Стакленички гасови

Стакленички гасови — природни и вештачки гасови што придонесуваат за зголемување на ефектoт на стаклена градина кој влијае врз загревање на планетата Земја што настанува со нарушување на енергетската рамнотежа помеѓу количина на зрачење што Земјината површина го прима од Сонцето и го зрачи во вселената. Ефектот на стаклена градина, кој во минатото бил благослов за Земјата, во последниот век, засилен од човечките активности, се чини дека се претвора во сериозна закана.

Планетата Земја е опкружена од својата атмосфера која е составена од различни гасови. Некои од нив, како на пример јаглерод диоксидот, имаат исти својства како стаклените панели на една стаклена градина и не ѝ дозволуваат на топлината да ја напушти планетата. Затоа тие гасови се нарекуваат стакленички гасови. Понатаму, енергијата од Сонцето ја впиваат водите, почвите и живите суштества на планетата. Таа енергија постепено се враќа во атмосферата. Колку повеќе има стакленички гасови, толку повеќе топлина е заробена. Тоа се нарекува ефект на стаклена градина.

Овој ефект се јавува како резултат на зголемување на количината на зрачењето кое од површината на Земјата не може да биде емитирано во вселената, туку атмосферата го впива и станува потопла. Земјата мора да испушта енергија во вселената исто онолку колку што таа впива енергија од Сонцето. Сончевата енергија пристигнува во форма на зрачење со помала бранова должина. Атмосферата на Земјата одбива дел (37-39%) од оваа енергија, додека остаток (поголем дел) паѓа на површина на Земјата и ја загрева. Земјата се ослободува од оваа енергија, така што ја праќа назад во вселената во облик на инфрацрвени зраци (зраци со поголеми бранови должини). Поголем дел од инфрацрвеното зрачење, емитирано од Земјината површина, се рефлектира од гасови што постојат во природата. Овие гасови спречуваат енергијата да помине кон вселената, така да зраците се враќаат назад кон Земјата и ја зголемуваат атмосферската температура. Оние гасови кои го задржуваат зрачењето се познати под називот стакленички гасови, а проблеми кои настануваат се познати под име глобално затоплување. Тоа се случува со атмосферата на Земјата во последниот век.

Глобалното затоплување, кое се должи на ефектот на стаклена градина, е проблем поврзан со можните глобални климатски промени предизвикани од зголеменото ниво на стакленичките гасови во атмосферата. Научниците излегоа со тврдење дека зголеменото присуство на овие гасови ќе резултира со глобално покачување на температурата кое би имало бројни негативни, па дури и непоправливи ефекти врз живиот свет на планетата.

Ефектот на стаклената градина го открил Joseph Fourier, 1824 година, а прв кој квантитативно го истражил е Svante Arrhenius, 1896 г.

Составници

Атмосферско впивање и расејување при различни бранови должини на електромагнетните бранови. Најголемиот појас на јаглерод диоксид не е далеку од максимумот на топлинското оддавање од тлото, и особено го затвора отворот на проѕирност на водата; оттука се гледа неговиот голем ефект.

Стакленичките гасови се природни и кога се во соодветна количина тие се од голема корист за Земјата. Стакленичките гасови го овозможуваат животот на Земјата. Тие ја зголемуваат температурата на нашата планета и без нив би било студено за да се преживее. Да не се тие, сончевата енергија која доаѓа до Земјината површина би била емитирана назад во вселената, и температурите на нашата планета би биле до толку ниски што воопшто не би бил возможен живот на неа. Отсуство на стакленичките гасови би ја намалило температурата за околу 33 °C, претворајќи ја Земјата во уште една безживотна планета на Сончевиот Систем. Стакленичките гасови впиваат дел од таа сончева енергија која се рефлектира од површината на Земјата и емитираат назад во атмосферата. На тој начин тие овозможуваат сончевата енергија да дојде до Земјината површина како видлива светлина, за потоа да биде заробена од атмосферата како инфрацрвена топлина. Овој феномен ја одржува топлината на нашата планета загревајќи ја до тој степен кој на неа и овозможува живот со што ќе се обезбеди нормално одвивање на физиолошките функции на сите живи организми. Но, кога ефектот на стаклената градина е премногу силен, тогаш температурите растат пребрзо и превисоко. Дури и најмалите зголемувања на температурата може да имаат сериозно влијание врз животите на луѓето, животните и растенијата.

