Содержащийся в атмосфере газ вызывающий парниковый эффект


Диоксид карбона (углекислый газ) (СО2) – важнейший источник климатических изменений, на долю которого приходится, по оценкам, около 64% глобального потепления.

Основными источниками выброса углекислого газа в атмосферу являются производство, транспортировка, переработка и потребление ископаемого топлива (86%), сведение тропических лесов и другое сжигание биомассы (12%), и остальные источники (2%), например, производство цемента и окисление моноксида углерода. После выделения молекула двуокиси углерода совершает цикл через атмосферу и биоту и окончательно поглощается океаническими процессами или путем длительного накопления в наземных биологических хранилищах (т.е. поглощается растениями). Количество времени, при котором примерно 63% газа выводится из атмосферы, называется эффективным периодом пребывания. Оцениваемый эффективный период пребывания для углекислого газа колеблется в пределах от 50 до 200 лет.
Метан (СН4) имеет как природное, так и антропогенное происхождение. В последнем случае он образуется в результате производства топлива, пищеварительной ферментации (например, у скота), рисоводства, сведения лесов (главным образом, вследствие горения биомассы и распада избыточной органической субстанции). На долю метана приходится, по оценкам, примерно 20 % глобального потепления. Выбросы метана представляют собой значительной источник парниковых газов.


Закись азота (N2O) – третий по значимости парниковый газ Киотского протокола. Выделяется при производстве и применении минеральных удобрений, в химической промышленности, в сельском хозяйстве и т.п. На него приходится около 6 % глобального потепления.

Перфторуглероды – ПФУ (Perfluorocarbons – PFCs).Углеводородные соединения, в которых фтор частично замещает углерод. Основными источниками эмиссии этих газов являются производство алюминия, электроники и растворителей. При алюминиевой плавке выбросы ПФУ возникают в электрической дуге или при так называемых «анодных эффектах».

Гидрофторуглероды (ГФУ) – углеводородные соединения, в которых галогены частично замещают водород. Газы, созданные для замены озоноразрушающих веществ, имеют исключительно высокие ПГП (140 11700).

Гексафторид серы (SF6) – парниковый газ, использующийся в качестве электроизоляционного материала в электроэнергетике. Выбросы происходят при его производстве и использовании. Чрезвычайно долго сохраняется в атмосфере и является активным поглотителем инфракрасного излучения. Поэтому это соединение, даже при относительно небольших выбросах, обладает потенциальной возможностью влиять на климат в течение продолжительного времени в будущем.


Парниковый эффект от разных газов можно привести к общему знаменателю, выражающему то, насколько 1 тонна того или иного газа дает больший эффект, чем 1 тонна CO2. Для метана переводной коэффициент равен 21, для закиси азота 310, а для некоторых фторсодержащих газов несколько тысяч.

Рекомендованные направления политики и меры по сокращению выбросов парниковых газов, определенные в Киотском протоколе, включают в себя:

1. Повышение эффективности использования энергии в соответствующих секторах национальной экономики;
2. Охрана и повышение качества поглотителей и накопителей парниковых газов с учетом своих обязательств по соответствующим международным природоохранным соглашениям; содействие рациональным методам ведения лесного хозяйства, облесению и лесовозобновлению на устойчивой основе;
3. Поощрение устойчивых форм сельского хозяйства в свете соображений, связанных с изменением климата;
4. Содействие внедрению, проведение исследовательских работ, разработка и более широкое использование новых и возобновляемых видов энергии, технологий поглощения диоксида углерода и инновационных экологически безопасных технологий;
5. Постепенное сокращение или устранение рыночных диспропорций, фискальных стимулов, освобождения от налогов и пошлин, и субсидий, противоречащих цели Конвенции, во всех секторах – источниках выбросов парниковых газов, и применение рыночных инструментов;
6.


ощрение надлежащих реформ в соответствующих секторах в целях содействия осуществлению политики и мер, ограничивающих или сокращающих выбросы парниковых газов;
7. Меры по ограничению и/или сокращению выбросов парниковых газов на транспорте;
Ограничение и/или сокращение выбросов метана путем рекуперации и использования при удалении отходов, а также при производстве, транспортировке и распределении энергии.

Данные положения Протокола носят общий характер и предоставляют Сторонам возможность самостоятельно выбирать и реализовывать тот комплекс политики и мер, который будет в максимальной степени соответствовать национальным обстоятельствам и приоритетам.
Основной источник выбросов парниковых газов в России – энергетический сектор, на который приходится более 1/3 совокупных выбросов. Второе место занимает добыча угля, нефти и газа (16%), третье – промышленность и строительство (около 13%).

Таким образом, наибольший вклад в снижение выбросов парниковых газов в России может внести реализация огромного потенциала энергосбережения. В настоящее время энергоемкость экономики России превышает среднемировой показатель в 2,3 раза, а средний показатель для стран ЕС – в 3,2 раза. Потенциал энергосбережения в России оценивается в 39–47% текущего потребления энергии, и, в основном, он приходится на производство электроэнергии, передачу и распределение тепловой энергии, отрасли промышленности и непроизводительные энергопотери в зданиях.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Источник: ria.ru

Парниковый эффект: причины и последствия


Первое упоминание о природе парникового эффекта появилось в 1827-м в статье ученого-физика Жана Батиста Жозефа Фурье. Его труды были основаны на опыте швейцарца Никола Теодора де Соссюра, который измерил температуру внутри сосуда с затемненным стеклом, когда его поставили под солнечный свет. Ученый выяснил, что температура внутри выше из-за того, что тепловая энергия не может пройти сквозь мутное стекло.

На примере этого опыта Фурье описал, что не вся солнечная энергия, достигающая поверхности Земли, отражается в космос. Парниковый газ удерживает в нижних слоях атмосферы часть тепловой энергии. Он состоит из:

  • углекислоты;
  • метана;
  • озона;
  • водяного пара.

Что такое парниковый эффект? Это увеличение температуры нижних атмосферных слоев из-за скопления тепловой энергии, которую удерживают парниковые газы. Атмосфера Земли (ее нижние слои) из-за газов получается достаточно плотной и не пропускает в космос тепловую энергию. В результате поверхность Земли нагревается.


По состоянию на 2005 год среднегодовая температура земной поверхности выросла на 0,74 градуса за последнее столетие. В ближайшие годы ожидается ее стремительное повышение по 0,2 градуса за каждое десятилетие. Это необратимый процесс глобального потепления. Если динамика сохранится, то через 300 лет произойдут непоправимые экологические изменения. Поэтому человечеству грозит вымирание.

Ученые называют такие причины возникновения глобального потепления, как:

  • масштабная промышленная деятельность человека. Она ведет к увеличению выброса газов в атмосферу, что изменяет ее состав и приводит к росту запыленности;
  • сжигание ископаемого топлива (нефти, угля, газа) на тепловых электростанциях, в двигателях автомобилей. В результате увеличиваются выбросы углекислоты. Кроме того, растет интенсивность энергопотребления — при увеличении населения земного шара на 2% в год потребность в энергии увеличивается на 5%;
  • бурное развитие сельского хозяйства. Результат — увеличение выбросов метана в атмосферу (чрезмерная выработка удобрений из органики в результате гниения, выбросы из биогазовых станций, увеличение количества биологических отходов при содержании скота/птицы);
  • увеличение количества свалок, из-за чего растут выбросы метана;
  • вырубка лесов. Она приводит к замедлению поглощения углекислого газа из атмосферы.

