온실 효과 : 생산 방법, 원인, 가스, 결과 - 환경 - 2025

온실 효과는 대기 지구에 의해 방출 된 적외선 복사선의 일부를 유지하는 자연 과정, 따라서 그것을 가열한다. 이 적외선 복사는 태양 복사에 의해 지구 표면에서 생성 된 열에서 비롯됩니다.

이 과정은 불투명 한 물체 인 지구가 태양 복사를 흡수하고 열을 방출하기 때문에 발생합니다. 동시에 대기가 있기 때문에 열기가 우주로 완전히 빠져 나가지는 않습니다.

온실 효과 계획. 출처 : Robert A. Rohde (Dragons Flight at English Wikipedia), Translation into Spanish felix, 적응 레이아웃 Basquetteur

열의 일부는 대기를 구성하는 가스에 의해 모든 방향으로 흡수되고 재 방출됩니다. 따라서 지구는 평균 15ºC의 온도를 설정하는 특정 열 평형을 유지하여 생명이 발달 할 수있는 가변 범위를 보장합니다.

"온실 효과"라는 용어는 주변 온도가 필요한 것보다 낮은 기후에서 식물을 재배하는 온실과 유사합니다. 이 재배 주택에서 플라스틱 또는 유리 지붕은 햇빛의 통과를 허용하지만 열의 배출을 방지합니다.

이러한 방식으로 낮은 외부 온도에 관계없이 식물의 발달에 유리한 따뜻한 미기후가 유지됩니다.

온실 효과와 가장 관련이있는 가스는 수증기, 이산화탄소 (CO2) 및 메탄입니다. 그런 다음 인간에 의해 생성 된 오염의 결과로 다른 가스가 혼입되고 CO2 수준이 증가합니다.

대기 중의 CO2 가스, 수증기 및 메탄

이러한 가스에는 질소 산화물, 하이드로 플루오로 카본, 과불 화 탄화수소, 육 불화 황 및 클로로 플루오로 카본이 포함됩니다.

온실 효과가 좋은가요 나쁜가요?

온실 효과는 그 존재에 적합한 온도 범위를 보장하기 때문에 지구상의 생명체에 기본입니다. 대부분의 생화학 공정에는 -18ºC에서 50ºC 사이의 온도가 필요합니다.

지질 학적 과거에는 지구의 평균 기온이 증가하거나 감소하는 변동이있었습니다. 지난 2 세기 동안 지구 온도가 지속적으로 상승하는 과정이있었습니다.

차이점은 현재 증가율이 특히 높고 인간 활동과 관련이있는 것으로 보인다는 것입니다. 이러한 활동은 현상을 강조하는 온실 가스를 생성합니다.

그렇다면 문제는 무엇입니까?

인간은 산업화의 결과로 18 세기 중반부터 지속적으로 환경에 오염 물질을 추가했습니다. 이러한 오염 물질 중에는 열을 흡수하거나 오존층을 손상시키기 때문에 온실 효과에 기여하는 가스 배출이 있습니다.

오존층은 성층권의 상부에서 발견되며 자외선 (고 에너지) 태양 복사를 필터링합니다. 자외선이 많을수록 더 많은 열과 돌연변이 유발 효과가 발생할 수 있습니다.

반면에 CO2 및 메탄과 같은 보온 가스는 지구에서 방출되는 열 손실을 줄입니다. 오존층을 손상시키는 가스 중에는 모두 불소와 염소 화합물이 있습니다.

온실 효과 증가의 결과는 지구의 온도 상승입니다. 이것은 차례로 극지방과 빙하의 녹는 것을 포함하여 일련의 기후 변화를 일으 킵니다.

온실 효과는 어떻게 생성됩니까?

-지구의 대기

대기의 층

화학 조성의 기본 요소와 대기 구조를 이해하는 것은 온실 효과를 이해하는 데 기본이됩니다.

지구 대기의 화학 성분

질소 (N)는 지구 대기의 조성에서 79 %, 산소 (O2)는 20 %로 우세합니다. 나머지 1 %는 다양한 가스로 구성되어 있으며 그중 가장 풍부한 가스는 아르곤 (Ar = 0.9 %)과 CO2 (0.03 %)입니다.

