КОЈИ ГАСОВИ ИЗАЗИВАЈУ ПРЕГРЕВАЊЕ АТМОСФЕРЕ? - НАУКА - 2024

Гасови који изазивају загревање атмосфере су они који апсорбују и емитују инфрацрвено зрачење. Исто тако, гасови који оштећују озонски омотач доприносе прегријавању јер олакшавају већу пенетрацију ултраљубичастог зрачења.

Глобално загревање је пораст просечне температуре у земаљској биосфери која настаје услед ефекта стаклене баште. Овај ефекат је природни феномен који се састоји од блокирања изласка земаљске топлоте (инфрацрвеног зрачења) према свемиру.

Гасови који изазивају прегревање. Извор: лабав кравата

Ову блокаду врше неки од гасова који природно чине земљину атмосферу, попут водене паре и ЦО2. То је феномен који се јавља природно и омогућава планети да има биолошки одговарајућу температуру.

Како гасови греју Земљу?

Основни извор енергије који загрева Земљу је сунчево зрачење, посебно ултраљубичасто зрачење. Делимично га филтрира озонски омотач (О3) у стратосфери.

Ултраљубичасто зрачење (кратки талас) које успева да продире загрева земљину површину, а његова топлота се емитује у простор као инфрацрвено зрачење (дугачак талас). Међутим, људски утицај на процес има због вештачке емисије гасова са ефектом стаклене баште.

Ови гасови апсорбују и емитују топлоту или уништавају озон који регулише улазак ултраљубичастог зрачења. Гасови који доприносе ефекту стаклене баште, било природним путем или људским утицајем, називају се стакленички гасови (ГХГ).

На глобалном нивоу се посебна пажња посвећује глобалном загревању и уништавању озонског омотача. Монтреалски протокол о супстанцама које оштећују озонски омотач је међународни уговор који је ступио на снагу 1989. године и који регулише употребу ових гасова.

Овај протокол је ратификовало 65 земаља амандманом Кигалија од 1. јануара 2019. Са своје стране, Кјотски протокол бави се питањима која се тичу глобалног загревања.

У Кјотском протоколу предвиђено је шест гасова са ефектом стаклене баште који су угљендиоксид, метан, азот оксид, хидрофлуороугљик, перфлуоризовани угљоводоници и сумпор хексафлуорид.

Да би се проценио гас који ствара прегревање, разматра се његов корисни век и потенцијал глобалног загревања (ГВП). ГВП упоређује количину топлоте заробљене гасом и топлоту заробљену ЦО2, чија је ГВП стандардизована на 1.

Главни гасови узрокују прегријавање атмосфере

Водена пара

Водена пара је природна и витална компонента Земљине атмосфере и има веома важну улогу у ефекту стаклене баште због своје способности да апсорбује топлоту. Уз то, вода у течном и чврстом стању одражава соларну енергију, хладећи Земљу.

Угљен диоксид (ЦО2)

Угљени диоксид је главни стакленички гас, одговоран за више од 80% пораста ове појаве. Ниво ЦО2 је алармантно порастао због индустријских и транспортних активности.

Према неким проценама, пре индустријске револуције, атмосферска концентрација ЦО2 достигла је око 280 ппм (делова на милион), а 1998. достигла је 365 ппм. Ово представља стопу пораста од 1,5 ппм годишње и 31% пораст у односу на ниво из 1750.

Концентрација ЦО2. Извор: Ханнес Гробе 21:17, 5. новембра 2006. (УТЦ)

Одређивањем изотопског састава тренутног атмосферског ЦО2 показало се да пораст долази из сагоревања фосилних горива и крчења шума. ЦО2 делује тако што апсорбује и емитује инфрацрвено зрачење и има корисни век од 5 до 200 година.

Метан (ЦХ

Метан је други стакленички гас, који доприноси око 17% загревања, апсорпцијом и зрачењем топлоте. Иако се највећи део овог гаса одвија природно, углавном у мочварама, постоји важан људски допринос (око 50%).

Концентрација метана. Извор: Метан-глобал-просек-2006.јпг: НОААдративни рад: Ортиса

Отприлике 60% метана који тренутно постоји у атмосфери производ је људских (антропских) активности. Међу главним антропским изворима су стока преживача, узгој пиринча, експлоатација фосилних горива и сагоревање биомасе.

Процењени нивои овог гаса пре индустријске ере су 700 ппб (делова по милијарди), а за 1998. достигао је 1,745 ппб, што представља пораст од 149%. Међутим, метан има корисни век у доњој атмосфери, достигавши само 12 година.

Душикови оксиди (НОк)

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

Азот оксид (Н2О) је имао атмосферску концентрацију од 270 ппб пре индустријске ере, да би затим достигао 314 ппб у 1998. То представља повећање концентрације од 16%, а корисни век је 114 година, што га чини врло проблематичним.

