Jakie gazy powodują przegrzanie atmosfery?

5244
Simon Doyle
Jakie gazy powodują przegrzanie atmosfery?

Gazy, które powodują przegrzanie atmosfery, to te, które pochłaniają i emitują promieniowanie podczerwone. Podobnie gazy, które uszkadzają warstwę ozonową, przyczyniają się do przegrzania, ponieważ ułatwiają większą penetrację promieniowania ultrafioletowego..

Globalne ocieplenie to wzrost średniej temperatury w ziemskiej biosferze, który występuje w wyniku efektu cieplarnianego. Efekt ten jest naturalnym zjawiskiem polegającym na blokowaniu wyjścia ciepła ziemskiego (promieniowania podczerwonego) w kierunku przestrzeni kosmicznej..

Gazy, które powodują przegrzanie. Źródło: luźny krawat [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Tę blokadę wywołują niektóre gazy, które naturalnie tworzą atmosferę ziemską, takie jak para wodna i CO2. Jest to zjawisko, które występuje naturalnie i pozwala planecie mieć biologicznie odpowiednią temperaturę..

Indeks artykułów

  • 1 Jak gazy ogrzewają Ziemię?
  • 2 Główne gazy powodują przegrzanie atmosfery
    • 2.1 Para wodna
    • 2.2 Dwutlenek węgla (CO2)
    • 2,3 Metan (CH4)
    • 2.4 Tlenki azotu (NOx)
    • 2.5 Wodorofluorowęglowodory (HFC)
    • 2.6 Węglowodór perfluorowany (PFC)
    • 2,7 sześciofluorek siarki (SF6)
    • 2.8 Chlorofluorowęglowodory (CFC)
    • 2.9 Metylochloroform lub trichloroetan (CH3CCL3)
    • 2.10 Ozon troposferyczny (O3)
    • 2.11 Chlorodifluorometan (HCFC-22)
    • 2.12 Chlorek węgla lub tetrachlorek węgla (CCl4)
    • 2.13 Tetrafluorometan lub perfluorometan (CF4)
    • 2,14 Heksafluoroetan (C2F6)
    • 2.15 Sześciofluorek siarki (SF6)
  • 3 Odnośniki bibliograficzne

Jak gazy ogrzewają Ziemię?

Podstawowym źródłem energii ogrzewającej Ziemię jest promieniowanie słoneczne, a zwłaszcza promieniowanie ultrafioletowe. Jest częściowo filtrowany przez warstwę ozonową (O3) w stratosferze.

Promieniowanie ultrafioletowe (fala krótka), które udaje się przeniknąć, ogrzewa powierzchnię ziemi, a jej ciepło jest emitowane w przestrzeń kosmiczną jako promieniowanie podczerwone (fale długie). Jednak proces ten ma wpływ na człowieka ze względu na sztuczną emisję gazów cieplarnianych.

Gazy te pochłaniają i emitują ciepło lub niszczą ozon, który reguluje przedostawanie się promieniowania ultrafioletowego. Gazy, które przyczyniają się do efektu cieplarnianego, w sposób naturalny lub w wyniku wpływu antropicznego, nazywane są gazami cieplarnianymi (GHG)..

Na całym świecie szczególną uwagę przywiązuje się do globalnego ocieplenia i niszczenia warstwy ozonowej. Protokół montrealski w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową jest międzynarodowym traktatem, który wszedł w życie w 1989 roku i reguluje użycie tych gazów..

Protokół ten został ratyfikowany przez 65 krajów poprawką z Kigali z 1 stycznia 2019 r. Ze swojej strony Protokół z Kioto porusza kwestie związane z globalnym ociepleniem..

Protokół z Kioto obejmuje sześć gazów cieplarnianych, którymi są dwutlenek węgla, metan, podtlenek azotu, wodorofluorowęglowodór, perfluorowany węglowodór i sześciofluorek siarki..

Aby ocenić gaz, który powoduje przegrzanie, bierze się pod uwagę jego żywotność i współczynnik ocieplenia globalnego (GWP). GWP porównuje ilość ciepła uwięzionego przez gaz z ciepłem uwięzionym przez CO2, którego GWP jest znormalizowany do 1.

Główne gazy powodują przegrzanie atmosfery

Para wodna

Para wodna jest naturalnym i istotnym składnikiem atmosfery ziemskiej i odgrywa bardzo ważną rolę w efekcie cieplarnianym ze względu na jej zdolność do pochłaniania ciepła. Ponadto woda w stanie ciekłym i stałym odbija energię słoneczną, chłodząc Ziemię..

