چکیده
می‌دانیم که کره زمین به طور طبیعی در اثر تابش خورشید گرم می‌شود، اما اینجا منظور ما از گرم شدن زمین، پدیده دیگری است.این پدیده نسبتا جدید عبارت است از تغییر دمای زمین در اثر فعالیتهای بشری که با تغییرات طبیعی آن فرق دارد. در طول 100 سال گذشته، کره زمین به طور غیرطبیعی 4/0 درجه سانتیگراد گرمتر شده که این موضوع دانشمندان را نگران کرده است. آنها حدس می‌زنند فعالیتهای صنعتی در ایجاد این مشکل بسیار موثر است و به گرم شدن کره زمین کمک می‌کند.
به عبارت دیگر«گرم شدن زمین» افزایش میانگین دمای زمین است. «تغییر آب و هوا» در اثر این افزایش دما به وجود می‌آید. گرم شدن زمین موجب تغییر الگوی بارش، افزایش سطح آب دریاهای آزاد و کاهش سطح آب دریاچه‌ها و تاثیرات وسیع بر گیاهان، حیات وحش و انسانها می‌شود.
آلودگی هوا به عنوان بزرگترین مشکل دنیای امروزی ، همچنان مشکلی بدون هیچ گونه راه حل عملی برای بشر باقی مانده است.
بسیاری از دانشمندان معتقدند که فعالیت های انسان و دخالت های نابجای او در طبیعت موجب افزایش سرعت تغییر شرایط آب و هوایی شده است و می تواند موجب بی ثباتی سرتاسر کره زمین شود.
هزاران هزار سال عدم تغییر تراکم گازهای گلخانه ای در جو بالای سر ما، محیط مناسبی برای رشد تمدن بشر تولید کرد؛ ولی با پیشرفت همین تمدن و پس از انقلاب صنعتی در حدود سال 1800 میلادی ، دنیا به مکانی برای تجمع گاز دی اکسیدکربن تبدیل شد و ما هر روز شاهد کشف تاثیرات جدیدی از اثرات مستقیم و غیرمستقیم گازهای گلخانه ای هستیم.
اثر گلخانه ای
تابش های خورشیدی پس از عبور از فضا به زمین و اتمسفر رسیده و قسمت اعظم آن توسط کره زمین جذب می‌شود. کره زمین پس از گرم‌شدن، امواج گرم را به صورت تابشهای فروسرخ به فضا باز می تابد. قسمتی از این تابشهای فروسرخ از اتمسفر عبورمی کند و قسمتی دیگر توسط گازهای‌گلخانه‌ای موجود در اتمسفر جذب و به سطح زمین بازتابانیده می‌شود (شکل- ۲(
شکل ۲- موازنه انرژی بین زمین و فضا
گازهای‌گلخانه‌ای موجود در جو زمین، کسری از انرژی خورشیدی رسیده به زمین را در داخل اتمسفر نگه می‌دارند و دمای زمین در اثر این انرژی درحد مناسبی ثابت باقی می‌ماند. این عمل گازهای‌گلخانه‌ای را اثر گلخانه‌ای نامیده‌اند. لازم به ذکر است که اگر اثر‌گلخانه‌ای در اتمسفر زمین وجود نداشت، دمای کره زمین حدود 5/15درجه سانتیگراد نسبت به حال کمتر می‌شد و عصر یخبندان دیگری را رقم می‌زد.
همچنین، در صورتی که موجودی گازهای‌گلخانه‌ای در داخل اتمسفر، زیادتر از حد متعارف شود، موازنه انرژی زمین بهم می‌خورد و انرژی بیشتری در داخل اتمسفر زمین باقی می‌ماند. انرژی بیشتر، گرم شدن زمین را به دنبال خواهدداشت.
گاز های گلخانه ای
بخارآب (H2O)، دی‌اکسیدکربن (CO2)، اکسیدنیترو (N2O)، متان (CH4)، ازن جو پایین (O3)، کلروفلوئوروکربنها (CFCs)، هیدروفلوئوروکربنها(HFCs) و پرفلوئوروکربنها(PFCs) گازهای‌گلخانه‌ای نام دارند. تمامی این گازها در ایجاد پدیده گلخانه‌ای در جو زمین نقش دارند و در این میان بخار آب و دی اکسیدکربن مجموعا ۹۰ درصد از سهم اثر گلخانه‌ای را به خود اختصاص می دهند.
گازهای‌گلخانه‌ای بطور طبیعی در جو زمین وجود دارند اما فعالیتهای انسانها و آلودگیهای ناشی از این فعالیتها، مقدار گازهای مذکور را بطور غیر طبیعی افزایش میدهد. در نتیجه گرمای ناشی از تابش اشعه خورشید در جو زمین محبوس می‌شود و دمای کره زمین را بالا می‌برد.