Хидрофлуороугљици (ХФЦ)

То су гасови који се користе у различитим индустријским применама, а замењују ЦФЦ ограничене Монтреалским споразумом. Међутим, ХФЦ такође утичу на озонски омотач и имају високу активну постојаност у атмосфери (до 260 година).

Ти гасови нису постојали у атмосфери, људи су их унели и у случају ХФЦ-23 достиже концентрацију од 14 ппт (делова по билијуну).

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)

То је још један гас чији ефекат прегревања иде кроз уништавање озонског омотача. Користи се у високонапонској опреми и производњи магнезијума и има велику постојаност у атмосфери.

Хлорофлуоро-угљени угљеници (ЦФЦ)

ЦФЦ је моћан стакленички гас који оштећује стратосферски озон и регулиран је Монтреалским протоколом. Међутим, у неким се земљама и даље користи, такав је случај и у Кини.

Оштећења озонског омотача су узрокована дисоцијацијом атома хлора када их погодује ултраљубичасто зрачење.

Главни хлорофлуоро-угљени угљеници су ЦФЦ-11, ЦФЦ-12, ЦФЦ-13, ЦФЦ-113, ЦФЦ-114 и ЦФЦ-115. Ови гасови нису постојали у атмосфери, али до 1998. ЦФЦ-11 је већ достигао 268 ппт, уз корисни век 45 година.

Метилхлороформ или трихлоретан (ЦХ3ЦЦЛ3)

То је посебна врста ЦФЦ-а, која се користи као растварач и за чишћење метала. При распадању емитује хлоридне гасове чији атоми хлора доприносе уништавању озонског омотача.

Тропосферски озон (О3)

Тропосферични О3 је озон који се формира на нивоу тла, између површине и висине од 18 км. Иако стратосферски озон доприноси смањењу глобалног прегријавања смањујући улазак ултраљубичастог зрачења, тропосферски озон ствара загревање.

Смог у Харбину (Кина). Извор: Фредрик Рубенссон

Тврди се да је ефекат тропосферског озона контрадикторан. С једне стране ствара површно загревање земље, али истовремено елиминише и друге стакленичке гасове.

У сваком случају, О3 је токсичан гас који поред оштећења различитих материјала оштећује и плућа.

Хлородифлуорометан (ХЦФЦ-22)

Зове се Р-22, безбојни гас и до недавно се највише користи у расхладној опреми. Међутим, данас је у већем делу света забрањена због негативног дејства на озонски омотач.

Угљен-хлорид или тетраклорид угљеника (ЦЦл4)

То је органохлорин који је данас на многим местима забрањен због токсичности, али се широко користио као расхладно средство, средство за гашење, одмашивач и пестицид. Када се ово једињење разгради, он ствара дериватне материје које утичу на озонски омотач.

Тетрафлуорометан или перфлуорометан (ЦФ4)

То је гас познат као Р-14 и користи се као расхладно средство, али има висок капацитет да апсорбује и емитује ултраљубичасту енергију. Животни век је у атмосфери дужи од 50.000 година и потенцијал за глобално загревање од 6.500.

Према Гуиннессовим светским рекордима, тетрафлуорометан је најстарији стакленички гас, мада његов низак удео у атмосфери ограничава његов ефекат.

Хексафлуороетан (Ц2Ф6)

Користи се у расхладним средствима и производњи алуминијума, јер је захваљујући високој енергији својих веза угљеник-флуор врло стабилан. То му даје дуг радни век од најмање 500 година.

Исто тако, има висок потенцијал апсорпције инфрацрвеног зрачења, што га чини проблемом за глобалне температуре. Хексафлуороетан се налази на листи гасова са ефектом стаклене баште из Међувладиног панела за климатске промене (ИПЦЦ).

Сумпор хексафлуорид (СФ6)

То је неотровни гас, пет пута тежи од ваздуха, са ГВП индексом 176 (20.000 пута више од ЦО2). Са друге стране, има корисни век од 3200 година, иако је тако густ да се не успиње до горњих слојева атмосфере.

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. Елсом, ДМ (1992). Атмосферска загађења: глобални проблем.
4. ИПЦЦ (2001). Трећи извештај о оцени климатских промена 2001: научна основа.
5. ИПЦЦ (2018). Глобално загревање од 1,5 ° Ц.
6. Митцхелл, ЈФБ, Јохнс, ТЦ, Грегори, ЈМ и Тетт, СФБ (1995). Климатска реакција на све већи ниво стакленичких гасова и сулфатних аеросола. Природа.
7. Михре, Г., Хигхвоод, ЕЈ, Схине, КП и Стордал, Ф. (1998). Нове процјене зрачења због добро мијешаних стакленичких плинова. Геофизичка истраживачка писма.
8. Родхе, Х. (1990). Поређење доприноса различитих гасова ефекту стаклене баште. Наука.
9. Сцхнеидер, СХ (1989). Ефекат стаклене баште: наука и политика. Наука.