Các lợi ích môi trường của cây xanh trong điều kiện biến đổi khí hậu

1. Giới thiệu

Biến đổi khí hậu là một trong những thách thức lớn nhất đối với nhân loại trong thế kỷ 21. Biến đổi khí hậu sẽ tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống và môi trường trên phạm vi toàn thế giới. Nhiệt độ tăng, mực nước biển dâng gây ngập lụt, gây nhiễm mặn nguồn nước, ảnh hưởng đến nông nghiệp, gây rủi ro lớn đối với công nghiệp và các hệ thống kinh tế – xã hội trong tương lai .

Nhiệt độ toàn cầu đang gia tăng từ sau thế kỷ 18, giai đoạn ấm lên từ 1910 – 1945 và từ 1976 đến hiện tại. Hoạt động của con người, mà chính là tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch, đang tăng lượng khí nhà kính vào không khí và các nghiên cứu hiện đã cảnh báo rằng sự gia tăng nhiệt độ gần đây là nguyên nhân chính làm gia tăng khí nhà kính [10].

Nhiệt độ toàn cầu tăng cao được dự đoán gây ra nhiều tác động bất lợi như: tan băng có thể làm gia tăng mực nước biển từ 6 – 37 m vào năm 2100. Hơn 1/3 dân số thế giới sống ở vùng ven bờ sẽ chịu tác động thảm họa. Sự gia tăng các vấn đề thời tiết cực đoan sẽ tiếp tục gia tăng mức độ khẩn cấp của quản lý nguồn tài nguyên. Một số loài động vật và thực vật có nguy cơ bị tuyệt chủng do môi trường sống bị giới hạn [10].

Việt Nam được đánh giá là một trong những quốc gia bị ảnh hưởng nặng nề nhất của biến đổi khí hậu. Trong vòng 50 năm qua nhiệt độ trung bình đã tăng khoảng 0,5 – 0,7oC, mực nước biển đã dâng khoảng 20 cm. Nếu mực nước biển dâng cao 1m, sẽ có khoảng 40% diện tích đồng bằng sông Cửu Long, 11% diện tích đồng bằng sông Hồng và 3% diện tích của các tỉnh khác thuộc vùng ven biển sẽ bị ngập, trong đó, thành phố Hồ Chí Minh sẽ bị ngập trên 20% diện tích; khoảng 10 – 12% dân số nước ta bị ảnh hưởng trực tiếp và tổn thất khoảng 10% GDP [2].

Từ năm 1994 đến 2013, theo thống kê rủi ro lâu dài do biến đổi khí hậu, Việt Nam đứng thứ 7 trên toàn cầu với trung bình mỗi năm có 392 người chết và thiệt hại hơn 1% GDP do các thảm họa liên quan đến biến đổi khí hậu. Trung bình mỗi năm Việt Nam có 392 người chết và thiệt hại hơn 1% GDP do các thảm họa liên quan đến biến đổi khí hậu [1].

Cây xanh là một trong giải pháp có ý nghĩa lớn trong việc giảm lượng khí thải nhà kính. Đặc biệt, ở môi trường đô thị thì vai trò lợi ích môi trường của cây xanh càng được quan tâm nhiều hơn. Trong bài báo này, tác giả sẽ khái quát những lợi ích môi trường mà cây xanh mang lại.

2. Lợi ích môi trường của cây xanh đô thị

Từ lâu, cây xanh đã có vai trò vô cùng quan trọng đối với sự sống và phát triển của nhân loại. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày một gia tăng thì vai trò của cây xanh lại càng trở nên cấp thiết. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng cây xanh đô thị làm giảm các tác động bất lợi của môi trường đô thị. Lợi ích của hệ sinh thái đô thị bao gồm:

2.1 Hấp thụ CO2

Một trong những lợi ích môi trường nổi bật của cây xanh đô thị được ghi nhận là có khả năng lưu trữ lượng CO2, khí nhà kính. Cây xanh có thể làm giảm phát thải CO2 theo hai cách: Cách trực tiếp, thông qua hấp thụ CO2 như sinh khối gỗ và lá khi chúng phát triển; cách gián tiếp, thông qua hạ nhiệt và điều hòa không khí, từ đó làm giảm phát thải liên quan đến sản xuất năng lượng điện và tiêu thụ khí tự nhiên.

