Что собой представляют и вследствие чего образуются газы, приводящие к парниковому эффекту на планете?

Свойство парниковых газов – аккумулировать отражённую солнечную энергию, часть которой возвращается в космос. В то же время порядка 80% тепла достигает земли и её водной поверхности, из-за чего поверхность планеты постепенно нагревается. Какие газы приводят к образованию парникового эффекта?

Водяной пар

Этот газ с химической формулой H2O занимает лидирующее место среди парниковых газов (около 60%).

Образование водяного пара обусловлено естественными причинами путём процесса испарения с водных поверхностей и рассчитывается по формуле Клаузиуса-Клайперона. К особенностям водяного пара можно отнести то, что при увеличении температуры воздуха наблюдается повышение концентрации водяного пара. Также данный газ зависит от колебаний концентрации углекислого газа.

Также, кроме негативного эффекта на экологию планеты, следует отметить положительную сторону испарения жидкости – происходит формирование плотной массы облаков, которые частично защищают атмосферу от перегрева солнечными лучами.

Углекислый газ

Имеет химическую формулу СО2 и относится к основным парниковым газам. Дает более половины суммарного эффекта всех парниковых газов, если исключить водяной пар из расчетов. Доля углекислого газа сейчас около 7,2 °С.

Источники углекислого газа:

• естественные – извержение вулканов, разложение органических веществ, выделение в процессе дыхания человека, животных и растений;
• искусственные – автомобильный транспорт, промышленные выбросы при переработке угля.

Период действия углекислого газа составляет порядка пяти лет, но при взаимодействии с поверхностью океана и его дна это время увеличивается до 150 лет.

Как и прочие парниковые газы (исключение – водяной пар), двуокись углерода выдерживает значительные минусовые температуры и продолжает оказывать влияние на парниковый эффект при большой высоте и широте.

Озон

Следует учитывать, что данный газ существует двух видов: содержащийся в озоновом слое и тропосферный озон. С точки зрения негативного действия на атмосферу, следует рассматривать именно тропосферный озон (O3). Его распределение в пространстве и времени определяется химическими, радиационными и динамическими процессами. Озон переносится из стратосферы вниз в тропосферу, производится при фотоокислении метана, окиси углерода и других газов в присутствии окислов азота, разрушается на поверхности частиц и земной поверхности и при реакциях с радикалами ОН и НО2.

O3 образуется в результате загрязнения воздуха транспортным сообщением и при работе угольной промышленности.

Наибольшее его количество зафиксировано в странах с жарким климатом. Период жизни озона в тропосфере составляет около месяца, но из-за переменчивости процессов его формирования количество озона очень переменчиво во времени и в пространстве, особенно над сушей, поэтому его последствия можно отнести, скорее, к локальным, нежели к глобальным.

Общий вклад озона в парниковый эффект оценивается около 2,4 °С. Тем не менее озон увеличивает действие самого углекислого газа в два раза и снижает приток энергии от Солнца к земной поверхности. Поэтому если опустить уровень озона до пределов нормы, то можно уменьшить воздействие углекислого газа на ближайшие 20 лет.

Фреоны

Представляют собой группу углеводородов с низкой температурой кипения. Общая химическая формула CXClYFZ.

Основная опасность фреонов – длительный период жизни в составе атмосферы: более, чем 50-70 лет. Также фреоны оказывают действие на парниковый эффект в 1300-8500 раз большее, чем углекислый газ, при этом количество газов оценивается в сотые доли процента.

Основная область применения – в качестве хладагентов в холодильных установках, а также вспенивателей, растворителей и др.

В настоящее время производство техники с содержанием фреона на территории РФ и зарубежных стран запрещено.

Метан

Газ с химической формулой CH4, относящийся к классу алканов. Содержится в больших количествах в атмосфере, является вторым по степени влияния на парниковый эффект после углекислого газа. Несмотря на ограниченное время пребывания в атмосфере (в среднем 10 лет) и меньшую его концентрацию по сравнению с СО2, его влияние на парниковый эффект десятикратно сильнее, чем углекислый газ. Аналогично углекислому газу деятельность человечества увеличивает концентрацию СН4 быстрее, чем он поглощается естественным образом.

К источникам возникновения метана относят:

• природные – болотистая местность, продукты жизнедеятельности крупного рогатого скота, в особенности коров;
• антропогенные – добыча, сжигание переработка на нефтяных и газовых месторождениях, выращивание рисовых культур.

Основным природным поглотителем метана выступает сама атмосфера, а также почва, где метан окисляется бактериями.

Оксиды азота

Бинарное химическое соединение с формулой N₂O. Составляет порядка 6% от общего воздействия парниковых газов на экологию планеты. Встречается как в свободном виде в природе, благодаря естественным биологическим реакциям в почве и воде, так и вырабатывается продуктами жизнедеятельности человека. Широко применяется в сельскохозяйственной промышленности, как источник синтетических удобрений для увеличения плодородности почвы. Второй основной источник выработки оксида азота – автомобильный транспорт, использующий в работе бензин и дизельное топливо. Избыток оксида азота провоцирует появление кислотных дождей.