Vad är växthusgaser?

Känn de viktigaste växthusgaserna och deras inflytande på den globala uppvärmningen

Växthusgaser

Växthusgaser (GHG) är gaser som absorberar en del av solens strålar och omfördelar dem i form av strålning i atmosfären och värmer planeten i ett fenomen som kallas växthuseffekten. De viktigaste växthusgaserna vi har är: CO2, CH4, N2O, O3, halokolväten och vattenånga.

Namnet växthuseffekt gavs analogt med den uppvärmning som växthus genererar, normalt av glas, vid växande växter. Glaset möjliggör fri passage av solljus och denna energi absorberas delvis, delvis reflekteras. Den absorberade delen har svårt att passera igenom glaset och strålas tillbaka till den inre miljön.

Samma resonemang kan användas för att värma jorden, där växthusgaser spelar rollen som glas. Solen, som är den viktigaste energikällan på jorden, avger en uppsättning strålning som kallas solspektrum. Detta spektrum består av ljusstrålning (ljus) och värmestrålning (värme), där infraröd strålning sticker ut. Ljusstrålning har kort våglängd och passerar lätt genom atmosfären, medan infraröd strålning (värmestrålning) har en lång våglängd, som har svårt att korsa atmosfären och absorberas av växthusgaser när man gör detta.

Se den här videon producerad av Minuto da Terra om hur växthusgaser verkligen fungerar:

Kolla också in videon från eCycle Portal i frågan:

Varför är intensifieringen av växthuseffekten oroande?

Växthuseffekten är, som förklarat, ett naturfenomen som tillåter liv på jorden som vi känner den, eftersom utan den skulle värmen fly ut och orsaka en kylning som skulle göra planeten obeboelig för många arter.

Problemet är att denna effekt har intensifierats avsevärt på grund av mänskliga handlingar - det registrerades koldioxidutsläpp i atmosfären 2014, enligt Världsmeteorologiska organisationen (WMO). Denna intensifiering beror främst på förbränning av fossila bränslen, av industrier och bilar, bränning av skogar och boskap, vilket resulterar i global uppvärmning.

Enligt WMO har de globala medeltemperaturerna under de senaste 140 åren ökat med 0,7 ° C. Även om det inte verkar så mycket, räckte det för att orsaka betydande klimatförändringar. Och prognosen är att om föroreningsgraden fortsätter att öka i den nuvarande takt, kommer medeltemperaturen att öka från 4,5 ° C till 6 ° C år 2100.

Denna ökning av den globala temperaturen resulterar i att stora ismassor smälter i polarområdena, vilket orsakar en ökning av havsnivån, vilket kan leda till problem som nedsänkning av kuststäder och tvingad migration av människor; ökning av naturkatastrofer som orkaner, tyfoner och cykloner; ökenspridning av naturområden; vanligaste torka förändringar i regnmönster; problem i livsmedelsproduktionen, eftersom temperaturförändringar kan påverka produktiva områden; och störningar med biologisk mångfald, vilket kan leda till att flera arter utrotas. Vi kan då se att den globala uppvärmningen är mer än en temperaturökning - det är relaterat till de mest varierande klimatförändringarna.

Vilka är de viktigaste gaserna som orsakar denna effekt?

1. CO2

Koldioxid är en flytande, färglös, luktfri, icke-brandfarlig, vattenlöslig, lätt sur gas och utsedd av den mellanstatliga panelen för klimatförändringar (IPCC) som den främsta bidragsgivaren till den globala uppvärmningen. 78% av mänskliga utsläpp och representerar 55% av de totala globala utsläppen av växthusgaser.

Denna gas produceras naturligt i andningen, genom nedbrytning av växter och djur och genom naturlig förbränning i skogar. Dess produktion är naturlig och livsviktig, problemet ligger i den stora ökningen av denna koldioxidproduktion, vilket medför förluster till planeten.

Människan är till stor del ansvarig för denna ökning av koncentrationen av koldioxid i atmosfären. Förbränning av fossila bränslen och avskogning är de två huvudsakliga aktiviteterna som bidrar till den höga utsläppet av denna gas i atmosfären.

Förbränning av fossila bränslen, ämnen av mineraliskt ursprung bildade av kolföreningar, bland annat mineral kol, naturgas och petroleumderivat, såsom bensin och dieselolja, som används för att generera el- och kraftbilar, är ansvarig för den överdrivna utsläppen av koldioxid i atmosfären, vilket orsakar föroreningar och förändringar i planets termiska balans. Avskogning är också ansvarig för att orsaka en obalans av koldioxid i atmosfären, förutom att det släpper ut gas genom att bränna ved minskar det antalet träd som är ansvariga för fotosyntes, som absorberar koldioxid som finns i atmosfären.

