Съдържание
- Добър или лош е парниковият ефект?
- Как се произвежда парниковият ефект?
- Слънчева енергия
- Земята
- Атмосферата
- Парников ефект
- Причини за парников ефект
- - Естествени причини
- Слънчева енергия
- Геотермална енергия
- Атмосферен състав
- Естествен принос на парниковите газове
- - Причини, произведени от хора (антропни)
- Промишлени дейности
- Автомобилен трафик
- Производство на електричество и отопление
- Производствена и строителна индустрия
- горски пожари
- Сметища за отпадъци
- Земеделие
- Преживни животни
- - Верижна реакция
- Парникови газове
- Водна пара
- Въглероден диоксид (CO2)
- Метан (СН4)
- Азотни оксиди (NOx)
- Хлорфлуорвъглеводороди (CFC)
- Хидрофлуоровъглеводороди (HFC)
- Перфлуориран въглеводород (PFC)
- Сярен хексафлуорид (SF6)
- Последици от парниковия ефект поради замърсяване
- Глобално затопляне
- Топене на леда
- Изменението на климата
- Дисбаланси на населението
- Намаляване на производството на храни
- Общественото здраве
- Предотвратяване
- Информираност
- Правна рамка
- Технологични промени
- Решения
- Въглеродни мивки
- Помпи за извличане на въглерод
- Библиографски справки
The парников ефект Това е естествен процес, при който атмосферата задържа част от инфрачервеното лъчение, излъчвано от Земята, и по този начин я загрява. Това инфрачервено лъчение идва от отоплението, генерирано на земната повърхност от слънчевата радиация.
Този процес се случва, защото Земята като непрозрачно тяло поглъща слънчевата радиация и излъчва топлина. В същото време, тъй като има атмосфера, топлината не излиза напълно в космоса.
Част от топлината се абсорбира и излъчва във всички посоки от газовете, съставящи атмосферата. По този начин Земята поддържа определено топлинно равновесие, което установява средна температура от 15 ° C, гарантирайки променлив диапазон, в който може да се развие животът.
Терминът "парников ефект" е подобен на оранжерии за отглеждане на растения в климат, където температурата на околната среда е по-ниска от необходимата. В тези къщи за отглеждане пластмасовият или стъклен покрив позволява преминаването на слънчева светлина, но предотвратява излизането на топлина.
Добър или лош е парниковият ефект?
Парниковият ефект е от съществено значение за живота на Земята, тъй като гарантира подходящия температурен диапазон за съществуването му. Повечето биохимични процеси, необходими за живота, изискват температури между -18ºC и 50ºC.
В геоложкото минало е имало колебания в средната температура на Земята, нарастващи или намаляващи. През последните два века се наблюдава процес на устойчиво повишаване на глобалната температура.
Разликата е, че в момента скоростта на нарастване е особено висока и изглежда е свързана с човешката дейност. Тези дейности генерират парникови газове, които подчертават явлението.
Как се произвежда парниковият ефект?
Процесът, чрез който се произвежда парниковият ефект, има за основни елементи Слънцето, Земята и атмосферните газове. Слънцето е източник на енергия, Земята - приемник на тази енергия и излъчвател на топлина и газове.
Слънчева енергия
Слънцето излъчва фундаментално високоенергийна радиация, тоест съответстваща на видимите и ултравиолетовите дължини на вълните на електромагнитния спектър. Температурата на излъчване на тази енергия достига 6000 ºC, но по-голямата част от нея се разсейва по пътя към Земята.
От 100% слънчева енергия, която достига до атмосферата, около 30% се отразява в космическото пространство (ефект на албедо). 20% се абсорбират от атмосферата, главно от суспендирани частици и озоновия слой, а останалите 50% затоплят земната повърхност.
Земята
Земята отразява важна част от слънчевата радиация поради своето албедо (светлинен тон или белота). Това албедо се дължи главно на облаци, водни тела и лед.
Като се вземе предвид албедото и разстоянието от планетата до Слънцето, температурата на Земята трябва да бъде -18 ºC (ефективна температура). Ефективната температура се отнася до това, което тялото трябва да има само като се има предвид албедото и разстоянието.
Реалната средна температура на Земята обаче е около 15ºC с разлика от 33ºC с ефективната температура. В тази забележима разлика между действителната и действителната температура атмосферата играе основна роля.
