Hvad er drivhusgasser

Kend de vigtigste drivhusgasser og deres indflydelse på den globale opvarmning

Drivhusgasser

Drivhusgasser (GHG) er gasser, der absorberer en del af solens stråler og omfordeler dem i form af stråling i atmosfæren og opvarmer planeten i et fænomen kaldet drivhuseffekten. De vigtigste drivhusgasser, vi har, er: CO2, CH4, N2O, O3, halogencarboner og vanddamp.

Navnet drivhuseffekt blev givet analogt til den opvarmning, der genereres af drivhuse, normalt lavet af glas, når der dyrkes planter. Glasset tillader fri passage af sollys, og denne energi absorberes delvist, delvis reflekteres. Den absorberede del har svært ved at passere gennem glasset igen og stråles tilbage til det indvendige miljø.

Den samme ræsonnement kan bruges til opvarmning af jorden, hvor drivhusgasser spiller rollen som glas. Solen, der er Jordens vigtigste energikilde, udsender et sæt stråling kaldet solspektret. Dette spektrum består af lysstråling (lys) og brændende stråling (varme), hvor infrarød stråling skiller sig ud. Lysstråling har kort bølgelængde, der let passerer gennem atmosfæren, mens infrarød stråling (varmestråling) har en lang bølgelængde, der har svært ved at passere gennem atmosfæren og absorberes af drivhusgasser, når de udfører denne bedrift.

Se denne video produceret af Minuto da Terra om, hvordan drivhusgasser virkelig fungerer:

Tjek også videoen fra eCycle Portal om emnet:

Hvorfor er intensiveringen af ​​drivhuseffekten bekymrende?

Drivhuseffekten er, som forklaret, et naturligt fænomen, der tillader liv på Jorden, som vi kender det, da uden det ville varmen slippe ud og forårsage en afkøling, der ville gøre planeten ubeboelig for mange arter.

Problemet er, at denne effekt er intensiveret betydeligt på grund af menneskelige handlinger - der var en rekord af CO2-emissioner til atmosfæren i 2014 ifølge Verdens meteorologiske organisation (WMO). Denne intensivering skyldes hovedsageligt forbrænding af fossile brændstoffer fra industrier og biler, afbrænding af skove og husdyr, hvilket resulterer i global opvarmning.

Ifølge WMO er den globale gennemsnitstemperatur i de sidste 140 år steget med 0,7 ° C. Selvom det ikke ser ud som meget, var det nok til at forårsage betydelige klimaændringer. Og prognosen er, at hvis forureningsfrekvensen fortsætter med at stige med den nuværende hastighed, i 2100 vil den gennemsnitlige temperatur stige fra 4,5 ° C til 6 ° C.

Denne stigning i global temperatur resulterer i smeltning af store ismasser i polarområderne, hvilket medfører en stigning i havets overflade, hvilket kan føre til problemer som nedsænkning af kystbyer og tvungen migration af mennesker; stigning i naturkatastrofer såsom orkaner, tyfoner og cykloner; ørkendannelse af naturområder hyppigste tørke ændringer i nedbørsmønstre problemer i fødevareproduktion, da temperaturændringer kan påvirke produktive områder; og interferens med biodiversitet, som kan føre til, at flere arter udryddes. Vi kan så se, at global opvarmning er mere end en stigning i temperaturen - det er relateret til de mest forskellige klimatiske ændringer.

Hvad er de vigtigste gasser, der forårsager denne effekt?

1. CO2

Kuldioxid er en flydende, farveløs, lugtfri, ikke-brændbar, vandopløselig, let sur gas og udnævnt af det mellemstatslige panel for klimaændringer (IPCC) som den største bidragsyder til den globale opvarmning 78% af menneskelige emissioner og repræsenterer 55% af de samlede globale drivhusgasemissioner.

Denne gas produceres naturligt ved åndedræt ved nedbrydning af planter og dyr og ved naturlig forbrænding i skovene. Dens produktion er naturlig og livsvigtig, problemet er i den store stigning i denne produktion af CO2, som medfører tab for planeten.

