گازهای گلخانه ای (Greenhouse Gases)

گفته می شود که دو پدیده زیر:

• افزایش دمای کره زمین و تغییرات اقلیمی ناشی از آن.
• اپیدمی کرونا.

از لحاظ وسعت دامنه و جهان شمول بودن از بعد از جنگ جهانی دوم در جهان بی سابقه بوده است. مقابله با چنین پدیده هائی نیازمند عزم و اراده همگانی، به ویژه در عالی ترین سطوح اجرائی (دولت ها) درسطح جهان می باشد.

تغییرات دمای زمین در روند انقلاب های صنعتی در شکل زیر ارائه شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

گفتنی است که دمای کره زمین ثابت نبوده و با توجه به دوره های فعالیت خورشید، و نیز فوران های آتشفشانی زمین و مقدار گازهای گلخانه ای اتمسفر کره زمین، زمین به طور طبیعی به صورت تناوبی دوره های سرد و گرم دارد. ولی روند تغییرات دمای کره زمین از اوائل قرن بیستم ببعد فراتر از این روند طبیعی بوده و همانطور که در شکل زیر دیده می شود به طرز نگران کننده ای افزایشی شده است.

 

.

کاوش های علمی مهم ترین عامل برهم زننده تعادل طبیعی دمائی کره زمین را، انباشت گازهای گلخانه ای در جو زمین میداند. لذا از لحاظ اهمیت موضوع، در این گزارش ابتدا در مورد منشا گازهای گلخانه ای، انواع آنها و چگونگی تاثیر آنها بر اتمسفر زمین بحث خواهد شد. سپس به راه های مقابله با گرمایش محیط زیست پرداخته خواهد شد و به اقدامات دولت ها برای برپائی سیستم حمل و نقل سازگار با محیط  زیست اشاره می گردد.

 

تشریح پدیده گازهای گلخانه ای

افزایش دمای کره زمین ناشی از زیاد شدن گازهای گلخانه ای در جو کره زمین است. توضیح اینکه 30 درصد انرژی تابشی دریافتی از خورشید، در برخورد با جو زمین منعکس شده و به فضا بر می گردد. 70 درصد انرژی تابشی باقیمانده از جو عبور کرده و صرف گرمایش کره زمین می شود. سطح زمین پس از گرم شده و گرمای دریافتی را به صورت اشعه مادون قرمز به فضا بازتاب می کند. تنها 10 درصد این انرژی بازتاب شده به فضا میرود و 90 درصد آن توسط گازهای موجود در اتمسفر زمین جذب می گردد. این انرژی مجددا به زمین منعکس شده و صرف گرم کردن بیشتر کره زمین میگردد. به عبارت ساده تر، انرژی گرمائی بین جو و زمین به دام می افتد. این پدیده تاثیر گازهای گلخانه ای (Greenhouse Effect) نام دارد.  

این پدیده به صورت شماتیک در شکل زیر نشان داده شده است.

 

گفتنی است که پدیده گازهای گلخانه ای در نظام طبیعت پدیده خوبی است، زیرا که میانگین دمای سطح کره زمین را در حدود 15 درجه سانتیگراد نگه میدارد. بدون وجود این پدیده کره زمین سرد و یخبندان و ادامه حیات غیرممکن می شد. شواهد حاکی است که برای زمان های طولانی غلظت گازهای گلخانه ای در جو زمین بین 200 تا 280 پی پی ام (part per million) در نوسان بوده، در حالیکه طی یک قرن اخیر مقدار آن به 400 پی پی ام افزایش یافته است. این افزایش ناشی از فعالیت های انسان، مانند سوزاندن سوخت های فسیلی و از بین بردن جنگل ها است.

 

گازهای گلخانه ای و مشخصات آنها 

مهم ترین گازهای گلخانه ای در جو کره زمین عبارتند از:

• گاز کربنیک، (carbon dioxide)
• متان، (methane)
• اکسید های ازت، (nitrous oxides)
• بخار آب، (water vapor)
• گازهای فلورین. (fluorinated gases)

در بین گازهای فوق، چهار گاز اول به طور طبیعی در طبیعت وجود دارد و تنها گازهای فلورین به صورت مصنوعی به دست بشر برای مصارف صنعتی تولید می شود. مثلا قبلا به عنوان سیال وسایل خنک کننده (CFCs gases) در تجهیزات برودتی استفاده میشد.    

تاثیر هرکدام ازین گازها در گرمایش کره زمین متفاوت است و به سه عامل مربوط می شود:

1 – مقدار آن در فضا : غلظت گازها در فضا با توجه به غلظت آنها با part per million (ppm) و یا  part per billion (ppb) و یا  part per trillion (ppt) بیان می شود.

