פגעי טבע‏ > ‏

גזי החממה והאטמוספרה

גזי החממה והאטמוספרה  \  אהוד קלפון

האטמוספרה שמסביב לכדור הארץ, צפופה יותר (באופן יחסי) מזו הנמצאת מסביב לכוכבי הלכת האחרים. היא מורכבת מ 78% חנקן, 21% חמצן, 0.03% פחמן דו חמצני וגזים אחרים. אולם גזים תעשייתיים רבים מזהמים את האוויר שאנו נושמים ועלולים להעצים את אפקט החממה ולגרום לדילול שכבת האוזון, הנמצאת בגובה שבין 20 לבין ארבעים קילומטרים ואף לפעור בה חורים. באפקט החממה קורה שפחמן דו חמצני וגזים אחרים הנמצאים באטמוספרה, לא מאפשרים לחום השמש המצטבר על פני כדור הארץ לברוח אל החלל וכך נשמרת טמפרטורה אופטימאלית שמאפשרת חיים. במאדים למשל שבו אין אטמוספרה כמו שלנו, ביום חם מאוד ובלילה קר מאוד, כי חום השמש מוקרן בחזרה אל החלל.

בחקלאות, עוטפים את החממות בזכוכית (או פלסטיק), המאפשרת לקרני השמש לחדור דרכה, לחמם את האוויר שבתוך החממה ולא לברוח החוצה בלילות בהירים וקרים. באוויר החמים של החממה, אפשר לגדל גידולים חקלאיים שאינם בעונתם, כגון ירקות קיץ שמגדלים בעונת החורף (עגבניות, מלפפונים, חצילים ועוד).

האטמוספרה שמסביב לכדור הארץ היא המעטפת השקופה של החממה שמאפשרת לקרני השמש לחדור ולחמם את האוויר ומונעת מהחום להתפזר בחלל. תופעה זו מאפשרת את קיומם של חיים תקינים על פני כדור הארץ, ואינה קיימת בכוכבי לכת אחרים. ככול שמתרבים מפעלי התעשייה הפולטים גזים לאוויר, כך עולה עוצמת אפקט החממה. החוקרים טוענים שבמאה השנים האחרונות, עלתה הטמפרטורה הממוצעת בעולם בחצי מעלה צלזיוס ופני המים עלו בעשרה ס"מ. אם ההתחממות הגלובאלית תמשך בקצב כזה, או שתלך ותגבר, זה עלול להביא להמסת הקרחונים בקטבים, לעלייה גדולה של המים באוקיינוסים ובימים ולהצפת אזורים נרחבים, בעומק החופים הנמוכים.

מאז שהאדם התחיל לשרוף פחם ונפט לצורכי תעשייה ותחבורה, נפלטים גזים שונים לאוויר כגון פחמן דו חמצני שריכוזו עולה באטמוספרה וגורם להתעצמות אפקט החממה. מאידך יש חוקרים הטוענים, שהטבע יאזן בסופו של דבר את ההפרה הנגרמת במידות החום שעלו באטמוספרה של כדור הארץ, על ידי התגברות עננים, שימנעו מאנרגיית השמש להגיע אל פני כדור הארץ. 
כדי להימנע מנזקים בלתי הפיכים בעתיד, על המדינות התעשיות להפחית את הגזים הנפלטים לאוויר ועדיף לסננם באופן מוחלט. בעיה נוספת שנוצרה בעידן התעשייתי היא, שנפער חור בשכבת האוזון, שהולכת ונעשית דלילה. באופן טבעי מולקולות האוזון (הנמצאות בשכבת הסטרטוספרה) נוצרות בעקבות סערות ברקים, כלומר מולקולת חמצן מתחברת עם אטום חמצן ליצירת O3. 
שכבת האוזון הנוצרת בדרכים טבעיות בגובה הסטרטוספרה, מסננת את הקרניים האולטרה סגוליות המגיעות מהשמש (האוזון בולע את אורכי הגל האלה). ללא שכבת האוזון, קרינה זו הייתה פוגעת בחי ובצומח, גורמת לסרטן עור אצל בני אדם ומסכנת את קיומם של רוב היצורים החיים על פני כדור הארץ. בראשית שנות השמונים, החוקרים גילו ששכבת האוזון שמעל לקוטב הדרומי דלילה מאוד בהשוואה לאזורים אחרים וזה הדליק אצלם נורה אדומה, לגבי המשך התפרקות האוזון.
החומרים העיקריים הידועים, שעלולים לדלל את שכבת האוזון הם: תרכובות כלור, פלואור ופחמן, המשמשות כחומרים מקציפים או בקירור המקררים. מתיל ברומיד, היא תרכובת של פחמן מימן וברום, המשמשת את החקלאים כחומר הדברה וחיטוי.

