Annak ellenére, hogy rendkívül fontosak a Föld és lakói számára, az üvegházhatású gázok egyre nagyobb károkat okoznak az emberiségnek.
Az üvegházhatású gázok környezetre gyakorolt hatását fokozták az antropogén tevékenységek , amelyek megnövelték ezen gázok mennyiségét a légkörben.
Mik azok az üvegházhatású gázok?
A légkörben lévő üvegházhatású gázoknak nevezett gázok hatással vannak a bolygó energiaegyensúlyára. Az úgynevezett üvegházhatás ezek eredménye.
A három legismertebb üvegházhatású gáz – a szén-dioxid (CO2), a metán és a dinitrogén-oxid – alacsony koncentrációban található meg természetesen a légkörben.
Bizonyos üvegházhatású gázok csak emberi tevékenység hatására szabadulnak fel (pl. szintetikus halogénezett szénhidrogének). Mások természetesen léteznek, de megnövekedett mennyiségben vannak jelen az emberi bemenetek (pl. szén-dioxid) miatt (pl. szén-dioxid).
Az energiával kapcsolatos tevékenységek (mint például a fosszilis tüzelőanyagok elégetése az elektromos közművek és a közlekedési szektorokban), a mezőgazdaság, a földhasználat változása, a hulladékgazdálkodási és -kezelési gyakorlatok, valamint egyéb ipari műveletek mind az antropogén okok példái.
Mi okozza az üvegházhatást?
Ezek a fő okok az üvegházhatás mögött.
1. Fosszilis tüzelőanyagok elégetése
Életünk nagymértékben függ a fosszilis tüzelőanyagoktól. Általában villamosenergia-termelésre és szállításra használják. A fosszilis tüzelőanyagok elégetése során szén-dioxid szabadul fel.
A fosszilis tüzelőanyagok felhasználása a népességnövekedéssel együtt bővült . Ennek eredményeként megnőtt az üvegházhatású gázok légköri kibocsátása.
2. erdőirtás
A szén-dioxidot a növények és a fák elnyelik, majd oxigént szabadítanak fel. A fák kivágása az üvegházhatású gázok jelentős növekedését okozza, ami növeli a Föld hőmérsékletét.
3. Gazdálkodás
A légkör üvegházhatásának egyik tényezője a műtrágyákban használt dinitrogén-oxid.
4. Ipari hulladékok és hulladéklerakók
Veszélyes gázokat a vállalkozások és a gyártók állítanak elő, és bocsátanak ki a légkörbe.
Ezenkívül a hulladéklerakók metánt és szén-dioxidot bocsátanak ki, amelyek hozzájárulnak az üvegházhatású gázokhoz.
7 Az üvegházhatású gázok hatása a környezetre
Az alábbiakban bemutatjuk az üvegházhatású gázok környezetre gyakorolt hatásait
1. Vízgőz
A troposzféra vizet tartalmaz gőz és felhők formájában. Tyndal 1861-ben megjegyezte, hogy az infravörös fény változásának legjelentősebb gáznemű elnyelője a vízgőz.
Pontosabb számítások szerint a hosszú hullámú (termikus) abszorpció 49, illetve 25%-át a felhők és a vízgőz teszik ki.
Más üvegházhatású gázokhoz, például a CO2-hoz képest azonban a vízgőz atmoszférikus élettartama rövid (nap) (év). A vízgőzkoncentráció regionális ingadozásait az emberi tevékenység közvetlenül nem befolyásolja.
Az emberi tevékenységnek a globális hőmérsékletre és a vízgőzképződésre gyakorolt közvetett hatásai miatt azonban, amelyet vízgőz-visszacsatolásnak is neveznek, a felmelegedés felerősödik.
2. Szén-dioxid (CO2)
A hőelnyelés 20%-át a szén-dioxid okozza.
A szerves bomlás, az óceáni kibocsátás és a légzés mind a természetes CO2-források példái.
Az antropogén CO2 forrásai közé tartozik többek között a cementgyártás, az erdőirtás és a fosszilis tüzelőanyagok, például a szén, az olaj és a földgáz elégetése.
Meglepő módon a közvetlen CO21-kibocsátás 2%-a az iparból származik, míg 24%-a a mezőgazdaságból, erdőgazdálkodásból és egyéb földhasználatból származik.
Az 270-es körülbelül 1 mol.mol-1750-ről a jelenlegi 385 mol.mol-1-et meghaladó mennyiségre a légkör CO2-tartalma jelentősen megnőtt az előző két évszázad során.