Mennesket er stort set ansvarlig for denne stigning i koncentrationen af ​​kuldioxid i atmosfæren. Forbrænding af fossile brændstoffer og skovrydning er de to vigtigste aktiviteter, der bidrager til den høje frigivelse af denne gas i atmosfæren.

Forbrænding af fossile brændstoffer, stoffer af mineralsk oprindelse dannet af kulforbindelser, blandt dem mineralsk kul, naturgas og petroleumsderivater, såsom benzin og dieselolie, der bruges til at generere elektricitet og kraftbiler, er den ansvarlig for den overdrevne emission af kuldioxid i atmosfæren, der forårsager forurening og ændring i planetens termiske balance. Skovrydning er også ansvarlig for at forårsage en ubalance af kuldioxid i atmosfæren, for ud over at frigive gas ved at brænde træ reducerer det antallet af træer, der er ansvarlige for fotosyntese, som absorberer den CO2, der er til stede i atmosfæren.

Intensiveringen af ​​drivhuseffekten påvirker ikke kun jordliv, men har også stor indflydelse på havlivet. Opvarmningen af ​​havvand virker direkte på koraller. Koraller er cnidariere, der lever i symbiose med alger af slægten Symbiodinium(zooxanthellae). Disse alger er anbragt i hulrummene i koralcalciumcarbonatets eksoskelet (hvid farve), som hjælper dem med at fjerne sollyset, der kommer ind i havvandene, og den overskydende energi, der produceres gennem fotosyntesen af ​​disse alger, overføres til koralen ( ud over at give farve til det). Når havvandstemperaturen stiger, begynder disse alger at producere kemikalier, der er giftige for koraller. For at forsvare sig selv har cnidarian strategien om at udvise algerne. Udvisningsprocessen er traumatisk, og den overskydende energi, som alger gav koralen, forsvinder natten over. Resultatet er blegning og drab af disse koraller (se mere i vores artikel "Klimaændringer vil føre til koralblegning, FN-advarsel").

Undersøgelser viser, at husdyr og dets biprodukter er ansvarlige for mindst 32 milliarder ton kuldioxid (CO2) om året eller 51% af alle drivhusgasemissioner verden over - se mere på "Langt ud over dyreudnyttelse: kvægavl fremmer forbrug af naturressourcer og miljøskader i stratosfærisk skala"

Derudover øger den høje CO2-koncentration dets partielle tryk i forhold til gasblandingen i atmosfæren, hvilket fremskynder dets absorption, når den er i direkte kontakt med en væske, som i havene. Denne større absorption forårsager en ubalance, da CO2 i kontakt med vand danner kulsyre (H2CO3), som nedbrydes og frigiver H + -ioner (ansvarlig for stigningen i surhed i mediet), carbonat- og bicarbonationer, der mætter Ocean. Forsuring af havet er ansvarlig for at forhindre forkalkningsorganismernes evne til at danne skaller, hvilket fører til deres forsvinden (se mere i vores artikel "Forsuring af havet: et alvorligt problem for livet på planeten").

Derudover har CO2 en lang opholdstid i atmosfæren, som varierer fra 50 til 200 år; så selvom det lykkedes os at stoppe med at udstede det, ville det tage planeten lang tid at komme sig. Dette viser behovet for at reducere emissionerne så meget som muligt, så kuldioxid kan absorberes naturligt af havene og vegetationen, hovedsageligt af skove, og ved hjælp af teknikker til at neutralisere den allerede udledte CO2.

Ligesom kuldioxid påvirker andre drivhusgasser planeten. For at opbygge et sammenlignende mønster mellem disse gassers globale opvarmningspotentialer blev konceptet kulstofækvivalent (CO2-ækvivalent) skabt. Dette koncept er baseret på repræsentationen af ​​de andre drivhusgasser i CO2, så drivhuseffekten af ​​hver gas i CO2 beregnes ved at multiplicere mængden af ​​en gas med dens globale opvarmningspotentiale (GWP) , som er relateret til evnen hos hver af dem til at absorbere varme i atmosfæren (strålingseffektivitet) i en given tid (normalt 100 år) sammenlignet med den samme varmeabsorptionsevne med CO2.