החומר הנמצא במטפים לכיבוי שריפות (ברום, פלואור ופחמן), וכן מיני תרסיסי ספרי שבשימוש היומיומי של מיליוני בני אדם בעולם. התרכובות האלה הן יציבות מאוד בשכבות הנמוכות של האטמוספרה, אולם כאשר הן מגיעות לשכבת האוזון הנמצאת בגובה הסטרטוספרה, הן מתפרקות בהשפעת הקרינה החזקה של הקרניים האולטרה סגוליות.

עם התפרקות המולקולות האלה, משתחררים אטומים בודדים של ברום או של כלור המתקיפים את מולקולת האוזון (O3 ) ומפרקים אותה לאטום חופשי של חמצן (O )ולמולקולת חמצן (O2).

אולם נשארים אטומים בודדים של ברום וכלור המפרקים עוד מולקולות של אוזון וכך שכל אחת ממולקולות המזהמים המגיעה לגובה שכבת הסטרטוספרה, יכולה לפרק הרבה מולקולות של אוזון ולדלל בהדרגה את השכבה המגנה על החיים בכדור הארץ.

אפקט החממה נובע מזה שפחמן דו חמצני וגזים אחרים המצויים באטמוספרה של כדור הארץ, אינם מאפשרים לחום הנפלט מן האדמה לברוח אל החלל. החום מוקרן בחזרה אל האדמה כמו בחממת פרחים שבה נשמרת טמפרטורה נוחה לגידולים לא עונתיים. אם לא הייתה קיימת תופעה זו בכדור הארץ, הטמפרטורות היו נמוכות מאוד והחיים היו שונים או שלא קיימים (כמו על הפלנטות השכנות במערכת השמש).

מכאן שאפקט החממה חשוב מאוד לקיום החי והצומח והאורגניזמים למיניהם על פני כדור הארץ. בשנים האחרונות, רואים שתהליך זה הולך ומתגבר בגלל העלייה בריכוז CO2 וגזי חממה אחרים. טוענים שמאז ראשית המאה העשרים, עלתה הטמפרטורה הממוצעת בעולם בחצי מעלה צלזיוס ובסוף המאה היו השנים החמות ביותר.

מאז שהתפתחה התעשייה והתרבו הרכבים, שורפים פחם ונפט, הפולטים לאטמוספרה כמויות גדולות של גזים רעילים לאדם ולסביבה ושיעור הפחמן הדו חמצני הולך וגובר. תהליך ההטמעה (פוטוסינתזה) המתבצע בצמחים ירוקים, מהווה גורם מאזן, המייצב את יחס החמצן והפחמן הדו חמצני באוויר.

זהו תהליך המתבצע כמעט במעגל סגור של נשימה ופרוק מצד אחד וקליטה והטמעה מצד שני.

הפחמן שממנו נוצר CO2 הנפלט לאוויר, מקורו במאגרי פחמן הנמצאים במעמקי האדמה. הוא נוצר לפני מיליוני שנים על ידי ריקבון של אורגניזמים שונים שהפכו לדלקים שמהם אנו מפיקים את עיקר האנרגיה לקיומינו. השמדת הצמחייה בחלקים רבים בעולם, מקטינה את יכולתם להטמיע חלק מהפחמן הדו חמצני הנפלט בכמות גדולה ממפעלים ומרכבים.                                                           

ידוע שיערות הגשם הטרופיים ובעלי החיים שבתוכם מהווים מערכת מאוזנת שאינה משנה את אחוז הפחמן הדו חמצני של האטמוספרה בכדור הארץ. אולם כריתת יערות בכול שנה (בגודל של שטח ישראל) גורמת לשחרור כמויות גדולות של פחמן מקרקעות היער החשופות. השריפות הרבות של עצי היער מגבירות את ריכוז ה CO2 באוויר.