Förstärkningen av växthuseffekten påverkar inte bara markliv men har också stor inverkan på marint liv. Uppvärmningen av havsvatten verkar direkt på koraller. Koraller är cnidarians som lever i symbios med en alg av släktet Symbiodinium(zooxanthellae). Dessa alger stannar i håligheterna i kalciumkarbonat exoskelettet (vit färg) i korallerna, vilket hjälper dem att avlägsna solljus som tränger in i havsvattnet, och överskottet av energi som produceras genom fotosyntesen av dessa alger överförs till korallen ( förutom att ge färg till det). När temperaturen på havsvattnet stiger börjar dessa alger producera kemikalier som är giftiga för korallen. För att försvara sig har cnidarian strategin att utvisa algerna. Utdrivningsprocessen är traumatisk och det överskott av energi som alger gav till korallen försvinner över natten. Resultatet är blekning och dödande av dessa koraller (se mer i vår artikel "Klimatförändringar kommer att leda till korallblekning, FN-varning").

Studier visar att boskap och dess biprodukter svarar för minst 32 miljarder ton koldioxid (CO2) per år, eller 51% av alla utsläpp av växthusgaser världen över - se mer på "Långt bortom djurutnyttjande: boskapsuppfödning främjar konsumtion av naturresurser och miljöskador i stratosfärisk skala"

Dessutom orsakar den höga koncentrationen av koldioxid att dess partiella tryck ökar i förhållande till gasblandningen i atmosfären, vilket accelererar dess absorption när den är i direkt kontakt med en vätska, som i haven. Denna större absorption orsakar en obalans, eftersom CO2, i kontakt med vatten, bildar kolsyra (H2CO3), som bryts ner och frigör H + -joner (ansvarig för ökningen av surheten i mediet), karbonat- och bikarbonatjoner, mättar Hav. Havsförsurning är ansvarig för att hindra förkalkningsorganismernas förmåga att bilda skal, vilket leder till att de försvinner (se mer i vår artikel "Försurning av havet: ett allvarligt problem för livet på planeten").

Dessutom har CO2 en lång uppehållstid i atmosfären, som varierar från 50 till 200 år; även om vi lyckades sluta utfärda det skulle det ta planeten lång tid att återhämta sig. Detta visar behovet av att minska utsläppen maximalt, så att koldioxid kan absorberas naturligt av haven och vegetationen, främst av skogar, och med hjälp av tekniker för att neutralisera koldioxid som redan släppts ut.

Liksom koldioxid påverkar andra växthusgaser planeten. För att bygga ett jämförande mönster mellan dessa gasers globala uppvärmningspotential skapades konceptet kolekvivalenter (CO2-ekvivalenter). Detta koncept baseras på representationen av de andra växthusgaserna i CO2, så växthuseffekten för varje gas i CO2 beräknas genom att multiplicera mängden av en gas med dess globala uppvärmningspotential (GWP) , som är relaterat till förmågan hos var och en av dem att absorbera värme i atmosfären (strålningseffektivitet) under en given tid (vanligtvis 100 år), jämfört med samma värmeabsorptionsförmåga med CO2.

2. CH4

Metan är en färglös, luktfri gas, med liten löslighet i vatten och som blir en mycket explosiv blandning när den tillsätts till luft. Det är den näst viktigaste växthusgasen som bidrar med cirka 18% av den globala uppvärmningen. Dess koncentration idag är cirka 1,72 delar per miljon per volym (ppmv) och ökar med en hastighet på 0,9% per år.

Dess produktion av naturliga processer kommer huvudsakligen från träsk, termitaktiviteter och hav. Ökningen av dess koncentration i atmosfären beror dock främst på biologiska processer, såsom anaerob nedbrytning (utan syre) av organismer, matsmältning och förbränning av biomassa, förutom att de finns i deponier, vid behandling av flytande avlopp och deponier. , vid boskapsuppfödning, i risfält, vid produktion och distribution av fossila bränslen (gas, olja och kol) och i vattenkällor.

Bland de resultat som härrör från mänskliga faktorer bedömdes det av den mellanstatliga panelen för klimatförändringar (IPCC) att hälften av alla metanutsläpp härrör från jordbruk, från mage hos nötkreatur och får, från avlagringsavlagringar som används som gödningsmedel och även från planteringar ris. Eftersom befolkningstillväxten bara tenderar att öka ökar metanfrisättningen också.

