lovesouthernsocial.com

Узнайте об основных парниковых газах и их влиянии на глобальное потепление.

Парниковые газы (ПГ) - это газы, которые поглощают часть солнечных лучей и перераспределяют их в виде излучения в атмосфере, нагревая планету в результате явления, называемого парниковым эффектом. Основные парниковые газы, которые у нас есть: CO2, CH4, N2O, O3, галоидоуглероды и водяной пар.

Обозначение парникового эффекта было дано по аналогии с отоплением, производимым теплицами, обычно сделанными из стекла, при выращивании растений. Стекло позволяет солнечному свету свободно проходить, и эта энергия частично поглощается, частично отражается. Поглощенная часть с трудом снова проходит сквозь стекло и излучается обратно во внутреннюю среду.

Те же рассуждения можно использовать для потепления Земли, где парниковые газы играют роль стекла. Солнце, являясь основным источником энергии Земли, испускает набор излучений, называемых солнечным спектром. Этот спектр состоит из светового излучения (света) и теплового излучения (тепла), в котором выделяется инфракрасное излучение. Световое излучение имеет короткую длину волны, легко пересекая атмосферу, в то время как инфракрасное излучение (тепловое излучение) имеет большую длину волны, с трудом пересекая атмосферу и поглощаясь парниковыми газами, когда они совершают этот подвиг.

Посмотрите это видео, подготовленное Earth Minute, о том, как на самом деле работают парниковые газы:

Также посмотрите видео о проблеме на портале eCycle Portal:

Почему настораживает усиление парникового эффекта?

Как объяснялось, парниковый эффект - это естественное явление, которое позволяет существовать на Земле жизни в том виде, в каком мы ее знаем, поскольку без него тепло улетучилось бы, вызывая похолодание, которое сделало бы планету непригодной для жизни для многих видов.

Проблема в том, что этот эффект значительно усилился из-за действий человека - по данным Всемирной метеорологической организации (ВМО), в 2014 году был зафиксирован рекорд выбросов CO2 в атмосферу. Эта интенсификация в основном связана с сжиганием ископаемого топлива в промышленности и автомобилях, сжиганием лесов и домашнего скота, что приводит к глобальному потеплению.

По данным ВМО, за последние 140 лет средняя глобальная температура повысилась на 0,7 ° C. Хотя это не кажется большим, этого было достаточно, чтобы вызвать значительное изменение климата. По прогнозам, если уровень загрязнения продолжит расти нынешними темпами, в 2100 году средняя температура увеличится на 4,5 ° C до 6 ° C.

Это повышение глобальной температуры влечет за собой таяние больших масс льда в полярных регионах, вызывая подъем уровня моря, что может привести к таким проблемам, как затопление прибрежных городов и вынужденная миграция людей; увеличение числа стихийных бедствий, таких как ураганы, тайфуны и циклоны; опустынивание природных территорий; более частые засухи; изменения в структуре выпадения осадков; проблемы в производстве продуктов питания, так как изменения температуры могут повлиять на производственные площади; и вмешательство в биоразнообразие, которое может привести к исчезновению многих видов. Таким образом, мы можем видеть, что глобальное потепление - это больше, чем повышение температуры, оно связано с самыми разнообразными изменениями климата.

Какие основные газы вызывают этот эффект?

1. CO2

Двуокись углерода представляет собой сжиженный газ, бесцветный, без запаха, негорючий, растворимый в воде, слабокислый и определенный Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) как основной фактор глобального потепления, составляющий 78% выбросов человека и представляющий собой 55% от общих мировых выбросов парниковых газов.

Этот газ образуется естественным путем при дыхании, при разложении растений и животных и при естественных лесных пожарах. Его производство является естественным и необходимым для жизни, проблема заключается в огромном увеличении производства CO2, который наносит вред планете.

Человек во многом ответствен за это увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере. Сжигание ископаемого топлива и вырубка лесов - два основных вида деятельности, способствующих высокому выбросу этого газа в атмосферу.

Сжигание ископаемого топлива, веществ минерального происхождения, образованных соединениями углерода, включая минеральный уголь, природный газ и нефтепродукты, такие как бензин и дизельное топливо, используемые для выработки электроэнергии и управления автомобилями, являются причиной чрезмерного выброса диоксида углерода. в атмосферу, вызывая загрязнение и изменение теплового баланса планеты. Вырубка лесов также является причиной дисбаланса углекислого газа в атмосфере, поскольку помимо выделения газа при сжигании древесины, оно уменьшает количество деревьев, ответственных за фотосинтез, которые поглощают СО2, присутствующий в атмосфере.

