I gas che provocano il surriscaldamento dell'atmosfera sono quelli che assorbono ed emettono radiazioni infrarosse. Allo stesso modo, i gas che danneggiano lo strato di ozono contribuiscono al surriscaldamento, perché facilitano una maggiore penetrazione delle radiazioni ultraviolette..
Il riscaldamento globale è l'aumento della temperatura media nella biosfera terrestre che si verifica a causa dell'effetto serra. Questo effetto è un fenomeno naturale che consiste nel bloccare l'uscita del calore terrestre (radiazione infrarossa) verso lo spazio esterno..
Questo blocco è esercitato da alcuni dei gas che compongono naturalmente l'atmosfera terrestre, come il vapore acqueo e la CO2. Questo è un fenomeno che si verifica naturalmente e consente al pianeta di avere una temperatura biologicamente appropriata..
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La fonte fondamentale di energia che riscalda la Terra è la radiazione solare, in particolare la radiazione ultravioletta. È parzialmente filtrato dallo strato di ozono (O3) nella stratosfera.
La radiazione ultravioletta (onda corta) che riesce a penetrare riscalda la superficie terrestre e il suo calore viene emesso nello spazio come radiazione infrarossa (onda lunga). Tuttavia, vi è un'influenza umana nel processo a causa dell'emissione artificiale di gas a effetto serra.
Questi gas assorbono ed emettono calore o distruggono l'ozono che regola l'ingresso della radiazione ultravioletta. I gas che contribuiscono all'effetto serra, naturalmente o per influenza antropica, sono chiamati Greenhouse Gases (GHG).
A livello globale, viene prestata particolare attenzione al riscaldamento globale e alla distruzione dello strato di ozono. Il Protocollo di Montreal sulle sostanze che riducono lo strato di ozono è un trattato internazionale entrato in vigore nel 1989 e regola l'uso di questi gas..
Questo protocollo è stato ratificato da 65 paesi con l'emendamento Kigali del 1 gennaio 2019. Da parte sua, il protocollo di Kyoto affronta le questioni relative al riscaldamento globale.
Il protocollo di Kyoto include sei gas a effetto serra che sono anidride carbonica, metano, protossido di azoto, idrofluorocarburo, idrocarburo perfluorato ed esafluoruro di zolfo..
Per valutare un gas che produce surriscaldamento, vengono presi in considerazione la sua vita utile e il suo potenziale di riscaldamento globale (GWP). Il GWP confronta la quantità di calore intrappolato da un gas con il calore intrappolato dalla CO2, il cui GWP è standardizzato a 1.
Il vapore acqueo è una componente naturale e vitale dell'atmosfera terrestre e svolge un ruolo molto importante nell'effetto serra grazie alla sua capacità di assorbire il calore. Inoltre, l'acqua allo stato liquido e solido riflette l'energia solare, raffreddando la Terra..
L'anidride carbonica è il principale gas serra, responsabile di oltre l'80% dell'aumento di questo fenomeno. I livelli di CO2 sono aumentati in modo allarmante a causa dell'attività industriale e dei trasporti.
Secondo alcune stime, prima della rivoluzione industriale la concentrazione atmosferica di CO2 raggiungeva circa 280 ppm (parti per milione) e nel 1998 raggiungeva i 365 ppm. Ciò rappresenta un tasso di aumento di 1,5 ppm all'anno e un aumento del 31% rispetto a 1750 livelli..
Determinando la composizione isotopica della CO2 atmosferica attuale, è stato dimostrato che l'aumento deriva dalla combustione di combustibili fossili e dalla deforestazione. La CO2 funziona assorbendo ed emettendo radiazioni infrarosse e ha una vita utile da 5 a 200 anni.
Il metano è il secondo gas serra, contribuisce per circa il 17% al riscaldamento, attraverso l'assorbimento e l'irraggiamento del calore. Sebbene gran parte di questo gas sia presente in natura, principalmente nelle paludi, c'è un contributo umano significativo (circa il 50%).
Circa il 60% del metano attualmente presente nell'atmosfera è il prodotto di attività umane (antropiche). Tra le principali fonti antropiche vi sono il bestiame dei ruminanti, la coltivazione del riso, lo sfruttamento dei combustibili fossili e la combustione di biomasse..
I livelli stimati di questo gas prima dell'era industriale sono di 700 ppb (parti per miliardo) e per il 1998 ha raggiunto 1.745 ppb, che rappresenta un aumento del 149%. Tuttavia, il metano ha una vita utile nella bassa atmosfera, raggiungendo solo 12 anni.
