AKÉ PLYNY SPÔSOBUJÚ PREHRIEVANIE ATMOSFÉRY? - VEDA - 2025

Plyny, ktoré spôsobujú prehrievanie atmosféry, sú tie, ktoré absorbujú a emitujú infračervené žiarenie. K prehrievaniu tiež prispievajú plyny, ktoré poškodzujú ozónovú vrstvu, pretože uľahčujú väčšie prenikanie ultrafialového žiarenia.

Globálne otepľovanie je zvýšenie priemernej teploty v pozemskej biosfére, ku ktorej dochádza v dôsledku skleníkového efektu. Tento efekt je prírodný jav, ktorý spočíva v blokovaní úniku pozemského tepla (infračervené žiarenie) smerom do vesmíru.

Plyny, ktoré spôsobujú prehrievanie. Zdroj: Voľná ​​kravata

Toto blokovanie je spôsobené niektorými plynmi, ktoré prirodzene tvoria zemskú atmosféru, ako sú napríklad vodná para a CO2. Toto je jav, ktorý sa vyskytuje prirodzene a umožňuje planéte mať biologicky vhodnú teplotu.

Ako plyny zohrievajú Zem?

Základným zdrojom energie, ktorý zohrieva Zem, je slnečné žiarenie, najmä ultrafialové žiarenie. Čiastočne je filtrovaná ozónovou vrstvou (O3) v stratosfére.

Ultrafialové žiarenie (krátka vlna), ktoré dokáže preniknúť, zahreje zemský povrch a jeho teplo je emitované do vesmíru ako infračervené žiarenie (dlhá vlna). Na proces však má ľudský vplyv umelá emisia skleníkových plynov.

Tieto plyny absorbujú a emitujú teplo alebo ničia ozón, ktorý reguluje vstup ultrafialového žiarenia. Plyny, ktoré prispievajú k skleníkovému efektu, prirodzene alebo ľudským vplyvom, sa nazývajú skleníkové plyny (GHG).

Na globálnej úrovni sa osobitná pozornosť venuje globálnemu otepľovaniu a ničeniu ozónovej vrstvy. Montrealský protokol o látkach, ktoré poškodzujú ozónovú vrstvu, je medzinárodnou zmluvou, ktorá vstúpila do platnosti v roku 1989 a reguluje používanie týchto plynov.

Tento protokol ratifikovalo 65 krajín zmenou a doplnením Kigali z 1. januára 2019. Kjótsky protokol sa týka otázok globálneho otepľovania.

V Kjótskom protokole sa počíta so šiestimi skleníkovými plynmi, ktorými sú oxid uhličitý, metán, oxid dusný, fluorovodík, perfluórovaný uhľovodík a fluorid sírový.

Na vyhodnotenie prehrievania plynu sa berie do úvahy jeho životnosť a potenciál globálneho otepľovania (GWP). GWP porovnáva množstvo tepla zachyteného plynom s teplom zachyteným CO2, ktorého GWP je štandardizované na 1.

Hlavné plyny spôsobujú prehrievanie atmosféry

Vodná para

Vodná para je prirodzenou a životne dôležitou súčasťou zemskej atmosféry a zohráva veľmi dôležitú úlohu v skleníkovom efekte vďaka svojej schopnosti absorbovať teplo. Okrem toho voda v tekutom a pevnom stave odráža slnečnú energiu a chladí Zem.

Oxid uhličitý (CO2)

Oxid uhličitý je hlavným skleníkovým plynom, ktorý je zodpovedný za viac ako 80% nárastu tohto javu. Hladiny CO2 znepokojivo vzrástli v dôsledku priemyselnej a dopravnej činnosti.

Podľa niektorých odhadov pred priemyselnou revolúciou dosiahla atmosférická koncentrácia CO2 približne 280 ppm (ppm) a v roku 1998 365 ppm. To predstavuje mieru nárastu o 1,5 ppm ročne a 31% zvýšenie z úrovní 1750.

