Повышение концентрации парниковых газов в атмосфере — один из основных факторов глобального потепления и изменения климата на нашей планете.
Быстрый рост концентрации этих газов преимущественно вызван антропогенной деятельностью.
Вклад того или иного парникового газа в парниковый эффект зависит от изменений его атмосферной концентрации за определенный период и общей роли в нарушении радиационного баланса.
В данной статье мы рассмотрим подробно, какие газы атмосферы относят к парниковым, какие газы, выделяемые производствами, вызывают или приводят к усилению парникового эффекта, приведем пример.
Содержание
Определение
Простыми словами, что такое парниковый эффект, какие газы являются его причиной, а также какое главное вещество на Земле, которое вредит экологии, рассказано в этой статье.
Существует несколько определений парниковых газов. В соответствии с ГОСТ Р ИСО 14064-1-2021 «Газы парниковые», под парниковыми газами (ПГ) подразумеваются газообразные составляющие атмосферы природной или антропогенной природы, поглощающие и испускающие излучение инфракрасного типа, исходящее от поверхности нашей планеты, облаков и атмосферы.
В Федеральном Законе №296-ФЗ от 02.07.21 парниковые газы определяют как газы, поглощающие и переизлучающие инфракрасное излучение.
Газы парниковые характеризуются:
- высокой прозрачностью в видимом диапазоне;
- сильным поглощением в средних и дальних инфракрасных диапазонах.
Название «парниковые» связывают с похожестью принципа действия парниковых газов с аналогичным механизмом в парнике или теплице.
Список с формулами
Рассмотрим более подробно, какие газы, вызывающие парниковый эффект, существуют и какова в этом явлении роль углекислого газа.
В соответствии с нормативными документами:
- ГОСТом Р ИСО 14064-1-2021 «Газы парниковые»;
- Киотским протоколом (приложение А),
к признанным, регулируемым, подлежащим ограничению и учету газам, являющимся причиной парникового эффекта, относятся следующие химические вещества:
№ п/п | Наименование | Химическая формула |
1. | Углекислый газ (диоксид углерода, двуокись углерода, углекислота, оксид углерода) | СО2 |
2. | Метан | СН4 |
3. | Закись (оксид) азота | N2O |
4. | Гидрофторуглероды (ГФУ) | HFC |
5. | Перфторуглероды (ПФУ) | PFC |
6. | Гексафторид серы | SF6 |
Водяной пар (Н2О) и озон (О3) одновременно являются природными и антропогенными парниковыми газами. Их не включают в перечень признанных парниковых газов из-за сложностей, преимущественно связанных с выделением антропогенной составной части глобального потепления, которая обусловлена присутствием водяного пара и озона в атмосфере.
Отсутствуют фактические данные о росте водяного пара в атмосфере, то есть опасность увеличения парникового эффекта, связанная с водяным паром, не просматривается.
Озоноразрушающие вещества также не рассматриваются, так как оказывают незначительный парниковый эффект и подлежат учету из-за запрета к использованию государствами при выполнении обязательств по Монреальскому протоколу.
В соответствии с Киотским протоколом, из 6 парниковых газов с прямым парниковым эффектом, основными, имеющими первостепенное значение, являются следующие вещества, связанные с антропогенной деятельностью:
- углекислый газ;
- метан;
- закись азота.
Приведенные основные парниковые газы являются долгоживущими, они химически стабильны, могут сохраняться в атмосфере от нескольких десятков лет до нескольких столетий.
В этой связи, выбросы газов СО2, СН4 и N2O длительно воздействуют на климат нашей планеты, перемешиваясь в атмосфере гораздо быстрее, чем удаляясь из нее. Глобальные концентрации диоксида углерода, метана и закиси азота подлежат точной оценке при наличии данных из нескольких мест.
Какой главный?
Какой же газ из тех, которые приводят к возникновению парникового эффекта, является главным?
В соответствии с материалами научных публикаций, концентрации вышеназванных основных парниковых газов возрастали на протяжении 20-го столетия и продолжают расти с увеличивающейся скоростью.
Так, рост скопления углекислого газа с 1750 до 2003 года составил 90 частей на миллион (ppm) — с 280 ppm до 370 ppm. Предположительно, концентрация двуокиси углерода к 2100 году составит 540-970 ppm, в зависимости от темпов роста мировой энергетической отрасли.
Парниковый эффект от разных газов определяют с учетом сравнения эффекта от 1 тонны того или иного парникового газа по сравнению с таким же количеством углекислого газа.
Переводные коэффициенты составляют:
- метан — 21;
- закись азота — 310.
Результаты исследований показали, что порядка 80% парникового эффекта антропогенной природы связано с диоксидом углерода, потому что в большинстве случаев, подразумевая антропогенный парниковый эффект, считается, что вызывает его именно углекислый газ.
В настоящее время хорошо известно, какие газы называются парниковыми и повышение какого газа приводит к парниковому эффекту в большей степени.
Самый токсичный парниковый газ
Какой же газ из всех, которые являются причиной парникового эффекта, самый токсичный?
В научных публикациях отсутствует информация о наиболее токсичном парниковом газе. Степень токсичности можно обсуждать, рассматривая тот или иной газ.
Диоксид углерода — основной парниковый газ, выделяющийся при сжигании полезных ископаемых (нефти, угля, природного газа), углекислый газ вносит наибольший вклад в изменение климата.
