Парниковый эффект – миф или реальность

Министерство Путей Сообщения  Российской Федерации

 

 

Петербургский Государственный Университет Путей  Сообщения (ЛИИЖТ)

 

Кафедра Экологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

на тему:

«Парниковый эффект –  миф  или реальность?»

 

 

 

 

 

Студент группы ЭУС-201

Н.В.Толмачева

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург 

2004

                                                                                                                                                                                         

 

 

 

 

 

Введение

Охрана окружающей природной  среды и рациональное использование естественных ресурсов - одна из актуальных глобальных проблем современности. Ее решение неразрывно связано с борьбой за мир на Земле, за предотвращение ядерной катастрофы, разоружение, мирное сосуществование и взаимовыгодное сотрудничество государств.

Все мы в последние десятилетия  наблюдаем резкое повышение температуры, когда зимой в место отрицательных  температур, мы месяцами наблюдаем  оттепели до 5 – 8 градусов тепла, а в  летние месяцы – засухи и суховеи, иссушающие почву земли и ведущие к ее эрозии. Почему это происходит? Такое изменение температуры объясняется учеными тем, что меняется сам климат нашей планеты. Но здесь их мнения расходятся. Одни утверждают, что это всего лишь временное потепление, предшествующее еще одному ледниковому периоду (как предполагается, за время существования земли их было несколько), другие настаивают, что за потеплением последует похолодание, но не на столько сильное, что бы угрожать жизни человечества, опираясь на то, что климат земли изменчив и кривая средних температур (за последние 11000 лет) имеет довольно изменчивый характер. Есть и такие, кто утверждает, что « проблему придумала научная мафия с целью получения денег на свои исследования. Данные наблюдений не подтверждают теории глобального потепления, особенно это касается наземных наблюдений в Арктике и результатов спутникового дистанционного зондирования". (АКАДЕМИК РАН КИРИЛЛ КОНДРАТЬЕВ). Но, тем не менее, большинство ученых сходятся во мнение, что начинается глобальное потепление. Причинами называются и естественное колебание средней температуры,  и солнечная активность, и параметры орбиты земли, и парниковые газы. Как причину потепления рассматривают даже умненьшение количесвтва пыли на земле! В этом реферате мы рассмотрим только предпоследний вариант. Итак, что же это такое – «Парниковый эффект»?

Парниковый эффект

Многолетние наблюдения показывают, что в результате хозяйственной  деятельности изменяется газовый состав и запыленность нижних слоев атмосферы. С распаханных земель во время пыльных бурь поднимаются в воздух миллионы тонн частиц почвы. При разработке полезных ископаемых, при производстве цемента, при внесении удобрений и трении автомобильных шин о дорогу, при сжигании топлива и выбросе отходов промышленных производств в атмосферу попадает большое количество взвешенных частиц разнообразных газов. Определения состава воздуха показывают, что сейчас в атмосфере Земли углекислого газа стало на 25% больше, чем 200 лет назад. Это, безусловно, результат хозяйственной деятельности человека, а также вырубки лесов, зеленые листья которых поглощают углекислый газ.

Еще в конце прошлого века великолепный химик и серьезный ученый Сванте Аррениус выдвинул гипотезу: поскольку углекислый газ поглощает тепловое излучение, то естественно предположить, что чем больше его в атмосфере, тем теплее становится на Земле. С повышением концентрации углекислого газа в воздухе связан парниковый эффект, который проявляется в нагреве внутренних слоев атмосферы Земли. Это происходит потому, что атмосфера пропускает основную часть излучения Солнца. Часть лучей поглощается и нагревает земную поверхность, а от нее нагревается атмосфера. Другая часть лучей отражается от поверхности Планеты и это излучение поглощается молекулами углекислого газа, что способствует повышению средней температуры Планеты. Действие парникового эффекта анналогично действию стекла в оранжерее или парнике (от этого возникло название " парниковый эффект").

 Газы, вызывающие своей  повышенной концентрацией парниковый  эффект, называют парниковыми газами. В основном это углекислый газ и водяной пар, но существуют и другие газы, поглощающие энергию, исходящую от Земли. Например, хлорфтор содержащие углеводородные газы, например, фреоны или хладоны. Концентрация этих газов в атмосфере также увеличивается.

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ.

Природный газ, используемый в энергетике, относится к невозобновляемым энергетическим ресурсам, в то же время это наиболее экологически чистый вид традиционного  энергетического топлива. Природный  газ на 98% состоит из метана,

остальные 2% приходятся на этан, пропан, бутан и некоторые другие вещества. При сжигании газа единственным действительно опасным загрязнителем атмосферы является смесь оксидов азота.

