KOJI PLINOVI UZROKUJU PREGRIJAVANJE ATMOSFERE? - ZNANOST - 2026

Plinovi koji uzrokuju pregrijavanje atmosfere su oni koji apsorbiraju i emitiraju infracrveno zračenje. Isto tako, plinovi koji oštećuju ozonski omotač doprinose pregrijavanju jer olakšavaju veću penetraciju ultraljubičastoga zračenja.

Globalno zagrijavanje je porast prosječne temperature u zemaljskoj biosferi koji nastaje uslijed efekta staklenika. Ovaj učinak je prirodni fenomen koji se sastoji od blokiranja izlaza zemaljske topline (infracrvenog zračenja) prema vanjskom prostoru.

Plinovi koji uzrokuju pregrijavanje. Izvor: labava kravata

Tu blokadu djeluju neki plinovi koji prirodno čine zemljinu atmosferu, poput vodene pare i CO2. To je fenomen koji se javlja prirodno i omogućuje planeti biološki odgovarajuću temperaturu.

Kako plinovi zagrijavaju Zemlju?

Temeljni izvor energije koji zagrijava Zemlju je sunčevo zračenje, posebno ultraljubičasto zračenje. Djelomično ga filtrira ozonski omotač (O3) u stratosferi.

Ultraljubičasto zračenje (kratki val) koje uspijeva prodrijeti zagrijava zemaljsku površinu, a njegova se toplina emitira u prostor kao infracrveno zračenje (dugačak val). Međutim, ljudski utjecaj na proces ima zbog umjetne emisije stakleničkih plinova.

Ti plinovi apsorbiraju i emitiraju toplinu ili uništavaju ozon koji regulira ulazak ultraljubičastoga zračenja. Gasovi koji doprinose efektu staklenika, prirodnim ili ljudskim utjecajem, nazivaju se stakleničkim plinovima (GHG).

Na globalnoj razini posebna se pozornost posvećuje globalnom zagrijavanju i uništavanju ozonskog omotača. Montrealski protokol o tvarima koji oštećuju ozonski omotač međunarodni je ugovor koji je stupio na snagu 1989. godine i regulira uporabu tih plinova.

Ovaj protokol ratificiralo je 65 zemalja amandmanom Kigalija od 1. siječnja 2019. Kjoto protokol bavi se pitanjima koja se tiču ​​globalnog zagrijavanja.

U Kjotskom protokolu razmatrano je šest stakleničkih plinova koji su ugljični dioksid, metan, dušikov oksid, hidrofluorougljik, perfluorirani ugljikovodik i sumporni heksafluorid.

Za procjenu plina koji proizvodi pregrijavanje uzima se u obzir njegov vijek trajanja i potencijal globalnog zagrijavanja (GWP). GWP uspoređuje količinu topline zarobljene plinom s toplinom zarobljenom CO2, čija je GWP standardizirana na 1.

Glavni plinovi uzrokuju pregrijavanje atmosfere

Vodena para

Vodena para prirodna je i vitalna komponenta Zemljine atmosfere i ima vrlo važnu ulogu u efektu staklenika zbog svoje sposobnosti apsorpcije topline. Uz to, voda u tekućem i čvrstom stanju odražava solarnu energiju, hladeći Zemlju.

Ugljični dioksid (CO2)

Ugljični dioksid je glavni staklenički plin koji je odgovoran za više od 80% porasta ove pojave. Razine CO2 su alarmantno porasle zbog industrijskih i transportnih aktivnosti.

Prema nekim procjenama, prije industrijske revolucije atmosferska koncentracija CO2 dosegla je oko 280 ppm (dijelova na milijun), a 1998. dosegla je 365 ppm. To predstavlja stopu porasta od 1,5 ppm godišnje i 31% -tno povećanje od razine 1750.

Koncentracija CO2. Izvor: Hannes Grobe 21:17, 5. studenog 2006. (UTC)

Određivanjem izotopskog sastava trenutnog atmosferskog CO2, pokazano je da porast dolazi od izgaranja fosilnih goriva i krčenja šuma. CO2 djeluje apsorbiranjem i odašiljanjem infracrvenog zračenja i ima vijek trajanja od 5 do 200 godina.

Metan (CH

Metan je drugi staklenički plin koji doprinosi oko 17% zagrijavanja, apsorpcijom i zračenjem topline. Iako se velik dio ovog plina događa prirodno, uglavnom u močvarama, važan je ljudski doprinos (oko 50%).

Koncentracija metana. Izvor: Metan-global-prosjek-2006.jpg: NOAAdrativni rad: Ortisa

Otprilike 60% metana koji trenutno postoji u atmosferi proizvod je ljudskih (antropskih) aktivnosti. Među glavnim antropskim izvorima su stoka preživača, uzgoj riže, eksploatacija fosilnih goriva i izgaranje biomase.

Procijenjene razine ovog plina prije industrijske ere su 700 ppb (dijelova po milijardi), a za 1998. dostigao je 1.745 ppb, što predstavlja porast od 149%. Međutim, metan ima korisni vijek u donjoj atmosferi, dosegavši ​​samo 12 godina.

Dušikovi oksidi (NOx)

NOx, posebno dušični oksid, pridonosi uništavanju stratosferskog ozona povećavajući količinu ultraljubičastog zračenja koja prodire kroz Zemlju. Ti plinovi potječu iz industrijske proizvodnje dušične kiseline, adipinske kiseline i korištenja gnojiva.

Dušikov oksid (N2O) imao je atmosfersku koncentraciju od 270 ppb prije industrijske ere, da bi 1998. dosegao 314 ppb. To predstavlja porast koncentracije od 16%, a vijek trajanja od 114 godina čini je vrlo problematičnom.

