Quali gas causano il surriscaldamento dell'atmosfera?

I gas che causano il surriscaldamento dell'atmosfera sono quelli che assorbono ed emettono radiazioni a infrarossi. Allo stesso modo, i gas che danneggiano lo strato di ozono contribuiscono al surriscaldamento, perché facilitano una maggiore penetrazione della radiazione ultravioletta.

Il riscaldamento globale è l'aumento della temperatura media nella biosfera terrestre che si verifica a causa dell'effetto serra. Questo effetto è un fenomeno naturale che consiste nel bloccare l'uscita del calore terrestre (radiazione a infrarossi) verso lo spazio esterno.

Gas che producono surriscaldamento. Fonte: una cravatta sciolta [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)]

Questo blocco è esercitato da uno dei gas che compongono naturalmente l'atmosfera terrestre, come il vapore acqueo e la CO2. Questo è un fenomeno che si verifica naturalmente e consente al pianeta di avere una temperatura biologicamente adeguata.

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In che modo i gas riscaldano la terra?

La fonte fondamentale di energia che riscalda la terra è la radiazione solare, in particolare le radiazioni ultraviolette. È parzialmente filtrato dallo strato di ozono (O3) nella stratosfera.

Radiazione ultravioletta (onda corta) che riesce a penetrare nella superficie terrestre e il suo calore viene emesso verso lo spazio come radiazione a infrarossi (onda lunga). Tuttavia, vi è un'influenza umana sul processo a causa dell'emissione artificiale dei gas serra.

Questi gas assorbono ed emettono calore o distruggono l'ozono che regola l'ingresso della radiazione ultravioletta. I gas che contribuiscono all'effetto serra, naturalmente o mediante influenza antropica, sono chiamati gas serra (GHG).

Attenzione speciale a livello globale al riscaldamento globale e alla distruzione dello strato di ozono. Il protocollo Montreal su sostanze che esauriscono lo strato di ozono è un trattato internazionale che è entrato in vigore nel 1989 e regola l'uso di questi gas.

Questo protocollo è stato ratificato da 65 paesi con l'emendamento Kigali del 1 ° gennaio 2019. Da parte sua, il protocollo Kyoto affronta ciò che riguarda il riscaldamento globale.

Nel protocollo Kyoto, sono previsti sei gas serra che sono anidride carbonica, metano, ossido di azoto, idrofluorocarburo, idrocarburo profumato ed esafluoro di zolfo.

Valutare un gas che produce il surriscaldamento è considerato la sua vita utile e il suo potenziale di riscaldamento globale (GWP). Il GWP confronta la quantità di calore intrappolata da un gas con il calore intrappolato da CO2, il cui GWP è standardizzato a 1.

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I gas principali causano il surriscaldamento dell'atmosfera

Vapore d'acqua

Il vapore acqueo è una componente naturale e vitale dell'atmosfera terrestre e un ruolo molto importante nell'effetto serra a causa della sua capacità di assorbire il calore. Inoltre, l'acqua a stato liquido e solido riflette l'energia solare, raffreddando la terra.

Anidride carbonica (CO2)

L'anidride carbonica è il principale gas serra, essendo responsabile di oltre l'80% dell'aumento di questo fenomeno. I livelli di CO2 sono aumentati in modo allarmante a causa dell'attività industriale e di trasporto.

Secondo alcune stime, prima della rivoluzione industriale, la concentrazione atmosferica di CO2 ha raggiunto circa 280 ppm (parti per milione) e nel 1998 ha raggiunto 365 ppm. Ciò rappresenta un tasso di aumento di 1,5 ppm all'anno e un aumento del 31 % rispetto ai 1750 livelli.

Concentrazione di CO2. Fonte: Hannes Grobe 21:17, 5 novembre 2006 (UTC) [CC BY-SA 2.5 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/2.5)]

Quando viene determinata la composizione isotopica dell'attuale CO2 atmosferica, è stato dimostrato che l'aumento deriva dalla combustione dei combustibili fossili e dalla deforestazione. La CO2 agisce che assorbono ed emettono radiazioni a infrarossi e ha una vita utile da 5 a 200 anni.

Metano (ch4)

Il metano è il secondo gas serra che contribuisce a circa il 17 % del riscaldamento, attraverso l'assorbimento del calore e l'irradiazione. Sebbene gran parte di questo gas si verifichi naturalmente fondamentalmente nelle paludi, c'è un importante contributo umano (circa il 50%).

Concentrazione di metano. Fonte: metano-globale-aege-2006.JPG: NOAADERIVATIVE Work: Ortisa [dominio pubblico]

Circa il 60% del metano che attualmente esiste nell'atmosfera è un prodotto delle attività umane (antropiche). Tra le principali fonti antropiche ci sono il bestiame dei ruminanti, la coltivazione del riso, lo sfruttamento dei combustibili fossili e la combustione della biomassa.

I livelli stimati di questo gas prima dell'era industriale sono 700 ppb (parti per miliardo) e nel 1998 ha raggiunto 1.745 ppb, che rappresenta un aumento del 149%. Tuttavia, il metano presenta una vita utile nella bassa atmosfera, raggiungendo solo 12 anni.