2. CH4

Methan er en farveløs, lugtfri gas med ringe opløselighed i vand, og som bliver en meget eksplosiv blanding, når den tilsættes til luft. Det er den næstvigtigste drivhusgas, der bidrager med ca. 18% af den globale opvarmning. Dens koncentration i dag er omkring 1,72 dele pr. Million pr. Volumen (ppmv) og stiger med en hastighed på 0,9% om året.

Dens produktion ved naturlige processer kommer hovedsageligt fra sumpe, termitaktiviteter og oceaner. Stigningen i dets koncentration i atmosfæren skyldes dog hovedsageligt biologiske processer, såsom anaerob nedbrydning (uden ilt) af organismer, fordøjelse af dyr og afbrænding af biomasse ud over at være til stede i lossepladser til behandling af flydende spildevand og lossepladser. , i kvægavl, i rismarker, i produktion og distribution af fossile brændstoffer (gas, olie og kul) og i vandkraftreservoirer.

Blandt de output, der stammer fra menneskelige faktorer, blev det vurderet af det mellemstatslige panel for klimaændringer (IPCC), at halvdelen af ​​alle metanemissioner stammer fra landbrug, fra maven hos kvæg og får, fra ekskrementer, der anvendes som gødning og også fra plantager af ris. Da befolkningstilvækst kun har en tendens til at stige, frigøres metan også.

Methan har en kortere opholdstid (ti år) i atmosfæren sammenlignet med kuldioxid, men dens opvarmningspotentiale er meget større og har 21 gange større indvirkning end CO2 (se mere i vores artikel "Metangas affyrer og truer mål 2 grader ”). Ud over den høje kapacitet til at absorbere infrarød stråling (varme) genererer metan andre drivhusgasser, såsom CO2, troposfærisk O3 og stratosfærisk vanddamp. Hvis der var lige store mængder methan og kuldioxid i atmosfæren, ville planeten være ubeboelig.

En stor vask af denne drivhusgas opstår gennem den kemiske reaktion mellem den og hydroxylradikalen (OH) i troposfæren, idet den er ansvarlig for fjernelsen af ​​mere end 90% af den udsendte methan. Denne proces er naturlig, men den påvirkes af reaktionen mellem hydroxyl og andre emissioner af gasser, der genereres af mennesker, hovedsageligt kulilte (CO) og kulbrinter, der udsendes af køretøjsmotorer. Derudover er der to mindre dræn, som absorberes af beluftet jord og transporteres til stratosfæren. For at metan kan stabilisere dets koncentrationer i atmosfæren, er det nødvendigt med en øjeblikkelig reduktion på 15 til 20% af de globale emissioner.

3. N2O

Dinitrogenoxid er en farveløs gas med en behagelig lugt, lave smeltepunkter og kogepunkter, ikke-brandfarlig, giftfri og med lav opløselighed. Det er en af ​​de vigtigste gasser, der bidrager til intensiveringen af ​​drivhuseffekten og deraf følgende global opvarmning. Selvom der er lav emission i forhold til andre gasser, er dens drivhuseffekt ca. 300 gange mere intens end CO2, og den forbliver i atmosfæren i lang tid - ca. 150 år. N2O er i stand til at absorbere en meget høj mængde energi, idet den er den gas, der forårsager mest ødelæggelse i ozonlaget, der er ansvarlig for at beskytte jordens overflade mod ultraviolet stråling.

N2O kan produceres naturligt af skove og have. Dens emissionsproces sker under denitrifikering af nitrogencyklussen. Kvælstof (N2), der er til stede i atmosfæren, fanges af planter og omdannes til ammoniak (NH3) eller ammoniumioner (NH4 +) i en proces kaldet nitrifikation. Disse stoffer deponeres i jorden og bruges senere af planterne. Den deponerede ammoniak kan gennemgå en nitrifikationsproces, der genererer nitrater. Og gennem denitrifikationsprocessen kan de mikroorganismer, der er til stede i jorden, omdanne nitraterne til gasformigt nitrogen (N2) og dinitrogenoxid (N2O) og udsende dem i atmosfæren.

