ЕФЕКАТ СТАКЛЕНЕ БАШТЕ: КАКО СЕ ПРОИЗВОДИ, УЗРОЦИ, ГАСОВИ, ПОСЛЕДИЦЕ - ЖИВОТНА СРЕДИНА - 2025

Ефекат стаклене баште је природни процес у којем атмосфера задржава део инфрацрвеног зрачења емитованог са Земље и тако га загрева. Ово инфрацрвено зрачење потиче од загревања произведеног на земљиној површини сунчевим зрачењем.

Овај процес се дешава зато што Земља као непрозирно тело апсорбује соларно зрачење и емитује топлоту. У исто време, пошто постоји атмосфера, топлота не излази потпуно у свемир.

Шема ефекта стаклене баште. Извор: Роберт А. Рохде (лет змајева на енглеској Википедији), превод на шпански фелик, адаптацијски изглед Баскуеттеур

Део топлоте се у свим смеровима апсорбује и поново емитује гасовима који чине атмосферу. Дакле, Земља одржава одређену топлотну равнотежу која успоставља просечну температуру од 15 ºЦ, гарантујући променљив распон у коме се живот може развијати

Израз "ефекат стаклене баште" је сличан стакленицима за узгој биљака у климатским климама где је температура околине нижа од потребне. У тим растућим кућама пластични или стаклени кров омогућава пролазак сунчеве светлости, али спречава излазак топлоте.

На тај се начин одржава топла микроклима повољна за развој биљака, без обзира на ниже спољашње температуре.

Најрелевантнији гасови у ефекту стаклене баште су водена пара, угљен диоксид (ЦО2) и метан. Затим, као резултат загађења које ствара човек, укључују се и други гасови и ниво ЦО2 расте.

ЦО2 гасови, водена пара и метан у атмосфери

Ови гасови укључују азотне оксиде, хидрофлуороугљоводонике, перфлуоризоване угљоводонике, сумпорни хексафлуорид и хлорофлуороугљоводонике.

Да ли је ефекат стаклене баште добар или лош?

Ефекат стаклене баште је од суштинског значаја за живот на Земљи, јер гарантује одговарајући температурни опсег за његово постојање. Већина биохемијских процеса захтева температуру између -18 ° Ц и 50 ° Ц.

У геолошкој прошлости је дошло до флуктуације у земљиној просечној температури, било да се повећавају или смањују. У последња два века дошло је до процеса сталног повећања глобалне температуре.

Разлика је у томе што је тренутно стопа пораста посебно висока и чини се да је повезана са људском активношћу. Ове активности стварају стакленичке гасове који наглашавају ту појаву.

У чему је онда проблем?

Људи упорно додају загађиваче животној средини од средине 18. века, као резултат индустријализације. Међу тим загађивачима је емисија гасова који доприносе ефекту стаклене баште, било зато што апсорбују топлоту или оштећују озонски омотач.

Озонски омотач се налази у горњем делу стратосфере и филтрира ултраљубичасто (више енергетско) сунчево зрачење. Што више ултраљубичастог зрачења долази до више топлоте и уз то мутагени ефекти.

С друге стране, гасови који задржавају топлоту као што су ЦО2 и метан смањују губитак топлотне емисије са Земље. Док су међу гасовима који оштећују озонски омотач сва једињења флуора и хлора.

Последице пораста ефекта стаклене баште су повећање температуре Земље. То заузврат изазива низ климатских промена, укључујући топљење поларног и леденичког леда.

Како се ствара ефекат стаклене баште?

- Земљина атмосфера

Слојеви атмосфере

Разумевање основних елемената хемијског састава и структуре атмосфере је од суштинске важности за разумевање ефекта стаклене баште.

Хемијски састав Земљине атмосфере

У саставу Земљине атмосфере доминира азот (Н), 79%, а кисеоник (О2) 20%. Преосталих 1% чине разни гасови, од којих су најбројнији Аргон (Ар = 0,9%) и ЦО2 (0,03%).