Ossidi di azoto (NOX)

NOx, in particolare l'ossido di azoto, contribuisce alla distruzione dell'ozono stratosferico aumentando la quantità di radiazioni ultraviolette che penetrano nella terra. Questi gas provengono dalla produzione industriale di acido nitrico, acido adipico e uso di fertilizzanti.

L'ossido di azoto (N2O) aveva una concentrazione atmosferica di 270 ppb prima dell'era industriale, per raggiungere in seguito 314 ppb nel 1998. Ciò rappresenta un aumento del 16% nella sua concentrazione e ha una vita utile di 114 anni che lo rende molto problematico.

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Idrofluorocarbone (HFC)

Sono gas utilizzati in varie applicazioni industriali, sostituendo il CFC Limited dall'accordo di Montreal. Tuttavia, gli HFC colpiscono ugualmente lo strato di ozono e hanno un'elevata permanenza attiva nell'atmosfera (fino a 260 anni).

Questi gas non esistevano nell'atmosfera, sono stati introdotti dall'essere umano e nel caso di HFC-23 raggiunge una concentrazione di 14 ppt (parti per trilione).

Idrocarburo perflinato (PFC)

I PFC si verificano nelle strutture di incenerimento per il processo di fusione in alluminio. Come se gli HFC hanno un'alta permanenza nell'atmosfera e influenzano l'integrità dello strato di ozono stratosferico.

Sulphur Hexafluororo (SF6)

Questo è un altro gas il cui effetto di surriscaldamento passa attraverso la distruzione dello strato di ozono. È utilizzato in apparecchiature ad alta tensione e nella produzione di magnesio e ha un'elevata permanenza nell'atmosfera.

Clorofluorocarbonados (CFC)

Il CFC è un potente gas serra che danneggia l'ozono stratosferico ed è regolato nel quadro del protocollo di Montreal.  Tuttavia, in alcuni paesi è ancora utilizzato, tale è il caso della Cina.

Il danno allo strato di ozono è causato dagli atomi di cloro che si dissociano quando vengono battuti dalla radiazione ultravioletta.

I principali clorofluorocarbonos sono CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-13, CFC-114 e CFC-115. Questi gas non esistevano nell'atmosfera, ma nel 1998 il CFC-11 ha già raggiunto 268 PPT, con una vita utile di 45 anni.

Metilcloroform o triciclean (CH3CCL3)

È un particolare tipo di CFC, usato come pulizia di solvente e metallo. Durante la decomposizione emette gas di cloruro, i cui atomi di cloro contribuiscono alla distruzione dello strato di ozono.

Ozono truposferico (O3)

L'O3 troposferico è l'ozono che si forma a livello del suolo, tra la superficie e 18 km di altezza. Sebbene l'ozono stratosferico aiuti a ridurre il surriscaldamento globale riducendo le radiazioni ultraviolette, le radiazioni troposferiche generano riscaldamento.

Smog in Harbin (Cina). Fonte: Fredrik Rubenson [CC BY-SA 2.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/2.0)]

È stato proposto che l'effetto dell'ozono troposferico sia contraddittorio. Da un lato genera un riscaldamento superficiale della Terra, ma allo stesso tempo elimina altri gas serra.

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In ogni caso, O3 è un gas tossico che produce danni polmonari, oltre a deteriorare vari materiali.

Clorodifluorometano (HCFC-22)

Questo è il cosiddetto R-22, un gas incolore e fino a poco tempo fa il più utilizzato nell'attrezzatura di raffreddamento. Tuttavia, oggi è proibito in gran parte del mondo per il suo effetto negativo sullo strato di ozono.

Cloruro di carbonio o tetracloruro di carbonio (CCL4)

È organizzato oggi proibito in molte parti per la sua tossicità, ma che è stato ampiamente usato come refrigerante, estinguente, sgrassatore e agente di pesticida. Quando questo composto viene degradato, genera sostanze derivate che influenzano lo strato di ozono.

Tetrafluorometano o perfluorometano (CF4)

È un gas noto come R-14 e usato come refrigerante, ma ha un'alta capacità di assorbimento ed emissione di energia ultravioletta. Hai un tempo di vita nell'atmosfera di oltre 50.000 anni e un potenziale di riscaldamento globale 6 6.500.

Secondo Guinness World Records, il tetrafluorometano è il gas serra più persistente sebbene la sua bassa proporzione nell'atmosfera limita il suo effetto.

Hexafluoroetan (C2F6)

È utilizzato nei refrigeranti e nella produzione di alluminio, poiché grazie all'alta energia dei suoi legami di massiccio di carbonio è molto stabile. Questo assegna una lunga durata, almeno 500 anni.

Allo stesso modo, ha un elevato potenziale di assorbimento delle radiazioni a infrarossi, fa un problema per la temperatura globale. Hexafluoroetan fa parte dell'elenco dei gas serra del gruppo di esperti intergovernativi sui cambiamenti climatici (IPCC).

Sulphur Hexafluororo (SF6)

È un gas non tossico, cinque volte più pesante dell'aria, con un indice da 176 (20 GWP (20.000 volte più di CO2). D'altra parte, ha una vita utile di 3.200 anni, sebbene perché è così denso che non aumenta gli alti strati dell'atmosfera.

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