Гасови кои во најголема мерка придонесуваат за ефект на стаклена градина се следните:

Дополнително, емитирани се нови синтетички гасови како што се хлорофлуоројаглероди (CFC) или накусо халони и утврдено е дека и тие влијаат врз ефектот на стаклената градина.

Со индустријализацијата и порастот на населението постојано се зголемува оддавањето на стакленичките гасови, од согорување на фосилни горива, сечење на шумите и чистење на земјиште за употреба во земјоделството. Се предвидува дека оддавањето на стакленичките гасови ќе продолжи уште да се зголемува паралелно со порастот на глобалната економија.

Јаглерод диоксид

Јаглерод диоксидот (хемиска формула: CO₂) e хемиско соединение составено од два кислородни атоми и еден атом на јаглерод. Тоа е гас без боја и мирис. Потежок е од воздухот и не гори.

Растенијата го користат јаглерод диоксидот од воздухот, трансформирајќи го во органски материи, а при тоа ослободувајќи кислород. Тоа се случува при процесот фотосинтезата при што се синтетизираат јаглехидрати. Животните и луѓето го користат кислородот во процесот на дишење, при што ослободуваат јаглерод диоксид. Овој процес се одвива постојано и е основа за животот на Земјата.

Јаглерод диоксидот се создава од различни извори, меѓу кои и вулкански ерупции и разградување на органската материја. Исто така, тој се произведува и од ферментацијата на некои микроорганизми и од клеточното дишење јаглерод диоксидот го има во мали концентрации во атмосферата. Тој е главна состојка на јаглеродниот циклус.

Започнувајќи од 1750 г. човечките активности значително ја зголемиле концентрацијата на CO₂ во атмосферата. Измерено е дека атмосферската концентрација на CO₂ е за 100 ppm повисока од пре-индустрискиот период. Јаглерод диоксид е главниот стакленички гас кој е одговорен за повеќе од половина затоплување на Земјата. Постојат многу антропогени извори на CO₂. Некои од нив ќе бидат наведени и дискутирани во текстот што следи.

Фосилни горива – најголем дел на јаглерод диоксид се добива од согорување на фосилните горива. Фосилните горива (јаглен и нафта) содржат големо количество на јаглерод. Кога се запалени, тој јаглерод се ослободува во атмосферата во вид на CO₂ , што доведува до зголемување на неговата концентрација во атмосферата. Износ на CO₂ зависи од видот на фосилното гориво.

Главни извори на CO₂ при согорување на фосилни горива со застапеност во период од 2000-2004 г. се: течни горива (бензин, нафта) 36%, цврсти (јаглен) 35%, гасни (природен гас) 20%, производство на цемент 3%, согорување на индустриски гасови со помалку од 1% итн.

Примарни извори на фосилни горива се електрични искористувања (33%), транспорт (31%), индустриски процеси (24%) и загревање и ладење на објекти (12%). Оддавањата на јаглерод диоксид се зголемени на глобално ниво за 25 % од времето на индустриската револуција, пред 200 години, од кои 1 % зголемување е во последните 30 години. Промени при користење на земјиште – како резултат на сечење на шуми има големо влијание на количината на CO₂ емитирана во атмосферата. Дрвја и растенија впиваат CO₂ во процес на фотосинтеза, а јаглерод се чува во ткива и влакна од дрвото.

Производство на цемент – при производство на цимент се користат големи количини на варовник, кој ослободува CO₂ во атмосферата за време на производниот процес.

Природниот гас е најчисто користено фосилно гориво. Согорување на масло испушта помеѓу 38 и 43% повеќе CO₂ отколку природниот гас, додека согорување на јаглен 72-95 % повеќе CO₂ по единица ослободена енергија отколку природен гас.

Улога на јаглерод диоксидот во ефектот на стаклена градина

За еден од главните стакленички гасови се смета јаглерод диоксидот. Иако јаглерод диоксидот не ја „заробува” топлината толку ефикасно како другите гасови од оваа група (со други зборови е „помалку моќен" стакленички гас), сепак, поради самиот факт што количините на оддавање на јаглерод диоксид во атмосферата се извонредно високи, особено како резултат на согорувањето на фосилните горива, му го даваат токму на овој гас приматот како стакленички.