Ови гасови не могу да апсорбују сунчеву светлост, односно енергију кратког таласа коју емитује Сунце (видљиви и ултраљубичасти спектар).

Слојеви атмосфере

Највећи део атмосферских гасова концентрисан је у траци која иде са земљине површине до висине од 50 км. То је због привлачности коју гравитациона сила ствара на гасове који чине атмосферу.

У тих првих 50 км атмосфере препозната су два слоја, први од 0 до 10 км, а други од 10 до 50 км. Први се назива тропосфера и концентрише отприлике 75% гасовите масе атмосфере.

Друга је стратосфера која концентрише 24% атмосферске гасовите масе, а у њеном горњем делу је озонски омотач. Озонски омотач је кључан за разумевање ефекта стаклене баште, јер је одговоран за фиксирање ултраљубичастих зрака са Сунца.

Иако се над тим слојевима атмосфере протежу још три слоја, два најнижа су одлучујући фактори ефекта стаклене баште.

- Ефекат стаклене баште

Главни елементи процеса којим се ствара ефекат стаклене баште су Сунце, Земља и атмосферски гасови. Сунце је извор енергије, Земља прималац те енергије и емитер топлоте и гасова играју различите улоге у складу са својим својствима.

Соларна енергија

Сунце у основи емитује високоенергетско зрачење, што одговара видљивим и ултраљубичастим таласним дужинама електромагнетног спектра. Температура емисије ове енергије достиже 6.000 ° Ц, али већина се расипа на том путу.

Од 100% сунчеве енергије која доспије у атмосферу, око 30% се одражава на свемир (албедо ефекат). 20% апсорбује атмосфера, углавном суспендоване честице и озонски омотач, а преосталих 50% загрева земљину површину. Овај видео одражава овај поступак:

Земља

Као и свако тело, и Земља емитује зрачење, што је у овом случају дуговално зрачење (инфрацрвено). Инфрацрвено зрачење које емитује Земља долази из свог жаруља (геотермална енергија), али температура емисије је ниска (готово 0 ° Ц).

Међутим, Земља прима соларну енергију која је такође загрева и емитује додатно инфрацрвено зрачење.

Са друге стране, Земља одражава важан део сунчевог зрачења због свог албеда (светлосног тона или белине). Овај албедо углавном настаје због облака, водених леда и леда.

Узимајући у обзир албедо и удаљеност од планете до Сунца, температура Земље требало би да буде -18 ºЦ (ефективна температура). Ефективна температура односи се на оно што би тело требало имати само с обзиром на албедо и удаљеност.

Међутим, стварна просечна температура Земље је око 15 ° Ц са разликом 33 ° Ц у односу на ефективну температуру. У овој израженој разлици између стварне и ефективне температуре атмосфера игра фундаменталну улогу.

Атмосфера

Кључно за температуру Земље је њена атмосфера, да није постојала, планета би била трајно залеђена. Атмосфера је прозирна већем делу краткоталасног зрачења, али не и великом делу дуговалног (инфрацрвеног) зрачења.

Пропуштајући сунчево зрачење, Земља се загрева и емитује инфрацрвено зрачење (топлоту), али атмосфера апсорбује део те топлоте. На тај начин слојеви атмосфере и облаци постају врући и емитују топлоту у свим правцима.

Ефекат стаклене баште

Процес глобалног загревања атмосферским задржавањем инфрацрвеног зрачења познат је као ефекат стаклене баште.

Стакленик у Кев Гарденс (Енглеска). Извор: хттпс://цоммонс.викимедиа.орг/вики/Филе:Кев_гарденс_греенхоусе.ЈПГ

Име потице по пољопривредним пластеницима, где се узгајају врсте којима је потребна виша температура од постојећих у производном подручју. Због тога ове растуће куће имају кров који омогућава пролазак сунчеве светлости, али задржава и топлоту која се емитује.