Metan har en kortare uppehållstid (tio år) i atmosfären jämfört med koldioxid, men dess uppvärmningspotential är mycket större och har 21 gånger mer påverkan än CO2 (se mer i vår artikel ”Metangas avfyrar och hotar målet 2 grader ”). Förutom den höga förmågan att absorbera infraröd strålning (värme) genererar metan andra växthusgaser, såsom CO2, troposfärisk O3 och stratosfärisk vattenånga. Om det fanns lika stora mängder metan och koldioxid i atmosfären, skulle planeten vara obeboelig.

En stor sänkning av denna växthusgas uppstår genom den kemiska reaktionen mellan den och hydroxylradikalen (OH) i troposfären, och ansvarar för avlägsnandet av mer än 90% av metanet som släpps ut. Denna process är naturlig men påverkas av reaktionen mellan hydroxyl och andra utsläpp av gaser som genereras av människan, främst kolmonoxid (CO) och kolväten som släpps ut från fordonsmotorer. Utöver detta finns det två mindre handfat som absorberas av luftade jordar och transporteras till stratosfären. För att metan ska stabilisera sina koncentrationer i atmosfären skulle en omedelbar minskning med 15 till 20% av de globala utsläppen vara nödvändig.

3. N2O

Lustgas är en färglös gas, med en behaglig lukt, låg smältpunkt och kokpunkter, icke-brandfarlig, giftfri och med låg löslighet. Det är en av de viktigaste gaserna som bidrar till att växthuseffekten intensifieras och därmed den globala uppvärmningen. Även om det finns låga utsläpp i förhållande till andra gaser är dess växthuseffekt cirka 300 gånger mer intensiv än koldioxid och den förblir i atmosfären under lång tid - cirka 150 år. N2O kan absorbera mycket hög energi, eftersom den är den gas som orsakar mest förstörelse i ozonskiktet, som är ansvarig för att skydda jordytan mot ultraviolett strålning.

N2O kan produceras naturligt av skogar och hav. Utsläppsprocessen sker under denitrifikationen av kvävecykeln. Kväve (N2) som finns i atmosfären fångas upp av växter och omvandlas till ammoniak (NH3) eller ammoniumjoner (NH4 +) i en process som kallas nitrifikation. Dessa ämnen deponeras i jorden och används senare av växterna. Den avsatta ammoniaken kan genomgå en nitrifikationsprocess som genererar nitrater. Och genom denitrifieringsprocessen kan de mikroorganismer som finns i jorden förvandla nitraterna till gasformigt kväve (N2) och dikväveoxid (N2O) och släppa ut dem i atmosfären.

Den huvudsakliga mänskliga källan till kväveoxidutsläpp är jordbruksaktivitet (cirka 75%), medan energi och industriproduktion och biomassaförbränning bidrar med cirka 25% av utsläppen. IPCC påpekar att cirka 1% av kvävegödselmedlet som används i plantager hamnar i atmosfären i form av dikväveoxid.

Inom jordbruksverksamheten finns det tre källor till N2O-produktion: jordbruksjord, djurproduktionssystem och indirekta utsläpp. Tillsatsen av kväve till jorden kan ske genom användning av syntetiska gödningsmedel, djurgödsel eller skörderester. Och dess frisättning kan ske via nitrifikations- och denitrifikationsprocesser som utförs av bakterier i jorden eller genom nedbrytning av gödsel. Indirekta utsläpp kan till exempel uppstå på grund av ökad N2O-produktion i vattenlevande system, som ett resultat av en läckningsprocess (erosion med näringstvätt) från jordbruksmark.

Vid energiproduktion kan förbränningsprocesser bilda N2O genom att bränna bränsle och oxidera atmosfärisk N2. Stora mängder av detta växthusgas släpps ut av fordon utrustade med katalysatorer. Förbränning av biomassa släpper ut N2O under förbränning av vegetation, avbränning av skräp och avskogning.

Det finns fortfarande en liten men betydande utsläpp av denna gas till atmosfären som kommer från industriella processer. Dessa processer inkluderar produktion av adipinsyra och salpetersyra.

En naturlig diskbänk för denna gas är fotolytiska reaktioner (i närvaro av ljus) i atmosfären. I stratosfären minskar koncentrationen av dikväveoxid med höjden, vilket ger en vertikal gradient i dess blandningshastighet. En bråkdel av N2O som släpps ut på ytan genomgår sönderdelning, främst genom ultraviolett fotolys, när den kommer in i stratosfären via tropopaus.