이러한 가스는 햇빛, 즉 태양에서 방출되는 단파 에너지 (가시 및 자외선 스펙트럼)를 흡수 할 수 없습니다.

대기의 층

대기 가스의 가장 높은 비율은 지표면에서 높이 50km까지 이어지는 스트립에 집중되어 있습니다. 이것은 중력이 대기를 구성하는 가스에 가하는 인력 때문입니다.

처음 50km의 대기에서 두 개의 레이어가 인식됩니다. 첫 번째 레이어는 높이 0 ~ 10km, 두 번째 레이어는 높이 10 ~ 50km입니다. 첫 번째는 대류권이라고 불리며 대기의 기체 질량의 약 75 %를 집중시킵니다.

두 번째는 대기 가스 질량의 24 %를 집중시키는 성층권이며 그 상부에는 오존층이 있습니다. 오존층은 태양의 자외선을 고정시키는 역할을하므로 온실 효과를 이해하는 데 중요합니다.

이 대기층 위로 세 개의 층이 더 뻗어 있지만, 가장 낮은 두 층이 온실 효과의 결정 요인입니다.

- 온실 효과

온실 효과가 생성되는 과정의 주요 요소는 태양, 지구 및 대기 가스입니다. 태양은 에너지의 원천이고 지구는이 에너지를받는 지구이며 열과 가스의 방출기는 그 특성에 따라 다른 역할을합니다.

태양 에너지

태양은 근본적으로 전자기 스펙트럼의 가시 광선 및 자외선 파장에 해당하는 고 에너지 복사를 방출합니다. 이 에너지의 방출 온도는 6,000ºC에 도달하지만 대부분은 그 과정에서 사라집니다.

대기에 도달하는 100 %의 태양 에너지 중 약 30 %가 우주로 반사됩니다 (알베도 효과). 20 %는 주로 부유 입자와 오존층에 의해 대기에 흡수되고 나머지 50 %는 지구 표면을 따뜻하게합니다. 이 비디오는이 프로세스를 반영합니다.

지구

다른 신체와 마찬가지로 지구는 방사선을 방출하는데,이 경우에는 장파 방사선 (적외선)이 있습니다. 지구에서 방출되는 적외선은 백열 중심 (지열 에너지)에서 나오지만 방출 온도는 낮습니다 (거의 0ºC).

그러나 지구는 태양 에너지를 받아이를 가열하고 추가 적외선을 방출합니다.

반면 지구는 알베도 (밝은 색조 또는 백색도)로 인해 태양 복사의 중요한 부분을 반사합니다. 이 알베도는 주로 구름, 수역 및 얼음 때문입니다.

알베도와 행성에서 태양까지의 거리를 고려할 때 지구의 온도는 -18ºC (유효 온도) 여야합니다. 유효 온도는 알베도와 거리만을 고려하여 신체가 가져야하는 것을 말합니다.

그러나 지구의 실제 평균 온도는 약 15ºC이며 유효 온도와 33ºC의 차이가 있습니다. 실제 온도와 유효 온도의이 현저한 차이에서 대기는 근본적인 역할을합니다.

분위기

지구의 온도에 대한 열쇠는 대기입니다. 만약 그것이 존재하지 않는다면 행성은 영구적으로 동결 될 것입니다. 대기는 대부분의 단파 복사에는 투명하지만 장파 (적외선) 복사에는 대부분 투명하지 않습니다.

태양 복사를 통과시킴으로써 지구는 가열되고 적외선 (열)을 방출하지만 대기는 그 열의 일부를 흡수합니다. 이런 식으로 대기와 구름의 층이 뜨거워지고 모든 방향으로 열을 방출합니다.

온실 효과

적외선 복사의 대기 보존에 의한 지구 온난화 과정은 온실 효과로 알려져 있습니다.

Kew Gardens (영국)의 온실. 출처 : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kew_gardens_greenhouse.JPG

그 이름은 생산지에있는 기존보다 더 높은 온도를 필요로하는 종을 재배하는 농업용 온실에서 따 왔습니다. 이를 위해 이러한 재배 주택에는 햇빛은 통과하지만 방출되는 열은 유지하는 지붕이 있습니다.

