Staklenički plinovi: uzroci, izvori i učinci na okoliš

Photo: climatecloud.co.nz

Razlog borbe za rješavanje problema globalnog zatopljenja i klimatskih promjena leži u povećanje količine stakleničkih plinova u našoj atmosferi. Staklenički plin je bilo koji plinoviti spoj u atmosferi koji može apsorbirati infracrveno zračenje i tako zadržati toplinu u atmosferi. Povećanjem topline u atmosferi staklenički plinovi su odgovorni za efekt staklenika, što u konačnici dovodi do globalnog zatopljenja.

Sunčevo zračenje i “efekt staklenika”

Globalno zagrijavanje nije novi koncept u znanosti. Osnove fenomena razradio je Svante Arrhenius 1896. godine prije mnogo stoljeća. Njegov rad, objavljen u časopisu Philosophical Magazine i Journal of Science, bio je prvi koji je kvantificirao doprinos ugljičnog dioksida onome što znanstvenici sada nazivaju “efektom staklenika.”

Efekt staklenika nastaje zbog toga što sunce bombardira Zemlju s ogromnim količinama zračenja, koje udaraju u Zemljinu atmosferu u obliku vidljive svjetlosti, plus ultraljubičasto (UV), infracrveno (IR) i druge vrste zračenja koja su nevidljiva ljudskom oku. Oko 30 posto radijacije koja udara Zemlju reflektira se u svemir kroz oblake, led i druge reflektirajuće površine. Preostalih 70 posto apsorbiraju oceani, zemlja i atmosfera, navodi NASA.

Budući da apsorbiraju zračenje i zagrijavaju se, oceani, zemlja i atmosfera oslobađaju toplinu u obliku IR toplinskog zračenja koje iz atmosfere prolazi u svemir. Ravnoteža između dolazne i izlazne radijacije održava ukupnu prosječnu temperaturu Zemlje na oko 59 stupnjeva celzijusa (15 stupnjeva Celzija), prema NASA-i.  Ta razmjena dolazne i odlazne radijacije koja zagrijava Zemlju naziva se efekt staklenika jer staklenik djeluje na isti način. Dolazno UV zračenje lako prolazi kroz staklene stijenke staklenika i apsorbiraju ga biljke i tvrde površine u unutrašnjosti. Slabije IR zračenje, međutim, teško prolazi kroz staklene stijenke i ostaje zarobljeno unutra, zagrijavajući staklenik.

Kako staklenički plinovi utječu na globalno zagrijavanje

Plinovi u atmosferi koji apsorbiraju zračenje poznati su kao “staklenički plinovi”, jer su uglavnom odgovorni za efekt staklenika. Efekt staklenika je pak jedan od vodećih uzroka globalnog zatopljenja. Najznačajniji staklenički plinovi su vodena para (H2O), ugljični dioksid (CO2), metan (CH4) i dušikov oksid (N2O), navodi Agencija za zaštitu okoliša (EPA). “Dok je kisik (O2) drugi najzastupljeniji plin u našoj atmosferi, O2 ne apsorbira toplinsko infracrveno zračenje”, kaže Michael Daley, izvanredni profesor znanosti o okolišu na Lasell Collegeu u Massachusettsu.

Dok neki tvrde da je globalno zagrijavanje prirodan proces i da su uvijek postojali staklenički plinovi, količina plinova u atmosferi skočila je u novijoj povijesti. Prije industrijske revolucije, atmosferski CO2 se kretao između 180 dijelova na milijun (ppm) tijekom ledenih doba i 280 ppm tijekom interglacijalnih toplih razdoblja. Međutim, od industrijske revolucije, količina CO2 se povećala 100 puta brže od povećanja kada je posljednje ledeno doba završilo, prema Nacionalnoj upravi za oceane i atmosferu (NOAA).

Fluorirani plinovi, tj. plinovi kojima je dodan element fluor – uključujući fluorougljikovodike, perfluorugljike i sumporov heksafluorid, nastaju tijekom industrijskih procesa i smatraju se stakleničkim plinovima. Iako su prisutni u vrlo malim koncentracijama, oni vrlo učinkovito zadržavaju toplinu, što ih čini visokim potencijalom “globalnog zagrijavanja” (GWP).

Klorofluorokarbonati (CFC), koji su se nekada koristili kao rashladna sredstva i aerosolni potisni plinovi sve dok nisu bili ukinuti međunarodnim sporazumom, također su staklenički plinovi.

Postoje tri faktora koji utječu na stupanj utjecaja stakleničkih plinova na globalno zagrijavanje, i to:

  • Njegovo obilje u atmosferi.
  • Koliko dugo ostaje u atmosferi.
  • Potencijal globalnog zagrijavanja.

Ugljični dioksid ima značajan utjecaj na globalno zagrijavanje djelomično zbog obilja u atmosferi. Prema EPA-i, u 2016. emisija stakleničkih plinova u SAD-u iznosila je 6.511 milijuna metričkih tona (7,177 milijuna tona) ekvivalenata ugljičnog dioksida, što je iznosilo 81 posto svih stakleničkih plinova uzrokovanih ljudskim djelovanjem – što je 2,5 posto manje nego godinu prije. Osim toga, CO2 ostaje u atmosferi tisućama godina.