Читайте также: Экологические проблемы Казахстана и пути их решения


Последствия глобального потепления чудовищны для человечества и жизни на планете в целом. Итак, парниковый эффект и его последствия вызывают цепную реакцию. Убедитесь в этом сами:

1. Самая большая проблема заключается в том, что из-за повышения температуры на поверхности Земли начинают таять полярные льды, из-за чего повышается уровень моря.

2. Это приведет к затоплению плодородных земель в долинах.

3. Затопление крупных городов (Санкт-Петербург, Нью-Йорк) и целых стран (Нидерланды) приведет к социальным проблемам, связанным с необходимостью переселения людей. В итоге возможны конфликты и массовые беспорядки.

4. Из-за прогревания атмосферы период таяния снегов сокращается: они тают быстрее, а сезонные дожди быстрее заканчиваются. В результате увеличивается количество засушливых дней. По подсчетам специалистов, при повышении среднегодовой температуры на один градус около 200 млн га лесных массивов превратятся в степи.

5. Из-за уменьшения количества зеленых насаждений снизится переработка углекислого газа в результате фотосинтеза. Парниковый эффект усилится, и глобальное потепление ускорится.

6. Из-за нагревания поверхности Земли увеличится испарение воды, что усилит парниковый эффект.

7. Из-за повышения температуры воды и воздуха возникнет угроза для жизни ряда живых существ.

8. Из-за таяния ледников и роста уровня Мирового океана сдвинутся сезонные границы, участятся климатические аномалии (штормы, ураганы, цунами).

9. Рост температуры на поверхности Земли негативно скажется на здоровье людей, а кроме того, спровоцирует развитие эпидемиологических ситуаций, связанных с развитием опасных инфекционных заболеваний.

Парниковый эффект: пути решения проблемы


Глобальные проблемы экологии, связанные с парниковым эффектом, можно предотвратить. Для этого человечество должно согласованно устранить причины возникновения глобального потепления.

Что следует предпринять в первую очередь:

  1. Уменьшить количество выбросов в атмосферу. Этого можно добиться, если повсеместно ввести в эксплуатацию более экологичное оборудование и механизмы, установить фильтры и катализаторы; внедрить «зеленые» технологии и процессы.
  2. Снизить энергопотребление. Для этого потребуется перейти на выпуск менее энергоемкой продукции; увеличить КПД на электростанциях; задействовать программы термомодернизации жилья, внедрить технологии, повышающие энергоэффективность.
  3. Изменить структуру источников энергии. Увеличить в общем объеме вырабатываемой энергии долю полученной из альтернативных источников (солнце, ветер, вода, температура грунта). Сократить использование ископаемых энергетических источников.
  4. Развивать экологически чистые и низкоуглеродные технологии в сельском хозяйстве и промышленности.
  5. Увеличить использование ресурсов вторичной переработки сырья.
  6. Восстановить леса, эффективно бороться с лесными пожарами, увеличивать площади зеленых насаждений.

Пути решения проблем, возникших из-за парникового эффекта, известны каждому. Человечеству необходимо осознать, к чему приводят его непоследовательные действия, оценить масштаб надвигающейся катастрофы и принять участие в спасении планеты!

Читайте также: Зеленая экономика в Казахстане: проблемы и перспективы

Источник: www.nur.kz

Виталий Болдырев, 26 февраля 2016, 07:10 — REGNUM

Автор статьи, кандидат технических наук, заслуженный энергетик РФ, технический эксперт Международного союза ветеранов атомной энергетики и промышленности Виталий Болдырев хотел выступить на сессии по вопросу необъяснимого игнорирования Парижским климатическим соглашением необходимости регулирования выбросов главного парникового газа — водяного пара. Однако, как и предполагалось, В. М. Болдырев получил вежливый отказ, при этом анекдотично мотивированный.

Организаторы спрятались за авторитет Международной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), которая считает, что пар является основным парниковым газом, но при этом за потепление ответственности не несет, так как его концентрация в атмосфере не повышается в процессе якобы наблюдающегося глобального потепления.


Слово «якобы» использовано потому, что глобальная сеть метеорологических станций охватывает лишь 47% поверхности Земли и имеет ошибку измерения, значительно превосходящую величину «глобального потепления». Подробный разбор данного вопроса дан в докладе доктора физико-математических наук Григория Крученицкого, заведующего отделом озонного мониторинга Центральной аэрологической обсерватории (ЦАО) Росгидромета на круглом столе «Изменение климата: наука против политики», прошедшем 27 ноября 2015 года в ИА REGNUM.

В ответ Виталий Болдырев резонно пишет, что если потепление есть, то концентрация пара обязательно должна повысится, а если не повысилась, то значит и потепления нет. На это организаторы отвечают, мы паром, мол, не занимаемся, жалуйтесь по данному вопросу начальству в МГЭИК, а Вас, уважаемый Виталий Михайлович, можем пригласить на сессию, но без права выступления.

Ну что ж, хозяин («Зеленые»), как говорится, — барин: в разосланных приглашениях было заявлено, что это партийное мероприятие с участием Фонда дикой природы, ВШЭ и других либерально-экологических организаций.


как оказалось, это был не форум «Зеленых», а официальные общественные слушания, открытая дискуссия с участием ответственных чиновников, ученых и гражданского общества. Дискуссии не получилось, так как выступали только свои, никто ни с кем не спорил, вопросов не задавал, так как время слушаний сократили на час. Поэтому неприятные вопросы про пар и исчезнувшую поглотительную способность российской природы не прозвучали, представители основных грантодателей — сотрудники посольств США и Франции — были удовлетворены. А представляете, как неприятно было бы услышать представителю Франции, обладающей на 70% экологичной атомной энергетикой, что им необходимо платить огромные деньги за выбросы пара от АЭС? На Луаре французы умудрились построить 12 атомных блоков, которые через градирни выбрасывают в виде пара 4/5 стока реки, что привело к изменению климата в регионе, регулярным наводнениям и дождям, что объясняют доверчивым гражданам последствиями глобального потепления. Исправить положение просто — заменить «мокрые» градирни на «сухие» (воздушные). Но это дорого, а главное, потребует признать ошибку проекта, в результате чего пострадавшие граждане и страховые компании просто разорят французскую атомную промышленность.

Нам непонятно, как можно вырабатывать государственную позицию по вопросам изменения климата, когда мнение научного сообщества России и мира расколото? Почему позиция Минприроды основывается исключительно на «исследованиях» и мнениях «грантовых» ученых, годами материально зависящих от заинтересованных западных структур? Как можно строить национальное и международное экологическое законодательство на гипотезах, не получивших научного подтверждения, а реальные экологические проблемы и научные данные упорно игнорировать? Ответ прост — никак!

