KOKIOS DUJOS SUKELIA ATMOSFEROS PERKAITIMĄ? - MOKSLAS - 2025

Dujos, dėl kurių atmosfera perkaista, yra tos, kurios sugeria ir skleidžia infraraudonąją spinduliuotę. Taip pat dujos, pažeidžiančios ozono sluoksnį, prisideda prie perkaitimo, nes jos palengvina didesnį ultravioletinės spinduliuotės įsiskverbimą.

Visuotinis atšilimas yra vidutinės sausumos biosferos temperatūros padidėjimas, atsirandantis dėl šiltnamio efekto. Šis poveikis yra natūralus reiškinys, susidedantis iš sausumos šilumos (infraraudonosios spinduliuotės) išėjimo į kosminę erdvę blokavimo.

Dujos, kurios sukelia perkaitimą. Šaltinis: laisva kaklaraištis

Tai blokuoja kai kurios dujos, kurios natūraliai sudaro žemės atmosferą, tokios kaip vandens garai ir CO2. Tai yra reiškinys, atsirandantis natūraliai ir leidžiantis planetai turėti biologiškai tinkamą temperatūrą.

Kaip dujos šildo žemę?

Pagrindinis energijos šaltinis, kuris sušildo Žemę, yra saulės spinduliuotė, ypač ultravioletinė spinduliuotė. Jį iš dalies filtruoja ozono sluoksnis (O3) stratosferoje.

Įsiskverbti ultravioletinė spinduliuotė (trumpa banga) sušildo žemės paviršių, o jos šiluma sklinda į kosmosą kaip infraraudonosios spinduliuotės (ilgosios bangos). Tačiau dėl dirbtinio šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo procesas turi žmogaus įtaką.

Šios dujos sugeria ir išskiria šilumą arba sunaikina ozoną, kuris reguliuoja ultravioletinių spindulių patekimą. Dujos, kurios sukelia šiltnamio efektą tiek natūraliai, tiek veikdamos žmogų, yra vadinamos šiltnamio efektą sukeliančiomis dujomis (ŠESD).

Pasauliniu lygiu ypatingas dėmesys skiriamas globaliam atšilimui ir ozono sluoksnio naikinimui. Monrealio protokolas dėl ozono sluoksnį ardančių medžiagų yra tarptautinė sutartis, įsigaliojusi 1989 m. Ir reglamentuojanti šių dujų naudojimą.

Šį protokolą ratifikavo 65 šalys, padarydamos 2019 m. Sausio 1 d. „Kigali“ pataisą. Savo ruožtu Kioto protokole sprendžiami su globaliu atšilimu susiję klausimai.

Kioto protokole numatytos šešios šiltnamio efektą sukeliančios dujos: anglies dioksidas, metanas, azoto oksidas, hidrofluorangliavandenilis, perfluoruotas angliavandenilis ir sieros heksafluoridas.

Norint įvertinti perkaitimą sukeliančias dujas, atsižvelgiama į jų naudingą tarnavimo laiką ir globalinio atšilimo potencialą (GWP). GWP lygina dujų, sulaikytų dujose, šilumos kiekį su CO2 sulaikytą šilumą, kurios GWP yra standartizuotas iki 1.

Pagrindinės dujos sukelia atmosferos perkaitimą

Vandens garai

Vandens garai yra natūralus ir gyvybiškai svarbus Žemės atmosferos komponentas ir dėl savo sugebėjimo sugerti šilumą vaidina labai svarbų vaidmenį šiltnamio efekte. Be to, skystos ir kietos būsenos vanduo atspindi saulės energiją, aušindamas Žemę.

Anglies dioksidas (CO2)

Anglies dioksidas yra pagrindinės šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurios lemia daugiau kaip 80% padidėjusio šio reiškinio. CO2 lygis kelia nerimą dėl pramonės ir transporto veiklos.

Kai kuriais skaičiavimais, iki pramonės revoliucijos CO2 koncentracija atmosferoje siekė maždaug 280 ppm (dalys milijonui), o 1998 m. Ji siekė 365 ppm. Tai rodo 1,5 ppm per metus padidėjimą ir 31% padidėjimą nuo 1750 m.

