گازهای گلخانه ای گازهایی هستند که در اتمسفر زمین وجود دارند و می‌توانند به وسیله اثر گلخانه‌ای،‌ گرما را به دام بیندازند. مهم‌ترین گازهای گلخانه ای، کربن دی اکسید، متان، نیتروژن مونوکسید، بخار آب و ترکیبات فلوئوردار هستند. در چندین دهه اخیر، افزایش این گازها در اتمسفر باعث گرمایش زمین و بروز تغییرات اقلیمی مانند ذوب شدن یخ‌های طبیعی و بالا آمدن سطح آب‌های طبیعی شده است. در این مطلب از مجله فرادرس می‌آموزیم مفهوم گازهای گلخانه ای چیست و این گازها چه اثراتی را بر محیط زیست می‌گذارند.

در ابتدای این مطلب می‌آموزیم گاز گلخانه‌ای چیست و اثر گلخانه‌ای چگونه عمل می‌کند. سپس به بررسی انتشار گازهای گلخانه ای و مهم‌ترین گازهای گلخانه ای می پردازیم. در ادامه مزایا و معایب این گازها را بررسی کرده و منابع و روش تولید آن‌ها را توضیح می‌دهیم. سپس مقادیر انتشار گازهای گلخانه‌ای را بررسی کرده و اثراتی که این گازها بر محیط زیست می‌گذارند را می‌آموزیم. در نهایت روش‌ها و اقدامات مختلف برای کاهش این گازها را توضیح می‌دهیم. با مطالعه این مطلب تا انتها می‌تواند به شکلی کامل با گازهای گلخانه ای آشنا شوید.

گاز گلخانه ای چیست؟

گازهای گلخانه ای (Greenhouse Gases) مانند دی اکسید کربن، متان، نیتروژن مونوکسید و برخی ترکیبات شیمیایی مصنوعی بخشی از انرژی خروجی زمین را به دام می‌اندازند و باعث حفظ گرما در جو زمین می‌شوند. این به دام انداختن گرما موجب تغییر در تعادل تابشی زمین یعنی تعادل بین انرژی دریافتی از خورشید و انرژی منتشر شده از زمین می‌شود و در نتیجه اقلیم و الگوهای آب و هوایی در مقیاس جهانی و منطقه‌ای تغییر می‌کند.

این تغییر در غلظت گازهای گلخانه ای موجب گرم شدن زمین و تغییراتی در جنبه‌های مختلف اقلیم مانند دمای سطح هوا و اقیانوس‌ها، الگوهای بارندگی و سطح دریاها شده است. سلامت انسان، کشاورزی، منابع آب، جنگل‌ها، حیات وحش و مناطق ساحلی همگی در برابر تغییرات اقلیمی آسیب‌پذیر هستند. وجود گازهای گلخانه ای برای ادامه حیات روی زمین ضروری است. دمای میانگین زمین حدود ۱۴ درجه سانتی‌گراد است و در صورت عدم حضور گازهای گلخانه ای این دما حدود ۱۸- درجه سانتی‌گراد خواهد بود که زمین در این صورت مکانی سرد، یخ زده و غیر قابل سکونت خواهد بود.

اثر گلخانه ای چیست؟

اثر گلخانه‌ای فرآیند طبیعی گرمایش زمین است که با استفاده از به دام انداختن گرما توسط گازهای گلخانه ای اتفاق می‌افتد. این فرآیند یک فرآیند طبیعی است و بدون آن زمین غیرقابل سکونت و یخ زده می‌شود. افزایش بیش از اندازه گازهای گلخانه ای و انتشار آن‌ها توسط فرآیندهای انسانی باعث افزایش اثر گلخانه‌ای و افزایش دمای زمین و تغییرات اقلیمی می‌شود.

نور خورشید و اثر گلخانه‌ای طبیعی، زمین را برای انسان‌ها قابل سکونت کرده است. حدود ۳۰ درصد انرژی حرارتی و نور خورشید توسط زمین منعکس شده و به فضا باز می‌گردد و باقی آن توسط زمین و اتمسفر آن جذب می‌شود. این فرآیند که به شکلی مداوم در سرتاسر زمین انجام می‌شود، باعث گرم شدن و گرم ماندن زمین می‌شود. این گرما به شکل تشعشعات مادون قرمز – مرئی بازتاب می‌شود. درحالی که مقداری از این نور مادون قرمز از اتمسفر خارج شده و به فضا باز می‌گردد، باقی آن توسط گازهای گلخانه ای موجود در اتمسفر جذب می‌شود.

