שתפו‬        

אורי אילדיס ואורן בן-משה

כמה גופרית צריכה להיות באטמוספרה?

מודל חדש של חוקרים יפנים חושף את הקשר המורכב בין פליטת הגופרית הדו-החמצנית בכדור הארץ לקצב שינוי האקלים העולמי
23 באוקטובר 2021



זיהום אוויר ושינוי האקלים קשורים זה לזה במובנים רבים – כך, למשל, שריפת דלק יוצרת הן זיהום אוויר המסוכן לבריאות ולסביבה והן פולטת פחמן דו-חמצני המזרז את ההתחממות הגלובלית. אולם, מחקר חדש חושף שהקשר הזה הוא מורכב יותר מכפי שנדמה. 

במהלך הייצור והשימוש בדלקי מאובנים (נפט, פחם, גז טבעי) נפלטים גזי חממה שגורמים לכליאת חום באטמוספרה וכתוצאה מכך לעלייה בטמפרטורה הממוצעת ביבשה ובאוקיינוסים. תוצר נוסף של שריפת הדלקים (ובעיקר פחם והנגזרות הכבדות של הנפט, כגון מזוט וסולר) הוא פליטת תחמוצות גופרית ובראשן הגז גופרית דו-חמצנית (SO2), הנחשב למזהם רעיל המזיק לבריאותנו. לאחר שהן נפלטות לאוויר, מולקולות הגופרית הד-חמצנית מושכות מולקולות מים וחמצן אליהן ובכך מזרזות תהליכים של היווצרות עננים, רק שעננים אלה מכילים בנוסף למים גם חומצה גופריתית (H2SO4) בריכוזים משתנים בהתאם להיקף הזיהום.  

כאשר עננים אלה מורידים גשם, הוא מאופיין בחומציות הולכת ועולה ככל שעולה ריכוז הגופרית הדו-חמצנית באזור היווצרות העננים. גשם כזה נקרא גשם חומצי והוא עלול לגרום לפגיעה קשה בסביבה ובבעלי חיים על ידי הרעלת מי תהום ומקורות מים עיליים, ואף לגרום לפגיעות בהרכב הקרקע, ביבולים חקלאיים ובצומח הטבעי.  

תחמוצות הגופרית שגורמות להיווצרות הגשם החומצי נקשרו גם לתחלואה נשימתית כגון, דלקת בדרכי הנשימה (ברונכיטיס) ואסטמה, לגירוי בעור ובעיניים ולהחמרת תחלואה קרדיוווסקולרית בבני אדם. מצד שני, עננים אלה שנוצרים בעקבות נוכחות הגופרית הדו-חמצנית, מספקים צל ומחזירים חלק נכבד מקרינת השמש שפוגעת בהם חזרה אל החלל. כתוצאה מכך, פחות חום מגיע אל פני כדור הארץ ופחות ממנו נלכד באטמוספרה על ידי גזי החממה, כך שבאופן פרדוקסלי, למרות השלכותיה השליליות על הסביבה, הפליטה של גופרית דו-חמצנית לאטמוספרה עשויה גם לסייע בהאטת קצב שינוי האקלים. 

עלול לגרום להאצת ההתחממות 

המחקר החדש, שנערך באוניברסיטת קיושו שבפוקואוקה יפן, שילב בין שני מודלים סביבתיים קיימים, וניסה להראות כמה השפעת ההפחתה בריכוז הגופרית הדו-חמצנית משמעותית עבור הטמפרטורה הממוצעת בפני הקרקע. המודל הראשון, MIROC, הוא מודל כללי של סירקולציית חלקיקים באטמוספרה ובאוקיינוסים. המודל השני, SPRINTARS, מתאר אינטראקציה בין חלקיקים באטמוספרה לבין חלקיקים מזהמי-אוויר (כדוגמת גופרית דו-חמצנית). 

