KĀDAS GĀZES IZRAISA ATMOSFĒRAS PĀRKARŠANU? - ZINĀTNE - 2025

Gāzes, kas izraisa atmosfēras pārkaršanu, ir tās, kas absorbē un izstaro infrasarkano starojumu. Tāpat gāzes, kas bojā ozona slāni, veicina pārkaršanu, jo tās veicina ultravioletā starojuma lielāku iekļūšanu.

Globālā sasilšana ir vidējās temperatūras paaugstināšanās sauszemes biosfērā, kas rodas siltumnīcas efekta dēļ. Šis efekts ir dabiska parādība, kas sastāv no zemes siltuma (infrasarkanā starojuma) izejas no ārpuses bloķēšanas.

Gāzes, kas izraisa pārkaršanu. Avots: brīva kaklasaite

Šo aizsprostojumu rada dažas no gāzēm, kas dabiski veido zemes atmosfēru, piemēram, ūdens tvaiki un CO2. Šī ir parādība, kas notiek dabiski un ļauj planētai sasniegt bioloģiski piemērotu temperatūru.

Kā gāzes silda Zemi?

Galvenais enerģijas avots, kas sasilda Zemi, ir saules starojums, īpaši ultravioletais starojums. Stratosfērā to daļēji filtrē ozona slānis (O3).

Ultravioletais starojums (īss vilnis), kam izdodas iekļūt, silda zemes virsmu, un tās siltums tiek izstarots kosmosā kā infrasarkanais starojums (garš vilnis). Tomēr mākslīgo siltumnīcefekta gāzu emisiju dēļ process ietekmē cilvēku.

Šīs gāzes absorbē un izstaro siltumu vai iznīcina ozonu, kas regulē ultravioletā starojuma iekļūšanu. Gāzes, kas veicina siltumnīcas efektu dabiskā veidā vai cilvēka ietekmē, sauc par siltumnīcefekta gāzēm (SEG).

Globālā līmenī īpaša uzmanība tiek pievērsta globālajai sasilšanai un ozona slāņa iznīcināšanai. Monreālas protokols par ozona slāni noārdošajām vielām ir starptautisks līgums, kas stājās spēkā 1989. gadā un regulē šo gāzu izmantošanu.

Šo protokolu ratificēja 65 valstis ar Kigali grozījumiem 2019. gada 1. janvārī. Savukārt Kioto protokols pievēršas globālās sasilšanas jautājumiem.

Kioto protokolā ir paredzētas sešas siltumnīcefekta gāzes, kas ir oglekļa dioksīds, metāns, slāpekļa oksīds, fluorūdeņražs, perfluorēts ogļūdeņradis un sēra heksafluorīds.

Lai novērtētu gāzi, kas rada pārkaršanu, tiek ņemts vērā tās lietderīgais kalpošanas laiks un globālās sasilšanas potenciāls (GWP). GWP salīdzina ar gāzi ieslodzītā siltuma daudzumu ar CO2 ieslodzīto siltumu, kura GWP ir standartizēts līdz 1.

Galvenās gāzes izraisa atmosfēras pārkaršanu

Ūdens tvaiks

Ūdens tvaiki ir dabiska un dzīvībai svarīga Zemes atmosfēras sastāvdaļa, un tam ir ļoti liela nozīme siltumnīcas efektā, pateicoties tā spējai absorbēt siltumu. Turklāt ūdens šķidrā un cietā stāvoklī atspoguļo saules enerģiju, atdzesējot Zemi.

Oglekļa dioksīds (CO2)

Oglekļa dioksīds ir galvenā siltumnīcefekta gāze, kas rada vairāk nekā 80% no šīs parādības pieauguma. CO2 līmenis ir satraucoši pieaudzis rūpniecības un transporta darbības dēļ.

Pēc dažām aplēsēm, pirms rūpnieciskās revolūcijas CO2 koncentrācija atmosfērā sasniedza aptuveni 280 ppm (daļas uz miljonu), un 1998. gadā tā sasniedza 365 ppm. Tas nozīmē pieaugumu 1,5 ppm gadā un 31% pieaugumu salīdzinājumā ar 1750. gadu.

