КАКИЕ ГАЗЫ ВЫЗЫВАЮТ ПЕРЕГРЕВ АТМОСФЕРЫ? - НАУКА - 2025

Газы, вызывающие перегрев атмосферы, - это те газы, которые поглощают и излучают инфракрасное излучение. Точно так же газы, повреждающие озоновый слой, способствуют перегреву, поскольку они способствуют большему проникновению ультрафиолетового излучения.

Глобальное потепление - это повышение средней температуры в земной биосфере, происходящее из-за парникового эффекта. Этот эффект является естественным явлением, заключающимся в блокировании выхода тепла Земли (инфракрасного излучения) в космическое пространство.

Газы, вызывающие перегрев. Источник: свободный галстук

Это засорение осуществляется некоторыми газами, которые естественным образом составляют земную атмосферу, такими как водяной пар и CO2. Это явление возникает естественным образом и позволяет планете иметь биологически приемлемую температуру.

Как газы нагревают Землю?

Основным источником энергии, согревающей Землю, является солнечное излучение, особенно ультрафиолетовое излучение. Он частично фильтруется озоновым слоем (O3) в стратосфере.

Ультрафиолетовое излучение (короткая волна), которому удается проникнуть, нагревает поверхность земли, и его тепло излучается в космос в виде инфракрасного излучения (длинная волна). Однако есть влияние человека на процесс из-за искусственного выброса парниковых газов.

Эти газы поглощают и выделяют тепло или разрушают озон, регулирующий проникновение ультрафиолетового излучения. Газы, которые способствуют парниковому эффекту, естественному или антропогенному, называются парниковыми газами (ПГ).

На глобальном уровне особое внимание уделяется глобальному потеплению и разрушению озонового слоя. Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, - это международный договор, вступивший в силу в 1989 году и регулирующий использование этих газов.

Этот протокол ратифицировали 65 стран с Кигалийской поправкой от 1 января 2019 года. Со своей стороны, Киотский протокол затрагивает вопросы, связанные с глобальным потеплением.

В Киотском протоколе предусмотрены шесть парниковых газов: диоксид углерода, метан, закись азота, гидрофторуглерод, перфторированный углеводород и гексафторид серы.

Для оценки газа, вызывающего перегрев, учитываются его полезный срок службы и потенциал глобального потепления (GWP). GWP сравнивает количество тепла, захваченного газом, с теплом, захваченным CO2, GWP которого стандартизован до 1.

Основные газы вызывают перегрев атмосферы

Водяной пар

Водяной пар является естественным и жизненно важным компонентом земной атмосферы и играет очень важную роль в парниковом эффекте из-за своей способности поглощать тепло. Кроме того, вода в жидком и твердом состоянии отражает солнечную энергию, охлаждая Землю.

Углекислый газ (CO2)

Углекислый газ является основным парниковым газом, на него приходится более 80% увеличения этого явления. Уровень CO2 опасно вырос из-за промышленной и транспортной деятельности.

По некоторым оценкам, до промышленной революции концентрация CO2 в атмосфере достигала около 280 ppm (частей на миллион), а в 1998 году - 365 ppm. Это представляет собой скорость увеличения на 1,5 ppm в год, что на 31% выше уровня 1750 г.

Концентрация СО2. Источник: Ханнес Гроб, 21:17, 5 ноября 2006 г. (UTC)

Путем определения изотопного состава нынешнего атмосферного CO2 было показано, что это увеличение происходит за счет сжигания ископаемого топлива и обезлесения. CO2 работает, поглощая и испуская инфракрасное излучение, и имеет срок службы от 5 до 200 лет.

Метан (CH

Метан - второй парниковый газ, на который приходится около 17% потепления за счет поглощения и излучения тепла. Хотя большая часть этого газа происходит естественным путем, в основном в болотах, значительный вклад человека вносит (около 50%).

Концентрация метана. Источник: Methane-global-average-2006.jpg: NOAA Производная работа: Ortisa

Примерно 60% метана, который в настоящее время существует в атмосфере, является продуктом человеческой (антропной) деятельности. К основным антропным источникам относятся жвачные животные, выращивание риса, использование ископаемых видов топлива и сжигание биомассы.

Предполагаемые уровни этого газа до наступления индустриальной эры составляли 700 частей на миллиард (частей на миллиард), а в 1998 году они достигли 1745 частей на миллиард, что представляет собой рост на 149%. Однако метан имеет полезный срок службы в нижних слоях атмосферы, достигая всего 12 лет.

Оксиды азота (NOx)

NOx, особенно закись азота, способствуют разрушению стратосферного озона за счет увеличения количества ультрафиолетового излучения, проникающего через Землю. Эти газы образуются в результате промышленного производства азотной кислоты, адипиновой кислоты и использования удобрений.

Закись азота (N2O) имела атмосферную концентрацию 270 частей на миллиард до промышленной эры, а затем достигла 314 частей на миллиард в 1998 году. Это означает увеличение его концентрации на 16%, а срок его полезного использования составляет 114 лет, что делает его очень проблематичным.

