گازهای گلخانه‌ای
تعریف گازهای گلخانه‌ای
گازهای گلخانه ای (greenhouse gases) به گاز هایی که گرما را در جو به دام می اندازند گفته می شود. در این مطلب، به انواع گازهای گلخانه ای نحوه انتشار و حذف گازهای گلخانه ای اصلی پرداخته می‌شود.
انواع گازهای گلخانه‌ای
دی اکسید کربن (CO2): دی اکسید کربن از طریق احتراق سوخت های فسیلی( زغال سنگ، گاز طبیعی و نفت)، مواد زائد جامد ،درختان و دیگر مواد بیولوژیکی و همچنین از برخی واکنش های شیمیایی به جو وارد می شود. این گاز از طریق گیاهان به واسطه مشارکت در چرخه بیولوژیکی از جو حذف می‌شوند.
متان (CH4): متان در طی تولید و انتقال زغال سنگ، گاز طبیعی و نفت منتشر می شود. همچنین، این گاز می تواند از طریق پرورش دام، فعالیت های مختلف کشاورزی و با تجزیه زباله های ارگانیک در محل ذخیره زباله های شهری نیز به جو منتشر شود.
اکسید نیتروس (N2O): اکسید نیتروس از طریق کشاورزی، فعالیت های صنعتی، احتراق سوخت های فسیلی و مواد زائد جامد و همچین از طریق تصفیه فاضلاب به جو منتشر می شود.
گازهای فلوئوردار: هیدروفلروکربن، پرفلروکربن، سولفورهگزافلوراید و نیتروژن تری فلوراید، از جمله گازهای گلخانه ای قوی هستند که از فعالیت های مختلف صنعتی به جو وارد می شوند. از گازهای فلوئوردار اغلب به عنوان مواد مکمل در تخریب لایه ازن در استراتوسفر یاد می شود. این مواد عموما، از نظر کمی، در مقادیر بسیار کم منتشر می شوند اما چون خاصیت گلخانه ای قوی دارند به عنوان گازهایی با پتانسیل بالا در گرمایش جهانی شناخته می شوند.
عوامل تولید گازهای گلخانه ای
عوامل عمده در تولید گازهای گلخانه ای اتومبیل ها، کارخانه ها، جنگل زدایی و … هستند. افزایش تعداد کارخانه ها و اتومبیل باعث افزایش میزان این گازها در جو می شود. بررسی کردیم که این گازها چه نقش و عملکردی دارندو اجازه نمی دهند تابش خورشید از زمین خارج شود و در واقع مانند پتو عمل کرده و دمای سطح زمین را افزایش می دهند. که این امر خود منجر به گرم شدن کره زمین می شود.
عوامل اصلی اثر گازهای گلخانه‌ای روی تغییر اقلیم
چه مقدار از این گاز در جو وجود دارد؟
مقدار یک گاز مشخص در هوا به صورت غلظت بیان می شود. هر چه انتشار یک گاز گلخانه ای به جو بیشتر باشد، غلظت آن نیز بالاتر است. غلظت این گازها به صورت ppm و ppb بیان می‌شود. یک ppm برابر با یک قطره آب محلول در 13 گالن مایع است.
این گاز چه مدت در جو باقی می ماند؟
زمان ماند گازهای مذکور متفاوت است و از چند سال تا چند هزار سال تغییر می‌کند. هر کدام از این گازها به اندازه کافی در جو می‌ماند تا کاملا مخلوط شوند. یعنی مقدار اندازه‌گیری شده در جو بدون توجه به منبع انتشار، تقریبا در تمام جهان یکسان باشد.
با چه شدتی روی جو اثر دارند؟
برخی از این گازها اثرات بیشتری در زمینه گرم‌تر شدن زمین دارند. برای هر گاز گلخانه‌ای، پتانسیل گرمایش جهانی (GWP)، محاسبه شده است که نشان دهنده زمان ماند گاز در جو و میزان توانایی آن در جذب انرژی است. گازهای با GWP بالاتر انرژی بیشتری جذب می کنند و اثر بیشتری روی گرمایش جهانی دارند.