یادگیری شیمی‌دهم با فرادرس

برای آموختن این موضوع که مفهوم گازهای گلخانه ای چیست ابتدا باید با مفاهیمی چون مولکول، اتم، رفتار گاز‌ها، فشار اتمسفریک، لایه اوزون و واکنش‌های شیمیایی آشنا شویم. همچنین شناخت امواج الکترومغناطیسی، طول موج و فرکانس امواج نیز به ما در درک این مفهوم کمک می‌کند. پیشنهاد می‌کنیم برای یادگیری این مباحث، به مجموعه فیلم آموزش دروس پایه دهم بخش شیمی مراجعه کنید که با زبانی ساده ولی کاربردی به توضیح این مفاهیم می‌پردازد.

همچنین با مشاهده فیلم‌های آموزش فرادرس که در ادامه آورده شده است، می توانید به آموزش‌های بیشتری در زمینه گازهای گلخانه ای دسترسی داشته باشید.

انتشار گاز گلخانه ای چیست؟

انتشار گازهای گلخانه ای با فعالیت‌های انسانی مختلف مانند سوزاندن سوخت های فسیلی در ارتباط است. با شروع انقلاب صنعتی و ظهور موتورهای بخار زغال‌سنگ، فعالیت‌های انسانی حجم گازهای گلخانه ای وارد شده به اتمسفر را چند برابر کرده است. تخمین زده شده است که بین سال‌های ۱۷۵۰ و ۲۰۱۹ میلادی، مقدار غلظت اتمسفری کربن دی اکسید ٪۴۷، متان ٪۱۵۶ و نیتروژن مونوکسید ٪۲۳ افزایش یافته است. همچنین از سال ۱۹۲۰ به بعد، گازهای فلوئوردار نیز به این گازها اضافه شده است.

در دهه‌های اخیر، سرعت انتشار این گازها چندین برابر شده است برای مثال، حدود نصف کربن دی اکسید موجود در اتمسفر از ابتدا تا به امروز تنها در ۳۰ سال اخیر منتشر شده است. افزایش گازهای گلخانه ای جو زمین باعث می‌شود گرمای زمین کمتر به جو برگردد و گرمایش زمین و تغییرات اقلیمی مختلف رخ دهد.

مهمترین گازهای گلخانه ای

مهم‌ترین گازهای گلخانه ای که باعث گرمایش زمین و تغییرات اقلیمی می‌شوند، گازهای کربن دی اکسید، متان، نیتروژن مونوکسید، گازهای فلوئوردار و بخار آب هستند.

کربن دی اکسید

کربن دی اکسید تقریبا ۸۰ درصد از انتشارات حاصل از فعالیت‌های انسانی در سطح جهانی را تشکیل می‌دهد و مدت زمان زیادی در جو باقی می‌ماند. پس از ورود به جو، حدود ۴۰ درصد از آن پس از ۱۰۰ سال، ۲۰ درصد پس از ۱۰۰۰ سال و ۱۰ درصد حتی تا ۱۰,۰۰۰ سال بعد هم چنان در جو حضور دارد.

عمر کربن دی اکسید را نمی‌توان با یک عدد واحد بیان کرد، زیرا این گاز به مرور زمان تخریب نمی‌شود بلکه میان بخش‌های مختلف اقیانوس، جو و خشکی جابه‌جا می‌شود. بخشی از کربن دی اکسید به سرعت جذب می‌شود، اما بخشی دیگر هزاران سال در جو باقی می‌ماند.

متان

متان ($$CH_4$$

طبق گزارش آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا (EPA)، در سال ۲۰۲۱، متان بیش از ۱۲ درصد از انتشارهای گازهای گلخانه ای ناشی از فعالیت‌های انسانی در این کشور را تشکیل داده است. اگرچه متان می‌تواند از منابع طبیعی مانند تالاب‌ها منشأ بگیرد، اما بیش از نیمی‌از انتشار جهانی متان ناشی از فعالیت‌های انسانی مانند تولید گاز طبیعی و کشاورزی مبتنی بر دامپروری است.