이런 식으로 성장에 필요한 종을 위해 따뜻한 미기후를 만들 수 있습니다.

원인

온실 효과는 자연적인 과정이지만 인간의 행동 (인위적 행동)에 의해 변경됩니다. 따라서 현상의 자연적 원인과 인위적 변화를 구별하는 것이 필요합니다.

- 자연적인 원인

태양 에너지

태양의 단파 (고 에너지) 전자기 복사는 지구 표면을 가열합니다. 이 가열로 인해 장파 (적외선) 복사, 즉 열이 대기로 방출됩니다.

지열 에너지

행성의 중심은 백열등이며 태양 에너지로 인한 것보다 더 많은 열을 발생시킵니다. 이 열은 주로 화산, 푸마 롤, 간헐천 및 기타 온천을 통해 지각을 통해 전달됩니다.

대기 구성

대기를 구성하는 가스의 특성에 따라 태양 복사가 지구에 도달하고 적외선 복사가 부분적으로 유지되는지가 결정됩니다. 수증기, CO2 및 메탄과 같은 일부 가스는 특히 대기 열을 유지하는 데 효율적입니다.

온실 가스의 자연적 기여

지구 표면의 온난화로 인한 적외선 복사를 유지하는 가스를 온실 가스라고합니다. 이 가스는 생명체의 호흡에 의해 기여하는 CO2로 자연적으로 생성됩니다.

바다는 또한 많은 양의 CO2를 대기와 교환하고 자연 화재도 CO2를 발생시킵니다. 해양은 질소 산화물 (NOx)과 같은 다른 온실 가스의 천연 공급원입니다.

반면 토양의 미생물 활동은 CO2와 NOx의 원천이기도합니다. 또한 동물의 소화 과정은 많은 양의 메탄을 대기에 기여합니다.

-인위적 원인

열 발생

인간 활동은 온실 효과를 높이는 가스에 기여할뿐만 아니라 추가 열을 제공합니다. 공급되는 열의 일부는 화석 연료 연소에서 비롯되며 다른 일부는 알베도 효과 감소에서 비롯됩니다.

지구 표면의 온도 분포. 출처 : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SurfaceTemperature.jpg

후자는 아스팔트와 같은 어두운 인공 표면이 태양 에너지를 더 많이 흡수하기 때문입니다. 다양한 조사에 따르면 대도시는 1.5 ~ 3ºC의 순 열 입력을 생성합니다.

산업 활동

일반적으로 산업은 온실 효과에 영향을 미치는 다양한 가스뿐만 아니라 대기로 추가 열을 방출합니다. 이러한 가스는 열 (예 : CO2)을 흡수 및 방출하거나 오존층을 파괴 할 수 있습니다 (예 : NOx, CFC 및 기타).

자동차 교통

대기에 추가 된 대부분의 CO2는 도시에 집중된 차량이 대부분을 차지합니다. 자동차 교통은 화석 연료 연소로 발생하는 총 CO2의 약 20 %를 차지합니다.

전기 및 난방 생산

전기 및 난방 생산을위한 석탄, 가스 및 석유 파생물을 태우는 것은 CO2의 거의 50 %를 차지합니다.

제조 및 건설 산업

이러한 산업 활동은 화석 연료를 태워 생산되는 CO2의 거의 20 %를 차지합니다.

산불

산불은 또한 인간 활동으로 인해 발생하며 매년 수백만 톤의 온실 가스를 대기로 방출합니다.

폐기물 처리장

폐기물의 축적 및 발생하는 발효 과정과 상기 폐기물의 연소는 온실 가스의 원천입니다.

농업

농업 활동은 연간 3 백만 미터 톤 이상의 메탄 가스를 대기에 기여합니다. 이와 관련하여 가장 많이 기여하는 작물 중에는 쌀이 있습니다.

쌀의 경우 메탄 기여는 재배 시스템에서 생성 된 생태계에서 비롯됩니다. 이것은 쌀이 물에 심어 인공 늪을 만들기 때문입니다.

