Šiltnamio efektą sukeliančių dujų formulė. Šiltnamio dujos

Šiltnamio dujos - gamtinės ar antropogeninės kilmės dujiniai atmosferos komponentai, kurie sugeria ir pakartotinai skleidžia infraraudonąją spinduliuotę.

Antropogeninis atmosferos koncentracijos padidėjimas šiltnamio dujos sukelia padidėjusią paviršiaus temperatūrą ir klimato kaitą.
Šiltnamio efektą sukeliančių dujų, kurioms taikomi apribojimai pagal JT pagrindų konvenciją dėl klimato kaitos (1992 m.), sąrašas yra apibrėžtas Kioto protokolo (1997 m. gruodžio mėn. Kiote (Japonija) pasirašė 159 valstybės) A priede ir apima anglies dioksidą (CO2) ir metanas (CH4), azoto oksidas (N2O), perfluorangliavandeniliai (PFC), hidrofluorangliavandeniliai (HFC) ir sieros heksafluoridas (SF6).

vandens garai- plačiausiai paplitusios šiltnamio efektą sukeliančios dujos - neįtraukiamos į šį svarstymą, nes nėra duomenų apie jų koncentracijos padidėjimą atmosferoje (tai yra, su tuo susijęs pavojus nematomas).

Anglies dioksidas (anglies dioksidas) (CO2)– svarbiausias klimato kaitos šaltinis, dėl kurio, kaip manoma, 64 % visuotinio atšilimo.

Pagrindiniai emisijos šaltiniai anglies dioksidasį atmosferą yra iškastinio kuro gamyba, transportavimas, perdirbimas ir vartojimas (86 %), atogrąžų miškų naikinimas ir kitos biomasės deginimas (12 %) ir likę šaltiniai (2 %), tokie kaip cemento gamyba ir anglies monoksido oksidacija. Išsiskyrusi anglies dioksido molekulė cirkuliuoja per atmosferą ir biotą ir galiausiai yra sugeriama vykstant vandenyno procesams arba dėl ilgalaikio kaupimosi antžeminėse biologinėse saugyklose (t. y. pasisavinama augalų). Laikas, per kurį maždaug 63% dujų pašalinama iš atmosferos, vadinamas efektyviu buvimo laikotarpiu. Apskaičiuotas efektyvus anglies dioksido buvimo laikotarpis svyruoja nuo 50 iki 200 metų.
Metanas (CH4) yra tiek natūralios, tiek antropogeninės kilmės. Pastaruoju atveju jis susidaro dėl kuro gamybos, virškinimo fermentacijos (pavyzdžiui, gyvulininkystėje), auginant ryžius, naikinant miškus (daugiausia dėl biomasės deginimo ir organinių medžiagų pertekliaus skaidymo). Apskaičiuota, kad metanas sudaro apie 20% visuotinio atšilimo. Metano emisijos yra svarbus šiltnamio efektą sukeliančių dujų šaltinis.

Azoto oksidas (N2O)- trečios pagal svarbą šiltnamio efektą sukeliančios dujos pagal Kioto protokolą. Išleistas gamybos ir naudojimo metu mineralinių trąšų, V chemijos pramonė, žemės ūkyje ir kt. Tai sudaro apie 6% visuotinio atšilimo.

Perfluorangliavandeniliai- PFC (Perfluorocarbons – PFC) angliavandenilių junginiai, kuriuose fluoras iš dalies pakeičia anglį. Pagrindiniai šių dujų išmetimo šaltiniai yra aliuminio, elektronikos ir tirpiklių gamyba. Lydant aliuminį, PFC išmetimas vyksta elektros lanku arba vadinamojo „anodo efekto“ metu.

Hidrofluorangliavandeniliai (HFC)- angliavandenilių junginiai, kuriuose vandenilį iš dalies pakeičia halogenai. Dujos, sukurtos pakeisti ozono sluoksnį ardančias medžiagas, turi išskirtinai aukštus GWP (140 11700).

Sieros heksafluoridas (SF6)- šiltnamio efektą sukeliančios dujos, naudojamos kaip elektros izoliacinė medžiaga elektros energijos pramonėje. Emisijos susidaro gaminant ir naudojant. Jis atmosferoje išsilaiko itin ilgai ir yra aktyvus infraraudonųjų spindulių sugėriklis. Todėl šis junginys, net ir su santykinai mažomis emisijomis, gali turėti įtakos klimatui ateityje.

Šiltnamio efektas iš skirtingų dujų gali būti sumažintas iki bendro vardiklio, išreiškiančio, kiek 1 tona konkrečių dujų duoda didesnį poveikį nei 1 tona CO2. Metano konversijos koeficientas yra 21, azoto oksido - 310, o kai kurių fluorintų dujų - keli tūkstančiai.