Гидрофторуглероды (ГФУ)

Это газы, используемые в различных промышленных применениях, заменяющие ХФУ, ограниченные Монреальским соглашением. Однако ГФУ также влияют на озоновый слой и имеют высокую активную постоянство в атмосфере (до 260 лет).

Этих газов не было в атмосфере, они были внесены людьми, и в случае HFC-23 его концентрация достигает 14 ppt (частей на триллион).

Перфторированный углеводород (ПФУ)

ПФУ производятся на мусоросжигательных установках в процессе плавки алюминия. Как и ГФУ, они обладают высокой стойкостью в атмосфере и влияют на целостность стратосферного озонового слоя.

Гексафторид серы (SF6)

Это еще один газ, эффект перегрева которого идет через разрушение озонового слоя. Он используется в высоковольтном оборудовании и в производстве магния и обладает высокой стойкостью в атмосфере.

Хлорфторуглероды (ХФУ)

ХФУ - мощный парниковый газ, который разрушает стратосферный озон и регулируется Монреальским протоколом. Однако в некоторых странах он все еще используется, например, в Китае.

Повреждение озонового слоя вызвано диссоциацией атомов хлора под действием ультрафиолетового излучения.

Основными хлорфторуглеродами являются CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 и CFC-115. Этих газов не было в атмосфере, но к 1998 году содержание CFC-11 уже достигло 268 частей на миллион, а срок их службы составлял 45 лет.

Метилхлороформ или трихлорэтан (CH3CCL3)

Это особый тип CFC, используемый в качестве растворителя и при очистке металлов. При разложении выделяет хлоридные газы, атомы хлора которых способствуют разрушению озонового слоя.

Тропосферный озон (O3)

Тропосферный O3 - это озон, который образуется на уровне земли, между поверхностью и высотой 18 км. Хотя стратосферный озон способствует снижению глобального перегрева за счет уменьшения проникновения ультрафиолетового излучения, тропосферный озон вызывает потепление.

Смог в Харбине (Китай). Источник: Фредрик Рубенссон

Утверждалось, что влияние тропосферного озона противоречиво. С одной стороны, он вызывает поверхностное нагревание земли, но в то же время устраняет другие парниковые газы.

В любом случае O3 - это токсичный газ, который вызывает повреждение легких, а также портит различные материалы.

Хлордифторметан (ГХФУ-22)

Он называется R-22, бесцветный газ и до недавнего времени чаще всего использовался в холодильном оборудовании. Однако сегодня он запрещен во многих странах мира из-за его негативного воздействия на озоновый слой.

Хлорид углерода или четыреххлористый углерод (CCl4)

Это хлорорганический продукт, который сейчас запрещен во многих странах из-за его токсичности, но он широко использовался в качестве хладагента, средства пожаротушения, обезжиривающего средства и пестицида. Когда это соединение разлагается, оно образует производные вещества, влияющие на озоновый слой.

Тетрафторметан или перфторметан (CF4)

Это газ, известный как R-14, используемый в качестве хладагента, но он обладает высокой способностью поглощать и излучать ультрафиолетовую энергию. Он имеет время жизни в атмосфере более 50 000 лет и потенциал глобального потепления 6 500.

Согласно Книге рекордов Гиннеса, тетрафторметан является наиболее стойким парниковым газом, хотя его низкая доля в атмосфере ограничивает его действие.

Гексафторэтан (C2F6)

Он используется в хладагентах и ​​при производстве алюминия, поскольку благодаря высокой энергии углеродно-фторных связей он очень стабилен. Это дает ему долгий срок службы не менее 500 лет.

Точно так же он имеет высокий потенциал поглощения инфракрасного излучения, что создает проблему для глобальных температур. Гексафторэтан включен в список парниковых газов Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК).

Гексафторид серы (SF6)

Это нетоксичный газ, в пять раз тяжелее воздуха, с индексом GWP 176 (в 20 000 раз больше, чем у CO2). С другой стороны, его полезный срок службы составляет 3200 лет, хотя из-за его большой плотности он не поднимается в верхние слои атмосферы.

Библиографические ссылки

1. Болин Б. и Дус Б.Р. Парниковый эффект.
2. Кабальеро, М., Лозано, С. и Ортега, Б. (2007). Парниковый эффект, глобальное потепление и изменение климата: перспективы науки о Земле. Университетский цифровой журнал.
3. Элсом, Д.М. (1992). Загрязнение атмосферы: глобальная проблема.
4. МГЭИК (2001). Третий оценочный доклад «Изменение климата 2001: научная основа».
5. МГЭИК (2018). Глобальное потепление на 1,5 ºC.
6. Митчелл, Дж. Ф. Б., Джонс, Т. К., Грегори, Дж. М. и Тетт, SFB (1995). Реакция климата на повышение уровня парниковых газов и сульфатных аэрозолей. Природа.
7. Myhre, G., Highwood, EJ, Shine, KP и Stordal, F. (1998). Новые оценки радиационного воздействия из-за хорошо перемешанных парниковых газов. Письма о геофизических исследованиях.
8. Родх, Х. (1990). Сравнение вклада различных газов в парниковый эффект. Наука.
9. Шнайдер, SH (1989). Парниковый эффект: наука и политика. Наука.