CO2 koncentrācija. Avots: Hannes Grobe 21:17, 2006. gada 5. novembris (UTC)

Nosakot pašreizējā atmosfēras CO2 izotopu sastāvu, tika pierādīts, ka pieaugumu rada fosilā kurināmā dedzināšana un mežu izciršana. CO2 darbojas, absorbējot un izstaro infrasarkano starojumu, un tā kalpošanas laiks ir no 5 līdz 200 gadiem.

Metāns (CH

Metāns ir otrā siltumnīcefekta gāze, kas absorbē un izstaro siltumu, un rada apmēram 17% no sasilšanas. Kaut arī liela daļa šīs gāzes rodas dabiski, galvenokārt purvos, cilvēka devums tajā ir būtisks (apmēram 50%).

Metāna koncentrācija. Avots: Metāns-globālais vidējais-2006.jpg: NOAA atvasinātais darbs: Ortisa

Apmēram 60% no metāna, kas šobrīd pastāv atmosfērā, ir cilvēku (antropisko) darbību rezultāts. Starp galvenajiem antropiskajiem avotiem var minēt atgremotāju mājlopus, rīsu audzēšanu, fosilā kurināmā izmantošanu un biomasas sadedzināšanu.

Paredzētais šīs gāzes līmenis pirms rūpniecības laikmeta ir 700 ppb (daļas uz miljardu), un 1998. gadā tas sasniedza 1745 ppb, kas ir pieaugums par 149%. Tomēr metānam ir noderīgs mūžs atmosfēras pazemināšanās laikā, sasniedzot tikai 12 gadus.

Slāpekļa oksīdi (NOx)

NOx, īpaši slāpekļa oksīds, veicina stratosfēras ozona iznīcināšanu, palielinot ultravioletā starojuma daudzumu, kas iekļūst uz Zemes. Šīs gāzes rodas no slāpekļskābes, adipīnskābes rūpnieciskās ražošanas un mēslošanas līdzekļu izmantošanas.

Slāpekļa oksīda (N2O) atmosfēras koncentrācija atmosfērā bija 270 ppb pirms rūpniecības laikmeta, lai tad 1998. gadā sasniegtu 314 ppb. Tas nozīmē tā koncentrācijas palielināšanos par 16%, un tā kalpošanas laiks ir 114 gadi, kas to padara ļoti problemātisku.

Fluorogļūdeņraži (HFC)

Tās ir gāzes, ko izmanto dažādos rūpnieciskos lietojumos, aizstājot CFC, ko ierobežo Monreālas nolīgums. Tomēr HFC ietekmē arī ozona slāni un atmosfērā ir ar lielu aktīvo pastāvīgumu (līdz 260 gadiem).

Šīs gāzes atmosfērā neeksistēja, tās ieviesa cilvēki, un HFC-23 gadījumā tā koncentrācija sasniedz 14 ppt (daļas uz triljonu).

Perfluorēti ogļūdeņraži (PFC)

PFC ražo sadedzināšanas iekārtās alumīnija kausēšanas procesam. Tāpat kā HFC, tiem ir augsta pastāvība atmosfērā un tie ietekmē stratosfēras ozona slāņa integritāti.

Sēra heksafluorīds (SF6)

Šī ir vēl viena gāze, kuras pārkaršanas efekts rodas, iznīcinot ozona slāni. To izmanto augstsprieguma iekārtās un magnija ražošanā, un atmosfērā tam ir liela noturība.

Hlorfluorogļūdeņraži (CFC)

CFC ir spēcīga siltumnīcefekta gāze, kas bojā stratosfēras ozonu un tiek regulēta saskaņā ar Monreālas protokolu. Tomēr dažās valstīs to joprojām izmanto, piemēram, Ķīnā.

Bojājumus ozona slānim rada hlora atomi, kas izdalās, kad tos ietekmē ultravioletais starojums.

Galvenie hlorfluorogļūdeņraži ir CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 un CFC-115. Šīs gāzes atmosfērā neeksistēja, bet līdz 1998. gadam CFC-11 sasniedza jau 268 ppt, ar lietderīgo kalpošanas laiku 45 gadi.

Metilhloroforma vai trihloretāna (CH3CCL3)

Tas ir īpašs CFC tips, ko izmanto kā šķīdinātāju un metālu tīrīšanai. Sadaloties, tas izdala hlorīda gāzes, kuru hlora atomi veicina ozona slāņa iznīcināšanu.

