Trong khi hiểu biết đầy đủ về những tác động biến đổi khí hậu đối với đại dương chưa rõ ràng thì nhiều nghiên cứu đã dự đoán nhiệt độ tăng lên, nước biển dâng cùng những thay đổi về hoá học đại dương trong số nhiều vấn đề khác. Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đã sử dụng các kỹ thuật hạt nhân và đồng vị để đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu đối với sinh vật biển và các chu trình sinh – địa – hoá.
Khí hậu đang biến đổi nghĩa là đại dương cũng đang biến đổi. Những thay đổi về hoá học nước biển đã và đang diễn ra khi đại dương hấp thu khoảng ¼ lượng CO2 do con người thải vào khí quyển mỗi năm. Các kỹ thuật hạt nhân và đồng vị là những công cụ rất mạnh để nghiên cứu chu trình cacbon và hiện tượng axit hoá đại dương. Các công cụ này có đóng góp rất nhiều vào hiểu biết về điều kiện môi trường đại dương trong quá khứ và ở hiện tại cũng như giúp tiên đoán các tác động từ biến đổi khí hậu.
Nghiên cứu chu trình cacbon toàn cầu
Đại dương là bồn chứa quan trọng cho CO2 có trong khí quyển và giữ vai trò thiết yếu trong việc điều tiết khí hậu. CO2 hấp thụ trong đại dương và có thể bị kéo theo và vận chuyển cùng với nước hoặc bị hút thu trong quá trình quang hợp và chuyển đổi thành sinh chất (vật chất sinh học). Phần lớn lượng sinh chất này tuần hoàn trên bề mặt đại dương khi bị động vật nổi và vi sinh vật ăn hoặc phân huỷ. Tuy nhiên, có một phần nhỏ, nhưng quan trọng, sinh chất này lắng xuống đáy sâu của đại dương và tách biệt với khí quyển qua hàng thế kỷ.
Cơn mưa sinh chất lắng xuống này là nguồn năng lượng quan trọng đóng góp vào chuỗi thức ăn cho sinh vật biển. Cân bằng giữa cacbon trong khí quyển và đại dương được kiểm soát bởi tốc độ các quá trình vật lý và sinh học. Những thay đổi nhiệt độ hay hoá học đại dương có thể làm thay đổi tốc độ các quá trình chuyển hoá này và làm dịch chuyển cân bằng cacbon toàn cầu.
IAEA dùng bảng và các đồng vị phóng xạ tự nhiên để xác định nguồn gốc, số phận sinh chất cũng như hiểu biết về vai trò của đại dương trong chu trình cacbon toàn cầu. Phòng thí nghiệm sinh thái học phóng xạ của IAEA xác định trực tiếp thông lượng cacbon đi vào đáy đại dương bằng cách bắt giữ các vật liệu này bằng bẫy sa lắng và xác định gián tiếp bằng cách sử dụng các đồng vị phóng xạ tự nhiên (thorium-234, uranium-238, polonium-210 và chì-210) hấp phụ (bám dính) vào vật liệu sa lắng trong quá trình di chuyển xuống đáy biển. Áp dụng các công cụ này cho nhiều cấu hình đại dương khác nhau như các vùng phồng nổi (phần nước lạnh, giàu dinh dưỡng ở phía dưới) và đại dương ở vùng cực giúp xác định mức thông lượng đi xuống này và đánh giá độ nhạy cảm với biến đổi khí hậu.
Nghiên cứu quá trình axit hoá đại dương
Phần CO2 hấp thụ thêm vào đại dương từ các hoạt động của con người làm thay đổi hoá học cacbonat và độ axit của nước biển trong quá trình được gọi là axit hoá đại dương. Dưới một ngưỡng nồng độ cacbonat nhất định thì điều kiện môi trường trở nên ăn mòn đối với các sinh vật sử dụng CaCO3 để tạo ra lớp vỏ và xương sống, khiến những sinh vật như san hô, động vật chân cánh, động vật thân mềm có hai mảnh vỏ và canxi hoá thực vật nổi đặc biệt nhạy cảm với những thay đổi trong hoá học nước biển. Các nhà khoa học ở các phòng thí nghiệm môi trường của IAEA sử dụng các kỹ thuật đồng vị để đánh giá tác động của hiện tượng axit hoá đại dương và tương tác của quá trình này đối với các yếu tố khác gây áp lực lên môi trường biển.
Nguyễn Nam Giang – Trung tâm Đào tạo hạt nhân
Tổng hợp và biên dịch từ nguồn: IAEA