1. Energijos vartojimo efektyvumo didinimas atitinkamuose šalies ūkio sektoriuose;
2. Šiltnamio efektą sukeliančių dujų kriauklių ir rezervuarų apsauga ir kokybės gerinimas, atsižvelgiant į jų įsipareigojimus pagal atitinkamus tarptautinius aplinkosaugos susitarimus; skatinti pagrįstą miškininkystės praktiką, tvarų miškų įveisimą ir atsodinimą;
3. Tvarių formų skatinimas Žemdirbystė atsižvelgiant į klimato kaitos aplinkybes;
4. Įgyvendinimo skatinimas, vedimas tiriamasis darbas, naujos ir atsinaujinančios energijos, anglies dvideginio absorbcijos technologijų ir inovatyvių aplinkai nekenksmingų technologijų plėtra ir didesnis naudojimas;
5. Palaipsniui mažinti arba panaikinti rinkos iškraipymus, fiskalines paskatas, atleidimą nuo mokesčių ir muitų bei subsidijų, kurios prieštarauja Konvencijos tikslui visuose sektoriuose, kuriuose išmetama šiltnamio efektą sukeliančių dujų, ir rinka pagrįstų priemonių naudojimas;
6. Skatinti atitinkamų sektorių atitinkamas reformas, kad būtų lengviau įgyvendinti politiką ir priemones, kurios riboja arba mažina šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą;
7. Transporto sektoriuje išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų ribojimo ir (arba) mažinimo priemonės;
Apriboti ir (arba) sumažinti metano išmetimą naudojant ir naudojant atliekas šalinant, taip pat gaminant, transportuojant ir paskirstant energiją.

Šios Protokolo nuostatos yra bendro pobūdžio ir suteikia Šalims galimybę savarankiškai pasirinkti ir įgyvendinti politiką ir priemones, kurios geriausiai atitiks nacionalines aplinkybes ir prioritetus.
Pagrindinis šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo šaltinis Rusijoje yra energetikos sektorius, kuris sudaro daugiau nei 1/3 visų emisijų. Antrą vietą užima anglies, naftos ir dujų gavyba (16 proc.), trečioje – pramonė ir statyba (apie 13 proc.).

Taigi didžiausią indėlį mažinant šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją Rusijoje gali įnešti įgyvendinimas didžiulis potencialas energijos taupymas. Šiuo metu Rusijos ekonomikos energijos intensyvumas 2,3 karto viršija pasaulio vidurkį ir vidutinis ES šalims - 3,2 karto. Energijos taupymo potencialas Rusijoje vertinamas 39–47% dabartinio suvartojamos energijos, o daugiausiai tenka elektros gamybai, šilumos energijos perdavimui ir paskirstymui, pramonės sektoriams ir neproduktyviems energijos nuostoliams pastatuose.

Medžiaga parengta remiantis informacija iš atvirų šaltinių

Šiltnamio efektą sukeliančių dujų poveikis klimatui

Šiltnamio efektą sukeliančių dujų grupei priklauso visų tipų dujiniai junginiai, turintys įtakos atmosferos pralaidumui saulės šviesai ir šiluminei energijai. Šių dujų buvimas atmosferos ore yra priežastis, dėl kurios dalis Žemės paviršiaus skleidžiamos šiluminės energijos nepatenka į kosmosą, o lieka paviršinio oro sluoksniuose. Kuo didesnis šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekis atmosferos ore, tuo intensyviau planetos paviršius perkaista.

1 pastaba

Per geologinė istorijaŽemėje jų turinys nuolat keitėsi. Tuo pačiu metu pasikeitė klimato rodikliai, taip pat daugelis kitų atmosferos parametrų, pavyzdžiui, jos tankis, dujų sudėtis, skaidrumas ir kt., kurie daugiausia lemia organizmų gyvenimo ypatybes. Manoma, kad nuo anglies periodo Paleozojaus era(t. y. maždaug prieš 370 mln. metų) dujų, prisidedančių prie šiltnamio efekto, kiekis stabilizavosi tokiame lygyje, kuris leido planetai išlaikyti temperatūros pusiausvyrą.

Šiltnamio efektą sukeliančių dujų grupę sudaro:

• vandens garai,
• anglies dioksidas,
• metanas,
• freonai,
• taip pat azoto oksidai ir ozonas.

Natūralūs šiltnamio efektą sukeliančių dujų šaltiniai

Iki pramonės eros pradžios pagrindiniai šiltnamio efektą sukeliančių dujų šaltiniai atmosferoje buvo: vandens garavimas nuo Pasaulio vandenyno paviršiaus, ugnikalnių veikla ir miškų gaisrai. Šiuo metu ugnikalniai per metus į atmosferą išmeta apie 0,15–0,26 mlrd. tonų anglies dvideginio. Vulkaninės veiklos specifika – itin netolygus anglies monoksido tiekimas į atmosferą.

Daug jo išsiskiria didelių išsiveržimų metu, kurie pasitaiko palyginti retai – mažiau nei vieną per dešimtmetį. Kartu su šiltnamio efektą sukeliančiomis dujomis ugnikalniai taip pat išmeta daug dulkių, kurios padeda sumažinti saulės radiacija ir šiek tiek aušinimo. Kaip rodo šiuolaikiniai tyrimai, didžiausių išsiveržimų poveikis gali sukelti temperatūros pokytį Žemėje keliomis dešimtosiomis laipsnio eilėmis ir trukti keletą metų. Per tą patį laikotarpį į atmosferą patekęs vandens garų kiekis prilygsta 355 tūkstančių kubinių kilometrų vandens išgaravimui.

