7 溫室氣體對環境的影響

儘管對地球及其居民至關重要,但溫室氣體給人類帶來的危害越來越大。

溫室氣體對環境的影響已經 因人為活動而增加 這增加了大氣中這些氣體的豐度。

什麼是溫室氣體?

大氣中被稱為溫室氣體的氣體會對地球的能量平衡產生影響。 所謂的溫室效應就是這些的結果。

三種最知名的溫室氣體——二氧化碳(CO2)、甲烷和一氧化二氮——的低濃度自然存在於大氣中。

某些溫室氣體僅由人類活動釋放(例如,合成鹵化碳)。 其他的自然存在,但由於人類輸入(例如二氧化碳)而以增加的數量存在(例如二氧化碳)。

與能源相關的活動(例如電力和運輸部門的化石燃料燃燒)、農業、土地用途的改變、 廢物管理 和處理實踐以及其他工業操作都是人為原因的例子。

什麼導致溫室效應?

這些是溫室效應背後的主要原因。

1. 化石燃料的燃燒

我們的生活嚴重依賴化石燃料。 它們通常用於發電和運輸。 在化石燃料燃燒過程中會釋放二氧化碳。

隨著化石燃料的使用不斷擴大 人口增長. 因此,大氣中的溫室氣體排放量增加了。

2. 森林砍伐

二氧化碳被植物和樹木吸收,然後釋放氧氣。 砍伐樹木 導致溫室氣體的顯著增加,從而提高了地球的溫度。

3. 農業

造成大氣溫室效應的因素之一是化肥中使用的一氧化二氮。

4. 工業廢物和垃圾填埋場

有害氣體由企業和製造商產生並釋放到大氣中。

此外,垃圾填埋場釋放甲烷和二氧化碳,這會導致溫室氣體排放。

7 溫室氣體對環境的影響

以下是溫室氣體對環境的影響

1. 水蒸氣

對流層包含以蒸氣和雲形式存在的水。 廷達爾在 1861 年指出,紅外光變化最重要的氣體吸收劑是水蒸氣。

根據更精確的計算,雲和水蒸氣分別佔長波(熱)吸收的 49% 和 25%。

然而,與二氧化碳等其他溫室氣體相比,水蒸氣在大氣中的壽命較短(天)(年)。 水蒸氣濃度的區域變化不受人類活動的直接影響。

然而,由於人類活動對全球溫度的間接影響以及水蒸氣的產生(也稱為水蒸氣反饋),加劇了變暖。

2. 二氧化碳 (CO2)

20% 的熱吸收是由二氧化碳引起的。

有機物分解、海洋釋放和呼吸作用都是 CO2 天然來源的例子。

人為 CO2 的來源包括製造水泥、清理 森林,以及燃燒煤炭、石油和天然氣等化石燃料。

令人驚訝的是,工業佔直接二氧化碳排放量的 21%,而 2% 來自農業、林業和其他土地利用。

從 270 年的約 1 mol.mol-1750 到目前的高於 385 mol.mol-1,大氣中的 CO2 含量在過去兩個世紀中顯著增加。

自 1970 年代以來,在 2 年至 1750 年期間,大約有一半的人為二氧化碳排放量已經發生。

由於高二氧化碳濃度和水的正反饋,預計 3 年全球平均地表溫度將上升 5-2100°C。

3. 甲烷(CH4)

大氣中的主要有機微量氣體是甲烷 (CH4)。 天然氣是全球燃料來源,其主要成分是 CH4。

農業和養牛都對 CH4 排放做出了重大貢獻,儘管主要歸咎於化石燃料的使用。

自前工業時代以來,CH4 濃度增加了兩倍。 目前全球平均濃度為 1.8 mol.mol-1。

雖然其濃度僅為 CO0.5 的 2%,但人們擔心 CH4 大氣排放量會增加。 事實上,作為一種溫室氣體,它的效力是二氧化碳的 30 倍。

與一氧化碳 (CO) 一起,CH4 會產生 O3(見下文),這有助於調節體內 OH 的含量 對流層.

4. 一氧化二氮 (NxO)

一氧化氮 (NO) 和一氧化二氮 (N2O) 都被視為溫室氣體 (GHG)。 在過去的一個世紀裡,它們的全球排放量有所增加,主要是由於人類活動。 土壤釋放 NO 和 N2O。