צוות המחקר השתמש בשני המודלים הללו כדי לחזות את גודל ההשפעה של הפחתה משמעותית בריכוז הגופרית הדו-חמצנית באטמוספרה על התחממות כדור הארץ. הצוות בחן זאת בשני תרחישים שונים: האחד מייצג את ריכוז גז החממה הנפוץ ביותר – פחמן דו-חמצני (CO2) – באטמוספרה בסוף המאה שעברה (כ-370 ppm – 370 חלקיקי פחמן דו-חמצני למיליון חלקיקי אוויר), והאחר מייצג ריכוז כפול של פחמן דו-חמצני (כ-740 חלקיקים למיליון – ppm).  

במחקר נמצא כי האפקטים המשניים הנגרמים על ידי הגופרית הדו-חמצנית הם משמעותיים, וכי הפחתה משמעותית בפליטות גז זה לאטמוספרה, כחלק מהמאמץ להפחית את זיהום האוויר, עלולה לגרום להאצה מוגברת של התחממות כדור הארץ. האצה זו גדלה ככל שכמות הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה גדולה יותר: בריכוז הפחמן הדו-חמצני הנוכחי מדובר על התחממות של כ-0.5 מעלה צלזיוס שתתרחש בעיקר בקווי הרוחב הגבוהים של הכדור הצפוני ובריכוז פחמן דו-חמצני כפול מדובר על התחממות של עד 1 מעלה צלזיוס נוספת באותם אזורים.  

להפחית גופרית ולהפחית גזי חממה 

מסקנת החוקרים היא שלמרות שהגופרית הדו-חמצנית מסוכנת לבריאות ומזיקה לסביבה, הפחתת ריכוזה באטמוספרה חייבת לבוא בד בבד עם הפחתה דרמטית בפליטות גזי החממה.  

industry, sunset, pollution
למרות שהגופרית הדו-חמצנית מסוכנת לבריאות ומזיקה לסביבה, הפחתת ריכוזה באטמוספרה חייבת לבוא בד בבד עם הפחתה דרמטית בפליטות גזי החממה. Photo by SD-Pictures on Pixabay

חלק נרחב מהגופרית הדו-חמצנית שנפלטת לאטמוספרה מקורה בתהליכי שריפת דלקי מאובנים (בתחבורה, בתעשייה ובייצור החשמל) ובעיקר שריפת פחם ונגזרות כבדות של נפט כגון סולר ומזוט, ובתהליך זה גם משתחררים לאטמוספרה גזי חממה כגון פחמן דו-חמצני וגז מתאן (בתהליכי הקידוח ההפקה וההולכה של גז טבעי), כך שהפחתה דרמטית בשימוש בדלקים אלו תפחית את פליטות הגופרית הדו-חמצנית לצד הפחתה גדולה בפליטות גזי החממה.  

בנוסף, קיימים תהליכים בתעשיית ייצור הכימיקלים היוצרים פליטות גופרית דו-חמצנית  ללא קשר לשריפת דלקים, כאשר גם במקרה זה, הפסקה חד-צדדית שלהם תגרום לעלייה בטמפרטורת האוויר בפני היבשה. 

מסקנה נוספת שעולה מהמחקר היא שככל שיש יותר גזי חממה באטמוספרה, דילול הגופרית הדו-חמצנית יביא לעלייה גדולה יותר בטמפרטורה הממוצעת בפני הקרקע והים. לכן כדאי שצמצום פליטות הגופרית הדו-חמצנית כחלק מהמאמץ לשיפור איכות האוויר תלווה בפעולה נחושה לצמצום פליטות גזי חממה לאטמוספרה – כדי שההשפעה של מהלך זה על הטמפרטורה הגלובלית תהיה קטנה ככל הניתן. 

כתבה זו נכתבה בשיתוף "זווית – סוכנות למדע ולסביבה" על ידי סטודנטים הלומדים בבית ספר לפיזיקה ולאסטרונומיה באוניברסיטת תל אביב שהשתתפו בפרויקט "מעבדות פיזיקה עם הפנים לקהילה" של מתחברים פלוס


בעקבות הכתבה ב"זווית" הסיפור פורסם גם ב- Ynet

שתפו‬        


הירשמו לניוזלטר שלנו

עקבו אחרי זווית