Đe dọa khôn lường từ việc nhiệt tích tụ dưới lòng đất

Trong bối cảnh trái đất đang có dấu hiệu nóng lên, lượng nhiệt tích tụ dưới lòng đất cũng ngày càng lớn. Theo tạp chí Eos, lượng nhiệt này có thể gây ra những rủi ro lớn cho sức khỏe cộng đồng, môi trường đất và các công trình giao thông.

Một nghiên cứu gần đây của ông Alessandro Rotta Loria – chuyên gia về kỹ thuật môi trường tại ĐH Northwestern (Mỹ) – chỉ ra rằng việc lượng nhiệt lớn tích tụ trong lòng đất có thể ảnh hưởng đến hiệu quả và độ an toàn của các công trình dân dụng. Đây có thể xem là một mối đe dọa mới do việc xây dựng quá mức gây nên.

Mối đe dọa mới

Tháng 7, tạp chí Nature công bố bài nghiên cứu của ông Loria về mối nguy hiểm của nhiệt tích tụ dưới lòng đất. Nghiên cứu này được thực hiện tại khu vực Chicago Loop, bang Illinois – một trong những khu vực đông dân nhất của nước Mỹ.

Để thực hiện nghiên cứu này, ông Loria và các cộng sự đã lắp 150 cảm biến tại Chicago Loop để theo dõi lượng nhiệt dưới lòng đất. Theo đài NBC News, những cảm biến này tương đối nhỏ, được đặt tại những nơi phát sinh nguồn nhiệt cao như tầng hầm đổ xe, các đường tàu điện ngầm trong khu vực.

Kết quả nghiên cứu cho thấy ở một số địa điểm có độ sâu 10 m, nhiệt độ có thể lên tới 25°C. Mức nhiệt này có thể đã gây ra biến dạng đất, làm giảm hiệu quả hoạt động của các công trình.

Theo nghiên cứu, hầu hết công trình ngầm, bao gồm tầng hầm, bãi đỗ xe, tàu điện ngầm, mạng lưới thoát nước đều giải phóng nhiệt, làm ấm đất đá xung quanh chúng.

Trước nghiên cứu của ông Loria, một số nhà khoa học cũng đã thực hiện thí nghiệm để kiểm chứng về tác hại của nhiệt tích tụ dưới lòng đất.

Các nghiên cứu này cho thấy nhiệt độ lớn tích tụ dưới lòng đất có thể ảnh hưởng đến sự nảy mầm của hạt giống, làm giảm số lượng côn trùng, ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn và virus dưới đất. Ngoài ra, lượng nhiệt này cũng ảnh hưởng đến độ an toàn, hiệu quả của tàu điện ngầm và hướng của dòng nước ngầm.

“Dưới chân chúng ta có một lượng nhiệt đáng kể. Và sức nóng này đã khiến mặt đất biến dạng” – ông Loria nói.

Ông Loria gọi hiện tượng này là “biến đổi khí hậu dưới lòng đất” và có thể khiến các thành phố lớn như Chicago, New York và London “chìm xuống”.

“Lượng nhiệt dưới lòng đất có thể tác động lớn lên cơ sở hạ tầng dân dụng. Sự nóng lên toàn cầu có thể làm cho điều này tồi tệ hơn” – ông Loria cho hay.

Tuy nhiên, sự tích tụ nhiệt dưới lòng đất không giống việc nhiệt độ không khí tăng cao.

Theo NBC News, nhiệt độ không khí tăng chủ yếu là do hiệu ứng nhà kính. Trong khi đó, nhiệt độ dưới lòng đất tăng là do tàu điện ngầm và các tòa nhà tỏa nhiệt trực tiếp vào các lớp đất. Khi nhiệt lan rộng, mặt đất cũng biến dạng, có thể khiến các tòa nhà và cơ sở hạ tầng của thành phố bị nứt.

Ông Loria cho biết nhiệt độ tăng cao dưới lòng đất là “hậu quả trực tiếp từ sự hiện diện của con người trên Trái Đất và là hậu quả trực tiếp của việc xây dựng các công trình”. Ông cũng cảnh báo rằng nếu lượng nhiệt tích tụ trong lòng đất tiếp tục tăng, sức khỏe cộng đồng, các công trình nhà ở và giao thông công cộng sẽ bị ảnh hưởng.

Giải pháp

Ông Loria cho biết kết quả nghiên cứu của ông là dựa trên đặc điểm địa chất, cơ sở hạ tầng của khu vực Chicago Loop. Do đó, với những khu vực đô thị khác, mức nhiệt tích tụ dưới lòng đất có thể sẽ lớn hơn hoặc nhỏ hơn, tùy theo đặc điểm riêng của khu vực đó.

“Mức nhiệt tích tụ dưới lòng đất sẽ khác nhau giữa các thành phố, tùy thuộc hình thái đô thị và đặc tính đất. Ngay cả trong một thành phố, lượng nhiệt này có thể dao động theo từng khu phố” – ông Loria cho hay.

Tuy nhiên, ông Loria nhận ra có một điểm chung giữa các thành phố, đó là các tòa nhà cũ sẽ tạo ra lượng nhiệt dưới đất lớn hơn lượng nhiệt mà các tòa nhà mới xây tạo ra. Dù vậy, ông cảnh báo nếu lượng nhiệt dưới mặt đất không được giải tỏa thì các tòa nhà mới xây từ từ cũng sẽ bị ảnh hưởng và sẽ phát ra nguồn nhiệt lớn.

Tuy nhiên, theo ông Loria, nếu biết tận dụng nguồn nhiệt này, thì đây sẽ là một nguồn tài nguyên lý tưởng. “Chúng ta đang đứng trước một vấn đề khó khăn, nhưng chúng ta cũng đang đứng trước một cơ hội rất quan trọng” – ông nói.

Ông Loria cho biết con đường hướng tới việc giảm nhiệt tích tụ dưới mặt đất sẽ tốn kém nhưng tương đối đơn giản. Theo đó, các chủ tòa nhà có thể gắn thêm các thiết bị cách nhiệt dưới lòng đất để giảm thiểu mức nhiệt thoát ra.

Ngoài ra, các thành phố có thể thu giữ và sử dụng lượng nhiệt này làm năng lượng địa nhiệt, để sưởi ấm và làm mát các tòa nhà.

Tuy nhiên, theo ông Grant Ferguson – nhà địa chất thủy văn tại ĐH Saskatchewan (Canada), quá trình tận dụng nguồn nhiệt này sẽ đặt ra nhiều thách thức. “Quá trình này có thể đòi hỏi những cách làm mà chúng ta chưa từng nghĩ tới. Ngoài ra, nhà chức trách cũng cần có những thay đổi trong quản trị cơ sở hạ tầng” – ông Ferguson cho hay.