N2O 是一種強效溫室氣體,但 NO 間接有助於產生 O3。 N2O 作為溫室氣體的潛力可能是 CO300 的 2 倍。 前者在平流層中開始去除 O3。

大氣中 N2O 濃度的上升主要是由於與農業和施肥活動相關的富含氮 (N) 的土壤中的微生物活動。

大氣中 NO 的兩個主要來源是人為排放(來自化石燃料的燃燒)和來自土壤的生物排放。 對流層中的 NO (NO2) 可快速產生一氧化氮。

揮發性有機化合物(VOC) 羥基可與 NO 和 NO2(簡稱 NOx)反應,分別生成有機硝酸鹽和硝酸。

它們通過大氣沉降進入生態系統,大氣沉降受到酸度或氮富集的影響,並對氮循環產生影響。

5. NO 來源和植物中的化學反應

還原和氧化途徑已被描述為植物中 NO 生成的兩個主要過程。

在還原途徑中,NR 在缺氧、酸性 pH 或亞硝酸鹽水平升高的情況下將亞硝酸鹽轉化為 NO。

一些活動,包括氣孔關閉、根發育、發芽和免疫反應,與 NR 依賴性 NO 產生有關。

黃嘌呤氧化酶、醛氧化酶和亞硫酸鹽氧化酶只是可以減少植物中亞硝酸鹽的鉬酶中的幾種。

在動物中,亞硝酸鹽也可以通過線粒體中的電子傳遞系統被還原。

通過多胺、羥胺、精氨酸等有機物質的氧化,氧化途徑生成NO。

動物的 NOS 酶催化精氨酸轉化為瓜氨酸和 NO。 進行了大量研究以鑑定植物 NOS 和植物中精氨酸依賴性 NO 的產生。

在綠藻 Ostreococcus Tauri 中發現 NOS 後,植物基因組進行了高通量生物信息學研究。

這項工作表明,在所檢查的 1,000 多個高等植物基因組中,僅在少數光合微生物(如藻類和矽藻)中發現了 NOS 同源物。

總之,高等植物確實產生依賴於精氨酸的 NO,但負責氧化過程的特定酶或酶仍然未知。

6. 臭氧(O3)

臭氧 (O3) 主要存在於平流層,而一些也產生於對流層。

臭氧層和平流層臭氧 是由氧氣 (O2) 和太陽紫外線 (UV) 輻射之間的化學反應自然產生的。

一個 O2 分子被太陽紫外線分解成兩個氧原子 (2 O)。 結果是一個 (O3) 分子,當這些極具反應性的原子中的每一個與 O2 結合時就會產生這種分子。

(O3) 層吸收約 99% 的太陽中頻紫外線輻射,其波長在 200 到 315 nm 之間。 否則,它們可能會傷害暴露在地球表面附近的生命形式。

大部分對流層 O3 是由 NOx、CO 和 VOC 與陽光反應產生的。 然而,有人指出,在城市中,NOx 可能會清除 O3。

光照、季節、溫度和 VOC 濃度都會對這種 NOx 和 O3 的雙重相互作用產生影響。

此外,在存在大量 NOx 的情況下,對流層中的 OH 對 CH4 的氧化會導致形成甲醛 (CH2O)、CO 和 O3。

對流層中的 O3 對植物和動物(包括人類)都有害。 O3對植物有多種作用。 被稱為氣孔的細胞主要存在於植物葉子的下面,它允許二氧化碳和水滲透到組織中。

暴露於高濃度 O3 的植物會關閉它們的氣孔,這會減慢光合作用並限制植物發育。 O3也可能誘導強烈的氧化應激,損害植物細胞。

7. 氟化氣體

氫氟烴、全氟化碳、六氟化硫和三氟化氮等合成的強效溫室氣體通過各種家庭、商業和工業應用和操作釋放。

有時,氟化氣體——特別是氫氟烴——被用來代替平流層消耗臭氧層的化合物(例如,氯氟烴、氫氯氟烴和哈龍)。

與其他溫室氣體相比,氟化氣體通常排放量較少,但它們是強大的溫室氣體。

它們有時被稱為高 GWP 氣體,因為對於給定的質量,它們比具有較低 GWP 的氣體捕獲的熱量要多得多。 全球變暖潛能值 (GWP) 比如二氧化碳,通常在數千到數万之間。

結論

由於每種溫室氣體吸收能量的方式不同,並且具有不同的“壽命”或在大氣中停留的時間,因此每種溫室氣體從大氣中吸收熱量的能力也不同。

例如,根據政府間氣候變化專門委員會的說法,就熱量吸收 (IPCC) 而言,需要數百個二氧化碳分子才能匹配單個六氟化硫分子(最有效的溫室氣體)的變暖效應。

溫室氣體對環境的影響——常見問題解答

溫室氣體如何影響全球變暖?

因為它們保留了原本會從大氣中逸出的熱量,所以溫室氣體應歸咎於全球變暖。 與氧氣和氮氣相反,這些氣體可以吸收輻射並保持熱量。 由於溫室氣體,地球保持在可以存在生命的溫度。

建議

一個充滿激情的環保主義者。 EnvironmentGo 的首席內容作家。
我努力教育公眾了解環境及其問題。
它一直是關於自然的,我們應該保護而不是破壞。

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