늪에서 박테리아는 혐기성 조건에서 유기물을 분해하여 메탄을 생성합니다. 이 작물은 대기로 주입되는 메탄의 최대 20 %를 기여할 수 있습니다.

관리가 온실 가스를 생성하는 또 다른 작물은 사탕 수수입니다. 사탕 수수는 수확 전에 태워서 다량의 CO2를 생성하기 때문입니다.

반추 동물

소와 같은 반추 동물은 소화 시스템에서 박테리아가 수행하는 발효 과정을 통해 섬유질 풀을 소비합니다. 상기 발효는 각 동물에 대해 매일 3-4 리터의 메탄 가스를 대기로 방출한다.

소만을 고려하면 온실 가스의 5 %에 ​​해당하는 기여도가 추정됩니다.

- 연쇄 반응

온실 가스를 증가시키는 지구 온도의 상승은 연쇄 반응을 유발합니다. 바다의 온도가 상승함에 따라 대기로의 CO2 방출이 증가합니다.

마찬가지로 극과 영구 동토층이 녹 으면 그곳에 갇혀 있던 CO2가 방출됩니다. 또한 주변 온도가 높을수록 산불이 더 많이 발생하고 더 많은 CO2가 방출됩니다.

온실 가스

수증기 및 CO2와 같은 일부 가스는 온실 효과의 자연적인 과정에서 작용합니다. 부분적으로 인위적 과정은 CO2 외에 다른 가스를 포함합니다.

다양한 온실 가스 축적의 글로벌 추세 곡선. 출처 : Gases_de_efecto_invernadero.png : DouglasGreen 파생 작업 : Ortisa (대화) 파생 작업 : Ortisa

교토 의정서는 이산화탄소 (CO2)와 메탄 (CH4)을 포함한 6 개의 온실 가스 배출을 고려합니다. 마찬가지로 아산화 질소 (N2O), 하이드로 플루오로 카본 (HFC), 과불 화 탄화수소 (PFC) 및 육 불화 황 (SF6)이 있습니다.

수증기

수증기는 열을 흡수하는 능력에있어 가장 중요한 온실 가스 중 하나입니다. 그러나 액체와 고체 상태의 물은 태양 에너지를 반사하고 지구를 냉각시키기 때문에 평형이 생성됩니다.

이산화탄소 (CO2)

이산화탄소는 대기 중 수명이 긴 주요 온실 가스입니다. 이 가스는 최근 수십 년 동안 발생한 온실 효과 증가의 82 %를 차지합니다.

2017 년 세계 기상기구는 전 세계 CO2 농도가 405.5ppm이라고보고했습니다. 이는 1750 년 (산업화 이전) 이전에 추정 된 수준보다 146 % 증가한 것입니다.

메탄 (CH

메탄은 온난화의 약 17 %를 차지하는 두 번째로 중요한 온실 가스입니다. 메탄의 40 %는 주로 습지와 같은 천연 자원에서 생성되고 나머지 60 %는 인간 활동에 의해 생성됩니다.

이러한 활동 중에는 반추 동물 농업, 벼 재배, 화석 연료 개발 및 바이오 매스 연소가 있습니다. 2017 년 대기의 CH4 농도는 1,859ppm으로 산업화 이전 수준보다 257 % 높았습니다.

질소 산화물 (NOx)

NOx는 성층권 오존 파괴에 기여하여 지구를 관통하는 자외선의 양을 증가시킵니다. 이러한 가스는 질산과 아 디프 산의 산업적 생산과 비료 사용에서 비롯됩니다.

2017 년까지 이러한 가스는 대기 농도 329.9ppm에 도달했으며 이는 산업화 이전 시대에 예상되는 수준의 122 %에 해당합니다.

탄화수소 (HFC)

이 가스는 CFC를 대체하기 위해 다양한 산업 응용 분야에서 사용됩니다. 그러나 HFC는 오존층에도 영향을 미치고 대기에서 매우 높은 활성 영구성을 가지고 있습니다.

