Tình trạng ô nhiễm thủy ngân đáng lo ngại do phá rừng và khai thác vàng

Theo một nghiên cứu mới của Viện kỹ thuật Massachusetts (MIT), khoảng 10% lượng phát thải thủy ngân do con người tạo ra vào khí quyển mỗi năm là kết quả của nạn phá rừng toàn cầu.

Phải ngăn phá rừng

Thảm thực vật trên thế giới, từ rừng nhiệt đới Amazon đến thảo nguyên ở châu Phi cận Sahara, hoạt động như một bể chứa loại bỏ chất ô nhiễm độc hại khỏi không khí. Tuy nhiên, nếu tốc độ phá rừng hiện tại không thay đổi hoặc tăng tốc, các nhà nghiên cứu ước tính rằng lượng khí thải thủy ngân ròng sẽ tiếp tục tăng.

Ari Feinberg, cựu tiến sĩ tại Viện Dữ liệu, Hệ thống và Xã hội (IDSS) và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Chúng ta đã bỏ qua một nguồn thủy ngân đáng kể, đặc biệt là ở các vùng nhiệt đới”.

Mô phỏng của các nhà nghiên cứu cho thấy rừng nhiệt đới Amazon đóng vai trò đặc biệt quan trọng như một bể chứa thủy ngân, làm lắng khoảng 30% lượng kim loại này trên toàn cầu. Do đó, việc hạn chế nạn phá rừng ở Amazon có thể có tác động đáng kể đến việc giảm ô nhiễm thủy ngân.

Nhóm nghiên cứu cũng ước tính rằng những nỗ lực trồng rừng toàn cầu có thể làm tăng lượng hấp thụ thủy ngân hằng năm khoảng 5%. Mặc dù điều này rất quan trọng nhưng các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng việc trồng lại rừng không nên thay thế cho các nỗ lực kiểm soát ô nhiễm trên toàn thế giới.

Giáo sư Noelle Selin tại IDSS và Khoa Khoa học Trái đất, Khí quyển và Hành tinh của MIT, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Các quốc gia đã nỗ lực rất nhiều để giảm lượng khí thải thủy ngân, đặc biệt là các nước công nghiệp phát triển ở Bắc bán cầu và vì lý do rất chính đáng. Nhưng 10% nguồn nhân tạo toàn cầu là đáng kể và có khả năng con số này còn lớn hơn trong tương lai. Giải quyết những phát thải liên quan đến nạn phá rừng này phải là một phần của giải pháp”.

Mối lo thủy ngân đầu độc chuỗi thức ăn

Trong vài thập niên qua, các nhà khoa học thường tập trung vào việc nghiên cứu nạn phá rừng như một nguồn phát thải carbon dioxide toàn cầu. Thủy ngân, một nguyên tố vi lượng, không nhận được sự quan tâm tương xứng, một phần vì vai trò của sinh quyển trên cạn trong chu trình thủy ngân toàn cầu chỉ mới thực sự được định lượng gần đây.

Lá cây hấp thụ thủy ngân từ khí quyển, theo cách tương tự như chúng hấp thụ carbon dioxide. Nhưng không giống như carbon dioxide, thủy ngân không có chức năng sinh học thiết yếu đối với thực vật. Thủy ngân phần lớn tồn tại trong lá cho đến khi rơi xuống nền rừng, nơi thủy ngân được đất hấp thụ.

Thủy ngân trở thành mối lo ngại nghiêm trọng đối với con người nếu nó tồn tại trong các vùng nước, nơi nó có thể bị vi sinh vật methyl hóa. Methylmercury, một chất độc thần kinh mạnh, có thể được cá hấp thụ và tích lũy qua chuỗi thức ăn. Điều này có thể dẫn đến mức độ rủi ro của methylmercury trong cá mà con người ăn.

Feinberg, hiện là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Viện Hóa học Vật lý Blas Cabrera ở Tây Ban Nha, cho biết: “Trong đất, thủy ngân bị ghim chặt chẽ hơn nhiều so với khi nó lắng đọng ở đại dương. Các khu rừng đang thực hiện một loạt chức năng sinh thái, trong đó có việc cô lập thủy ngân trong thời gian dài hơn”. Bằng cách này, rừng làm giảm lượng methylmercury độc hại có trong đại dương.

Nhiều nghiên cứu về thủy ngân tập trung vào các nguồn công nghiệp, như đốt nhiên liệu hóa thạch, khai thác vàng quy mô nhỏ và luyện kim. Một hiệp ước toàn cầu, Công ước Minamata 2013, kêu gọi các quốc gia giảm lượng khí thải do con người tạo ra. Tuy nhiên, nó không xem xét trực tiếp tác động của nạn phá rừng.

Các nhà nghiên cứu nay đã khởi động nghiên cứu của họ để điền vào phần còn thiếu đó. Trước đây, họ đã xây dựng một chương trình phần mềm để tìm hiểu vai trò của thực vật trong việc hấp thụ thủy ngân. Sử dụng một loạt các kịch bản thay đổi sử dụng đất, họ đã điều chỉnh thông số trong phần mề để định lượng tác động của nạn phá rừng.

