JAKÉ PLYNY ZPŮSOBUJÍ PŘEHŘÁTÍ ATMOSFÉRY? - VĚDA - 2025

Plyny, které způsobují přehřátí atmosféry, jsou takové, které absorbují a emitují infračervené záření. Rovněž plyny, které poškozují ozonovou vrstvu, přispívají k přehřívání, protože usnadňují větší pronikání ultrafialového záření.

Globální oteplování je zvýšení průměrné teploty v pozemské biosféře, ke kterému dochází v důsledku skleníkového efektu. Tento efekt je přirozený jev, který spočívá v blokování úniku zemského tepla (infračervené záření) směrem do vesmíru.

Plyny, které způsobují přehřátí. Zdroj: Volná kravata

Toto blokování je způsobeno některými plyny, které přirozeně vytvářejí zemskou atmosféru, jako jsou vodní pára a CO2. Je to jev, který se vyskytuje přirozeně a umožňuje planetě mít biologicky vhodnou teplotu.

Jak plyny ohřívají Zemi?

Základním zdrojem energie, která ohřívá Zemi, je sluneční záření, zejména ultrafialové záření. Částečně je filtrován ozonovou vrstvou (O3) ve stratosféře.

Ultrafialové záření (krátká vlna), které dokáže proniknout, zahřívá zemský povrch a jeho teplo je emitováno do vesmíru jako infračervené záření (dlouhá vlna). Na proces však má vliv umělá emise skleníkových plynů.

Tyto plyny absorbují a emitují teplo nebo ničí ozon, který reguluje vstup ultrafialového záření. Plyny, které přispívají ke skleníkovému efektu, ať už přirozeným nebo lidským vlivem, se nazývají skleníkové plyny (GHG).

Na globální úrovni je zvláštní pozornost věnována globálnímu oteplování a ničení ozónové vrstvy. Montrealský protokol o látkách, které poškozují ozonovou vrstvu, je mezinárodní smlouva, která vstoupila v platnost v roce 1989 a upravuje používání těchto plynů.

Tento protokol ratifikovalo 65 zemí pozměňovacím návrhem z Kigali z 1. ledna 2019. Kjótský protokol se zabývá otázkami globálního oteplování.

V Kjótském protokolu se uvažuje o šesti skleníkových plynech, kterými jsou oxid uhličitý, metan, oxid dusný, fluorovodík, perfluorovaný uhlovodík a fluorid sírový.

Pro vyhodnocení plynu, který produkuje přehřátí, se zvažuje jeho životnost a potenciál globálního oteplování (GWP). GWP porovnává množství tepla zachyceného plynem s teplem zachyceným CO2, jehož GWP je standardizován na 1.

Hlavní plyny způsobují přehřátí atmosféry

Vodní pára

Vodní pára je přirozenou a životně důležitou součástí zemské atmosféry a hraje velmi důležitou roli ve skleníkovém efektu díky své schopnosti absorbovat teplo. Navíc voda v kapalném a pevném stavu odráží sluneční energii a ochlazuje Zemi.

Oxid uhličitý (CO2)

Oxid uhličitý je hlavním skleníkovým plynem, který je odpovědný za více než 80% nárůstu tohoto jevu. Hladiny CO2 znepokojivě vzrostly v důsledku průmyslové a dopravní činnosti.

Podle některých odhadů dosáhla atmosférická koncentrace CO2 před průmyslovou revolucí přibližně 280 ppm (ppm) a v roce 1998 365 ppm. To představuje míru nárůstu 1,5 ppm za rok a 31% zvýšení z 1750 úrovní.

Koncentrace CO2. Zdroj: Hannes Grobe 21:17, 5. listopadu 2006 (UTC)

Stanovením izotopického složení současného atmosférického CO2 bylo prokázáno, že nárůst pochází ze spalování fosilních paliv a odlesňování. CO2 pracuje tak, že absorbuje a emituje infračervené záření a má životnost 5 až 200 let.

Methan (CH

Metan je druhý skleníkový plyn, který přispívá asi 17% oteplování prostřednictvím absorpce a záření tepla. Ačkoli se většina tohoto plynu vyskytuje přirozeně, hlavně v bažinách, existuje důležitý lidský přínos (asi 50%).

Koncentrace metanu. Zdroj: Methane-global-average-2006.jpg: NOAAderivativní práce: Ortisa

Přibližně 60% metanu, který v současnosti existuje v atmosféře, je produktem lidských (antropických) aktivit. Mezi hlavní antropické zdroje patří hospodářská zvířata přežvýkavců, pěstování rýže, využívání fosilních paliv a spalování biomasy.

Odhadované úrovně tohoto plynu před průmyslovou dobou jsou 700 ppb (parts per billion) a za rok 1998 to bylo 1745 ppb, což představuje nárůst o 149%. Metan však má užitečnou životnost v nižší atmosféře a dosahuje pouhých 12 let.

Oxidy dusíku (NOx)

NOx, zejména oxid dusný, přispívají k ničení stratosférického ozonu zvýšením množství ultrafialového záření, které proniká na Zemi. Tyto plyny pocházejí z průmyslové výroby kyseliny dusičné, kyseliny adipové a používání hnojiv.

Oxid dusný (N2O) měl před průmyslovou dobou atmosférickou koncentraci 270 ppb, aby v roce 1998 dosáhl 314 ppb. To představuje 16% zvýšení jeho koncentrace a má životnost 114 let, což je velmi problematické.