نیتروژن مونوکسید

نیتروژن مونوکسید ($$N_2O$$

اوزون

اوزون تروپوسفری یکی از مهم‌ترین گازهای گلخانه ای تولید شده توسط انسان است. این گاز امواج مادون قرمز ساطع شده از خورشید را از سطح زمین جذب می کند و این انرژی را به جو باز می‌گرداند. اهمیت حضور اوزون به عنوان یک گاز گلخانه ای در محل تجمع آن است. اوزون به شکل طبیعی در لایه‌های بالایی جو مانند استراتوسفر تولید می‌شود. این لایه تولید شده در استراتوسفر می‌تواند از ورود امواج مضر فرابنفش خورشید به زمین جلوگیری کند. این خاصیت اوزون استراتوسفری بسیار مهم‌تر از اثر گلخانه‌ای آن است و آن را به گازی مهم و ضروری در اتمسفر تبدیل کرده است.

گازهای فلوئوردار

گازهای فلوئوردار که از انواع فرآیندهای تولیدی و صنعتی منتشر می‌شوند، گازهای ساخته دست بشر هستند. این گازها به چهار دسته اصلی تقسیم می‌شوند: هیدروفلوئورکربن‌ها (HFCs)، پرفلوئورکربن‌ها (PFCs)، هگزافلوئورید گوگرد (SF6) و تریفلوئورید نیتروژن (NF3).

گرچه گازهای فلوئوردار در مقایسه با سایر گازهای گلخانه ای در مقادیر کمتری منتشر می‌شوند، اما قدرت گرمایش آنها به مراتب بیشتر است. در واقع، پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) این گازها می‌تواند از هزاران تا ده‌ها هزار باشد و عمر جوی آنها بسیار طولانی است.

HFCها به عنوان جایگزینی برای کلروفلوئورکربن‌ها (CFCs) و هیدروکلروفلوئورکربن‌ها (HCFCs) که لایه اوزون را تخریب می‌کنند، در کولرها و یخچال‌ها استفاده می‌شوند، اما برخی از آنها به دلیل GWP بالا در حال حذف شدن هستند. جایگزینی این HFCها و دفع صحیح آنها به عنوان یکی از مهم‌ترین اقداماتی شناخته می‌شود که جهان می‌تواند برای مقابله با تغییرات اقلیمی‌انجام دهد.

بخار آب

بخار آب بیشترین گاز گلخانه‌ای در جو است، اما برخلاف سایر گازهای گلخانه ای، افزایش آن به طور مستقیم به فعالیت‌های انسانی مربوط نیست. بلکه بخار آب به دلیل گرمایی که از گازهای گلخانه ای دیگر به جو وارد می‌شود، افزایش می‌یابد. هوای گرم‌تر می‌تواند بخار آب بیشتری در خود نگه دارد و چون بخار آب گرما را جذب می‌کند، باعث گرمایش بیشتر می‌شود و این چرخه ادامه پیدا می‌کند. البته تاثیر نهایی این فرآیند هنوز به طور کامل مشخص نیست، چون بخار آب همچنین می‌تواند باعث افزایش ابرها شود که نور خورشید را از زمین منعطف می‌کند و در شب گرما را حفظ می‌کند.

مزایا و معایب گازهای گلخانه ای

گارهای گلخانه یا مانند کربن دی اکسید، متان، نیتروژن مونوکسید و سایر مواد شیمیایی مقداری از انرژی زمین را در خود به دام می‌اندازند. این انرژی دریافت شده سپس به صورت امواج الکترمغناطیسی مادون قرمز بازتاب شده و باعث گرمایش زمین می‌شود. این فعالیت‌ها باعث گرم شدن زمین و قابل سکونت بودن آن می‌شود. با این وجود، افزایش بیش از اندازه این گازها باعث از بین رفتن تعادل انرژی تابشی زمین شده است و به تغییرات اقلیمی و گرمایش زمین منجر شده است. در ادامه مزایا و معایب این گازها را نام می‌بریم.

مزایای گازهای گلخانه ای

فعالیت‌های انسانی نقشی مهم در ازدیاد غلظت گازهای گلخانه ای و اثر گلخانه‌ای دارند. اثر گلخانه ای ایجاد شده توسط این گازها مزایا و معایب مختلفی دارد. در ادامه بررسی می‌کنیم مزایای گاز گلخانه ای چیست.