Den vigtigste menneskelige kilde til nitrogenoxidemissioner er landbrugsaktivitet (ca. 75%), mens energi og industriproduktion og biomasseforbrænding bidrager med ca. 25% af emissionerne. IPCC påpeger, at ca. 1% af den kvælstofgødning, der anvendes i plantager, ender i atmosfæren i form af lattergas.

I landbrugsaktiviteter er der tre kilder til N2O-produktion: landbrugsjord, dyreproduktionssystemer og indirekte emissioner. Tilsætningen af ​​kvælstof til jorden kan forekomme ved anvendelse af syntetisk gødning, husdyrgødning eller afgrøderester. Og dens frigivelse kan ske via nitrifikations- og denitrifikationsprocesser udført af bakterier i jorden eller ved nedbrydning af gødning. Indirekte emissioner kan f.eks. Forekomme på grund af stigningen i N2O-produktionen i akvatiske systemer som et resultat af en udvaskningsproces (erosion med vask af næringsstoffer) fra landbrugsjord.

I energiproduktion kan forbrændingsprocesser danne N2O ved at brænde brændstof og oxidere atmosfærisk N2. Store mængder af denne drivhusgas udsendes af køretøjer udstyret med katalysatorer. Afbrænding af biomasse frigiver N2O under afbrænding af vegetation, afbrænding af affald og skovrydning.

Der er stadig en lille, men betydelig emission af denne gas til atmosfæren, der kommer fra industrielle processer. Disse processer inkluderer produktion af adipinsyre og salpetersyre.

En naturlig vask til denne gas er fotolytiske reaktioner (i nærvær af lys) i atmosfæren. I stratosfæren falder koncentrationen af ​​dinitrogenoxid med højden og etablerer en lodret gradient i dens blandingshastighed. En brøkdel af N2O, der udsendes på overfladen, undergår nedbrydning, hovedsageligt ved ultraviolet fotolyse, når den kommer ind i stratosfæren via tropopausen.

Ifølge IPCC, for at stabilisere nuværende nitrogenoxidkoncentrationer, bør der være en øjeblikkelig reduktion på ca. 70 til 80% af dets produktion.

4. O3

Stratosfærisk ozon er et sekundært forurenende stof, det vil sige, det udsendes ikke direkte af menneskelige aktiviteter, men dannes ved reaktion med andre forurenende stoffer, der frigives i atmosfæren.

I stratosfæren findes denne forbindelse naturligt og har den vigtige funktion at absorbere solstråling og forhindre indtrængen af ​​de fleste ultraviolette stråler. Men når det dannes i troposfæren fra krydset af andre forurenende stoffer, er det stærkt oxiderende og skadeligt.

Troposfærisk ozon kan opnås i begrænsede mængder på grund af forskydning af stratosfærisk ozon og i større mængder ved komplekse fotokemiske reaktioner forbundet med emission af gasser fra mennesker, normalt kvælstofdioxid (NO2) og flygtige organiske forbindelser. Disse forurenende stoffer frigives hovedsageligt ved forbrænding af fossile brændstoffer, brændstoffordampning, dyrehold og i landbruget.

I atmosfæren bidrager denne forbindelse aktivt til at intensivere drivhuseffekten med et større potentiale end CO2 og er ansvarlig for grå røg i byer. Dens høje koncentration kan medføre problemer for menneskers sundhed, hvor hovedeffekterne er forværring af symptomerne på astma og åndedrætsmangel såvel som andre lungesygdomme (emfysem, bronkitis osv.) Og hjerte-kar-sygdomme (arteriosklerose). Derudover kan en lang eksponeringstid medføre en reduktion i lungekapacitet, udvikling af astma og en reduktion i forventet levetid.