Атмосферата
Ключът към температурата на Земята е нейната атмосфера, ако тя не съществува, планетата ще бъде постоянно замръзнала. Атмосферата е прозрачна за голяма част от излъчването на къси вълни, но не и за голяма част от излъчването с дълги вълни (инфрачервено).
Пропускайки слънчевата радиация да премине, Земята се загрява и излъчва инфрачервено лъчение (топлина), но атмосферата поглъща част от тази топлина. По този начин слоевете на атмосферата и облаците се нагряват и излъчват топлина във всички посоки.
Парников ефект
Процесът на глобално затопляне чрез атмосферно задържане на инфрачервено лъчение е това, което е известно като парников ефект.
Името идва от селскостопанските оранжерии, където се отглеждат видове, които изискват по-висока температура от съществуващата в производствената зона. За тази цел тези къщи за отглеждане имат покрив, който позволява преминаването на слънчева светлина, но запазва отделената топлина.
По този начин е възможно да се създаде топъл микроклимат за онези видове, които го изискват в растежа си.
Причини за парников ефект
Въпреки че парниковият ефект е естествен процес, той се променя от човешкото действие (антропно действие). Следователно е необходимо да се разграничат естествените причини за явлението и антропните промени.
- Естествени причини
Слънчева енергия
Кратковълновото (високоенергийно) електромагнитно излъчване от Слънцето е това, което загрява повърхността на Земята. Това нагряване причинява излъчване на дълги вълни (инфрачервена) радиация, т.е. топлина, в атмосферата.
Геотермална енергия
Центърът на планетата е с нажежаема жичка и генерира допълнителна топлина към тази, причинена от слънчевата енергия. Тази топлина се предава през земната кора главно чрез вулкани, фумароли, гейзери и други горещи извори.
Атмосферен състав
Свойствата на газовете, съставляващи атмосферата, определят, че слънчевата радиация достига до Земята и че инфрачервеното лъчение се задържа частично. Някои газове като водни пари, CO2 и метан са особено ефективни при задържане на атмосферната топлина.
Естествен принос на парниковите газове
Тези газове, които задържат инфрачервеното лъчение от затоплянето на земната повърхност, се наричат парникови газове. Тези газове се произвеждат естествено, като CO2, който се допринася от дишането на живите същества.
По същия начин океаните обменят големи количества CO2 с атмосферата и природните пожари също допринасят за CO2. Океаните са естествен източник на други парникови газове като азотен оксид (NOx).
От друга страна, микробната активност в почвите също е източник на CO2 и NOx. Освен това храносмилателните процеси на животните допринасят големи количества метан в атмосферата.
- Причини, произведени от хора (антропни)
Промишлени дейности
Като цяло индустрията отделя допълнителна топлина в атмосферата, както и различни газове, които влияят на парниковия ефект. Тези газове могат да абсорбират и отделят топлина (напр. CO2) или да разрушат озоновия слой (напр. NOx, CFC и други).
Автомобилен трафик
Големите концентрации на превозни средства в градовете са отговорни за по-голямата част от добавения в атмосферата CO2. Автомобилният трафик допринася около 20% от общия CO2, генериран от изгарянето на изкопаеми горива.
Производство на електричество и отопление
Изгарянето на въглища, газ и петролни производни за производство на електричество и отопление допринася почти 50% от CO2.
Производствена и строителна индустрия
Заедно тези промишлени дейности допринасят за почти 20% от CO2, произведен при изгаряне на изкопаеми горива.
горски пожари
Горските пожари също са причинени от човешка дейност и ежегодно отделят милиони тонове парникови газове в атмосферата.
Сметища за отпадъци
Натрупването на отпадъци и процесите на ферментация, които се случват, както и изгарянето на споменатите отпадъци са източник на парникови газове.
Земеделие
Селскостопанската дейност допринася повече от 3 милиона метрични тона метанов газ годишно в атмосферата. Сред културите, които допринасят най-много в това отношение, е оризът.
Друга култура, чието управление генерира парникови газове, е захарната тръстика, тъй като тя се изгаря преди прибиране на реколтата и произвежда голямо количество CO2.
Преживни животни
Преживните животни като кравите консумират влакнеста трева чрез ферментационни процеси, извършвани от бактерии в храносмилателната им система. Споменатата ферментация отделя 3 до 4 литра метан газ в атмосферата всеки ден за всяко животно.