Cây xanh hấp thụ CO2 khi phát triển và làm giảm trực tiếp phát thải CO2 từ lò đốt thông qua tiết kiệm năng lượng sử dụng. Nghiên cứu khả năng lưu trữ và hấp thụ các-bon của cây xanh đô thị được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. A. Waran và A. Patwardhan đã ước lượng sinh khối bằng nhân sinh khối với mật độ cây. Kết quả nghiên cứu cho thấy mỗi năm thành phố Pune lưu trữ 15.000 tấn Các-bon [3]. David J. Nowak và Daniel E. Crane cũng có nghiên cứu khả năng lưu trữ các-bon tại Mỹ. Lượng các-bon lưu trữ của rừng đô thị tại Mỹ là 700 triệu tấn tương đương với 14.300 triệu đô la [8]. Một nghiên cứu khả năng lưu trữ các-bon cho các trường đại học, công sở của B. L. Chavan và G. B. Rasal trong khuôn viên trường Đại học Aurangabad [6]. Cơ quan Năng lượng Hoa Kỳ cũng đã hướng dẫn cách tính toán các-bon hấp thụ bởi cây xanh cá thể trong đô thị và ngoại ô [12].

Các nghiên cứu chỉ ra rằng cây xanh đô thị cũng góp phần đáng kể vào quá trình hấp thụ CO2. Các nghiên cứu này minh chứng cho vai trò to lớn của cây xanh đô thị trong quá trình điều hòa vi khí hậu và nâng cao khả năng giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu.

2.2 Tiết kiệm năng lượng

Năng lượng cần thiết để duy trì chất lượng sống và phát triển kinh tế bền vững. Tiết kiệm năng lượng từ bóng mát cây xanh có thể làm giảm nhu cầu sử dụng điện của công trình. Cây xanh điều hòa khí hậu và bảo tồn năng lượng theo 3 nguyên tắc cơ bản:

– Bóng mát làm giảm lượng bức xạ năng lượng được hấp thụ và lưu trữ bởi bề mặt xây dựng.

– Quá trình hô hấp chuyển đổi hơi ẩm từ hơi nước và làm mát không khí bởi năng lượng mặt trời đã gây nóng không khí.

– Làm giảm tốc độ gió và giảm chuyển động không khí bên ngoài vào không gian bên trong và giảm nhiệt dẫn nơi có nhiệt dẫn cao.

Cây và thực vật khác trong phạm vi môi trường xây dựng có thể làm giảm nhiệt độ không khí 30C so với bên ngoài không gian xanh.

Đối với các căn hộ cá nhân, cây xanh có thể làm tăng hiệu quả năng lượng. Bởi ánh nắng mặt trời thấp ở phía Đông và Tây trong nhiều giờ, bóng cây làm che tường giúp làm mát các căn hộ.

Cây xanh làm giảm sự chuyển động của không khí vào các công trình và làm giảm nhiệt dẫn từ các công trình. Cây xanh có thể làm giảm tốc độ gió và xâm nhập của không khí lên đến 50%, và chuyển đổi sang khả năng tiết kiệm năng lượng khoảng 25% [7].

2.3 Cải thiện chất lượng không khí

Xấp xỉ 159 triệu người sống trong khu vực có nồng độ O3 vượt tiêu chuẩn không khí. Khoảng 100 triệu người sống trong khu vực có bụi và các chất lơ lửng có kích thước nhỏ (PM10) vượt ngưỡng cho sức khỏe không khí. Ô nhiễm không khí gây ra nhiều tác hại nghiêm trọng đến sức khỏe như: nhức đầu, bệnh hô hấp và tim, ung thư, hen suyễn, ho…Kết quả làm tăng chi phí xã hội cho điều trị và chăm sóc sức khỏe, nghỉ việc thường xuyên và giảm tuổi thọ.

Gần đây, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ đã ghi nhận trồng cây như là một giải pháp trong quy hoạch thực hiện của các ban nhằm giảm thiểu O3. Các Cơ quan quản lý chất lượng không khí dành nguồn quỹ cho dự án trồng cây để kiểm soát bụi lơ lửng (particulate matter). Quyết định các chính sách này đang tạo ra cơ hội cho trồng và chăm sóc cây xanh như một giải pháp kiểm soát ô nhiễm [4]. Cây xanh đô thị cải thiện chất lượng không khí qua 5 cách cơ bản:

– Hấp thu các chất ô nhiễm như: ozone, nitơ đi oxit… thông qua bề mặt lá.