Dwutlenek węgla (CO2)

Dwutlenek węgla jest głównym gazem cieplarnianym, odpowiadającym za ponad 80% wzrostu tego zjawiska. Poziomy CO2 wzrosły alarmująco ze względu na działalność przemysłową i transportową.

Według niektórych szacunków, przed rewolucją przemysłową stężenie CO2 w atmosferze dochodziło do około 280 ppm (części na milion), aw 1998 r. Do 365 ppm. Oznacza to wzrost o 1,5 ppm rocznie i 31% wzrost w stosunku do poziomów 1750..


Stężenie CO2. Źródło: Hannes Grobe 21:17, 5 listopada 2006 (UTC) [CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)]

Określając skład izotopowy obecnego atmosferycznego CO2 wykazano, że wzrost ten wynika ze spalania paliw kopalnych i wylesiania. CO2 pochłania i emituje promieniowanie podczerwone, a jego żywotność wynosi od 5 do 200 lat.

Metan (CH4)

Metan jest drugim gazem cieplarnianym, odpowiedzialnym za około 17% ocieplenia, poprzez pochłanianie i napromieniowanie ciepła. Chociaż większość tego gazu występuje naturalnie, głównie na bagnach, istnieje znaczny udział człowieka (około 50%).

Stężenie metanu. Źródło: Methane-global-Average-2006.jpg: NOA Praca dodatkowa: Ortisa [domena publiczna]

Około 60% metanu, który obecnie występuje w atmosferze, jest produktem działalności człowieka (antropicznej). Do głównych źródeł antropicznych należą przeżuwacze, uprawa ryżu, eksploatacja paliw kopalnych i spalanie biomasy..

Szacowany poziom tego gazu przed erą przemysłową wynosi 700 ppb (części na miliard), aw 1998 r. Osiągnął 1745 ppb, co oznacza wzrost o 149%. Jednak metan ma żywotność w niższych warstwach atmosfery, sięgającą zaledwie 12 lat.

Tlenki azotu (NOx)

NOx, zwłaszcza podtlenek azotu, przyczyniają się do niszczenia ozonu w stratosferze poprzez zwiększenie ilości promieniowania ultrafioletowego, które przenika do Ziemi. Gazy te pochodzą z przemysłowej produkcji kwasu azotowego, kwasu adypinowego i stosowania nawozów..

Podtlenek azotu (N2O) miał stężenie atmosferyczne 270 ppb przed erą przemysłową, by następnie osiągnąć 314 ppb w 1998 r. Stanowi to 16% wzrost jego stężenia, a jego okres użytkowania wynosi 114 lat, co czyni go bardzo problematycznym..

Wodorofluorowęglowodory (HFC)

Są to gazy używane w różnych zastosowaniach przemysłowych, zastępujące CFC ograniczone porozumieniem montrealskim. Jednak HFC wpływają również na warstwę ozonową i mają wysoką trwałość aktywną w atmosferze (do 260 lat).

Gazy te nie występowały w atmosferze, zostały wprowadzone przez człowieka iw przypadku HFC-23 osiąga stężenie 14 ppt (części na bilion).

Węglowodór perfluorowany (PFC)

PFC są produkowane w spalarniach do procesu wytapiania aluminium. Podobnie jak HFC mają wysoką trwałość w atmosferze i wpływają na integralność stratosferycznej warstwy ozonowej..

Sześciofluorek siarki (SF6)

To kolejny gaz, którego efekt przegrzania następuje poprzez zniszczenie warstwy ozonowej. Jest stosowany w sprzęcie wysokiego napięcia i do produkcji magnezu i ma wysoką trwałość w atmosferze.

Chlorofluorowęglowodory (CFC)

CFC to silny gaz cieplarniany, który niszczy ozon w stratosferze i podlega regulacji Protokołu Montrealskiego. Jednak w niektórych krajach jest nadal używany, na przykład w Chinach.

Uszkodzenie warstwy ozonowej jest spowodowane dysocjacją atomów chloru pod wpływem promieniowania ultrafioletowego..

Główne chlorofluorowęglowodory to CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 i CFC-115. Gazy te nie występowały w atmosferze, ale w 1998 roku CFC-11 osiągnął już 268 ppt, a jego okres użytkowania wynosił 45 lat..

Metylochloroform lub trichloroetan (CH3CCL3)

Jest to szczególny rodzaj CFC, stosowany jako rozpuszczalnik i do czyszczenia metali. Podczas rozkładu wydziela gazy chlorkowe, których atomy chloru przyczyniają się do niszczenia warstwy ozonowej.

Ozon troposferyczny (O3)

O3 w troposferze to ozon, który tworzy się na poziomie gruntu, między powierzchnią a wysokością 18 km. Chociaż ozon w stratosferze przyczynia się do zmniejszenia globalnego przegrzania poprzez ograniczenie wnikania promieniowania ultrafioletowego, ozon troposferyczny powoduje ocieplenie.

Smog w Harbin (Chiny). Źródło: Fredrik Rubensson [CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)]

Stwierdzono, że wpływ ozonu troposferycznego jest sprzeczny. Z jednej strony powoduje powierzchowne ocieplenie ziemi, ale jednocześnie eliminuje inne gazy cieplarniane.

W każdym razie O3 jest toksycznym gazem, który oprócz niszczenia różnych materiałów powoduje uszkodzenie płuc.

Chlorodifluorometan (HCFC-22)

Nazywa się R-22, gaz bezbarwny i do niedawna najczęściej stosowany w urządzeniach chłodniczych. Jednak obecnie jest on zakazany w większości krajów na świecie ze względu na jego negatywny wpływ na warstwę ozonową.

Chlorek węgla lub czterochlorek węgla (CCl4)

Obecnie jest to chloroorganiczny, zakazany w wielu miejscach ze względu na jego toksyczność, ale był szeroko stosowany jako czynnik chłodniczy, środek gaśniczy, odtłuszczacz i pestycyd. Gdy związek ten ulega degradacji, wytwarza substancje pochodne, które oddziałują na warstwę ozonową..

Tetrafluorometan lub perfluorometan (CF4)

Jest to gaz znany jako R-14 i używany jako czynnik chłodniczy, ale ma dużą zdolność pochłaniania i emitowania energii ultrafioletowej. Jego żywotność w atmosferze wynosi ponad 50 000 lat, a współczynnik ocieplenia globalnego wynosi 6500..

Według Rekordów Guinnessa tetrafluorometan jest najbardziej trwałym gazem cieplarnianym, chociaż jego niski udział w atmosferze ogranicza jego działanie..

Heksafluoroetan (C2F6)

Znajduje zastosowanie w czynnikach chłodniczych oraz przy produkcji aluminium, ponieważ dzięki wysokiej energii wiązań węgiel-fluor jest bardzo stabilny. Daje to długą żywotność co najmniej 500 lat..

Podobnie ma duży potencjał pochłaniania promieniowania podczerwonego, co sprawia, że ​​jest problemem przy globalnych temperaturach. Heksafluoroetan znajduje się na liście gazów cieplarnianych Międzyrządowego Zespołu ds.Zmian Klimatu (IPCC).

Sześciofluorek siarki (SF6)

Jest to nietoksyczny gaz, pięciokrotnie cięższy od powietrza, o wskaźniku GWP równym 176 (20 000 razy większym niż CO2). Z drugiej strony ma okres użytkowania wynoszący 3200 lat, chociaż ze względu na swoją gęstość nie unosi się do wyższych warstw atmosfery..

Odnośniki bibliograficzne

  1. Bolin, B. i Doos, B.R. Efekt cieplarniany.
  2. Caballero, M., Lozano, S. i Ortega, B. (2007). Efekt cieplarniany, globalne ocieplenie i zmiana klimatu: perspektywa nauki o Ziemi. University Digital Magazine.
  3. Elsom, D.M. (1992). Zanieczyszczenie atmosfery: problem globalny.
  4. IPCC (2001). Trzeci raport oceniający zmiany klimatu 2001: podstawy naukowe.
  5. IPCC (2018). Globalne ocieplenie o 1,5 ºC.
  6. Mitchell, J.F.B., Johns, T.C., Gregory, J.M. i Tett, S.F.B. (1995). Reakcja klimatu na rosnące poziomy gazów cieplarnianych i aerozoli siarczanowych. Natura.
  7. Myhre, G., Highwood, E.J., Shine, K.P. i Stordal, F. (1998). Nowe szacunki wymuszania radiacyjnego spowodowanego dobrze wymieszanymi gazami cieplarnianymi. Listy z badań geofizycznych.
  8. Rodhe, H. (1990). Porównanie udziału różnych gazów w efekcie cieplarnianym. Nauka.
  9. Schneider, S.H. (1989). Efekt cieplarniany: nauka i polityka. Nauka.

Jeszcze bez komentarzy