• وجود گازهای گلخانه ای برای ادامه‌ی حیات روی زمین ضروری است.
• بدون حضور گازهای گلخانه ای زمین سرد (حدود میانگین دمای ۱۸- درجه سانتی‌گراد بجای ۱۴ درجه سانتی‌گراد) و غیرقابل سکونت خواهد بود.
• گرمای ایجاد شده توسط گازهای گلخانه ای به رشد گیاهان و حیات جانوران کمک می‌کند.
• گازهای گلخانه ای از عبور امواج و تابش های خطرناک خورشید به زمین جلوگیری می‌کنند.
• اوزون که یکی از گازهای گلخانه ای مهم است، تابش های فرابنفش ساطع شده از خورشید را جذب می‌کند و مانع رسیدن آن‌ها به زمین می‌شود.

معایب گازهای گلخانه ای

در کنار ضروری بودن حضور گازهای گلخانه ای در زمین، ازدیاد این گازها باعث گرمایش زمین و به تبع آن، تغییرات اقلیمی و مشکلات بسیاری می‌شود. در ادامه، بررسی می‌کنیم معایب گاز گلخانه ای چیست.

• گرمایش زمین: همانطور که قبلا اشاره شد، ازدیاد گازهای گلخانه ای در زمین باعث افزایش دمای زمین می‌شود. بالا رفتن دمای زمین باعث ذوب شدن یخ‌های طبیعی و تغییرات اقلیمی مانند وقوع سیل و طوفان یا خشکسالی می‌شود.
• افزایش غلظت کربن دی اکسید: غلظت کربن دی اکسید که یکی از پایدارترین گازهای گلخانه ای است، بر زندگی آبزیان تاثیر می‌گذارد و در فرآیند فوتوسنتر گیاهان اخلال ایجاد می‌کند. این تغییرات بر انسان‌ها و جانوران و سیستم تغذیه آن‌ها نیز اثر می‌گذارد.
• بالا آمدن سطح آب‌های طبیعی: به دلیل افزایش گازهای گلخانه ای و اثر گلخانه‌ای، گرمایش زمین اتفاق می‌افتد که مستقیما بر سطح آب‌های طبیعی زمین اثر می‌گذارد. افزایش سطح این آب‌ها می‌تواند خطرات جانی و محیطی بسیاری را به دنبال داشته باشد.
• کاهش محصولات کشاورزی: افزایش دمای زمین می‌تواند بر کشاورزی اثر بگذارد و مقدار محصولات تولیدی را کاهش دهد که می‌تواند برای انسان‌ها مشکلات اقتصادی زیادی را به وجود آورد و حتی باعث قحطی و مشکل در تامین غذا در سراسر دنیا شود.
• تغییرات اقلیمی: تغییرات اقلیمی به وجود آمده در اثر ازدیاد گازهای گلخانه ای باعث تغییر زیستگاه جانوران شده و می‌تواند اکوسیستم مناطق مختلف را تغییر دهد.

عملکرد گازهای گلخانه ای

گازهای گلخانه ای زمین، گرما را در جو به دام می‌اندازند و باعث گرم شدن سیاره می‌شوند. اصلی‌ترین گازهای مسئول اثر گلخانه‌ای شامل کربن دی اکسید، متان، نیتروژن مونوکسید و بخار آب هستند. در کنار این ترکیبات طبیعی، گازهای فلوئوردار مصنوعی نیز به عنوان گاز گلخانه‌ای عمل می‌کنند. هر گاز گلخانه‌ای ویژگی‌های شیمیایی متفاوتی دارد و به مرور زمان از طریق فرآیندهای مختلف از جو حذف می‌شود. برای مثال، کربن دی اکسید توسط چاهک‌های کربن مانند جنگل‌ها، خاک و اقیانوس جذب می‌شود، در حالی که گازهای فلوئوردار تنها در لایه‌های فوقانی جو توسط نور خورشید تخریب می‌شوند.

پینشهاد می کنیم برای درک بهتر این مفاهیم و روش رفتار گازها در محیط‌های مختلف، فیلم آموزش دینامیک گازها فرادرس که لینک آن در ادامه آورده شده است را مشاهده کنید.

