Парниковые газы источники их образования


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

Естественные источники парниковых газов


До начала промышленной эры, основными источниками парниковых газов в атмосфере служили: испарение воды с поверхности Мирового океана, вулканическая деятельность и лесные пожары. В настоящее время вулканы выбрасывают в атмосферу около 0,15–0,26 млрд. тонн углекислого газа в год. Специфика вулканической деятельности заключается в крайне неравномерном поступлении оксида углерода в атмосферу.

Много его выделяется при крупных извержениях, которые происходят сравнительно редко – менее одного за десятилетие. При этом, наряду с парниковыми газами, вулканы выбрасывают и огромное количество пыли, что способствует снижению поступления солнечной радиации и некоторому похолоданию. Как показывают современные исследования, эффект наиболее крупных извержений может вызвать изменение температуры на Земле порядка нескольких десятых долей градуса, и продолжаться несколько лет. Количество водяного пара, поступающее в атмосферу за тот же период, эквивалентно испарению 355 тысяч кубических километров воды.

Антропогенные источники парниковых газов


С интенсификацией промышленности парниковые газы стали поступать в атмосферу в процессе сжигания ископаемого топлива (углекислый газ), при разработках нефтяных месторождений (метан), из-за потерь хладагентов и использования аэрозолей (фреоны), ракетных запусков (оксиды азота), работе автомобильных моторов (озон). Помимо этого, промышленная деятельность человека способствовала сокращению лесных территорий – основных природных поглотителей углекислого газа на материках.

Теоретически, при полном сжигании ископаемого топлива (при условии исчерпания всех его месторождений) в атмосферу поступит примерно такое же количество углекислого газа, которое было в течение геологической истории выведено из нее в процессе фотосинтеза и законсервировано в виде ископаемого углерода.

Поскольку самые древние (и маломощные) месторождения каустобиолитов относятся к девонскому периоду, можно предположить, что содержание углекислого газа в атмосфере будет немногим меньше, чем к концу этого периода или к началу следующего, каменноугольного периода (поскольку полная выработка всех полезных компонентов в современных месторождениях не только экономически невыгодна, но и технически крайне трудна). В это время уже существовала развитая жизнь, в том числе и наземная, однако климат существенно отличался от современного. Он был значительно теплее, более влажным, атмосфера отличалась большей плотностью. Содержание кислорода в атмосфере было близко к современному, а углекислого газа существенно больше – около 0,2%, т.е примерно в 5,6 раз выше, чем сейчас.


Источник: spravochnick.ru

Что такое парниковые газы?

Термин «парниковые газы» (ПГ) относится к типу газа (есть несколько разных газов, к которым это относится), который способен удерживать или улавливать тепло в атмосфере.

Другими словами, парниковые газы являются типом газов, которые сначала поглощают инфракрасное излучение, а затем фактически излучают тепловое излучение.

Весь этот процесс вызывает парниковый эффект. Без парникового эффекта, наша планета была бы намного холодней а жизнь здесь была бы намного суровей. Увеличение количества парниковых газов в атмосфере приводит к парниковому эффекту, что в конечном итоге приводит к глобальному потеплению.

Парниковые газы источники их образования

Планета Земля получает огромное количество солнечного света от солнца. Из всего полученного солнечного света около 30% отражается обратно в пространство в виде облаков, льда, снега, песка и другими отражающими источниками. Оставшиеся 70% солнечной радиации поглощаются океанами, землей и атмосферой. Это причина того, почему земля остается теплой даже после того, как солнце опустилось, так как оноа поглотила много солнечной энергии.

Ночью поверхность Земли остывает, выделяя инфракрасное излучение. Но, прежде чем это излучение может вернуться в пространство, они поглощаются парниковыми газами в атмосфере, что делает атмосферу более теплой.


Именно по этой причине земля остается теплой, это позволяет людям выживать.

Существует целый ряд различных парниковых газов, основными из которых являются озон (слой, который защищает нас и остальную часть мира от вредного излучения солнца), метана, двуокиси углерода и даже водяного пара.Земля в среднем примерно на 33 градуса по Цельсию холоднее, чем в настоящее время, что делает большинство мест непригодными для жизни.