Само предвид говедата се изчислява принос, равен на 5% от парниковите газове.
- Верижна реакция
Повишаването на глобалната температура, което причинява увеличаване на парниковите газове, предизвиква верижна реакция. Тъй като температурата на океаните се увеличава, отделянето на CO2 в атмосферата се увеличава.
По същия начин, топенето на полюсите и вечната замръзналост отделя CO2, който е попаднал там. Също така при по-високи температури на околната среда има по-голяма поява на горски пожари и се отделя повече CO2.
Парникови газове
Някои газове като водни пари и CO2 действат в естествения процес на парниковия ефект. От своя страна, други газове участват в антропния процес в допълнение към CO2.
Протоколът от Киото предвижда емисиите на шест парникови газове, включително въглероден диоксид (CO2) и метан (CH4). Също така азотен оксид (N2O), хидрофлуоровъглерод (HFC), перфлуориран въглеводород (PFC) и серен хексафлуорид (SF6).
Водна пара
Водните пари са един от най-важните парникови газове заради способността му да абсорбира топлината. Въпреки това се създава равновесие, защото водата в течно и твърдо състояние отразява слънчевата енергия и охлажда Земята.
Въглероден диоксид (CO2)
Въглеродният диоксид е основният дълготраен парников газ в атмосферата. Този газ е отговорен за 82% от нарастването на парниковия ефект, настъпило през последните десетилетия.
През 2017 г. Световната метеорологична организация отчете глобална концентрация на CO2 от 405,5 ppm. Това представлява увеличение от 146% спрямо нивата, изчислени за преди 1750 г. (доиндустриална ера).
Метан (СН4)
Метанът е вторият по важност парников газ, допринасящ за около 17% от затоплянето. 40% от метана се произвежда от природни източници, главно блата, докато останалите 60% се генерират от човешка дейност.
Сред тези дейности са отглеждане на преживни животни, отглеждане на ориз, експлоатация на изкопаеми горива и изгаряне на биомаса. През 2017 г. атмосферният CH4 достигна концентрация от 1859 ppm, което е с 257% по-високо от доиндустриалното ниво.
Азотни оксиди (NOx)
NOx допринасят за разрушаването на стратосферния озон, увеличавайки количеството ултравиолетово лъчение, което прониква в Земята. Тези газове произхождат от промишленото производство на азотна киселина и адипинова киселина, както и от използването на торове.
До 2017 г. тези газове достигнаха атмосферна концентрация от 329,9 ppm, еквивалентно на 122% от нивото, оценено за доиндустриалната ера.
Хлорфлуорвъглеводороди (CFC)
CFC е мощен парников газ, който уврежда стратосферния озон и се регулира от Монреалския протокол. Въпреки това, в някои страни като Китай все още се използва в различни индустриални процеси.
Хидрофлуоровъглеводороди (HFC)
Тези газове се използват в различни индустриални приложения за заместване на CFC. Въпреки това, HFC също влияят на озоновия слой и имат много висока активност в атмосферата.
Перфлуориран въглеводород (PFC)
PFC се произвеждат в инсталации за изгаряне за процес на топене на алуминий. Подобно на HFC, те имат висока устойчивост в атмосферата и засягат целостта на стратосферния озонов слой.
Сярен хексафлуорид (SF6)
Този газ също има отрицателен ефект върху озоновия слой, както и висока устойчивост в атмосферата. Използва се в оборудване за високо напрежение и при производството на магнезий.
Последици от парниковия ефект поради замърсяване
Замърсяването, произведено от хората, допринася за допълнителни количества парникови газове, нарушавайки естествения динамичен баланс. Въпреки че тези суми са много по-малки от тези, генерирани от природата, те са достатъчни, за да нарушат този баланс.
Това има сериозни последици за планетарния топлинен баланс и от своя страна за живота на Земята.
Глобално затопляне
Увеличаването на концентрацията на парникови газове генерира повишаване на средната глобална температура. В действителност се очаква средната глобална температура да се е повишила с 1,1 ° C от предииндустриалната ера.
От друга страна, беше посочено, че периодът от 2015 до 2019 г. е най-горещият досега.
Топене на леда
Повишаването на температурата води до топене на полярни ледове и ледници по целия свят. Това предполага повишаване на морското равнище и промяна на морските течения.
