Chất lượng không khí trong đại dịch phụ thuộc vào thời tiết, không chỉ vào lệnh cấm đi lại

Tuy nhiên, chúng ta vẫn còn chưa có nhiều hiểu biết về cách lệnh đóng cửa ảnh hưởng đến PM2.5, hạt bụi có thể xâm nhập vào phổi con người, dẫn đến những vấn đề về sức khỏe, bao gồm rủi ro ung thư và đau tim.

“Bụi PM_2.5 là yếu tố quyết định đến môi trường toàn cầu hàng đầu trong dài hạn. Nó là một vấn đề lo ngại về ô nhiễm tác động đến sức khỏe”, Randall Martin, giáo sư Raymond R. Tucker của Khoa năng lượng, môi trường và kỹ thuật hóa học trường Kỹ thuật McKelvey tại trường đại học ở St. Louis.

Nghiên cứu mới từ phòng thí nghiệm của Martin là sự hợp tác với Trung tâm bay vào không gian Goddard, Viện Công nghệ California và trường đại học Dalhousie tại Nova Scotia, vẽ bản đồ các mức bụi PM_2.5 khắp Trung Quốc, châu Âu và Bắc Mĩ. Sử dụng dữ liệu vệ tinh, kết quả trạm quan sát trên mặt đất và một hệ mô phỏng máy tính đầy sáng tạo, các nhà nghiên cứu chủ yếu tìm thấy những thay đổi rất nhỏ về PM_2.5 - với một ngoại lệ.

Những thay đổi chính mà họ tìm thấy không do lệnh cấm đi lại tác động mà do sự biến đổi tự nhiên của khí tượng. Kết quả nghiên cứu của họ được xuất bản trênScience Advances “Effects of COVID-19 lockdowns on fine particulate matter concentrations” (Những tác động của lệnh đóng cửa COVID-19 lên các nồng độ bụi mịn).

Những tác động của điều kiện khí tượng mà chúng ta trải qua hàng ngày ảnh hưởng đến sự biến đổi của PM_2.5, Martin nói.

“Trong khoảng thời gian ngắn hơn thì bụi PM_2.5 càng phụ thuộc vào điều kiện khí tượng”.

Trong suốt thời kỳ đại dịch, giữa những hình ảnh các phòng cấp cứu quá tải và những sạp hàng tạp hóa trống rỗng, chỉ có một vài bức mang gam màu tươi sáng: những bức ảnh liên quan đến những bài báo về chất lượng không khí được cải thiện bởi mọi người đều ở nhà, không ra đường phố.

Những bức ảnh nổi bật – cả trên bầu trời xanh tỏa sáng và vũ trụ - dữ liệu từ các vệ tinh của NASA cho thấy bầu khí quyển trong hơn nhờ việc giảm đi lượng nitơ đioxit (NO₂).

“Mọi người thường bắt đầu tự hỏi ‘bức tranh PM_2.5 là gì?”, Melanie Hammer, một nhà nghiên cứu có hợp tác với phòng thí nghiệm của Martin nói. Đây là một câu hỏi rõ ràng bởi các hạt bụi thường không chỉ có cùng nhiều nguồn phát thải với NO₂ mà còn do NO₂có thể tham gia vào việc hình thành PM_2.5.

“NO₂được coi là một nguồn thứ cấp của PM_2.5”, Hammer nói. Được phát thải từ nguồn phát, NO₂tương tác với những hóa chất khác trong khí quyển và có thể hình thành PM_2.5. Một vài nghiên cứu ban đầu nhin vào dữ liệu thu thập được từ các trạm quan trắc mặt đất, vốn theo dõi chất lượng không khí xung quanh nhưng những địa điểm như vậy còn quá ít và đặt ở cách xa nhau, do đó không đủ khả năng để ghép lại thành một bức tranh lớn.

Chỉ có một phần dân số thế giới sống trong các quốc gia có hơn ba trạm quan trắc bụi PM_2.5 trên một triệu người. Phần lớn con người sống ở những khu vực không có các trạm quan trắc.