Парниковые газы источники их образования

Каковы источники парниковых газов?

Как упоминалось ранее, в атмосфере Земли имеется целый ряд различных парниковых газов. Основными из них являются: озон, метан, водяной пар, двуокись углерода и закись азота. Все они имеют несколько разных источников, и некоторые из них более распространены, чем другие.

Озон (O3)

Озоновый слой защищает Землю от самых вредных солнечных лучей и, естественно, происходит в атмосфере Земли. Озоновый слой находится между 10 и 50 км над поверхностью Земли. Озон возникает, когда ультрафиолетовые волны солнца вступают в контакт с молекулами кислорода.


Парниковые газы источники их образования

Метан (CH4)

Метан часто используется в качестве топлива в наши дни и чаще всего используется для отопления и приготовления пищи в домах. Он происходит естественным образом в атмосфере Земли, а также создается под землей путем разложения органических материалов в течение сотен миллионов лет. 

Парниковые газы источники их образования

 

Водяной пар (H2O)

Водный пар — это газообразное состояние воды и он образуется в атмосфере Земли как часть водного цикла. Когда водяной пар накапливается в виде облаков, дождь не всегда может пойти. Но в будете чувствовать тепло, даже при пасмурной погоде,эо и есть парниковый эффект. 

Парниковые газы источники их образования


 

Двуокись углерода (CO2)

Возможно, самый известный из всех парниковых газов. Углекислый газ абсолютно необходим для жизни здесь, на Земле. Это газ, который мы выдыхаем, и это газ, который деревья и растения используют в качестве важного компонента для фотосинтеза.

Сочетание углерода и двух атомов кислорода это естественный процесс, но тот факт, что мы сжигаем много сотен и тысяч тонн топлива каждый год, вносит значительный вклад в количество углерода в атмосфере. Когда сжигаются различные виды топлива, такие как уголь, они выделяют в атмосферу углекислый газ.

Хотя он абсолютно безопасен в атмосфере, слишком большая концентрация способствует увеличению количества парниковых газов в атмосфере, в результате чего средняя температура поверхности Земли постепенно увеличивается.

Парниковые газы источники их образования

 

Источник: sibekcompany.ru

Причины усиления парникового эффекта

Причиной парникового эффекта является накопление в атмосфере парниковых газов из-за антропогенных факторов. Основными факторами являются:

  1. Вырубка лесов и увеличение севооборота.
  2. Сжигание нефти в виде бензина и керосина.
  3. Использование угля и газа для выплавки стали и производства электроэнергии.

Практически любая человеческая деятельность сопровождается выбросами в атмосферу. Большая часть из них ведет к усилению парникового эффекта.

Парниковые газы.

К парниковым газам относят водяные пары, метан, углекислый газ, озон, оксиды азота и фреоны.

Схема выбросов парниковых газов

В экологических моделях основной движущей силой процесса является углекислый газ. Однако в результате последних исследований была выдвинута идея об исследовании комплексного влияния газов. Углекислый газ влияет на парниковый эффект медленно и неотвратимо, но остальные газы способны влиять на атмосферу уже сейчас, к тому же менее изучены. Научное сообщество долгое время не обращало влияния на метан или фреоны, из-за чего не выработаны средства противодействия.

Водяной пар

Водяной пар самый большой по содержанию в атмосфере парниковый газ, ученые утверждают, что 72 процента парникового эффекта обеспечивается водяными парами.

Круговорот водяного пара в атмосфере

При этом имеется в виду не сам пар, а положительная обратная связь его и углекислого газа. Дело в том, что воздействие углекислого газа удваивается, в результате температура повышается, увеличивается испарение воды. Это приводит к образованию большего количества облаков и как следствие, к задержке проникновения солнечных лучей на планету. При этом, водяные пары имеют и наибольший положительный эффект, играя роль стабилизатора температур.

В городе Инсалах, который находится в стране Алжир, перепад температур летом составляет 55 градусов. Эффект вызван малым количеством водяных паров над городом.

