Sóng nhiệt là khoảng thời gian kéo dài của hiện tượng thời tiết nóng bất thường, thường kéo dài từ vài ngày đến hơn một tuần. Vậy sóng nhiệt làm cho chất lượng không khí tệ hơn như thế nào?
1. Sóng nhiệt là gì?
Sóng nhiệt là thời kỳ thời tiết nóng kéo dài so với điều kiện dự kiến của khu vực vào thời điểm đó trong năm, có thể kèm theo độ ẩm cao và thường kéo dài từ vài ngày đến hơn một tuần. Sóng nhiệt phổ biến nhất vào mùa hè khi áp suất cao hình thành trên một khu vực.
Sóng nhiệt được hình thành do sự chuyển động nhiệt của các phân tử trong chất truyền như không khí, chất lỏng hoặc chất rắn. Khi một nguồn nhiệt đặt gần một vật liệu, nhiệt lượng được truyền từ nguồn nhiệt đến các phân tử trong vật liệu, làm tăng năng lượng và độ rung của phân tử. Khi các phân tử rung tạo ra các dao động trong môi trường xung quanh, hình thành sóng nhiệt.
Sóng nhiệt
Sự hình thành sóng nhiệt cũng có thể được giải thích dựa trên nguyên lý truyền nhiệt. Theo nguyên lý truyền nhiệt, nhiệt lượng sẽ di chuyển từ vùng có nhiệt độ cao đến vùng có nhiệt độ thấp. Khi một vật liệu nhận được nhiệt lượng từ một nguồn nhiệt, các phân tử trong vật liệu sẽ nắm giữ năng lượng này và truyền nhiệt đến các phân tử lân cận thông qua va đập và truyền dẫn nhiệt.
Từ đó, sóng nhiệt được tạo ra khi các phân tử trong vật liệu chuyển động và truyền năng lượng nhiệt cho nhau. Sóng nhiệt có thể di chuyển thông qua chất truyền và lan truyền nhiệt đến các vùng khác của môi trường, gây ra tăng nhiệt và thay đổi nhiệt độ trong các vật liệu và môi trường tiếp xúc.
Cháy rừng do sóng nhiệt
Sóng nhiệt có thể gây tác động nhiệt lên môi trường xung quanh như cháy rừng, làm tăng nhiệt độ, gây sự biến đổi vật lý của các vật liệu, tác động lên hệ thống sinh thái và sức khỏe con người. Hơn nữa, sóng nhiệt cũng có thể gây ra hiện tượng “đảo nhiệt” trong thành phố khi các tòa nhà và cấu trúc xây dựng hấp thụ, giữ lại nhiệt, làm tăng nhiệt độ không gian xung quanh.
2. Sóng nhiệt làm cho chất lượng không khí tồi tệ hơn như thế nào?
2.1. Sóng nhiệt làm tăng nồng độ bụi mịn trong không khí
Sóng nhiệt có thể làm tăng nồng độ bụi mịn gây ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng không khí. Khi nhiệt độ tăng cao, các chất ô nhiễm trong không khí như bụi mịn, hợp chất hữu cơ bay hơi và các chất gây ô nhiễm từ đốt cháy có thể tương tác và tạo ra các chất gây ô nhiễm mạnh hơn.
Sóng nhiệt dẫn đến nhiệt độ tăng cao, lượng mưa thấp dẫn đến sự kém hiệu quả hơn trong việc pha loãng PM2.5. Các nhà nghiên cứu ở Lan Châu, Trung Quốc đã đo lượng mưa ảnh hưởng đến nồng độ PM10, PM2.5 và PM1 trong không khí từ năm 2005 đến năm 2007. Kết quả nghiên cứu cho thấy mưa cực lớn có thể làm giảm một lượng nhỏ các chất ô nhiễm hạt lớn hơn nhưng hầu như không ảnh hưởng đến các hạt nhỏ hơn 2,5 micron.
Sóng nhiệt làm tăng nồng độ bụi
2.2. Sóng nhiệt khiến mức độ ozone bề mặt tăng lên
Sóng nhiệt khiến mức độ ozone trền bề mặt tăng cao. Khi nhiệt độ tăng cao, các phản ứng hóa học trong không khí diễn ra nhanh hơn, bao gồm cả phản ứng gây ra sự hình thành ozon (O3). Ôzôn trên mặt đất là một chất gây ô nhiễm hóa học do phản ứng giữa ánh sáng mặt trời, oxy và hai hạt ô nhiễm không khí nitơ oxit và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng lên, dẫn đến sự gia tăng mức độ ozone trên bề mặt.
Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa kỳ EPA, Ozone trên mặt đất là thành phần chính trong sương khói. Vì vậy, sóng nhiệt khiến nồng độ ozone tăng cao là nguyên nhân gây lo ngại khi các đợt nắng nóng mùa hè xảy ra.