– Ngăn chặn bụi lơ lửng như: bụi, tro, đất, phấn hoa, khói…

– Làm giảm phát thải từ lò đốt bằng cách giảm năng lượng tiêu thụ từ đó làm giảm phát thải các chất ô nhiễm bao gồm: NO2, SO2, PM10, và VOC.

– Thải ra oxi thông qua quang hợp.

– Bốc hơi nước và cung cấp bóng mát, kết quả làm giảm nhiệt độ không khí khu vực, do đó làm giảm mức độ ozone.

Giảm nhiệt độ không khí giữa ngày tối đa dao động từ 0,04 – 0,020C trên phần trăm gia tăng diện tích che phủ. Cỏ dưới quần thể cây hoặc cây cá thể, nhiệt độ không khí giữa ngày ở khoảng cách 1,5m so với mặt đất là từ 0,70C – 1,30C mát hơn khu vực khác. Nhiệt độ không khí giảm bởi cây xanh có thể cải thiện chất lượng không khí từ phát thải của các chất ô nhiễm hoặc khu vực phản ứng hóa học phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ không khí giảm cũng có thể làm giảm khu vực phản ứng [9].

Cây xanh hấp thụ chất ô nhiễm thông qua khí khổng, các lỗ nhỏ trên bề mặt lá. Cách thứ hai loại bỏ chất ô nhiễm bao gồm hấp thụ các khí thông qua các lỗ trên vỏ cây. Cây xanh gần các căn hộ có thể làm giảm nhu cầu sử dụng máy điều hòa, vì vậy làm giảm phát thải PM10, SO2, NO2 và VOCs liên quan đến các thiết bị điện và làm giảm các lò nhiệt điện.

2.4 Làm giảm tốc độ dòng chảy của nước mưa:

Nước mưa chảy tràn đô thị là một trong những nguồn ô nhiễm đưa vào đất ngập nước, suối, hồ và biển. Cây xanh khỏe mạnh có thể làm giảm lượng nước mưa chảy tràn và các chất ô nhiễm vào nước tiếp nhận [5]. Ngăn chặn nước mưa chảy tràn bởi cây xanh có thể làm giảm sự cố xấu trong suốt các cơn bão lớn. Cây xanh như là một hồ chứa mini, kiểm soát dòng chảy tại nguồn, do đó làm giảm lượng dòng chảy và xói mòn của nguồn nước. Cây xanh đô thị có thể giảm lượng nước chảy tràn và hàm lượng chất ô nhiễm trong nước theo 4 cách chính:

– Nhánh cây và lá cây ngăn chặn và lưu trữ lượng mưa, do đó giảm tốc độ dòng chảy và hạn chế đỉnh lũ hình thành.

– Sự phân hủy và phát triển của rễ làm gia tăng khả năng và tỷ lệ thẩm thấu của đất bởi lượng mưa và làm giảm dòng chảy trên đất liền.

– Độ che phủ cây xanh làm giảm sự xói mòn và vận chuyển bề mặt bằng cách làm giảm tác động của giọt mưa trên bề mặt trơ trụi.

– Hô hấp từ lá làm giảm độ ẩm trong đất, làm giảm khả năng xói mòn từ lưu trữ nước mưa chảy tràn.

Nước mưa được lưu trữ tạm thời trong bề mặt lá và bề mặt vỏ được gọi là nước mưa được ngăn chặn (intercepted rainfall). Bốc hơi nước ngăn chặn, chảy nhỏ giọt từ bề mặt lá và chuyển xuống bề mặt thân, sau đó xuống đất. Trong suốt các trận bão lớn, nước mưa vượt lượng cây có thể lưu trữ khoảng 50 – 100 gal/cây. Lợi ích ngăn chặn là lượng mưa không được ngấm xuống đất vì nó được bốc hơi từ tán cây. Kết quả, lượng nước mưa được giảm và thời gian đạt đỉnh của dòng chảy được hạn chế. Cây xanh bảo vệ chất lượng nước từ việc làm giảm lượng nước mưa suốt các trận mưa nhỏ và giảm chất ô nhiễm đi vào nguồn nước. Do đó, rừng đô thị có ý nghĩa rất lớn từ bảo vệ chất lượng nước hơn là kiểm soát lũ [13].