Az 1970-es évek óta az 2 és 1750 közötti antropogén CO2010-kibocsátások hozzávetőlegesen a fele történt.
A globális felszíni átlaghőmérséklet az előrejelzések szerint 3-ban 5-2100°C-kal emelkedik a magas CO2-koncentráció és a víz pozitív visszacsatolása következtében.
3. Metán (CH4)
A légkör elsődleges szerves nyomeleme a metán (CH4). A földgáz fő eleme, globális üzemanyagforrás, a CH4.
A mezőgazdaság és a szarvasmarha-tenyésztés egyaránt jelentősen hozzájárul a CH4-kibocsátáshoz, bár leginkább a fosszilis tüzelőanyagok felhasználása a felelős.
Az iparosodás előtti korszak óta a CH4-koncentráció a kétszeresére nőtt. A jelenlegi átlagos koncentráció a világon 1.8 mol.mol-1.
Bár koncentrációja mindössze 0.5%-a a CO2-énak, aggodalomra ad okot a CH4 légköri kibocsátásának növekedése. Valójában üvegházhatású gázként 30-szor erősebb, mint a CO2.
A szén-monoxiddal (CO) együtt a CH4 O3-at termel (lásd alább), ami segít szabályozni az OH mennyiségét a troposzférában.
4. Dinitrogén-oxidok (NxO)
A nitrogén-monoxid (NO) és a dinitrogén-oxid (N2O) egyaránt üvegházhatású gáznak (ÜHG) számítanak. Globális kibocsátásuk nőtt az elmúlt évszázad során, főként az emberi tevékenység eredményeként. A talaj NO-t és N2O-t bocsát ki.
Az N2O erős ÜHG, de közvetve NEM segíti elő az O3 képződését. Az N2O 300-szor erősebb üvegházhatású gáz lehet, mint a CO2. Az előbbi a sztratoszférában egyszer elindítja az O3 eltávolítását.
A légkör N2O-koncentrációja elsősorban a nitrogénben (N) gazdag talajokban a mezőgazdasághoz és a műtrágyázáshoz kapcsolódó mikrobiális tevékenység eredményeként emelkedik.
A légkörben található NO két fő forrása az antropogén (fosszilis tüzelőanyagok elégetése) és a talajból származó biogén kibocsátás. A troposzférában található NO-ból gyorsan nitrogén-oxid keletkezik (NO2).
Az illékony szerves vegyületek (VOC-k) és a hidroxil reakcióba léphetnek a NO-val és a NO2-vel (NOx-ként hivatkozva), szerves nitrátokat, illetve salétromsavat képezve.
Légköri lerakódással jutnak hozzá az ökoszisztémákhoz, amelyet a savasság vagy a nitrogén-dúsulás befolyásol, és hatással van a nitrogénkörforgásra.
5. NINCS források és kémiai reakciók a növényekben
A reduktív és az oxidatív útvonalat a növények NO-termelésének két fő folyamataként írták le.
A reduktív folyamat során az NR a nitritet NO-vá alakítja anoxia, savas pH vagy megnövekedett nitrit jelenlétében.
Számos tevékenység, beleértve a sztómazáródást, a gyökérfejlődést, a csírázást és az immunológiai válaszokat, összefüggésbe hozható az NR-függő NO-termeléssel.
A xantin-oxidáz, az aldehid-oxidáz és a szulfit-oxidáz csak néhány a molibdén enzimek közül, amelyek csökkenthetik a nitriteket a növényekben.
Az állatokban a nitrit a mitokondriumokban lévő elektrontranszport rendszeren keresztül is redukálható.
Szerves anyagok, például poliaminok, hidroxil-amin és arginin oxidációja révén az oxidatív úton NO keletkezik.
Az állatok NOS enzimei katalizálják az arginin átalakulását citrullinná és NO-vá. Számos vizsgálatot végeztek a növényi NOS és a növényekben az argininfüggő NO termelés azonosítására.
Miután a NOS-t felfedezték az Ostreococcus Tauri zöld algában, a növényi genomokat nagy áteresztőképességű bioinformatikai vizsgálatnak vetették alá.
Ez a munka azt mutatja, hogy a NOS homológok csak kis számú fotoszintetikus mikroorganizmusban, például algákban és kovamoszatokban találhatók a több mint 1,000 vizsgált magasabb rendű növény genomja közül.