میزان اثرگذاری گازهای گلخانه ای

میزان تأثیرگذاری هر گاز گلخانه‌ای بر گرمایش زمین به سه عامل اصلی بستگی دارد:

• میزان گاز موجود در جو: غلظت گازها با واحدهای قسمت در میلیون (ppm)، قسمت در میلیارد (ppb)، یا قسمت در تریلیون (ppt) اندازه‌گیری می‌شود. برای مثال، $$ppm$$ ۱ یعنی در هر یک میلیون مولکول هوا، یک مولکول از آن گاز وجود دارد.
• مدت زمان ماندگاری گاز در جو: که به آن عمر گاز نیز گفته می‌شود.
• میزان کارایی گاز در به دام انداختن گرما: این ویژگی با عنوان پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) شناخته می‌شود و میزان کل انرژی جذب شده توسط گاز طی یک دوره زمانی معین (معمولا ۱۰۰ سال) نسبت به انتشار یک تن کربن دی اکسید را نشان می‌دهد.
• نیروی تابشی (RF): راه دیگری برای سنجش گازهای گلخانه ای و سایر عوامل اقلیمی مانند شدت نور خورشید یا فوران‌های بزرگ آتشفشانی است. نیروی تابشی نشان می‌دهد که یک عامل اقلیمی چه مقدار از انرژی خورشید را روی زمین نگه می‌دارد یا چه مقدار به فضا بازتاب می‌دهد. مقدار مثبت RF نشان‌دهنده اثر گرم‌کنندگی، و مقدار منفی نشان‌دهنده اثر خنک‌کنندگی آن عامل است.

منابع گازهای گلخانه ای

برخی از گازهای گلخانه ای توسط فعالیت‌های انسانی تولید می‌شوند و برخی دیگر به شکل طبیعی به وجود می‌آیند. برخی هم به هر دو روش تولید و منتشر می‌شوند. در ادامه، منابع هریک از گازهای گلخانه ای را توضیح می‌دهیم.

منابع کربن دی اکسید

کربن دی اکسید امروزه به عنوان مهم‌ترین گاز گلخانه‌ای ناشی از فعالیت‌های انسانی تولید می‌شود. حجم تولید شده از این گاز بیشترین سهم را در بین گازهای گلخانه ای تولید شده توسط انسان را دارد. همچنین، کربن دی اکسید به شکل طبیعی نیز توسط چرخه کربن تولید می‌شود اما فعالیت‌های انسانی مانند سوزاندن سوخت‌های فسیلی باعث چند برابر شدن غلظت این گاز در اتمسفر زمین شده است. برخی از فرآیندهای طبیعی مانند تنفس گیاهان و جذب کربن دی اکسید توسط اقیانوس‌ها می‌تواند این غلظت را کاهش دهد. با این حال، انسان‌ها با فعالیت‌های صنعتی و کشاورزی مانند از بین بردن جنگل‌ها و تولید الکتریسیته با سوخت های فسیلی باعث برهم خوردن تعادل این گاز در طبیعت می‌شوند.

کربن دی اکسید از انقلاب صنعتی حدود ۵۰ درصد افزایش یافته است و این افزایش مربوط به فعالیت‌های انسانی مانند سوزاندن سوخت‌های فسیلی و قطع درختان جنگلی در مقیاس زیاد است. یکی از راه‌های کاهش کربن دی اکسید محیط، فرآیند تنفس گیاهان است. پیشنهاد می‌کنیم برای آشنایی با این فرایند، مطلب «فتوسنتز» مجله فرادرس را مطالعه کنید.

منابع گاز متان

گاز متان از منابع مختلفی به دست می‌آید. این منابع مواردی چون فعالیت‌های طبیعی مانند استخراج زغال‌سنگ، تولید و پخش گاز طبیعی تجزیه زباله‌ها و فرآیندهای هضم در حیوانات اهلی و کشاورزی است. از دیگر منابع طبیعی متان می‌توان به اراضی خیس مانند مرداب‌ها و لانه موریانه‌ها اشاره کرد.

حجم بالایی از متان توسط دامداری‌ها، تخلیه زباله‌ها، کشت برنج و روش های قدیمی تولید گاز و نفت تولید می‌شود.

منابع گاز نیتروژن مونوکسید

نیتروژن مونوکسید در نتیجه فعالیت‌های صنعتی و کشاورزی تولید می‌شود. از این فعالیت‌ها می‌توان به سوزاندن پسماند جامد و سوخت‌های فسیلی اشاره کرد. از منابع دیگر گاز نیتروژن مونوکسید، استفاده گسترده از کودهای تجاری و آلی، تولید اسید نیتریک و سوزاندن زیست توده هستند.