Lượng nước mưa cây xanh ngăn chặn phụ thuộc vào cấu trúc cây, mẫu nước mưa và khí hậu. Đặc điểm tán cây ảnh hưởng đến sự ngăn chặn như thân, diện tích bề mặt, kết cấu, lá và đường kính. Cây có bề mặt thô (coarse surface) giữ nước mưa nhiều hơn cây có bề mặt nhẵn. Cây lớn ngăn chặn nước mưa nhiều hơn cây nhỏ do có bề mặt lớn cho phép tỷ lệ bốc hơi cao hơn. Tán cây có ít lỗ trống giảm nước rơi xuống đất [10].

2.5. Giá trị thẩm mỹ

Cây xanh làm tăng giá trị cảnh quan và tạo ra vẻ đẹp hấp dẫn cho khuôn viên hộ gia đình, đường phố và công viên.

Kết luận và kiến nghị

Cây xanh có ý nghĩa lớn đối với việc giảm thiểu chất ô nhiễm trong không khí, giảm hiện tượng đảo nhiệt đô thị, ngăn chặn nước mưa chảy tràn, giảm tiêu thụ điện năng và làm gia tăng giá trị thẩm mỹ cảnh quan đô thị. TP. Hồ Chí Minh là siêu đô thị của Việt Nam, các vấn đề ô nhiễm môi trường từ hoạt động giao thông và công nghiệp gây áp lực rất lớn đến môi trường và đời sống của người dân.

Vì vậy, đánh giá lợi ích cây xanh đô thị trên địa bàn thành phố cần được thực hiện nhằm đưa ra các giải pháp nâng cao lợi ích cây xanh giảm thiểu tác động của ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu.

Tài liệu tham khảo

1. Hương, Phạm (2015), Việt Nam đứng thứ 7 toàn cầu về thiệt hại do biến đổi khí hậu, VnExpress, accessed 14/9-2016, from http://vnexpress.net/tin-tuc/khoa-hoc/trong-nuoc/viet-nam-dung-thu-7-toan-cau-ve-thiet-hai-do-bien-doi-khi-hau-3331856.html.

2. Thủ Tướng Chính Phủ (2011), Quyết định số 2139 /QĐ-TTg về Phê duyệt Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu, Hà Nội, p. 1.

3. Archana Waran (2001), Carbon sequestration potential of trees in and around Pune City, accessed, from http://www.ankurpatwardhan.com/carbonsequestration.pdf.

4. Bond, Jerry (2006), The inclusion of large-scale tree planting in a state implementation plan, Davey Resource Group, Geneva, New York.

5. Cappiella, Karen, Schueler, Tom, and Wright, Tiffany (2005), Urban watershed forestry manual: Part 1: Methods for increasing forest cover in a Watershed, United States Department of Agriculture, Newtown Square,.

6. Chavan, B. L. and G. B. Rasal (2010), Sequestered standing carbon stock in selective tree species grown in University campus at Aurangabad, Maharashtra, India., accessed, from http://www.ijest.info/docs/IJEST10-02-07-133.pdf.

7. Davey Resource Group (2008), City of Pittsburgh, Pennsylvania municipal forest resource analysis, Ohio.

8.G Sandhya Kiran, Shah Kinnary (2011), Carbon Sequestration By Urban Trees On Roadsides Of Vadodara City, accessed, from http://www.ijest.info/docs/IJEST11-03-04-075.pdf.

9. Nowak, David J. (2002), The effects of urban trees on air quality, Northern Research Station, New York, accessed 11/5-2015, from

http://www.nrs.fs.fed.us/units/urban/local-resources/downloads/Tree_Air_Qual.pdf.

10. Peper, Paula J., et al. (2010), Central florida community tree guide: benefits, costs, and strategic planting, U.S. Department of Agriculture, Califor nia.

11. Phillips, Don Assessment of ecosystem services provided by urban trees: public lands within the urban growth boundary of Corvallis, Oregon, U.S. Environmental Protection Agency, accessed 25/10-2013, from

http://www.itreetools.org/resources/reports/Corvallis_Urban_Tree_Assessment_Tech_Report.pdf.

12. U.S. Department of Energy (1998), Method for calculating carbon sequestration by trees in urban and suburban settings, US.

13. Xiao, Qingfu, et al. (2000), “Winter rainfall interception by two mature open-grown trees in Davis, California”, Hydrological Processes 14, pp. 763-784

PGS.TS. Chế Đình Lý, Trường Đại học Thủ Dầu Một