CO2 koncentracija. Šaltinis: Hannesas Grobe 21:17, 2006 m. Lapkričio 5 d. (UTC)

Nustačius izotopinę esamo atmosferos CO2 sudėtį, nustatyta, kad padidėjimą lemia iškastinio kuro deginimas ir miškų naikinimas. CO2 veikia sugerdamas ir skleisdamas infraraudonąją spinduliuotę, o jo tarnavimo laikas yra nuo 5 iki 200 metų.

Metanas (CH

Metanas yra antrosios šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurios sugeria ir spinduliuoja šilumą ir sudaro apie 17% atšilimo. Nors didžioji šių dujų dalis susidaro natūraliai, daugiausia pelkėse, žmogaus indėlis yra didelis (apie 50%).

Metano koncentracija. Šaltinis: metanas - pasaulio vidurkis-2006.jpg: NOAA išvestinis darbas: Ortisa

Maždaug 60% metano, esančio atmosferoje, yra žmogaus (antropinės) veiklos rezultatas. Tarp pagrindinių antropinių šaltinių yra atrajotojų gyvuliai, ryžių auginimas, iškastinio kuro eksploatavimas ir biomasės deginimas.

Apskaičiuotas šių dujų lygis prieš pramonės erą yra 700 ppb (dalimis milijardui), o 1998 m. Jis siekė 1 745 ppb, ty 149% daugiau. Tačiau metanas yra naudingas žemutinėje atmosferoje ir siekia tik 12 metų.

Azoto oksidai (NOx)

NOx, ypač azoto oksidas, prisideda prie stratosferos ozono sunaikinimo, nes padidina ultravioletinių spindulių, prasiskverbiančių į Žemę, kiekį. Šios dujos atsiranda gaminant azoto rūgštį, adipo rūgštį pramonėje ir naudojant trąšas.

Azoto oksido (N2O) koncentracija atmosferoje prieš pramonės erą buvo 270 ppb, o tada 1998 m. Pasiekė 314 ppb. Tai reiškia, kad jo koncentracija padidėja 16%, o jo eksploatavimo laikas yra 114 metų, todėl tai labai sudėtinga.

Fluorangliavandeniliai (HFC)

Tai yra dujos, naudojamos įvairiose pramonės srityse, pakeičiančios CFC, kurias riboja Monrealio susitarimas. Tačiau HFC taip pat veikia ozono sluoksnį ir yra labai aktyvus atmosferoje (iki 260 metų).

Šios dujos atmosferoje neegzistavo, jas įleido žmonės, o HFC-23 atveju jos koncentracija siekia 14 ppt (trilijonui dalių).

Perfluoruotas angliavandenilis (PFC)

PFC gaminami deginimo įrenginiuose, skirtuose aliuminio lydymui. Kaip ir HFC, jie atmosferoje pasižymi dideliu patvarumu ir daro įtaką stratosferos ozono sluoksnio vientisumui.

Sieros heksafluoridas (SF6)

Tai yra kitos dujos, kurių perkaitimo poveikis atsiranda dėl ozono sluoksnio sunaikinimo. Jis naudojamas aukštos įtampos įrenginiuose ir magnio gamyboje, o atmosferoje pasižymi dideliu patvarumu.

Chlorfluorangliavandeniliai (CFC)

CFC yra galingos šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurios kenkia stratosferos ozonui ir yra reguliuojamos pagal Monrealio protokolą. Tačiau kai kuriose šalyse jis vis dar naudojamas, pavyzdžiui, Kinijoje.

Pažeidimą ozono sluoksniui sukelia chloro atomai, kurie atsiskiria, kai juos paveikia ultravioletiniai spinduliai.

Pagrindiniai chlorfluorangliavandeniliai yra CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 ir CFC-115. Šių dujų atmosferoje nebuvo, tačiau iki 1998 m. CFC-11 jau pasiekė 268 ppt, o jų eksploatavimo laikas buvo 45 metai.

Metilchloroformas arba trichloretanas (CH3CCL3)

Tai yra tam tikras CFC tipas, naudojamas kaip tirpiklis ir valydamas metalus. Skildamas jis išskiria chlorido dujas, kurių chloro atomai prisideda prie ozono sluoksnio sunaikinimo.

