КАКВИ ГАЗОВЕ ПРЕДИЗВИКВАТ ПРЕГРЯВАНЕ НА АТМОСФЕРАТА? - НАУКА - 2025

Газовете, които причиняват прегряване на атмосферата са тези, които абсорбират и излъчват инфрачервено лъчение. По същия начин газовете, които увреждат озоновия слой, допринасят за прегряване, защото улесняват по-голямото навлизане на ултравиолетовото лъчение.

Глобалното затопляне е повишаването на средната температура в сухоземната биосфера, което се получава поради парниковия ефект. Този ефект е естествено явление, което се състои в блокиране на изхода на земната топлина (инфрачервено лъчение) към космическото пространство.

Газовете, които причиняват прегряване. Източник: Разхлабена вратовръзка

Това блокиране се упражнява от някои газове, които естествено образуват земната атмосфера, като водна пара и CO2. Това е явление, което се среща естествено и позволява на планетата да има биологично подходяща температура.

Как газовете загряват Земята?

Основният източник на енергия, която затопля Земята, е слънчевата радиация, по-специално ултравиолетовата радиация. Частично се филтрира от озоновия слой (O3) в стратосферата.

Ултравиолетовото лъчение (къса вълна), което успява да проникне, загрява земната повърхност и топлината му се излъчва в космоса като инфрачервено лъчение (дълга вълна). Въпреки това, човешкото влияние върху процеса се дължи на изкуственото излъчване на парникови газове.

Тези газове поглъщат и отделят топлина или унищожават озон, който регулира влизането на ултравиолетовата радиация. Газовете, които допринасят за парниковия ефект, естествено или от човешко влияние, се наричат ​​парникови газове (ПГ).

На глобално ниво се обръща специално внимание на глобалното затопляне и разрушаването на озоновия слой. Монреалският протокол за вещества, които нарушават озоновия слой, е международен договор, влязъл в сила през 1989 г. и регулира използването на тези газове.

Този протокол е ратифициран от 65 държави с поправката от Кигали от 1 януари 2019 г. От своя страна Протоколът от Киото разглежда проблеми, свързани с глобалното затопляне.

В Протокола от Киото са предвидени шест парникови газове, които са въглероден диоксид, метан, азотен оксид, хидрофлуоровъглерод, перфлуориран въглеводород и серен хексафлуорид.

За да се оцени газ, който произвежда прегряване, се разглежда неговият полезен живот и потенциалът му за глобално затопляне (GWP). GWP сравнява количеството топлина, задържана от газ, с топлината, улавяна от CO2, чието GWP е стандартизирано на 1.

Основните газове предизвикват прегряване на атмосферата

Водна пара

Водната пара е естествен и жизненоважен компонент на земната атмосфера и играе много важна роля в парниковия ефект поради способността си да абсорбира топлината. Освен това водата в течно и твърдо състояние отразява слънчевата енергия, охлаждаща Земята.

Въглероден диоксид (CO2)

Въглеродният диоксид е основният парников газ, който е отговорен за повече от 80% от увеличението на това явление. Нивата на CO2 са се повишили тревожно поради индустриалната и транспортната дейност.

Според някои оценки преди индустриалната революция атмосферната концентрация на CO2 е достигнала около 280 ppm (части на милион), а през 1998 г. е достигала 365 ppm. Това представлява темп на увеличение с 1,5 ppm годишно и 31% увеличение от нивата от 1750.

Концентрация на CO2. Източник: Hannes Grobe 21:17, 5 ноември 2006 (UTC)

Чрез определяне на изотопния състав на текущия атмосферен CO2, е показано, че увеличението идва от изгарянето на изкопаеми горива и обезлесяването. CO2 работи, като абсорбира и излъчва инфрачервено лъчение и има полезен живот от 5 до 200 години.

Метан (СН

Метанът е вторият парников газ, допринасящ около 17% от затоплянето, чрез поглъщане и излъчване на топлина. Въпреки че голяма част от този газ се среща естествено, главно в блата, има важен човешки принос (около 50%).

Концентрация на метан. Източник: Метан-глобално-средно-средно 2006.jpg: NOAАдеративни работи: Ortisa

Приблизително 60% от метана, който в момента съществува в атмосферата, е продукт на човешки (антропични) дейности. Сред основните антропични източници са преживните животни, отглеждането на ориз, експлоатацията на изкопаеми горива и изгарянето на биомаса.

Очакваните нива на този газ преди индустриалната ера са 700 ppb (части на милиард), а за 1998 г. той достига 1745 ppb, което представлява увеличение от 149%. Метанът обаче има полезен живот в долната атмосфера, достигайки само 12 години.

Азотни оксиди (NOx)

NOx, особено азотният оксид, допринасят за унищожаването на стратосферния озон чрез увеличаване на количеството ултравиолетово лъчение, което прониква в Земята. Тези газове произхождат от промишленото производство на азотна киселина, адипинова киселина и използването на торове.

Азотният оксид (N2O) е имал атмосферна концентрация 270 ppb преди индустриалната ера, след което е достигнал 314 ppb през 1998 г. Това представлява увеличение на концентрацията с 16% и полезен живот от 114 години, което го прави много проблематично.