Намалувањето на оддавањата на јаглерод диоксид секако може да има огромно влијание врз ефектот на стаклена градина, а со тоа и на глобалното затоплување. Концентрација на CO₂ сега е зголемена за околу 0,4% годишно.

Кога северната полутопка е свртена кон Сонцето, кога кај нас е пролет и лето, тогаш лисјата вдишуваат CO₂ и неговото количество во атмосферата опаѓа. Но, кога јужната полутопка е свртена кон Сонцето, кога кај нас е есен и зима, листовите опаѓаат со што се зголемува количината на CO₂ во атмосферата.

Метан

Метанот предизвикува 4–9% од вкупниот ефект на стаклена градина.

Најпростиот јаглеводород - метан е гас без боја, мирис и вкус чиешто ослободување оди многу брзо. Незапаллив е но, експлозивен. Метанот е производ на земјоделието, а се ослободува и од депониите за смет. Негови природни извори се исто така влажни предели (бари). Големи количини на метан се емитуваат во атмосферата преку вулканите кои се поврзани со подлабоките слоеви на Земјата или се создаваат по пат на анаеробното дишење. Метанот се создава со разградување на мртвите органски материи во мочуриштата и со разложување на органскиот отпад во безкислородни услови. Како извори на оддавања на метан се сметаат покрај другите и индустријата за рециклирање на отпад, агроиндустријата, како и истекувањата и оддавањата кои се јавуваат во самата нафтена и гасна индустрија.

При согорувањето се ослободува молекула на јаглерод диоксид и две молекули на вода:

CH₄ + 2CO₂ → CO₂ + 2H₂O

Оддавањата на метан можат да се разликуваат значително од една земја или регион до друг/а, во зависност од многу фактори како што се климата, одлики на индустриското и земјоделско производство, видови на енергија и користење, управување со отпад. На пример, температурата и влагата имаат значително влијание врз процесот на анаеробна дигестија, кој е еден од клучните биолошки процеси кои предизвикуваат оддавањата на метан.

Едно од прашањата кое се наметна околу производите при согорување на природниот гас и испуштање на таканаречените стакленички гасови беше фактот што метанот, главната состојка на природниот гас, е во основа многу моќен стакленички гас. Имено, еден тон на метан го има истиот ефект врз глобалните климатски промени, како 21 тон на СО2. Тоа значи дека способноста на метанот да ја заробува топлината е речиси 21 пат поефикасна од онаа на јаглерод диоксидот.

Метаногени се бактерии кои произведуваат гас-метан. Тие се многу анаеробни (кислородот е отровен за нив) и чувствителни на pH вредност. Тие ја комбинираат оцетната киселина, направена од страна на ацетогени, со водороден гас и јаглерод диоксид за да произведат метан, вода и јаглерод диоксид, според следнава равенка:

CH₃COOH + CO₂ + 4H₂ → 2CH₄ + 2H₂O + CO₂

Метан во Сибир: Меурчиња од метан заробени се во езерскиот мраз во текот на првите денови на создавањето на мразот во Сибир. Иако, неверојатениот студ во Сибир претставува закана, таму се ослободува метан од стопениот мраз кој претставува уште поголема закана. Во следните десет години тоа би можело да стане се позначаен фактор кој ќе влијае врз глобалното затоплување.

Метанот е виновникот за појава на оган во Сибир среде зима.

Научниците тврдат дека метанот претставува сериозна закана за климата, затоа што е 23 пати посилен стакленички гас од јаглерод диоксид.

Концентрација на CH₄ во атмосферата се зголемува за околу 0,6% годишно.

Диазот монооксид

Диазотниот монооксид создава 300 пати поголем ефект на стаклена градина од CO₂.

Диазот монооксид главно се создава преку микробска промена на азотот содржан во почвата. Зголеменото создавање на N₂O од човечко влијание може да се сведе на зголемениот влез на азот во почвите, пред сè, преку земјоделството, индустријата и сообраќајот. Концентрација на N₂O сега е зголемена за околу 0,2% годишно.