Несмотря на то, что в небольших концентрациях двуокись углерода не токсична и не представляет прямой риск здоровью человека, избыток СО2 в атмосфере вызывает глобальное потепление и климатические изменения, что чревато серьезными последствиями для живых организмов.
Метан — второй по значимости парниковый газ после диоксида углерода. Соединение образуется при разложении органического материала в анаэробных условиях. СН4 является более мощным парниковым газом, чем СО2, но его концентрация в атмосфере гораздо ниже.
В высоких концентрациях в воздухе (от 5 до 15%) метан легко воспламеняется, может быть взрывоопасным, а также привести к задыханию и вызвать другие проблемы с дыханием.
Удушье может возникнуть при вытеснении метаном в воздухе кислорода и снижении его концентрации до уровня, недостаточного для поддержания жизни человека.
Особенная опасность удушья возможна в замкнутых пространствах (помещения с плохой вентиляцией, подземные шахты). Основная проблема, связанная с метаном, состоит в его способности удержания тепла в атмосфере, вклада в изменения климата, усиления парникового эффекта, а не в прямой токсичности.
Парниковый метан также влияет на стратосферный озоновый слой, разрушая его и способствуя усилению проникновения вредных ультрафиолетовых лучей на нашу планету.
Сам по себе метан не опасен для человека, но вызванные его выбросами изменения климата могут иметь негативные последствия для здоровья, включая:
- увеличение частоты и воздействия экстремальных погодных условий;
- распространение инфекционных заболеваний;
- влияние на качество воздуха.
Парниковый метан также может оказывать влияние на различные экосистемы, включая ледники, тундру, морские экосистемы. Это может привести к таянию льда, нарушениям распределения видов и экологического баланса.
Закись азота — парниковый газ, выделяемый при сжигании природного топлива и при использовании азотных удобрений в сельском хозяйстве. Оксид азота — более мощный парниковый газ по сравнению с диоксидом углерода.
Токсичность закиси азота зависит от характера газа, его температуры, длительности влияния и индивидуальной чувствительности человека, в высоких концентрациях газ может быть ядовитым, вызывая раздражение слизистых оболочек и проблемы с дыханием.
Фторированные углеводороды используют в промышленности в качестве хладагентов, растворителей и изоляционных материалов. Соединения обладают высокой степенью токсичности и могут оставаться в атмосфере в течение длительного времени.
Гексафторид серы — парниковый газ, обладающий высокой стойкостью к атмосферным воздействиям, что обуславливает его продолжительное время жизни.
При высокой концентрации в атмосфере газ может стать опасным для здоровья, вызвав при вдыхании паров:
- раздражение дыхательных путей;
- головную боль;
- головокружение;
- тошноту и рвоту.
При длительном воздействии гексафторида серы возможно повреждение нервной системы и органов дыхания.
Данный парниковый газ также является газом с наибольшим потенциалом разрушения озонового слоя, поэтому его использование регулируется международным Протоколом Монреальского соглашения.
В целом гексафторид серы — опасный газ, использование которого должно быть ограничено и контролироваться для минимизации его негативного воздействия на окружающую среду и здоровье людей.
Таким образом, парниковые газы обладают разной степенью токсичности, их главная особенность — влияние на климат и окружающую среду. Мы назвали, какие газы относятся к числу парниковых — это закись азота, углекислый газ, метан и еще несколько газов, входящих в состав атмосферы.
Какие газы не вызывают парниковый эффект?
Некоторые газы не вызывают парниковый эффект или обладают малой степенью проявления.
Некоторые из них:
- Азот (N2) — составляет порядка 78% атмосферы Земли, не является парниковым газом. Азот не взаимодействует с солнечным излучением и не удерживает тепло в атмосфере.
- Кислород (О2) — это также не парниковый газ.
- Аргон (Ar), неон (Ne) — инертные газы, которые не взаимодействуют с солнечными излучениями и не вызывают парниковый эффект.
- Водород (Н2) — не относится к категории парниковых газов, его концентрация в атмосфере очень низкая.
- Водяной пар (Н2О) — парниковый газ, влияние которого на парниковый эффект оценить сложно, так как его концентрация сильно меняется в зависимости от местоположения и времени года.
- Озон (О3) — парниковый газ с низкой концентрацией в нижней атмосфере, поэтому его влияние на парниковый эффект незначительно.
Парниковый эффект — сложный процесс, на который трудно оценить влияние того или иного газа без учета других факторов.
О том, какие из перечисленных в статье газов являются парниковыми и какие в большей степени увеличивают парниковый эффект, вы можете прочесть в этой статье. На нашем сайте есть также статьи о других веществах, присутствующих в атмосфере и влияющих на нее негативно, например, бензапирен, о котором вы можете прочесть в этой статье.
Видео ролик
В видео, которое мы предлагаем вашему вниманию ниже, рассказано о механизме возникновения парникового эффекта, а также о том, какие газы провоцируют и усиливают его:
Заключение
Парниковый эффект вызывается основными парниковыми газами: углекислым газом, метаном и закисью азота, а также рядом других соединений, имеющих незначительную концентрацию в атмосфере.
Эти газы являются факторами, создающими глобальное потепление и изменения климата, они вносят вклад в парниковый эффект и сохраняют тепло в атмосфере Земли.
Теперь вы знаете, какие газы обладают способностью создавать парниковый эффект, а какие не являются парниковыми, а также являются ли таковыми водяной пар и метан.