Koncentrácia CO2. Zdroj: Hannes Grobe 21:17, 5. novembra 2006 (UTC)

Stanovením izotopového zloženia súčasného atmosférického CO2 sa ukázalo, že nárast pochádza zo spaľovania fosílnych palív a odlesňovania. CO2 pracuje tak, že absorbuje a vyžaruje infračervené žiarenie a má životnosť 5 až 200 rokov.

Metán (CH

Metán je druhým skleníkovým plynom, ktorý prispieva asi 17% otepľovania absorpciou a žiarením tepla. Aj keď sa väčšina tohto plynu vyskytuje prirodzene, hlavne v močiaroch, dôležitý prínos pre človeka (asi 50%).

Koncentrácia metánu. Zdroj: Metan-global-average-2006.jpg: NOAAderivatívna práca: Ortisa

Približne 60% metánu, ktorý v súčasnosti existuje v atmosfére, je produktom ľudských (antropických) aktivít. Medzi hlavné antropické zdroje patria dobytok prežúvavcov, pestovanie ryže, využívanie fosílnych palív a spaľovanie biomasy.

Odhadované úrovne tohto plynu pred priemyselnou érou sú 700 ppb (ppm) a za rok 1998 to bolo 1745 ppb, čo predstavuje nárast o 149%. Metán má však životnosť v nižšej atmosfére a dosahuje iba 12 rokov.

Oxidy dusíka (NOx)

NOx, najmä oxid dusný, prispievajú k deštrukcii stratosférického ozónu zvýšením množstva ultrafialového žiarenia, ktoré preniká do Zeme. Tieto plyny pochádzajú z priemyselnej výroby kyseliny dusičnej, kyseliny adipovej a používania hnojív.

Oxid dusný (N2O) mal pred priemyselnou dobou atmosférickú koncentráciu 270 ppb, aby v roku 1998 dosiahol 314 ppb. To predstavuje 16% zvýšenie koncentrácie a životnosť 114 rokov je veľmi problematická.

Hydrofluorouhľovodíky (HFC)

Sú to plyny používané v rôznych priemyselných aplikáciách, ktoré nahrádzajú CFC obmedzené Montrealskou dohodou. HFC však tiež ovplyvňujú ozónovú vrstvu a majú vysokú aktívnu stálosť v atmosfére (až 260 rokov).

Tieto plyny v atmosfére neexistovali, boli zavedené ľuďmi a v prípade HFC-23 dosahuje koncentráciu 14 ppt (ppm).

Perfluórovaný uhľovodík (PFC)

PFC sa vyrábajú v spaľovniach na tavenie hliníka. Rovnako ako HFC, majú vysokú stálosť v atmosfére a ovplyvňujú integritu stratosférickej ozónovej vrstvy.

Hexafluorid sírový (SF6)

Je to ďalší plyn, ktorého prehrievací účinok prechádza deštrukciou ozónovej vrstvy. Používa sa vo vysokonapäťových zariadeniach a pri výrobe horčíka a má vysokú stálosť v atmosfére.

Chlórfluórované uhľovodíky (CFC)

CFC je silný skleníkový plyn, ktorý poškodzuje stratosférický ozón a je regulovaný podľa Montrealského protokolu. V niektorých krajinách sa však stále používa, ako je to v prípade Číny.

Poškodenie ozónovej vrstvy je spôsobené disociáciou atómov chlóru, keď je zasiahnuté ultrafialovým žiarením.

Hlavnými chlórfluórovanými uhľovodíkmi sú CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 a CFC-115. Tieto plyny neexistovali v atmosfére, ale do roku 1998 CFC-11 už dosiahol 268 ppt, s užitočnou životnosťou 45 rokov.

Metylchlórform alebo trichlóretán (CH3CCL3)

Je to konkrétny typ CFC, ktorý sa používa ako rozpúšťadlo a na čistenie kovov. Pri rozklade sa uvoľňujú chloridové plyny, ktorých atómy chlóru prispievajú k deštrukcii ozónovej vrstvy.