Азотен монооксид (N₂O) е продуциран од бактерии во природен денитрификациски процес. Тој е хемиски инертен во тропосферата, но во стратосферата е деградиран фотохемиски. Просечната концентрација на N₂O во тропосферата е околу 300 ppb и има време на престој 10 години.

Водена пареа

Со својата висока концентрација таа игра значајна улога во природниот ефект на стаклена градина, иако молекулите на водата впиваат само определена бранова област од топлината што зрачи од Земјата. Водената пареа во најголем процент е одговорна за ефектот на стаклена градина, помеѓу 36% и 66% при ведро небо и помеѓу 66% и 85% кога е облачно. Концентрација на водената пареа варира регионално, но човечките активности не влијаат значително врз нејзината концентрација, освен во локални размери. Водената пареа има релативно кратка се задржува во атмосферата и преку врнежите се враќа назад на Земјата. Според Environmental Health Center of the National Security, водената пареа чини дури 2% од атмосферата.

Со Clausius-Clapeyron-овата равенка може да се покаже дека воздухот може да содржи повеќе водена пареа во единица волумен, доколку тој се загрева. Овој и други основни принципи укажуваат на тоа дека затоплувањето поврзано со зголемени концентрации на други стакленички гасови, исто така ќе ја зголеми концентрацијата на водената пареа.

Сулфурен хексафлуорид

Сулфурен хексафлуорид е гас со многу инертна реакција, кој се употребува, пред сè, во опрема со висок напон во тешката индустрија и како гас за полнење прозорци за звучна заштита и автомобилски гуми. SF6 е гас со највисок потенцијал за стаклена градина. Еден тон SF6 ја оптоварува атмосферата во големина што соодветствува на околу 23.900 тони CO₂.

Озон

Озон О₃, предизвикува 3–7% од вкупниот ефект на стаклена градина.

За заштита од штетните влијанија од Сонцето (поретко од други извори на зрачење) постои озонот, алотропска модификација на кислород каде се сврзани три атоми на кислород во една молекула.

Озонската обвивка се наоѓа на 10–35 км. од Земјината површина со дебелина од само 3 mm. Тој претставува “природен филтер” за заштита од штетното УВ зрачење. Озонот во стратосферата се формира од дејство на ултравиолетови зраци (200-250 nm) од Сонцето на молекула на обичен кислород.

О₂ + енергија = О + О - над стратосферата О₂ + О = О₃ - во стратосферата

Самиот озон ги впита УВ-зраците меѓу 250-300 nm. што доведува до негово делумно разградување па се воспоставува рамнотежа со горната реакција:

О₃ +енергија = О2 + О О3 + О = О₂ + О₂ [2]

Така да крајниот ефект на овие реакции е предизвикување на ефектот на стаклена градина така што озонот ги впива УВ-зраците, ги претвора во топлина, со што се зголемува т.е придонесува за зголемување на глобалното затоплување.

Озонската обвивка го впива УВ-зрачењето така што тоа не стигнува до површината на Земјата. Меѓутоа, одредени индустриски соединенија предизвикуваат озонот да се разложува во поголема мерка, отворајќи дупка во озонската обвивка над Антарктикот, а со тоа живиот свет се изложува на штетни влијанија од УВ зрачење. Еден единствен атом на хлор, на пример, може да уништи стотици или илјадници молекули на озон. Најзначајни катализатори за разложување на озонот се халогените елементи (хлор, бром).

Озонската дупка, некогаш се смета за појава поврзана со глобалното затоплување. Иако постојат неколку допирни точки, овие две појави не се многу поврзани. Намалување на стратосферскиот озон влијае на заладување, но значајно намалување на количина на озонот се нема случено од 1970-тите години.

Озон се појавува и во тропосфера (најдолниот дел од атмосферата на Земјата) и тука претставува загадувач кој придонесува во формирањето на фотохемискиот смог. Озон во тропосферата придонесува за загревање на површината.

Јаглерод моноксид

Гасот настанува со согорување на разни видови на горива, дрво, масло, парфеми. Тоа е јаглерод моноксид.

Тој се добива при непотполна оксидација (горење) на јаглеродот во услови на недоволно присуство на кислород.