Въглеводороди (HFC)

Те са газове, използвани в различни индустриални приложения, заместващи CFC, ограничени от споразумението от Монреал. HFCs обаче влияят и на озоновия слой и имат висока активност в атмосферата (до 260 години).

Тези газове не съществуват в атмосферата, те се въвеждат от хората и в случай на HFC-23 достига концентрация от 14 ppt (части на трилион).

Перфлуориран въглеводород (PFC)

PFC се произвеждат в съоръжения за изгаряне за процеса на топене на алуминий. Подобно на HFC, те имат висока постоянство в атмосферата и засягат целостта на стратосферния озонов слой.

Серен хексафлуорид (SF6)

Това е друг газ, чийто ефект от прегряване преминава през разрушаването на озоновия слой. Използва се в оборудване с високо напрежение и при производството на магнезий и има висока постоянство в атмосферата.

Хлорофлуоровъглеводороди (CFC)

CFC е мощен парников газ, който уврежда стратосферния озон и се регулира съгласно Монреалския протокол. Въпреки това, в някои страни той все още се използва, такъв е случаят с Китай.

Увреждането на озоновия слой се причинява от хлорни атоми, дисоцииращи при удари от ултравиолетово лъчение.

Основните хлорофлуоровъглеводороди са CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 и CFC-115. Тези газове не съществуват в атмосферата, но до 1998 г. CFC-11 вече достига 268 ppt, с полезен живот 45 години.

Метилхлороформ или трихлороетан (CH3CCL3)

Това е особен вид CFC, използван като разтворител и за почистване на метали. Когато се разлага, той отделя хлоридни газове, чиито хлорни атоми допринасят за разрушаването на озоновия слой.

Тропосферен озон (O3)

Тропосферният О3 е озонът, който се образува на нивото на земята, между повърхността и 18 км височина. Въпреки че стратосферният озон допринася за намаляване на глобалното прегряване чрез намаляване на навлизането на ултравиолетово лъчение, тропосферният озон генерира затопляне.

Смог в Харбин (Китай). Източник: Фредрик Рубенсон

Твърди се, че ефектът на тропосферния озон е противоречив. От една страна, той генерира повърхностно затопляне на земята, но в същото време елиминира други парникови газове.

Във всеки случай, O3 е токсичен газ, който причинява увреждане на белите дробове, в допълнение към влошаване на различни материали.

Хлородифлуорометан (HCFC-22)

Нарича се R-22, безцветен газ и доскоро най-използваният в хладилното оборудване. Въпреки това, днес тя е забранена в голяма част от света поради отрицателното си въздействие върху озоновия слой.

Въглероден хлорид или тетрахлорид на въглерода (CCl4)

Това е органохлорин, който сега е забранен на много места поради токсичността си, но беше широко използван като хладилен агент, пожарогасител, обезмаслител и пестицид. Когато това съединение се разгражда, то създава производни вещества, които влияят на озоновия слой.

Тетрафлуорометан или перфлуорометан (CF4)

Това е газ, известен като R-14 и използван като хладилен агент, но има висок капацитет за абсорбиране и излъчване на ултравиолетова енергия. Той има живот в атмосферата повече от 50 000 години и потенциал за глобално затопляне от 6 500.

Според световните рекорди на Гинес тетрафлуорометанът е най-устойчивият парников газ, въпреки че ниският му дял в атмосферата ограничава неговия ефект.

Хексафлуороетан (C2F6)

Използва се в хладилни агенти и в производството на алуминий, тъй като благодарение на високата енергия на връзките си въглерод-флуор е много стабилна. Това му осигурява дълъг експлоатационен живот от поне 500 години.

По същия начин той има висок потенциал за абсорбиране на инфрачервено лъчение, което го прави проблем за глобалните температури. Хексафлуороетанът е в списъка на парниковите газове от Междуправителствения панел по изменението на климата (IPCC).

Серен хексафлуорид (SF6)

Това е нетоксичен газ, пет пъти по-тежък от въздуха, с индекс на GWP от 176 (20 000 пъти повече от CO2). От друга страна, той има полезен живот от 3200 години, въпреки че е толкова гъст, че не се издига до горните слоеве на атмосферата.

Библиографски справки

1. Болин, Б. и Doos, BR Парников ефект.
2. Кабалеро, М., Лозано, С. и Ортега, Б. (2007). Парников ефект, глобалното затопляне и изменението на климата: перспектива за науката за земята. Университетско цифрово списание.
3. Elsom, DM (1992). Атмосферното замърсяване: глобален проблем.
4. IPCC (2001). Трети доклад за оценка на изменението на климата 2001 г.: Научната основа.
5. IPCC (2018). Глобално затопляне от 1,5 ºC.
6. Mitchell, JFB, Johns, TC, Gregory, JM и Tett, SFB (1995). Климатична реакция на увеличаващите се нива на парникови газове и сулфатни аерозоли. Nature.
7. Myhre, G., Highwood, EJ, Shine, KP и Stordal, F. (1998). Нови оценки на радиационно форсиране поради добре смесени парникови газове. Геофизични писма за изследване.
8. Rodhe, H. (1990). Сравнение на приноса на различни газове към парниковия ефект. Science.
9. Schneider, SH (1989). Парниковият ефект: наука и политика. Science.