Wskaż Lidera Polskiej Chemii













Logo Chemical Online

Powiązanie między jakością powietrza a globalnym ociepleniem

11.03.2008 14:29:50

Globalne ocieplenie jest rezultatem przyjmowania przez Ziemię większej ilości promieniowania, którego nie może ona wypromieniować ze swojej powierzchni. Część oddawanego przez Ziemię promieniowania jest zatrzymywana przez gazy obecne w powietrzu i tu leży przyczyna ocieplenia, zwanego efektem cieplarnianym.

Gazy absorbujące i reemitujące promieniowanie z powierzchni Ziemi noszą nazwę gazów cieplarnianych. Są to:
• Dwutlenek węgla wytwarzany w procesie spalania;
• Metan, którego głównymi źródłami są naturalne wycieki, rolnictwo i składowiska odpadów;
• Troposferyczny ozon, tworzący się w reakcji fotochemicznej tlenków azotu z lotnymi związkami organicznymi (VOC), który jest już obiektem działań legislacyjnych na całym świecie;
• Podtlenek azotu powstający w wyniku spalania biomasy, nawozów azotowych i ścieków.
Wszystkie wymienione gazy cieplarniane różnią się czasem życia w atmosferze. Dwutlenek węgla, podtlenek azotu i metan mają typowe okresy trwania wynoszące odpowiednio 100, 120 i 12 lat. Ozon charakteryzuje się znacznie krótszym okresem życia w atmosferze (jeden miesiąc) i dlatego jako gaz cieplarniany nie jest obiektem aż tak dużej uwagi.

Rządy państw są zaniepokojone długofalowymi skutkami globalnego ocieplenia. W rzeczy samej, modele klimatyczne przewidują, że podwojenie się stężenia dwutlenku węgla doprowadzi do ocieplenia się powierzchni Ziemi o średnio 3°C.
Podczas gdy rządy państw koncentrują się na poprawianiu jakości powietrza, głównym zmartwieniem jest kwestia ograniczenia globalnego ocieplenia. W tym miejscu my idziemy po śladach powiązań pomiędzy jakością powietrza a globalnym ociepleniem i wskazujemy strategie korzystne dla każdej ze stron.

Wymuszanie promieniowania
Temperatura powierzchni Ziemi jest określana na podstawie równowagi pomiędzy promieniowaniem zaabsorbowanym i wyemitowanym do atmosfery. Wymuszanie promieniowania jest definiowane jako zmiana równowagi promieniowania z roku 2005 w odniesieniu do 1750 r. Obliczenia wymuszania promieniowania prowadzi się dla głównych gazów cieplarnianych, a ostatnio także dla cząsteczek (PM). W tabeli 1 wymienione zostały najlepsze wartości szacunkowe wymuszania promieniowania. Te o dodatnich wartościach wymuszania promieniowania przyczyniają się do narastania efektu cieplarnianego, a wśród nich znalazły się także cząstki podstawowe. Te o ujemnych wartościach wymuszania promieniowania ograniczają efekt cieplarniany i zaliczamy do nich cząstki wtórne. Jest oczywiste, że aby na dłuższą metę uporać się z efektem cieplarnianym należy poważnie obniżyć emisję dwutlenku węgla. Ograniczenie emisji metanu nastręcza większych trudności, ponieważ w znacznym stopniu występuje ona naturalnie. Z ozonem już sobie poradzono dzięki procesowi CAFE (ang. Clean Air for Europe).

Cząstki podstawowe
Unia Europejska jest właśnie w przededniu ukończenia procesu CAFE, gdzie nacisk został przesunięty na kontrolę cząstek (PM), głównie cząstek podstawowych wydobywających się z silników typu diesla. Ten typ silników zdobył popularność i jest obecnie postrzegany jako oszczędny i ekologiczny – charakteryzuje się niższą emisją CO2 na kilometr niż jego odpowiednik napędzany benzyną. Jednakże niektóre kraje, takie jak Francja i Austria donoszą o gwałtownym wzroście liczby nowych samochodów z silnikiem diesla. Dlatego przesunięto nacisk na ściślejszą kontrolę emisji z tych silników, zarówno pod kątem PM jak i NOx.
Cząsteczki podstawowe mają dodatnie wartości wymuszania promieniowania (tabela 1), a więc przyczyniają się do postępowania globalnego ocieplenia. To musi zostać zredukowane. Wiedząc, że w miesiącach letnich podstawowe PM reprezentują w przybliżeniu połowę wszystkich miejskich PM2.5, priorytetową kwestią przy poprawianiu jakości powietrza i radzeniu sobie z globalnym ociepleniem jest ograniczenie emisji podstawowych PM.