2 – ماندگاری (lifetime) گاز در فضا.

3 – قابلیت گاز در گرمایش زمین (global warming potential : GWP) : به مقدار انرژی جذب شده توسط یک گاز در یک دوره معین در مقایسه گاز کربنیک (به عنوان گاز مبنا)، قابلیت گرمایشی جهانی آن گاز گفته می شود. 

مقدار هرکدام ازین گازهای گلخانه ای در فضا و مقایسه قابلیت گرمایشی آنها در دو شکل زیر نشان داده شده است.

 

مشخصات گازهای گلخانه ای:

• گاز کربنیک

گازکربنیک  (CO₂) حدود 76 درصد گازهای گلخانه ای جو را تشکیل می دهد. این گاز توسط جنگل ها و اقیانوس ها و زمین و درختان جذب می شود. از لحاظ ماندگاری، وقتی گازکربنیک وارد جو شود، 40 درصد آن پس از صد سال و 20 درصد پس از هزار سال باقی می ماند.

• متان

اگرچه مقدار گاز متان (CH₄) در جو زمین کمتر از گازکربنیک می باشد، ولی قابلیت گرمایشی جهانی گاز متان  25 برابر گازکربنیک می باشد، و حدود 16 درصد گازهای گلخانه ای جو را تشکیل می دهد.

• اکسید های ازت

تاثیر گرمایشی اکسیدهای ازت (NO_x) 300 برابر گازکربنیک است. اکسید های ازت 6 درصد گازهای گلخانه ای را تشکیل می دهد و بیش از یک قرن در فضا باقی می ماند.

• گازهای فلورین

گازمصنوعی است که توسط انسان ساخته شده و کاربرد های مختلف صنعتی دارد. چهار دسته از این گازها وجود دارد که عبارتند از hydrofluorocarbons (HFCs), perfluorocarbons (PFCs), sulfur hexafluoride (SF₆), nitrogen trifluoride (NF₃)

اگرچه گازهای فلورین فقط 2 درصد گازهای گلخانه ای را تشکیل می دهند ولی تاثیر گلخانه ای آنها هزار تا ده هزار برابر گازکربنیک است و برای زمان های طولانی در فضا باقی می مانند.

• بخار آب

بخار آب با سایر گازهای گلخانه ای متفاوت است زیرا که غلظت آن در جو مستقیما به فعالیت های بشر مربوط نیست، در حقیقت مقدار آن در جو تابع سایر گازهای گلخانه ای است، زیرا هرقدر سایر گازهای گلخانه ای بیشتر شود، دما بالاترمی رود و آب بیشتری تبخیر شده و مقدار بخار آب افزوده می شود. برعکس اگر گازهای گلخانه ای کم شود، دما کاهش یافته و مقدار بخار آب کمتر می شود.

 

منشا گازهای گلخانه ای

قبلا گفته شد که گاز کربنیک و گازهای متان و اکسید ازت حاصل فعل و انفعالات طبیعی است. البته در این فرآیند ها بشر می تواند نقش تشدید کننده داشته باشد. مثلا محصول طبیعی حاصل از احتراق ذغال سنگ گازکربنیک میباشد، ولی مقدار ذغال سنگی که سوزانیده می شود، ناشی از فعالیت بشر است. فعالیت های بشر که منجر به تولید گازهای گلخانه ای می گردد را، می توان در سرفصلهای زیر دسته بندی کرد.

• تولید برق و گرما

سوزانیدن ذغالسنگ و نفت و گاز طبیعی برای تولید برق و گرما حدود یک چهارم آلایندگی ها (گازهای گلخانه ای) تولید شده توسط بشر را تشکیل میدهد. در امریکا این بخش حدود 27.5  درصد آلایندگی ها را در سال 2017 تشکیل داده که پس از حمل و نقل بزرگترین بوده است. این آلایندگی ها عمدتا گازکربنیک بوده که با مقادیر کمی متان و اکسید های ازت همراه می باشد.

• کشاورزی و تغییر کاربری زمین

یک چهارم دیگر گازهای گلخانه ای ناشی از فعالیت های کشاوزی و تغییرکاربری زمین (مثل جنگل زدائی) است. در امریکا فعالیت های دامداری و کشاورزی و غذائی حدود 8.4  درصد گازهای گلخانه ای تولیدی در سال 2017 را تشکیل داده است. البته بخش عمده این آلایندگی ها گاز متان (ناشی از تخمیر فضولات حیوانات (صنعت کمپوست سازی) و نشخوار دام ها) و اکسید ازت (ناشی از تولید و استفاده از کودهای شیمیائی نیتروژن دار) می باشد.