Поэтому сам по себе водяной пар не опасен, хотя и превышает парниковый эффект CO2. При измерении радиационных потоков, доля пара составляет 75 Вт/м2, тогда как углекислый газ 32 Вт/м2. Но пар увеличивает чувствительность атмосферы к углекислому газу, а значит и к антропогенной деятельности.

Углекислый газ

Углекислый газ в разных местах атмосферы составляет от 9 до 26 процентов общего количества газов, образующих парниковый эффект. Это наиболее опасный из всех парниковых газов. Сам по себе СО2 не так опасен, но именно он является катализатором, ускоряющим катастрофу.

В огромных количествах газ попадает в атмосферу исключительно из-за деятельности человека. В обмене углерода газ связывается растениями, которые затем поедаются животными, элемент идет вверх по пищевой цепочке, пока верхнее животное или человек не умирает, попадая в землю вместе с накопленным за всю жизнь количеством углерода. В земле в результате тысячелетних процессов углерод из костей превращается в совершенно новое образование: нефть и керосин.

В настоящее время все огромные запасы, которые почва собирала в себя в течение миллионов лет, выбрасываются в атмосферу за несколько десятилетий. Это нарушает сложившийся баланс : углерод просто не успевает вернуться в цикл обмена и накапливается в атмосфере.

Существует ошибочное мнение, что потепление, это естественный процесс, предназначенный для связывания углерода. Вода способна растворять углекислый газ, который потом выпадет в осадок в виде известняков. А количество воды увеличивается с потеплением климата, за счет таяния ледников и ледяных шапок. Но в учет не берется таяние вечной мерзлоты, в которой содержится много органического вещества — старые листья, корни растений, которые росли там 1000 лет назад. При глобальном потеплении вечная мерзлота начинает  таять, а ее содержимое гниет, выделяя при этом диоксид углерода.

Метан

Парниковые газы источники их образования

Метан долгое время был недооценен в вопросе влияния на парниковый эффект. Газ склонен распадаться на элементы в атмосфере за 10 лет, что для атмосферы считается мизерным сроком. Но при этом его влияние на парниковый эффект в 10 раз больше углекислого газа. И при этом до сих пор неясен механизм образования метана в атмосфере.

Традиционно считается, что метан выделяется в результате процессов ферментации в желудках животных. Но тогда непонятно, почему с 1995 до 2006 года содержание метана в атмосфере держалось на одном уровне, а с 2006 и до сегодняшнего дня планомерно повышается каждый год на одно и то же число долей? Только после исследований ученого Дрю Шиндела стали идти обсуждения новых экологических моделей, с учетом пересмотра воздействия метана на атмосферу.

Сам по себе газ составляет всего от 4 до 9 процентов. Выделяется метан в результате процессов ферментации в желудках животных. В особенности коров. Поэтому процесс роста населения земли, вызывающий рост потребления пищи, а, следовательно, рост кормовых животных косвенно влияет на развитие парникового эффекта. Вместе со стадами растут и могильники, так же выделяющие метан, к тому же свой вклад вносят и утечки газа в процессе разработки месторождений.

Отжиг метана на месторождениях

Озон

Озон по школьной привычке все считают полезным. Но каждый газ полезен на своем месте. Есть два типа озона: содержащийся в озоновом слое и тропосферный озон. Первый защищает землю от ультрафиолетового излучения, тогда как последний угнетает растения, ухудшая их способность к фотосинтезу. В результате возрастает количество углекислого газа в атмосфере. Влияние газа оценивается в 25 процентов от влияния СО2, но при этом озон увеличивает действие самого углекислого газа в два раза. Многие ученые отмечают, что именно из-за повышенных концентраций озона в прошлом, земля потеряла способность к поглощению углекислоты. Тропосферный озон образуется в результате химической реакции оксидов азота, угарного газа и органических соединений. Катализаторами выступают кислород и солнечный свет.

Озон

На практике сочетание этих веществ стало возможным из-за развития транспорта и выбросов продуктов горения угля в атмосферу. Распределение газа по земному шару крайне неравномерно, из-за условий образования. Наибольшее количество скапливается в жарких странах и жаркую погоду. Увеличение озона не критично, но снижение уровня озона даст возможность частично нивелировать воздействие углекислого газа.

