KATERI PLINI POVZROČAJO PREGREVANJE OZRAČJA? - ZNANOST - 2025

Plini, ki povzročajo pregrevanje ozračja, so tisti, ki absorbirajo in oddajajo infrardeče sevanje. Prav tako plini, ki poškodujejo ozonski sloj, prispevajo k pregrevanju, ker olajšajo večjo penetracijo ultravijoličnega sevanja.

Globalno segrevanje je zvišanje povprečne temperature v prizemni biosferi, ki se pojavi zaradi toplogrednega učinka. Ta učinek je naravni pojav, ki sestoji iz blokiranja izstopa zemeljske toplote (infrardečega sevanja) proti vesolju.

Plini, ki povzročajo pregrevanje. Vir: Ohlapna kravata

To blokado povzročajo nekateri plini, ki naravno sestavljajo zemeljsko atmosfero, na primer vodna para in CO2. To je pojav, ki se pojavlja v naravi in ​​omogoča planetu biološko primerno temperaturo.

Kako plini segrevajo Zemljo?

Temeljni vir energije, ki ogreva Zemljo, je sončno sevanje, zlasti ultravijolično sevanje. Delno ga filtrira ozonska plast (O3) v stratosferi.

Ultravijolično sevanje (kratek val), ki mu uspe prodreti, segreva zemeljsko površje, njegova toplota pa se oddaja v vesolje kot infrardeče sevanje (dolgo valovanje). Vendar pa človek vpliva na postopek zaradi umetne emisije toplogrednih plinov.

Ti plini absorbirajo in oddajajo toploto ali uničujejo ozon, ki uravnava vstop ultravijoličnega sevanja. Plini, ki prispevajo k učinku toplogrednih plinov, bodisi v naravi bodisi s človeškim vplivom, se imenujejo toplogredni plini (TGP).

Na svetovni ravni je posebna pozornost namenjena globalnemu segrevanju in uničenju ozonske plasti. Montrealski protokol o snoveh, ki tanjšajo ozonski plašč, je mednarodna pogodba, ki je začela veljati leta 1989 in ureja uporabo teh plinov.

Ta protokol je ratificiralo 65 držav z amandmajem iz Kigalija 1. januarja 2019. Kjotski protokol obravnava vprašanja v zvezi z globalnim segrevanjem.

V Kjotskem protokolu je predvidenih šest toplogrednih plinov, ki so ogljikov dioksid, metan, dušikov oksid, fluoroogljikovodik, perfluorirani ogljikovodik in žveplov heksafluorid.

Za oceno plina, ki proizvaja pregrevanje, se upošteva njegova življenjska doba in potencial globalnega segrevanja (GWP). GWP primerja količino toplote, ujetega s plinom, s toploto, ki jo ujame CO2, katere GWP je standardiziran na 1.

Glavni plini povzročajo pregrevanje ozračja

Vodna para

Vodna para je naravni in vitalni sestavni del Zemljine atmosfere in ima zelo pomembno vlogo pri učinku tople grede zaradi svoje sposobnosti absorpcije toplote. Poleg tega voda v tekočem in trdnem stanju odraža sončno energijo, ki hladi Zemljo.

Ogljikov dioksid (CO2)

Ogljikov dioksid je glavni toplogredni plin, ki je odgovoren za več kot 80% povečanja tega pojava. Ravni CO2 so se alarmantno dvignile zaradi industrijske in transportne dejavnosti.

Po nekaterih ocenah je atmosferska koncentracija CO2 pred industrijsko revolucijo dosegla približno 280 ppm (dele na milijon), leta 1998 pa 365 ppm. To predstavlja stopnjo povečanja za 1,5 ppm na leto in 31% povečanje v primerjavi s stopnjami 1750.

Koncentracija CO2. Vir: Hannes Grobe 21:17, 5. novembra 2006 (UTC)

Z določitvijo izotopske sestave trenutnega atmosferskega CO2 smo pokazali, da povečanje izvira iz gorenja fosilnih goriv in krčenja gozdov. CO2 deluje tako, da absorbira in oddaja infrardeče sevanje in ima uporabno življenjsko dobo od 5 do 200 let.

Metan (CH

Metan je drugi toplogredni plin, ki z absorpcijo in sevanjem toplote prispeva približno 17% segrevanja. Čeprav se velik del tega plina pojavi v naravi, predvsem v močvirjih, je pomemben človeški prispevek (približno 50%).

Koncentracija metana. Vir: Metan-globalno povprečje-2006.jpg: NOAAdrativno delo: Ortisa

Približno 60% metana, ki trenutno obstaja v atmosferi, je proizvod človeških (antropskih) dejavnosti. Med glavnimi antropskimi viri sodijo prežvekovalna živina, gojenje riža, izkoriščanje fosilnih goriv in izgorevanje biomase.

Ocenjene ravni tega plina pred industrijsko dobo so 700 ppb (dele na milijardo), za leto 1998 pa je dosegel 1.745 ppb, kar predstavlja 149% povečanje. Vendar ima metan koristno življenjsko dobo v spodnjem ozračju in doseže le 12 let.

Dušikovi oksidi (NOx)

NOx, zlasti dušikov oksid, prispeva k uničenju stratosferskega ozona s povečanjem količine ultravijoličnega sevanja, ki prodre na Zemljo. Ti plini izvirajo iz industrijske proizvodnje dušikove kisline, adipinske kisline in uporabe gnojil.

Dušikov oksid (N2O) je imel pred industrijsko dobo atmosferska koncentracija 270 ppb, da je leta 1998 dosegla 314 ppb. To pomeni 16-odstotno povečanje koncentracije, življenjska doba 114 let pa je zelo problematična.

