Khí nhà kính là gì? Các loại khí, cơ chế gây ấm lên và nguồn phát thải chính

Biến đổi khí hậu là một trong những thách thức lớn nhất của thế kỷ XXI, và nguyên nhân cốt lõi của nó là sự gia tăng nồng độ khí nhà kính trong khí quyển do hoạt động của con người. Hiểu rõ khí nhà kính là gì, gồm những loại nào và đến từ đâu là nền tảng cho mọi thảo luận về kiểm kê khí nhà kính, giảm phát thải hay thị trường carbon.

Hiệu ứng nhà kính

Bức xạ Mặt Trời đi qua khí quyển và làm nóng bề mặt Trái Đất. Bề mặt Trái Đất sau đó phát xạ năng lượng trở lại dưới dạng bức xạ hồng ngoại. Một số loại khí trong khí quyển có khả năng hấp thụ và phát xạ lại bức xạ hồng ngoại này, giữ lại một phần nhiệt gần bề mặt, tương tự cách lớp kính giữ nhiệt trong nhà kính trồng cây. Đó là hiệu ứng nhà kính.

Hiệu ứng nhà kính tự nhiên là điều kiện cho sự sống: nếu không có nó, nhiệt độ trung bình bề mặt Trái Đất sẽ vào khoảng âm 18°C thay vì khoảng 15°C như hiện nay. Vấn đề nằm ở hiệu ứng nhà kính tăng cường, khi con người thải thêm lượng lớn khí nhà kính, làm lớp "chăn" khí quyển dày lên và nhiệt độ tăng.

Các loại khí nhà kính chính

Hơi nước là khí nhà kính có tác động lớn nhất về lượng, nhưng nồng độ của nó chủ yếu phụ thuộc nhiệt độ và đóng vai trò khuếch đại chứ không phải tác nhân khởi phát. Vì vậy, các khuôn khổ quốc tế tập trung vào các khí nhà kính do con người phát thải trực tiếp. Theo Nghị định thư Kyoto và các quy định kiểm kê hiện hành, có bảy loại khí được kiểm soát: CO₂, CH₄, N₂O, HFCs, PFCs, SF₆ và NF₃.

• Carbon dioxide (CO₂) chiếm phần lớn tổng phát thải khí nhà kính toàn cầu, chủ yếu từ đốt than, dầu, khí. CO₂ tồn tại trong khí quyển rất lâu, một phần đáng kể còn lại sau hàng trăm năm.
• Mê-tan (CH₄) có khả năng giữ nhiệt mạnh hơn CO₂ nhiều lần nhưng thời gian tồn tại ngắn, khoảng một thập niên. Giảm mê-tan vì vậy tạo hiệu quả nhanh trong ngắn hạn.
• Oxit nitơ (N₂O) phát sinh chủ yếu từ sử dụng phân bón đạm trong nông nghiệp và tồn tại trong khí quyển hơn một thế kỷ.
• Khí flo hóa tuy phát thải với lượng nhỏ nhưng có tiềm năng làm nóng rất cao và tồn tại lâu.

Tiềm năng nóng lên toàn cầu và CO₂ tương đương

Để cộng gộp tác động của các khí khác nhau, các nhà khoa học dùng chỉ số tiềm năng nóng lên toàn cầu (Global Warming Potential, GWP), so sánh khả năng giữ nhiệt của một khí với CO₂ trong một khoảng thời gian, thường là 100 năm. Lượng phát thải của mỗi khí nhân với GWP cho ra lượng CO₂ tương đương (CO₂e). Ví dụ, theo Báo cáo đánh giá lần thứ năm của IPCC, một tấn mê-tan tương đương khoảng 28 tấn CO₂ trong 100 năm.

Giá trị GWP được IPCC cập nhật theo từng báo cáo đánh giá. Vì vậy, khi so sánh số liệu phát thải giữa các nguồn, cần lưu ý bộ giá trị GWP được sử dụng.

Nồng độ khí nhà kính và nhiệt độ toàn cầu

Trước cách mạng công nghiệp, nồng độ CO₂ trong khí quyển vào khoảng 280 phần triệu (ppm). Hiện nay, nồng độ này đã vượt 420 ppm, mức cao nhất trong ít nhất hàng trăm nghìn năm. Theo IPCC, nhiệt độ bề mặt toàn cầu giai đoạn 2011–2020 đã cao hơn khoảng 1,1°C so với giai đoạn 1850–1900, và con người là nguyên nhân chính. Tổ chức Khí tượng Thế giới cho biết năm 2024 là năm đầu tiên nhiệt độ trung bình toàn cầu vượt 1,5°C so với thời kỳ tiền công nghiệp.

Các nguồn phát thải chủ yếu

Theo hướng dẫn kiểm kê quốc gia của IPCC, phát thải được chia thành các lĩnh vực chính:

• Năng lượng: sản xuất điện, nhiệt; tiêu thụ nhiên liệu trong công nghiệp, giao thông, dân dụng; phát thải phát tán từ khai thác than, dầu khí. Đây là lĩnh vực phát thải lớn nhất cả ở cấp toàn cầu và tại Việt Nam.
• Các quá trình công nghiệp và sử dụng sản phẩm: sản xuất xi măng, thép, hóa chất; sử dụng môi chất lạnh.
• Nông nghiệp, lâm nghiệp và sử dụng đất: canh tác lúa, chăn nuôi, sử dụng phân bón, chuyển đổi rừng; đồng thời rừng cũng là bể hấp thụ carbon quan trọng.
• Chất thải: bãi chôn lấp, xử lý nước thải, đốt chất thải.

Với Việt Nam, đặc điểm đáng chú ý là tỷ trọng phát thải mê-tan từ canh tác lúa nước tương đối lớn, cùng với tốc độ tăng nhanh của phát thải từ năng lượng do công nghiệp hóa.

Giảm phát thải khí nhà kính như thế nào?

Các nhóm giải pháp chủ yếu gồm: chuyển dịch sang năng lượng tái tạo; sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả; điện khí hóa giao thông và công nghiệp; cải tiến quy trình sản xuất; giảm mê-tan trong nông nghiệp và quản lý chất thải; bảo vệ và phát triển rừng. Những giải pháp này là nội dung cốt lõi của các mục tiêu Net Zero và chiến lược tăng trưởng xanh.

Kết luận

Khí nhà kính là chìa khóa để hiểu biến đổi khí hậu. Việc phân biệt các loại khí, hiểu khái niệm CO₂ tương đương và nhận diện nguồn phát thải giúp xây dựng chính sách, đánh giá giải pháp và theo dõi tiến độ giảm phát thải một cách khoa học.

Tài liệu tham khảo

• IPCC (2021), Climate Change 2021: The Physical Science Basis, Báo cáo đánh giá lần thứ sáu, Nhóm công tác I.
• IPCC (2006, cập nhật 2019), Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories.
• WMO (2025), State of the Global Climate 2024.
• NOAA, Trends in Atmospheric Carbon Dioxide.