Согласно исследованиям, если опустить уровень озона до пределов нормы, можно сгладить воздействие углекислого газа на ближайшие 20 лет.

Оксиды азота

Оксид азота это пятый по значимости парниковый газ. Он в 298 раз активнее углекислого газа, вклад в глобальное потепление оценивается как 6 процентов общего воздействия парниковых газов. Оксиды азота образуются в результате производства удобрений, необходимых для повышения плодородности почвы.

Молекулы оксида азота

Человечество неспособно отказаться от такого вида удобрений, но они нарушают круговорот азота в природе. Единственные культуры, которые могут связать азот, находящийся в атмосфере, это бобовые и соя. Только они способны заключить атмосферный азот в своих корнях, для дальнейшей переработки.К сожалению, посадка этих культур в разы меньше использования азота для удобрений. Именно избытку этого газа человечество обязано кислотными дождями.

Фреоны

Фреоны, это группа газов с низкой температурой кипения. Они используются в холодильном оборудовании. Любая сплит-система, холодильник или морозильная камера невозможна без фреона. За последние годы содержание веществ в установках сократилось, но не исчезло полностью.

Баллоны с фреонами

Наметилась обратная тенденция: с повышением температуры в результате парникового эффекта, человечество все больше нуждается в фреоне, как основном элементе холодильных установок. Без сплит-систем не будет работать ни один офис, больница или торговый центр.

Фреоны оказывают действие в 1300-8500 раз большее, чем углекислый газ. При этом количество газов оценивается в сотые доли процента. В сравнении с прочими газами, количество фреонов настолько мало, что его воздействие трудно оценить.

Читайте также: Происхождение и образование углекислого газа.

Последствия парникового эффекта

Все последствия парникового эффекта, связаны с повышением температур. Что будет с Землей и человечеством, если температура поднимется на 5, 10, 15 градусов? Ученые давно составили примерный список проблем, которые придут с развитием парникового эффекта

Влияние на климат земли

Повышение температуры вызывает таяние вечной мерзлоты. Снег и лед, которые веками накапливались на полюсах, сейчас находятся в процессе разморозки. Это повлечет рост уровня воды в мировом океане. Низменные города, такие как Рим или Санкт-Петербург будут затоплены. Человеку придется постоянно бороться с повышением воды, начнется новое переселение народов. Наиболее плодородные земли Европы – Нидерланды будут затоплены, многие люди останутся без дома и пищи. Ученые прогнозируют увеличение уровня мирового океана на полметра раз в сто лет.

Затопление города

Критическое изменения начнутся после 5 метров. Кажется, что изменения произойдут нескоро, но что такое несколько сотен лет для экосистемы Земли? К тому же, негативные последствия развиваются уже сейчас. Уменьшается количество пресной воды, что вынуждает человечество увеличивать число опресняющих установок для полива посевов. Это увеличивает расход электричества, а значит увеличится расход угля и парниковый эффект начинает развиваться во времени.

Электростанция

Ледниковые шапки это природные погреба. В них заморожены микробы, которыми болели древние животные миллиарды лет назад. Что случится в результате таяния предугадать достаточно трудно. Никто не может предположить насколько современная медицина готова к этому вызову.

Микроорганизмы в руке

Влияние на людей

Человеку для комфортного существования требуется температура в районе 20-25 градусов. Летние колебания, доходящие до 50-52 градусов на солнце, могут негативно сказаться на здоровье. В результате повышенных температур у человека наблюдается учащенное сердцебиение, повышенное давление и обезвоживание. К тому же при температуре выше 25 градусов, работоспособность уменьшается в 2 раза, ухудшается координация движений, быстро теряются полезные соли и микроэлементы.

Читайте также: Углекислый газ в крови человека.

Снижение парникового эффекта

Снижение парниковых процессов возможно по нескольким направлениям. Различного рода посадки — увеличение количества деревьев уменьшает СО2 в атмосфере, задерживает осушение почвы и аккумулирует водяные пары из воздуха. В посадки входит и озеленение пустынь. Этот крайне дорогой процесс уменьшает количество озона в воздухе, при этом уменьшая последствия парникового эффекта.

