Парниковый эффект

«Витебский государственный ордена Дружбы народов   медицинский университет»       Кафедра медицинской   и биологической физики

РЕФЕРАТ  По дисциплине «Основы энергосбережения»    ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ

Студент гр. № 19                                      28.11.2013                      А.О.Танана подпись, дата

Витебск, 2013

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

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 результат хозяйственной деятельности человека, а также вырубки лесов, зеленые листья которых поглощают углекислый газ.

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.

Поэтому охрана окружающей природной среды и рациональное использование естественных ресурсов – одна из актуальных глобальных проблем современности.

1. . Сущность парникового эффекта

 

  Парниковый эффект – явление при котором поступающее на Землю солнечное тепло задерживается у поверхности Земли так называемыми парниковыми или оранжерейными газами. К числу этих газов относятся известные нам углекислый газ и метан, содержание которых в атмосфере увеличивается. Этому способствует прежде всего не только сжигание гигантских объемов топлива, но и ряд других факторов среди которых сведение лесов, выбросы в атмосферу фреонов, неправильное ведение сельского хозяйства и перевыпас скота. Особенно опасно и нежелательно сведение лесов. Оно приведет не только к водной и ветровой эрозии, нарушив тем самым почвенный покров, но и продолжит огромную убыль органического вещества биосферы, того самого что поглощает углекислый газ из атмосферы. Еще больше тревожат данные согласно которым сведение лесов и сжигание топлива по выбросам углекислого газа уравновешивают друг друга. Страдают леса и из – за чрезмерного использования их для отдыха и рекреации. Зачастую пребывание туристов приводит в таких случаях к механическому повреждению деревьев их последующей болезни и гибели. Массовое посещение же способствует вытаптыванию почвы и нижних ярусов растительности. Весьма ощутимо вырождение лесов при значительном загрязнении воздуха. Летучая зола, угольная и коксовая пыль закупоривают поры листьев, уменьшают доступ света к растениям и ослабляют процесс ассимиляции. Загрязнение почвы выбросами пыли металлов, мышьяковой пылью в соединении с суперфосфатом или серной кислотой отравляет корневую систему растений, задерживая ее рост. Токсичен для растений и сернистый ангидрит. Полностью уничтожается растительность под воздействием дымов и газов медеплавильных комбинатов в непосредственной близости от них. Ущерб растительному покрову, и в первую очередь лесам, наносится при выпадении кислых осадков в результате разноса соединений серы на сотни и тысячи километров. Региональное деструктивное воздействие на лесные почвы оказывают кислые осадки. Ощутимое уменьшение биомассы лесов происходит, по-видимому, и из-за пожаров. Конечно для растений свойственен процесс фотосинтеза в ходе которого растения усваивают двуокись углерода, служащей им биомассой, но в последнее время уровень загрязнении возрос настолько что растения уже не справляются с ним. Важную роль в усвоении углекислого газа принадлежит водорослям.

Еще одной проблемой современного динамично развивающегося мира является неправильное ведение сельского хозяйства, использующего в ряде случаев еще не изжитую в приэкваториальных районах подсечно – огневую систему и перевыпас скота приводящий все к тому же уплотнению почв. Традиционным является и проблема сжигания топлива и выброса опасных промышленных газов таких как фреоны.

Механизм парникового эффекта можно описать следующим образом: поверхность Земли, нагреваясь из-за поступающего от Солнца излучения, сама становится источником длинноволнового инфракрасного (теплового) излучения (см. ПРИЛОЖЕНИЕ 1). Часть этого излучения уходит в космос, а часть – отражается некоторыми газами атмосферы и нагревает приземные воздушные слои. Это явление, подобное удержанию тепла под прозрачной пленкой теплиц, получило название парниковый эффект  (см. ПРИЛОЖЕНИЕ 3).

 

2. . Парниковые газы

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, хлорфторсодержащие углеводородные газы, например, фреоны или хладоны. Концентрация этих газов в атмосфере также увеличивается.

1. 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. Промышленность сжигает огромное количество топлива(нефти, угля, газа). Все эти вещества состоят в основном из углерода и водорода. Поэтому их еще называют органическим, углеводородным топливом.

При горении, как известно, поглощается кислород и выделяется углекислый газ. Вследствие этого процесса, каждый год человечество выбрасывает в атмосферу 7 миллиардов тонн углекислого газа. Круговорот углекислого газа на Земле нарушается из-за того , что в наше время очень большие площади лесов вырубаются, а они являются главным потребителем углекислого газа. Поэтому в последние годы содержание углекислого газа в атмосфере увеличивается. А чем его больше, тем сильнее парниковый эффект.

2. Хлорфторсодержащие газы

Галогены или хлорфторсодержащие газы широко применяются в химической промышленности. Фтор используют для получения некоторых ценных фторпроизводных(смазочных веществ, выдерживающих высокую температуру; пластмасс, стойких к химическим реагентам (тефлон); жидкостей для холодильных машин(фреонов)).

