Emisja gazów cieplarnianych

Gazy cieplarniane określane także jako szklarniowe (GHG - greenhouse gases) są elementami atmosfery występując w niej zarówno w sposób naturalny jak i pochodzenia antropogenicznego (działalność człowieka). Ich naturalna obecność, pomimo że jest bardzo mała w stosunku do całej atmosfery, ma bardzo duży wpływ na średnią temperaturę Ziemi, która dzięki nim wynosi ok. 15°C. Charakterystyczne właściwości tych gazów wywołują tzw. efekt cieplarniany. Ziemia, która jest ogrzana przez energię słoneczną, emituje zgromadzone ciepło w postaci promieniowania podczerwonego. Następnie gazy cieplarniane pochłaniają większość tego promieniowania i z powrotem oddają je w kierunku planety, dzięki czemu ciepło nie ucieka na zewnątrz. Urozmaicona emisja poszczególnych gazów cieplarnianych oraz ich rosnące stężenie, w pewien sposób regulowane jest przez działanie człowieka i może doprowadzić do wzrostu temperatury na Ziemi.

TL;DR

Gazy cieplarniane, takie jak dwutlenek węgla, metan i ozon, mają duży wpływ na ocieplenie klimatu Ziemi. Główne źródła emisji tych gazów to sektor energetyczny, transport, przemysł i rolnictwo. W rolnictwie, głównymi gazami cieplarnianymi są metan i podtlenek azotu, które są emitowane przez zwierzęta i procesy produkcji roślinnej. Emisja gazów cieplarnianych powoduje zmiany klimatyczne, takie jak zmiany opadów, poziomu mórz, bioróżnorodności i zdrowotne skutki. Aby ograniczyć emisję, konieczne są działania na poziomie indywidualnym, organizacyjnym i międzynarodowym, takie jak porozumienia międzynarodowe i strategie zmniejszania emisji.

Główne źródła emisji gazów cieplarnianych

• Sektor energetyczny
• Transport
• Przemysł
• Rolnictwo

Przegląd gazów cieplarnianych

Gazami podstawowymi oraz pochodzenia wyłącznie antropogenicznego są:

• para wodna (H₂O) - jest gazem cieplarnianym, który w największy sposób wpływa na efekt cieplarniany, lecz jego ilość podlega dużym wahaniom ze względu na obieg wody w przyrodzie. Działalność ludzka w zasadzie nie ma bezpośrednio znaczącego wpływu na jego zawartość w atmosferze.
• dwutlenek węgla (CO₂) - występuje naturalnie, a jago emisje pochodzą przede wszystkim ze spalania paliw kopalnych, produkcji cementu oraz w mniejszym stopniu ze spalania biomasy, zmiany sposobu uprawiania gruntów, a także wypalania lasów. Dwutlenek węgla jest głównym gazem, który wpływa na bilans radiacyjny Ziemi, przez co jest punktem odniesienia w stosunku do innych gazów.
• metan (CH₄) - naturalnie powstaje w wyniku beztlenowego rozkładu materii organicznej (na bagnach, błotach i obszarach zalewowych). Głównymi antropogenicznymi źródłami metanu są uprawy ryżu oraz wypas bydła, a także emisje z wysypisk śmieci i ścieków komunalnych.
• podtlenek azotu (N₂O) - głównym źródłem antropogenicznym jest rolnictwo, w tym gospodarowanie glebą i nawożenie obornikiem. Powstaje także w procesie spalania biomasy, paliw kopalnych, a także stosowaniu nawozów azotowych.
• ozon (O₃) - gaz trujący dla ludzi i zwierząt, ma zadanie wyjaławiania wody pitnej, pomieszczeń w szpitalach, a także utlenianie paliwa rakietowego.
• sześciofluorek siarki (SF₆) - stosowany w branży elektrycznej, izolacjach elektrycznych, a także do wspomagania produkcji systemów chłodzenia przewodów elektrycznych i półprzewodników.
• fluorowęglowodory (HFCs) - wykorzystywane w przemyśle chłodniczym oraz przy produkcji półprzewodników.
• perfluorowęglowodory (PFCs) - stosowny do produkcji aluminium i gaśnic.
• halowęglowodory i inne substancje zawierające chrom i brom.

Ponieważ poszczególne gazy różnią się od siebie cechami i właściwościami, różne są także ich wpływy na bilans promieniowania i wzrost temperatury. Podstawowymi parametrami charakteryzującymi wielkość udziału jest zdolność pochłaniania promieniowania długofalowego, czas przebywania w atmosferze oraz ich koncentracja

Rolnictwo

Głównymi gazami cieplarnianymi pochodzącymi z sektoru rolnictwa są:

• Metan - który jest emitowany podczas fermentacji jelitowej oraz z odchodów zwierzęcych
• Podtlenek azotu - który jest uwalniany z produkcji roślinnej oraz z odchodów zwierzęcych
• Amoniak