Озеленение пустыни Сахара

Для восстановления обмена азотом необходимо в несколько раз увеличить посев бобовых культур. Это позволит связать атмосферный азот в корнях растений, при этом уменьшив, долю азотных удобрений.

Бобовые культуры

Кроме того, необходимо ужесточить меры борьбы с лесными и степными пожарами. В результате этих процессов происходят огромные выбросы СО2 и сажи в атмосферу.

Развитие вторичной переработки. Примером всему миру служит Швейцария, где переработка мусора возведена в абсолют. Вторичная переработка страны настолько развита и отлажена, что страна вынуждена закупать мусор у соседней Норвегии. Что это дает в плане парникового эффекта? Не нужно сжигать уголь для получения энергии на производство новых товаров. Следовательно уменьшается количество СО2 в атмосфере.

Швейцария, переработка мусора.

Работа над энергопроизводством и энергопотреблением. Самыми экологически чистыми электростанциями являются гидроэлектростанции. Если их недостаточно, можно использовать атомные, но дело в том, что большая часть мировой энергетики держится на угле. Замена энергоносителя дело не одного десятилетия. Но это позволит в несколько раз уменьшить выбросы углекислого газа в атмосферу. К тому же, нужно увеличивать КПД уже существующих станций, развивать экологически чистые, неисчерпаемы источники электроэнергии: использовать солнечные батареи и коллекторы, ветряки и тепловые насосы. Ни одна возможность экономии не должна быть упущена.

Альтернативная энергия

Везде, где это возможно, нужно заменять любое другое топливо на природный газ. В результате сжигания топлива выделяются продукты сгорания, куда входит и углекислый газ. Но количество выбросов от газа в несколько раз меньше выбросов от сжигания угля. Газ не выделяет сажу, не требует энергии на подогрев, как мазут,  и не нуждается в специальных приспособлений для сжигания. В совокупности с грамотным утеплением домов это позволит сократить расходы тепла примерно на 30 процентов.

Заключение

Парниковый эффект это не отрицательное явление. Другой вопрос, что антропогенная деятельность человека выводит парниковый эффект на совершенно другой уровень. Если повальную вырубку лесов, небрежное обращение с почвами и постоянное сжигание огромного количества угля и нефти не прекратить, то уже через век процесс будет необратим.

Гибель планеты от парниковых газов

Организм просто не предназначен для столь высоких тепловых нагрузок. Уже сегодня есть места на земном шаре, в которых летняя температура превышает 50 градусов. В таких условиях жить и работать невозможно чисто физически.

При этом процесс развивается:

  • Повышение температур ведет к повышению количества испарения, а значит, повышается количество водяного пара в атмосфере.
  • Уменьшение пресной воды вызывает дополнительную нужду в опреснительных установках и электричестве, для добычи которого и сжигается 80 процентов угля на планете.
  • Население планеты растет, а основной катализатор парникового эффекта углекислый газ, который является продуктом дыхания.

Есть мнение, что развитие парникового эффекта не связано с человечеством. Температура на планете и раньше менялась, доходя до высоких температур. Задача человечества сделать все, чтобы парниковый эффект не повторился в истории Земли, даже если это невозможно – атмосфера Земли станет только чище от борьбы с парниковыми газами.

Источник: UglekislyGaz.ru

Откуда берутся парниковые газы

Парниковые газообразные вещества присутствуют в составе атмосферы любой из планет Солнечной системы.

Из-за высокой концентрации неорганических соединений сильно повышается температура воздуха. В некоторой степени благодаря наличию летучих соединений, способных отражать тепло солнечных лучей, на Земле поддерживаются оптимальные условия для жизнедеятельности живых организмов.

В то же время большой объем парниковых компонентов способен привести к экологической катастрофе: высокая температура способна сжечь все неприспособленные к выживанию в таких условиях формы жизни. После зарождения планеты причиной возникновения парниковых соединений являлись естественные процессы:

  • парообразование;
  • химические реакции летучих веществ в атмосфере;
  • формирование воздушного пространства;
  • образование газообразных веществ в результате нагревания земной поверхности под действием солнечного света;
  • вулканические извержения.

