היכרות מעמיקה עם גזי החממה

האטמוספרה: מקום המפגש של גזי החממה

באטמוספרה יש סוגים שונים של גזים, וגזי החממה מהווים רק חלק קטן מהם – קצת יותר מאחוז – אבל למרות זאת, השפעתם על מאזן האנרגיה והטמפרטורה הממוצעת העולמית גדול מאוד. גזי חממה נוצרים הן בתהליכים טבעיים והן מעשי ידי אדם, והאטמוספרה היא מקום המפגש שלהם. גזי החממה השונים נבדלים זה מזה לא רק בהרכבם ובאופן בו הגיעו לאטמוספירה, אלא גם ביכולת שלהם לכלוא חום ובמשך הזמן שבו הם שוהים באטמוספרה.

סוגי גזי חממה

אדי מים (H₂O): אדי מים הם גז החממה הנפוץ ביותר באטמוספרה של כדור הארץ, והם מהווים בממוצע כ-1% מכלל הגזים באטמוספרה. ריכוזם באטמוספרה משתנה כתלות מהמרחק מפני הקרקע והמיקום הגיאוגרפי על פני הגלובוס.

אדי המים באוויר הם בלתי נראים, ורק כאשר הם מתקררים ומתעבים לטיפות מים נוזליות מתגלים לעינינו עננים. לכמות אדי המים באוויר יכולה להיות השפעה שלילית על אירועי קיצון, למשל, עלייה בתדירותם ובעוצמתם של שיטפונות וסופות טרופיות (כולל הוריקן, ציקלון וטייפון). ככל שהטמפרטורות הממוצעות על פני כדור הארץ עולות, כך מתרחש יותר אידוי. בנוסף אוויר חם יותר יכול להחזיק יותר אדי מים: על כל עלייה של 1 מעלת צלזיוס, האוויר יכול להכיל 7% יותר אדי מים. שני הגורמים הללו משפיעים על סך המשקעים ועל עוצמתם.

פחמן דו-חמצני (CO₂): זהו ככל הנראה גז החממה המוכר ביותר בשל היותו גז החממה הנפוץ ביותר באטמוספרה, לאחר אדי מים. במהלך 800,000 השנים האחרונות נע ריכוז הפחמן הדו-חמצני בין 180 ל-280 חלקיקים למיליון. עם זאת, במהלך העשורים האחרונים אנו חוזים בקפיצה מהירה מאוד בריכוזו באטמוספרה, וכיום הוא עומד על כ-420 חלקיקים למיליון! הפחמן הדו-חמצני נקלט על ידי צמחים בתהליך הפוטוסינתזה ונפלט מגופם של צמחים ובעלי חיים. במאתיים השנים האחרונות ריכוזו באטמוספרה גדל ב-50% בעיקר עקב שריפת דלקי מאובנים. הפחמן הדו-חמצני הוא האורח במסיבה שמסרב ללכת. ברגע שהוא מתווסף לאטמוספרה הוא נשאר בה למשך זמן רב, בין 300 ל-1,000 שנים. לכן, פחמן דו-חמצני שמשתחרר כתוצאה מפעילות האדם כיום יישאר איתנו עוד הרבה מאוד זמן.

מתאן  (CH₄): מתאן הוא גז חממה שגורם לחימום משמעותי במיוחד. השפעתה של מולקולה אחת של מתאן שווה בערכה להשפעתן של 84 מולקולות פחמן דו-חמצני. פליטות המתאן הטבעיות בכדור הארץ הן תוצאה של פירוק חומרים אורגניים בסביבה חסרת חמצן, כמו שקורה למשל באדמות ביצה או כתוצאה מהפשרת קרקע קפואה שכלוא בה חומר אורגני (קפאת-עד, פרמפרוסט). ריכוז המתאן באטמוספרה עלה מאוד עקב פעילות אנושית, וריכוזו באטמוספירה בשלושת העשורים האחרונים נמצא בעלייה חדה. כיום עומדת כמותו באטמוספרה על 1,912 חלקיקים למיליארד, כפול מהכמות לפני מאתיים שנה. דליפות מתאן מתהליך ההובלה והייצור של דלקי מאובנים, הטמנת פסולת וחקלאות בקר וצאן מוסיפים כמות עצומה של מתאן לאטמוספרה. למרות שריכוזו של גז המתאן באטמוספירה נמוך בהרבה מזה של פחמן דו-חמצני, היכולת של מתאן לחמם באופן משמעותי את האטמוספרה מביאה לכך שהוא לבדו אחראי לכשליש מההתחממות הנוכחית. עם זאת, המתאן נשאר באטמוספרה זמן קצר יחסית, בין 7 ל-12 שנים בממוצע, ולכן הפחתה משמעותית של פליטות מתאן עשויה להיות פתרון יעיל ומהיר למיתון ההתחממות.

