Čeprav so izrednega pomena za Zemljo in njene prebivalce, so toplogredni plini človeštvu povzročili vedno večjo škodo.
Učinki toplogrednih plinov na okolje so bili povečana zaradi antropogenih dejavnosti ki so povečale številčnost teh plinov v ozračju.
Kazalo
Kaj so toplogredni plini?
Plini v ozračju, znani kot toplogredni plini, vplivajo na energetsko bilanco planeta. Posledica tega je tako imenovani učinek tople grede.
Nizke koncentracije treh najbolj znanih toplogrednih plinov – ogljikovega dioksida (CO2), metana in dušikovega oksida – lahko najdemo v ozračju naravno.
Določeni toplogredni plini se sproščajo samo zaradi človekove dejavnosti (npr. sintetični haloogljikovodiki). Drugi obstajajo naravno, vendar so prisotni v večjih količinah zaradi vnosa človeka (npr. ogljikov dioksid) (npr. ogljikov dioksid).
Dejavnosti, povezane z energijo (kot je kurjenje fosilnih goriv v sektorju električne energije in transporta), kmetijstvo, spreminjanje rabe zemljišč, ravnanje z odpadki in postopki zdravljenja ter drugi industrijski postopki so vsi primeri antropogenih vzrokov.
Kaj povzroča učinek tople grede?
To so glavni razlogi za učinek tople grede.
1. Izgorevanje fosilnih goriv
Naša življenja so v veliki meri odvisna od fosilnih goriv. Običajno se uporabljajo za proizvodnjo električne energije in za transport. Pri zgorevanju fosilnih goriv se sprošča ogljikov dioksid.
Skupaj s tem se je razširila tudi uporaba fosilnih goriv rast prebivalstva. Zaradi tega se je povečal izpust toplogrednih plinov v ozračje.
2. Krčenje gozdov
Ogljikov dioksid absorbirajo rastline in drevesa, ki nato sproščajo kisik. Sekanje dreves povzroči znatno povečanje toplogrednih plinov, kar poviša temperaturo zemlje.
3. Kmetovanje
Eden od dejavnikov učinka tople grede v ozračju je dušikov oksid, ki se uporablja v gnojilih.
4. Industrijski odpadki in odlagališča
Nevarne pline proizvajajo podjetja in proizvajalci ter jih sproščajo v ozračje.
Poleg tega odlagališča sproščajo metan in ogljikov dioksid, ki prispevata k toplogrednim plinom.
7 Vplivi toplogrednih plinov na okolje
V nadaljevanju so navedeni učinki toplogrednih plinov na okolje
1. Vodna para
Troposfera vsebuje vodo v obliki hlapov in oblakov. Tyndal je leta 1861 ugotovil, da je najpomembnejši plinasti absorber sprememb infrardeče svetlobe vodna para.
Po natančnejših izračunih predstavljajo oblaki in vodna para 49 oziroma 25 % dolgovalovne (toplotne) absorpcije.
Vendar pa je v primerjavi z drugimi toplogrednimi plini, kot je CO2, življenjska doba vodne pare v atmosferi kratka (dnevi) (leta). Na regionalne razlike v koncentracijah vodne pare človek ne vpliva neposredno.
Vendar pa se zaradi posrednih učinkov človekove dejavnosti na globalne temperature in nastajanje vodne pare, imenovane tudi povratna zveza vodne pare, segrevanje poveča.
2. Ogljikov dioksid (CO2)
20 % toplotne absorpcije povzroči ogljikov dioksid.
Organska razgradnja, sproščanje v oceane in dihanje so primeri naravnih virov CO2.
Viri antropogenega CO2 vključujejo proizvodnjo cementa, čiščenje gozdoviin med drugim kurjenje fosilnih goriv, kot so premog, nafta in zemeljski plin.
Presenetljivo je, da industrija predstavlja 21 % neposrednih emisij CO2, medtem ko 24 % izvira iz kmetijstva, gozdarstva in drugih rab tal.
Od približno 270 mol.mol-1 leta 1750 do sedanjih količin, višjih od 385 mol.mol-1, se je vsebnost CO2 v atmosferi v zadnjih dveh stoletjih znatno povečala.
Od leta 1970 je nastala približno polovica vseh antropogenih emisij CO2 med letoma 1750 in 2010.