Antropogeniniai šiltnamio efektą sukeliančių dujų šaltiniai

Intensyvėjant pramonei, šiltnamio efektą sukeliančios dujos į atmosferą pradėjo patekti deginant iškastinį kurą (anglies dioksidą), vystantis. naftos telkinių(metanas), dėl šaltnešių praradimo ir aerozolių (freono) naudojimo, raketų paleidimo (azoto oksidų), automobilių variklių veikimo (ozonas). Be to, žmogaus pramoninė veikla prisidėjo prie miškų plotų – pagrindinių natūralių anglies dvideginio absorbentų žemynuose – mažinimo.

Teoriškai visiškai sudeginus iškastinį kurą (su sąlyga, kad visi jo telkiniai bus išnaudoti), į atmosferą pateks maždaug tiek pat anglies dioksido, kuris per geologinę istoriją buvo pašalintas iš jos fotosintezės proceso metu ir išsaugomas iškastinio kuro pavidalu. anglies.

Kadangi seniausi (ir ploniausi) kaustobiolitų telkiniai datuojami devono laikotarpiu, galima daryti prielaidą, kad anglies dvideginio kiekis atmosferoje bus šiek tiek mažesnis nei šio laikotarpio pabaigoje arba kito, anglies, pradžioje. laikotarpį (nes visiškai pagaminti visus naudingus komponentus šiuolaikiniuose telkiniuose yra ne tik ekonomiškai nenaudinga, bet ir techniškai itin sudėtinga). Tuo metu išsivysčiusi gyvybė jau egzistavo, įskaitant sausumos gyvybę, tačiau klimatas labai skyrėsi nuo šiuolaikinio. Buvo daug šilčiau, drėgniau, o atmosfera tankesnė. Deguonies kiekis atmosferoje buvo artimas šiuolaikiniam lygiui, o anglies dvideginio kiekis buvo žymiai didesnis – apie 0,2%, t.y. maždaug 5,6 karto didesnis nei dabar.

Duomenys moksliniai tyrimai pateikti informaciją, kad nesumažinus šiltnamio efektą sukeliančių dujų masės žemės atmosferoje, žmonija negali išvengti klimato pablogėjimo planetoje.

Iš kur jie atsirado?

Šiltnamio efektą sukeliančios dujos, būdamos planetų atmosferoje, prisideda prie kai kurių atsiradimo pavojingas poveikis. Jis atitinkamai pavadintas – šiltnamis. Viena vertus, be šio reiškinio mūsų planeta niekada nebūtų galėjusi pakankamai sušilti, kad joje galėtų atsirasti gyvybė. Kita vertus, viskas gerai su saiku ir iki tam tikro taško. Todėl kalbėsime apie civilizacijos problemas, susijusias su šiltnamio efektą sukeliančių dujų reiškiniu, kuris, atlikęs savo teigiamą vaidmenį, laikui bėgant keitė savo kokybę ir tapo diskusijų, tyrimų ir bendro rūpesčio tema.

Prieš daugelį milijonų metų Saulė, kaitindama Žemę, pamažu pavertė ją energijos šaltiniu. Dalis jos šilumos įsiliejo erdvė. Be to, jį atspindėjo atmosferoje esančios dujos ir sušildydavo arti žemės esančius oro sluoksnius. Šis procesas, panašus į šilumos išsaugojimą pagal skaidri plėvelėšiltnamiuose, mokslininkai jai suteikė pavadinimą. O tai provokuojančias dujas taip pat įvardijo paprastai. Jų pavadinimas yra „šiltnamio efektą sukeliančios dujos“.

Auštant Žemės klimato įsigalėjimui, atsiradimas šis efektas prisidėjo prie aktyvios ugnikalnių veiklos. Išmetimų vandens garų ir anglies dioksido pavidalu atmosferoje liko didžiuliai kiekiai. Pasirodė hiper Šiltnamio efektas, kuris įkaitino Pasaulio vandenyną beveik iki virimo temperatūros. Ir tik atsiradus žaliajai biosferai, kuri sugeria anglies dioksidą iš atmosferos, temperatūros režimas Planeta pamažu grįžo į normalią būseną.

Tačiau bendra industrializacija ir nuolatinis gamybos pajėgumų augimas pasikeitė ne tik cheminė sudėtisšiltnamio efektą sukeliančių dujų, bet ir šio reiškinio esmė.

Jie žinomi iš pirmų lūpų

Šiltnamio efektą sukeliančios dujos yra junginys, kuris išlieka Žemės atmosferoje ir tampa kliūtimi jos šiluminei spinduliuotei pakeliui į kosmosą. Planetos skleidžiama šiluma vėl grįžta. Dėl to vidutinė temperatūra nuolat kyla, o tai gali sukelti nenuspėjamų pasekmių.

Per didelis planetos įkaitimas atsiranda dėl atmosferos sluoksnių skaidrumo skirtumų. saulės spinduliai lengvai pereiti pro juos. Atmosfera yra skaidri ultravioletiniams spinduliams. Teplovas infraraudonoji spinduliuotė sunku prasibrauti pro apatinius jos sluoksnius, kuriuose kaupiasi šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Esmė ta, kad jie sukuria antspaudą.

Kioto protokole yra aiškus šiltnamio efektą sukeliančių dujų, kurių buvimas Žemės atmosferoje, sąrašas turėtų būti kovojamas. Jie apima:

• vandens garai;
• anglies dioksidas;
• metanas;
• azoto oksidas;
• freonai;
• ozonas;
• perfluorangliavandeniliai;
• sieros heksafluoridas.

