Đêm 21/8/1986, hồ Nyos ở Cameroon (Trung Phi) đột ngột giải phóng một khối khí CO₂ khổng lồ tích tụ dưới đáy. Khí nặng hơn không khí tràn xuống các thung lũng xung quanh, làm khoảng 1.746 người và khoảng 3.500 gia súc chết ngạt chỉ trong một đêm. Hiện tượng này được gọi là "phun trào hồ" (limnic eruption) — rất hiếm, đến nay mới được ghi nhận chắc chắn ở hai hồ trên thế giới. Cơ chế đã được hiểu khá rõ; điều gì đã kích hoạt nó đúng đêm hôm đó thì còn tranh luận.
Một đêm im lặng
Hồ Nyos là một hồ miệng núi lửa sâu, nằm trên vùng cao nguyên núi lửa ở tây bắc Cameroon. Mặt hồ thường xanh trong, yên ả. Quanh hồ và các thung lũng phía dưới có những làng nhỏ của người làm nông và chăn nuôi.
Khoảng 9 giờ tối hôm đó, một số người ở gần hồ nghe tiếng ầm như sấm. Rồi một đám khí trắng mờ dâng lên khỏi hồ, tràn qua mép thấp của miệng núi lửa và chảy xuống các thung lũng như nước, theo lời kể của người sống sót. Nó di chuyển nhanh và đi xa tới khoảng 20–25 km.
Người dân đang ngủ hoặc ngồi trong nhà ngã gục mà không kịp hiểu chuyện gì. Nhiều người sống sót kể họ ngửi thấy mùi lạ như trứng thối hoặc thuốc súng, cảm thấy nóng, rồi bất tỉnh nhiều giờ. Khi tỉnh dậy vào sáng hôm sau, cả làng im lặng: người, bò, chó, chim, côn trùng đều chết. Một số người sống sót có những vết loét trên da.
Mặt hồ đổi từ xanh sang nâu đỏ — do nước giàu sắt từ đáy bị khuấy lên và bị oxy hoá. Mực nước hồ hạ xuống và cây cối ven bờ bị sóng đánh dập.
CO₂ giết người thế nào
CO₂ (khí carbon dioxide) là khí ta thở ra hằng ngày, không độc ở nồng độ thấp. Nhưng nó nặng hơn không khí khoảng một lần rưỡi. Khi một khối CO₂ lớn được giải phóng, nó không bay lên mà sát mặt đất, chảy vào chỗ trũng, đẩy không khí chứa oxy đi. Người ở trong đám khí đó không còn oxy để thở. Ở nồng độ cao, CO₂ làm người ta bất tỉnh trong vài nhịp thở.
Đây cũng là lý do người ta tử vong khi xuống giếng sâu, hầm ủ, hầm chứa nông sản kín, hầm biogas mà không thông khí: khí nặng tích tụ ở đáy. Hồ Nyos là phiên bản khổng lồ của cùng một hiện tượng.
Vì sao hồ "tích" được nhiều khí như vậy
Dưới hồ Nyos, các mạch magma của vùng núi lửa giải phóng CO₂ thấm qua đá vào nước ở đáy hồ. Nước ở độ sâu lớn chịu áp suất cao nên hoà tan được rất nhiều CO₂ — giống như chai nước ngọt có ga đóng nắp.
Hồ Nyos lại có đặc điểm: nó nằm ở vùng nhiệt đới, ít thay đổi nhiệt độ theo mùa, nên các lớp nước gần như không đảo trộn. Lớp nước đáy giàu CO₂ nằm yên ở dưới, lớp nước mặt ở trên như chiếc nắp. Khí cứ thế tích tụ qua nhiều năm.
Khi có một tác động làm lớp nước đáy bị đẩy lên một chút, áp suất giảm, khí thoát ra thành bọt. Bọt khí nổi lên kéo theo nước giàu khí ở dưới lên theo, nước đó lại sủi bọt — phản ứng dây chuyền giống như mở nắp chai nước ngọt sau khi lắc. Chỉ trong thời gian ngắn, một lượng khí cực lớn trào ra khỏi hồ.
Điều gì kích hoạt — chỗ còn tranh cãi
| Giả thuyết kích hoạt | Lập luận |
|---|---|
| Lở đất vào hồ | Một khối đất đá sạt từ vách miệng núi lửa xuống hồ, khuấy lớp nước đáy |
| Mưa lạnh, gió mạnh | Nước mưa lạnh ở bề mặt chìm xuống, phá vỡ thế cân bằng giữa các lớp |
| Hoạt động núi lửa nhỏ dưới đáy | Một đợt phun khí hoặc rung động dưới đáy hồ; một số nhà khoa học từng bảo vệ quan điểm này |
| Tự phát khi bão hoà | Nước đáy đạt gần mức bão hoà khí, chỉ cần một xáo trộn nhỏ |
Đa số nhà khoa học đồng ý về cơ chế phun trào hồ; còn kích hoạt cụ thể thì chưa có bằng chứng quyết định.