Összefoglalva, a magasabb rendű növények termelnek NO-t, amely argininfüggő, de az oxidatív folyamatokért felelős specifikus enzim vagy enzimek még mindig ismeretlenek.
6. Ózon (O3)
Az ózon (O3) elsősorban a sztratoszférában van jelen, míg egy része a troposzférában is termelődik.
Az ózonréteg és a sztratoszférikus ózon természetes úton keletkezik az oxigén (O2) és a nap ultraibolya (UV) sugárzása közötti kémiai reakciók révén.
Egy O2 molekulát a nap UV fénye két oxigénatomra (2 O) hasít. Az eredmény egy (O3) molekula, amely akkor jön létre, amikor a rendkívül reaktív atomok mindegyike csatlakozik az O2-hoz.
Az (O3) réteg elnyeli a Nap 99 és 200 nm közötti hullámhosszú közepes frekvenciájú UV-sugárzásának körülbelül 315%-át. Ellenkező esetben károsíthatják azokat az életformákat, amelyek a Föld felszínéhez közel vannak.
A troposzférában található O3 nagy részét a napsütéssel reagáló NOx, CO és VOC-k állítják elő. Megjegyezték azonban, hogy a városokban az NOx felszívhatja az O3-at.
A fény, az évszak, a hőmérséklet és a VOC-koncentráció egyaránt hatással van erre a kettős NOx és O3 kölcsönhatásra.
Ezenkívül jelentős NOx jelenlétében a CH4 OH általi oxidációja a troposzférában formaldehid (CH2O), CO és O3 képződéséhez vezet.
A troposzférában lévő O3 káros mind a növényekre, mind az állatokra (beleértve az embert is). Az O3 sokféle hatással van a növényekre. A sztómaként ismert sejtek, amelyek elsősorban a növényi levelek alsó részén találhatók, lehetővé teszik a CO2 és a víz bejutását a szövetbe.
A magas O3-szintnek kitett növények bezárják sztómáikat, ami lelassítja a fotoszintézist és korlátozza a növények fejlődését. Erős oxidatív stresszt is kiválthat az O3, ami károsítja a növényi sejteket.
7. Fluorozott gáz
Szintetikus, erős üvegházhatású gázok, mint például a hidrofluor-szénhidrogének, perfluor-szénhidrogének, kén-hexafluorid és nitrogén-trifluorid, különféle háztartási, kereskedelmi és ipari alkalmazások és műveletek során szabadulnak fel.
Néha fluorozott gázokat – különösen fluorozott szénhidrogéneket – alkalmaznak a sztratoszférikus ózonréteget lebontó vegyületek (pl. klórozott-fluorozott szénhidrogének, részlegesen klórozott-fluorozott szénhidrogének és halonok) helyett.
Más üvegházhatású gázokhoz képest a fluortartalmú gázok általában kisebb mennyiségben kerülnek kibocsátásra, mégis erős üvegházhatású gázok.
Néha nagy globális felmelegedési potenciálú (GWP) gázoknak is nevezik őket, mivel adott tömeg esetén lényegesen több hőt kötnek meg, mint az alacsonyabb globális felmelegedési potenciállal (GWP) rendelkező gázok , mint például a CO2, amely jellemzően több ezer és tízezer között mozog.
Összegzés
Mivel minden üvegházhatású gáz másképp nyeli el az energiát, és külön „élettartamuk” vagy a légkörben eltöltött idő mennyisége van, mindegyiknek más a hőelnyelő képessége a légkörből.
Az éghajlatváltozással foglalkozó kormányközi testület szerint például szén-dioxid-molekulák százaira lenne szükség ahhoz, hogy a hőelnyelés (IPCC) szempontjából a legerősebb üvegházhatású gáz, a kén-hexafluorid egyetlen molekula melegítő hatását kiegyenlítse.
Az üvegházhatású gázok hatása a környezetre – GYIK
[sc_fs_faq html=”true” headline=”h3″ img=”” question=”Hogyan befolyásolják az üvegházhatású gázok a globális felmelegedést?” img_alt=”” css_class=””] Mivel megtartják a hőt, amely egyébként elszökne a légkörből, az üvegházhatású gázok okolhatók a globális felmelegedésért. Ezek a gázok – az oxigénnel és a nitrogénnel ellentétben – képesek elnyelni a sugárzást és megtartani a hőt. A Föld hőmérséklete az üvegházhatású gázoknak köszönhetően olyan szinten marad, ahol az élet létezhet. [/sc_fs_faq]