Gli NOx, in particolare il protossido di azoto, contribuiscono alla distruzione dell'ozono stratosferico aumentando la quantità di radiazione ultravioletta che penetra nella Terra. Questi gas provengono dalla produzione industriale di acido nitrico, acido adipico e dall'uso di fertilizzanti..
Il protossido di azoto (N2O) aveva una concentrazione atmosferica di 270 ppb prima dell'era industriale, per poi raggiungere 314 ppb nel 1998. Ciò rappresenta un aumento del 16% della sua concentrazione e ha una vita utile di 114 anni che lo rende molto problematico..
Sono gas utilizzati in varie applicazioni industriali, che sostituiscono i CFC limitati dall'accordo di Montreal. Tuttavia, gli HFC influenzano anche lo strato di ozono e hanno un'elevata permanenza attiva nell'atmosfera (fino a 260 anni).
Questi gas non esistevano nell'atmosfera, sono stati introdotti dall'uomo e nel caso dell'HFC-23 raggiunge una concentrazione di 14 ppt (parti per trilione).
I PFC vengono prodotti negli impianti di incenerimento per il processo di fusione dell'alluminio. Come gli HFC, hanno un'elevata permanenza nell'atmosfera e influenzano l'integrità dello strato di ozono stratosferico..
Questo è un altro gas il cui effetto surriscaldante passa attraverso la distruzione dello strato di ozono. Viene utilizzato in apparecchiature ad alta tensione e nella produzione di magnesio, ed ha un'elevata permanenza in atmosfera.
Il CFC è un potente gas serra che danneggia l'ozono stratosferico ed è regolamentato dal Protocollo di Montreal. Tuttavia, in alcuni paesi è ancora utilizzato, come nel caso della Cina.
Il danno allo strato di ozono è causato dalla dissociazione degli atomi di cloro quando colpiti dalla radiazione ultravioletta..
I principali clorofluorocarburi sono CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 e CFC-115. Questi gas non esistevano nell'atmosfera, ma nel 1998 CFC-11 raggiungeva già i 268 ppt, con una vita utile di 45 anni..
È un particolare tipo di CFC, utilizzato come solvente e nella pulizia dei metalli. Quando si decompone, emette gas cloruro, i cui atomi di cloro contribuiscono alla distruzione dello strato di ozono.
L'O3 troposferico è l'ozono che si forma a livello del suolo, tra la superficie e 18 km di altezza. Sebbene l'ozono stratosferico contribuisca a ridurre il surriscaldamento globale riducendo l'ingresso di radiazioni ultraviolette, l'ozono troposferico genera riscaldamento.
È stato affermato che l'effetto dell'ozono troposferico è contraddittorio. Da un lato genera un riscaldamento superficiale della terra, ma allo stesso tempo elimina altri gas serra.
In ogni caso, l'O3 è un gas tossico che provoca danni ai polmoni, oltre a deteriorare vari materiali.
Si chiama R-22, un gas incolore e fino a tempi recenti il più utilizzato nelle apparecchiature di refrigerazione. Tuttavia, oggi è vietato in gran parte del mondo a causa del suo effetto negativo sullo strato di ozono.
È un organoclorurato oggi bandito in molti luoghi a causa della sua tossicità, ma era ampiamente utilizzato come refrigerante, agente estinguente, sgrassante e pesticida. Quando questo composto si degrada, genera sostanze derivate che influenzano lo strato di ozono..
È un gas noto come R-14 e utilizzato come refrigerante, ma ha un'elevata capacità di assorbire ed emettere energia ultravioletta. Ha una durata nell'atmosfera di oltre 50.000 anni e un potenziale di riscaldamento globale di 6.500..
Secondo Guinness World Records, il tetrafluorometano è il gas serra più persistente, sebbene la sua bassa percentuale nell'atmosfera ne limiti l'effetto..
Viene utilizzato nei refrigeranti e nella produzione di alluminio, poiché grazie all'elevata energia dei suoi legami carbonio-fluoro è molto stabile. Ciò gli conferisce una lunga durata di servizio di almeno 500 anni..
Allo stesso modo, ha un alto potenziale di assorbimento della radiazione infrarossa, il che lo rende un problema per le temperature globali. L'esafluoroetano è nella lista dei gas serra dell'Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).
È un gas non tossico, cinque volte più pesante dell'aria, con un indice GWP di 176 (20.000 volte più della CO2). D'altra parte, ha una vita utile di 3.200 anni, anche se essendo così denso non sale agli strati superiori dell'atmosfera..
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