Troposferos ozonas (O3)

Troposferos O3 yra ozonas, susidarantis žemės lygyje, tarp paviršiaus ir 18 km aukščio. Nors stratosferos ozonas padeda sumažinti globalų perkaitimą, nes sumažėja ultravioletinių spindulių patekimas, troposferos ozonas sukelia atšilimą.

Smėlis Harbine (Kinija). Šaltinis: Fredrik Rubensson

Buvo teigiama, kad troposferos ozono poveikis yra prieštaringas. Viena vertus, tai sukelia paviršinį žemės atšilimą, tačiau tuo pačiu pašalina kitas šiltnamio efektą sukeliančias dujas.

Bet kokiu atveju, O3 yra toksiškos dujos, sukeliančios plaučių pažeidimą, be to, blogėja įvairios medžiagos.

Chlorodifluormetanas (HCFC-22)

Jis vadinamas R-22, bespalvėmis dujomis ir iki šiol labiausiai naudojamas šaldymo įrangoje. Tačiau šiandien jis yra uždraustas daugelyje pasaulio vietų dėl neigiamo jo poveikio ozono sluoksniui.

Anglies chloridas arba anglies tetrachloridas (CCl4)

Tai yra chloro organas, kuris dėl savo toksiškumo dabar yra uždraustas daugelyje vietų, tačiau jis buvo plačiai naudojamas kaip šaltnešis, gesinimo priemonė, nuriebalinimo priemonė ir pesticidas. Kai šis junginys suyra, susidaro dariniai, veikiantys ozono sluoksnį.

Tetrafluormetanas arba perfluormetanas (CF4)

Tai dujos, žinomos kaip R-14 ir naudojamos kaip šaltnešis, tačiau jos pasižymi dideliu pajėgumu absorbuoti ir skleisti ultravioletinę energiją. Jo gyvenimo trukmė atmosferoje yra daugiau nei 50 000 metų, o pasaulinio atšilimo potencialas - 6500.

Remiantis „Guinness World Records“, tetrafluormetanas yra patvariausios šiltnamio efektą sukeliančios dujos, nors jų maža dalis atmosferoje riboja jų poveikį.

Heksafluoroetanas (C2F6)

Jis naudojamas šaltnešiuose ir aliuminio gamyboje, nes dėl savo anglies ir fluoro jungčių didelės energijos jis yra labai stabilus. Tai suteikia ilgą, mažiausiai 500 metų, tarnavimo laiką.

Be to, jis turi didelę galimybę absorbuoti infraraudonąją spinduliuotę, todėl yra pasaulinės temperatūros problema. Heksafluoretanas yra Tarpvyriausybinės klimato kaitos komisijos (IPCC) šiltnamio efektą sukeliančių dujų sąraše.

Sieros heksafluoridas (SF6)

Tai netoksiškos dujos, penkis kartus sunkesnės už orą, kurių GWP indeksas yra 176 (20 000 kartų daugiau nei CO2). Kita vertus, jo naudingo tarnavimo laikas yra 3200 metų, nors dėl to, kad jis yra toks tankus, jis nepakyla į viršutinius atmosferos sluoksnius.

Bibliografinės nuorodos

1. Bolin, B. ir Doos, BR Šiltnamio efektas.
2. Caballero, M., Lozano, S. ir Ortega, B. (2007). Šiltnamio efektas, visuotinis atšilimas ir klimato pokyčiai: žemės mokslo perspektyva. Universiteto skaitmeninis žurnalas.
3. Elsom, DM (1992). Atmosferos tarša: pasaulinė problema.
4. TKKK (2001). Trečioji 2001 m. Klimato kaitos vertinimo ataskaita: mokslinis pagrindas.
5. TKKK (2018 m.). Visuotinis atšilimas 1,5 ºC.
6. Mitchell, JFB, Johns, TC, Gregory, JM ir Tett, SFB (1995). Klimato reakcija į didėjantį šiltnamio efektą sukeliančių dujų ir sulfato aerozolių kiekį. Gamta.
7. Myhre, G., Highwood, EJ, Shine, KP ir Stordal, F. (1998). Nauji radiacijos jėgos įvertinimai dėl gerai sumaišytų šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Geofizinių tyrimų laiškai.
8. Rodhe, H. (1990). Įvairių dujų indėlio į šiltnamio efektą palyginimas. Mokslas.
9. Schneider, SH (1989). Šiltnamio efektas: mokslas ir politika. Mokslas.