Enligt IPCC bör en omedelbar minskning av cirka 70 till 80% av dess produktion för att stabilisera nuvarande kväveoxidkoncentrationer.

4. O3

Stratosfäriskt ozon är ett sekundärt föroreningar, det vill säga det släpps inte ut direkt av mänskliga aktiviteter, men det bildas genom reaktion med andra föroreningar som släpps ut i atmosfären.

I stratosfären finns denna förening naturligt och har den viktiga funktionen att absorbera solstrålning och förhindra inträde av de flesta ultravioletta strålar. Men när det bildas i troposfären från korsningen av andra föroreningar är det mycket oxiderande och skadligt.

Troposfärisk ozon kan erhållas i begränsade mängder på grund av förskjutning av stratosfärisk ozon och i större mängder genom komplexa fotokemiska reaktioner associerade med utsläpp av gaser från människan, normalt kvävedioxid (NO2) och flyktiga organiska föreningar. Dessa föroreningar frigörs främst vid förbränning av fossila bränslen, förångning av bränslen, djurhållning och inom jordbruket.

I atmosfären bidrar denna förening aktivt till att intensifiera växthuseffekten, med en större potential än CO2, och är ansvarig för grå rök i städer. Dess höga koncentration kan orsaka problem för människors hälsa, de huvudsakliga effekterna är försämringen av symtomen på astma och andningsbrist, liksom andra lungsjukdomar (emfysem, bronkit, etc.) och hjärt-kärlsjukdomar (åderförkalkning). Dessutom kan en lång exponeringstid orsaka en minskning av lungkapaciteten, utveckling av astma och en minskad livslängd.

5. Halokarboner

De mest kända halokolväten i denna grupp av gaser är klorfluorkolväten (CFC), hydroklorfluorkolväten (HCFC) och fluorkolväten (HFC).

Klorfluorkolväte är ett kolbaserat artificiellt ämne som innehåller klor och fluor. Användningen började runt 1930-talet, som ett alternativ till ammoniak (NH3), eftersom det är mindre giftigt och icke-brandfarligt inom kyl- och luftkonditioneringsindustrin, skum, aerosoler, lösningsmedel, rengöringsprodukter och brandsläckare.

Dessa föreningar ansågs vara inerta fram till 1970-talet, då de upptäcktes orsaka hål i ozonskiktet. Minskningen i ozonskiktet gynnar inträde av ultravioletta strålar som orsakar växthuseffekten och samtidigt ökar riskerna för människors hälsa, som i fallet med hudcancer på grund av överdriven sol exponering.

Med dessa uppgifter följde Brasilien bland andra länder Wienkonventionen och Montrealprotokollet 1990 och förbundna sig genom dekret 99.280 / 06/06/1990 att helt eliminera CFC i januari 2010, bland andra åtgärder . Målen har inte uppnåtts, men det finns en stor aktuell trend att vända skador på ozonskiktet, vilket rapporterats av FN: s utvecklingsprogram (UNDP). Förväntningen är att lagret 2050 återställs till nivåerna före 1980.

Förstörelsen av ozonskiktet av dessa föreningar är stor. Nedbrytningen av skiktet sker i stratosfären, där solljus fotolyserar dessa föreningar, frigör kloratomer som reagerar med ozon, minskar deras koncentration i atmosfären och förstör ozonskiktet.

För det första bryts ned ozon genom nedbrytning av CFC-molekyler genom solstrålning i stratosfären:

CH3Cl (g) → CH3 (g) + Cl (g)

Därefter reagerar kloratomerna som frigörs med ozon, enligt följande ekvation:

Cl (g) + O3 → ClO (g) + O2 (g)

Den bildade ClO (g) reagerar igen med syrefria atomer och bildar mer kloratomer, som kommer att reagera med syre och så vidare.

ClO (g) + O (g) → Cl (g) + O2 (g)

Eftersom reaktionen mellan kloratomer och ozon sker 1500 gånger snabbare än reaktionen mellan syrefria atomer i atmosfären som sönderdelar ozon sker ozonskiktet intensivt. Således kan en kloratom förstöra 100 ozonmolekyler.

För att ersätta användningen av CFC, producerades HCFC, som är mycket mindre skadliga för ozonskiktet, men ändå orsakar skador och är en viktig bidragsgivare till intensifieringen av växthuseffekten.

HFC interagerar med växthusgaser och bidrar till global uppvärmning. Dessa gaser har en radioaktiv effektivitet som är mycket högre än för koldioxid, enligt jämförelsen med den globala uppvärmningspotentialen (GWP). Utvecklingen av dessa föreningar minskade problemet med förstörelsen av ozonskiktet, men ökade temperaturen på planeten på grund av den globala uppvärmningen som genererades av utsläppen av dessa föreningar.