Усиление парникового эффекта влияет не только на наземную жизнь, но и на морскую жизнь. Нагрев морской воды воздействует непосредственно на кораллы. Кораллы - это книдарии, живущие в симбиозе с водорослями этого рода. симбиодиниум (зооксантеллы). Эти водоросли располагаются в полостях экзоскелета из карбоната кальция (белый цвет) кораллов, что помогает им удалять солнечный свет, проникающий в морскую воду, а избыточная энергия, производимая в результате фотосинтеза этих водорослей, передается кораллам (помимо окраски). Когда температура морской воды повышается, эти водоросли начинают производить химические вещества, токсичные для кораллов. Чтобы защитить себя, книдариец использует стратегию изгнания водорослей. Процесс изгнания травматичен, и эта избыточная энергия, которую водоросли дали кораллу, исчезает в мгновение ока. Результатом является обесцвечивание и гибель этих кораллов (подробнее см. В нашей статье «Изменение климата приведет к обесцвечиванию кораллов, предупреждение ООН»).

Исследования доказывают, что животноводство и его побочные продукты несут ответственность за не менее 32 миллиардов тонн углекислого газа (CO2) в год, или 51% всех выбросов парниковых газов во всем мире - подробнее см. «Вне эксплуатации животных: животноводство способствует потреблению природным ресурсам и окружающей среде в стратосферном масштабе »

Кроме того, высокая концентрация CO2 приводит к увеличению его парциального давления по отношению к газовой смеси в атмосфере, что ускоряет его абсорбцию при прямом контакте с жидкостью, как в случае с океанами. Это большее поглощение вызывает дисбаланс, поскольку CO2 при контакте с водой образует угольную кислоту (H2CO3), которая разрушается и высвобождает ионы H + (ответственные за повышение кислотности среды), карбонатные и бикарбонатные ионы, насыщая океан. Подкисление океана отвечает за ограничение способности кальцифицирующих организмов образовывать раковины, что приводит к их исчезновению (подробнее см. В нашей статье «Подкисление океана: серьезная проблема для жизни на планете»).

Кроме того, СО2 имеет длительное время пребывания в атмосфере от 50 до 200 лет; так что даже если нам удастся прекратить его выпуск, планете потребуется много времени, чтобы восстановиться. Это свидетельствует о необходимости сокращения выбросов в максимально возможной степени, позволяя естественным образом поглощать углекислый газ океанами и растительностью, особенно лесами, а также использовать методы нейтрализации уже выбрасываемого СО2.

Как и углекислый газ, на планету влияют и другие парниковые газы. Чтобы построить сравнительную картину потенциалов глобального потепления этих газов, была создана концепция углеродного эквивалента (CO2-эквивалента). Эта концепция основана на представлении других парниковых газов в CO2, поэтому парниковый эффект каждого газа в CO2 рассчитывается путем умножения количества газа на его потенциал глобального потепления (Потенциал глобального потепления - GWP), который связан со способностью каждого из них поглощать тепло из атмосферы (эффективность излучения) в заданное время (обычно 100 лет) по сравнению с такой же способностью поглощения тепла CO2.

2. CH4

Метан - это бесцветный газ без запаха, мало растворимый в воде и который при добавлении к воздуху становится взрывоопасной смесью. Это второй по значимости парниковый газ, на который приходится около 18% глобального потепления. Его концентрация в настоящее время составляет около 1,72 частей на миллион по объему (ppmv), увеличиваясь со скоростью 0,9% в год.

Его производство естественными процессами происходит в основном из болот, деятельности термитов и океанов. Однако увеличение его концентрации в атмосфере в основном связано с биологическими процессами, такими как анаэробное разложение (без кислорода) организмов, пищеварение животных и сжигание биомассы, помимо присутствия на свалках, при очистке жидких сточных вод и на свалках, в животноводстве, на рисовых полях, при производстве и распределении ископаемого топлива (газа, нефти и угля) и в резервуарах гидроэлектростанций.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) оценила продукцию, возникшую в результате человеческого фактора, что половина всех выбросов метана происходит от сельского хозяйства, желудка крупного рогатого скота и овец, отложения экскрементов, используемых в качестве удобрений, а также от плантаций рис. Поскольку рост населения имеет тенденцию к увеличению, увеличивается и выброс метана.