2C + O₂ → 2CO

Тој понатаму може да се оксидира до јаглерод диоксид.

2CO + O₂ → 2CO₂

Издувните гасови од мотори со внатрешно согорување се еден од најголемите загадувачи на атмосферата со овој гас, потоа следат издувните гасови кои настануваат во текот на произвотство на железо, како и гасови при согорување на масла во термоелектрани, во процесот на производување на нафта во рафинерии и во хемиската индустрија.

Во природата овој гас е многу редок. Во воздухот се наоѓа во траги, нешто повеќе во вулкански гасовино, го има и во метеори.

Многу повеќе се создава поради човеково влијание, најчесто како резултат на антропогеното загадување. како и во гасови од фабричките оџаци, печки и мотори со внатрешно согорување. Важен е и составен дел на гасот за осветлување, како и генераторскиот и водениот гас.

Последици од глобално затоплување

Последици од глобално затоплување се следниве:

пораст на температура за 1,5-4,5 °C на 100-150 години
топење на мразот на поларните делови од планетата Земја
пораст на нивото на морето (топење на мразот предизвикува покачување на морското ниво при што доаѓа до поплавување на некои острови и брегови)
временски непогоди: зголемен број на суши и пожари, зголемување на врнежите, поплави, урагани
влијание врз здравје на луѓето: смртоносни топлотни бранови, лош воздух, алергии и астма
изумирање на животински видови

Покрај ова, следните статистички податоци се разочарувачки: Земјата станува се' потопла. Во 1995 година светската научна заедница извести дека промената е веќе присутна и дека планетата Земја во минатото столетие се затоплила за 0,5 °C. Уште во 1896 година големиот шведски хемичар Свенте Арениус предвидувал дека со удвојување на концентрацијата на CO₂ во атмосферата преку согорување на фосилните горива, можно е глобалната температура да порасне за 5,5 °C. Ова не е далеку од вредностите 1,5 °C до 4,5 °C кои сега се добиваат од сметачките симулации на климата за двојно зголемување на CO₂ во атмосферата. Сите четири најжешки години откако почнале да се регистрираат овие податоци се во 1990-тите.

Прва жртва на климатските промени – Тувалу, мала островска земја во Тихиот Океан со десет илјади жители. Се наоѓа на средина помеѓу Хаваи и Австралија. Островите полека ги голта морето чие ниво се покачува заради глобалното затоплување.

Доколку не се преземат мерки за решавање на глобалното затоплување:

Нивото на CO₂ се зголемува постојано. Во текот на последниот век тоа се зголемило за цели 30%. Ако не се редуцира порастот на популацијата и употребата на фосилни горива нивото на СО2 ќе се дуплира некаде во средината на 21 век.
Најважно, дел од поларните санти мраз може да се стопи и тоа да доведе до покачување на нивото на водата во морињата, кое што веќе е покачено помеѓу 10 и 25 cm во последните 100 години, а до 2050 може да стане и тродупло со што огромни крајбрежни површини, кои се многу густо населени, областите коишто се наоѓаат на помала надморска височина, па дури и цели држави, како Бангладеш, можат да бидат потопени и да исчезнат под морето.

Тоа делумно настанува поради ширењето на водата кога таа се загрева. Топењето на ледниците во последното столетие, исто така, придонесува за пораст на морското ниво. Најзагрозени се: Индија, Пакистан, Бангладеш, Малдиви, Тајланд, Мозамбик, Египет, Суринам итн.

Ако дозволиме температурата да порасне за 4 степени, тогаш ќе настане еден општ хаос на целата Земја. Климатскиот систем веќе трпи промени поради топењето на сантите на Арктикот, но со пораст за 4 степени целосно топењето на поларниот мраз ќе биде неизбежно, што ќе предизвика зголемување на нивото на морето за 70–80 m. Сите светски крајбрежја ќе бидат потопени, заедно со пристаништата, градовите, инфраструктурата и плодната почва. Релјефот на Земјата ќе биде како оној после Леденото доба, кога нивото на морето пораснало за 120 m.

Порано замрзнатото земјиште (вечен мраз) во арктичкиот предел на Алјаска и Сибир веќе почнале да се топaт, нарушувајќи ги екосистемите и инфраструктурата.