درختان، گیاهان، دریاها و زمین مقداری از گاز کربنیک جو زمین را جذب می کنند. گیاهان و درختان با عمل فتوسنتز، گاز کربنیک را به گلوکز تبدیل می کنند.

• صنایع

یک پنجم تولید گازهای گلخانه ای در جهان ناشی از فعالیت های صنعتی است. فعالیت های صنایع در سال 2017  حدود 22.4  درصد گازهای گلخانه ای امریکا را تشکیل داده است. این آلاینده ها عمدتا گازکربنیک و تا حدودی هم گازهای متان، اکسید های ازت و فلورین بوده اند.

• حمل ونقل

مصرف سوخت های مشتق از نفت (بنزین و گازوئیل) در صنایع حمل و نقل موجب انتشار 14 درصد گازهای گلخانه ای در جهان می شود. در امریکا این رقم در سال 2017 به 28.7  رسید که تقریبا دو برابر متوسط جهانی است. آلاینده های منتشره عمدتا گازکربنیک همراه با مقادیر کمی گاز متان و گازهای اکسید نیتروژن و نیز کمی گاز فلورین (ناشی از سیستم های برودتی خودروها) بوده است.

• مصارف خانگی

حدود 6.4  درصد گازهای گلخانه ای در سطح جهانی از ساختمان های مسکونی منتشر می گردد. در امریکا سوخت های مایع و گاز طبیعی که برای گرمایش خانه و آشپزی مصرف می شود 11 درصد آلایندگی (گاز های گلخانه ای) را تولید می کند. این آلاینده ها اکثرا گاز کربنیک و گاز متان است.

• سایر منابع

سایر منابع تولید گازهای گلخانه ای عبارتند از فعالیت های استخراج، تصفیه و حمل و نقل نفت، گاز طبیعی و ذغالسنگ. در سطج جهانی حدود 9.6  درصد گازهای گلخانه ای مربوط به این حوزه است. 

 

درصد مقایسه ای منشا گازهای گلخانه ای  درجهان در شکل زیر ارائه شده است.

 

 

تاثیر گازهای گلخانه ای

شروع انقلاب صنعتی  و استفاده از ذغال سنگ برای تامین انرژی، سرآغازی بود برای افزایش گازهای گلخانه ای. برآورد شده که از سال 1750 تا سال 2011، مقدار گازکربنیک 40 درصد و متان 150 درصد و اکسیدهای ازت 20 درصد در جو بیشتر شده است.

 

برآورد شده که از آغاز انقلاب صنعتی تا کنون بشر حدود 2000 میلیارد تن گازکربنیک در فضا رها کرده است. نیمی از این مقدار مربوط به امریکا و اروپا است. چین و هند حدود 14 درصد سهم دارند، و مابقی مربوط به سایر کشور ها است. امروزه چین 27 درصد کل گازهای گلخانه ای جهان را تولید می کند و از این نظر مقام اول را در سطح جهانی دارد. امریکا با تولید 15 درصد آلاینده ها مقام دوم را دارد. اتحادیه کشورهای اروپائی (28 کشور به اضافه انگلستان) 10 درصد و هند 7 درصد گازهای گلخانه ای جهان را تولید میکنند.

براساس گزارش IPCC  (Intergovernmental Panel on Climate Change) درحال حاضر گاز های گلخانه ای تولیدی بشر بیشتر از هرزمان دیگراست. در مقایسه با دمای متوسط زمین در طی قرن بیستم (2000 – 1901) دمای متوسط کره زمین حدود یک درجه سانتیگراد افزایش یافته، که دو سوم آن مربوط به دهه های اخیر است.

 

گرم شدن کره زمین باعث وقوع ناهنجاری های بیشتر در طبیعت میگردد و از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• وقوع حوادث (بلایای) طبیعی بیشتر و شدیدتر مثل موج های گرمائی، سیلاب ها، طوفان های شدید و خشکسالی.
• بیشتر شدن بارش باران های سیل آسا که موجب میشود مناطق مرطوب، مرطوب تر و مناطق خشگ، خشگ تر شوند.
• بالا آمدن آب دریا ها ناشی از آب شدن یخ های قطبی و نیز افزایش حجم آب اقیانوس ها به خاطر افزایش دما.
• تغییرات اکو سیستم که موجب تغییر شرائط جغرافیائی، چهار فصل و الگوی مهاجرت می شود.

دامنه این تغییرات محدود به صحرا ها و بیابانها و حیات وحش نیست، بلکه مستقیما در زندگی انسان ها تاثیر دارد. مطالعات شورای تحقیقات ملی امریکا (National Research Council)  در سال 2011  حاکی است که هریک درجه افزایش دمای زمین باعث کاهش محصولات کشاورزی به میزان 5 تا 15 درصد می گردد. و کمبود مواد غذائی به نوبه خود باعث افزایش مهاجرت ها و نا آرامی های سیاسی – اجتماعی خواهد شد.

