Χημεία και Αέρια θερμοκηπίου Χημεία και Αέρια θερμοκηπίου

Το φαινόμενο του Θερμοκηπίου Εισερχόμενη Ηλιακή ακτινοβολία Ανακλόμενη Ηλιακή Εξερχόμενη Υπέρυθρη Ακτινοβολία Ακτινοβολία Ατμόσφαιρα Επιφάνεια Γης

Το φαινόμενο του θερμοκηπίου Στο παραπάνω σχήμα φαίνεται πως το διοξείδιο του άνθρακα και το φαινόμενο του θερμοκηπίου συμβάλουν στη αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη μας. Η Γη μας, καθώς θερμαίνεται από τον Ήλιο, εκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία. Φαινόμενο του θερμοκηπίου ονομάζεται η απορρόφηση αυτής της ακτινοβολίας από την ατμόσφαιρα, με αποτέλεσμα η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας να αυξάνεται. Κανονικά τμήμα αυτής της ακτινοβολίας θα έφευγε στο διάστημα. Τώρα, όμως, απορροφάται από διάφορα αέρια τα οποία παράγονται από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Τέτοια αέρια είναι το διοξείδιο του άνθρακα (CO2), το μεθάνιο (CH4), τα οξείδια του αζώτου (ΝΟx) και οι τετραχλωράνθρακες (CFC). Η συνεχής καταστροφή των δασών, τα οποία μετατρέπουν το διοξείδιο του άνθρακα σε οξυγόνο έχει σαν αποτέλεσμα την αύξηση του CO2 στην ατμόσφαιρα. .

ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ

Εκπομπή ρυπαντών

ΑΕΡΙΑ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Διάφοροι ρυπαντές  όπως διοξείδιο του άνθρακα, οξείδια του αζώτου , μεθάνιο , χλωροφθοράνθρακες και το όζον  σχηματίζουν ένα είδος φράγματος που καλύπτει τη γη και λειτουργεί σαν την γυάλινη οροφή  του θερμοκηπίου , το φράγμα αυτό  επιτρέπει την είσοδο της ηλιακής ακτινοβολίας  και αποτρέπει την διαφυγή θερμικής ακτινοβολίας προς το διάστημα. Η παραπάνω λειτουργία συμβάλει στην αύξηση της μέσης ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας. αλλαγές στις παγκόσμιες κλιματολογικές συνθήκες, ή όπως αλλιώς λέγεται το «φαινόμενο του θερμοκηπίου».

ΠΗΓΕΣ των ρυπαντών Σημαντική ευθύνη  από όλους τους ρυπαντές έχει  το διοξείδιο του άνθρακα το οποίο  είναι υπεύθυνο  για το 50% της αύξησης  ενώ για το υπόλοιπο ευθύνονται οι άλλοι ρυπαντές . Η κύρια ανθρωπογενής πηγή των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα είναι η κατανάλωση των καυσίμων για την παραγωγή ενέργειας και τις μεταφορές. Το μεθάνιο προέρχεται από τις χωματερές, τα μηρυκαστικά ζώα, τα ανθρακωρυχεία, τους ορυζώνες. Τα οξείδια του αζώτου από βιομηχανικές δραστηριότητες όπως η παραγωγή του νάϋλον.

Μόλυνση της ατμόσφαιρας

Οι κυριότερες ενώσεις που συμβάλλουν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου Οι κυριότερες ενώσεις που συμβάλλουν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου • Οι ανθρωπογενείς πηγές παίζουν κύριο ρόλο στην εκπομπή σημαντικών θερμοκηπικών αερίων • Η ηλιακή ακτινοβολία και η υδροξυλική ρίζα είναι βασικοί συντελεστές καταστροφής των αερίων αυτών

H ποσότητα του CO2 αυξάνεται κατά 0.3% το χρόνο

Η καταστροφή των δασών Φωτιά καταστρέφει τρόπικο δασος στη Βραζιλία έτσι ώστε να καθαριστει από τα δέντρα και να χρησιμοποιηθεί για γεωργικές καλλιέργειες . Η φωτιά που βλέπετε προκλήθηκε ηθελημένα σε δάσος του Αμαζονίου. Θα καίει ανεξέλεγκτη για εβδομάδες, καταστρέφοντας το δάσος ώστε οι εκτάσεις αυτές να καλλιεργηθούν, εκτάσεις, όμως, που δεν είναι εύφορες και θα χρειαστούν τόννους χημικών λιπασμάτων για να δώσουν σοδειά. Έτσι για ένα αβέβαιο κέρδος, ένας σπάνιος πόρος οξυγόνου χάνεται, χιλιάδες οργανισμοί εξαφανίζονται, σημαντικές ποσότητες πόσιμου νερού καταλήγουν στη θάλασσα και επιβαρύνεται το περιβάλλον με χημικά. Κάθε χρόνο καταστρέφεται δάσος συνολικής έκτασης 50 φορές η έκταση της Ευρωπαϊκής Ένωσης.