Зголемување на глобалната температура ќе предизвика пораст на нивото на морето и ќе го промени износот и шемата на врнежите, веројатно, вклучувајќи ги и проширување на територијата на пустините. Најверојатните ефекти вклучуваат зголемување на интензитетот на екстремни временски појави, како и промени во земјоделските приноси.
Потопла планета ќе го забрзува глобалниот циклус на водата: размената на вода помеѓу океаните, атмосферата и земјиштето. Повисоки температури ќе предизвикуваат поголемо испарување и побрзо сушење на почвите. Зголемено количество вода во атмосферата значи повеќе дожд и снег. Првите знаци на промени на циклусот на вода предизвикуваат поплави, урагани, ерозија на земјиштето па дури и губење на некои видови живи организми.

Што треба да се направи за да се спречи затоплувањето?

Човековото влијание на глобалното затоплување денес, за првпат во историјата на Земјата, луѓето ја имаат, можеби, одлучувачката улога за иднината на климатските промени. Потоплата иднина може да беде резултат на денешните активности на луѓето во кои се ослободуваат големи количини на гасови кои ја задржуваат топлината. Овие гасови се дел од причините за зголемување на темп. за 0,5 степени за последните 100 г.

Денес за секој од над 8 милијарди луѓе на планетата скоро 6 тони СО2 се исфрла во атм годишно. Како резултат на нашите активности конц. на СО2 е покачено за 30% во последните 250 г. Индустриски развиените земји денес најмногу ослободуваат СО2, додека оддавањето на СО₂ во земјите во развој е во подем.

Јасно се гледа дека најголемата одговорност им припаѓа на развиените земји (главно САД, Европа и Јапонија). Овие земји би требало да вложат најголеми напори за смалување на оддавањата.

Бидејќи најголема последица од климатските промени ќе биде сушата и недостигот од вода, треба да се обединиме кон решавање на овој проблем.

Кјото протокол (KP) претставува мошне важен чекор во органичувањето на оддавањето на стакленичките гасови (CO₂, CH4, N₂O, HFCs, PFCs i SF₆) бидејќи за првпат се определени правни обврски. Согласно со KP развиените земји имаат специфични обврски: во првиот период (2008-2012), тие треба да ги намалат вкупните оддавања на стакленичките гасови за најмалку 5 % во споредба со оддавањата на 1990 година. Договорените цели се разликуваат помеќу развиените земји (САД се обврзале да ги намалат оддавањата за 7 %, Европската унија (EU) како целина за 8 %, Јапонија и Канада за 6 %. Неодамна, САД ја повлекле својата овбрска во рамките на KP, предизвикувајќи вознемирување од светски рамки.

Што може владата да направи?

Владата може да покрене акција за пошумување. Исто така би можела да обезбеди масовен транспорт. Владата може да постави стандарди за чистота на воздухот и филтри на оџаците. За да помогне кон спречување на глобалното затоплување владата може да забрани сечење на природата, а исто така може да инвестира во флуоресцентното осветлување и користење на сончева енергија наместо јадрени и термоцентрали.

Што можат луѓето да направат?

На индивидуален план, луѓето треба да пешачат секогаш кога е можно, да возат велосипед или да го користат јавниот превоз. Доколку користат автомобил треба да изберат таков кој нема многу да троши. Дома, треба да ги исклучуваат светлата кои непотребно горат и да го исклучуваат телевизорот кога не го гледаат. Светилките треба често да ги менуваат, бидејќи нови произведуваат помалку CO₂. Доколку ги заменуваат електричните уреди треба да земат такви кои се енергетски најефективни. При миење на садови треба да користат ладна или топла вода, а не жешка. При греење на водата не треба да ја загреваат над 70 степени. Што се однесува до отпадоците, тие треба да се рециклираат. Луѓето исто така треба да посадуваат дрвја во близина на својот дом. На колективен план, луѓето треба да се организираат за да извршат влијание врз властите да ги сфатат сериозно заложбите за борба против климатските промени.

Веќе е крајно време да сфатиме: „Климатските промени ... не се ништо друго, туку една форма на бавно умирање".