در سال 2020  کشورهای زیر به ترتیب بیشترین انتشار گازکربنیک را در جهان داشته اند و مجموعا 67.7  درصد گاز کربنیک دنیا را تولید کرده اند.

1. چین با 11,680. 42   میلیون تن گاز کربنیک.
2. امریکا با 4,535.30   میلیون تن گاز کربنیک.
3. هند با 2,411.73   میلیون تن گاز کربنیک.
4. روسیه با  1,674.23  میلیون تن گاز کربنیک.
5. ژاپن با  1,061.77  میلیون تن گاز کربنیک.
6. ایران با 650,24  میلیون تن گاز کربنیک.
7. آلمان با 636,88   میلیون تن گاز کربنیک.
8. کره جنوبی با621,47   میلیون تن گاز کربنیک.
9. عربستان سعودی با 588,81 میلیون تن گاز کربنیک.
10. اندونزی با 568,27 میلیون تن گاز کربنیک.

 

در شکل زیرروند تغییرات انتشار گاز کربنیک طی سال های 2000 تا 2020 در کشورهای منتخب نشان داده شده است.

ملاحظه می شود که انتشار گاز کربنیک در امریکا و کشورهای اتحادیه اروپا کاهش یافته و در چند سال اخیر روند کاهشی آن به ترتیب 1.7 و 2.8  درصد در سال بوده است. در روسیه روند انتشار گاز کربنیک تقریبا ثابت مانده و تغییری نداشته است. در حالیکه در چین در بیست سال اخیر به شدت انتشار گاز کربنیک افزایش یافته و در پنج سال اخیر کمی کمتر شده و به 1.9 درصد در سال رسیده است. در کشور هند هم روند انتشار همچنان رو به افزایش بوده و در پنج سال اخیر به 2.2 درصد در سال رسیده است.

مطالب فوق به صورت گرافیک در شکل زیر نشان داده شده است.

راه مقابله با تاثیرات گازهای گلخانه ای

کره زمین به طور طبیعی دارای دوره های گرمائی و سرمائی می باشد. گازهای گلخانه ای باعث می شود که مقدار انرژی دریافتی زمین از خورشید، تغییر کند. ولی تغییرات اقلیمی دهه های اخیر عمدتا ناشی از فعالیت های انسان ها است. کاهش گازهای گلخانه ای پروسه ای سخت، ولی امکانپذیر است و نیازمند عزم راسخ در سطح جهانی است. در این راستا فعالیت های بین المللی فراوانی انجام شده و اولین بار در سال 1997 در کیوتو توافقنامه ای بین کشورهای مختلف  به امضا رسید که به پروتکل کیوتو (1997 Kyoto Protocol) معروف شد. براساس این پروتکل بعضی از کشورها متقبل شدند که مقدار گازهای گلخانه ای خودرا طی دوره 2008 تا 2012 کاهش دهند. متعاقب آن نشستی در سال 2012 در امارات برگزار شد و این پروتکل تا سال 2020 تمدید شد. متن معاهده پاریس در سال 2015 در کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل متحد (2015 United Nations Climate Change Conference) بین 196 کشور بحث گردید و پس از تایید اکثریت اعضا، در بیست و دوم آوریل (روز زمین – Earth Day) به امضا رسید. هدف دراز مدت پیمان پاریس این است که از طریق کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، افزایش دمای زمین را کنترل کند، به طوریکه افزایش دمای اتمسفر زمین تا پایان قرن حاضر نسبت به قبل از انقلاب صنعتی کمتر از 2 درجه سانتی‌گراد شود.

برای نیل به این هدف باید دولت ها با جدیت تمام رو به استفاده از انرژی های پاک بیاورند و به موازات آن حمل و نقل برقی را ترویج دهند.

برای مثال امریکا با انتشارسالانه 4.5  میلیارد تن گاز کربنیک دومین کشور تولید کننده گاز کربنیک در جهان است. ضمنا 28.7 درصد گازکربنیک تولیدی در امریکا مربوط به وسائل نقلیه است. یعنی 1.3 میلیارد تن گاز کربنیک در سال توسط خودرو ها تولید می شود. بدیهی است که برقی کردن خودروها و استفاده از انرژی های تجدید پذیر تاثیر قابل توجهی در کاهش این آلایندگی خواهد داشت.

 

 

گردآوری شده از طرف آقای مهندس رسول هادیزاده نایب رئیس محترم کمیته صنعت معدن تجارت