Ugljikovodikovi (HFC)

To su plinovi koji se koriste u raznim industrijskim primjenama, zamjenjujući CFC-e ograničene Montrealskim sporazumom. Međutim, HFC također utječu na ozonski omotač i imaju visoku aktivnu postojanost u atmosferi (do 260 godina).

Ti plinovi nisu postojali u atmosferi, ljudi su ih unijeli i u slučaju HFC-23 dostiže koncentraciju od 14 ppt (dijelova po bilijunu).

Perfluorirani ugljikovodik (PFC)

PFC proizvodi se u spalionicama za proces topljenja aluminija. Poput HFC-a, oni imaju visoku postojanost u atmosferi i utječu na cjelovitost stratosferskog ozonskog sloja.

Sumporni heksafluorid (SF6)

To je još jedan plin čiji učinak pregrijavanja prolazi uništavanjem ozonskog omotača. Koristi se u visokonaponskoj opremi i proizvodnji magnezija, a ima visoku postojanost u atmosferi.

Klorofluoro ugljikovodiki (CFC)

CFC je snažni staklenički plin koji oštećuje stratosferski ozon i reguliran je Montrealskim protokolom. Međutim, u nekim se zemljama još uvijek koristi, takav je slučaj u Kini.

Oštećenja ozonskog omotača nastaju disocijacijom atoma klora kada ih pogodi ultraljubičasto zračenje.

Glavni klorofluorokarboni su CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 i CFC-115. Ti plinovi nisu postojali u atmosferi, ali do 1998. CFC-11 je već dostigao 268 ppt, s vijekom trajanja od 45 godina.

Metil-kloroform ili trikloroetan (CH3CCL3)

To je posebna vrsta CFC-a, koja se koristi kao otapalo i za čišćenje metala. Pri raspadanju emitira kloridne plinove čiji atomi klora doprinose uništavanju ozonskog omotača.

Troposferski ozon (O3)

Troposferični O3 je ozon koji nastaje na razini tla, između površine i visine od 18 km. Iako stratosferski ozon doprinosi smanjenju globalnog pregrijavanja smanjujući ulazak ultraljubičastoga zračenja, troposferski ozon stvara zagrijavanje.

Smog u Harbinu (Kina). Izvor: Fredrik Rubensson

Utvrđeno je da je učinak troposferskog ozona oprečan. S jedne strane stvara površno zagrijavanje zemlje, ali istodobno eliminira ostale stakleničke plinove.

U svakom slučaju, O3 je otrovni plin koji osim oštećenja različitih materijala oštećuje pluća.

Klordifluorometan (HCFC-22)

Zove se R-22, bezbojni plin i donedavno se najviše koristio u rashladnoj opremi. Međutim, danas je u većem dijelu svijeta zabranjena zbog negativnog utjecaja na ozonski omotač.

Ugljični klorid ili tetraklorid ugljika (CCl4)

To je organohlorin koji je danas na mnogim mjestima zabranjen zbog toksičnosti, ali se široko koristio kao rashladno sredstvo, sredstvo za gašenje, odmašivač i pesticid. Kada se taj spoj razgradi, on stvara derivatne tvari koje utječu na ozonski sloj.

Tetrafluorometan ili perfluorometan (CF4)

To je plin poznat kao R-14 i koristi se kao rashladno sredstvo, ali ima visok kapacitet apsorpcije i emitiranja ultraljubičaste energije. Životni vijek u atmosferi je više od 50.000 godina i potencijal globalnog zagrijavanja od 6.500.

Prema Guinnessovim svjetskim rekordima, tetrafluorometan je najstabilniji staklenički plin, iako njegov nizak udio u atmosferi ograničava njegov učinak.

Heksafluoroetan (C2F6)

Koristi se u rashladnim sredstvima i u proizvodnji aluminija, jer je zahvaljujući visokoj energiji svojih veza ugljik-fluor vrlo stabilan. To mu daje dug radni vijek od najmanje 500 godina.

Isto tako, ima visoki potencijal apsorbiranja infracrvenog zračenja, što mu predstavlja problem za globalne temperature. Heksafluoroetan nalazi se na popisu stakleničkih plinova iz Međuvladinog panela za klimatske promjene (IPCC).

Sumporni heksafluorid (SF6)

To je netoksični plin, pet puta teži od zraka, s GWP indeksom 176 (20.000 puta više od CO2). S druge strane, ima korisni vijek od 3200 godina, premda je toliko gust da se ne uspinje do gornjih slojeva atmosfere.

Bibliografske reference

1. Bolin, B. i Doos, BR efekt staklene bašte.
2. Caballero, M., Lozano, S. i Ortega, B. (2007). Efekt staklenika, globalno zagrijavanje i klimatske promjene: perspektiva zemaljske znanosti. Sveučilišni digitalni časopis.
3. Elsom, DM (1992). Zagađenje atmosfere: globalni problem.
4. IPCC (2001). Treće izvješće o procjeni klimatskih promjena 2001.: Znanstvene osnove.
5. IPCC (2018). Globalno zagrijavanje od 1,5 ºC.
6. Mitchell, JFB, Johns, TC, Gregory, JM i Tett, SFB (1995). Klimatska reakcija na povećanje razine stakleničkih plinova i sulfatnih aerosola. Priroda.
7. Myhre, G., Highwood, EJ, Shine, KP i Stordal, F. (1998). Nove procjene zračenja zbog dobro miješanih stakleničkih plinova. Pisma o geofizičkim istraživanjima.
8. Rodhe, H. (1990). Usporedba doprinosa različitih plinova stakleničkim učinkom. Znanost.
9. Schneider, SH (1989). Učinak staklenika: Znanost i politika. Znanost.