Troposfēras ozons (O3)

Troposfēras O3 ir ozons, kas veidojas zemes līmenī starp virsmu un 18 km augstumu. Kaut arī stratosfēras ozons palīdz samazināt globālo pārkaršanu, samazinot ultravioletā starojuma iekļūšanu, troposfēras ozons rada sasilšanu.

Smogs Harbinā (Ķīna). Avots: Fredriks Rubenssons

Tika apgalvots, ka troposfēras ozona ietekme ir pretrunīga. No vienas puses, tas rada virspusēju zemes sasilšanu, bet tajā pašā laikā tas novērš citas siltumnīcefekta gāzes.

Jebkurā gadījumā O3 ir toksiska gāze, kas papildus dažādu materiālu bojāšanai rada arī plaušu bojājumus.

Hlordifluormetāns (HCFC-22)

To sauc par R-22, bezkrāsainu gāzi un vēl nesen visizplatītāko izmanto saldēšanas iekārtās. Tomēr šodien tas ir aizliegts lielā daļā pasaules, jo tam ir negatīva ietekme uz ozona slāni.

Oglekļa hlorīds vai tetrahlorīds (CCl4)

Tas ir hlora organiskais savienojums, kas toksicitātes dēļ daudzviet ir aizliegts, taču to plaši izmantoja kā aukstumnesēju, ugunsdzēšanas līdzekli, attaukošanas līdzekli un pesticīdu. Kad šis savienojums noārdās, tas rada atvasinātas vielas, kas ietekmē ozona slāni.

Tetrafluormetāns vai perfluormetāns (CF4)

Tā ir gāze, kas pazīstama kā R-14 un tiek izmantota kā dzesēšanas līdzeklis, taču tai ir liela spēja absorbēt un izstarot ultravioleto enerģiju. Tā kalpošanas laiks atmosfērā ir vairāk nekā 50 000 gadu, un globālās sasilšanas potenciāls ir 6500.

Saskaņā ar Ginesa pasaules rekordu, tetrafluormetāns ir visnoturīgākā siltumnīcefekta gāze, lai arī tās zemā proporcija atmosfērā ierobežo tās iedarbību.

Heksafluoretāns (C2F6)

To izmanto aukstumnesējos un alumīnija ražošanā, jo, pateicoties tā oglekļa-fluora saišu lielajai enerģijai, tas ir ļoti stabils. Tas tai nodrošina vismaz 500 gadu ilgu kalpošanas laiku.

Tāpat tam ir augsts infrasarkanā starojuma absorbcijas potenciāls, padarot to par problēmu pasaules temperatūrā. Heksafluoretāns ir iekļauts Starpvaldību klimata pārmaiņu padomes (IPCC) siltumnīcefekta gāzu sarakstā.

Sēra heksafluorīds (SF6)

Tā ir netoksiska gāze, kas ir piecas reizes smagāka par gaisu, ar GWP indeksu 176 (20 000 reizes vairāk nekā CO2). No otras puses, tā kalpošanas laiks ir 3200 gadi, lai gan tas ir tik blīvs, ka tas nepaaugstinās uz atmosfēras augšējiem slāņiem.

Bibliogrāfiskās atsauces

1. Bolīns, B. un Dooss, BR Siltumnīcas efekts.
2. Kaballero, M., Lozano, S. un Ortega, B. (2007). Siltumnīcas efekts, globālā sasilšana un klimata izmaiņas: zemes zinātnes perspektīva. Universitātes digitālais žurnāls.
3. Elsoms, DM (1992). Atmosfēras piesārņojums: globāla problēma.
4. IPCC (2001). Trešais novērtējuma ziņojums par klimata izmaiņām 2001. gadā: zinātniskais pamats.
5. IPCC (2018). Globālā sasilšana 1,5 ºC.
6. Mitchell, JFB, Johns, TC, Gregory, JM and Tett, SFB (1995). Klimata reakcija uz pieaugošo siltumnīcefekta gāzu un sulfātu aerosolu līmeni. Daba.
7. Myhre, G., Highwood, EJ, Shine, KP un Stordal, F. (1998). Jaunas aplēses par starojuma iedarbību labi sajauktu siltumnīcefekta gāzu dēļ. Ģeofizisko pētījumu vēstules.
8. Rodhe, H. (1990). Dažādu gāzu ieguldījuma siltumnīcas efektā salīdzinājums. Zinātne.
9. Šneiders, SH (1989). Siltumnīcas efekts: zinātne un politika. Zinātne.