রসায়ন দ্বিতীয় পত্র · একাদশ-দ্বাদশ · অধ্যায় ১ · ১.১১
গ্রিনহাউস প্রভাব।
শীতের দেশে বাইরে বরফ, অথচ কাচের ঘরের ভেতরে শাকসব্জি সবুজ। আমাদের মাথার ওপরের বাতাসও একটা কাচের ঘরের মতো কাজ করে। সেই কাচ না থাকলে পৃথিবী হতো −৩০°C এর বরফের গোলা। তাহলে ভয়টা কীসের? ভয় হলো, কাচটা ক্রমেই মোটা হচ্ছে।
১. কাচের ঘর আর পৃথিবীর আকাশ
শীতপ্রধান দেশে কাচের ছাউনিযুক্ত ঘরে সবুজ শাকসব্জি চাষ করা হয়, একে গ্রিন হাউজ বলে। বাইরে যত ঠান্ডাই হোক, ভেতরের তাপমাত্রা থাকে ৩৮°C থেকে ৩৯°C।
কারণটা কাচের স্বভাবে। দৃশ্যমান আলোর সব তরঙ্গ (VIBGYOR) কাচ ভেদ করে ভেতরে ঢোকে আর মাটিকে গরম করে। গরম মাটি তখন বড় তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ইনফ্রারেড (IR) রশ্মি ছাড়ে। এই IR রশ্মি কাচ ভেদ করে বেরোতে পারে না, তাই তাপ ভেতরেই আটকে থাকে।
পৃথিবীরও একটা গ্রিন হাউজ আছে। ভূপৃষ্ঠের কাছের হোমোস্ফিয়ারে N₂, O₂ ও O₃ এর সাথে থাকে CO₂ আর জলীয় বাষ্প (H₂O)। এই দুটো গ্যাস ভূপৃষ্ঠের ছাড়া IR রশ্মির তাপ শুষে রাখে। ফলে বায়ুমণ্ডলের গড় তাপমাত্রা থাকে প্রায় ১৫°C, যা জীবজগতের জন্য ঠিক মানানসই।
CO₂ আর H₂O না থাকলে, মানে গ্রিন হাউজ প্রভাব না ঘটলে, ভূপৃষ্ঠ আর বাতাসের গড় তাপমাত্রা হতো −৩০°C। তখন জীবজগতের অস্তিত্বই থাকত না। তাই গ্রিন হাউজ প্রভাব নিজে খারাপ না, খারাপ হলো তার বেড়ে যাওয়া।
২. কোন গ্যাস তাপ আটকায়
যে গ্যাস ভূপৃষ্ঠের ছাড়া IR রশ্মি শোষণ করে বায়ুমণ্ডলের তাপমাত্রা বাড়ায়, তাকে গ্রিন হাউজ গ্যাস বলে। প্রধান গ্রিন হাউজ গ্যাস CO₂। এছাড়া আছে জলীয় বাষ্প, CH₄, N₂O, CFC ও O₃।
কিন্তু সব গ্যাস IR শোষণ করে না। শোষণ করতে তিনটা শর্ত মিলতে হয়।
- শর্ত ১: অণুতে তিনটি বা চারটি পরমাণু থাকবে, যেমন H₂O, CO₂, CH₄।
- শর্ত ২: বন্ধনে আবদ্ধ পরমাণুগুলোর কম্পন সংখ্যা (vibration frequency) ভূপৃষ্ঠের ছাড়া IR রশ্মির কম্পন সংখ্যার সমান হবে।
- শর্ত ৩: অণুতে সহজে বদলায় এমন ডাইপোল মোমেন্ট থাকবে। CO₂ এর C=O, H₂O এর O-H, N₂O ও NO এর N-O, CFC এর C-Cl ও C-F বন্ধন পোলার। N₂, H₂ ও O₂ এর গ্রিন হাউজ প্রভাব নেই।
IR শোষণ করে কি?