Se även videon producerad av National Institute for Space Research (Inpe) om nedbrytningen av ozonskiktet av CFC.

6. Vattenånga

Vattenånga är den största bidragsgivaren till den naturliga växthuseffekten, eftersom den behåller värmen i atmosfären och distribuerar den över hela planeten. Dess huvudsakliga naturliga källor är ytorna på vatten, is och snö, markytan och ytorna på växter och djur. Övergången till ånga via fysiska förångningsprocesser, sublimering och svettning.

Vattenånga är en mycket varierande luftkomponent, som lätt kan förändras i enlighet med rådande atmosfäriska tillstånd. Dessa fasförändringar åtföljs av frisättning eller absorption av latent värme, som, i samband med transport av vattenånga genom atmosfärisk cirkulation, verkar i fördelningen av värme över den jordiska världen.

Mänskliga aktiviteter har liten direkt påverkan på mängden vattenånga i atmosfären. Påverkan kommer att ske indirekt genom att växthuseffekten intensifieras till följd av andra aktiviteter.

Kall luft rymmer en liten mängd vatten jämfört med varm luft, därför innehåller atmosfären över polarområdena lite vattenånga jämfört med atmosfären över de tropiska regionerna. Så om det sker en intensivering av växthuseffekten som genererar en ökning av den globala temperaturen kommer det att finnas mer vattenånga i atmosfären på grund av högre avdunstningshastigheter. Denna ånga kommer i sin tur att behålla mer värme och bidra till att växthuseffekten intensifieras.

Vad kan vi göra för att minska intensifieringen av detta fenomen?

Den höga utsläppen av dessa växthusgaser är resultatet av mänskliga aktiviteter enligt den huvudsakliga vetenskapliga tanken på jobbet. Minskningen beror på en förändring av attityden hos företag, regeringar och människor. Kulturförändringar är nödvändiga för utbildning som syftar till hållbar utveckling. Det är nödvändigt att fler börjar leta efter alternativ som ger mindre påverkan och som täcker myndigheter och företag som minskar utsläppen av gaser.

I Brasilien är de viktigaste källorna till växthusgasutsläpp, både fysiska enheter och processer som släpper ut vissa växthusgaser i atmosfären: avskogning, transport, boskap, enterisk jäsning, fossila bränsleeldade kraftverk och industriella processer.

Avskogning är en viktig bidragsgivare som kan mildras genom återplantering av skog och användning av återvunnet material. För varje ton återvunnet papper sparas tio till 20 träd. Detta representerar en besparing av naturresurser (oklippta träd fortsätter att absorbera koldioxid genom fotosyntes) och återvinningspapper använder hälften av den energi som behövs för att producera det genom den konventionella processen. En återvunnen burk sparar energi motsvarande att konsumera en TV-apparat i tre timmar.

Transportsektorn är mycket relevant för utsläpp genom att bränna fossila bränslen och kan mildras av tekniker som domineras och är utbredda i landet, såsom etanol och biodiesel, genom användning av elfordon eller drivs av väteceller, eller genom användning av transport alternativ som cykel och tunnelbana. Precis som vid transport hjälper ersättningen av fossila bränslen mot renare energier, t.ex. från sockerrör, också till de termoelektriska anläggningarna att minska utsläppen av dessa gaser.

Enterisk jäsning bidrar till utsläpp av gaser genom uppslutning av idisslare. Denna källa kan minskas genom att förbättra djurfoder och förbättra betesmark (tillräcklig markgödsling). Att ersätta livsmedelstillsatser med tillsatser som angriper protozoer i vommen minskar metanutsläppen från djur med 10 till 40%. Tanken är att dessa tillsatser dödar protozoer, vilket bidrar till en stor del av produktionen av väte som används av arkebakterier (finns i tarmarna hos idisslare). Eftersom dessa bakterier får energi genom att absorbera väte och koldioxid, i en process som resulterar i metan, med mindre väte tillgängligt, kommer det att finnas mindre produktion av metan.

Det finns också ett behov av förbättringar i industriproduktionsprocessen, letar efter sätt att påverka mindre och inte släppa ut många växthusgaser.

Dessa förändringar sker bara genom att debitera människor, så det är nödvändigt för alla att flytta! Om vi ​​inte vidtar omedelbara åtgärder kommer vi att betala ett mycket högt pris för försummelsen av våra attityder.


Original text