На тај је начин могуће створити топлу микроклиму за оне врсте којима је потребан у свом расту.

Узроци

Иако је ефекат стаклене баште природан процес, он се мења човековим деловањем (антропним деловањем). Стога је потребно разликовати природне узроке појаве и антропске преинаке.

- Природни узроци

Соларна енергија

Кратковално (високоенергетско) електромагнетно зрачење Сунца је оно што загрева Земљину површину. Ово загревање изазива емисију дуговалног (инфрацрвеног) зрачења, односно топлоту, у атмосферу.

Геотермална енергија

Средиште планете је са жарном нити и ствара додатну топлоту од оне коју производи соларна енергија. Та се топлота преноси путем земљине коре углавном преко вулкана, фумарола, гејзира и других врелих извора.

Атмосферска композиција

Својства гасова који чине атмосферу одређују да соларно зрачење допире до Земље и да се инфрацрвено зрачење делимично задржава. Неки гасови као што су водена пара, ЦО2 и метан су посебно ефикасни у задржавању атмосферске топлоте.

Природни доприноси гасова са ефектом стаклене баште

Они гасови који задржавају инфрацрвено зрачење због загревања Земљине површине називају се стакленички гасови. Ови гасови се природно производе као ЦО2 који доприноси дисању живих бића.

Океани такође размењују велике количине ЦО2 са атмосфером, а природни пожари такође доприносе ЦО2. Океани су природни извор других гасова са ефектом стаклене баште, као што је азотни оксид (НОк).

Са друге стране, микробна активност у тлима је такође извор ЦО2 и НОк. Уз то, пробавни процеси животиња доприносе великим количинама метана у атмосфери.

- Антропогени узроци

Производња топлоте

Људске активности не само да доприносе гасовима који повећавају ефекат стаклене баште, већ и дају додатну топлоту. Део испоручене топлоте долази од сагоревања фосилних горива, а други од смањења ефекта албедо.

Расподјела температуре на земљиној површини. Извор: хттпс://цоммонс.викимедиа.орг/вики/Филе:СурфацеТемпературе.јпг

Ово последње је последица веће апсорпције сунчеве енергије тамним вештачким површинама као што је асфалт. Различита истраживања показују да велики градови стварају нето унос топлине између 1,5 и 3 ° Ц.

Индустријске активности

Индустрија уопште емитује додатну топлоту у атмосферу као и разне гасове који утичу на ефекат стаклене баште. Ови гасови могу да апсорбују и емитују топлоту (нпр: ЦО2) или униште озонски омотач (нпр: НОк, ЦФЦ и други).

Аутомобилски саобраћај

Велика концентрација возила у градовима одговорна је за највећи део ЦО2 који се додаје у атмосферу. Аутомобилски саобраћај доприноси око 20% укупног ЦО2 генерисаног сагоревањем фосилних горива.

Производња електричне енергије и грејање

Сагоревање угља, гаса и нафтних деривата за производњу електричне енергије и грејања доприноси скоро 50% ЦО2.

Производна и грађевинска индустрија

Ове индустријске активности заједно доприносе скоро 20% ЦО2 произведеног сагоревањем фосилних горива.

шумски пожари

Шумски пожари су такође изазвани људским активностима и годишње у атмосферу испуштају милионе тона гасова са ефектом стаклене баште.

Одлагалишта отпада

Акумулација отпада и процеси ферментације који се одвијају, као и спаљивање наведеног отпада, извор су стакленичких гасова.

Пољопривреда

Пољопривредна активност доприноси више од 3 милиона тона метана годишње у атмосферу. Међу усевима који у том смислу највише доприносе је и рижа.

У случају риже, допринос метана долази из екосистема који ствара његов систем култивације. То је зато што се пиринач сади у листу воде, стварајући тако вештачку мочвару.

