Парниковые газы: виды и их роль в глобальном потеплении

Парниковые газы – это высокопрозрачные газы, поглощающие и отражающие инфракрасное излучение. Они являются составной частью воздушной оболочки Земли и могут иметь как естественное, так и антропогенное происхождение.


Основные виды парниковых газов
К основным видам парниковых газов Земли относятся:

• водяной пар, H₂O, 36—72 %
• углекислый газ, CO_2, 9—26 %
• метан, CH_4, 4—9 %
• озон, O_3, 3—7 %

Также существуют антропогенные оксиды азота и галогенированные углеводороды, однако их концентрация в атмосфере крайне низка и сложно оценить их вклад в образование парникового эффекта.

Водяной пар (H₂O) – основной природный парниковый газ. Его доля в образовании парникового эффекта – примерно 60%. Когда температура Земли повышается, увеличивается испарение, а значит, и концентрация водяного пара в атмосфере. Это явление усиливает парниковый эффект. Однако, повышенное испарение ведет к образованию облаков, которые отражают солнечный свет в атмосфере и повышают отражательную способность (альбедо) поверхности Земли. Повышение альбедо создает положительную обратную связь: возникает антипарниковый эффект и уменьшается дневной прогрев тропосферы.


Углекислый газ – парниковый газ, диоксид углерода (СО2), не имеющий цвета и запаха, который может быть как природного, так и антропогенного происхождения. Природные источники углекислого газа: выбросы от извержения вулканов, продукты жизнедеятельности живых организмов. Антропогенные источники: сжигание ископаемого топлива, биомассы, производственные процессы. В больших количествах углекислый газ способен вызывать отравление. Углекислый газ поглощается из атмосферы растениями в процессе фотосинтеза и мировым океаном. В результате вырубки лесов концентрация СО2 в атмосфере за последние три столетия увеличилась на 46% (с 280 до 405 ppm). Антропогенная эмиссия СО2 является основной причиной изменения климата на планете.


Метан (CH₄)– это парниковый газ, который образуется биогенно в результате жизнедеятельности микроорганизмов и животных, а также при горении лесов. Вследствие антропогенных факторов (в основном, сельского хозяйства) метан накапливается в атмосфере быстрее, чем поглощается, и также увеличивает парниковый эффект. Примерно 90% метана удаляется из атмосферы посредством химической реакции с гидроксильными радикалами (ОН), а также стратосферного окисления.


Озон (O₃)– парниковый газ, присутствующий как в стратосфере (стратосферный озон), так и в тропосфере (тропосферный озон). Стратосферный озоновый слой необходим для жизни. Он находится на высоте 20-25 км от поверхности Земли и защищает ее от УФ-излучения. Тропосферный озон, напротив, является вредным парниковым газом. Основные его источники – транспорт, промышленные выбросы. Тропосферный озон в большой концентрации негативно влияет на растительность, повреждает листья, угнетая их способность к фотосинтезу. Таким образом, его косвенное влияние на изменение климата довольно значительно. Время жизни тропосферного озона - примерно 22 дня. Он удаляется из атмосферы путем связывания в почве, разложения под действием УФ-лучей и реакции с радикалами OH и NO₂.

Оксид азота (N₂O)– парниковый газ, выделяемый в атмосферу из почвы, а также при производстве минеральных удобрений. Закись азота отличается высокой парниковой активностью, которая в 298 раз выше, чем у углекислого газа. Xотя в последние столетия (с 1750 г.) наблюдается рост концентрации оксида азота в атмосфере на 22% (с 269 до 329 частей на милллиард по объему) количество данного парникового газа в атмосфере все же остается незначительным.


Галогенированные углеводороды – это органические соединения, в составе которых присутствует связь "углерод-галоген". Такие парниковые газы относятся к промышленным. Их концентрация в воздухе не велика, однако они имеют высокое число потенциала глобального потепления (ПГП).

Источники парниковых газов: природные и антропогенные


К природным источникам парниковых газов относятся:

• водяной пар с поверхности Мирового океана
• выбросы от вулканической деятельности
• лесные пожары
• продукты жизнедеятельности живых существ

Например, активная вулканическая деятельность в эпоху формирования климата на Земле являлась одним из основных источников парниковых газов на планете. Огромные объемы вулканических выбросов, состоящих из водяного пара и углекислого газа, попадали в атмосферу. Такое воздействие нагревало воды Мирового океана. Благодаря активному процессу фотосинтеза растений удалось достичь температурного баланса на планете.
Следует отметить, что естественный парниковый эффект необходим для поддержания жизни. Без него температура воздуха на Земле сейчас составляла бы в среднем -18⁰C. Естественное содержание газов в атмосфере пропускает солнечную радиацию и при этом поглощает излучение, отражающееся от поверхности. Таким образом, обеспечивается комфортный для жизни температурный режим.


К антропогенным источникам парниковых газов относятся:

• сжигание ископаемого топлива: нефти, угля, торфа.
• промышленность
• транспорт
• сельское хозяйство
• обогрев домов и приготовление пищи
• лесные пожары и вырубка лесов
• промышленные отходы, мусор.
• осушение болот
• использование аэрозолей
• запуск ракет и т.д.

С эволюцией человеческой деятельности, развитием промышленности количество парниковых газов, поступающих в атмосферу, резко возросло, что внесло дисбаланс в природное равновесие. Помимо этого под антропогенным воздействием происходит значительное сокращение лесных территорий - основных природных поглотителей СО2. Все это привело к усилению парникового эффекта, изменяющего температурный фон планеты.


Парниковые газы и глобальное потепление


За первое десятилетие 21 века зафиксирован самый значительный рост выбросов парниковых газов в атмосферу за последние 30 лет.

Ученые прогнозируют, что в случае отсутствия активной работы по декарбонизации экономики и охране окружающей среды, среднегодовая температура на планете повысится на 3,7-4,8°C уже к 2100 году.


Российская классификация парниковых газов.

Россия уже почувствовала на себе последствия климатических изменений. Участившиеся засухи, пожары, паводки, сокращение земледельческих и лесных зон наносят значительный ущерб экономике. В связи с остротой проблемы, а также в рамках подписанных Киотского протокола и Парижского соглашения по климату, по поручению Президента РФ В.В. Путина разработана и утверждена Стратегии социально-экономического развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года.
Активная работа в данном направлении уже началась. В рамках данной работы 22 октября 2021 года распоряжением Правительства РФ утвержден перечень парниковых газов, в отношении выбросов которых будет вестись мониторинг и учет.

Для крупных предприятий введена обязательная отчетность и база данных, в которую будут заноситься сведения о произведенных выбросах. Кроме контроля за выбросами определены целевые показатели по их ограничению в соответствии с поручением Президента по сокращению объема эмиссии парниковых газов с 2021 по 2050 год до более низких показателей, чем в ЕС.

Также предлагается система поощрения инвестиций в климатические углеродно-отрицательные проекты. Все эти меры будут способствовать продвижению на пути декарбонизации экономики и защиты окружающей среды, а также позволят легче выполнить экологические требования Европейского Союза при импорте продукции.