Με ροζ χρώμα σημειώνονται οι αποψιλωμένες εκτάσεις άρα μικρότερη δέσμευση CO2 από τα δάση λόγω μείωσης της φωτοσύνθεσης

Υπολογίζεται ότι το 2040 η μέση θερμοκρασία του πλανήτη θα έχει αυξηθεί κατά 5 οC

N2O (Υποξείδιο του αζώτου) • ΄Εχει μεγάλη διάρκεια ζωής και κατορθώνει να φθάσει στη στρατόσφαιρα.Εκεί φωτοδιασπάται σε ΝΟ και κατόπιν μέσω των παρακάτω αντιδράσεων καταστρέφει το όζον: ΝΟ + Ο3 → ΝΟ2 + Ο2 ΝΟ2 + Ο → ΝΟ + Ο2 • Στην τροπόσφαιρα παραμένει αδρανές και δεν περιλαμβάνεται στους ατμοσφαιρικούς ρύπους.

CH4 (Μεθάνιο) • Χρόνος παραμονής στην ατμόσφαιρα περίπου 8,4 χρόνια. • Χρόνος παραμονής στην ατμόσφαιρα περίπου 8,4 χρόνια. • Ο κυριότερος τρόπος καταστροφής του στην τροπόσφαιρα είναι μέσω της αντίδρασης: ΟΗ + CH4 → CH3 + Η2Ο • Καταστρέφεται επίσης σε μικρότερο ποσοστό στην στρατόσφαιρα κατά την αντίδρασή του με ΟΗ, Cl και Ο(1D)

ΠΡΟΣΦΑΤΕΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ

Η συγκέντρωση του CH4 και του N2O στην ατμόσφαιρα τις τελευταίες δύο δεκαετίες:

CFC’s και PFC’s και HFC’s Kωδικός Xημικός Τύπος ODP Xρόνος ζωής (έτη) CFC-11 CFCl3 1 50±5 CFC-12 CF2Cl2 102 Halon 1301 CF3Br 10 65 Halon 2402 CF3CFBr2 6 - HCFC-22 CF2HCl 0.05 13.3 HCFC-123 C2F3HCl2 0.02 1.4 HCFC-124 C2F4HCl 5.9 HCFC-141b C2FH3Cl2 0.1 9.4 HCFC-142b C2F2H3Cl 0.06 19.5 • Διασπώνται από την ηλιακή ακτινοβολία στην στρατόσφαιρα (λ<240nm) εκτός από τα HFCs που διασπώνται και στην τροπόσφαιρα • Ο χρόνος παραμονής αυτών των ενώσεων στην ατμόσφαιρα είναι πολύ μεγάλος • Παρουσιάζουν αυξητικές τάσεις και ιδίως κάποιοι HFC’s όπως ( HFC-23 και HFC -134a)

ΧΡΟΝΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ N2O, CF2Cl2, CH4

Συγκέντρωση CF4, CFC-11, CFC-12, SF4 για μία σειρά ετών

ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ Η έκταση των επιδράσεων των κλιματολογικών αλλαγών στην ανθρώπινη υγεία και στο περιβάλλον δεν είναι πλήρως γνωστή, αλλά μερικές συνέπειες που αρχίζουν και διαφαίνονται είναι: αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη, αύξηση της συχνότητας και της σφοδρότητας των καταιγίδων και άλλων ακραίων καιρικών φαινομένων, λιώσιμο των πολικών πάγων, αύξηση της μέσης στάθμης της θάλασσας

Αύξηση της θερμοκρασίας  Έχει υπολογισθεί  ότι από το τέλος του περασμένου αιώνα  μέχρι σήμερα έχει αυξηθεί η μέση ατμοσφαιρική θερμοκρασία κατά 0,6 oC   Προβλέπεται από πολλούς επιστήμονες  ότι το 2070  θα έχει αυξηθεί κατά 3 oC, αυτή η αύξηση  θα καταστήσει τη γη  θερμή όσο ήταν πριν από 2 εκατομμύρια  χρόνια.  

αύξηση της στάθμης των ωκεανών  κατά ένα μέτρο με αύξησης επιπέδου της θάλασσας π.χ στο Μπαγκλαντές

Η αύξηση της θερμοκρασίας θα προκαλέσει λιώσιμο των των παγετώνων Επάνω, ο Παγετώνας Μιούιρ το 1941 και το 2004. Κάτω, ο Παγετώνας Μακ Κάρτι το 1909 και το 2004.