৩. উষ্ণায়ন শুরু হলো যেভাবে
১৮৫০ সালে বায়ুতে CO₂ ছিল প্রায় ০.০২৯% এবং তা স্থির ছিল। শিল্প-বিপ্লবের পর থেকে তা বাড়ছে। ১৮৮০ থেকে ১৯০০ এর মধ্যে গড় তাপমাত্রা ০.৪°C বেড়েছে, আর ১৮৮০ থেকে ২০১৮ এর মধ্যে ০.৭৮°C। বিংশ শতাব্দীর গড়ের ভিত্তিতে বর্তমান গড় তাপমাত্রা ধরা হয় ১৫°C।
গ্লোবাল ওয়ার্মিং হলো সারা বিশ্বে তাপমাত্রা ক্রমাগত বাড়ার প্রক্রিয়া। কারণ শিল্পক্ষেত্র আর মোটর যানবাহন থেকে বেরোনো গ্রিন হাউজ গ্যাস বায়ুমণ্ডলে বেড়েই চলেছে।
এই উষ্ণায়নে প্রতিটা গ্যাসের ভাগ আলাদা (সারণি ১.৭): CO₂ ৫০%, CH₄ ১৯%, CFC ১৬%, O₃ ৮%, N₂O ৫%, জলীয় বাষ্প ২%।
ভাগ বেশি মানে অণুর ক্ষমতা বেশি, এমন না। CO₂ এর তুলনায় প্রতি অণুর তাপ ধারণ ক্ষমতা: CH₄ ২৫ গুণ, CFC ১৫০০০ গুণ, O₃ ১০ গুণ, N₂O ২৭০ গুণ, আর জলীয় বাষ্প ০.২ গুণ (৫ গুণ কম)। ভাগ ঠিক হয় ক্ষমতা আর বায়ুতে কত অণু আছে, দুটো মিলিয়ে। মেলাও: কোন গ্যাসের ভাগ আর ক্ষমতা কোনটা?
অংশ ও তাপ ধারণ ক্ষমতা
৪. CO₂, সবচেয়ে বড় ভাগ
বায়ুতে গ্রিন হাউজ গ্যাসের মধ্যে CO₂ সবচেয়ে বেশি, ভূমিকা প্রায় ৫০%। প্রাণী শ্বসনে CO₂ ছাড়ে। সবুজ উদ্ভিদ সালোকসংশ্লেষণে CO₂ আর H₂O থেকে শর্করা ও O₂ বানায়। সমুদ্রের পানিতেও CO₂ দ্রবীভূত হয়। উদ্ভিদ আর সমুদ্র, এই দুটো CO₂ এর প্রধান সিংক।
তবু CO₂ বাড়ছে, তিন কারণে। (১) শিল্প কারখানায় কয়লা আর মোটরযানে পেট্রোলের যথেচ্ছ ব্যবহার। (২) বনভূমি ধ্বংস হচ্ছে, তাই উদ্ভিদ কম CO₂ শুষছে। (৩) সমুদ্রের তাপমাত্রা বাড়ায় পানিতে CO₂ কম দ্রবীভূত হচ্ছে। অর্থাৎ উৎস বাড়ছে, আর দুটো সিংকই দুর্বল হচ্ছে।
১৮৫০ সালের ০.০২৯% (২৯০ ppm) থেকে বেড়ে ২০০৮ সালে CO₂ হয়েছে ০.০৩৮৫% (৩৮৫ ppm) এর বেশি, যা ৩৩% বৃদ্ধির সমতুল্য। ২০১১ সালে নাসার তথ্যে বৃদ্ধির হার ৪০%।
৩৩% আসে কোথা থেকে? বৃদ্ধির হার = (শেষ − শুরু)/শুরু × ১০০ = (৩৮৫ − ২৯০)/২৯০ × ১০০ = ৩২.৭৬% ≈ ৩৩%। আর ppm = শতকরা × ১০০০০, তাই ০.০২৯% = ২৯০ ppm, আর ০.০৩৬% = ৩৬০ ppm। শর্ত একটাই: দুটো মান একই এককে নিতে হবে। নিজে করে দেখো।