5. Halocarboner

De mest kendte halogencarboner i denne gruppe af gasser er chlorfluorcarboner (CFC'er), hydrochlorfluorcarboner (HCFC'er) og hydrofluorcarboner (HFC'er).

Chlorofluorcarbon er et kunstigt kulstofbaseret stof, der indeholder klor og fluor. Dens anvendelse startede omkring 1930'erne som et alternativ til ammoniak (NH3), da det er mindre giftigt og ikke-brændbart i køle- og klimaanlæg, skum, aerosoler, opløsningsmidler, rengøringsprodukter og ildslukkere.

Disse forbindelser blev betragtet som inaktive indtil 1970'erne, da de blev opdaget at forårsage huller i ozonlaget. Faldet i ozonlaget favoriserer indtrængen af ​​ultraviolette stråler, der forårsager drivhuseffekten og øger samtidig risikoen for menneskers sundhed, som i tilfælde af hudkræft på grund af overdreven soleksponering.

Med disse data overholdt Brasilien blandt andre lande Wienerkonventionen og Montreal-protokollen i 1990 og forpligtede sig gennem dekret 99.280 / 06/06/1990 til fuldstændigt at fjerne CFC inden januar 2010 blandt andre foranstaltninger . Målene er ikke nået, men der er en stor nuværende tendens til at vende skader på ozonlaget, som rapporteret af FN's udviklingsprogram (UNDP). Forventningen er, at laget i 2050 vil blive gendannet til niveauet før 1980.

Disse forbindelsers destruktion af ozonlaget er stor. Nedbrydningen af ​​laget sker i stratosfæren, hvor sollys fotolyserer disse forbindelser, frigiver kloratomer, der reagerer med ozon, nedsætter deres koncentration i atmosfæren og ødelægger ozonlaget.

For det første nedbrydes ozon ved at nedbryde CFC-molekyler gennem solstråling i stratosfæren:

CH3Cl (g) → CH3 (g) + Cl (g)

Derefter reagerer de chloratomer, der frigives, med ozon ifølge følgende ligning:

Cl (g) + O3 → ClO (g) + O2 (g)

Den dannede ClO (g) reagerer igen med iltfrie atomer og danner flere kloratomer, som vil reagere med ilt osv.

ClO (g) + O (g) → Cl (g) + O2 (g)

Da reaktionen mellem kloratomer og ozon sker 1.500 gange hurtigere end reaktionen mellem iltfrie atomer i atmosfæren, der nedbryder ozon, er der en intens ødelæggelse af ozonlaget. Således er et kloratom i stand til at ødelægge 100 ozonmolekyler.

For at erstatte brugen af ​​CFC'er blev der produceret HCFC'er, som er meget mindre skadelige for ozonlaget, men som stadig forårsager skade og bidrager væsentligt til intensiveringen af ​​drivhuseffekten.

HFC-gasser interagerer med drivhusgasser og bidrager til den globale opvarmning. Disse gasser har en radioaktiv effektivitet, der er meget højere end kuldioxid, ifølge sammenligningen med Global Warming Potential (GWP). Udviklingen af ​​disse forbindelser reducerede problemet med ødelæggelsen af ​​ozonlaget, men øgede temperaturen på planeten på grund af den globale opvarmning genereret af emissionen af ​​disse forbindelser.

Se også videoen produceret af National Institute for Space Research (Inpe) om nedbrydning af ozonlaget af CFC'er.

6. Vanddamp

Vanddamp er den største bidragyder til den naturlige drivhuseffekt, da den bevarer varmen i atmosfæren og distribuerer den over hele planeten. Dens vigtigste naturlige kilder er overfladerne af vand, is og sne, overfladen af ​​jorden og overfladerne af planter og dyr. Overgangen til damp via fysiske fordampningsprocesser, sublimering og sved.