과불 소화 탄화수소 (PFC)

PFC는 알루미늄 제련 공정을 위해 소각 시설에서 생산됩니다. HFC와 마찬가지로 그들은 대기에서 높은 영구성을 가지며 성층권 오존층의 무결성에 영향을 미칩니다.

육 불화 황 (SF6)

이 가스는 또한 오존층에 부정적인 영향을 미칠뿐만 아니라 대기 중 높은 지속성을 갖습니다. 고전압 장비와 마그네슘 생산에 사용됩니다.

클로로 플루오로 카본 (CFC)

CFC는 성층권 오존을 손상시키는 강력한 온실 가스이며 몬트리올 의정서에 따라 규제됩니다. 그러나 중국과 같은 일부 국가에서는 여전히 다양한 산업 공정에서 사용됩니다.

생명체의 온실 효과는 무엇입니까?

-경계 조건

우리가 알고있는 삶은 특정 온도 수준 이상으로 가능하지 않습니다. 일부 고온 성 박테리아 만이 100ºC 이상의 온도를 가진 환경에 서식 할 수 있습니다.

생체 온도

일반적으로 대부분의 활성 수명을 허용하는 온도 변화의 진폭은 -18ºC에서 50ºC입니다. 마찬가지로 생명체는 -200ºC와 110ºC의 온도에서 잠복 상태로 존재할 수 있습니다.

대부분의 동식물 종은 실온에 대한 내성 범위가 훨씬 더 제한적입니다.

-온도의 동적 균형

온실 효과는 중요한 온도 범위를 보장하기 때문에 지구상의 생명체에 긍정적 인 자연적 과정입니다. 그러나 이것은 태양 에너지 입력과 적외선 복사 출력간에 적절한 균형이 유지되는 한 가능합니다.

균형

자연이 움직이지 않는만큼의 온실 가스를 생성하기 때문에 균형이 보장됩니다. 바다는 약 300 기가 톤의 CO2를 생산하지만 약간 더 많이 흡수합니다.

마찬가지로 초목은 약 440 기가 톤의 CO2를 생산하는 동시에 약 450을 고정합니다.

오염으로 인한 온실 효과의 결과

인위적 오염은 추가적인 온실 가스량에 기여하여 자연적인 동적 균형을 깨뜨립니다. 이 금액은 자연에 의해 생성 된 금액보다 훨씬 적지 만이 균형을 깨기에 충분합니다.

이것은 행성의 열 균형에 심각한 결과를 초래하고 차례로 지구상의 생명체에 영향을 미칩니다.

지구 온난화

온실 가스 농도의 증가는 지구 평균 기온을 증가시킵니다. 사실, 평균 지구 기온은 산업화 이전 이후로 1.1 ° C 상승한 것으로 추정됩니다.

한편, 2015 년부터 2019 년까지의 기간은 지금까지 기록상 가장 뜨거웠 던 것으로 나타났다.

얼음 녹기

온도가 상승하면 전 세계적으로 극지방의 얼음과 빙하가 녹습니다. 이것은 해수면의 증가와 해류의 변화를 의미합니다.

기후 변화

지구 온난화로 인한 기후 변화 과정에 대한 완전한 합의는 없지만 현실은 지구의 기후가 변화하고 있다는 것입니다. 이것은 다른 측면 중에서도 해류, 바람 패턴 및 강우의 변화에서 입증됩니다.

인구 불균형

온도 상승으로 인한 서식지의 변화는 종의 개체군과 생물학적 행동에 영향을 미칩니다. 어떤 경우에는 개체수를 늘리고 분포 범위를 확장하는 종이 있습니다.

그러나 성장과 번식을위한 온도 범위가 매우 좁은 종은 개체 수를 크게 줄일 수 있습니다.

식량 생산 감소

많은 농업 및 축산 지역에서는 종이 온도 상승의 영향을 받기 때문에 생산량이 감소합니다. 반면에 생태 학적 변화는 농업 해충의 확산을 초래합니다.

공중 위생

매개체 매개 질병

행성의 평균 기온이 증가함에 따라 일부 질병 매개 동물은 지리적 범위를 확장합니다. 따라서 열대성 질병의 경우는 자연 범위를 넘어서 발생하고 있습니다.