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 – 30 градусов 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 стерилизации питьевой воды и обеззараживания сточных вод. Некоторые хлорорганические продукты служат эффективными средствами борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.       На основе хлорорганических продуктов изготовляют различные пластические массы, синтетические волокна, каучуки, заменители кожи.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.

 

3. 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. 

            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.

3. . Последствия парникового эффекта

Сжигание топлива в электростанциях, резкое увеличение количества отходов от производственной деятельности человека, увеличение выбросов углекислого газа в атмосферу Земли при резком сокращении лесопарковой зоны, привело к возникновению так называемого парникового эффекта Земли. 
Из-за этого мы наблюдаем повышение температуры, изменение климата, что  приводит к необратимым последствиям. Итак, рассмотрим некоторые из них:

1. Изменение частоты и интенсивности выпадения осадков.     

В целом климат на планете станет более  влажным. Но количество осадков не распространится  по Земле равномерно. В регионах, которые и так на сегодняшний  день получают достаточное количество осадков, их выпадение станет интенсивнее. А в регионах с недостаточным  увлажнением участятся засушливые периоды.    

 

 

 2. Повышение уровня моря.      

В течение ХХ века средний уровень  моря повысился на 0,1-0,2 м. По прогнозам  ученых, за XXI век повышение уровня моря составит до 1 м. В этом случае наиболее уязвимыми окажутся прибрежные территории и небольшие острова. Кроме этого участятся высокие  приливы, усилится эрозия береговой  линии.      

 

3. Угроза для экосистем и биоразнообразия.     

Существуют  прогнозы исчезновения до 30-40% видов  растений и животных, поскольку их среда обитания будет изменяться быстрее, чем они могут приспособиться к этим изменениям.   При повышении температуры на 1 градус прогнозируется изменение видового состава леса.    

 

 

 4. Таяние ледников.     

Современное оледенение Земли можно считать  одним из самых чутких индикаторов  происходящих глобальных изменений. Спутниковые  данные показывают, что начиная с 1960-х годов произошло уменьшение площади снежного покрова примерно на 10%. С 1950-х годов в Северном полушарии площадь морского льда сократилась почти на 10-15%, а толщина уменьшилась на 40%. По прогнозам экспертов Арктического и Антарктического научно-исследовательского института (Санкт-Петербург), уже через 30 лет Северный ледовитый океан в течение теплого периода года будет полностью вскрываться из под льда.     

По  данных ученых, толща Гималайских  льдов тает со скоростью 10-15 м в  год. При нынешней скорости этих процессов  две трети ледников исчезнут к 2060 году, а к 2100 все ледники растают  окончательно.  
Ускоренное таяние ледников создает ряд непосредственных угроз человеческому развитию. Для густонаселенных горных и предгорных территорий особую опасность представляют лавины, затопления или, наоборот, снижение полноводности рек, а как следствие   сокращение запасов пресной воды.     

 

5. Сельское хозяйство.      

Влияние потепления на продуктивность сельского  хозяйства неоднозначно. В некоторых  районах с умеренным климатом урожайность может увеличиться  в случае небольшого увеличения температуры, но снизится в случае значительных температурных изменений. В тропических  и субтропических регионах урожайность  в целом, по прогнозам, будет снижаться.    

 

 

  6. Водопотребление и водоснабжение.      

Одним из последствий климатических изменений  может стать нехватка питьевой воды. В регионах с засушливым климатом (Центральная Азия, Средиземноморье, Южная Африка, Австралия и т. п.) ситуация еще более усугубиться из-за сокращения уровня выпадения осадков.  
Из-за таяния ледников существенно снизиться сток крупнейших водных артерий Азии – Брахмапутры, Ганга, Хуанхэ, Инда, Меконга. Недостаток пресной воды коснется не только здоровья людей и развития сельского хозяйства, но также повысит риск политических разногласий и конфликтов за доступ к водным ресурсам.    

 

 

  7. Здоровье человека.     

Изменение климата, по прогнозам ученых, приведет к повышению рисков для здоровья людей, прежде всего менее обеспеченных слоев населения. Так, сокращение производства продуктов питания неизбежно  приведет к недоеданию и голоду. Аномально высокие температуры  могут привести к обострению сердечнососудистых, респираторных и других заболеваний.

 

4. . Пути снижения влияния  парникового  эффекта на  климат Земли

В современном мире проблема парникового эффекта занимает одно из главных мест. Поэтому учёные разрабатывают пути снижения влияния парникового эффекта на климат Земли. Главную меру по предупреждению глобального потепления можно сформулировать так: найти новый вид топлива или поменять технологию использования нынешних видов топлива. Это означает, что необходимо:  

- уменьшить потребление ископаемого топлива. Резко сократить использование угля и нефти, которые выделяют на 60 % больше диоксида углерода на единицу производимой энергии, чем любое другое ископаемое топливо в целом;

- использовать вещества (фильтры, катализаторы) для удаления диоксида углерода из выброса дымовых труб углесжигающих электростанций и заводских топок, а также  автомобильных выхлопов;