* * *

Выбросы водяного пара из градирен не так уж безобидны: каждая тонна пара, выброшенная из градирни в приземный слой атмосферы, где, собственно, и образуется «парниковый эффект», эквивалентна по «парниковому эффекту» 360 кг углекислого газа! Разговоры об экологичности АЭС — это, мягко говоря, заблуждение, которое на поверку выходит за рамки приемлемого — ведь на каждый выработанный на АЭС кВт⋅ч электроэнергии в приземный слой атмосферы выбрасывается 3,6 кг водяного пара.

В 2015 году все АЭС России выработали 190 млрд кВт⋅ч и выбросили в атмосферу 730 млн тонн водяного пара, что в СО2-эквиваленте составляет около 260 млн тонн углекислого газа.

Эта цифра вполне сопоставима с величиной выбросов в СО2-эквиваленте при потреблении природного газа в РФ для выработки аналогичного количества электроэнергии.

Однако ни в Киотском протоколе, ни в согласованном Парижском соглашении нет ни слова о том, что водяной пар в приземном слое атмосферы является «парниковым газом» и тем самым — существенным антропогенным вкладом в развитие «парникового эффекта» на планете. И в так называемой «методологии МГЭИК» (Международной группы экспертов по исследованию климата) полностью игнорируется «парниковая» роль водяного пара, что противоречит общепринятым научным данным. Несколько цитат.

Данилов-Данилян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие. — М.: «Прогресс-Традиция», 2000:

«Главным парниковым газом является водяной пар, относительное содержание которого в атмосфере составляет около 0,3%. Следующий по значению парниковый газ — диоксид углерода (CO2) с относительным содержанием порядка 0,03%. Относительное содержание остальных парниковых газов не превосходит 3*10-4%».

Флинт Р.Ф. История Земли. М.: Прогресс, 1978:

«Парниковый эффект обусловлен наличием в приземном слое атмосферы (части пограничного слоя атмосферы от земной поверхности до высоты в несколько десятков метров) многоатомных газов (паров H2O, CO2, CH4), непрозрачных для теплового излучения. Парниковый эффект — это повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса. Водяной пар является самым активным парниковым газом. (Его вклад в суммарный парниковый эффект, достигающий 32оС, составляет 20,2 оС, против вклада СО2, составляющего 7,2 оС). В наше время парниковый эффект в среднем до 78% обусловлен парами воды и только на 22% углекислым газом. Вкладом других газов вполне можно пренебречь».

Борисенков Е.П. Идеи Вернадского В.И. о ноосфере и биогеохимических циклах и их современное звучание при изучении процессов, происходящих в климатической системе и в обществе (http://www.trinitas.ru/rus/doc/0203/001a/2030016.htm):

«Существенное влияние на функционирование биосферы и климатической системы в целом оказывает цикл водяного пара. Имеется достаточно много моделей влагооборота, являющегося центральной проблемой при моделировании климата и биосферы в широком ее понимании. Но на одну особенность этого цикла следует обратить особое внимание. Антропогенная деятельность оказывает существенное влияние и на цикл водяного пара.

Имеющиеся оценки показывают, что к концу 2015 года

только на бытовые нужды человечеством должно было быть потреблено около 900 км3 воды в год, из которых около 20% (180 км3) или 0,18Гт*год попало в атмосферу в виде водяного пара;

около 815 км3 в год или 0,81 Гт*год попало в атмосферу из 4100 км3 воды, расходуемой на промышленные цели;

предполагается, что для ирригации потребовалось к указанному времени изъять из стока около 6000 км3 воды. Около 90% этой воды или 5,4 Гт*год поступило в атмосферу в виде водяного пара.

Другими словами, учитывая, что парниковый эффект водяного пара в три с лишним раза больше, чем парниковый эффект СО2, воздействие антропогенной деятельности на круговорот водяного пара и его вклад в парниковый эффект может оказаться вполне сопоставимым с вкладом СО2. Пока эта роль водяного пара в указанном выше смысле явно недооценивается».

Итак, в приземном слое атмосферы, где, собственно, и реализуется «парниковый эффект», на 10 весовых частей водяного пара, создающих 78% «парникового эффекта», приходится 1 весовая часть углекислого газа, создающая 22% «парникового эффекта». Тем самым одна весовая часть углекислого газа в 2,82 раза более эффективна в создании «парникового эффекта», чем одна весовая часть пара воды. Исходя из сказанного, можно обсчитать удельную плату за «парниковые выбросы» при производстве 1 мВт*час (эл.) для ТЭС на угле, для ТЭС на газе и для АЭС с учётом доли в этой плате «парникового» водяного пара (при сегодняшней стоимости выбросов 1 тонны CO2= 30 EUR на европейском рынке квот на выбросы парниковых газов). Путем несложных расчетов получается следующее:

Если бы вместо использования воды для отвода «сбросного тепла» на электростанциях будет использоваться воздушное охлаждение («сухие градирни»), то (без учёта изменения к.п.д.):

Тем самым игнорирование вклада водяного пара только в производстве электроэнергии на ТЭС и АЭС означает игнорирование от 22,5% до100% роли антропогенного воздействия такого производства на «парниковый эффект».

Поэтому можно утверждать, что методика МГЭИК проведения мониторинга антропогенных выбросов в атмосферу газов, оказывающих непосредственное парниковое воздействие на атмосферу Земли, основанная на учёте потребления топливно-энергетических ресурсов на предприятиях и транспорте, но не учитывающая антропогенные выбросы водяного пара, не представляется достаточно эффективной с позиций оценки регионального и глобального изменения климата.

Читайте развитие сюжета: Объёмы углекислого газа в атмосфере достигли рекордного уровня – эксперты

Источник: regnum.ru

Причины парникового эффекта

Деятельность человека является одним из основных факторов образования парникового эффекта. Примечательно, что парниковый эффект существовал еще за несколько веков до технического и промышленного прогресса, но сам по себе никакой угрозы не представлял. Однако, с загрязнением атмосферы заводами, выбросами вредных веществ, а также сжиганием угля, нефти и газа ситуация усугубилась. Углекислый газ и другие опасные соединения, образующиеся при этом, способствуют не только росту онкологических заболеваний среди населения, но и повышению температуры воздуха.

Легковые и грузовые автомобили тоже вносят свою лепту в коктейль вредных веществ, выбрасываемых в воздух, тем самым усиливая парниковый эффект.

Перенаселение заставляет машину потребления и спроса работать продуктивнее: открываются новые заводы, скотоводческие фермы, выпускается больше автомобилей, в сотни раз увеличивая нагрузку на атмосферу. Одно из путей решения нам предлагает сама природа – бесконечные лесные просторы, способные очистить воздух и снизить уровень углекислого газа в атмосфере. Однако, человек массово вырубает леса.

В сельскохозяйственной промышленности в подавляющем большинстве случаев используются химические удобрения, способствующие выделению азота – одного из парниковых газов. Существует органическое сельское хозяйство, о котором можно почитать здесь. Оно абсолютно безвредно для атмосферы Земли, так как использует только натуральные удобрения, но, к сожалению, процент таких ферм крайне мал, чтобы «перекрыть» своей деятельностью неэкологические сельскохозяйственные фермы.

