ก๊าซเรือนกระจก

ก๊าซเรอื นกระจก โลกเป็นดาวเคราะห์ที่มีก๊าซเรือนกระจกในปริมาณท่เี หมาะในช้ันบรรยากาศทีห่ ่อหมุ้ โลกไว้ จงึ ทา สภาพอากาศโลกมีความเหมาะสมก่อเกดิ สรรพส่งิ มชี วี ิตตา่ งๆ ท่ีแตกตา่ งไปจากดาวเคราะหด์ วงอน่ื ๆ เน่อื งจาก การพัฒนาของมนุษย์ทเ่ี พิ่มมากข้นึ ดังนั้น ปรมิ าณกา๊ ซเรือนกระจกท่เี คยเหมาะสมกลับมีปรมิ าณเพ่มิ ขนึ้ กา๊ ซเรือนกระจกแต่ละชนิดสามารถอยู่ในชน้ั บรรยากาศไดย้ าวนานแตกตา่ งกัน และความสามารถใน การดดู ซบั ความร้อนกแ็ ตกต่างกัน เม่อื ก๊าซเรือนกระจกมีปรมิ าณทเ่ี พ่มิ มากขึน้ สาเหตหุ ลกั เกิดจากกิจกรรมของ มนษุ ย์ และส่งผลใหเ้ กดิ การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ จึงควรทีจ่ ะทาความเข้าใจคุณสมบตั ขิ องก๊าซเรือน กระจก และศักยใ์ นการให้ความรอ้ น อย่างชัดเจน ก๊าซเรือนกระจกคืออะไร

สภาพภูมอิ ากาศของโลกขนึ้ อยู่กับความสมดลุ ของคลนื่ รังสีในช้นั บรรยากาศ ซ่งึ กจิ กรรมเหลา่ นี้ ก็ ข้ึนอยกู่ ับสองปัจจัยสาคัญ ได้แก่ พลงั งานทป่ี ้อนเข้าสู่โลก คือ แสงอาทติ ย์ และสัดสว่ นและปริมาณของก๊าซ หลายชนิดในช้นั บรรยากาศที่มศี ักยภาพในการกักเก็บ ดูดซับคล่ืนรงั สีความรอ้ นจากดวงอาทิตย์ซ่ึงเราเรียกกา๊ ซ เหลา่ น้ีวา่ ก๊าซเรือนกระจกหรือ Greenhouse Gas ซ่งึ ส่วนใหญ่ไดแ้ ก่ ไอนา้ (H2O) ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ก๊าซมีเทน (CH4) ก๊าซไนตรสั ออกไซด์ (N2O) กา๊ ซโอโซน (O3)และ ซีเอฟซี (CFC หรือ Chlorofluorocarbon) ก๊าซเหล่านี้มีความจาเปน็ ต่อการรกั ษาอณุ หภูมิในบรรยากาศของโลกใหค้ งท่ี ซ่งึ หากบรรยากาศโลกไม่ มกี ๊าซเรือนกระจกในช้ันบรรยากาศ ดงั เช่นดาวเคราะห์ดวงอืน่ ๆ ในระบบสุริยะแลว้ จะทาให้อณุ หภมู ิในตอน กลางวันน้ันร้อนจดั และในตอนกลางคืนนน้ั หนาวจดั เน่ืองจากก๊าซเหล่านีด้ ูดคล่นื รังสคี วามรอ้ นไว้ในเวลา กลางวนั แล้วคอ่ ยๆ แผร่ ังสีความร้อนออกมาในเวลากลางคืน ทาใหอ้ ุณหภมู ิในบรรยากาศโลกไม่เปล่ียนแปลง อยา่ งฉับพลนั ซึง่ แสดงรายละเอียดในรูป แผนภาพปรากฏการณ์เรือนกระจก แสดงการไหลของพลังงานระหว่างอวกาศ บรรยากาศและพื้นผวิ โลก โดย พลงั งานท้ังหมดจะถูกแสดงในหน่วยวตั ตต์ ่อตารางเมตร (W/m2) (Kiehl and Trenberth, 1997) มกี า๊ ซจานวนมากที่มคี ณุ สมบัติในการดูดซบั คล่ืนรังสีความร้อน และถูกจดั อย่ใู นกลุ่มก๊าซเรือนกระจก ซ่งึ มที ้งั ก๊าซทเี่ กิดขึ้นเองตามธรรมชาตแิ ละเกิดจากกิจกรรมของมนษุ ย์ กิจกรรมของมนษุ ย์เป็นปัจจัยสาคัญทีท่ าให้เกดิ การเปลี่ยนแปลงปรมิ าณก๊าซเรอื นกระจกในบรรยากาศ โดยเม่ือ เปรียบเทียบจากองคป์ ระกอบของชนั้ บรรยากาศในชว่ งเวลากอ่ นกบั หลงั การปฏวิ ัตอิ ุตสาหกรรม (ค.ศ. 1750-