Pavojingas potencialas

Vandens garai priskiriami gamtinėms dujoms, tačiau jų dalyvavimas formuojant šiltnamio efektą yra gana didelis. Jo nereikėtų nuvertinti.

Anglies dioksidas laikomas vienu iš pagrindinių veiksnių, turinčių įtakos planetos klimatui. Jo dalis atmosferoje yra apie 64%, o jos vaidmuo klimato atšilimui yra būtent toks didelis. Pagrindiniai jo išleidimo į atmosferą šaltiniai yra šie:

• ugnikalnių išsiveržimai;
• biosferos medžiagų apykaitos procesas;
• biomasės ir iškastinio kuro deginimas;
• miškų naikinimas;
• gamybos procesai.

Metanas atmosferoje nesuyra 10 metų ir kelia rimtą grėsmę Žemės klimatui. Jo šiltnamio efektas yra 28 kartus didesnis nei anglies dioksido, o per ateinančius 20 metų, jei jo emisija nebus sustabdyta, šis pranašumas pasieks 84. Pagrindiniai jo šaltiniai yra antropogeninio pobūdžio. Tai:

• žemės ūkio gamyba, ypač ryžių auginimas;
• galvijų auginimas (gyvulių ir dėl to nuotekų kiekio padidėjimas);
• miško deginimas.

Dalis šiltnamio efektą sukeliančio metano susidaro dėl nuotėkio kasybos metu. anglis. Jis taip pat išsiskiria ištraukus gamtinių dujų.

Freonai kelia ypatingą pavojų aplinkai. Jie daugiausia naudojami aerozoliuose ir šaldymo įrenginiuose.

Azoto oksidas yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurios yra viena iš pirmaujančių vietų pagal kiekį atmosferoje ir įtaką visuotiniam atšilimui. Jo atsiradimo ir taikymo šaltiniai:

• mineralinių trąšų gamyba chemijos pramonėje;
• maisto pramonė jį naudoja kaip raketinį kurą;
• mechanikos ir raketų inžinerijos pramonėje jis naudojamas varikliuose.

Ozonas, tiksliau ta jo dalis, kuri priskiriama žalingoms dujoms, sukeliančioms šiltnamio efektą, yra apatiniuose troposferos sluoksniuose. Didėjantis arti žemės, jo kiekis gali pakenkti žaliosioms erdvėms, pažeisti jų lapus ir sumažinti gebėjimą fotosintezuoti. Jis daugiausia susidaro dėl anglies oksidų, azoto oksidų sąveikos su vandens garais, saulės spinduliais ir lakiosiomis medžiagomis. organiniai junginiai esant deguoniui. Pagrindiniai šių medžiagų šaltiniai atmosferoje yra šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas iš pramonės objektų, transporto priemonių ir cheminiai tirpikliai.

Perfluorangliavandeniliai yra aliuminio, tirpiklių ir elektronikos gamybos rezultatas. Jie naudojami dielektrikuose, šilumnešiuose, aušinimo skysčiuose, tepalinėse alyvose ir netgi kaip dirbtinis kraujas. Juos galima gauti tik cheminės sintezės būdu. Kaip ir dauguma fluorintų dujų, jos yra pavojingos aplinką. Apskaičiuota, kad jų šiltnamio efektas yra šimtus kartų didesnis nei anglies dioksido.

Sieros heksafluoridas taip pat yra viena iš tų šiltnamio efektą sukeliančių dujų, kurios Kioto protokole nurodytos kaip potencialiai pavojingos. Jis naudojamas gaisro gesinimo, elektroninės ir metalurgijos pramonė kaip proceso terpės, žinomas jos, kaip šaltnešio, vaidmuo ir kt. Jo emisijos ilgą laiką išlieka atmosferoje ir aktyviai kaupia infraraudonąją spinduliuotę.

Problemos sprendimo būdai

Pasaulio bendruomenė deda daug pastangų, kad sukurtų vieningą veiksmų programą šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijai mažinti.

Vienas iš rimtų aplinkosaugos politikos komponentų yra degalų degimo produktų emisijų standartų patvirtinimas ir degalų naudojimo mažinimas dėl automobilių pramonės perėjimo prie elektromobilių gamybos.

Darbas atominės elektrinės, kuriose nenaudojama anglis ir naftos produktai, jau netiesiogiai kelis kartus sumažina anglies dvideginio kiekį atmosferoje.

Tarptautinės dujų ir naftos perdirbimo įmonės bendradarbiauja su tarptautinėmis aplinkosaugos organizacijomis ir vyriausybėmis, siekdamos kovoti su metano išmetimu. Prie jų jau prisijungė daugelis didelių naftą ir dujas gaminančių valstybių, tokių kaip Nigerija, Meksika, Norvegija, JAV, Rusija.

Didelis miškų kirtimo sumažinimas arba uždraudimas taip pat gali turėti didelės įtakos aplinkos gerinimui. Augdami medžiai sugeria didžiulį kiekį anglies dioksido. Pjovimo metu jie jį paleidžia. Ariamos žemės procentinės dalies sumažinimas atogrąžų šalyse jau labai prisidėjo prie pasaulinio šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo optimizavimo.