Вместе с тем увеличению парниковых газов способствуют огромные свалки, мусор на которых иногда самовозгорается или очень долго гниет, выделяя те же самые парниковые газы.

Последствия парникового эффекта

Неестественное повышение температуры влечет за собой изменение климата местности, а, следовательно, вымирание многих представителей флоры и фауны, не приспособленных к данному климату. Одна экологическая проблема порождает собой другую – видовое истощение.

Также, находясь в условиях «парилки», ледники – колоссальные «залежи» пресной воды! – медленно, но верно таят. За счет этого повысится уровень Мирового океана, а значит, затопит прибрежные районы, площадь суши уменьшится.

Некоторые экологи прогнозируют, что уровень Морового океана наоборот снизится, причем через 200 лет. Он начнет медленно высыхать под воздействием высокой температуры. Повысится не только температура воздуха, но и температура воды, а это значит, что не выживут многие организмы, чья жизненная система настолько тонко организована, что перепады температуры на 1-2 градуса для нее губительны. Например, уже сейчас вымирают целые коралловые рифы, превращаясь в груды мертвых залежей.

Не стоит оставлять без внимания и влияние на здоровье людей. Повышение температуры воздуха способствует активному распространению таких опасных для жизни вирусов как лихорадка Эбола, сонная болезнь, птичий грипп, желтая лихорадка, туберкулез и т.п. Участятся смерти от обезвоживания и теплового удара.

Пути решения

Несмотря на то, что проблема глобальна, ее решение заключается в нескольких простых действиях. Сложность в том, что выполнять их должно как можно больше человек.

1.Каждый год сажать деревья, кустарники, растения. Это позволит снизить уровень углекислого газа в воздухе, который является парниковым.

2. Употреблять органические натуральные продукты, спонсируя социально ответственный бизнес и способствуя активному его развитию. Таким образом вы не будете делать свой вклад в загрязнение атмосферы парниковыми газами.

3. Как можно чаще ездить на велосипеде/самокате вместо автомобиля. В крайнем случае на общественном транспорте. Сейчас становится модным и незазорным ездить на самокате на работу, выпускаются разные удобные модели самокатов, в крупных городах появляются отдельные дорожки и стоянки для велосипедистов.

4.Заниматься раздельным сбором мусора, чтобы сократить выделение на мусорных полигонах парниковых газов и случаев возгорания.

5. С умом тратить деньги, не являться частью общества потребления, дабы не оправдывались жертвы, принесенные массовому производству и вреду экологии.

6.Просвещать родных, друзей и знакомых, воспитывать в детях потребность заботиться о природе. Ведь любую проблему можно решить, действуя сообща.

Источник: zen.yandex.ru

На главную / Экология / Парниковый эффект и его социальные последствия


| Печать |
А. А. Титлянова Парниковый эффект и его социальные последствия

Круговорот углерода, в который включены наша жизнь и смерть, осуществляется на Земле благодаря двум мощным биосферным процессам: фотосинтезу и минерализации органического вещества. Фотосинтезом называется осуществляемый растениями процесс образования органических веществ с использованием энергии солнечного излучения. Минерализацией называются всевозможные происходящие в природе процессы превращения органических веществ в неорганические.

При фотосинтезе растения поглощают двуокись углерода СО2 из атмосферы и воду из почвы. Из двуокиси углерода и водорода, освобождаемого при расщеплении воды под действием света (фотолиз воды), синтезируется глюкоза, из которой в процессах биосинтеза строятся другие органические соединения. Освободившийся при фотолизе кислород поступает в атмосферу. Часть органических веществ тратится при дыхании растений с образованием СО2. Остальная часть ассимилированного углерода строит новую биомассу растений (фитомассу). Растения суши потребляют для своего воспроизводства 86,5*109 т yглерода в год, растения океанов, морей, других водоемов — 30*109 т углерода в год (рис. 1).

Ежегодно фитомасса, содержащая 86,5*109 т углерода, отмирает или поедается всеми организмами (включая человека) и в конце концов в виде отмерших органов растений, всевозможных отходов жизнедеятельности и трупов организмов поступает в почву. Здесь огромное множество почвенных животных, грибов, бактерий перерабатывает органическое вещество и минерализует его до СО2. Подобный же процесс идет и в водоемах. В результате 116*109 т углерода в составе СО2. ежегодно вновь поступает в атмосферу. Каждый год происходят небольшие колебания «приходной и расходной частей бюджета» углерода, но в целом этот удивительно точный баланс сохраняется десятки тысячелетий. Фотосинтез и минерализация поддерживают постоянные запасы углерода в различных оболочках биосферы. Наименьшее количество углерода содержится в атмосфере, больше запасено в фитомассе суши; содержание углерода в почвенном органическом веществе (гумусе) составляет 1515*109 т и в водном органическом веществе — 3500*109 т. Лишь незначительная доля циркулирующего углерода (всего 0,05*109 т) ежегодно ускользала в глубины Земли в процессах образования осадков; в Земле сформировался огромный запас ископаемого углерода. Все это происходило год за годом, тысячелетие за тысячелетием.

Схема круговорота углерода в биосфере.

Рис. 1. Схема круговорота углерода в биосфере. Прямоугольниками обозначены резервуары углерода, стрелками сплошными — естественные потоки углерода, штриховыми — антропогенные потоки. Запасы С в 109 т, интенсивности потоков в 109 т за год.

Начиная с восемнадцатого века человек вмешался в сложившийся, сбалансированный цикл углерода и, сжигая ископаемое топливо, начал постепенно увеличивать антропогенные, то есть порожденные человеком потоки углерода. В настоящий момент антропогенный поток углерода достигает 7×109 т; он складывается из сжигания ископаемого топлива (5*109 т), минерализации древесины при сведении лесов (1,5*109 т) и дополнительной минерализации гумуса пахотных почв (0,5*109 т).

Однако ежегодное увеличение содержания углерода в атмосфере составляет не 7*109 т, а 3*109 т. В результате физико-химических процессов, идущих на поверхности моря, 100*109 т углерода выделяется в атмосферу и 104*109 т поглощается океаном. Природные процессы пока частично уравновешивают человеческую деятельность. Частично, но не полностью, в связи с чем запас СО2 в атмосфере ежегодно увеличивается приблизительно на 3*109 т, т. е. на 0,5% количества, данного нам природой. Каковы могут быть последствия этого увеличения?


Парниковый эффект

Атмосфера Земли обеспечивает нашу жизнь не только потому, что мы дышим кислородом и питаемся продуктами фотосинтеза. Она «согревает» земную поверхность. Без атмосферы средняя температура близ земной поверхности была бы около -18°С, вместо ныне существующей +15°С. Весь приходящий солнечный свет, с энергией, эквивалентной приблизительно трем 100-ваттным электрическим лампочкам на 1 м2, достигал бы земной поверхности и отражался бы от нее в виде инфракрасного излучения, как от гигантского радиатора. Это тепло беспрепятственно уходило бы в космос. Но благодаря атмосфере лишь часть тепла рассеивается в пространстве. Остальная часть захватывается нижним слоем воздуха, содержащим водяные пары, СО2, метан и другие газы. Все эти газы поглощают (абсорбируют) исходящую инфракрасную радиацию и переизлучают тепло обратно к поверхности Земли. В целом этот процесс называется парниковым эффектом; большая его часть обусловлена главным парниковым газом — парами воды.