אחד מגזי החממה המסוכנים הוא גז מיתן (CH4) הנמצא בטבע במעמקי האדמה, במכרות פחם, בקרקעית הביצות והאגמים. הוא נוצר על ידי פרוק אנ-אירובי (ללא נוכחות חמצן) של חומר פסולת אורגנית. הוא גז חסר ריח וצבע, פחות צפוף מהאוויר בטמפרטורת החדר ומשמש כחומר בעירה בתעשייה. הוא נפלט לאוויר גם מנפיחות של בעלי חיים כגון צאן ובקר, שמגדלים במסות גדולות בחוות חקלאיות (באוסטרליה למשל).

למרות שכמות המיתן הנפלטת לאוויר מעטה מזה של פחמן דו חמצני, זהו גז חממה התורם מסוכן התורם את חלקו בהדרגה להתחממות כדור הארץ. בשנים האחרונות אנו חשים שינויים במזג האוויר בעולם, כגון חום וקור, שיטפונות, בצורות, שריפות, הוריקנים אדירים ועוד.

אפקט החממה עלול לגרום להתחממות מוגברת של כדור הארץ שיביא להמסת הקרחונים בקטבים, לעליית גובה פני הים ולהצפת שטחים נמוכים. המדבריות עלולים להתרחב (הנגב המדברי עלול לנוע צפונה), ארצות צפון מערב אירופה עלולות להתקרר עקב השיבושים בזרם הגולף החם שלא יגיע לשם ועוד מפגעים למיניהם.

המידע המצטבר מהמחקרים ברחבי העולם, תומך בתיאוריה שלפיה התחממות כדור הארץ נובעת מפעילות האדם אף על פי שיש מעט חוקרים הטוענים שאלה הם תהליכים מחזוריים טבעיים. 

אחת השכבות הדקות והפגיעות באטמוספרה של כדור הארץ נמצאת בגובה שבין 20 ל 40 ק"מ ובה נמצא גז אוזון (O3) בריכוז גבוה. גז האוזון התגלה בשנת 1840 על ידי מדען  גרמני בשם כריסטיאן שנבין. מולקולת האוזון אינה יציבה, לכן היא פעילה מאוד מבחינה כימית. ריכוז האוזון בשכבה דקה של האטמוספרה, היא תוצאה של איזון בין יצירת O3 לבין פירוקו  ל O2 .

פירוק שכבת האוזון נעשה באופן טבעי על ידי קרינה על סגולית המגיעה מן השמש ובאופן מלכותי על ידי גזי החממה שיוצר האדם. מולקולות גז האוזון, מסוגלות לחסום את הקרינה העל סגולית של השמש מלהגיע אל פני האדמה, בזמן שיתר גזי האטמוספרה אינם מסוגלים לחסום אותה.

קרינה זו עלולה לפגוע בתהליכי ייצור החלבונים באורגניזמים השונים, גורמת נזקים לצמחים ולבעלי חיים, עלולה לגרום לסרטן עור באדם, לפגוע בעיניים ובראייה ועוד. מדידות שנעשו בעזרת לוויינים בעשרות השנים האחרונות,  הצביעו על דילול שכבת האוזון בגובה האטמוספרה. מעריכים שדילול של 10% בשכבת זו  יגרום לעליה של 25% בהופעת סוגי סרטן בבני אדם, ולפגיעה חמורה בעולם החי והצומח כתוצאה מהתגברות עוצמת הקרניים האולטרה סגוליות ( Ultra Violete – U.V) . הגורמים העיקריים להרס שכבת האוזון, הן תרכובות מהסוג כלורו- פלואורו- קרבונים (Chloro-Fluoro-Carbons או CFC ). תרכובות אלה המשתחררות לאטמוספרה ממפעלי תעשייה, מתרסיסים ורכבים, עולות אל שכבת האוזון ויוצרות בה חורים, המונעים הגנה יעילה על כל צורות החיים המתקיימות על פני כדור הארץ.