مواد شیمیایی سنتزی

برخی از مواد شیمیایی مانند هیدروفلوئورو کربن‌ها، پرفلوئوروربن‌ها، گوگرد هگزافلوئورید و سایر گازهای سنتزی در نتیجه مصارف تجاری، صنعتی و خانگی تولید می‌شوند.

سایر گاز‌ها

برخی دیگر از گازها مانند بخار آب نیز می‌توانند حرارت را در خود حبس کرده و اثر گلخانه‌ای داشته باشند. بخار آب به شکلی طبیعی توسط چرخه آب و اوزون طی چرخه اوزون در استراتوسفر تولید می‌شوند. همچنین اوزون در اثر فعالیت‌های انسانی در تروپوسفر نیز تولید می‌شود.

تولید گازهای گلخانه ای

بنابر گزارش هیئت بین دولتی تغییرات اقلیمی (IPCC)، سوزاندن سوخت‌های فسیلی برای تولید الکتریسیته، بهره‌وری از زمین و کشاورزی و فعالیت‌های صنعتی از عوامل تولید و انتشار حاصل از فعالیت‌های انسانی تمامی گازهای گلخانه ای هستند. در ادامه بررسی می‌کنیم منابع انسانی گاز گلخانه ای چیست.

تولید گرما و الکتریسیته

بنابر گزارشات، سوزاندن زغال‌سنگ، نفت و گاز برای تولید الکتریسیته و گرما، حدود یک چهارم انتشارات حاصل از فعالیت‌های انسانی گازهای گلخانه ای را تشکیل می‌دهد. این فعالیت‌ها به عنوان یکی از بزرگ‌ترین و مهم‌ترین عامل انتشار گازهای گلخانه ای معرفی شده است. طبق گزارشی، در سال ۲۰۲۱ در ایالات متحده حدود ۲۸ درصد انتشارات گازهای گلخانه ای به خصوص کربن دی اکسید، از این طریق منتشر شده است.

کشاورزی و بهره وری زمین

حدود یک چهارم دیگر انتشارات جهانی گازهای گلخانه ای به وسیله کشاورزی و سایر روش های بهره‌وری از زمین به دست می‌آید. برای مثال، مقدار زیادی گاز متان در نتیجه تجزیه کود حیوانی و گازهای تولید شده از این حیوانات به دست آمده است.

گیاهان، درختان و خاک کربن دی اکسید را از هوا جذب می‌کنند. گیاهان و درختان این کار را با استفاده از فرآیند فوتوسنتر انجام داده و خاک محل وجود میکروب‌هایی است که کربن استفاده می‌کنند. بنابراین، فعالیت‌های غیرکشاورزی مانند قطع درختان جنگلی، احیای جنگل و جنگل‌سازی می‌تواند مقدار کربن موجود در محیط را افزایش یا کاهش دهد و بدین ترتیب تعادل مقدار کربن محیط را برهم زند.

فعالیت‌های صنعتی

حدود یک پنجم انتشارات گازهای کلخانه ای در اثر فعالیت‌های صنعتی انجام می‌شوند. این انتشارات مربوط به فعالیت‌هایی مانند تولید محصولات، تولید مواد اولیه صنایع، پردازش مواد غذایی و ساخت و ساز است. این فعالیت‌های گازهایی مانند کربن دی اکسید، متان، نیتروژن مونوکسید و گازهای فلوئوردار تولید می‌کنند.

حمل و نقل

سوزاندن سوخت‌های نفتی مانند بنزین و گازوئیل برای راندن سیستم‌های حمل و نقل در سراسر جهان استفاده می‌شوند. این فعالیت‌ها حدود ۱۴ درصد گازهای گلخانه ای جهان را تولید می‌کنند. برای مثال، در ایالات متحده، حمل و نقل بیشترین درصد انتشار گازهای گلخانه ای را شامل می‌شود. کرین دی اکسید اصلی ترین گاز گلخانه‌ای تولید شده از حمل و نقل است. همچنین، سوزاندن این سوخت‌ها و سایر فرآیندهای حمل و نقل گازهای متان، نیتروژن مونوکسید و گازهای فلوئوردار را نیز تولید می‌کنند.

انتشارات خانگی

فعالیت‌هایی که در ساختمان‌ها و خانه‌ها انجام می‌شود حدود ۶٫۴ درصد گازهای گلخانه ای جهان را منتشر می‌کنند. این انتشارات معمولا شامل گازهای متان و کربن دی اکسید هستند. این گازها در اثر سوزاندن گاز طبیعی و نفت برای گرمایش، پخت و پز، استفاده از یخچال و فریزر و سازماندهی زباله و فاضلاب به دست می‌آید.