Люди не могут контролировать содержание паров воды в атмосфере. Но мы, как показано на рис. 1, производим и выбрасываем в воздух другой парниковый газ, который увеличивает нагревание воздуха — двуокись углерода СО2.

Содержание двуокиси углерода в атмосфере в последние годы значительно увеличилось (рис. 2), причем основным фактором, обусловившим это увеличение, являются антропогенные выбросы этого газа вследствие сжигания ископаемого топлива. В 1981 году, например, было выброшено 5,3×109 т СО2. Общий выброс СО2 за период с XIX столетия до 1980 года составляет около 160×109 тонн. При этом величина выброса растет со средней скоростью 2,5% в год. Вдобавок к промышленному выбросу, сжигание лесов и древесины, а также минерализация гумуса пахотных почв, как было показано на рис. 1, вносят значительный вклад в антропогенный поток СО2. Точная оценка факторов сложна, но несомненно, что именно человеческая деятельность приводит к увеличению концентрации двуокиси углерода в атмосфере. Самый большой поставщик СО2 — США, затем следует Россия и Китай (рис. 3). В таких регионах, как Африка и Южная Америка, выброс СО2 обусловлен главным образом сведением лесов и сжиганием древесного топлива.

Рост содержания диоксида углерода в атмосфере

Рис. 2. Рост содержания диоксида углерода в атмосфере (ppmv — одна миллионная по объему). Флюктуации отражают сезонные вариации. Низкие летние значения объясняются тем, что СО2 потребляется растениями. Данные собраны в обсерватории Маунт-Лоа на Гавайских островах (данные Института океанографии Скриппса).

Мировой выброс углекислоты

Рис. 3. Мировой выброс углекислоты в результате хозяйственной деятельности в 1990 году.

За год за счет сжигания ископаемого топлива и сведения лесов в атмосферу уходит более 1 т углерода на каждого жителя Земли. Основные поставщики СО2 — развитые страны. На них приходится около 70% всего антропогенного выброса СО2. Большие выбросы в Восточной Европе связаны не только с развитием промышленности, но и с устаревшими технологиями. Так, в бывшем СССР объем производства на душу населения составлял 2/3 европейского, а объем выбросов на душу населения был в два раза выше.

Двуокись углерода — не единственный газ, который приводит к изменениям температуры. Хотя концентрации других газов достаточно низкие, их совокупный эффект может быть значительным. В таблице 1 перечислены основные газы, вносящие свой вклад в парниковый эффект.

Таблица 1.

Основные газы, обусловливающие парниковый эффект

Газ С(1880) С(1990) C(2030) Р(%) V Основные источники Т
Двуокись углерода 260-290 ppm 353 ppm 440-450 0,5 66 сжигание топлива,сведение лесов 2
Метан 1,2 ppm 1,72 ppm 2,5-2,6 ppm 0,9 15 рисовые поля,животноводство, свалки, производство горючего 7-10
Оксиды азота 290 ppb 310 ppb 340 ppb 0,25 3 азотные удобрения,сведение лесов, сжигание биомассы 140-190
Хлорфтор углерод 0 0,28 ppb 0,5 ppb 4 4 аэрозоли, холодильники 65-110

Примечание: С(1880) — предполагаемая концентрация в 1880 г.; С (1990) — концентрация в 1990 г.; С(2030) — прогнозируемая концентрация в 2030 г.; Р — среднегодовой прирост концентрации (% в год); V — вклад в потепление (%); Т- период сохранения газа в атмосфере (лет); ppm — одна миллионная часть, ppb — одна миллиардная по объему.

Кроме концентрации газа, большое значение имеют период сохранения его молекул в атмосфере и эффективность взаимодействия с тепловым излучением. Так, например, молекула метана остается в атмосфере около 11 лет и абсорбирует тепловое излучение приблизительно в 15 раз более эффективно, чем молекула СО2. Доля метана в суммарном тепличном эффекте оценивается в 15%, доля фреонов — от 15 до 20%. Вызывает тревогу увеличение концентрации метана в атмосфере. Она оставалась неизменной почти в течение 1000 лет, а с начала XIX столетия начала расти, и сейчас почти удвоилась (рис. 4). Основные источники выброса метана антропогенного происхождения: животноводство, рисовые поля, добыча угля, а также природные болота.

Увеличение концентрации метана в атмосфере

Рис. 4. Увеличение концентрации метана в атмосфере, оцененная по анализу воздуха, сохранившегося в пузырьках в глетчерном льду (Khalil, Rassmuscu, 1987). ррв — одна миллиардная часть по объему.

Содержание двуокиси азота также увеличилось в последние годы. Источниками этого вещества могут быть сжигание топлива, азотные удобрения, сведение лесов, сжигание биомассы.


Концентрация СО2 и температура атмосферы

Есть ли доказанная связь между концентрацией СО2, и температурой атмосферы? Изучение изменений климата в прошлом помогает ответить на этот вопрос. Всего 15 тысяч лет назад Северная Европа и значительная часть Северной Америки были покрыты ледниками. Играли или нет изменения в составе атмосферы какую-нибудь роль в мощных колебаниях климата, вызывающих чередование ледниковых и межледниковых периодов? Ответ на этот вопрос пока не получен, хотя кое-что ясно уже сейчас. Одно из наиболее важных достижений в этой области состоит в том, что ученые научились определять состав атмосферы по микроскопическим пузырькам воздуха, включенным в глетчерный лед. В частности, анализируя колонку льда, вырубленную на советской станции «Восток» в Антарктиде, исследователи смогли определить состав атмосферного воздуха в периоды наступления и отступления ледников (рис. 5). Аналогичные результаты получили иностранные, независимо работавшие экспедиции, так что следующие дальше выводы удовлетворяют обычным требованиям проверки научных результатов и не вызывают сомнений.

Связь между концентрацией СО2 в атмосфере и температурой

Рис. 5. Связь между концентрацией СО2 в атмосфере и температурой за последние 160 тыс. лет (данные анализа колонки «Восток»). В колонке льда содержатся пузырьки воздуха, «вмерзшие» в лед в разное время и поэтому оказавшиеся на разных глубинах.

Колонка «Восток», как ее иногда называют, имела в длину 2200 м — достаточно для того, чтобы проследить за изменениями климата, происходившими в последние 160 тысяч лет. Оказалось, что колебания температуры в указанный период достигали 10°С. Определить это удалось по изменениям изотопного состава элементов, входящих в лед. Хорошо известно, например, что отношение концентраций двух наиболее распространенных изотопов кислорода 18О и 16О в колонках морских осадков зависит от того, какой была температура в период отложения осадков.

Данные, полученные на станции «Восток», показывают, как на протяжении последних 160 тысяч лет вместе с температурой менялось содержание в атмосфере различных газов, а именно: чем выше была температура, тем больше была концентрация двуокиси углерода, и наоборот.

