Tại sao hồ Geneva thải ra nhiều CO2 như một thành phố? Các nhà khoa học giải quyết bí ẩn
Bởi Đại học Lausanne Ngày 19 tháng 11 năm 2024
Nền tảng LéXPLORE tại Thụy Sĩ đóng vai trò chính trong khám phá này. Nguồn: Đại học Lausanne
Lượng khí thải CO₂ của hồ Geneva chủ yếu bắt nguồn từ quá trình xói mòn đá, không phải vật chất hữu cơ, định hình lại hiểu biết của chúng ta về chu trình cacbon của hồ.
Không giống như đại dương, hồ thải ra một lượng lớn CO₂ vào khí quyển. Nhưng nguyên nhân gây ra sự khác biệt này là gì và cơ chế nào thúc đẩy nó? Lần đầu tiên, các nhà khoa học tại UNIL đã lập bản đồ toàn bộ chu trình cacbon ở hồ Geneva, phát triển một mô hình hiện có thể áp dụng cho nhiều hồ lớn nhất thế giới.
Trái ngược với niềm tin trước đây, chính quá trình xói mòn tự nhiên của đá là nguyên nhân gây ra lượng khí thải CO2 đáng kể từ hồ Geneva và nhiều hồ lớn trên thế giới.
Nghiên cứu này cung cấp mảnh ghép còn thiếu để hiểu về chu trình cacbon trong hồ.
Nền tảng hồ LéXPLORE ở Thụy Sĩ đóng vai trò quan trọng trong khám phá có tầm quan trọng quốc tế này.
Giống như hầu hết các hồ trên thế giới, Hồ Geneva là nơi phát thải khí nhà kính, đặc biệt là carbon dioxide (CO2). Hàng năm, hồ thải ra lượng CO2 nhiều như lượng ô tô vận chuyển của thành phố Lausanne (≃ 150.000 cư dân). Hiện tượng này - hồ sản xuất CO2 - đã được biết đến trong nhiều năm. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều tranh luận về cơ chế hoạt động.
Các lý thuyết khoa học truyền thống cho rằng lượng khí thải CO2 của hồ chủ yếu là do dòng vật chất hữu cơ từ đất xung quanh tràn vào. Vật liệu này, có nguồn gốc từ quá trình phân hủy các chất thải thực vật và động vật, được mưa mang vào hồ, tại đó chúng bị vi sinh vật phân hủy, dẫn đến giải phóng CO2. Quá trình này được gọi là hô hấp. Mặc dù lý thuyết này giải thích được hành vi của một số hồ, nhưng nó không áp dụng cho Hồ Geneva, nơi nhận được rất ít vật chất hữu cơ từ bờ hồ. Về mặt lý thuyết, cân bằng carbon hàng năm của hồ Geneva phải trung tính, với lượng CO2 sản xuất vào mùa đông (từ quá trình phân hủy chất hữu cơ và trộn lẫn nước) được cân bằng với lượng CO2 hấp thụ vào mùa hè (do tảo quang hợp). Vậy tại sao hồ Geneva vẫn thải ra một lượng lớn CO2?
Một nhóm các nhà khoa học của UNIL vừa giải mã được các cơ chế liên quan. Hầu hết lượng khí thải thực sự đến từ quá trình xói mòn tự nhiên của đá ở lưu vực thượng nguồn của hồ. Khi nước mưa rơi xuống đá, nó giải phóng các ion bicarbonate và canxi, sau đó chúng sẽ tìm đường vào hồ.
Đồng tác giả Marie-Elodie Perga trên LéXPLORE. Nguồn: Đại học Lausanne
Vào mùa hè, dưới tác động của nhiệt và sự phát triển của tảo - làm thay đổi độ pH của nước và hoạt động như một chất xúc tác - các ion tạo thành các hạt đá vôi nhỏ. Đây được gọi là kết tủa canxi. Phản ứng hóa học này giải phóng CO2, tạo cho hồ vẻ ngoài xanh lam sữa vào mùa ấm. Tảo tiếp tục hấp thụ CO2, nhưng điều này là không đủ để bù đắp cho lượng khí thải khổng lồ do quá trình xói mòn đá gây ra. Do đó, lượng khí thải bổ sung là kết quả của một quá trình địa chất, không chỉ là quá trình sinh học như trước đây vẫn nghĩ.
Khám phá này đã được công bố trên Science Advances. Marie-Elodie Perga, giáo sư khoa học hồ học tại Khoa Khoa học Trái đất và Môi trường của UNIL và là đồng tác giả của nghiên cứu, giải thích rằng: "Kết quả của chúng tôi không chỉ giải thích chu trình cacbon ở Hồ Geneva mà còn tiết lộ một quá trình phổ quát áp dụng cho một số hồ lớn trên thế giới". Bà giải thích: "Vấn đề này đã ám ảnh tôi kể từ khi làm luận án". "Sử dụng cơ sở hạ tầng khoa học độc đáo trên thế giới - nền tảng LéXPLORE (xem phần chèn) - chúng tôi đã có thể quan sát, lập mô hình và so sánh các quá trình này ở quy mô rất nhỏ, cung cấp phần còn thiếu cho mô hình chu trình cacbon truyền thống". Được đặt trên Hồ Geneva, phòng thí nghiệm nổi này giúp theo dõi nhiều thông số liên quan đến chu trình cacbon, liên tục và ở tần suất cao.
Cách đúng đắn để chống lại tình trạng nóng lên toàn cầu
Ngoài lợi ích khoa học thuần túy của khám phá này, dữ liệu mới này còn đóng vai trò trung tâm trong cuộc chiến chống lại tình trạng nóng lên toàn cầu.
“Các đánh giá được thực hiện hàng năm để xác định các nguồn phát thải (nguồn) và nơi lưu trữ (bể chứa) carbon trên hành tinh của chúng ta”, Marie-Elodie Perga giải thích. “Điều rất quan trọng là phải có kiến thức sâu rộng về cách CO2 được vận chuyển, lưu trữ và chuyển đổi tự nhiên giữa các lục địa, nước và khí quyển. Chỉ có tầm nhìn toàn cầu mới cho phép chúng ta hành động hiệu quả để chống lại tình trạng nóng lên toàn cầu”.
Nền tảng LéXPLORE
LéXPLORE là một nền tảng nghiên cứu khoa học có kích thước 10 m x 10 m nằm trên Hồ Geneva ở Thụy Sĩ, cách bờ gần 600 m. Nền tảng này được trang bị các thiết bị đo lường công nghệ cao (109 cảm biến) và cung cấp các phép đo liên tục, cả ngày lẫn đêm, trong mọi điều kiện thời tiết.
LéXPLORE tập hợp năm tổ chức (EPFL, EAWAG, INRAE, UNIL, UNIGE) tiến hành nghiên cứu đa ngành tiên tiến về hồ và khí quyển của hồ. Nền tảng này cũng được sử dụng làm cơ sở đào tạo và giảng dạy, và là nơi phổ biến công cụ phân tích cho công chúng nói chung.
Tài liệu tham khảo: “Sự kết tủa canxi: Mảnh bị lãng quên của chu trình cacbon hồ” của Gaël Many, Nicolas Escoffier, Pascal Perolo, Fabian Bärenbold, Damien Bouffard và Marie-Elodie Perga, ngày 30 tháng 10 năm 2024, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.ado5924
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