سایر منابع

سایر منابع تولید گازهای گلخانه ای مواردی هستند که گازها به طور مستقیم و در اثر سوزاندن سوختهای فسیلی به دست نمی‌آیند. این فرآیندها مواردی مانند استخراج، خالص‌سازی، پردازش و انتقال نفت، گاز و زغال سنگ هستند. این فعالیت‌ها حدود ۹٫۶ درصد انتشارات گازهای گلخانه ای را تشکیل می‌دهند.

مقادیر انتشار گازهای گلخانه ای

از سال ۱۷۵۰ میلادی حدود ۱٫۵ تریلیون کربن دی اکسید به وسیله فعالیت‌های انسانی وارد اتمسفر شده است. در بین کشورهای بزرگ جهان، ایالات متحده با ۲۵ درصد بیشترین سهم از انتشار گازهای گلخانه ای را دارد. چین حدود ۱۵ درصد گازهای گلخانه ای و ۳۱ درصد کربن دی اکسید جهان را تولید می‌کند. این انتشارات باعث بزور تغییرات اقلیمی و اثرهای مخرب بر زندگی انسان‌ها و کشورهای مختلف مانند کشورهای آفریقایی شده است.

اثرات گازهای گلخانه ای بر محیط زیست

در قسمتهای قبل آموختیم منابع گاز گخانه ای چیست. در این قسمت بررسی می‌کنیم نتیجه ازدیاد مقدار گازهای گلخانه ای در اتمسفر چیست. امروزه غلظت گازهای گلخانه ای منتشر شده در اثر فعالیت‌های انساتی بیشتر از همیشه است و دمای زمین در حال بالا رفتن است. بین دوره‌های پیش‌صنعتی و زمان حاضر، دمای زمین حدود ۱٫۱ درجه سانتی‌گراد افزایش یافته است و حدود دو سوم این گرمایش تنها در چند دهه اخیر اتفاق افتاده است.

گرمایش زمین که در اثر سوزاندن سوخت‌های فسیلی و انتشار گازهای گلخانه ای اتفاق می‌افتد، به چند روش انجام می‌گیرد. در ادامه نتایج گرمایش زمین و عواقب انتشار گازهای گلخانه ای نام برده شده است.

• فعالیت‌های انسانی باعث پیش‌آمدهای اقلیمی شدید و مکرری مانند موج‌های گرمایی، طوفان‌ها، خشکسالی و سیل می‌شود.
• بدتر شدن بارش های شدید که باعث مرطوب‌تر شدن مناطق مرطوب و خشک‌تر شدن مناطق خشک می‌شوند.
• افزایش سطح آب‌های طبیعی مانند دریا که به دلیل ذوب شدن صفحه‌های یخی و یخچال‌های طبیعی اتفاق می‌افتد و دمای اقیانوس‌ها را نیز بالا می‌برد.
• تعییر اکوسیستم و زیستگاه جانوران، تغییر گستره جغرافیایی حیوانات، فعالیت‌های فصلی و الگوهای مهاجرتی آن‌ها.

تغییرات اقلیمی می‌تواند بر محل زندگی انسان‌ها، فعالیت‌های آن‌ها و سیستم تغذیه آن‌ها تاثیر بگذارد. دماهای بالاتر باعث افزایش حشرات و بیماری های ناشی از آن‌ها مانند تب دنگی می‌شود. موج‌های گرمایی تولید شده در هر سال دمای بالاتری دارند و می‌توانند برای انسان‌ها و حیوانات خطرات جانی به همراه داشته باشند.. خشکسالی ها و سیل‌های ناشی از تغییرات اقلیمی‌بر کشاورزی تاثیر می‌گذارد. با هر درجه تغییر دمای زمین، محصولات کشاورزی می‌توانند بین ۳ تا ۷ درصد کاهش یابند.

دسترسی محدود یا نبود دسترسی به غذای مناسب می‌تواند باعث مهاجرت عظیم انسان‌ها و نا استواری سیاسی در سرتاسر جهان شود.

سایر عوامل تغییرات اقلیمی

علاوه بر ازدیاد غلظت گازهای گلخانه ای، عوامل دیگری مانندبرخی از مواد شیمیایی و ضریب انعکاس خورشیدی نیز می‌توانند باعث تغییرات اقلیمی مهمی شوند. در ادامه این موارد را توضیح می‌دهیم.