کربن دی اکسید یکی از گازهای گلخانه‌ای
کربن دی اکسید یک گاز گلخانه‌ای اولیه است که از طریق فعالیت های انسانی منتشر می شود. این گاز به صورت طبیعی به عنوان بخشی از چرخه کربن( چرخه طبیعی کربن بین هوا، اقیانوس، خاک، گیاهان و حیوانات) در جو زمین وجود دارد. فعالیت های انسانی از دو طریق چرخه کربن را تحت تاثیر قرار داده است: اول با اضافه کردن کربن دی اکسید بیشتر به جو و دوم با تاثیر روی پتانسیل سینک های طبیعی همچون جنگل ها و خاک برای حذف این گاز از جو و ذخیره آن در خود.
اگرچه کربن دی اکسید از منابع طبیعی مختلفی نیز منتشر می شود، اما انتشارات انسانی آن از زمان انقلاب صنعتی باعث افزایش چشم‌‌گیر آن در جو شده است. فعالیت اصلی انسانی که باعث انتشار CO2 می شود همان سوزاندن سوخت های فسیلی( زغال سنگ ،گاز طبیعی و نفت) برای تامین انرژی و حمل و نقل است؛ اگرچه، فرآیندهای صنعتی و تغییر کاربری زمین در برخی موارد نیز باعث انتشار این گاز گلخانه ای می شود.
منابع انتشار دی اکسید کربن
حمل و نقل: احتراق سوخت های فسیلی مثل بنزین و دیزل برای رفت و آمد مردم و جابه‌جایی وسایل، بزرگترین منبع انتشار CO2 است. حمل و نقل شامل منابعی همچون بزرگراه ها و وسایل مسافربری، سفرهای هوایی، سفرهای دریایی و ریلی می باشد.
برق: برق مهم‌ترین منبع تامین انرژی منازل، مشاغل و صنایع است. در سال 2019، احتراق سوخت های فسیلی برای تولید برق دومین منبع انتشار CO2 شناخته شد. انواع مختلف سوخت های فسیلی، مقادیر متفاوتی CO2 تولید می کنند. برای تولید مقدار معینی برق، سوزاندن زغال سنگ بیشتر از گاز طبیعی و نفت، CO2 منتشر می کند.
صنایع: بسیاری از فرآیند های صنعتی به واسطه استفاده از سوخت های فسیلی، CO2 منتشر می کنند. برخی فرآیندها از طریق واکنش های شیمیایی بدون احتراق، CO2 تولید می کنند که از دست موارد می توان به تولید محصولات معدنی مثل سیمان، تولید فلزات مثل آن و فولاد و تولید مواد شیمیایی اشاره کرد. بسیاری از فرآیندهای صنعتی از برق نیز استفاده می‌کنند، بنابراین به صورت غیر مستقیم در زمینه تولید برق نیز باعث انتشار کربن دی اکسید می شوند.
کربن دی اکسید به طور پیوسته بین هوا، اقیانوس و سطح زمین ردو بدل می شود، و این گاز توسط بسیاری از میکروارگانیسم ها، گیاهان و حیوانات تولید و جذب می شود. در غیاب اثرات انسانی، انتشار و حذف کربن دی اکسید توسط طبیعت و عوامل طبیعی در حالت تعادل است. از زمان انقلاب صنعتی حدود سال 1750، فعالیت های انسانی به صورت قابل توجهی با اضافه کردن CO2 و دیگر گازهای گلخانه ای به جو، باعث تغییر اقلیم شده است.