1800) ก๊าซเรือนกระจกท่เี พิ่มข้ึนและส่งผมกระทบรุนแรงที่สดุ จากกจิ กรรมของมนุษย์ คือ กา๊ ซ คารบ์ อนไดออกไซด์ (CO2) ตามมาดว้ ยสารซีเอฟซี (CFC หรือ Chlorofluorocarbon) ก๊าซมีเทน (CH4) และ กา๊ ซไนตรสั ออกไซด์ (N2O) ก๊าซเรอื นกระจกท่ีถูกควบคุมโดยพธิ ีสารเกยี วโต พธิ ีสารเกียวโต (Kyoto Protocol) เปน็ ที่ร้จู กั กันอีกอย่างว่าเป็นสนธิสญั ญาเกีย่ วกบั ภูมิอากาศของโลก เปน็ บันทกึ ข้อตกลงระหว่างประเทศฉบับเดียวของโลกทม่ี ีเป้าหมายผูกพัน การลดการปล่อยกา๊ ซเรือนกระจก โดย กา๊ ซเรือนกระจกในพิธสี ารนีจ้ ะต้องเปน็ กา๊ ซท่ีเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ (Anthropogenic Greenhouse Gas Emission) เทา่ นั้น มี 6 ชนดิ ได้แก่ 1. ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) 2. ก๊าซมเี ทน (CH4) 3. กา๊ ซไนตรสั ออกไซด์ (N2O) 4. กา๊ ซไฮโดรฟลอู อโรคาร์บอน (HFC) 5. ก๊าซเพอร์ฟลูออโรคาร์บอน (PFC) 6. ก๊าซซลั เฟอรเ์ ฮกซะฟลูออไรด์ (SF6) ทงั้ นี้ ยงั มีกา๊ ซเรอื นกระจกทเี่ กดิ จากกิจกรรมของมนษุ ย์ท่ีสาคญั อีกชนดิ หน่ึง คือ สารซีเอฟซี (CFC หรือ Chlorofluorocarbon) ซง่ึ ใชเ้ ป็นสารทาความเยน็ และใช้ในการผลิตโฟม แต่ไม่ถูกกาหนดในพิธสี ารเกยี วโต เน่อื งจากเปน็ สารทีถ่ ูกจากัดการใชใ้ นพิธีสารมอนทรีออล (Montreal Protocol) แลว้ กิจกรรมต่าง ๆ ของ มนุษย์ กาลังเพ่ิมปริมาณก๊าซเรือนกระจกเหล่าน้ี (อาจยกเว้นไอน้า) เช่น การเผาไหมเ้ ชื้อเพลิงจากถา่ นหนิ น้ามนั และก๊าซธรรมชาติ รวมท้งั การตัดไม้ทาลายปา่ ทาใหเ้ กดิ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ การทาการเกษตรและ การปศุสตั วป์ ล่อยก๊าซมีเทนและไนตรัสออกไซด์ ควนั จากท่อไอเสียรถยนตป์ ล่อยก๊าซโอโซน นอกจากนี้ กระบวนการแปรรปู อตุ สาหกรรมปล่อยสารฮาโลคาร์บอน (CFCs, HFCs, PFCs) การเพมิ่ ขน้ึ ของกา๊ ซเรือน กระจกน้ัน ส่งผลให้ชน้ั บรรยากาศมีความสามารถในการกกั เก็บรังสคี วามร้อนได้มากขึ้น ผลท่ีตามมาคือ อุณหภูมิเฉล่ยี ของชัน้ บรรยากาศทเ่ี พมิ่ ข้นึ ดว้ ย แต่การเพม่ิ ขึ้นของอณุ หภูมโิ ลกน้นั ไม่ไดเ้ พิ่มข้ึนเปน็ เส้นตรงกับ ปริมาณก๊าซเรือนกระจกที่เพ่ิมข้ึน ค่าศักยภาพในการทาให้เกิดภาวะโลกรอ้ น (Global Warming Potential: GWP) ก๊าซเรอื นกระจกแต่ละชนิดมีศักยภาพในการทาใหเ้ กิดภาวะโลกร้อนหรอื ภาวะเรอื นกระจก (Global Warming Potential: GWP) ทีแ่ ตกตา่ งกนั ค่าศกั ยภาพในการทาให้เกิดภาวะโลกร้อนน้ี ข้ึนอยูก่ ับ ประสิทธิภาพในการแผร่ งั สคี วามรอ้ นของโมเลกลุ และขึน้ อย่กู บั อายุของกา๊ ซนน้ั ๆ ในบรรยากาศ และจะคดิ

เทียบกับความสามารถในการแผร่ งั สีความร้อนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในนา้ หนักของกา๊ ซที่เท่ากนั ในชว่ ง ระยะเวลาหน่ึง เชน่ 20 ปี 50 ปี หรอื 100 ปี โดยคา่ ศกั ยภาพในการทาให้เกดิ ภาวะโลกร้อนของ กา๊ ซเรือนกระจกตา่ งๆ ในชว่ งเวลา 100 ปี ของกา๊ ซเรือนกระจกตา่ งๆ ดังตารางท่ี 1 ตารางท่ี 1 คา่ ศกั ยภาพในการทาให้เกดิ ภาวะโลกร้อน (Global Warming Potential หรือ GWP) ของกา๊ ซ เรอื นกระจกชนิดต่างๆ ในช่วงเวลา 100 ปี ก๊าซเรอื นกระจก อายใุ นช้ันบรรยากาศ ศกั ยภาพในการทาให้เกิดภาวะโลกร้อนในช่วงเวลา (ปี) 100 ปี (เท่าของคาร์บอนไดออกไซด์) มเี ทน 9 – 15 23 ไนตรสั ออกไซด์ 120 296 ไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน 800-50,000 140 – 11,700 เพอร์ฟลอู อโรคารบ์ อน 800-50,000 6,500 – 9,200 ซลั เฟอรเ์ ฮกซะฟลอู อไรด์ 3,200 22,000 CFC-12 100 10,600 เตตระฟลูออโรมเี ทน 50,000 6,700 ชนดิ ของกา๊ ซเรอื นกระจก ก๊าซเรือนกระจกท่ีถูกควบคมุ โดยพธิ สี ารเกยี วโตมี 6 ชนดิ โดยจะตอ้ งเปน็ กา๊ ซท่ีเกิดจากกิจกรรมของ มนษุ ยเ์ ท่าน้ัน ซึ่งได้ถงึ กาหนดการบังคบั ใช้ใน พ.ศ. 2548(UNFCCC, 2011) คือ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) มีเทน (CH4) ไนตรัสออกไซด์ (N2O) ไฮโดรฟลโู อโรคาร์บอน (HFC) เพอฟลโู อโรคารบ์ อน (PFCs) และ ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ (Sulfur Hexafluoride, SF6) คารบ์ อนไดออกไซด์ (Carbon Dioxide) คาร์บอนไดออกไซด์(Carbon Dioxide) เป็นกา๊ ซในบรรยากาศซ่งึ ประกอบดว้ ยคารบ์ อน1 อะตอม และ ออกซิเจน 2 อะตอม ต่อหนึ่งโมเลกุล. คารบ์ อนไดออกไซดเ์ ปน็ หนึ่งในสารประกอบเคมที ีเ่ ปน็ ทีร่ ้จู กั มาก ที่สดุ และมักเรยี กด้วยสูตรเคมี CO2 เม่อื อยูใ่ นสถานะของแข็ง มักจะเรยี กว่าน้าแข็งแห้ง (Dry Ice) คารบ์ อนไดออกไซดเ์ ปน็ ก๊าซที่มีปรมิ าณมากเป็นอนั ดับ 4 ในอากาศ รองจากไนโตรเจน ออกซเิ จนและ อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์เกิดขนึ้ จากธรรมชาติ เชน่ ภเู ขาไฟระเบิด การหายใจของสิง่ มีชวี ติ และการกระทาของมนุษย์ เชน่ การเผาไหม้ของเช้ือเพลิงหรอื สารประกอบอินทรยี ์