Vanddamp er en meget variabel luftkomponent, der let skifter faser i henhold til den fremherskende atmosfæriske tilstand. Disse faseændringer ledsages af frigivelse eller absorption af latent varme, som i forbindelse med transport af vanddamp gennem atmosfærisk cirkulation virker i fordelingen af ​​varme over den jordiske klode.

Menneskelige aktiviteter har ringe direkte indflydelse på mængden af ​​vanddamp i atmosfæren. Indflydelsen vil forekomme indirekte gennem intensivering af drivhuseffekten som følge af andre aktiviteter.

Kold luft har en lille mængde vand sammenlignet med varm luft, derfor indeholder atmosfæren over de polære områder lidt vanddamp sammenlignet med atmosfæren over de tropiske områder. Så hvis der er en intensivering af drivhuseffekten, der genererer en stigning i global temperatur, vil der være mere vanddamp til stede i atmosfæren på grund af højere fordampningshastigheder. Denne damp bevarer igen mere varme og bidrager til intensivering af drivhuseffekten.

Hvad kan vi gøre for at reducere intensiveringen af ​​dette fænomen?

Den høje emission af disse drivhusgasser er resultatet af menneskelige aktiviteter i henhold til den største linje af videnskabelig tænkning på arbejdspladsen. Dens fald afhænger af en ændring i holdningen hos virksomheder, regeringer og mennesker. Ændringer i kulturen er nødvendige for uddannelse med henblik på bæredygtig udvikling. Det er nødvendigt, at flere begynder at se efter alternativer, der medfører mindre påvirkning, og som dækker de myndigheder og virksomheder, der reducerer udledningen af ​​gasser.

I Brasilien er de vigtigste kilder til drivhusgasemissioner, både fysiske enheder og processer, der frigiver en del drivhusgasser i atmosfæren: skovrydning, transport, husdyr, enterisk gæring, fossile brændselsfyrede kraftværker og industrielle processer.

Skovrydning er en stor bidragyder, som kan afhjælpes ved genplantning af skov og brug af genbrugsmateriale. For hvert ton genbrugspapir gemmes ti til 20 træer. Dette repræsenterer en økonomi af naturressourcer (uklippede træer absorberer fortsat CO2 gennem fotosyntese), og genbrugspapir bruger halvdelen af ​​den energi, der er nødvendig for at producere det ved den konventionelle proces. En genbrugt dåse sparer energi svarende til at forbruge et fjernsynsapparat i tre timer.

Transportsektoren er meget relevant i emissioner fra forbrænding af fossile brændstoffer og kan afbødes af teknologier domineret og udbredt i landet, såsom ethanol og biodiesel, ved brug af elektriske køretøjer eller drevet af brintceller eller ved brug af transport alternativer såsom cykel og metro. Som ved transport hjælper også de termoelektriske anlæg med at erstatte fossile brændstoffer med renere energier, f.eks. Fra sukkerrør, til at reducere emissionen af ​​disse gasser.

Enterisk gæring bidrager til emission af gasser ved fordøjelse af drøvtyggere. Denne kilde kan reduceres ved at forbedre husdyrs kostvaner og forbedre græsgange (tilstrækkelig jordgødning). Udskiftning af fødevaretilsætningsstoffer med tilsætningsstoffer, der angriber protozoer i vommen, reducerer metanemissioner fra dyr med 10 til 40%. Ideen er, at disse tilsætningsstoffer dræber protozoer, som bidrager til en stor del af produktionen af ​​brint, der anvendes af arkæbakterier (til stede i tarmene hos drøvtyggere). Da disse bakterier vinder energi ved at absorbere brint og kuldioxid, vil der i en proces, der resulterer i metan, med mindre brint til rådighed, være mindre produktion af metan.

Der er også behov for at forbedre industriproduktionsprocessen ved at lede efter måder at påvirke mindre og ikke at udlede mange drivhusgasgasser.

Disse ændringer sker kun ved at opkræve folk, så det er nødvendigt for alle at flytte! Hvis vi ikke tager øjeblikkelig handling, betaler vi en meget høj pris for forsømmelsen af ​​vores holdninger.


Original text