У метана более короткое время пребывания (десять лет) в атмосфере по сравнению с углекислым газом, однако его потенциал потепления намного больше, оказывая в 21 раз большее воздействие, чем у CO2 (подробнее см. В нашей статье «Метан выбрасывается и угрожает мета-2. градусов »). Помимо высокой способности поглощать инфракрасное излучение (тепло), метан генерирует другие парниковые газы, такие как CO2, тропосферный O3 и водяной пар в стратосфере. Если бы в атмосфере было равное количество метана и углекислого газа, планета была бы непригодной для жизни.

Большой сток этого парникового газа происходит в результате химической реакции между ним и гидроксильным радикалом (ОН) в тропосфере, который отвечает за удаление более 90% выбрасываемого метана. Этот процесс является естественным, но на него влияет реакция гидроксила с другими выбросами антропогенного газа, в основном с оксидом углерода (CO) и углеводородами, выделяемыми автомобильными двигателями. В дополнение к этому, есть два меньших стока, которые поглощаются аэрированными почвами и переносятся в стратосферу. Для стабилизации концентрации метана в атмосфере потребуется немедленное сокращение глобальных выбросов на 15–20%.

3. N2O

Закись азота - это бесцветный газ с приятным запахом, низкой температурой плавления и кипения, негорючий, нетоксичный и малорастворимый. Это один из основных газов, способствующих усилению парникового эффекта и, как следствие, глобальному потеплению. Несмотря на низкий уровень выбросов по сравнению с другими газами, его парниковый эффект примерно в 300 раз сильнее, чем у CO2, и он остается в атмосфере в течение длительного времени - около 150 лет. N2O может поглощать очень большое количество энергии, являясь газом, который вызывает наибольшие разрушения в озоновом слое, отвечающем за защиту поверхности земли от ультрафиолетового излучения.

N2O может производиться естественным путем в лесах и океанах. Его выбросы происходят во время денитрификации азотного цикла. Азот (N2), присутствующий в атмосфере, улавливается растениями и превращается в аммиак (NH3) или ионы аммония (NH4 +) в процессе, называемом нитрификацией. Эти вещества откладываются в почве и позже используются растениями. Осажденный аммиак может пройти процесс нитрификации с образованием нитратов. Кроме того, в процессе денитрификации микроорганизмы, присутствующие в почве, могут преобразовывать нитраты в газообразный азот (N2) и закись азота (N2O), выбрасывая их в атмосферу.

Основным источником выбросов закиси азота человеком является сельскохозяйственная деятельность (примерно 75%), в то время как энергия, промышленное производство и сжигание биомассы составляют примерно 25% выбросов. IPCC указывает, что около 1% азотных удобрений, используемых на плантациях, попадает в атмосферу в виде закиси азота.

В сельскохозяйственной деятельности есть три источника производства N2O: сельскохозяйственные почвы, системы животноводства и косвенные выбросы. Добавление азота в почву может происходить за счет использования синтетических удобрений, навоза или пожнивных остатков. Его высвобождение может происходить в результате процессов нитрификации и денитрификации, осуществляемых бактериями в почве, или в результате разложения навоза. Косвенные выбросы могут происходить, например, из-за увеличения производства N2O в водных системах в результате процесса выщелачивания (эрозии с промывкой питательных веществ) сельскохозяйственных почв.

При производстве энергии в процессе горения может образовываться N2O за счет сжигания топлива и окисления атмосферного N2. Большие количества этого парникового газа выбрасываются автомобилями, оснащенными каталитическими нейтрализаторами. С другой стороны, сжигание биомассы приводит к высвобождению N2O во время сжигания растительности, сжигания мусора и обезлесения.

По-прежнему существует небольшой, но значительный выброс этого газа в атмосферу в результате промышленных процессов. Эти процессы включают производство адипиновой кислоты и азотной кислоты.

Естественный сток этого газа - фотолитические реакции (при наличии света) в атмосфере. В стратосфере концентрация закиси азота уменьшается с высотой, создавая вертикальный градиент скорости ее перемешивания. Часть N2O, выбрасываемая на поверхность, подвергается разложению, главным образом, за счет ультрафиолетового фотолиза, попадая в стратосферу через тропопаузу.

Согласно МГЭИК, для стабилизации текущих концентраций закиси азота необходимо немедленно сократить ее производство примерно на 70-80%.