Stopień uwalniania tych gazów zależny jest od gatunków zwierząt, stanu zdrowia stad, systemu ich utrzymania i żywienia, składu dawki pokarmowej, strawności składników pokarmowych oraz sposobu przetrzymywania odchodów z gospodarstw. Podawanie zwierzętom paszy w nadmiernej ilości nie przynosi oczekiwanego wzrostu wydajności produkcji zwierzęcej.Skutkuje to wydalaniem nadmiernej ilości substratów z odchodami. Celem zarządzania dawkami paszowymi zwierząt jest zmniejszenie zawartości składników odżywczych, które są wydalane z odchodami przy równoczesnym większym ich przyswajaniu przez organizm zwierząt i przetwarzaniu na mięso lub mleko. Wykorzystanie substratu zależy również od wieku zwierząt. Żywieniowym sposobem redukcji emisji gazów jest również stosowanie dodatków paszowych. Pełnią one funkcje jonoforów, które poprawiają efektywność wykorzystania paszy. W rolnictwie oprócz szkodliwej emisji gazów cieplarnianych następuje zjawisko sekwestracji czyli wiązania dwutlenku węgla w glebie. Proces ten odbywa się poprzez przyorywanie nawozów organicznych albo ich zamienników czyli słomy, która jest odpowiednio spreparowana, resztek pożniwnych, nawozów zielonych. Prowadzi to do zwiększenia udziału próchnicy w glebie, a w rezultacie do dodatniego salda sekwestracji dwutlenku węgla w glebie.W związku z tym duże możliwości ograniczenia emisji gazów cieplarnianych pokłada się w gospodarstwach specjalizujących się w produkcji roślinnej.

Wzrost emisji gazów cieplarnianych - wpływ na ocieplanie się klimatu

W okresie dynamicznego rozwoju jaki aktualnie występuje, rozmiary emisji są dużo większe w porównaniu z poprzednimi latami. Szczególny wpływ na to ma nasilona działalność człowieka i prężnie rozwijającego się świata. Potwierdzeniem tezy o ocieplającym się klimacie jest duża liczba badań i analiz przeprowadzona przez szerokie grono naukowców. W bardzo krótkim okresie w latach 1970-2004 emisja gazów cieplarnianych wzrosła o 70%, a emisja najważniejszego gazu - CO2 zwiększyła się prawie dwukrotnie, bo aż o 80% z 21 do 38 Gt stanowiąc 77% całej emisji w roku 2004.

Tak duże wzrosty nie mogły nie wpłynąć na zachowanie się klimatu, który ewidentnie się ociepla i to w bardzo szybkim tempie. Dla przykładu zmiana temperatury globalnej w pięćdziesięcioleciu 1956-2005 wynosiła ok. 0,13°C na dekadę i była prawie dwukrotnie wyższa niż w stuleciu 1906-2005. Zmiany temperatury są w dużym stopniu uwarunkowane poziomem emisji gazów cieplarnianych. W zależności od nakładu pracy całego Świata w walce z globalnym ociepleniem, oddziaływaniem klimatu i ograniczeniem emisji szacuje się że do 2100r. temperatura może wzrosnąć od 1,8-4,0°C w stosunku do ostatniego stulecia XX w.

Wzrost antropogenicznej emisji, mający wpływ na ocieplenie klimatu i degradację biosfery, może przyczynić się do ogromnych i niepożądanych zmian, między innymi:

• zmiany wielkości opadów i cyrkulacji powietrza
• zmiany poziomu mórz i oceanów
• zmiany bioróżnorodności
• zmian w rolnictwie
• skutków zdrowotnych
• zwiększenia wielkości klęsk żywiołowych

Strategia zmniejszenia emisji

Ograniczenie emisji i związanych z nią skutków jest możliwe dzięki indywidualnym osobom, ale przede wszystkim działaniom organizacji i społeczności międzynarodowej. To dzięki niej została przyjęta Ramowa konwencja Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu w Rio de Janeiro w 1992r., a następnie podpisany w 1997r. protokół w Kioto. Raport ten zawiera pewne procedury działania i zobowiązania emisyjne wobec krajów, które go podpisały i ratyfikowały, a w szczególności krajów wysokorozwiniętych, emitujących największe ilości gazów do atmosfery.

Emisja gazów cieplarnianych — artykuły polecane

Efekt cieplarniany — Zanieczyszczenie powietrza — Paliwa kopalne — Degradacja gleby — Główne problemy ekologiczne — Zanieczyszczenie wody — Jakość powietrza — Bioróżnorodność — Smog

Bibliografia

• Baran J., Janik A., Ryszko A. (2011), Handel emisjami w teorii i praktyce, CeDeWu, Warszawa
• Dobrzańska B., Dobrzański G., Kiełczewski D. (2009), Ochrona środowiska przyrodniczego, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
• IPCC (2009), Zmiana klimatu 2007: raport syntetyczny, IOŚ, Warszawa
• Karaczun M. (2002), Zatrzymać globalne ocieplenie: poradnik dla członków organizacji pozarządowych, Polski Klub Ekologiczny - Okręg Mazowiecki, Warszawa
• Kundzewicz Z., Kozyra J. (2011), Ograniczanie wpływu zagrożeń klimatycznych w odniesieniu do rolnictwa i obszarów wiejskich, Polish Journal of Agronomy, nr.7
• Mielcarek P., Rzeźnik W., Rzeźnik I. (2014), Emisja gazów cieplarnianych i amoniaku z tuczarni na głębokiej ściółce, Problemy Inżynierii Rolniczej 22
• Nadolny Ł. (2015), Skuteczność systemu handlu emisjami Unii Europejskiej w zakresie redukcji emisji gazów cieplarnianych
• Wnuk Z. (red.) (2010), Ekologia i ochrona środowiska, Wydawnictwo Uniwersytetu Rzeszowskiego, Rzeszów
• Wysokińska Z., Witkowska J. (2016), Polityka klimatyczno-energetyczna Unii Europejskiej w kontekście strategii zrównoważonego rozwoju i dążenia do budowy gospodarki cyrkularnej, Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź
• Zieliński M. (2014), Emisja gazów cieplarnianych a efektywność funkcjonowania polskich gospodarstw specjalizujących się w produkcji roślinnej. Zeszyty Naukowe Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Problemy Rolnictwa Światowego 14.3

Autor: Damian Sobecki, Marzena Swornik