กา๊ ซคารบ์ อนไดออกไซด์เป็นวัตถดุ บิ สาคญั ในกระบวนการสังเคราะหด์ ้วยแสงของพืช เพ่ือใช้คารบ์ อนและ ออกซิเจนในการสงั เคราะห์คารโ์ บไฮเดรต จากกระบวนการสังเคราะหด์ ้วยแสงน้ี พชื จะปล่อยก๊าซออกซเิ จน ออกมาสู่บรรยากาศ ทาให้สตั วไ์ ด้ใช้ออกซเิ จนนีใ้ นการหายใจ มีเทน (Methane) มเี ทน (Methane) เปน็ สารประกอบไฮโดรคารบ์ อนพวกแอลเคน สูตรเคมี คือ CH4 เปน็ ก๊าซไม่มีสี ตดิ ไฟได้ เปน็ องค์ประกอบสว่ นใหญข่ องก๊าซธรรมชาติ ก๊าซมีเทนอาจไดม้ าจากการหมักมูลสตั ว์และนามาใช้ เปน็ เช้ือเพลงิ ราคาถูก กา๊ ซมีเทนอาจพบได้ในช้ันถ่านหนิ (Coal Bed Methane) โดยจากกระบวนการเกดิ ถ่าน หินทาให้กา๊ ซสะสมตวั และกกั เก็บอยู่ในช่องวา่ งในเนื้อถา่ นหิน ไนตรสั ออกไซด์ (Nitrous Oxide) ไนตรัสออกไซด์ (Nitrous Oxide) หรือ แกส๊ หัวเราะ คือสารประกอบทางเคมีทีม่ สี ตู รทางเคมีว่า N2O ท่ีอุณหภมู หิ ้อง ไนตรสั ออกไซด์จะไมม่ สี ี และเปน็ ก๊าซไมต่ ิดไฟ ไนตรสั ออกไซดม์ ีกลน่ิ หอมและมีรสหวาน เลก็ นอ้ ย ซลั เฟอรเ์ ฮกซาฟลูออไรด์ (SF6) นิยมใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมอเิ ลก็ ทรอนิกส์ โดยเฉพาะในการผลิตเซอร์กติ เบรกเกอร์ และสวิตช์ เกยี รท์ ่ใี ชก้ บั ระบบไฟฟา้ แรงสูง กา๊ ซชนิดนี้มีเวลาชว่ั ชวี ติ ในบรรยากาศ 3,200 ปี และมีค่าศักยภาพในการทาให้ เกิดภาวะโลกร้อนที่ 22,000 ในเวลา 100 ปี ไฮโดรฟลูโอโรคาร์บอน (HFC) เปน็ สารทใ่ี ชก้ นั มากทส่ี ุดในกลุ่ม F-gases โดยพบในอุตสาหกรรมเคร่ืองทาความเยน็ เช่น ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ และถกู ใช้ในอปุ กรณ์ดบั เพลงิ ในลกั ษณะฉีดออกมาเป็นโฟม กา๊ ซชนดิ นม้ี เี วลาชวั่ ชีวิตใน บรรยากาศ800-50,000 ปี และมคี ่าศักยภาพในการทาใหเ้ กิดภาวะโลกร้อนท่ี 140-11,700 ในเวลา 100 ปี เพอฟลูโอโรคาร์บอน (PFCs) ถูกใชใ้ นอตุ สาหกรรมอเิ ลก็ ทรอนิกส์ เคร่ืองสาอางและยา สารชนิดน้เี คยถูกใชใ้ นอปุ กรณ์ดับเพลิงซงึ่ ยงั สามารถพบไดใ้ นอุปกรณด์ ับเพลิงรุน่ เกา่ ก๊าซชนิดน้ีมีเวลาชวั่ ชีวิตในบรรยากาศ 800-50,000 ปี และมีค่าศักยภาพในการทาใหเ้ กดิ ภาวะโลกรอ้ นที่ 6,500 – 9,200 ในเวลา 100 ปี