Međutim, metan je oko 21 puta učinkovitiji u apsorpciji zračenja od CO2, što mu daje veću GWP (potencijal globalnog zatopljavanja) ocjenu, iako u atmosferi ostaje samo oko 10 godina, navodi EPA.

Izvori stakleničkih plinova

Neki staklenički plinovi, poput metana, proizvode se putem poljoprivredne proizvodnje, uključujući i stajski gnoj. Drugi, poput CO2, uglavnom su rezultat prirodnih procesa kao što su disanje i izgaranje fosilnih goriva kao što su ugljen, nafta i plin. Drugi uzrok oslobađanja CO2 je krčenje šuma, pokazuju istraživanja objavljena na Sveučilištu Duke. Kada se stabla ubijaju kako bi se proizvela roba ili toplina, oslobađaju se ugljik koji se normalno čuva za fotosintezu. Ovaj proces oslobađa gotovo milijardu tona ugljika u atmosferu godišnje, prema procjeni šumskih resursa iz 2010. godine. Šumarstvo i druge prakse korištenja zemljišta mogu nadoknaditi dio tih emisija stakleničkih plinova, navodi EPA.

“Ponovni uzgoj pomaže u smanjenju nakupljanja ugljičnog dioksida u atmosferi, jer rastuća stabla usvajaju ugljični dioksid kroz fotosintezu”, rekao je Daley za Live Science. “Međutim, šume ne mogu upiti sav ugljični dioksid koji emitiramo u atmosferu kroz spaljivanje fosilnih goriva, a smanjenje emisija fosilnih goriva još uvijek je potrebno kako bi se izbjeglo nakupljanje u atmosferi.”

U svijetu je proizvodnja stakleničkih plinova izvor ozbiljne zabrinutosti. Od vremena kada je industrijska revolucija počela do 2009. godine, razine atmosferskog CO2 porasle su gotovo 38 posto, a razina metana povećala se za nevjerojatnih 148 posto, prema podacima NASA-e, a većina tog povećanja je u posljednjih 50 godina. Zbog globalnog zatopljenja, 2016. bila je najtoplija godina na svijetu, a 2018. četvrta najtoplija, svih 20 najtoplijih godina zabilježeno je nakon 1998., prema podacima Svjetske meteorološke organizacije. “Zagrijavanje utječe na cirkulaciju u atmosferi, što utječe na globalno stanje oborina”, rekao je Josef Werne, izvanredni profesor na Odjelu za geologiju i planetarne znanosti Sveučilišta u Pittsburghu. “To će dovesti do velikih promjena u okolišu i izazova za ljude širom svijeta.”

Budućnost našeg planeta

Ako se trenutni trendovi nastave, znanstvenici, vladini dužnosnici i sve veći broj građana strahuju da će najgori učinci globalnog zatopljenja – ekstremno vrijeme, porast razine mora, izumiranje biljaka i životinja, zakiseljavanje oceana, velike promjene u klimi i nezapamćeni potresi u društvu – biti neizbježni.

Kao odgovor na probleme uzrokovane globalnim zatopljenjem stakleničkim plinovima, američka vlada je 2013. godine izradila akcijski plan za klimu. U travnju 2016. predstavnici 73 zemlje potpisali su Pariški sporazum, međunarodni sporazum za borbu protiv klimatskih promjena ulaganjem u održivu budućnost s niskom razinom ugljika, prema Okvirnoj konvenciji Ujedinjenih naroda o promjeni klime (UNFCCC). SAD je uvršten među zemlje koje su pristale na sporazum 2016., ali je započela postupak povlačenja iz Pariškog sporazuma u lipnju 2017. godine.

Prema EPA-i, emisije stakleničkih plinova su u 2016. godini bile 12 posto niže nego u 2005., djelomično zbog velikog smanjenja izgaranja fosilnih goriva koje je rezultat prelaska na prirodni plin iz ugljena. Topliji zimski uvjeti u tim godinama također su smanjili potrebu mnogih kuća i poduzeća da podignu toplinu. Istraživači diljem svijeta nastavljaju raditi na pronalaženju načina za smanjenje emisija stakleničkih plinova i ublažavanje njihovih učinaka. Jedno potencijalno rješenje koje znanstvenici istražuju jest isisavanje ugljičnog dioksida iz atmosfere i njegovo neograničeno zakopavanje pod zemljom, rekla je Dina Leech, izvanredna profesorica bioloških i ekoloških znanosti na Sveučilištu Longwood u Virginiji.

“Ono što možemo učiniti je smanjiti količinu ugljika koji stavljamo tamo, i kao rezultat toga, smanjiti temperaturne promjene”, rekao je Leech. “Međutim, vrijeme za akciju se opasno skratilo.”

scroll to top