Troposférický ozón (O3)

Troposférický O3 je ozón, ktorý sa tvorí na úrovni zeme, medzi povrchom a výškou 18 km. Aj keď stratosférický ozón prispieva k zníženiu globálneho prehrievania znížením vstupu ultrafialového žiarenia, troposférický ozón vytvára otepľovanie.

Smog v Harbin (Čína). Zdroj: Fredrik Rubensson

Tvrdilo sa, že účinok troposférického ozónu je protirečivý. Na jednej strane vytvára povrchové otepľovanie Zeme, ale súčasne odstraňuje ďalšie skleníkové plyny.

O3 je v každom prípade toxický plyn, ktorý okrem poškodzovania rôznych materiálov spôsobuje poškodenie pľúc.

Chlórdifluórmetán (HCFC-22)

Nazýva sa R-22, bezfarebný plyn a donedávna sa najčastejšie používa v chladiacich zariadeniach. Dnes je však vo väčšine sveta zakázaný pre svoj negatívny vplyv na ozónovú vrstvu.

Chlorid uhličitý alebo chlorid uhličitý (CCl4)

Je to organochlór, ktorý je v súčasnosti na mnohých miestach zakázaný kvôli svojej toxicite, ale vo veľkej miere sa používal ako chladivo, hasiace činidlo, odmasťovadlo a pesticíd. Keď sa táto zlúčenina degraduje, vytvára derivátové látky, ktoré ovplyvňujú ozónovú vrstvu.

Tetrafluórmetán alebo perfluórmetán (CF4)

Je to plyn známy ako R-14 a používa sa ako chladivo, má však vysokú kapacitu absorbovať a emitovať ultrafialovú energiu. Má životnosť v atmosfére viac ako 50 000 rokov a potenciál globálneho otepľovania 6 500.

Podľa Guinessovho rekordu je tetrafluórmetán naj perzistentnejším skleníkovým plynom, hoci jeho nízky podiel v atmosfére obmedzuje jeho účinok.

Hexafluóretán (C2F6)

Používa sa v chladivách a pri výrobe hliníka, pretože vďaka vysokej energii svojich väzieb uhlík-fluór je veľmi stabilný. To mu dáva dlhú životnosť najmenej 500 rokov.

Rovnako má vysoký potenciál absorbovať infračervené žiarenie, čo z neho robí problém pre globálne teploty. Hexafluóretán je na zozname skleníkových plynov Medzivládneho panelu pre zmenu podnebia (IPCC).

Hexafluorid sírový (SF6)

Je to netoxický plyn, päťkrát ťažší ako vzduch, s indexom GWP 176 (20 000-krát viac ako CO2). Na druhej strane má životnosť 3 200 rokov, aj keď je tak hustá, nezvyšuje sa do horných vrstiev atmosféry.

Bibliografické odkazy

1. Bolin, B. a Doos, skleníkový efekt BR.
2. Caballero, M., Lozano, S. a Ortega, B. (2007). Skleníkový efekt, globálne otepľovanie a zmena podnebia: perspektíva vedy o Zemi. Univerzitný digitálny časopis.
3. Elsom, DM (1992). Znečistenie atmosféry: globálny problém.
4. IPCC (2001). Tretia hodnotiaca správa o zmene klímy 2001: vedecký základ.
5. IPCC (2018). Globálne otepľovanie 1,5 ° C.
6. Mitchell, JFB, Johns, TC, Gregory, JM a Tett, SFB (1995). Reakcia podnebia na zvyšujúce sa úrovne skleníkových plynov a sulfátových aerosólov. Nature.
7. Myhre, G., Highwood, EJ, Shine, KP a Stordal, F. (1998). Nové odhady radiačnej sily v dôsledku dobre zmiešaných skleníkových plynov. Geofyzikálny výskumný list.
8. Rodhe, H. (1990). Porovnanie prínosu rôznych plynov k skleníkovému efektu. Science.
9. Schneider, SH (1989). Skleníkový efekt: veda a politika. Science.