мини|десно|300п|Дијаграм на настанокот на стакленичкиот ефект Глобалното затоплување, кое се должи на ефектот на стаклена градина е проблем поврзан со глобални климатски промени предизвикани од зголеменото ниво на таканаречените стакленички 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 животната средина.
Планетата Земја е опкружена од атмосфера која е составена од различни гасови. Некои од нив, како на пример јаглерод диоксид, 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 апсорбираат 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. Ефектот на стаклената градина го открил Жозеф Фурје во 1824 година, а прв кој квантитативно го истражил е Сванте Арениус во 1896 г.
Стакленички гасови
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 премногу студено за да се преживее. Ако не се тие, сончевата енергија која доаѓа до Земјината површина би била оддавана назад во вселената, и температурите на нашата планета би биле 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 апсорбираат дел од таа сончева енергија која се рефлектира од површината на Земјата и оддаваат 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 нејзе ѝ 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:
озон (O3) метан (CH4) водена пареа (H2O) јаглерод моноксид (CO) јаглерод диоксид (CO2) азотсубоксид (N2O) сулфур хексафлуорид (SF6)
Покрај ова, се оддаваат и 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 пораст на населението, емисијата на стакленичките гасови, од согорување на фосилни горива, сечење на шумите и чистење на земјиште за употреба во земјоделството, постојано се зголемува. Се предвидува дека емисијата на стакленичките гасови ќе продолжи уште да се зголемува паралелно со порастот на глобалната економија.
Озон O3 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. Озонот предизвикува 3–7% од вкупниот ефект на стаклена градина.
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 апсорбира 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
Крајниот ефект на овие реакции е предизвикување на ефектот на стаклена градина така што озонот ги апсорбира УВ зраците, ги претвора во топлина, со што се зголемува т.е. придонесува за зголемување на глобалното затоплување.
Озонската обвивка го апсорбира 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 тропосферата (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.
Метан CH4 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 емисии на метан се сметаат покрај другите и индустријата за рециклирање на отпад, агроиндустријата, како и истекувањата и емисиите 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
Емисиите 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 емисиите 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. Toa 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 сè позначаен фактор кој ќе влијае врз глобалното затоплување.
Метанот е виновникот за појава на оган во Сибир среде зима. Научниците тврдат дека тој 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.
Водена пареа H2O Со својата висока концентрација таа игра значајна улога во природниот ефект на стаклена градина, иако молекулите на водата апсорбираат 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.
Јаглерод моноксид CO јаглерод моноксид настанува со согорување на разни видови на горива, дрво, масло, парфеми.
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 производството 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.
Јаглерод диоксид CO2 Јаглерод диоксидот (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 диоксид 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.