Несмотря на тесную связь между колебаниями содержания двуокиси углерода и температуры на всей длине «записи», изменения температуры были в 5-14 раз больше, чем если бы влияние оказывала одна двуокись углерода. Это означает, что на Земле действовали (и действуют) независимые механизмы положительной обратной связи, усиливающие климатический «отклик». Такая положительная обратная связь может обеспечиваться влиянием льда на суше и на море, облаков и водяного пара, которые также задерживают тепловое излучение Земли.


Изменение климата в настоящем

Начнем с вопроса, имеются ли доказательства тому, что климат действительно изменяется в настоящее время. Слова «в настоящее время» подчеркивают здесь тот факт, что в геологической летописи действительно имеются доказательства прошлых изменений климата (например, ископаемые находки фауны теплых вод в Антарктиде).

Убедительные свидетельства глобального потепления появились лишь к концу 1988 г. Наиболее наглядные из них основаны на записях температуры в различных точках земного шара, которые велись с 1860 г. (рис. 6). Анализ данных показал, что средняя температура на земном шаре повысилась за этот период примерно на 0,5-0,7°С. Наибольшее увеличение приходится на последнее десятилетие (1987-1997 гг.): это потепление статистически значимо и подтверждается результатами теоретических исследований и расчетов по моделям глобального климата. Повышение температуры отмечается не во всех регионах: анализ записей климатических характеристик не обнаружил повышения температуры на большей части территории США. Такое неоднородное проявление потепления на земном шаре не является чем-то удивительным, поскольку указанные районы занимают лишь 1,5% поверхности планеты.

Кроме записей температуры, имеются и другие свидетельства ускоряющегося потепления. В последние десятилетия на Аляске и в Канадской Арктике возросла глубина залегания слоя вечной мерзлоты. Увеличивается средняя температура воды в канадских озерах, сдвигаются к полюсам границы плавучих льдов в Антарктике и в Арктике, отступают ледники, расположенные в Европе и в других районах.

Потеплели в основном зимние месяцы, зимы стали явно не такими холодными, как раньше. Летние сезоны ненамного жарче, чем прежде. В течение суток распределение потепления неравномерно: теплее стали ночи. Есть некоторые признаки того, что увеличилась влажность воздуха, а, следовательно, и облачность. Облака затеняют землю в летние жаркие дни, поэтому потепление затрагивает преимущественно ночи и зимние месяцы. Однако есть основания думать, что летние месяцы тоже стали жарче. Действительно, девять из наиболее жарких одиннадцати лет данного столетия пришлись на последнее десятилетие, причем 1997 г. был настолько знойным, что он, по мнению климатологов, войдет в историю как год жары и засухи.

Среднегодовые глобальные температуры

Рис. 6. Среднегодовые глобальные температуры, 1880-1988 гг.

Все эти явления не были неожиданностью для ученых. Грубое, но зато самое надежное предсказание изменения климата вследствие выброса парниковых газов следует из законов физики. Общие методы астрофизики, основанные на законе излучения Стефана — Больцмана, позволяют предсказать, насколько возникающая от выброса СО2 непрозрачность атмосферы для инфракрасного излучения должна повысить температуру поверхности Земли. Если, как это можно предвидеть на основании измерений, содержание двуокиси углерода в атмосфере будет возрастать в том же темпе, что сейчас, то в течение нескольких десятилетий (от 50 до 100 лет) доля энергии, не выпущенной из атмосферы парниковым эффектом, достигнет величины порядка 1%. И тогда, как следует из законов физики, средняя температура земной поверхности повысится на 0,75%. В дальнейшем — если не будут приняты очень серьезные меры по сокращению выбросов — температура будет возрастать в геометрической прогрессии, то есть, например, за каждые 50 лет в 1,075 раза.

Методы климатологии позволяют подтвердить эти предсказания более детально, с помощью компьютерного моделирования климата Земли. За последние несколько лет значительное большинство климатологов также подтвердили связь между промышленным выбросом парниковых газов и повышением температуры поверхности Земли и согласны между собой в предсказаниях возможных последствий этого процесса. Межправительственная группа по изменениям климата (Introgovemmental Panel on Climate Change, IPCC), включающая примерно 2000 ученых из десятков стран и финансируемая ООН, пришла к выводу, что если в течение нескольких ближайших десятилетий не будут сделаны оченьзначительные сокращения выбросов парниковых газов, то до 2100 года средняя температура земной поверхности в целом повысится на величину от I до 3,5 градуса Цельсия.


Что ждет нашу планету в будущем?

Каковы же могут быть последствия непрерывного повышения концентрации парниковых газов? Этот вопрос ученые также пытаются решить с помощью компьютерных моделей. Как уже было сказано, модели предсказали, что накопление двуокиси углерода в атмосфере будет приводить к постепенному потеплению, причем скорость потепления будет зависеть от темпов глобального потребления энергии. При реалистических предположениях относительно потребления энергии в будущем модели предсказывают, что количество СО2 в атмосфере удвоится к середине следующего столетия. А насколько возрастет температура в результате такого удвоения? На этот вопрос разные модели дают разные ответы: от 1 до 5°С. Наиболее реалистичным является прогноз: на 1° к 2025 г. и на 3° к концу XXI столетия.

Предсказываемые изменения температуры могут показаться незначительными, поскольку колебания такой величины мы ощущаем на себе на протяжении сезона и даже суток. Однако действительное значение таких изменений можно понять, например, из того факта, что снижение температуры в Европе на 1°С привело к похолоданию, длившемуся в течение нескольких веков (примерно с 1400 по 1800 гг.) и получившему название «малого ледникового периода». Изменение на 5°С — это та разница, которая отделяет конец последнего ледникового периода (12 тыс. лет назад) от настоящего времени. Более того, расчеты показывают, что повышение температуры в Северном полушарии произойдет всего за полвека — в 10-50 раз быстрее, чем изменения, происходившие после окончания последнего ледникового периода.

При минимальной расчетной величине потепления обычная приспособляемость человеческого сообщества была бы достаточной для того, чтобы адаптироваться к изменениям климата, хотя это потепление и вынудило бы людей во многом изменить свой образ жизни. Потепление максимальной расчетной величины привело бы к последствиям разрушительного характера.

Последствия изменения климата разнообразны и включают как природные, так и социальные аспекты.

Одно из самых угрожающих последствий — подъем уровня моря. В табл. 2 представлены варианты оценок и причины повышения уровня моря.

Таблица 2

Варианты оценок повышения уровня моря (в см) к 2100 г.

Источник данных В результате теплового расширения воды В результате таяния Всего
Альпийских ледников льдов Гренландии льдов Антарктиды
Нац. АН США, 1985 30 12 12 50 104
Hoffman, 1980 28-83 27 27 12-220 57-368

Под угрозой затопления, штормовых волн и проникновения соленой воды в реки находится 5 млн. км2 береговой суши. Это всего лишь 3% земной поверхности, но здесь проживает 1 миллиард населения, и здесь собирают одну треть мирового урожая. Пострадают многие страны — лишь 30 государств полностью изолированы от моря. В зоне наибольшего риска находится 27 стран: Нидерланды, Бангладеш, Египет, Гамбия, Индонезия и др. Большинство из них — бедные страны с огромной плотностью населения, неразвитой промышленностью и наименьшим вкладом в парниковый эффект. И эти народы будут платить своим благополучием и жизнями за богатство Америки и Европы и бесхозяйственность бывшего СССР и нынешней России!