מחקרים רבים מראים שגזים הנפלטים ממפעלים (פרי יצירתו של האדם) וגם ממקורות טבעיים, עלולים להצטבר באטמוספרה, לגרום לאפקט החממה ולעליית הטמפרטורה בכדור הארץ. שכבת האטמוספרה הדקה העוטפת את כוכב הלכת ארץ, שומרת עליו מפני טמפרטורות קיצוניות, בניגוד למצב הקיים בכוכבי לכת אחרים שאין בהם אטמוספרה דומה ואין בהם חיים.

הבעיה שהולכים ומתגברים הריכוזים של גזי החממה באטמוספרה, שמתוכם מהווה הפחמן הדו חמצני CO2  75% , גז מיתן CH4  15% , תחמוצות חנקן  NO  5%  וגזי CFC  5%  .גזים אלה אינם מאפשרים לחום המוחזר מהקרקע לברוח לחלל, אלא הוא מוקרן בחזרה לאדמה (כמו בחממה) והטמפרטורה עולה.

בקיץ של שנת  2006 , החוקרים גילו שהקרח המכסה את פני האגמים והביצות בצפון מזרח סיביר מפשיר בהדרגה וגז מיתן משתחרר לאטמוספרה. מניחים שהגז נוצר ונאגר שם לפני ארבעים אלף שנה כשהאקלים היה שונה. עם השנים שבו האגמים והביצות לקיפאונם עד להפשרתם האחרונה.

חוקרים רבים חוששים שגז המיתן המתווסף בהתמדה לאטמוספרה ממקורות טבעיים ואחרים, עלול להגביר את אפקט החממה ביחד עם גזי חממה אחרים.
הפחמן הנמצא במאגרי קרקע יבשים ובקרקעות יער חשופות, נפלט בצורת בועות גז CO2  והפחמן הנמצא בקרקעית האגמים והביצות נפלט בצורת גז מיתן CH4 . המיתן נמצא גם במעמקי האדמה, במכרות פחם ובחומר אורגני רקוב בתחתית האגמים והביצות. הוא נוצר בטבע על ידי פרוק אנ- אירובי (ללא אוויר) של חומר אורגני על ידי בקטריות.

אותן בקטריות נמצאות גם במעיים של צאן ובקר לצורכי פרוק הצמחים ובסוף תהליך העיכול, נפלט גז מיתן לאוויר. פרה אחת למשל פולטת רבע ליטר של גז מיתן ביום, לכן עדרים של מיליוני ראשים באוסטרליה ובמקומות אחרים, פולטים מיתן רב העלול לפגוע באטמוספרה. המיתן הוא גז חסר צבע, ריח או טעם ודליק מאוד.                                                              

בזמן בעירתו נפלטים ממנו פחות גופרית, פחמן, וחנקן אולם כל הדלקים והגזים פולטים פחמן דו חמצני לאוויר. למרות שכמות המיתן הנפלטת לאוויר ממקורות טבעיים ותעשייתיים היא פחותה מכמות הפחמן הדו חמצני, אולם הוא מחזיר את גלי החום לקרקע פי 20 מאשר CO2הגברת ריכוז גזי החממה באטמוספרה, עלול לגרום להתחממות כדור הארץ, להפשרת הקרחונים בקטבים ובהרים, לעליית גובה פני הים ולהצפת חופים נמוכים.

מעריכים שבעוד 100 שנה הים יעלה לגובה של כמעט מטר אחד ובעוד 1000 שנה הוא יעלה בעשרה מטרים ויציף ערי חוף רבות בעולם. בעבר, הטבע איזן את כמות החמצן (O2) והפחמן הדו חמצני (CO2 )באוויר באמצעות תהליך הפוטוסינתזה. אולם היום בעקבות הפליטה המוגברת של CO2 לאוויר אין ביכולתם של הצמחים הירוקים (המתמעטים), להטמיע את עודפי הפחמן הדו חמצני ולשמור על איזון.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                    25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                

 

 

 

     

 


Comments