Nauji europiniai katilų ir vandens šildytuvų technologinių charakteristikų apribojimai yra pasaulinės aplinkosaugos programos dalis. Nuo šiol visi tokių buitinių prietaisų kūrimai turi atitikti anglies dvideginio išmetimo kontrolės juos naudojant reikalavimus. Tikimasi, kad, įdiegus naujas technologijas, šios šiltnamio efektą sukeliančios dujos per šešerius metus sumažins savo buvimą atmosferoje 136 mln.

Atsinaujinanti energija – iššūkis šiltnamio efektą sukeliančioms dujoms

IN Pastaruoju metu pasirodė mados tendencija investuoti į atsinaujinančios energijos pramonės plėtrą. Jo naudojimo procentas visame pasaulyje lėtai, bet nuolat auga. Ji vadinama „žaliąja energija“, nes atsiranda natūralių, reguliarių gamtoje vykstančių procesų metu.

Tokie ištekliai kaip vandens srautai, vėjas, saulės šviesa, potvyniai, dabar žmogus išmoko naudoti techniniams poreikiams. Pasaulyje suvartojamos energijos iš atsinaujinančių šaltinių procentas jau pasiekė 20 iki 2014 m. Kiekvienais metais pasaulyje sunaudojama 30 % daugiau vėjo energijos. Fotovoltinių plokščių gamyba didėja. Ispanijoje ir Vokietijoje populiarėja saulės elektrinės.

Veikiantys automobilių varikliai išskiria šiltnamio efektą sukeliančias dujas į didžiuliais kiekiais. Šio fakto įrodymas tapo paskata ieškoti „žaliųjų“ benzino tipų. Naujausi tyrimai parodė, kad bioetanolis gali būti laikomas alternatyva iš naftos pagamintam variklių kurui. Vykdydama aplinkosaugos programą, Brazilija jau keletą metų gamina etanolį iš cukranendrių. Jis gaminamas dideliais kiekiais iš JAV grūdų, ryžių ir kukurūzų minkštimo. Biokuras jau pradeda dalinai pakeisti benziną daugelyje pasaulio šalių.

Kiekvieno indėlis

Šiltnamio efektą sukeliančių dujų ir jų destruktyvaus darbo nematyti ir pajausti. Mums vis dar sunku visa tai įsivaizduoti. Tačiau Ši problema gali turėti įtakos kitai kartai. Mąstydami ne tik patys, žmonės šiandien gali dalyvauti sprendžiant šią problemą. Jei kiekvienas iš mūsų pasodins medį, laiku užgesins gaisrą miške ir pirmai progai pasitaikius persės į elektra varomą automobilį, jis tikrai paliks savo pėdsaką ateityje.

Šiltnamio dujos

Pagrindinės šiltnamio efektą sukeliančios dujos yra vandens garai (H 2 O), dėl kurių susidaro maždaug du trečdaliai natūralaus šiltnamio efekto. Kitos pagrindinės šiltnamio efektą sukeliančios dujos yra anglies dioksidas (CO2), metanas (CH4), azoto oksidas (N2O) ir fluorintos šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Šios dujos reguliuojamos Kioto protokolu.

CFC ir HCFC taip pat yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos, tačiau jas reglamentuoja Monrealio, o ne Kioto protokolas.

Pats stratosferos ozonas yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Taigi ozono sluoksnio ardymas sušvelnino kai kuriuos klimato kaitos aspektus, o ozono sluoksnio atkūrimas padidintų klimato kaitą.

Anglies dioksidas

Pagrindinis (dirbtinio) šiltnamio efekto stiprinimo dalyvis yra anglies dioksidas (CO 2). Pramoninėse šalyse CO 2 sudaro daugiau nei 80 % šiltnamio efektą sukeliančių dujų.

Šiuo metu pasaulis kasmet išmeta daugiau nei 25 milijardus tonų anglies dvideginio. CO 2 /sub> gali išlikti atmosferoje nuo 50 iki 200 metų, priklausomai nuo to, kaip jis grąžinamas į žemę ir vandenynus.

Metanas

Antros pagal svarbą šiltnamio efektą sukeliančios dujos yra metanas CH4. Nuo pramonės revoliucijos pradžios metano koncentracija atmosferoje padvigubėjo ir sudaro 20 % šiltnamio efektą sukeliančių dujų poveikio. Pramoninėse šalyse metanas paprastai sudaro 15 % šiltnamio efektą sukeliančių dujų.

Antropogeninės metano emisijos yra susijusios su kasyba, iškastinio kuro deginimu, gyvulininkyste, ryžių auginimu ir sąvartynais.
Metano GWP yra 23 kartus didesnis nei CO 2 .

Azoto oksidas

Azoto oksidas (N2O) natūraliai išsiskiria iš vandenynų ir atogrąžų miškų bei dirvožemyje esančių bakterijų. Žmogaus įtakos šaltiniai yra azoto trąšos, iškastinio kuro deginimas ir pramoninės gamybos cheminės medžiagos, kuriose naudojamas azotas, pavyzdžiui, nuotekų valymas.

Išsivysčiusiose šalyse N2O sukelia maždaug 6 % šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Kaip ir CO 2 ir metanas, azoto oksidas yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurių molekulės sugeria šilumą, kuri bando išgaruoti į erdvę. N 2 O potencialas yra 310 kartų didesnis nei CO 2 .