            На тепловых электростанциях  и в отопительных котельных,  использующих, природный газ, выбросов углекислого газа, способствующего парниковому эффекту, вдвое меньше, чем на угольных энергетических установках, вырабатывающих тоже количество энергии.     

           Применение сжиженного и сжатого природного газа на автомобильном транспорте дает возможность значительно снизить загрязнение среды обитания и улучшить качество воздуха в городах, то есть "затормозить" парниковый эффект. По сравнению с нефтью, природный газ не дает такого загрязнения среды в процессе добычи и транспортировки к месту потребления.

          Запасы  природного газа в мире достигают  70 триллионов кубических метров. При сохранении нынешних объемов  добычи их хватит более, чем  на 100 лет. Газовые месторождения  встречаются как отдельно, так  и в соединении с нефтью, водой, а также в твердом состоянии (так называемые газогидратные скопления). Большинство месторождений природного газа располагаются в труднодоступных и экологически ранимых районах Заполярной тундры.

            Хотя природный газ и не  вызывает парниковый эффект, его можно отнести к "парниковым" газам, так как при его использовании выделяется углекислый газ, способствующий парниковому эффекту.

 

УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ.

Углекислый газ - диоксид углерода, постоянно образуется в природе  при окислении органических веществ: гниении растительных и животных остатков, дыхании, сжигании топлива. Парниковый эффект происходит из-за нарушения человеком круговорота углекислого газа в природе. Его основным источником служат процессы сжигания органического топлива (уголь, газ, нефть и продукты ее переработки, горючие сланцы, дрова). Все эти вещества состоят в основном из углерода и водорода. Поэтому их еще называют органическим, углеводородным топливом. За счет их сжигания в атмосферу поступает до 80% двуокиси углерода.

При горении, как известно, поглощается  кислород и выделяется углекислый газ. Вследствие этого процесса, каждый год человечество выбрасывает в  атмосферу 7 миллиардов тонн углекислого  газа! Даже представить трудно себе эту величину. Одновременно с этим на Земле вырубаются леса – один из самых главных потребителей углекислого газа, причем, вырубаются со скоростью 12 гектаров в минуту!!! Вот и получается, что углекислого газа в атмосферу поступает все больше и больше, а потребляется растениями все меньше и меньше.

До недавнего времени  большинство исследователей считали  сжигание ископаемого топлива едва ли не единственной причиной роста  содержания СО2 в воздухе в Х1Х  и ХХ вв.

Сегодня среди процессов, нарушающих редукцию почвенно-растительного покрова  суши стоят такие, как: 1) сведение лесов; 2) земледелие; 3) перевыпас и ряд других нарушений.

Круговорот углекислого газа на Земле нарушается, поэтому в последние  годы содержание углекислого газа в  атмосфере хотя и медленно, но верно  увеличивается. А чем его больше, тем сильнее парниковый эффект.

Поэтому одним из самых  важных результатов, привлекающих к  себе внимание ученых и широко обсуждаемых  в литературе, является повышение  концентрации углекислого газа в атмосфере. Опубликованные в последние дни данные о содержании парниковых газов в атмосфере заставляют ученых делать неутешительные выводы: их содержание не просто нарастает, за последние два года увеличиваются и темпы прироста. Это, главным образом, касается измерений уровня углекислого газа. Новые данные были получены из лаборатории "Мауна Лоа", относящейся к Национальному управлению океанических и атмосферных исследований (NOAA) и расположенной на Гавайях. Средний уровень углекислого газа составил в 2003 году 376 частей на миллион, что означает рост на 2,5 единицы. С 2001 по 2002 году содержание этого газа выросло на такую же величину. Установившаяся за последние два года тенденция повышения уровня парниковых газов в атмосфере планеты настораживает исследователей, ведь за последние десятилетия уровень в среднем увеличивался на 1,5 единицы в год. Об этом рассказал Питер Тенс (Pieter Tans), научный руководитель лаборатории NOAA по мониторингу и изучению погоды. Имеются расчеты, что удвоение количества СО2 в атмосфере повысит среднюю планетарную температуру на 1,5-2 градуса в результате "парникового эффекта. Следует отметить, что в последние 70 лет действительно наблюдается поднятие уровня Мирового океана в среднем на 1,5 мм в год. Полагают, что одна из причин этого - таяние ледников, происходящее вследствие потепления климата. Быстрое таяние ледников может привести к сильной перестройке всей природной среды. Так, возможен подъем уровня Мирового океана на 5 м, затопление низменностей и в связи с этим необходимость переселения почти миллиарда человек.

 

 

ХЛОРФТОРСОДЕРЖАЩИЕ ГАЗЫ.