کاهش انتشار کربن دی اکسید
موثرترین راه کاهش انتشار کربن دی اکسید، کاهش استفاده از سوخت های فسیلی می باشد. بسیاری از استراتژی ها برای کاهش کربن دی اکسید بر مبنای کاهش انتشارات از تولید انرژی برای منازل، مشاغل، صنایع و حمل و نقل می‌باشد.
| استراتژی | مثال هایی برای کاهش انتشارات |
| بهینه سازی انرژی | بهبود عایق کاری ساختمان، مسافرت با وسایل نقلیه بهینه، استفاده از وسایل نقلیه کم مصرف |
| حفاظت انرژی | کاهش مصارف شخصی انرژی با خاموش کردن لامپ های اضافی، کاهش مسافت سفر با وسایل نقلیه که منجر به کاهش مصرف احتراق مواد پتروشیمی می‌شود |
| تغییر سوخت | تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر و استفاده از سوخت هایی که کربن کمتری دارند |
| جذب و جداسازی کربن | مجموعه ای از تکنولوژی ها که می توانند انتشارات کربن دی اکسید را به صورت قابل ملاحظه ای از کارخانه های جدید و موجود زغال سنگ ، گاز و برق، فرآیندهای شیمیایی و دیگر منابع ثابت کاهش دهد. مثلا جذب کربن دی اکسید از دودکش ها قبل از ورود به جو، انتقال آن توسط خطوط لوله و تزریق آن در اعماق زمین. |
| تغییر کاربری زمین و مدیریت زمین |
کربن دی اکسید جوی بخشی از چرخه جهانی کربن است و بنابراین سرنوشت آن تابع پیچیده ای از فرآیندهای ژئوشیمیایی و بیولوژیکی است. بخشی از کربن دی اکسید اضافی به سرعت جذب می‌شود (مثلا توسط سطح اقیانوس‌ها) اما بخش دیگر آن برای هزاران سال در جو می‌ماند.
خطرناک ترین گاز گلخانه ای
در بین گازهایی که موجب تشدید اثر گلخانه‌ای می‌شوند، بخار آب نقش مهم‌تری ایفا می‌کند اما خطرناک‌ترین گاز دی‌اکسید کربن(co2) شناخته می شود؛ زیرا مدت‌زمان بیشتری در طبیعت باقی می‌ماند و به همین دلیل نیز تهدید خطرناک‌تری محسوب می‌شود.
تاثیر گازهای گلخانه ای بر آلودگی هوا
کاهش میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌تواند به دو شکل صورت پذیرد:
الف) حذف و یا کاهش سوخت‌های فسیلی (که هم منبع CO2 و هم منبع برخی از آلاینده‌ها است) و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر
ب) استفاده از فیلترهای حذف کننده گازهای گلخانه‌ای
در روش اول، حذف و یا کاهش سوخت‌های فسیلی می‌تواند علاوه بر کاهش گازهای گلخانه‌ای CO2، CH4 و N2O، به طور مستقیم باعث کاهش آلاینده‌هایی چون SO2، NOx، ذرات معلق، CO و O3 و بهبود کیفیت هوا شود. اما استفاده از فیلترهای جذب گازهای گلخانه‌ای منتشر شده مثلا ذخیره سازی گاز CO2 در بستر اقیانوس‌ها بدون حذف و یا کاهش سوخت‌های فسیلی، اثری بر کاهش آلودگی هوا ندارد. البته استفاده از فیلترها و حذف گازهای گلخانه‌ای با هزینه های بالایی که در پیش دارد در کشورهای در حال توسعه امکان پذیر نیست و لذا سیاست‌های کاهش انتشار بر روش اول یعنی کاهش سوخت‌های فسیلی تمرکز دارد؛ پیش تر گفتیم که این روش خود باعث کاهش گازهای آلاینده می شود.
شرکت مهندسان مشاور آرین ستاک اندیش
محیط زیست برای ما
ما برای محیط زیست
شرکت مهندسین مشاور آرین ستاک اندیش با بیش از یک دهه تجربه موفق در زمینه مهندسی محیط زیست و HSE و انررژی با کادری متخصص و مجرب آماده همکاری در زمینه کاهش و کنترل آلاینده‌ها از منابع ساکن و متحرک می‌باشد.