4. O3

Стратосферный озон является вторичным загрязнителем, то есть он не выбрасывается напрямую в результате деятельности человека, а образуется в результате реакции с другими загрязнителями, выбрасываемыми в атмосферу.

В стратосфере это соединение встречается в естественных условиях и выполняет важную функцию по поглощению солнечного излучения и предотвращению проникновения большинства ультрафиолетовых лучей. Однако, когда он образуется в тропосфере из-за добавления других загрязнителей, он сильно окисляет и вреден.

Тропосферный озон может быть получен в ограниченных количествах из-за вытеснения стратосферного озона и в больших количествах за счет сложных фотохимических реакций, связанных с выбросом человеком газов, обычно диоксида азота (NO2) и летучих органических соединений. Эти загрязнители в основном выбрасываются при сжигании ископаемого топлива, испарении топлива, животноводстве и сельском хозяйстве.

В атмосфере это соединение активно способствует усилению парникового эффекта с большим потенциалом, чем CO2, и является причиной серого дыма в городах. Его высокая концентрация может вызвать проблемы со здоровьем человека, основными последствиями которого являются ухудшение симптомов астмы и респираторной недостаточности, а также других заболеваний легких (эмфизема, бронхит и т. Д.) И сердечно-сосудистых заболеваний (артериосклероз). Кроме того, длительное воздействие может привести к снижению емкости легких, развитию астмы и сокращению продолжительности жизни.

5. Галоидоуглероды

Наиболее известными галоидоуглеродами в этой группе газов являются хлорфторуглероды (CFC), гидрохлорфторуглероды (HCFC) и гидрофторуглероды (HFC).

Хлорфторуглерод - это искусственное углеродное вещество, содержащее хлор и фтор.Его начали использовать примерно в 1930-х годах в качестве альтернативы аммиаку (NH3), поскольку он менее токсичен и невоспламеняем, в холодильной и воздушной промышленности, производстве пен, аэрозолей, растворителей, чистящих средств и огнетушителей.

Эти соединения считались инертными до 1970-х годов, когда было обнаружено, что они вызывают дыры в озоновом слое. Истощение озонового слоя способствует проникновению ультрафиолетовых лучей, вызывающих парниковый эффект, и в то же время увеличивает риски для здоровья человека, как в случае рака кожи, вызванного чрезмерным воздействием солнца.

Имея эти данные, Бразилия, среди других стран, присоединилась к Венской конвенции и Монреальскому протоколу в 1990 году, взяв на себя обязательство посредством Указа 99.280 / 06/06/1990 полностью ликвидировать ХФУ к январю 2010 года, среди прочих мер. Цели не были достигнуты, но, как сообщает Программа развития Организации Объединенных Наций (ПРООН), в настоящее время наблюдается сильная тенденция обращения вспять ущерба, нанесенного озоновому слою. Ожидается, что примерно к 2050 году слой будет восстановлен до уровней до 1980 года.

Разрушение озонового слоя этими соединениями велико. Разрушение слоя происходит в стратосфере, где солнечный свет фотолизирует эти соединения, высвобождая атомы хлора, которые вступают в реакцию с озоном, уменьшая его концентрацию в атмосфере и разрушая озоновый слой.

Во-первых, разложение озона происходит за счет разложения молекул CFC под действием солнечной радиации в стратосфере:

CH3Cl (г) → CH3 (г) + Cl (г)

Затем высвободившиеся атомы хлора вступают в реакцию с озоном в соответствии со следующим уравнением:

Cl (г) + O3 → ClO (г) + O2 (г)

Образовавшийся ClO (г) снова вступит в реакцию со свободными атомами кислорода, образуя больше атомов хлора, которые будут реагировать с кислородом, и так далее.

ClO (г) + O (г) → Cl (г) + O2 (г)

Поскольку реакция атомов хлора с озоном происходит в 1,5 тысячи раз быстрее, чем реакция между свободными атомами кислорода, присутствующими в атмосфере, которые разлагают озон, происходит интенсивное разрушение озонового слоя. Таким образом, один атом хлора способен разрушить 100 молекул озона.

Чтобы заменить использование ХФУ, были произведены ГХФУ, которые гораздо менее вредны для озонового слоя, но все же наносят ущерб и вносят основной вклад в усиление парникового эффекта.

Газы HFC взаимодействуют с парниковыми газами, способствуя глобальному потеплению. Эти газы обладают гораздо большей радиоактивной эффективностью, чем углекислый газ, по сравнению с потенциалом глобального потепления (ПГП). Разработка этих соединений уменьшила проблему истощения озонового слоя, но повысила температуру планеты из-за глобального потепления, вызванного выбросом этих соединений.