Đánh giá lại nguồn phát thải thủy ngân

Phần mềm về chu trình hóa chất của các nhà nghiên cứu theo dõi thủy ngân từ các nguồn phát thải đến nơi nó được biến đổi hóa học trong khí quyển và cuối cùng đến nơi lắng đọng, chủ yếu thông qua lượng mưa hoặc sự hấp thụ vào hệ sinh thái rừng.

Các nhà nghiên cứu chia Trái đất thành 8 khu vực và thực hiện mô phỏng để tính toán hệ số phát thải do phá rừng cho từng khu vực, xem xét các yếu tố như loại và mật độ thực vật, hàm lượng thủy ngân trong đất và lịch sử sử dụng đất.

Tuy nhiên, một số khu vực thiếu dữ liệu chính xác. Các nhà nghiên cứu thiếu số liệu đo lường từ vùng nhiệt đới châu Phi hoặc Đông Nam Á – hai khu vực bị nạn phá rừng nghiêm trọng. Để giải quyết lỗ hổng này, họ đã sử dụng các mô hình ngoại tuyến, đơn giản hơn để mô phỏng hàng trăm tình huống, giúp họ cải thiện ước tính về những bất ổn tiềm ẩn.

Các nhà nghiên cứu cũng phát triển một công thức mới tính toán cho lượng phát thải thủy ngân từ đất. Công thức này phản ánh thực tế rằng nạn phá rừng làm giảm diện tích lá phủ, làm tăng lượng ánh sáng mặt trời chiếu xuống mặt đất và đẩy nhanh quá trình thủy ngân thoát khỏi lòng đất.

Mô phỏng này chia thế giới thành các ô vuông, mỗi ô có diện tích vài trăm km2. Bằng cách thay đổi các thông số bề mặt đất và thảm thực vật trong các ô vuông nhất định để thể hiện các kịch bản phá rừng và tái trồng rừng, các nhà nghiên cứu có thể nắm bắt được tác động lên chu trình thủy ngân.

Về tổng thể, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng khoảng 200 tấn thủy ngân được thải vào khí quyển do nạn phá rừng, tương đương khoảng 10% tổng lượng thủy ngân do con người thải ra. Nhưng ở các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới, lượng thủy ngân thải do phá rừng chiếm tỷ lệ cao hơn mặt bằng chung. Ví dụ, ở Brazil, lượng thủy ngân thải do phá rừng chiếm 40% tổng lượng thủy ngân do con người thải ra.

Ngoài ra, người ta thường đốt rừng, đốt rẫy cho hoạt động nông nghiệp, điều này thải thủy ngân còn nhiều cả lượng thủy ngân được thực vật tích trữ.

Feinberg cho biết thêm: “Nếu lượng thải thủy ngân do nạn phá rừng được tính như là một quốc gia, thì đó sẽ là quốc gia phát thải thủy ngân cao thứ hai sau Trung Quốc, nơi thải ra khoảng 500 tấn thủy ngân mỗi năm”.

Và vì Công ước Minamata hiện đang giải quyết tốt vấn đề phát khí thải cơ bản nên các nhà khoa học có thể dự đoán rằng nạn phá rừng sẽ chiếm tỷ lệ lớn hơn trong lượng thủy ngân do con người thải ra trong tương lai.

Bằng cách đưa ra ước tính đầu tiên này, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ truyền cảm hứng cho nhiều nghiên cứu hơn trong lĩnh vực này.

Trong tương lai, các nhà nghiên cứu muốn kết hợp các mô hình hệ thống Trái đất năng động hơn vào phân tích của mình, điều này sẽ cho phép họ theo dõi sự hấp thụ thủy ngân một cách sống động và lập mô phỏng tốt hơn về khoảng thời gian tái sinh của thảm thực vật.

Jackie Gerson, trợ lý giáo sư tại Khoa Trái đất và Khoa học Môi trường tại Đại học bang Michigan (người không tham gia vào nghiên cứu này) cho biết: “Nghiên cứu này thể hiện một bước tiến quan trọng trong hiểu biết của chúng ta về chu trình thủy ngân toàn cầu bằng cách định lượng theo cách được đề xuất từ lâu nhưng chưa làm được. Phần lớn nghiên cứu của chúng ta cho đến nay tập trung vào thủy ngân do con người thải ra – những phát thải trực tiếp từ hoạt động của con người thông qua đốt than hoặc đốt hỗn hợp vàng-thủy ngân trong khai thác vàng thủ công và quy mô nhỏ”.

Đồng thời, theo Gerson, nghiên cứu này cho thấy nạn phá rừng cũng có thể dẫn đến phát thải lượng thủy ngân đáng kể và cần được xem xét cả về bài toán giảm thải thủy ngân toàn cầu lẫn chính sách quản lý đất đai. Do đó, Gerson khẳng định: “Nghiên cứu có tiềm năng thúc đẩy lĩnh vực của chúng ta một cách khoa học cũng như thúc đẩy các chính sách giảm lượng khí thải thủy ngân thông qua chống nạn phá rừng”.