Το πιθανότερο σενάριο αναφέρει ότι οι πάγοι στους πόλους θα λιώσουν με αποτέλεσμα να ανέβει η επιφάνεια της θάλασσας. Απώλεια μεγάλων χερσαίων εκτάσεων Γόνιμες εκτάσεις θα γίνουν άγονες και αντίστροφα Αυξηση των ακραίων καιρικών φαινόμενων όπως είναι οι θύελλες, οι πλημμύρες και οι ξηρασίες. Ακραία καιρικά φαινόμενα συνέβαιναν πάντα. Όμως η συχνότητα με την οποία παρουσιάζονται τα τελευταία χρόνια, η βιαιότητά τους και κυρίως η βιαιότητα που απειλούν να πάρουν στο άμεσο μέλλον είναι κάτι καινούριο

Γι αυτό είναι απαραίτητη η παγκόσμια μείωση των εκπομπών του CO2

Έμμεσος ρόλος κάποιων αερίων στο φαινόμενο του θερμοκηπίου • CO: Επηρεάζει σημαντικά την χημική αλληλεπίδραση ΟΗ – CH4 – O3. Αντιδρά με τις ρίζες ΟΗ σχηματίζοντας CΟ2 • Η2: Μειώνει τις ποσότητες ΟΗ αυξάνοντας εμμέσως τις συγκεντρώσεις CH4 και HFC’s. • ΝΜVOC’s: Επηρεάζουν μέσω φωτοχημικών αντιδράσεων την συγκέντρωση Ο3 • CFC’s και ΗCFC’s : Αποτελούν θερμοκηπικά αέρια ενώ ευθύνονται και για την καταστροφή του στρατοσφαιρικού όζοντος • ΝΟχ: Δρώντας καταλυτικά μέσω μίας σειράς φωτοχημικών αντιδράσεων συντελούν στην παραγωγή όζοντος

Συμπεράσματα • Παρατηρείται αύξηση των περισσότερων θερμοκηπικών αερίων • Ο ρυθμός αύξησης ή μείωσης των αερίων αυτών εξαρτάται σημαντικά από το ΟΗ και την ηλιακή ακτινοβολία • Υπάρχουν αέρια που διαδραματίζουν έμμεσο αλλά παράλληλα σημαντικό ρόλο στο φαινόμενο του θερμοκηπίου • Οι κλιματολογικές αλλαγές προβλέπονται ποικίλες και σημαντικές αν συνεχιστούν οι αυξητικές τάσεις των συγκεντρώσεων των θερμοκηπικών αερίων

Εκτιμήσεις για το μέλλον • Άνοδος της θερμοκασίας κατά 1,5 – 4,5 ºC. • Άνοδος της μέσης στάθμης της θάλασσας κατά 0,4 – 1m. Περιοχές όπως η Ολλανδία και η Βενετία κινδυνεύουν να χαθούν για πάντα κάτω από τα νερά της θάλασσας σαν νέες Ατλαντίδες • Τα μέσα γεωγραφικά πλάτη πιθανόν να καταστούν πιο ξηρά. • Αύξηση της συχνότητας ακραίων καιρικών φαινομένων όπως τυφώνες, πλημμύρες κ.α.

Τον 20ο αιώνα η μέση θερμοκρασία της γης αυξήθηκε κατά 0. 4 με 0. 8οC Τον 20ο αιώνα η μέση θερμοκρασία της γης αυξήθηκε κατά 0.4 με 0.8οC. Αυτή η αύξηση αναμένεται να συνεχιστεί μέχρι το 2100 όπου η μέση θερμοκρασία της γης αναμένεται να αυξηθεί κατά 1.3 με 4οC. Μία από τις προβλεπόμενες επιδράσεις της κλιματικής αλλαγής είναι η πιθανή αύξηση τόσο της συχνότητας όσο και της έντασης των ακραίων καιρικών φαινομένων,. .

Τροπόσφαιρα και Ο3

Το τροποσφαιρικό όζον καλείται κακό όζον Μεγάλες συγκεντρώσεις όζοντος στην τροπόσφαιρα (6-10km) είναι δείγμα μόλυνσης της ατμόσφαιρας

Τροποσφαιρικό όζον (Ο3) • Το Ο3 παράγεται μέσω φωτοχημικών αντιδράσεων. Σημαντική θεωρείται και η εισροή ποσοτήτων Ο3 από την στρατόσφαιρα. • Το Ο3 είναι σημαντικός ρυθμιστής της οξειδωτικής ικανότητας της τροπόσφαιρας