Không phải lần đầu: hồ Monoun 1984
Hai năm trước, ngày 15/8/1984, hồ Monoun cách đó khoảng 100 km cũng xảy ra một vụ giải phóng khí, làm 37 người chết. Khi ấy vụ việc chưa được hiểu đầy đủ. Sau Nyos, hai vụ được nghiên cứu cùng nhau, và "phun trào hồ" được công nhận là một loại thảm hoạ tự nhiên riêng.
Làm sao để không lặp lại
Từ năm 2001, các nhóm kỹ sư và nhà khoa học (dẫn đầu là một nhóm Pháp, phối hợp với Cameroon) lắp ống thoát khí vào hồ Nyos. Ý tưởng rất đơn giản: thả một ống dài từ mặt hồ xuống lớp nước đáy, mồi cho nước chảy lên. Khi nước giàu khí lên gần mặt, nó tự sủi bọt và tự đẩy dòng nước tiếp tục chảy lên — như một đài phun nước tự vận hành, xả khí từ từ, an toàn ra không khí. Năm 2011 có thêm hai ống. Hồ Monoun cũng được xử lý tương tự.
Một mối lo khác là bờ đập tự nhiên phía bắc hồ Nyos khá yếu; nếu vỡ, nước sẽ gây lũ cho vùng hạ lưu. Giới khoa học đã khuyến cáo gia cố.
Hồ Kivu nằm giữa Rwanda và CHDC Congo lớn hơn nhiều và chứa cả CO₂ lẫn khí metan, với hàng triệu người sống quanh hồ. Hiện nay người ta khai thác metan từ hồ để phát điện, vừa có năng lượng vừa giảm lượng khí tích tụ.
Đã giải, chưa giải tới đâu
- Đã giải: người và vật chết vì ngạt khí CO₂ giải phóng từ đáy hồ; cơ chế phun trào hồ đã rõ.
- Còn tranh cãi: yếu tố kích hoạt cụ thể đêm 21/8/1986; lượng khí chính xác đã thoát ra.
- Bài học còn nguyên giá trị: khí nặng hơn không khí tích tụ ở chỗ trũng — ở quy mô hồ núi lửa hay quy mô một cái giếng.
Xem/đọc tiếp
- Tìm đọc các báo cáo khoa học về Nyos của Cục Địa chất Mỹ (USGS) và các bài tổng quan về "limnic eruption".
- Áp dụng ngay ở nhà: không xuống giếng sâu, hầm, bể chứa kín, hầm biogas khi chưa thông khí; thấy người ngất dưới hầm thì không nhảy xuống cứu mà gọi cứu hộ 114 và 115 — nhiều người cứu đã chết theo người bị nạn.
- Đọc bài Tunguska cùng mục — một thảm hoạ tự nhiên khác mà lời giải cũng nằm ở vật lý thuần tuý.
Câu hỏi thường gặp
Thảm hoạ hồ Nyos là gì?
Đó là sự kiện đêm 21/8/1986 ở Cameroon, khi hồ Nyos giải phóng đột ngột một khối khí CO₂ lớn tích tụ dưới đáy. Khí tràn xuống thung lũng làm khoảng 1.746 người và khoảng 3.500 gia súc chết ngạt.
Phun trào hồ (limnic eruption) là gì?
Phun trào hồ là hiện tượng khí CO₂ hoà tan trong lớp nước sâu của hồ đột ngột thoát ra ồ ạt, như mở nắp chai nước có ga sau khi lắc. Đến nay mới ghi nhận chắc chắn ở hồ Nyos và hồ Monoun tại Cameroon.
Vì sao khí CO₂ lại làm chết người?
CO₂ nặng hơn không khí nên khi thoát ra với lượng lớn, nó tràn sát mặt đất và đẩy không khí chứa oxy đi. Người ở trong đám khí bị ngạt vì thiếu oxy và có thể bất tỉnh rất nhanh.
Hồ Nyos còn nguy hiểm không?
Nguy cơ đã giảm nhiều nhờ các ống thoát khí lắp từ năm 2001 và bổ sung năm 2011, giúp xả khí từ từ. Tuy vậy bờ đập tự nhiên của hồ vẫn được theo dõi vì có điểm yếu.
Vì sao xuống giếng sâu, hầm kín có thể bị ngạt?
Các khí nặng như CO₂ tích tụ ở đáy giếng, hầm kín và đẩy oxy đi, giống hiện tượng ở hồ Nyos với quy mô nhỏ. Cần thông khí trước khi xuống và không tự nhảy xuống cứu người bị ngất mà gọi lực lượng cứu hộ.