Sóng nhiệt làm tăng nồng độ ozone gây ra sương khói London năm 1952
Ngoài ra, sóng nhiệt có thể dẫn đến sương khói do ozone. Sức nóng mùa hè có thể dẫn đến khói mù, một dạng sương mù thường thấy nhất ở các khu vực thành thị. Nhưng thay vì bao gồm những giọt nước nhỏ như sương mù, khói mù mùa hè thực sự là tầng ozone trên mặt đất hay còn gọi là sương khói. Nhiệt độ tăng là yếu tố quan trọng trong việc tạo ra ozone gây nguy hiểm như sự kiện “Đám sương khói khổng lồ 1952” tại Los Angeles.
2.3. Sóng nhiệt gây ra sự phơi nhiễm khí độc dài hạn
Sóng nhiệt gây ra sự phơi nhiễm khí độc hại dài hạn trong không khí. Khi nhiệt độ tăng cao, các quá trình hóa học trong không khí diễn ra mạnh mẽ hơn, gây ra tạo thành và phân giải các chất gây ô nhiễm. Điều này có thể tạo ra khí độc hại như ozon, các oxit nitơ, các hợp chất hữu cơ bay hơi và các chất phụ gia khác.
Sự phơi nhiễm dài hạn với các khí độc hại trong không khí có thể gây hại nghiêm trọng và có thể gây biến đổi khí hậu ở các khu vực. Một nghiên cứu khoa học của Văn phòng Khí tượng về đợt nắng nóng Mùa hè 2018 ở Vương quốc Anh cho thấy khả năng Vương quốc Anh trải qua một mùa hè nóng hoặc nóng hơn năm 2018 là hơn 1/10 một chút. Sóng nhiệt khiến nhiệt độ bề mặt Trái đất đã tăng 1°C kể từ thời kỳ tiền công nghiệp (1850 – 1900) do nồng độ carbon dioxide (khí nhà kính) trong khí quyển cao hơn mức độ cho phép.
Sóng nhiệt gây ra sự phơi nhiễm khí độc dài hạn
Sự phơi nhiễm các khí độc hại do sóng nhiệt góp phần làm tăng nhiệt độ không khí dẫn đến nhiệt độ cao kỷ lục mới đối với Vương quốc Anh là 40,3ºC đã được ghi nhận tại Coningsby ở Lincolnshire vào ngày 19 tháng 7 năm 2022.
3. Sóng nhiệt ảnh hưởng đến sức khỏe con người như thế nào?
3.1. Bệnh về phổi
Sóng nhiệt có thể gây ra các bệnh về phổi ở người. Khi nhiệt độ tăng cao, nhiệt độ môi trường cũng tăng, dẫn đến sự gia tăng của các chất gây ô nhiễm và các hợp chất hữu cơ bay hơi trong không khí. Các chất này có thể gây kích thích và tổn thương cho hệ hô hấp khi hít thở vào phổi.
Sự phơi nhiễm kéo dài với không khí ô nhiễm và chất gây ô nhiễm từ sóng nhiệt có thể gây ra nhiều vấn đề về phổi bao gồm viêm phổi, viêm phế quản, hen suyễn và các bệnh phổi khác. Các hợp chất hữu cơ bay hơi có thể gây kích thích mạnh và gây chứng viêm phổi hoá học. Trong khi đó, các chất gây ô nhiễm như ozon và các oxit nitơ có thể gây kích thích và tổn thương cho đường hô hấp, gây ra khó thở và các vấn đề phổi khác.
Sóng nhiệt ảnh hưởng đến các chức năng của phổi
Theo nghiên cứu “Tiếp xúc mãn tính với Ozone xung quanh và nhập viện hen suyễn ở trẻ em”, trẻ em mắc bệnh hen suyễn sống ở khu vực có nồng độ ozone cao có nguy cơ phải nhập viện vì các cơn hen suyễn cao hơn so với trẻ em sống ở khu vực có nồng độ ozon thấp hơn.
Một nghiên cứu khác về “Kết quả khi sinh và Phơi nhiễm trước khi sinh với Ozone, Carbon Monoxide và Vật chất dạng hạt” công bố năm 2015 cũng chỉ ra trẻ sơ sinh có mẹ tiếp xúc với ozone ở mức độ cao trong khi mang thai được phát hiện là bị suy giảm chức năng phổi.
Hơn nữa, sóng nhiệt làm tăng mức độ ô nhiễm không khí có thể gây ra các bệnh về xơ phổi được nghiên cứu và xác nhận bởi Bệnh viện Carlo Poma, Mantua, Ý.