(শেষ − শুরু)/শুরু × ১০০
মানগুলো বইয়ের, হিসাবটা অনুশীলন; তোমার মাপ না।
বাতাসে CO₂ বাড়াও আর দেখো মাটির IR এর কতটা আটকে যায়, থার্মোমিটার কোথায় ওঠে।
বেশি CO₂, বেশি তাপ
ppm আর তাপমাত্রার বিন্দুগুলো বইয়ের; মাঝের সোজা রেখাগুলো মডেল, আসল উষ্ণায়ন এত সরল নয়।
বর্তমান হারে চললে ২০৫০ সালের মধ্যে বায়ুতে CO₂ ৫০০ থেকে ৭০০ ppm হতে পারে, আর বৈশ্বিক গড় তাপমাত্রা ৩°C বাড়বে। যন্ত্রে ২৯০ থেকে ৫০০ আর ৭০০ বসিয়ে দেখো, বৃদ্ধিটা কত বড়।
৫. বাকি চার গ্যাস
মিথেন (CH₄) ভাগে CO₂ এর ঠিক পরে, ১৯%। বায়ুতে ঘনমাত্রা ১.৭ ppm, বছরে ১.২% করে বাড়ছে। তাপ ধারণ ক্ষমতা CO₂ এর প্রায় ২৫ গুণ।
উৎস তিনটা। (১) ধান ক্ষেত আর জলাভূমির উদ্ভিদ মরার পর ব্যাকটেরিয়ার প্রভাবে সেলুলোজ বাতাস ছাড়া পচে: 2(C₆H₁₀O₅)n + 2nH₂O → 6nCH₄ + 6nCO₂ (ব্যাকটেরিয়ার উপস্থিতিতে)। (২) গবাদি পশুর মলমূত্র আর মৃত জীবজন্তুর পচন। (৩) জৈব বর্জ্য এবং গ্যাস ও তেলের খনি।
CFC তৃতীয়, ভাগ ১৬%। বায়ুতে ওর ঘনমাত্রা কম, কিন্তু একটা CFC অণু CO₂ এর ১৫,০০০ থেকে ২০,০০০ গুণ তাপ ধরে। তাই এর হয় super green house effect।
CFC ব্যবহার হয় এসি ও রেফ্রিজারেটরে হিমায়ক তরল হিসেবে, তরল প্রসাধনীর স্প্রেতে, ফোম শিল্পে আর ড্রাই ক্লিনারে। এটা বায়ুমণ্ডলে দীর্ঘকাল থেকে যায়। তাই ১৯৮৭ সালে কানাডার মন্ট্রিয়েল সিটিতে সম্পাদিত Montreal Protocol অনুসারে উন্নয়নশীল দেশে CFC এর উৎপাদন ও ব্যবহার ২০১০ সালের মধ্যে সম্পূর্ণ নিষিদ্ধ করা হয়।
ওজোন (O₃) চতুর্থ, ভাগ ৮%। স্ট্র্যাটোস্ফিয়ারে এটা উপকারী, কিন্তু ট্রপোস্ফিয়ারে ক্ষতিকর বায়ুদূষক। ট্রপোস্ফিয়ারে বার্ষিক গড় বৃদ্ধি ০.৪ থেকে ১.০%। তাপ ধারণ ক্ষমতা CO₂ এর প্রায় ১০ গুণ।
ট্রপোস্ফিয়ারে O₃ বাড়ে কেন? মোটরযান, কয়লাভিত্তিক বিদ্যুৎকেন্দ্র আর শিল্প কারখানায় কয়লা ও পেট্রোল পোড়ে। তাতে জারণধর্মী NOx তৈরি হয়, যা বায়ুর হাইড্রোকার্বন ও O₂ এর সাথে বিক্রিয়া করে O₃ বানায়।