Hydrofluorouhlíky (HFC)

Jsou to plyny používané v různých průmyslových aplikacích a nahrazují CFC omezené Montrealskou dohodou. HFC však také ovlivňují ozonovou vrstvu a mají vysokou aktivní stálost v atmosféře (až 260 let).

Tyto plyny v atmosféře neexistovaly, byly zavedeny lidmi a v případě HFC-23 dosahuje koncentrace 14 ppt (part na trillion).

Perfluorovaný uhlovodík (PFC)

PFC se vyrábějí ve spalovacích zařízeních pro tavení hliníku. Stejně jako HFC mají vysokou stálost v atmosféře a ovlivňují integritu stratosférické ozonové vrstvy.

Hexafluorid sírový (SF6)

To je další plyn, jehož účinek přehřátí prochází ničením ozónové vrstvy. Používá se ve vysokonapěťových zařízeních a při výrobě hořčíku a má vysokou stálost v atmosféře.

Chlorofluorouhlíky (CFC)

CFC je silný skleníkový plyn, který poškozuje stratosférický ozon a je regulován Montrealským protokolem. V některých zemích se však stále používá, jako je tomu v případě Číny.

Poškození ozonové vrstvy je způsobeno disociací atomů chloru při zásahu ultrafialovým zářením.

Hlavní chlorfluoruhlovodíky jsou CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 a CFC-115. Tyto plyny v atmosféře neexistovaly, ale v roce 1998 již CFC-11 dosáhl 268 ppt, s užitečnou životností 45 let.

Methylchloroform nebo trichlorethan (CH3CCL3)

Jedná se o konkrétní typ CFC, který se používá jako rozpouštědlo a při čištění kovů. Při rozkladu se uvolňují plynné chloridy, jejichž atomy chloru přispívají k destrukci ozonové vrstvy.

Troposférický ozon (O3)

Troposférický O3 je ozon, který se tvoří v úrovni země, mezi povrchem a 18 km vysokou. Ačkoli stratosférický ozon přispívá ke snížení globálního přehřátí snížením vstupu ultrafialového záření, troposférický ozon vytváří oteplování.

Smog v Harbin (Čína). Zdroj: Fredrik Rubensson

Tvrdilo se, že účinek troposférického ozonu je v rozporu. Na jedné straně vytváří povrchové oteplování Země, ale zároveň eliminuje další skleníkové plyny.

O3 je v každém případě toxický plyn, který kromě poškození různých materiálů způsobuje poškození plic.

Chlorodifluormethan (HCFC-22)

Nazývá se R-22, bezbarvý plyn a donedávna se nejvíce používal v chladicích zařízeních. Dnes je však ve většině světa zakázán z důvodu svého negativního účinku na ozonovou vrstvu.

Chlorid uhličitý nebo chlorid uhličitý (CCl4)

Je to organochlor, který je kvůli své toxicitě na mnoha místech zakázán, ale široce se používal jako chladivo, hasicí prostředek, odmašťovadlo a pesticid. Když se tato sloučenina rozkládá, vytváří derivátové látky, které ovlivňují ozonovou vrstvu.

Tetrafluormethan nebo perfluormethan (CF4)

Je to plyn známý jako R-14 a používá se jako chladivo, ale má vysokou kapacitu absorbovat a emitovat ultrafialovou energii. Má životnost v atmosféře více než 50 000 let a potenciál globálního oteplování 6 500.

Podle Guinnessových světových rekordů je tetrafluormethan nej perzistentnějším skleníkovým plynem, i když jeho nízký podíl v atmosféře omezuje jeho účinek.

Hexafluorethan (C2F6)

Používá se v chladivech a při výrobě hliníku, protože díky vysoké energii svých vazeb uhlík-fluor je velmi stabilní. To mu dává dlouhou životnost nejméně 500 let.

Rovněž má vysoký potenciál absorbovat infračervené záření, což z něj činí problém pro globální teploty. Hexafluorethan je na seznamu skleníkových plynů z Mezivládního panelu pro změnu klimatu (IPCC).

Hexafluorid sírový (SF6)

Je to netoxický plyn, pětkrát těžší než vzduch, s indexem GWP 176 (20 000krát více než CO2). Na druhou stranu má užitečnou životnost 3 200 let, ačkoli protože je tak hustá, nevstává do horních vrstev atmosféry.

Bibliografické odkazy

1. Bolin, B. a Doos, BR Skleníkový efekt.
2. Caballero, M., Lozano, S. a Ortega, B. (2007). Skleníkový efekt, globální oteplování a změna klimatu: perspektiva vědy o Zemi. Univerzitní digitální časopis.
3. Elsom, DM (1992). Znečištění ovzduší: globální problém.
4. IPCC (2001). Třetí hodnotící zpráva o změně klimatu 2001: Vědecký základ.
5. IPCC (2018). Globální oteplování 1,5 ° C.
6. Mitchell, JFB, Johns, TC, Gregory, JM a Tett, SFB (1995). Reakce klimatu na zvyšující se hladiny skleníkových plynů a sulfátových aerosolů. Příroda.
7. Myhre, G., Highwood, EJ, Shine, KP a Stordal, F. (1998). Nové odhady radiační síly díky dobře smíšeným skleníkovým plynům. Geofyzikální výzkumné dopisy.
8. Rodhe, H. (1990). Porovnání příspěvku různých plynů ke skleníkovému efektu. Věda.
9. Schneider, SH (1989). Skleníkový efekt: věda a politika. Věda.