گازهای‌گلخانه ای دارای منابع تولیدکننده طبیعی و غیر طبیعی هستند. این منابع چشمه‌های گازهای گلخانه‌ای نامیده می‌شوند. از طرفی مقدار گازهای گلخانه‌ای در اثر تغییر و تحولات شیمیایی در جو یا توسط منابع جذب کننده این گازها که اصطلاحا چاهک نامیده می‌شوند، کاهش می‌یابد. هر گاز گلخانه‌ای طول عمر مشخصی دارد و با توجه به نوع گاز‌‌گلخانه‌ای میزان تاثیر آن بر شدت اثر گلخانه‌ای نیز متفاوت است. معمولا گاز دی‌اکسیدکربن به عنوان مبنای تعیین میزان تاثیر گاز گلخانه‌ای بر گرمای زمین، درنظرگرفته‌می‌شود و پتانسیل گرمایش سایر گازها نسبت به این گاز سنجیده می‌شود.
چرا به این گازها، گازهای گلخانه‌ای می‌گوییم ؟
گلخانه یک اتاق شیشه‌ای است که نور خورشید از شیشه‌های آن به داخل می‌تابد و هوای گلخانه را گرم می‌کند. اما شیشه‌های گلخانه اجازه نمی‌دهند که این هوای گرم از گلخانه خارج‌شود. جو یا هوایی که در اطراف ماست، شبیه یک گلخانه است. گازهای گلخانه‌ای در جو درست مثل شیشه‌های گلخانه عمل می‌کنند. نور خورشید پس از عبور از لایه‌های گازهای گلخانه‌ای وارد جو زمین می‌شود. زمانی که نور خورشید به سطح زمین می‌رسد، مقداری از انرژی گرمایی آن توسط خاک، آب و سایر موجودات جذب می‌شود. مقداری هم در جو زمین می‌ماند و باقیمانده آن به ٿضا برمی‌گردد. اگر مقدار گازهای گلخانه‌ای در جو از حد طبیعی آن بالاتر باشد ،بجهت جذب تشعشعات مادون قرمز منعکس شده از سطح زمین توسط این گازها گرما در اتمسٿر زمین محبوس می شود و انرژی کمتری به ٿضا برمی‌گردد، در نتیجه جو زمین گرم تر می‌شود و به دنبال آن دمای کره زمین بالا می‌رود.
وجود این گازها بخودی خود و به میزان طبیعی برای ادامه حیات لازم می باشد درصورت عدم وجود این گازها گرمای منعکس شده به ٿضا برمی گردد و هوا آن قدر سرد می شود که ادامه حیات را مختل می کند. اگر این گازها در جو نبودند، انرژی گرمایی خورشید که مجددا به ٿضا بر می‌گشت باعث می شد هوای زمین 33 درجه سانتیگراد سردتر از دمای کنونی باشد .
حدود 70% تشعشعات مرئی مادون قرمز که به زمین می رسد جذب آن می شود و مابقی منعکس می گردد. مولکولهای گاز گلخانه ای و ابرها بخشی از این گرما که ناشی از جذب نور مرئی مادون قرمز توسط سطح زمین است را جذب نموده و در کلیه جهات منتشر می کنند. بخشی از این تشعشعات مجددا" جذب سطح زمین شده و مابقی به خارج از اتمسٿر می رود.
گازهای گلخانه ای چه گازهایی هستند؟
به مجموعه‌ای از گازها که مقداری از انرژی خورشید را در جو زمین نگه می‌دارندو باعث گرم شدن جو می‌شوند‿‿، گازهای گلخانه‌ای می‌گویند . این گازها شامل: بخار آب، دی اکسید کربن، متان، اکسید نیتروژن، ٿلوروکربنها و ازن. در این میان دی اکسید کربن پر صحبت ترین و بخار آب بجهت در صد بالای آن که حدود 3% کل گازهای گلخانه ای اتمسٿررا تشکیل میدهد مهم ترین گازهای گلخانه ای می باشند که هردو عمده ترین محصول احتراق سوختهای هیدروکربنی هستند. بخار آب اولین جذب کننده تشعشعات خورشیدی ورودی به زمین می باشد که نقش عمده ای در اثر گلخانه ای طبیعی دارد.
اثر گازهای گلخانه ای که در قرن نوزدهم توسط Jean Fourier برای اولین بار معرٿی شد عبارت است ازگرم شدن اتمسٿرزمین دراثرعبورنورخورشیداز میان این گازها ( GHG= گازهای گلخانه ای) و جذب یا پخش مجدد گرمای حاصل از گرم شدن سطح زمین توسط این گازها.
دی اکسید کربن CO2 اصلی ترین گاز گلخانه ای است که توسط بشر تولید می شود . این گاز حاصل خیلی از ٿعالیتهای انسان و دیگر موجودات است و روزانه به مقدار زیادی تولید می شود . یک نیروگاه 1000 مگاواتی با سوخت مایع در ٿرآیند احتراق بطور متوسط 15 تن گاز دی اکسید کربن (CO2) در ساعت و معادل 2/2 تن اکسیدهای اذت (NOX ) و حدود 105 کیلوگرم هیدرو کربن های نیم سوخته و آلاینده های دیگر وارد محیط و اتمسٿر می نماید .