3.2. Bệnh về tim mạch
Sóng nhiệt có thể gây ra các bệnh về tim mạch ở người. Khi nhiệt độ tăng cao, cơ thể phải làm việc nhiều hơn để điều chỉnh nhiệt độ cơ thể và duy trì cân bằng nhiệt. Điều này gây áp lực lên hệ thống tim mạch, đặc biệt là đối với những người có bệnh tim mạch tiền sử.
Sự phơi nhiễm kéo dài với nhiệt độ cao có thể gây ra tăng huyết áp và suy tim. Sóng nhiệt cũng có thể gây ra nhịp tim không đều và tăng nguy cơ bị nhồi máu cơ tim và các vấn đề về mạch máu. Người già và những người có bệnh tim mạch cơ bản đặc biệt nhạy cảm với tác động của sóng nhiệt và có nguy cơ cao hơn bị ảnh hưởng sức khỏe về tim mạch.
Một nghiên cứu từ Hiệp hội Tim mạch Hoa Kỳ (American Heart Association – AHA) chỉ ra mối liên hệ giữa ozone và các cơn đau tim. Theo nghiên cứu, việc tiếp xúc với ozone gây ra những thay đổi sinh lý có liên quan đến các cơn đau tim. Những thay đổi đó bao gồm tăng viêm, giảm tác nhân đông máu và những sự thay đổi trong cơ chế của tim. Các nhà nghiên cứu đã quan sát những thay đổi này ở những người trưởng thành trẻ tuổi và khỏe mạnh chỉ sau hai giờ tiếp xúc.
Sóng nhiệt gây ra các bệnh về tim mạch
Ngoài ra, AHA lưu ý rằng các hạt vật chất trong không khí có liên quan đến cái chết ở người cao tuổi mắc bệnh tim mạch. Các nhà nghiên cứu cho biết ô nhiễm ozone và hạt trong không khí có thể gây ra cái chết thông qua các cơ chế tương tự.
Sóng nhiệt có tác động đáng kể đến chất lượng không khí, làm gia tăng nồng độ bụi mịn, tăng mức ozone trên bề mặt và phơi nhiễm khí độc dài hạn trong không khí. Đồng thời, hiện tượng cũng có thể gây ra các bệnh về phổi và tim mạch ở con người. Để bảo vệ chất lượng không khí, chúng ta cần phải áp dụng biện pháp kiểm soát sóng nhiệt, đẩy mạnh sử dụng năng lượng tái tạo, xây dựng các hệ thống giám sát hiệu quả để đo lường, đánh giá tác động của sóng nhiệt đến môi trường và sức khỏe con người.
Tìm hiểu và cập nhật những thông tin mới nhất về không khí tại đây.
THAM KHẢO
[1] American Heart Association. “American Heart Association.” Www.heart.org, 2019, www.heart.org/en/.
[2] Feng, Xinyuan, and Shigong Wang. “Influence of Different Weather Events on Concentrations of Particulate Matter with Different Sizes in Lanzhou, China.” Journal of Environmental Sciences, vol. 24, no. 4, Apr. 2012, pp. 665–674, https://doi.org/10.1016/s1001-0742(11)60807-3.
[3] Gabdrashova, Raikhangul, et al. “The Impact on Heart Rate and Blood Pressure Following Exposure to Ultrafine Particles from Cooking Using an Electric Stove.” Science of the Total Environment, vol. 750, Jan. 2021, p. 141334, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141334. Accessed 17 Feb. 2022.
[4] Zuo, Jian, et al. “Impacts of Heat Waves and Corresponding Measures: A Review.” Journal of Cleaner Production, vol. 92, Apr. 2015, pp. 1–12, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.12.078.
[5] Met Office. “Heatwave.” Met Office, Met Office, 7 Nov. 2019, www.metoffice.gov.uk/weather/learn-about/weather/types-of-weather/temperature/heatwave.
[6] Harari, Sergio, et al. “Fibrotic Interstitial Lung Diseases and Air Pollution: A Systematic Literature Review.” European Respiratory Review, vol. 29, no. 157, 18 Aug. 2020, p. 200093, https://doi.org/10.1183/16000617.0093-2020. Accessed 3 Oct. 2021.
[7] Salam, Muhammad T., et al. “Birth Outcomes and Prenatal Exposure to Ozone, Carbon Monoxide, and Particulate Matter: Results from the Children’s Health Study.” Environmental Health Perspectives, vol. 113, no. 11, Nov. 2005, pp. 1638–1644, www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1310931/, https://doi.org/10.1289/ehp.8111.
[8] Lin, Shao, et al. “Chronic Exposure to Ambient Ozone and Asthma Hospital Admissions among Children.” Environmental Health Perspectives, vol. 116, no. 12, Dec. 2008, pp. 1725–1730, https://doi.org/10.1289/ehp.11184.