См. Также видео, подготовленное Национальным институтом космических исследований (Inpe), о разложении озонового слоя ХФУ.

6. Водяной пар

Водяной пар вносит наибольший вклад в естественный парниковый эффект, поскольку он улавливает тепло, присутствующее в атмосфере, и распределяет его по планете. Его основными естественными источниками являются вода, лед и снег, поверхность почвы, а также поверхности растений и животных. Переход к пару через физические процессы испарения, сублимации и транспирации.

Водяной пар - очень изменчивый компонент воздуха, легко меняющий фазу в зависимости от преобладающих атмосферных условий. Эти фазовые изменения сопровождаются выделением или поглощением скрытого тепла, которое, связанное с переносом водяного пара через атмосферную циркуляцию, влияет на распределение тепла по земному шару.

Человеческая деятельность практически не влияет на количество водяного пара в атмосфере. Влияние будет происходить косвенно, через усиление парникового эффекта в результате других видов деятельности.

Холодный воздух содержит меньше воды по сравнению с горячим воздухом, поэтому атмосфера над полярными регионами содержит небольшое количество водяного пара по сравнению с атмосферой над тропическими регионами. Таким образом, если происходит усиление парникового эффекта, вызывающего повышение глобальной температуры, в атмосфере будет присутствовать больше водяного пара в результате более высокой скорости испарения. Этот пар, в свою очередь, будет удерживать больше тепла, способствуя усилению парникового эффекта.

Что мы можем сделать, чтобы уменьшить обострение этого явления?

Высокий уровень выбросов этих парниковых газов является результатом деятельности человека в соответствии с большинством научных представлений. Его снижение зависит от изменения отношения компаний, правительств и людей. Изменения в культуре необходимы для образования, направленного на устойчивое развитие. Необходимо, чтобы больше людей начали искать альтернативы, которые вызывают меньшее воздействие и которые требуют от властей и компаний, которые сокращают выбросы газов.

В Бразилии основными источниками выбросов парниковых газов (ПГ), как физических единиц, так и процессов, выбрасывающих парниковый газ в атмосферу, являются: вырубка лесов, транспорт, животноводство, кишечная ферментация, термоэлектрические установки, работающие на ископаемом топливе, и промышленные процессы.

Обезлесение является одним из основных факторов, и его можно уменьшить за счет лесовозобновления и использования переработанных материалов. На каждую тонну переработанной бумаги экономится от 10 до 20 деревьев. Это представляет собой экономию природных ресурсов (необрезанные деревья продолжают поглощать CO2 в процессе фотосинтеза), а переработка бумаги потребляет половину энергии, необходимой для ее производства обычным способом. Утилизированная банка позволяет сэкономить энергию, эквивалентную трехчасовому включению телевизора.

Транспортный сектор очень важен с точки зрения выбросов от сжигания ископаемого топлива, которые могут быть уменьшены с помощью технологий, которые доминируют и распространяются в стране, таких как этанол и биодизель, за счет использования транспортных средств с электрическим или водородным двигателем или за счет использования альтернативы транспорта, такие как велосипед и метро. Как и на транспорте, на термоэлектрических установках замена ископаемого топлива более чистой энергией, например, из сахарного тростника, также помогает снизить выбросы этих газов.

Кишечная ферментация способствует выделению газов в процессе пищеварения жвачных животных. Этот источник можно уменьшить, улучшив рацион крупного рогатого скота и улучшив пастбища (правильное удобрение почвы). Замена кормовых добавок на добавки, поражающие простейшие в рубце, снижает выбросы метана животными на 10-40%. Идея состоит в том, что эти добавки убивают простейшие, которые вносят значительный вклад в производство водорода, используемого бактериями. археи (присутствует в кишечнике жвачных животных). Поскольку эти бактерии получают энергию за счет поглощения водорода и углекислого газа, в процессе, который приводит к образованию метана, с меньшим количеством доступного водорода будет меньше производиться метана.

Также существует потребность в улучшении производственного процесса в отраслях, ища способы уменьшить воздействие и не выделять слишком много парниковых газов.

Эти изменения будут происходить только по требованию людей, поэтому двигаться необходимо всем! Если мы не предпримем немедленных действий, мы заплатим очень высокую цену за пренебрежение нашими действиями.