انتشار برخی از مواد شیمیایی

برخی از مواد شیمیایی با اینکه به دلیل حالت فیزیکی‌شان گاز کلخانه‌ای به حساب نمی آیند، می‌توانند تعادل انرژی زمین را بر هم زنند. برخی از آ‌ها مانند آئروسل‌ها، شامل تشعشعات منفی هستند که می‌توانند اثر خنک کنندکی داشته باشند. این درحالی است که برخی دیگر از مواد مانند کربن یا دوده می‌توانند باعث گرم شدن زمین شوند.

ضریب انعکاس خورشیدی (آلبدو)

آلبدو (Albedo) یا ضریب انعکاس خورشیدی، مقدار تابش‌های خوشیدی است که از سطوح مختلف (در این مثال سطح زمین) انجام می‌گیرد. فرآیندهای طبیعی و انسانی می‌توانند بر مقدار آلبدو در مقیاس جهانی اثر بگذارند. برای مثال کاهش مقدار یخ‌های طبیعی باعث انعکاس نور و افزایش آلبدو می‌شوند. همچنین، افزایش منطقه‌هایی با رنگ تاریک مانند راه‌ها و جاده‌ها می‌توانند انرژی خورشید را جذب کرده و باعث کاهش آلبدو شوند.

یادگیری شیمی دانشگاهی با فرادرس

برای درک بهتر این موضوع که گاز گلخانه ای چیست، ابتدا باید با مفاهیمی چون انواع انرژی، روش‌های تبدیل انرژی و انرژی شیمیایی آشنا شویم. همچنین، یادگیری امواج الکترومغناطیسی و طیف سنجی نیز می‌تواند به درک ما از گاز‌های گلخانه‌ای، مولکول‌های موجود در آن‌ها و روش انتشار و عملکرد آن‌ها در محیط کمک کند. پیشنهاد می‌کنیم برای یادگیری این مباحث و مفاهیم، به مجموعه فیلم آموزش شیمی از دروس دانشگاهی تا کاربردی مراجعه کنید که با زبانی ساده ولی کاربردی به توضیح این مسائل و مفاهیم می‌پردازد.

همچنین با مراجعه به فیلم‌های آموزش فرادرس که در ادامه آورده شده است می‌توانید به آموزش‌های بیشتری در زمینه گازهای گلخانه ای دسترسی داشته باشید.

روش کاهش گازهای گلخانه ای

در این مطلب از مجله فرادرس آموختیم مفهوم گازهای گلخانه ای چیست. در طول تاریخ، زمین همواره دستخوش فازهای گرم و سرد مختلف، نیروهای طبیعی مانند اثر خورشید، فوران آتش‌فشان‌ها و تغییر در غلظت گازهای گلخانه ای بوده است. تمامی این تغییرات بر میزان انرژی که زمین از خورشید جذب می‌کند اثر می‌گذارد. اما تغییرت دمای زمین در چند دهه اخیر به خصوص در قرن بیستم و با سرعت کنونی تنها به عوامل طبیعی وابسته نیست.

با وجود عظمت غلظت گازهای گلخانه ای تولید شده توسط فعالیت‌های انسانی، می‌توان مقادیر این گازها را با استفاده از اقدامات جهانی تهاجمی و تغییر دهنده کنترل کرد. بنابر تحقیقات انجام شده، مقدار گازهای گلخانه ای باید تا سال ۲۰۳۰ نصف شده و تا سال ۲۰۵۰ به صفر برسد.

کاهش مقادیر انتشارات گازهای گلخانه ای نیازمند اقدامات محلی، ملی و بین المللی است. در اولین قدم، مقادیر تولیدات، استفاده و آلودگی سوخت‌های فسیلی باید به حداقل برسند. راه‌های پیشگیری از گازهای گلخانه ای، جایگزین کردن انرژی‌های پاک و تجدید پذیر و تکنولوژی‌هایی که مصرف انرژی را کاهش می‌دهند است. اقداماتی چون حفظ و نگه‌داری از جنگل‌ها و پوشش‌های گیاهی، کاهش زباله‌های غذایی و آلودگی‌ها و انتشارات ناشی از آن‌ها برای کاهش گازهای گلخانه ای و گرمایش جهانی نیز باید در دستور کار قرار گیرد.