủy thành những mảnh siêu nhỏ và nhẹ, sau đó nổi lên bề mặt và bị cuốn vào không khí.

Mô hình của Mahowald kết luận rằng khắp miền tây Hoa Kỳ, vi nhựa đến từ ba nguồn kể trên với tỉ lệ lần lượt là 84%, 5% và 11%. Một số vi nhựa đã được tìm thấy cách xa nguồn giả định đến hàng ngàn cây số. Càng nhỏ, càng nhẹ, chúng sẽ càng ở lâu trên bầu trời.

Mahowald cho biết hiện tại, tỉ lệ nhựa trong tổng số sol khí là rất nhỏ, vì vậy nhựa không đóng góp nhiều vào tác động khí hậu của sol khí. Nhưng việc sản xuất nhựa và tích tụ vi nhựa trong môi trường vẫn tiếp tục gia tăng. "Vấn đề sẽ chỉ trở nên tồi tệ hơn" - cô nói với E360.

Vi nhựa có thể di chuyển xa hơn so với các loại sol khí dày đặc khác nên chúng có thể trở thành chất gây ô nhiễm "chủ đạo" ở những khu vực còn nguyên sơ. Các nhà khoa học đã tìm thấy vi nhựa trên các đỉnh núi xa xôi và ở tận Bắc Cực. 

Bài báo của Brahney và Mahowald kết luận: Nhựa hiện chiếm chưa đến 1% lượng sol khí nhân tạo rơi xuống mặt đất, nhưng với một vài khu vực ngoài đại dương cuối hướng gió, nhựa có thể chiếm hơn 50% sol khí rơi xuống.

Làm rối quá trình cô lập carbon

Các hạt vi nhựa không chỉ giải phóng khí nhà kính khi chúng phân hủy, mà còn có thể ức chế một trong những bể hấp thụ carbon quan trọng nhất của thế giới - đáy biển.

Trước tiên, chúng ta cần hiểu sơ về "chiếc máy bơm carbon sinh học". Đầu tiên, CO2 từ khí quyển hòa tan vào nước trên bề mặt đại dương. Nhờ quang hợp, thực vật phù du hấp thụ carbon vào cơ thể, trước khi trở thành thức ăn cho động vật phù du và nhượng lại toàn bộ chỗ carbon này. 

Ở bước cuối cùng, động vật phù du bài tiết một phần carbon dưới dạng các "viên phân". Sau khi chỗ phân li ti chìm xuống và chạm đáy đại dương, carbon có thể được "tái khoáng hóa" thành đá - ngăn không cho nó thoát trở lại bầu khí quyển. Quá trình này cô lập tới 12 tỉ tấn carbon dưới đáy biển mỗi năm, vào khoảng 1/3 lượng khí thải hàng năm của nhân loại. (xem thêm bài "Thế giới tí hon cô lập carbon", Tuổi Trẻ Cuối Tuần 24-4-2022.)

Thật không may, vi nhựa can thiệp vào mọi chỗ của quá trình trên.

Điều khiến các nhà khoa học lo ngại nhất có lẽ là cách mà vi nhựa cản trở các viên phân chìm xuống biển. Theo bài báo năm 2016 của Matthew Cole, nhà sinh thái học biển tại Phòng thí nghiệm biển Plymouth (Anh), động vật phù du ăn phải vi nhựa sẽ thải ra phân có khả năng... nổi tốt hơn (hãy nghĩ đến túi ni lông nổi trên mặt nước), từ đó chìm chậm hơn. 

Cole giải thích với trang Grist: "Chúng có nhiều khả năng vỡ vụn hơn, chúng có nhiều khả năng bị các động vật khác ăn hơn", kết quả là giảm khả năng carbon đi tới đáy biển và bị cô lập vĩnh viễn.

Trong lúc chúng ta chờ đợi nhiều nghiên cứu hơn nữa để hiểu rõ về khủng hoảng vi nhựa, việc giảm sử dụng đồ nhựa luôn là thượng sách để giảm phát thải vi nhựa ra môi trường. Một vài hành động nhỏ: lắp đặt bộ lọc cho máy giặt, loại bỏ các loại nhựa sử dụng một lần như túi nhựa và ống hút. 

Cần hiểu rằng: tái chế nhựa vốn chỉ trì hoãn quá trình phân hủy thành vi nhựa, còn nhựa sinh học (bioplastic) hay nhựa phân hủy sinh học (biodegradable plastics) - nếu không gặp được điều kiện thích hợp - vẫn sẽ biến thành những hạt nhựa li ti, theo gió bay lên bầu trời và đi khắp mọi nơi.