Одно из важнейших изменений может произойти в круговороте воды. Даже небольшое глобальное потепление может значительно увеличить влажность воздуха в связи с тем, что при подъеме температуры всего на 1°С содержание водяных паров в атмосфере возрастает на 6%. К каким же последствиям это приведет? По этому вопросу у климатологов существуют разные мнения, но большинство согласно с тем, что:

а) в среднем будет больше облаков и дождей, но выпадение осадков будет очень неравномерным по пространству;

б) в одних регионах увеличится риск проливных и штормовых дождей и наводнений;

в) в других регионах увеличится частота и продолжительность засух.

Так, для большей части Америки прогноз предсказывает уменьшение влажности почвы на 10-30%.

Еще меньше дождей будет в полупустынных и пустынных регионах, отчего пустыни начнут расширяться.

Значительные изменения произойдут и в сельском хозяйстве. В целом в связи с повышением осадков не прогнозируется снижения урожаев и уменьшения количества пищи. Однако многие благодатные для сельского хозяйства регионы будут потеряны — залиты морской водой или обезвожены засухами. Сельскохозяйственные зоны сдвинутся в Канаду и Сибирь. Но при этом наиболее благоприятные по климату зоны окажутся в регионах с бедными почвами. Потребуется много времени и капиталовложений, чтобы сделать эти почвы плодородными. В связи с повышением температуры в тропических регионах под угрозой окажется вся культура риса в Азии, а в Азии 60% населения потребляют рис как основной продукт питания.

Глобальное потепление заставит изменить привычные сельскохозяйственные культуры и методы земледелия. Фермеры приспособятся со временем к новым условиям, но для перестройки сельского хозяйства понадобятся большие инвестиции, и вследствие этого цены на пищевые продукты возрастут.

Глобальное потепление, вследствие затопления территории и голода, который будет сопровождать эти катаклизмы, вызовет, по прогнозам, бегство около 50 миллионов человек из прибрежных регионов. Потоки беженцев в другие страны неизбежно приведут к внутринациональным и межнациональным трениям и конфликтам. Таким образом, экологические изменения вызовут экономические последствия, а вместе с тем и неизбежные политические потрясения.


«Большой климатический спор»

Итак, эксперты говорят, что климат становится теплее и человечество хотя бы частично несет за это ответственность. Однако многие фрагменты информации не складываются в мозаику, а другие остаются неопределенными или неясными.

1. Несовпадение измеряемых величин.

Датчики на поверхности земли и океана показывают стабильное за последние 20 лет повышение температуры. В то же время спутники, которые следят за температурой в нижних слоях атмосферы, а также метеорологические зонды указывают на слабый тренд похолодания. Споры по этому поводу продолжаются.

2. Неточность моделей, дающих прогнозы.

Компьютерные модели тестируются по «предсказанию» прошлого — это единственный метод их проверки: в такую модель вводятся данные в некотором прошедшем году, и по ним рассчитывается климат в другом, также прошедшем году. Лишь та модель считается пригодной для предсказания будущего, которая удачно «предсказывала» прошлое. Но все выводы, получаемые из моделей, зависят от тех предположений, которые вводятся в модель. А наши знания во многих областях ограничены: ученые не знают точно и детально, как океан взаимодействует с атмосферой или как повышающаяся температура влияет на поведение облаков. Тем самым предсказания могут быть неточны.

3. Поведение облаков.

Считается, что увеличивающийся парниковый эффект повысит количество облаков, но последствия этого явления остаются неясными. Может сложиться такой механизм обратной связи, который приведет не к дальнейшему потеплению, а к похолоданию.

4. Выбросы аэрозолей.

Некоторые аэрозоли, выбрасываемые промышленностью, в основном твердью частицы и сульфатные компоненты (которые вносят свой вклад и в кислые дожди), делают облака более светящимися. Чем больше аэрозолей, тем больше их отражающая способность и тем меньше света они пропускают. Эксперты считают, что их охлаждающая активность на 20% компенсирует потепление, связанное с увеличивающимся парниковым эффектом.

5. Влияние растений.

Известно, что растения растут быстрее при повышении концентрации СО2. Насколько за счет этого может возрасти фонд углерода, который депонируется в фитомассе, и понизиться концентрация СО2 в воздухе — неизвестно. Конечно, физиологические ограничения не позволяют растениям неограниченно повышать свою производительность, между тем как концентрация СО2, в атмосфере экспоненциально возрастает.

Несмотря на существование неясностей и противоречивых сведений, после многих лет исследований Межправительственная комиссия по изменению климата, финансируемая ООН, еще в 1955 г. пришла к заключению, что наблюдается заметное глобальное влияние человека на климат.

Вопрос о потеплении климата и возможных последствиях этого процесса для человечества давно перешел из науки в СМИ и в политику. Возник «Большой климатический спор» (Уайт, 1990). Дальше приводятся выдержки из статьи Уайта, демонстрирующие, в каком тоне все эти вопросы предлагаются в печати общественному мнению.

«Глобальное потепление климата, говорят одни, угрожает самой жизни на планете. Прогнозы ухудшения окружающей среды, возражают другие, недостаточно обоснованы и толкают на преждевременные политические шаги. Действительно ли «Земля под угрозой», как гласит заголовок статьи, открывающей последний номер журнала «Time» в 1988 г.? Или же дело обстоит так, как утверждает журнал «Forbes»: «Страх перед глобальным потеплением — классический пример преувеличения»?

Неопределенность научных выводов объясняет разнообразие политических призывов к действию. Одна точка зрения такова: если есть вероятность, что прогнозы, даваемые моделями, верны, то последствия могут быть настолько удручающими, что необходимы немедленные шаги, направленные на приостановление изменений климата. Другая точка зрения, также достаточно распространенная, состоит в следующем: принятие каких-либо срочных мер, влекущих за собой коренные изменения в экономике и социальной сфере, не может быть обоснованным как ввиду неопределенности научных выводов, так и из-за отсутствия ясных представлений о необходимых экономических затратах.

Что можно сказать о споре, который ведут специалисты по атмосфере, активисты движений за сохранение окружающей среды, политические организации? Окружающая среда подвергается воздействиям со многих сторон. Потепление климата — это лишь одно из таких воздействий, возможно, наиболее сложное по характеру. Если мы считаем, что изменения, происходящие в атмосфере, грозят определенными негативными последствиями, мы должны изучить эти проблемы и разработать разумные политические меры для «лечения». Неразумными были бы только две крайности: удариться в апокалиптические настроения или, подобно страусу, спрятать голову в песок, чтобы ничего не слышать и не видеть».

Очевидно, нет недостатка и в корыстно искаженных мнениях, отражающих интересы производителей углеродных топлив, нефти, газа и угля. Риск, о котором предупреждают все серьезные ученья, не угрожает их нынешним хозяевам: как известно, планы капиталистических фирм составляются, самое большее, на пять-семь лет вперед. Этот риск угрожает нашим детям и внукам. Когда все будущие опасности станут в точности известны, может оказаться, что принимать меры против них будет уже поздно. Риск — по самому смыслу понятия — это еще не достоверная опасность, и все мы в своей повседневной жизни считаемся с такими вероятными опасностями. Чтобы реагировать на достоверную опасность, не требуется много ума.