“Chúng tôi quyết định xem lại một lần nữa, sử dụng một bức tranh toàn diện hơn từ các bức ảnh vệ tinh”, Hammer nói. Những bức ảnh do NASA cung cấp, bao gồm dữ liệu của các cột khí quyển kéo dài trên mặt đất đến rìa vũ trụ. Dữ liệu đó, tham chiếu đến độ sâu quang học của sol khí, liên quan đến các nồng độ bề mặt PM_2.5 sử dụng mô hình vận chuyển hóa học GEOS-Chem, vốn dùng để mô phỏng thành phần của khí quyển; những tương tác và những liên kệ của những thành phần khác nhau của nó; và cách chúng chuyển động trong không khí.

Các nhà nghiên cứu đã tập trung vào ba vùng đã có hệ thống trạm quan trắc mặt đất tốt như Bắc Mĩ, châu Âu và Trung Quốc rồi so sánh những ước tính theo tháng của PM_2.5 từ tháng giêng đến tháng tư các năm 2018, 2019 và 2020.

Không có nhiều dấu hiệu chênh lệch rõ ràng ở Bắc Mĩ và châu Âu khi họ so sánh các mức PM_2.5 trong ba năm này với các tháng trùng khớp với những giai đoạn cấm đi lại trong từng vùng. Tuy nhiên “chúng tôi tìm thấy những tín hiệu rõ ràng nhất là sự suy giảm một cách đáng kể nồng độ PM_2.5 khắp bình nguyên Hoa Bắc, nơi có những lệnh cấm đi lại triệt để nhất”, bà cho biết.

Để xác định liệu lệnh cấm đi lại có liên quan đến dấu hiệu này không, nhóm nghiên cứu đã chạy “các mô phỏng nhạy nhất” sử dụng mô hình GEOS-Chem, thay đổi các tham số để tìm kịch bản khớp nhất với thực tại.

Họ mô phỏng một kịch bản nơi các ô nhiễm ổn định và các điều kiện khí tượng là nguyên nhân gây ra những thay đổi theo năm với hạt bụi PM_2.5. “Chúng tôi thấy khả năng giải thích một phần lớn sự khác biệt mà chúng tôi đã thấy”, Hammer nói. Họ chạy một mô phỏng trong đó giảm thiểu các ô nhiễm liên quan đến vận tải và những nguồn phát thải NO₂ do người tạo ra, phản chiếu thời kỳ cấm đi lại, khi chỉ có một lượng ít người lái xe trên đường và còn ít hơn các địa điểm sản xuất được vận hành. “Thực sự cả hai yếu tố này không thể giải thích được gì nhiều”, Hammer nói. Nhưng kết hợp cả hai lại thì “tín hiệu về đồng bằng Hoa Bắc lại nổi bật”.

Hammer nghi ngờ sự thay đổi của các mức PM _2.5 ở đồng bằng Hoa bắc là rất đáng chú ý bởi xu hướng ô nhiễm ngay cả trong thời kỳ “bình thường”. Theo một cách nào đó thì nó nhấn mạnh vào điểm: các mức PM 2.5 trung bình đã giảm một cách đều đặn ở Bắc Mĩ và châu Âu.

Tuy nhiên, mối quan hệ giữa NO₂và PM _2.5 cũng rất phức tạp. Dẫu NO₂tương tác với những chất trong bầu khí quyển khác để hình thành PM 2.5 nhưng cả hai không có mối quan hệ tuyến tính; gấp đôi lượng NO₂trong khí quyển không nhất thiết dẫn đến gấp đôi lượng PM 2.5. Hammer cho biết, bằng trực giác, bà không chờ đợi thấy nhiều sự duy giảm nồng độ PM 2.5. “Đây là một mối quan hệ phức tạp hay ho và nó không luôn luôn hành xử như cách mà anh có thể chờ đợi”.