Галогены или хлорфторсодержащие газы широко применяются в химической промышленности. Фтор используют для  получения некоторых ценных вторпроизводных, например, смазочных веществ, выдерживающих  высокую температуру, пластмасс, стойких  к химическим реагентам (тефлон), жидкостей для холодильных машин(фреонов или хладонов). Фреон выделяется также аэрозолями и холодильными машинами. Считается также, что фреон разрушает озоновый слой в атмосфере.

Один из самых распространенных фреонов-дифтордихлорэтан (фреон-12) - газ, не ядовит, не реагирует с металлами, без цвета и запаха. Под давлением легко сжижается и превращается в жидкость с температурой кипения - 30градусов по Цельсию. Применяется в холодильных установках и как растворитель для образования аэрозолей. Хлор служит для приготовления многочисленных органических и неорганических соединений. Его применяют в производстве соляной кислоты, хлорной извести, гипохлоритов и хлоратов и др. Большое количество хлора используется для отбеливания тканей и целлюлозы, идущей на изготовление бумаги.

Хлор применяют также для  стериллизации питьевой воды и обеззараживане сточных вод. В цветной металлургии  его используют для хлорирования руд, которое является одной из стадий получения некоторых металлов. Особенно большое значение приобрели за последнее время некоторые хлорорганические продукты. Например, хлорсодержащие органические растворители-дихлорэтан, четыреххлористый углерод, широко применяются для экстракции жиров и обезжиривание металлов. Некоторые хлорорганические продукты служат эффективными средствами борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.       На основе хлорорганических продуктов изготовляют различные пластические массы, синтетические волокна, каучуки, заменители кожи (павинол). Так как хлорфторсодержащие газы широко используются в промышленности, их добыча непрерывно растет, а, значит, также растут и выбросы в атмосферу этих газов.

Хлорфторсодержащие газы - "парниковые газы", следовательно, из-за повышения  их концентрации в атмосфере процесс  парникового эффекта идет быстрее. Кроме того фреоны, относящиеся к хлорфторсодержащим газам, разрушают озоновый слой в атмосфере. Из этих газов делают ядохимикаты, которые хотя и борятся с сельскохозяйственными вредителями, но и нарушают экологический баланс.

Содержание озона в стратосфере  также воздействует на климат. Поглощение озоном ультрафиолетовой радиации приводит к нагреванию определенных слоев  воздуха высоко в стратосфере. Эти  слои не позволяют газообразным примесям проникать в толщу стратосферы. Тепловая «шапка» - важный фактор формирования тропосферного воздуха, а следовательно и климата Земли. По этому, любые виды человеческой деятельности, приводящие к уменьшению среднего содержания озона в стратосфере, могут иметь весьма серьезные отдаленные последствия для климата, здоровья людей, состояния всей живой природы.

 

 

МЕТАН

Следующими по вкладу в парниковый эффект являются метан СН4 и закись азота N2O. Концентрация того и другого  газа определяется как естественными, так и антропогенными причинами. Так, естественным источником СН4 являются переувлажненные почвы, в которых происходят процессы анаэробного разложения. Человек добавил свои источники - рисовые плантации, добычу и транспортировку природного газа, сжигание биомассы и др. К естественным поставщикам N2O в атмосферу относятся океан и почвы. Антропогенная добавка связана с сжиганием топлива и биомассы, вымыванием азотных удобрений. Есть предположение, что метан – основная причина потепления. В частности доктор геолого-минералогических наук Н.А. Ясаманов, предполагают, что в нынешнем глобальном потеплении "повинен" в основном метан. Многие "климатические активисты" парниковый эффект и антропогенные выбросы CO2 в атмосферу считают синонимами. Между тем этот газ не поднимается в верхние слои атмосферы, а в нижнем успешно поглощается растительностью и почвенными организмами, растворяется в реках, озерах и морях. Большая часть CO2 тратится на постройку скелета водных организмов и усваивается фитопланктоном, а избыток аккумулируется в донных осадках. Метан же с земной поверхности быстро попадает на границу тропосферы и стратосферы. Мало того что он активно участвует в парниковом эффекте, на высоте 15-20 км под действием солнечных лучей он разлагается на водород и углерод, который, соединяясь с кислородом, образует СО2. Откуда же метан поступает в атмосферу? Он образуется в болотах при гниении органики. Недаром его еще называют болотным газом. В немалых количествах поставляют его и обширные мангровые заросли в тропиках. Попадает он в атмосферу и из тектонических разломов и трещин при землетрясениях. Велики и антропогенные выбросы метана. По оценкам, естественные и антропогенные выбросы составляют примерно 70 и 30%, но последние стремительно растут. В целом же неуклонный рост содержания в атмосфере метана, фиксируемый в последние десятилетия, заставляет усомниться в том, что климатические изменения вызваны лишь теми антропогенными факторами, которые так любят обсуждать быстро размножающиеся во все более теплом климате "энтузиасты Киото" (Киотское соглашение).