충격

온도 상승은 소위 열 충격 또는 열사병을 일으킬 수 있으며 이는 극심한 탈수를 의미합니다. 이러한 상황은 특히 어린이와 노인에게 심각한 장기 부전을 일으킬 수 있습니다.

예방 및 해결책

온실 효과 증가를 막기 위해서는이를 유발하는 가스의 배출을 줄여야합니다. 이를 위해서는 국내 및 국제 법률을 통해 대중의 인식에서 기술 변화에 이르는 다양한 조치가 필요합니다.

그러나 기후 변화에 관한 정부 간 패널 (IPCC)에 따르면 배출량을 줄이는 것만으로는 충분하지 않습니다. 또한 지구 온난화를 막기 위해서는 현재 대기 중 온실 가스 농도를 줄여야합니다.

이러한 의미에서 해결책은 대기 CO2를 고정하기 위해 식생 덮개를 늘리는 것입니다. 또 하나는 기술적 인 공기 여과 시스템을 구현하여 CO2를 추출하여 산업 제품에 고정하는 것입니다.

지금까지 교토 의정서와 같은 국제적 합의에 도달하려는 노력은 목표를 달성하지 못했습니다. 반면 대기 중 CO2를 추출하는 기술 개발은 프로토 타입 수준에 불과합니다.

예방

온실 효과 증가를 막기 위해서는 온실 가스 발생을 줄여야합니다. 이것은 시민 양심의 발전, 입법 조치, 기술 변화를 포함하는 일련의 행동을 의미합니다.

인식

온실 효과 증가로 인한 지구 온난화 문제를 인식하고있는 시민이 기본입니다. 이런 식으로 정부와 경제 세력이 필요한 조치를 취하도록 필요한 사회적 압력이 제공됩니다.

법적 프레임 워크

온실 가스 발생 문제를 해결하기위한 주요 국제 협약은 교토 의정서입니다. 그러나 지금까지이 법적 도구는 온실 가스 배출량을 줄이는 데 효과적이지 않았습니다.

배출률이 더 높은 주요 선진국 중 일부는 두 번째 임기 동안 프로토콜의 연장에 서명하지 않았습니다. 따라서 실질적인 효과를 얻으려면 더 엄격한 국내 및 국제 법적 프레임 워크가 필요합니다.

기술적 변화

온실 가스 배출을 줄이기 위해서는 산업 공정의 재 설계가 필요합니다. 마찬가지로, 재생 가능 에너지 사용을 촉진하고 화석 연료 사용을 줄이는 것이 필요합니다.

한편, 일반적으로 오염 폐기물의 발생을 줄이는 것이 필수적입니다.

솔루션

전문가들에 따르면 온실 가스 배출량을 줄이는 것만으로는 충분하지 않으며 대기 중 현재 농도를 줄이는 것도 필요하다고합니다. 이를 위해 매우 단순하거나 정교한 기술을 사용할 수있는 다양한 대안이 제안되었습니다.

카본 싱크

이를 위해 숲과 정글의 범위를 늘리고 녹색 지붕과 같은 전략을 구현하는 것이 좋습니다. 식물은 식물 구조에 대기 중 CO2를 고정시켜 대기에서 추출합니다.

탄소 추출 펌프

지금까지 대기에서 CO2를 추출하는 것은 에너지 측면에서 비용이 많이 들고 경제적 비용이 높습니다. 그러나 공기를 여과하고 CO2를 제거하는 효율적인 방법을 찾기위한 연구가 진행 중입니다.

이러한 제안 중 하나는 이미 파일럿 플랜트 단계에 있으며 캘거리 대학과 카네기 멜론 대학에서 개발 중입니다. 이 공장은 수산화 칼륨 용액을 물 트랩과 부식성 칼슘으로 사용하여 공기를 여과합니다.

이 과정에서 공기 중에 포함 된 CO2가 유지되어 탄산 칼슘 (CaCO3)이 형성됩니다. 그 후, 탄산 칼슘이 가열되고 CO2가 방출되어 생성 된 정제 된 CO2가 산업용으로 사용됩니다.

참고 문헌

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