Изменението на климата
Въпреки че няма пълно съгласие относно процеса на изменение на климата в резултат на глобалното затопляне, реалността е, че климатът на планетата се променя. Това се доказва от промяната на морските течения, моделите на вятъра и валежите, наред с други аспекти.
Дисбаланси на населението
Промяната на местообитанията поради повишаване на температурата засяга популацията и биологичното поведение на вида. В някои случаи има видове, които увеличават популациите си и разширяват обхвата си на разпространение.
Обаче тези видове, които имат много тесни температурни граници за растеж и размножаване, могат значително да намалят популациите си.
Намаляване на производството на храни
В много земеделски и животновъдни площи производството намалява, тъй като видовете са засегнати от повишаването на температурата. От друга страна, екологичните промени водят до разпространение на селскостопански вредители.
Общественото здраве
С увеличаването на средната температура на планетата някои вектори на болестта разширяват своя географски обхват. По този начин случаите на тропически болести се случват извън техния естествен обхват.
От друга страна, повишаването на температурата може да доведе до т.нар шок термичен или топлинен удар, което предполага екстремна дехидратация. Тази ситуация може да причини сериозна органна недостатъчност, особено засягаща деца и възрастни хора.
Предотвратяване
За да се предотврати увеличаването на парниковия ефект, е необходимо да се намали производството на парникови газове. Това предполага поредица от действия, които включват развитието на гражданска съвест, законодателни мерки, технологични промени.
Информираност
Гражданството, осъзнало проблема с глобалното затопляне, породено от увеличаването на парниковия ефект, е от основно значение. По този начин се осигурява необходимият социален натиск, така че правителствата и икономическите сили да вземат необходимите мерки.
Правна рамка
Основното международно споразумение за справяне с проблема с производството на парникови газове е Протоколът от Киото. До този момент обаче този правен инструмент не е бил ефективен за намаляване на емисиите на парникови газове.
Някои от основните индустриализирани държави с най-високи нива на емисии не подписаха удължаването на протокола за втория му мандат. Следователно е необходима по-строга национална и международна правна рамка, за да се постигне реален ефект.
Технологични промени
Необходимо е реинженеринг на индустриални процеси, за да се намалят емисиите на парникови газове. По същия начин е необходимо да се насърчава използването на възобновяеми енергийни източници и да се намали използването на изкопаеми горива.
От друга страна, от съществено значение е да се намали производството на замърсяващи отпадъци като цяло.
Решения
Според експертите не е достатъчно да се намалят емисиите на парникови газове, необходимо е да се намалят и настоящите концентрации в атмосферата. За това са предложени различни алтернативи, които могат да използват много прости или сложни технологии.
Въглеродни мивки
За това се препоръчва да се увеличи покритието на горите и джунглите, както и да се приложат стратегии като зелени покриви. Растенията фиксират атмосферния CO2 в своите растителни структури, извличайки го от атмосферата.
Помпи за извличане на въглерод
Досега извличането на CO2 от атмосферата е скъпо от енергийна гледна точка и има високи икономически разходи. Продължават обаче проучванията за намиране на ефективни начини за филтриране на въздуха и премахване на CO2.
Едно от тези предложения вече е в пилотна фаза и се разработва от университетите в Калгари и Карнеги Мелън. Това растение използва разтвор на калиев хидроксид като капан за вода и разяждащ калций, през който въздухът се филтрира.
В този процес съдържащият се във въздуха CO2 се задържа, образувайки калциев карбонат (CaCO3). Впоследствие калциевият карбонат се нагрява и CO2 се освобождава, като се получава пречистеният CO2 за промишлени цели.
Библиографски справки
- Болин, Б. и Дус, Б.Р. Парников ефект.
- Кабалеро, М., Лозано, С. и Ортега, Б. (2007). Парников ефект, глобалното затопляне и изменението на климата: перспектива за науката за земята. Университетско дигитално списание.
- Carmona, J.C., Bolívar, D.M. и Хиралдо, Л.А. (2005). Метан газ в животновъдството и алтернативи за измерване на неговите емисии и намаляване на въздействието му върху околната среда и производството. Колумбийски вестник за науките за животновъдството.
- Елсъм, Д.М. (1992). Замърсяването на атмосферата: глобален проблем.
- Martínez, J. и Fernández, A. (2004). Изменението на климата: изглед от Мексико.
- Шнайдер, S.H. (1989). Парниковият ефект: Наука и политика. Наука.