Predvideva se, da se bo svetovna povprečna površinska temperatura leta 3 dvignila za 5-2100 °C zaradi visokih koncentracij CO2 in pozitivne povratne informacije vode.
3. Metan (CH4)
Primarni organski plin v sledovih v ozračju je metan (CH4). Glavni element zemeljskega plina, svetovnega vira goriva, je CH4.
Kmetijstvo in govedoreja pomembno prispevata k emisijam CH4, čeprav je za to največ kriva uporaba fosilnih goriv.
Od predindustrijske dobe so se koncentracije CH4 povečale za dvakrat. Trenutna povprečna koncentracija po vsem svetu je 1.8 mol.mol-1.
Čeprav je njegova koncentracija le 0.5 % koncentracije CO2, obstajajo skrbi glede povečanja emisij CH4 v ozračje. Pravzaprav je kot toplogredni plin 30-krat močnejši od CO2.
Skupaj z ogljikovim monoksidom (CO) CH4 proizvaja O3 (glej spodaj), ki pomaga uravnavati količino OH v troposfera.
4. Dušikovi oksidi (NxO)
Dušikov oksid (NO) in dušikov oksid (N2O) se štejeta za toplogredna plina (GHG). Njihove globalne emisije so se v preteklem stoletju povečale, predvsem zaradi človekove dejavnosti. Tla sproščajo NO in N2O.
N2O je močan toplogredni plin, vendar NO posredno pomaga pri nastajanju O3. N2O ima potencial, da je 300-krat močnejši kot toplogredni plin kot CO2. Prvi začne odstranjevanje O3 enkrat v stratosferi.
Koncentracije N2O v ozračju naraščajo predvsem zaradi aktivnosti mikrobov v tleh, bogatih z dušikom (N), povezanih s kmetijstvom in gnojenjem.
Dva glavna vira NO v ozračju so antropogene emisije (pri izgorevanju fosilnih goriv) in biogene emisije iz tal. Dušikov oksid nastaja hitro iz NO v troposferi (NO2).
Hlapne organske spojine (VOC) in hidroksil lahko reagira z NO in NO2 (označeno kot NOx), pri čemer nastanejo organski nitrati oziroma dušikova kislina.
Dostop do ekosistemov dobijo z atmosferskim usedanjem, na katerega vplivata kislost ali obogatitev z dušikom in vpliva na cikel dušika.
5. Viri NO in kemične reakcije v rastlinah
Reduktivna in oksidativna pot sta bila opisana kot dva glavna procesa za nastajanje NO v rastlinah.
V reduktivni poti NR pretvori nitrit v NO v prisotnosti anoksije, kislega pH ali povišanih ravni nitritov.
Več dejavnosti, vključno z zapiranjem stomatov, razvojem korenin, kalitvijo in imunološkimi odzivi, je bilo povezanih z NR-odvisno proizvodnjo NO.
Ksantin oksidaza, aldehid oksidaza in sulfit oksidaza so le nekateri izmed molibdenovih encimov, ki lahko zmanjšajo nitrit v rastlinah.
Pri živalih se lahko nitrit zmanjša tudi preko transportnega sistema elektronov v mitohondrijih.
Z oksidacijo organskih snovi, kot so poliamini, hidroksilamin in arginin, oksidativna pot ustvarja NO.
Encimi NOS pri živalih katalizirajo pretvorbo arginina v citrulin in NO. Opravljene so bile številne raziskave za identifikacijo rastlinskega NOS in od arginina odvisne proizvodnje NO v rastlinah.
Potem ko je bil NOS odkrit v zeleni algi Ostreococcus Tauri, so bili rastlinski genomi podvrženi visoko zmogljivi bioinformacijski študiji.
To delo dokazuje, da so bili homologi NOS najdeni le v majhnem številu fotosintetskih mikroorganizmov, kot so alge in diatomeje, od več kot 1,000 pregledanih genomov višjih rastlin.
Skratka, višje rastline sicer proizvajajo NO, ki je odvisen od arginina, vendar specifični encim ali encimi, odgovorni za oksidativne procese, še vedno niso znani.
6. Ozon (O3)
Ozon (O3) je predvsem prisoten v stratosferi, medtem ko se nekateri proizvajajo tudi v troposferi.