নাইট্রাস অক্সাইড (N₂O) এর ভাগ প্রায় ৫%, কিন্তু তাপ ধারণ ক্ষমতা CO₂ এর প্রায় ২৭০ গুণ। মোটরযান, বিদ্যুৎকেন্দ্র আর শিল্পে কয়লা-পেট্রোল দহনে এটা বাড়ে। বার্ষিক গড় বৃদ্ধি প্রায় ০.২ থেকে ০.৩%।
৬. উষ্ণায়নের ফল
বিগত ৫০ বছরে বৈশ্বিক তাপমাত্রা ০.৬°C বেড়েছে। CO₂ বাড়ার ফলে যে বাড়তি তাপ শোষিত হয়েছে, তার ২০% গেছে বায়ুর তাপমাত্রা বাড়াতে, আর ৮০% সমুদ্রের পানির বাষ্পীকরণে।
ক্ষতির চিহ্ন এর মধ্যেই দেখা গেছে। ১৯৯৭ থেকে ১৯৯৯ ছিল সবচেয়ে উষ্ণ তিন বছর। ১৯৮৭ থেকে ১৯৯৭ দশকে আগের দশকের ১০ গুণ সামুদ্রিক ঝড় ও বন্যা হয়েছে। গ্লোবাল স্নো পরিসর ১০% কমেছে, সুমেরু সাগরের বরফ স্তর ৪০% কমেছে, বরফ জমাট বাঁধা ২০% কমেছে, আর উত্তর গোলার্ধে বৃষ্টিপাত ১০% বেড়েছে।
কম্পিউটার মডেল বলে, বর্তমান হারে CO₂ বাড়লে ২০৫০ সালের মধ্যে গড় তাপমাত্রা ১৫°C থেকে ৩°C বেড়ে ১৮°C হবে। বাংলাদেশের প্রায় ১৭% স্থলভূমি সমুদ্রে জলমগ্ন হবে, আর দেখা দেবে খাদ্য সংকট ও জলবায়ুর পরিবর্তন।
স্ট্যানফোর্ডের ডেনিস মার্ফির সিদ্ধান্ত অনুযায়ী ৪৪% স্তন্যপায়ী, ২৩% প্রজাপতি আর কয়েক শতাংশ পাখি বিলুপ্ত হবে।
শেষে একটা হিসাব, সূর্যরশ্মি কোথায় যায়। পৃথিবীতে পৌঁছানো রশ্মির প্রায় ৩৪% প্রতিফলিত হয়ে মহাশূন্যে ফেরে। ৪২% শোষিত হয় বায়ুমণ্ডল, স্থলভাগ ও সমুদ্রে। ২৩% চালায় পানি-চক্র। ১% এর কিছু কম চালায় বায়ু ও সমুদ্র প্রবাহ। মাত্র ০.০২৩% সালোকসংশ্লেষণে ব্যয় হয়।
৭. মিলিয়ে দেখো
তিনটা প্রশ্ন, পরীক্ষার ধাঁচে। প্রথমটা দিয়ে শুরু।
প্রশ্ন ১
গ্রিন হাউস প্রভাবের জন্য সবচেয়ে বেশি দায়ী কোন গ্যাস?
দ্বিতীয়টায় মানগুলো মনে করো।
প্রশ্ন ২
কোনো এক স্থানের বায়ুতে বায়ুদূষক হিসেবে (i) CO₂, (ii) CH₄, (iii) মারক্যাপটান, (iv) PbCl₄ বর্তমান। উদ্দীপকের কোন গ্যাসগুলো গ্রিন হাউজ গ্যাস?
শেষটায় যুক্তি খাটাও।
প্রশ্ন ৩
বায়ুতে CO₂ ২৯০ ppm থেকে বেড়ে ৩৮৫ ppm হলে শতকরা বৃদ্ধির হার প্রায় কত?
পুরো নোটটা সাতটা কার্ডে।
সাতটা কার্ড
সূত্র: রসায়ন দ্বিতীয় পত্র, একাদশ-দ্বাদশ শ্রেণি (এনসিটিবি), অধ্যায় ১ “পরিবেশ রসায়ন”, অনুচ্ছেদ ১.১১।