Есть ли у нас альтернатива?

Сегодня ископаемые топлива обеспечивают 78% всех энергетических нужд: на нефть приходится 33%, на уголь — 27% и на газ — 18%. Одно из предлагаемых решений — заменить нефть и уголь газом, который на единицу получаемой энергии выделяет в полтора раза меньше СО2 чем нефть, и в два раза меньше, чем уголь. Однако расчеты показали неэффективность такого пути, поскольку утечки газа, главным образом метана, дадут повышение парникового эффекта, которое сведет на нет весь выигрыш. Среди возможных механизмов, смягчающих «парниковый эффект», рассматривается, наряду со снижением выбросов «парниковых» газов, депонирование углерода во вновь посаженных лесах. Но, конечно,кардинальное решение — смена источников энергии, переход к энергии солнца, ветра и геотермальных вод.

Для уменьшения выбросов необходимо международное соглашение об ограничении выбросов СО2, в атмосферу для каждой страны и установление квот на эти выбросы для основных источников выброса. Страны-производители подписали Рамочную конвенцию об изменении климата. Она предусматривает стабилизацию выброса СО2 в 2000 г. на уровне 1990 г. Однако конструктивная работа в этом направлении сдерживается противоречиями между развивающимися и развитыми странами. На сессии Межправительственного комитета в 1995 г. промышленные страны заблокировали решение о снижении к 2005 г. выбросов парниковых газов на 20%. В 1997 г. в Киото был одобрен договор о глобальном потеплении, согласно которому США и другие промышленные страны должны резко уменьшить выбросы СО2 и других газов, способствующих потеплению. Но администрация Дж. Буша в 2001 г. отказалась ратифицировать это соглашение.

Ясно, что все соглашения об уменьшении выбросов вступают в резкие противоречия с интересами гигантских промышленных компаний, использующих в своих технологиях ископаемое топливо.

Второй возможный путь — расширить резервуар фитомассы (рис. 1), то есть попытаться «загнать» углерод в растительность. На земном шаре имеется около 8,5 млн. км2 пахотных и брошенных земель, где раньше произрастали леса. Из них 3,5 млн. км2 можно вернуть лесам и в течение 70-80 лет ежегодно депонировать 2*109 т углерода в растущую древесину. Но это лишь несколько смягчило бы проблему (см. рис. 1) и при этом потребовало бы огромных капиталовложений. Стоимость создания и выращивания одного га лесных насаждений — 300-400 долларов и соответственно одного миллиона км2 — 4 миллиарда долларов.

Следовательно, единственные пути решения проблемы — развитие технологий, сберегающих энергию, т. е. повышающих эффективность использования энергии, и разработка технологий, основанных на привлечении альтернативных источников энергии — энергии солнца, ветра и геотермальной энергии. Что касается атомной энергии, то многие ученые именно ее рассматривают как энергию будущего. Но после Чернобыля число сторонников АЭС понизилось. Мы рассмотрим проблему атомной энергии СО2 в статье Ю. Дублянского.

Энергия солнца может быть преобразована в электрическую энергию через тепловую. Такая гелиотермальная установка уже построена в Лос-Анджелесе и преобразует в электрический ток 22% падающей солнечной энергии. Энергия солнца преобразуется в тепло в солнечных панелях. Считается, что в 2030 г. солнечные панели будут подогревать воду для бытового потребления во всех странах. Они уже работают в Японии и Израиле. Энергия солнца прямо преобразуется в электроэнергию в фотогальванических солнечных батареях. Уже разработаны фотогальванические кровельные покрытия, позволяющие сделать крышу источником энергии.

Геотермальная энергия. Уже сегодня Кения, Никарагуа и Филиппины получают большую часть своей энергии за счет природных горячих вод. Фактически все страны Тихоокеанского кольца обладают большими, а Япония, Исландия, Индонезия — очень большими запасами геотермальной энергии.

Энергия ветра использовалась человеком давно в ветряных мельницах. Сегодня ветровые турбины работают в Калифорнии и в других местах, в ущельях с сильным ветром. Продажа полученной энергии оказалась выгоднее, чем сельское хозяйство на тех же землях. Ветряные турбины могут работать везде, где дуют постоянные ветры.

Энергия биомассы. Можно засаживать брошенные земли быстро растущими растениями, дающими много биомассы (например, амарантусом). Эта биомасса может сжигаться и давать энергию. Конечно, при этом будет выделяться СО2 но в процессе фотосинтеза на следующий год на этих же полях он будет депонироваться в биомассе.

Таблица 3

Затраты на производство энергии

Альтернатива ископаемому топливу Стоимость производства энергии, цент/кВт/час Снижение выбросов, С *Затраты на предотвращение выбросов, С доллар/т
Повышение эффективности использования энергии 2,0-4,0 100 0-16
Энергия ветра 6,4 100 95
Геотермальная энергия 5,8 99 110
Энергия биомассы 6,3 100 125
АЭС 12,5 80 535
Гелиотермальная энергия 12 100 400
Солнечные батареи 28,4 100 819

*По сравнению с затратами по производству электроэнергии на ТЭС, работающей на угле, где стоимость производства энергии 2 цента за 1 кВт/час

Атомная энергия. Важнейшим из применяемых в настоящее время видов неуглеродной энергии является атомная энергия. При соблюдении мер безопасности она не приводит ни к катастрофам, ни к загрязнению окружающей среды. Чернобыльская трагедия вовсе не была следствием действительной опасности атомной энергии: она произошла из-за преступной безответственности чиновников, управлявших реактором. В других странах за сорок лет применения атомных реакторов не было ни одного смертельного случая. Атомные электростанции работают вблизи населенных мест, причем радиоактивное заражение среды от них значительно меньше, чем от дыма тепловых электростанций: не все знают, что этот дым тоже радиоактивен. Радиоактивные отходы можно собирать и хранить в безопасных местах по крайней мере сотни лет, тем временем разрабатывая меры по их устранению. Главную трудность представляет обезврежение атомных станций, отслуживших свой срок. Для этого пока нет дешевых и эффективных путей.

В принципе, мы можем обойтись без ископаемого топлива и даже без атомной энергии. По оценкам Минэнерго США, одни только восполняемые ресурсы могут давать энергию в 250 раз больше, чем ее ежегодно требуется.

Так в чем же дело? Почему эти замечательные технологии до сих пор лишь испытываются, а не замещают ископаемое топливо? Ответ прост: они дороже угля и нефти (табл. 3).

Можно надеяться на то, что быстрый технический прогресс приведет к снижению стоимости энергии, получаемой от альтернативных источников. Давление общественности, политическая воля правительств, адекватные налоговые законы, международные договоры и новые технологические решения заставят, может быть, человечество перейти на другие пути развития и спастись от надвигающейся экологической катастрофы.

 

Источник: www.modernproblems.org.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.