Nuo pramonės revoliucijos pradžios azoto oksido koncentracija atmosferoje padidėjo 16 % ir 4–6 % prisideda prie šiltnamio efekto.

Fluorintos šiltnamio efektą sukeliančios dujos

Paskutinė šiltnamio efektą sukeliančių dujų grupė apima fluorintus komponentus, tokius kaip hidrofluorangliavandeniliai (HFC), kurie naudojami kaip šaltnešiai ir perfluorintos anglies (PFC), kurios išsiskiria gaminant aliuminį; ir sieros heksafluoridai (SGF-SF 6), kurie naudojami elektronikos pramonėje.

Tai vienintelės šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurios nesigamina gamtoje.

Koncentracijos atmosferoje yra mažos ir sudaro apie 1,5% visų pramoninių šalių šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Tačiau jie yra nepaprastai galingi; jie turi 1000–4000 kartų didesnį potencialą nei CO 2, o kai kurie turi daugiau nei 22 000 kartų didesnį potencialą.

HFC yra viena iš HCFC alternatyvų šaldant, kondicionuojant ir putojant. Todėl šių galingų šiltnamio efektą sukeliančių galimybių pasekmės yra vienas iš veiksnių, į kurį reikia atsižvelgti renkantis alternatyvas ir kuriant šalinimo strategijas.

Šiltnamio dujos

Šiltnamio efektą sukeliančios dujos yra dujos, kurios, kaip manoma, sukelia pasaulinį šiltnamio efektą.

Pagrindinės šiltnamio efektą sukeliančios dujos, atsižvelgiant į numatomą jų poveikį Žemės šiluminiam balansui, yra vandens garai, anglies dioksidas, metanas, ozonas, halogeninės anglies ir azoto oksidas.

vandens garai

Vandens garai yra pagrindinės natūralios šiltnamio efektą sukeliančios dujos, sukeliančios daugiau nei 60 % poveikio. Tiesioginis antropogeninis poveikis šiam šaltiniui yra nereikšmingas. Tuo pat metu dėl kitų veiksnių nulemtas Žemės temperatūros padidėjimas padidina garavimą ir bendrą vandens garų koncentraciją atmosferoje esant beveik pastoviai santykinei drėgmei, o tai savo ruožtu didina šiltnamio efektą. Taigi atsiranda tam tikrų teigiamų atsiliepimų.

Metanas

Prieš 55 milijonus metų po jūros dugnu susikaupusio milžiniško metano išsiveržimas Žemę sušildė 7 laipsniais Celsijaus.

Tas pats gali nutikti ir dabar – šią prielaidą patvirtino NASA mokslininkai. Naudodamiesi kompiuteriniu senovės klimato modeliavimu, jie bandė geriau suprasti metano vaidmenį klimato kaitai. Šiais laikais daugumoje šiltnamio efekto tyrimų daugiausia dėmesio skiriama anglies dioksido vaidmeniui šiame reiškinyje, nors metano potencialas išlaikyti šilumą atmosferoje 20 kartų viršija anglies dioksido gebėjimą.

Įvairus Prietaisai, veikiantys dujomis, prisideda prie metano kiekio atmosferoje padidėjimo

Per pastaruosius 200 metų metano atmosferoje padaugėjo daugiau nei dvigubai dėl organinių medžiagų irimo pelkėse ir drėgnose žemumose, taip pat dėl ​​nuotėkio iš žmogaus sukurtų objektų, tokių kaip dujotiekiai, anglies kasyklos, padidėjus drėkinimui ir išmetamųjų dujų išmetimui. gyvulių. Tačiau yra ir kitas metano šaltinis – pūvančios organinės medžiagos vandenyno nuosėdose, užšalusios po jūros dugnu.

Paprastai žemos temperatūros Ir aukštas spaudimas išlaikyti metaną po vandenynu stabilios būklės, tačiau taip buvo ne visada. Pasaulinio atšilimo laikotarpiais, tokiais kaip vėlyvojo paleoceno terminis maksimumas, kuris įvyko prieš 55 milijonus metų ir truko 100 tūkstančių metų, judėjimas litosferos plokštės, ypač Indijos subkontinente, sumažėjo slėgis jūros dugne ir gali sukelti didelį metano išsiskyrimą. Kai atmosfera ir vandenynas pradėjo šilti, metano emisija gali padidėti. Kai kurie mokslininkai mano, kad dabartinis visuotinis atšilimas gali lemti tą patį scenarijų – jei vandenynas smarkiai sušils.

Kai metanas patenka į atmosferą, jis reaguoja su deguonies ir vandenilio molekulėmis, sudarydamas anglies dioksidą ir vandens garus, kurių kiekvienas gali sukelti šiltnamio efektą. Remiantis ankstesnėmis prognozėmis, visas išmetamas metanas maždaug po 10 metų virs anglies dioksidu ir vandeniu. Jei tai tiesa, tada didėjanti anglies dioksido koncentracija bus pagrindinė planetos atšilimo priežastis. Tačiau bandymai patvirtinti samprotavimus nuorodomis į praeitį buvo nesėkmingi – anglies dvideginio koncentracijos padidėjimo prieš 55 milijonus metų pėdsakų nerasta.