Hidrofluoroogljikovodiki (HFC)

Gre za pline, ki se uporabljajo v različnih industrijskih aplikacijah in nadomeščajo CFC, omejene z Montrealskim sporazumom. Vendar HFC vplivajo tudi na ozonski sloj in imajo visoko aktivno stalnost v atmosferi (do 260 let).

Ti plini niso obstajali v ozračju, vnesli so jih ljudje in v primeru HFC-23 doseže koncentracijo 14 ppt (dele na trilijone).

Perfluorirani ogljikovodik (PFC)

PFC se proizvajajo v sežigalnicah za postopek taljenja aluminija. Tako kot HFC imajo visoko obstojnost v atmosferi in vplivajo na celovitost stratosferske ozonske plasti.

Žveplov heksafluorid (SF6)

To je še en plin, katerega učinek pregrevanja gre skozi uničenje ozonske plasti. Uporablja se v visokonapetostni opremi in proizvodnji magnezija ter ima visoko obstojnost v atmosferi.

Klorofluoroogljikovodiki (CFC)

CFC je močan toplogredni plin, ki poškoduje stratosferski ozon in je urejen v Montrealskem protokolu. Vendar se v nekaterih državah še vedno uporablja, tak primer je Kitajska.

Poškodba ozonske plasti povzroči, da se atomi klora ločijo, ko jih zadeva ultravijolično sevanje.

Glavni klorofluoroogljikovodiki so CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 in CFC-115. Ti plini niso obstajali v atmosferi, vendar je do leta 1998 CFC-11 že dosegel 268 ppt, z življenjsko dobo 45 let.

Metilkloroform ali trikloroetan (CH3CCL3)

Gre za posebno vrsto CFC, ki se uporablja kot topilo in pri čiščenju kovin. Pri razgradnji oddaja kloridne pline, katerih atomi klora prispevajo k uničenju ozonske plasti.

Troposferski ozon (O3)

Troposferični O3 je ozon, ki nastane v tleh, med površino in 18 km visoko. Čeprav stratosferski ozon prispeva k zmanjšanju globalnega pregrevanja z zmanjšanjem vstopa ultravijoličnega sevanja, troposferski ozon ustvarja segrevanje.

Smog v Harbinu (Kitajska). Vir: Fredrik Rubensson

Trdili so, da je učinek troposferskega ozona nasprotujoč. Po eni strani ustvarja površinsko segrevanje zemlje, hkrati pa odstranjuje druge toplogredne pline.

Vsekakor je O3 strupen plin, ki poleg poškodb različnih materialov povzroči poškodbe pljuč.

Klorodifluorometan (HCFC-22)

Imenuje se R-22, brezbarven plin in do nedavnega najbolj uporabljen v hladilni opremi. Vendar je danes v večjem delu sveta prepovedan zaradi negativnega vpliva na ozonsko plast.

Ogljikov klorid ali tetraklorid ogljika (CCl4)

Je organoklorin, ki je zdaj prepovedan na mnogih mestih zaradi svoje strupenosti, vendar se je pogosto uporabljal kot hladilno sredstvo, sredstvo za gašenje, razmaščevalec in pesticide. Ko se ta spojina razgradi, nastanejo derivatne snovi, ki vplivajo na ozonsko plast.

Tetrafluorometan ali perfluorometan (CF4)

To je plin, znan kot R-14 in se uporablja kot hladilno sredstvo, vendar ima visoko sposobnost absorbiranja in oddajanja ultravijolične energije. Življenjska doba v atmosferi je več kot 50.000 let in potencial globalnega segrevanja 6.500.

Po podatkih Guinnessovih svetovnih rekordov je tetrafluorometan najbolj obstojen toplogredni plin, čeprav njegov nizek delež v atmosferi omejuje njegov učinek.

Heksafluoroetan (C2F6)

Uporablja se v hladilnih sredstvih in pri proizvodnji aluminija, saj je zahvaljujoč visoki energiji svojih ogljiko-fluornih vezi zelo stabilen. To ji zagotavlja dolgo življenjsko dobo najmanj 500 let.

Prav tako ima velik potencial za absorpcijo infrardečega sevanja, zaradi česar je težava pri globalnih temperaturah. Heksafluoroetan je na seznamu toplogrednih plinov Medvladnega odbora za podnebne spremembe (IPCC).

Žveplov heksafluorid (SF6)

Je nestrupen plin, petkrat težji od zraka, z indeksom GWP 176 (20.000-krat več kot CO2). Po drugi strani ima uporabno življenjsko dobo 3200 let, čeprav je tako gosta, da se ne dvigne do zgornjih plasti atmosfere.

Bibliografske reference

1. Bolin, B. in Doos, BR Rastlinjaški učinek.
2. Caballero, M., Lozano, S. in Ortega, B. (2007). Toplotni učinek, globalno segrevanje in podnebne spremembe: perspektiva zemeljske znanosti. Univerzitetna digitalna revija.
3. Elsom, DM (1992). Atmosferska onesnaženost: svetovni problem.
4. IPCC (2001). Tretje poročilo o oceni podnebnih sprememb 2001: znanstvene podlage.
5. IPCC (2018). Globalno segrevanje 1,5 ° C.
6. Mitchell, JFB, Johns, TC, Gregory, JM in Tett, SFB (1995). Klimatski odziv na naraščajoče ravni toplogrednih plinov in sulfatnih aerosolov. Narava.
7. Myhre, G., Highwood, EJ, Shine, KP in Stordal, F. (1998). Nove ocene sevalnega silovanja zaradi dobro mešanih toplogrednih plinov. Pisma o geofizičnih raziskavah.
8. Rodhe, H. (1990). Primerjava prispevka različnih plinov k toplogrednim učinkom. Znanost.
9. Schneider, SH (1989). Toplotni učinek: znanost in politika. Znanost.