У мочварама бактерије разграђују органске материје у анаеробним условима производећи метан. Ова култура може допринети до 20% метана убризгаваног у атмосферу.

Друга жетва чије руковођење ствара гасове са ефектом стаклене баште је шећерна трска, јер се спаљује пре жетве и ствара велику количину ЦО2.

Преживела стока

Прежари попут крава конзумирају влакнасту траву кроз ферментацијске процесе које спроводе бактерије у свом пробавном систему. Наведена ферментација дневно отпушта 3 до 4 литре плина метана у атмосферу за сваку животињу.

Само с обзиром на стоку, процењује се допринос који одговара 5% гасова са ефектом стаклене баште.

- Ланчана реакција

Пораст глобалне температуре који изазива повећање гасова са ефектом стаклене баште, индукује ланчану реакцију. Како температура океана расте, испуштање ЦО2 у атмосферу расте.

Исто тако, топљењем стубова и вечном мразом ослобађа се ЦО2 који је тамо заробљен. Такође при вишим температурама околине долази до већих појава шумских пожара и више ЦО2 се ослобађа.

Гасови стаклене баште

Неки гасови попут водене паре и ЦО2 делују у природном процесу ефекта стаклене баште. Са своје стране, антропски процес укључује и друге гасове поред ЦО2.

Глобалне криве трендова накупљања различитих гасова са ефектом стаклене баште. Извор: Гасес_де_ефецто_инвернадеро.пнг: ДоугласГреендеривативни рад: Ортиса (разговор) изведени рад: Ортиса

Кјото протокол разматра емисију шест гасова са ефектом стаклене баште, укључујући угљен диоксид (ЦО2) и метан (ЦХ4). Такође, азотни оксид (Н2О), хидрофлуоро-угљеник (ХФЦ), перфлуоризовани угљоводоници (ПФЦ) и сумпорни хексафлуорид (СФ6).

Водена пара

Водена пара је један од најважнијих гасова са ефектом стаклене баште због своје способности апсорпције топлоте. Међутим, равнотежа се ствара зато што вода у течном и чврстом стању одражава соларну енергију и хлади Земљу.

Угљен диоксид (ЦО2)

Угљени диоксид је главни дугогодишњи стакленички гас у атмосфери. Овај гас је одговоран за 82% повећања ефекта стаклене баште који се догодио последњих деценија.

Током 2017. године Светска метеоролошка организација известила је о глобалној концентрацији ЦО2 од 405,5 ппм. Ово представља повећање од 146% у односу на нивое процењене пре 1750. године (прединдустријска ера).

Метан (ЦХ

Метан је други најзначајнији стакленички гас, који доприноси загријавању око 17%. 40% метана производи се из природних извора, углавном мочвара, док преосталих 60% настају људским активностима.

Међу тим активностима су узгајање преживара, узгој пиринча, експлоатација фосилних горива и сагоревање биомасе. Атмосферски ЦХ4 у 2017. години достигао је концентрацију од 1,859 ппм што је 257% више од нивоа прединдустријске.

Душикови оксиди (НОк)

НОк доприносе уништавању стратосферског озона, повећавајући количину ултраљубичастог зрачења која продире кроз Земљу. Ови гасови потичу из индустријске производње азотне киселине и адипинске киселине, као и из употребе ђубрива.

До 2017. године, ови гасови су достигли атмосферску концентрацију од 329,9 ппм, што је еквивалент 122% од нивоа процењеног за прединдустријску еру.

Хидрофлуороугљици (ХФЦ)

Ови гасови се користе у разним индустријским применама за замену ЦФЦ-а. Међутим, ХФЦ такође утичу на озонски омотач и имају веома високу активну постојаност у атмосфери.

Перфлуоризовани угљоводоници (ПФЦ)

ПФЦ се производе у спалионицама за процес топљења алуминијума. Попут ХФЦ-а, они имају високу постојаност у атмосфери и утичу на интегритет слоја стратосферског озона.