אוזון (O₃):  האוזון הוא מולקולה המורכבת משלושה אטומי חמצן, בניגוד למולקולות החמצן שאנחנו נושמים, שיש בהן שני אטומי חמצן. רוב האוזון נוצר ונמצא בשכבת הסטרטוספרה, במרחק 30-20 ק"מ מעלינו. לאוזון בסטרטוספרה תפקיד חשוב בקיום החיים על כדור הארץ, שכן הוא קולט את רוב הקרינה האולטרה-סגולה המזיקה (UV) המגיעה מהשמש ומונע מרוב הקרניים המזיקות להגיע לפני השטח. עם זאת, אוזון נמצא גם בטרופוספרה ונוצר כתוצאה מאינטראקציה של אור השמש עם פחמימנים (מתאן ביניהם) ותחמוצות חנקן הנפלטים ממפלטי מכוניות ומתהליכים תעשייתיים. אוזון זה הוא לא רק גז חממה עוצמתי, אלא גם גז רעיל המסוכן לבריאות האדם.

הריכוז של האוזון בטרופוספרה הוא כ-10 חלקיקים למיליארד. חשיפה לרמות אוזון של יותר מ-70 חלקיקים למיליארד במשך 8 שעות או יותר אינה בריאה.

חמצן דו-חנקני (N₂O): חמצן דו-חנקני, שאולי מוכר לנו גם כ"גז צחוק" ממרפאת השיניים, הוא גז חסר צבע, בעל ריח מתוק, שיש לו מגוון שימושים ברפואה ובתעשיית המזון (נמצא בקצפת ובשימורים). עם זאת, הוא גם ממלא תפקיד משמעותי באטמוספרה כגז חממה. למרות הריכוז האטמוספרי הנמוך יחסית שלו, 336 חלקיקים למיליארד, הוא יעיל בלכידת חום בערך פי 300 מפחמן דו-חמצני ותורם להתחממות כדור הארץ. החקלאות היא גורם מרכזי בעליית ריכוזו של גז זה באטמוספרה. חקלאים משתמשים בדשן סינתטי או בדשן אורגני המכיל חנקן במטרה להעשיר את האדמה. מיקרואורגניזמים באדמה מפרקים את הדשנים הללו, ובתהליך כימי משתחררות תרכובות החנקן כגז חמצן דו-חנקני מהנקבוביות באדמה. החמצן הדו-חנקני נשאר באטמוספרה 120 שנה, כלומר זהו גז יציב, ש"שומר על הכיסא הקבוע שלו" באטמוספרה במשך עשרות שנים, שבמהלכן הוא ממשיך לחמם את כדור הארץ.

גזי חממה סינתטיים (SGGs): קבוצה של גזים שהם תרכובות סינתטיות שנמצאות בשימוש בתעשייה, כמו סולפור הקספלואוריד (SF6) ופריאונים (CFCs/HCFCs/PFCs). לגזים אלה יש רמות בליעה גבוהות במיוחד של קרינה תרמית והם נשארים זמן ממושך באטמוספרה. פריאונים הם גזים המשמשים בתעשיית הקירור ונמצאים גם בתרסיסי טיהור אוויר ובתרסיסי צבע. בעבר היה נפוץ השימוש בפריאונים מסוג CFCs, אבל התגלה שהם גזי חממה חזקים מאוד, ועמידותם מאפשרת להם להישאר באטמוספרה למשך זמן רב ואף להגיע לשכבת האוזון המרוחקת מאוד מפני הקרקע. גזים אלה הם שהביאו להידלדלות שכבת האוזון ולהיווצרות החור באוזון. גזים מקבוצת HCFCs הוכנסו לתעשייה כדי להחליף את גזי ה-CFCs, אך גם הם גזי חממה חזקים במיוחד – מולקולה אחת של HCFC שוות ערך להשפעתן של כ-11,000 מולקולות פחמן דו חמצני.

אז מה עושים?

הסיפור של גזי החממה יכול להסתיים אחרת ממה שנדמה לנו. בשנות ה-70 גילו מדענים תופעה מדאיגה. שכבת האוזון, השכבה המגינה על כדור הארץ מפני קרינה אולטרה-סגולה המזיקה לאדם, הולכת ומידלדלת, כך שנוצר למעשה חור בשכבת האוזון מעל אנטארקטיקה. דלדול שכבת האוזון נגרם על ידי כימיקלים מעשה ידי אדם הנקראים פריאונים chlorofluorocarbons, CFCs)) שהיו בשימוש בעיקר בתעשיית הקירור ובתעשייה הכימית. בתגובה להידלדלות שכבת האוזון התגייסה הקהילה הבינלאומית למציאת פתרונות, ובשנת 1987 נחתם פרוטוקול מונטריאול, שאסר את השימוש בפריאונים. על אף שהחומרים הללו נמצאים עדיין בשימוש בתעשיות, לרוב שלא כחוק, הפרוטוקול הועיל להפחתת הפליטות של פריאונים ושכבת האוזון נמצאת כיום בהתאוששות. החור באוזון אף צפוי להיסגר לחלוטין בתוך כ-20 שנה. מקרה זה מלמד אותנו שגם במקרה של האתגר העצום של צמצום פליטות גזי החממה, אם נשלב כוחות נוכל לפתור את הנושא!