Naujajame tyrime panaudoti modeliai parodė, kad staigiai padidėjus metano lygiui atmosferoje, joje mažėja su metanu reaguojančio deguonies ir vandenilio kiekis (kol reakcija sustoja), o likęs metanas ore išlieka šimtus metų, pati tapdama visuotinio atšilimo priežastimi. Ir šių šimtų metų pakanka, kad atšiltų atmosfera, ištirptų ledas vandenynuose ir pasikeistų visa klimato sistema.

Pagrindiniai antropogeniniai metano šaltiniai yra gyvulių virškinimo fermentacija, ryžių auginimas ir biomasės deginimas (įskaitant miškų naikinimą). Naujausi tyrimai parodė, kad pirmąjį mūsų eros tūkstantmetį sparčiai didėjo metano koncentracija atmosferoje (greičiausiai dėl žemės ūkio ir gyvulininkystės gamybos plėtros bei miškų deginimo). 1000–1700 metais metano koncentracijos sumažėjo 40 proc., tačiau pastaraisiais šimtmečiais vėl pradėjo didėti (galbūt dėl ​​ariamos žemės ir ganyklų plėtros bei miškų deginimo, medienos naudojimo šildymui, padidėjusio gyvulių skaičiaus, nuotekų). ir ryžių auginimas). Tam tikrą indėlį į metano tiekimą prisideda prie nuotėkio anglies ir gamtinių dujų telkinių kūrimo metu, taip pat metano, kaip biodujų, susidarančių atliekų šalinimo aikštelėse, išmetimo.

Anglies dioksidas

Anglies dioksido šaltiniai Žemės atmosferoje yra vulkaninės emisijos, gyvybinė organizmų veikla ir žmogaus veikla. Antropogeniniai šaltiniai yra iškastinio kuro deginimas, biomasės deginimas (įskaitant miškų naikinimą) ir kai kurie pramoniniai procesai (pavyzdžiui, cemento gamyba). Pagrindiniai anglies dioksido vartotojai yra augalai. Paprastai biocenozė sugeria maždaug tiek pat anglies dioksido, kiek pati gamina (taip pat ir dėl biomasės irimo).

Anglies dioksido įtaka šiltnamio efekto intensyvumui.

Dar reikia daug sužinoti apie anglies ciklą ir pasaulio vandenynų, kaip didžiulio anglies dioksido rezervuaro, vaidmenį. Kaip minėta aukščiau, kiekvienais metais žmonija prie esamų 750 milijardų tonų prideda 7 milijardus tonų anglies CO 2 pavidalu. Tačiau tik maždaug pusė mūsų išmetamų teršalų – 3 milijardai tonų – lieka ore. Tai galima paaiškinti tuo, kad didžiąją dalį CO 2 sunaudoja sausumos ir jūros augalai, jis yra palaidotas jūros nuosėdinėse uolienose ir yra absorbuojamas. jūros vanduo arba kitaip absorbuojamas. Iš šios didelės CO 2 dalies (apie 4 milijardus tonų) vandenynas kasmet sugeria apie du milijardus tonų atmosferos anglies dioksido.

Visa tai padidina neatsakytų klausimų skaičių: kaip tiksliai sąveikauja jūros vanduo atmosferos oras, sugeriantis CO 2? Kiek daugiau anglies gali sugerti jūros ir koks visuotinio atšilimo lygis gali turėti įtakos jų pajėgumui? Koks yra vandenynų gebėjimas sugerti ir kaupti šilumą, kurią sulaiko klimato kaita?

Kuriant klimato modelį nėra lengva atsižvelgti į debesų ir skendinčių dalelių vaidmenį oro srovėse, vadinamose aerozoliais. Debesys uždengia žemės paviršių, todėl vėsta, tačiau, priklausomai nuo jų aukščio, tankio ir kitų sąlygų, jie taip pat gali sulaikyti nuo žemės atsispindinčią šilumą. žemės paviršiaus, didinant šiltnamio efekto intensyvumą. Įdomus ir aerozolių poveikis. Kai kurie iš jų modifikuoja vandens garus, kondensuodami juos į mažus lašelius, kurie sudaro debesis. Šie debesys yra labai tankūs ir kelias savaites užstoja Žemės paviršių. Tai yra, jie blokuoja saulės šviesą, kol iškrenta su krituliais.

Bendras poveikis gali būti didžiulis: 1991 m. Filipinuose išsiveržęs Pinatuba kalnas į stratosferą išmetė milžinišką kiekį sulfatų, dėl kurių visame pasaulyje sumažėjo temperatūra, kuri truko dvejus metus.

Taigi mūsų pačių tarša, kurią daugiausia sukelia sieros turinčių anglių ir naftos deginimas, gali laikinai kompensuoti visuotinio atšilimo padarinius. Ekspertai apskaičiavo, kad XX amžiuje aerozoliai sumažino atšilimą 20%. Apskritai temperatūra kilo nuo 1940 m., tačiau sumažėjo nuo 1970 m. Aerozolio poveikis gali padėti paaiškinti anomalią aušinimą praėjusio amžiaus viduryje.