Сумпор хексафлуорид (СФ6)

Овај гас такође има негативан утицај на озонски омотач, као и високу постојаност у атмосфери. Користи се у високонапонској опреми и производњи магнезијума.

Хлорофлуоро-угљени угљеници (ЦФЦ)

ЦФЦ је моћан стакленички гас који оштећује стратосферски озон и регулиран је Монтреалским протоколом. Међутим, у неким земљама, попут Кине, и даље се користи у различитим индустријским процесима.

Какав је ефекат стаклене баште на жива бића?

- Гранични услови

Живот какав знамо није могућ изнад одређених температура. Само су неке термофилне бактерије способне да настањују околину са температурама изнад 100 ° Ц.

Витална температура

Опћенито, амплитуда температурних варијација која омогућава већину активног живота се креће од -18 ºЦ до 50 ºЦ. Исто тако, животни облици могу постојати у латентном стању на температурама од -200 ° Ц и 110 ° Ц.

Већина врста животиња и биљака има још ограниченији опсег толеранције на собну температуру.

- Динамични баланс температуре

Ефекат стаклене баште представља позитиван природни процес за живот на планети, јер гарантује тај витални опсег температуре. Али то је тако све док се одржава одговарајућа равнотежа између улаза соларне енергије и излаза инфрацрвеног зрачења.

Равнотежа

Равнотежа је загарантована јер природа производи готово онолико стакленичких гасова колико их имобилизује. Океан производи око 300 гигатона ЦО2, али апсорбује нешто више.

Исто тако, вегетација производи око 440 гигатона ЦО2, а истовремено поставља око 450.

Последице ефекта стаклене баште због загађења

Антропско загађење доприноси додатним количинама гасова са ефектом стаклене баште, нарушавајући природни динамички баланс. Иако су ови износи много мањи од оних које је створила природа, они су довољни да се ова равнотежа разбије.

То има озбиљне последице за планетарну топлотну равнотежу и заузврат за живот на Земљи.

Глобално загревање

Повећање концентрације гасова са ефектом стаклене баште генерише пораст глобалне просечне температуре. Заправо се процењује да је просечна глобална температура порасла за 1,1 ° Ц од преиндустријске ере.

С друге стране, назначено је да је период од 2015. до 2019. године био најтоплији досад.

Топање леда

Повећање температуре доводи до топљења поларног леда и глечера широм света. То подразумева пораст нивоа мора и промену морских струја.

Промена климе

Иако не постоји потпуни договор о процесу климатских промена насталих као последица глобалног загревања, реалност је да се клима планете мења. То је доказано изменама морских струја, обрасцима ветра и падавинама, између осталих аспеката.

Неравнотеже становништва

Измена станишта услед повећања температуре утиче на популацију и биолошко понашање врсте. У неким случајевима постоје врсте које повећавају своју популацију и проширују њихов опсег распрострањености.

Међутим, оне врсте које имају врло уске температурне опсеге за раст и размножавање могу у великој мјери смањити своју популацију.

Смањење производње хране

У многим пољопривредним и сточарским областима производња се смањује, јер пораст температуре утиче на врсте. С друге стране, еколошке измјене резултирају ширењем пољопривредних штеточина.

Здравство

Векторске болести

Како се просечна планетарна температура повећава, неке животиње са векторима болести проширују свој географски распон. Тако се случајеви тропских болести дешавају изван њиховог природног домета.

Шок

Повећање температуре може произвести такозвани топлотни шок или топлотни удар, који подразумева екстремну дехидрацију. Ова ситуација може изазвати озбиљно затајење органа, посебно погађа децу и старије особе.

Превенција и решења

Да би се спречио пораст ефекта стаклене баште, потребно је смањити емисију гасова који га узрокују. Ово захтева мере које се крећу од свести јавности, преко националног и међународног законодавства, до технолошких промена.