Cząstki wtórne
Wkład cząstek wtórnych w PM2.5 w miesiącach letnich jest równy połowie tej ostatniej wartości, a w atmosferze występują ich dwa główne typy. Są to aerozole nieorganiczne, takie jak siarczany amonu i azotany amonu, a także wtórne aerozole organiczne, tworzące się w dużym stopniu w reakcjach fotochemicznego utleniania terpenów pochodzących z naturalnych źródeł biogennych. Czas życia takich cząstek wtórnych wynosi około jednego tygodnia.
Prawdziwość oceniania stężeń cząstek wtórnych jest uzależniona od modeli jakości powietrza. Podczas miesięcy letnich azotany amonu stanowią niemalże 50% wtórnych PM w Europie, siarczany amonowe jakieś 30%, a wtórne aerozole organiczne to około 15%. Te dane zostały przedstawione w tabeli 2 – Procent składników aerozoli wtórnych.
Około 85% wszystkich wtórnych aerozoli organicznych tworzy się z naturalnych węglowodorów, takich jak terpeny, a zaledwie 15% jest skutkiem działalności człowieka. Wracając do danych przedstawionych w tabeli 1, jest oczywiste, że wymuszanie promieniowania w przypadku wszystkich aerozoli wtórnych przyjmuje wartości ujemne, a więc pomagają one ograniczyć globalne ocieplenie. Azotany amonu mają wartość wymuszania promieniowania równą –0,1W/m2, a siarczany amonu –0,4W/m2, co pokazuje, że przyczyniają się one do redukcji globalnego ocieplenia. Obecnie zmniejsza się emisja zarówno siarczanów, jak i azotanów amonu, a więc doprowadzi to do tymczasowego wzmożenia globalnego ocieplenia klimatu. Obecnie jest więcej wtórnych aerozoli organicznych niż w 1750 r., a zatem ich wymuszanie promieniowania o nieznacznie ujemnych wartościach jest bliskie poziomu azotanów amonu. Ze względu na to, w niewielkim stopniu ograniczają one globalne ocieplenie. Cząstki wtórne w umiarkowanym stopniu przyczyniają się redukcji globalnego ocieplenia, a zatem nie powinny przykuwać uwagi państw europejskich.

Działania na przyszłość
Rządy państw europejskich poczyniły znaczne wysiłki mające na celu poprawę jakości powietrza, a w następnej dekadzie ma dalej zostać ograniczony ozon. Ich starania zwróciły się teraz ku zredukowaniu cząstek podstawowych, które w miesiącach letnich stanowią połowę wszystkich PM2.5. Ograniczenie ozonu i cząstek podstawowych pomoże powstrzymać globalne ocieplenie, ponieważ wymuszanie promieniowania w przypadku obu tych czynników zanieczyszczających środowisko przyjmuje wartości dodatnie.

Jednakże aerozole wtórne charakteryzuje wymuszanie promieniowania o wartościach ujemnych, a więc ich wpływ na ograniczenie globalnego ocieplenia jest korzystny. Przewiduje się, że w następnej dekadzie emisja wtórnych azotanów i siarczanów amonowych będzie dalej ograniczana. Podczas, gdy przyczyni się to do zmniejszenia zanieczyszczenia powietrza, jednocześnie spowoduje tymczasowe wzmożenie globalnego ocieplenia klimatu. Wtórne aerozole organiczne mają korzystny wpływ na ograniczenie globalnego ocieplenia, a biorąc pod uwagę, że pochodzą one ze źródeł naturalnych, ich stężenie raczej nie ulegnie zmianie.

Unia Europejska odegrała znaczącą rolę w podnoszeniu jakości powietrza i teraz musi odnieść się do problemu ograniczenia emisji dwutlenku węgla, co pozwoli kontrolować proces globalnego ocieplenia.
drukuj ten artykuł drukuj ten artykuł  |   poleć artykuł znajomemu poleć artykuł znajomemu
Najświeższe informacje w kanale RSS Najświeższe informacje w kanale RSS (jak używać)