Ozonski plašč in stratosferski ozon nastajajo naravno s kemičnimi reakcijami med kisikom (O2) in sončnim ultravijoličnim (UV) sevanjem.
Eno molekulo O2 razcepi sončna UV svetloba na dva atoma kisika (2 O). Rezultat je molekula (O3), ki nastane, ko se vsak od teh izjemno reaktivnih atomov združi z O2.
Plast (O3) absorbira približno 99 % sončnega srednjefrekvenčnega UV sevanja, ki ima valovno dolžino med 200 in 315 nm. V nasprotnem primeru lahko poškodujejo oblike življenja, ki so izpostavljene blizu zemeljske površine.
Večino troposferskega O3 proizvajajo NOx, CO in HOS, ki reagirajo s sončno svetlobo. Vendar je bilo ugotovljeno, da lahko v mestih NOx očisti O3.
Svetloba, letni čas, temperatura in koncentracija VOC vplivajo na to dvojno interakcijo NOx in O3.
Poleg tega v prisotnosti znatne količine NOx oksidacija CH4 z OH v troposferi povzroči nastanek formaldehida (CH2O), CO in O3.
O3 v troposferi je škodljiv tako za rastline kot za živali (vključno z ljudmi). O3 ima različne učinke na rastline. Celice, znane kot stomati, ki jih najdemo predvsem na spodnji strani rastlinskih listov, omogočajo, da CO2 in voda prodreta v tkivo.
Rastline, ki so izpostavljene visokim nivojem O3, zaprejo želodce, kar upočasni fotosintezo in omeji razvoj rastlin. Močan oksidativni stres lahko povzroči tudi O3, ki poškoduje rastlinske celice.
7. Fluoriran plin
Sintetični, močni toplogredni plini, kot so fluoroogljikovodiki, perfluoroogljikovodiki, žveplov heksafluorid in dušikov trifluorid, se sproščajo pri različnih domačih, komercialnih in industrijskih aplikacijah in postopkih.
Včasih se namesto spojin, ki tanjšajo stratosferski ozon (npr. klorofluoroogljikovodikov, delno halogeniranih klorofluoroogljikovodikov in halonov), uporabljajo fluorirani plini, zlasti fluorirani ogljikovodiki.
V primerjavi z drugimi toplogrednimi plini se fluorirani plini običajno izpuščajo v manjših količinah, vendar so močni toplogredni plini.
Včasih jih imenujemo plini z visokim GWP, ker za določeno količino mase ujamejo bistveno več toplote kot plini z nižjo potenciali globalnega segrevanja (GWP) CO2, ki se običajno gibljejo od tisoč do deset tisoč.
zaključek
Ker vsak toplogredni plin različno absorbira energijo in ima različno »življenjsko dobo« ali čas, preživet v ozračju, ima vsak drugačno sposobnost absorbiranja toplote iz ozračja.
Po podatkih Medvladnega foruma o podnebnih spremembah bi bilo na primer potrebnih na stotine molekul ogljikovega dioksida, da bi dosegli učinek segrevanja ene same molekule žveplovega heksafluorida, najmočnejšega toplogrednega plina, v smislu absorpcije toplote (IPCC).
Učinki toplogrednih plinov na okolje – pogosta vprašanja
Kako toplogredni plini vplivajo na globalno segrevanje?
Ker zadržujejo toploto, ki bi sicer ušla iz ozračja, so toplogredni plini krivi za globalno segrevanje. Ti plini lahko v nasprotju s kisikom in dušikom absorbirajo sevanje in zadržujejo toploto. Zemlja se zaradi toplogrednih plinov ohranja pri temperaturi, kjer lahko obstaja življenje.
Priporočila
- 6 Vplivi GSO na okolje
. - 10 Vpliv kislega dežja na okolje
. - 3 Učinki ogljikovega monoksida na okolje
. - 8 Učinki dviga morske gladine na okolje
. - 9 Učinki recikliranja na okolje
. - Kako rešiti težave z vodo v vaseh -10 idej
Po duši strasten okoljevarstvenik. Vodilni pisec vsebin pri EnvironmentGo.
Prizadevam si za ozaveščanje javnosti o okolju in njegovih problemih.
Vedno je šlo za naravo, zaščititi moramo, ne uničevati.