Међутим, према међувладином панелу за климатске промјене (ИПЦЦ), није довољно за смањење емисије. Поред тога, потребно је смањити тренутну концентрацију гасова са ефектом стаклене баште у атмосфери да би се зауставило глобално загревање.

У том смислу, решење је повећати вегетацијски покров за фиксирање атмосферског ЦО2. Друга је примена технолошких система за филтрирање ваздуха за екстракцију ЦО2 и фиксирање у индустријским производима.

До сада, напори да се постигну међународни споразуми попут Кјотског протокола нису испунили њихове циљеве. Са друге стране, технолошка достигнућа за вађење атмосферског ЦО2 су само на нивоу прототипа.

Превенција

Да би се спречио пораст ефекта стаклене баште, потребно је смањити производњу гасова са ефектом стаклене баште. То подразумева низ акција које укључују развој грађанске свести, законодавне мере, технолошке промене.

Свесност

Грађани који су свесни проблема глобалног загревања који настаје порастом ефекта стаклене баште су од суштинског значаја. На овај начин се обезбеђује неопходни социјални притисак како би владе и економске силе предузеле потребне мере.

Правни оквир

Главни међународни споразум у борби против проблема производње стакленичких плинова је Кјотски протокол. Међутим, до сада овај правни инструмент није био ефикасан у смањењу стопе емисије гасова са ефектом стаклене баште.

Неке од главних индустријализованих земаља са вишим стопама емисије нису потписале продужење протокола за свој други мандат. Због тога је за постизање стварног ефекта неопходан строжи национални и међународни правни оквир.

Технолошке промене

Да би се смањила емисија гасова са ефектом стаклене баште потребна је реинжењеринг индустријских процеса. Слично томе, потребно је промовисати употребу обновљивих извора енергије и смањити употребу фосилних горива.

С друге стране, од суштинског је значаја да се смањи загађивачки отпад уопште.

Решења

Према мишљењу стручњака, није довољно смањити емисију гасова са ефектом стаклене баште, већ је потребно и да се смање тренутне концентрације у атмосфери. За то су предложене различите алтернативе које могу користити веома једноставне или софистициране технологије.

Угљен карбони

Због тога се препоручује повећање покривености шумама и џунглама, као и примена стратегија попут зелених кровова. Биљке фиксирају атмосферски ЦО2 у својим биљним структурама, извлачећи га из атмосфере.

Пумпе за вађење угљеника

До сада је вађење ЦО2 из атмосфере скупо са енергетског становишта и има велике економске трошкове. Међутим, истраживање је у току да би се пронашли ефикасни начини за филтрирање ваздуха и уклањање ЦО2.

Један од ових предлога већ је у фази пилот фабрике и развијају га универзитети у Цалгари и Царнегие Меллон. Ова биљка користи раствор калијум хидроксида као замку воде и каустичног калцијума, кроз који се филтрира ваздух.

У том процесу се задржава ЦО2 садржан у ваздуху, формирајући калцијум карбонат (ЦаЦО3). Након тога се калцијум-карбонат загрева и ослобађа ЦО2 примењујући добијени пречишћени ЦО2 за индустријску употребу.

Библиографске референце

1. Болин, Б. и Доос, БР ефекат стаклене баште.
2. Цабаллеро, М., Лозано, С. и Ортега, Б. (2007). Ефекат стаклене баште, глобално загревање и климатске промене: перспектива науке о земљи. Универзитетски дигитални магазин.
3. Цармона, ЈЦ, Боливар, ДМ и Гиралдо, ЛА (2005). Гас метана у сточној производњи и алтернативе за мерење његових емисија и смањење утицаја на животну средину и производњу. Колумбијски часопис за сточарске науке.
4. Елсом, ДМ (1992). Атмосферска загађења: глобални проблем.
5. Мартинез, Ј. и Фернандез, А. (2004). Климатске промене: поглед из Мексика.
6. Сцхнеидер, СХ (1989). Ефекат стаклене баште: наука и политика. Наука.