2006 m. anglies dvideginio emisija į atmosferą siekė 24 mlrd. tonų. Labai aktyvi tyrėjų grupė prieštarauja minčiai, kad žmogaus veikla yra viena iš visuotinio atšilimo priežasčių. Jos nuomone, svarbiausia – natūralūs klimato kaitos procesai ir padidėjęs saulės aktyvumas. Tačiau, pasak Vokietijos klimatologijos centro Hamburge vadovo Klauso Hasselmanno, tik 5% galima paaiškinti natūraliomis priežastimis, o likusieji 95% yra žmogaus veiklos sukeltas veiksnys.

Kai kurie mokslininkai taip pat nesieja CO 2 padidėjimo su temperatūros padidėjimu. Skeptikai teigia, kad jei dėl didėjančios CO 2 emisijos reikia kaltinti kylančią temperatūrą, tai temperatūra turėjo kilti pokario ekonomikos pakilimo metu, kai buvo deginamas didžiulis iškastinis kuras. Tačiau Geophysical Fluid Dynamics Laboratory direktorius Jerry Mallman apskaičiavo, kad padidėjęs anglies ir naftos naudojimas greitai padidino sieros kiekį atmosferoje, todėl atvėso. Po 1970 m. terminis poveikis ilgas gyvenimo ciklas CO 2 ir metanas slopino greitai irstančius aerozolius, todėl pakilo temperatūra. Taigi galime daryti išvadą, kad anglies dioksido įtaka šiltnamio efekto intensyvumui yra didžiulė ir neginčijama.

Tačiau stiprėjantis šiltnamio efektas gali būti ne katastrofiškas. Iš tikrųjų, aukšta temperatūra gali būti laukiami ten, kur jie gana reti. Nuo 1900 m. didžiausias atšilimas buvo stebimas nuo 40 iki 70 0 šiaurės platumos, įskaitant Rusiją, Europą ir šiaurinę JAV dalį, kur pramoninės šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos prasidėjo anksčiausiai. Dauguma atšilimas vyksta naktį, visų pirma dėl padidėjusio debesuotumo, kuris sulaiko išeinančią šilumą. Dėl to sėjos sezonas pailgėjo savaite.

Be to, šiltnamio efektas gali būti gera žinia kai kuriems ūkininkams. Didelė CO 2 koncentracija gali turėti teigiamą poveikį augalams, nes augalai fotosintezės metu naudoja anglies dvideginį, paverčiant jį gyvu audiniu. Vadinasi, daugiau augalų reiškia didesnį CO 2 absorbciją iš atmosferos, lėtinant visuotinį atšilimą.

Šį reiškinį tyrė amerikiečių specialistai. Jie nusprendė sukurti pasaulio modelį su dvigubu CO 2 kiekiu ore. Tam jie panaudojo keturiolikos metų senumo pušyną Šiaurės Kalifornijoje. Dujos buvo pumpuojamos tarp medžių įrengtais vamzdžiais. Fotosintezė padidėjo 50-60%. Tačiau netrukus poveikis tapo priešingas. Dūstantys medžiai negalėjo susidoroti su tokiais anglies dvideginio kiekiais. Prarastas pranašumas fotosintezės procese. Tai dar vienas pavyzdys, kaip žmogaus manipuliacijos veda prie netikėtų rezultatų.

Tačiau šie nedideli teigiami šiltnamio efekto aspektai negali būti lyginami su neigiamais. Paimkime, pavyzdžiui, eksperimentą su pušynu, kur CO 2 kiekis buvo padvigubintas, o iki šio amžiaus pabaigos prognozuojama, kad CO 2 koncentracija išaugs keturis kartus. Galima įsivaizduoti, kokios katastrofiškos gali būti pasekmės augalams. O tai savo ruožtu padidins CO 2 kiekį, nuo ko mažiau augalų, tuo didesnė CO2 koncentracija.

Šiltnamio efekto pasekmės

šiltnamio efekto dujų klimatas

Kylant temperatūrai didės vandens išgaravimas iš vandenynų, ežerų, upių ir kt. Kadangi šiltesnis oras gali išlaikyti daugiau vandens garų, tai sukuria galingą grįžtamojo ryšio efektą: kuo jis šiltesnis, tuo didesnis vandens garų kiekis ore, o tai savo ruožtu padidina šiltnamio efektą.

Žmogaus veikla turi mažai įtakos vandens garų kiekiui atmosferoje. Tačiau mes išskiriame kitas šiltnamio efektą sukeliančias dujas, todėl šiltnamio efektas tampa vis intensyvesnis. Mokslininkai mano, kad didėjanti CO 2 emisija, daugiausia deginant iškastinį kurą, paaiškina mažiausiai 60 % Žemės atšilimo nuo 1850 m. Anglies dioksido koncentracija atmosferoje per metus didėja apie 0,3%, o dabar yra apie 30% didesnė nei prieš pramonės revoliuciją. Jei tai išreikštume absoliučiais dydžiais, kasmet žmonija prideda maždaug 7 milijardus tonų. Nepaisant to, kad tai yra nedidelė dalis, palyginti su bendru anglies dioksido kiekiu atmosferoje – 750 milijardų tonų ir net mažesnė, palyginti su Pasaulio vandenyne esančiu CO 2 kiekiu – apie 35 trilijonus tonų, jis išlieka labai reikšmingas. Priežastis: natūralūs procesai yra pusiausvyroje, toks kiekis CO 2 patenka į atmosferą, kuris iš ten pašalinamas. A žmogaus veikla prideda tik CO 2.