В начале образования атмосферы основными газами, создающими парниковое явление, были водяной пар и углекислый газ. Оба неорганических соединения концентрировались в тропосфере и нижних слоях стратосферы. Из-за их большого объема развивался мощный парниковый эффект, заставлявший воду кипеть и выбрасывать большое количество пара. Выпадали постоянные осадки. Ситуация стабилизировалась с появлением облаков и растений, которые начали поглощать углекислый газ.

С процессом гниения растений и мелких живых организмов в атмосферу начали выделяться метан и оксиды азота. Озоновый слой начал смещаться, проникая в тропосферу.

Благодаря созданному воздушному барьеру из концентрированных газов, пропускающих тепло к Земле, поверхность планеты постепенно нагревалась до оптимальной температуры. На последующих этапах формирования атмосферы объем летучих веществ был низким, поэтому не представлял экологической угрозы.

С развитием жизни и эволюции человека химический баланс воздушного пространства начал перестраиваться. Развитие промышленности и расширение сельского хозяйства начали способствовать ухудшению экологии. Кроме того, люди относились безответственно к используемым полезным ископаемым. Никто не знал о выделяющихся газах в процессе горения топлива.

Наиболее разрушительное воздействие на атмосферу оказывает животноводство: продукты жизнедеятельности скота выделяют углекислоту. С возникновением химических удобрений в воздушном пространстве начала расти концентрация азотных соединений. Негативное воздействие на химическую структуру воздуха оказывает выращивание риса.

С развитием научного прогресса люди начали задумываться об изменениях климата и экологической обстановки на планете. В ходе исследований были обнаружены газообразные вещества, увеличивающие температуру поверхности земли. Это стало причиной общей тревоги, когда ученые доказали, что нагревание почвы не останавливается. Большую часть ответственности за это явление несут рост предприятий и активные выбросы ядовитых веществ в атмосферу.

Химические заводы, крупные промышленные компании, пищевая и сельскохозяйственная отрасли выбрасывают тонны углекислого газа, метана, азотных оксидов и водного пара.

В естественных условиях эти вещества образуются в результате разложения органических материалов:

  • водорослей;
  • животных;
  • растений;
  • отходов жизнедеятельности.

Что такое парниковый эффект

Парниковый эффект – явление, при котором отраженное от парниковых газообразных компонентов тепло оказывает влияние на климат земной поверхности. Действие летучих веществ можно сравнить со стеклянной поверхностью или пластиковым брезентом, покрывающим теплицу. В результате повышается температура воздуха, почвы и воды, что приводит к необратимым изменениям в экосистеме:

  • избыточное парообразование вод Мирового океана;
  • таяние полярных льдов;
  • изменение климатических условий;
  • гибель некоторых видов животных из-за перемены климата;
  • увеличение риска глобального потепления.

Разрушительное влияние парникового эффекта наблюдается на примере планеты Венера, атмосфера которой на 90% состоит из летучей углекислоты. Отраженное от Солнца тепло увеличивает температуру ее поверхности до +500°C. Если не остановить глобальную экологическую проблему, это может привести к природной катастрофе. Частичное очищение воздушных масс на планете происходит благодаря поглощению парниковых веществ водами океана и почвой.

Парниковый эффект

Парниковый эффект характеризуется увеличением показателя среднегодовой температуры воздуха, повышением частоты природных катаклизмов. Неблагоприятная экологическая обстановка способна привести к гибели животных и растений, нанести вред здоровью людей.

Решить проблему на 100% нельзя, потому что скопление парниковых веществ к 21 веку достигло большой концентрации. Политика международных организаций по борьбе с парниковым эффектом состоит в том, чтобы регулировать процесс повышения температуры и как можно сильнее смягчать негативные последствия:

  1. Повышение уровня Мирового океана благодаря таянию полярных льдин. Острова и прибрежные зоны будут затоплены. Территория для жилого заселения сократится на 20%.
  2. Увеличение влажности вследствие необратимых климатических изменений. В регионах с умеренным климатом могут начать аномальные осадки: снегопады, бури, ураганы, дожди. В засушливых зонах резкое повышение температуры Земли способно привести к острому недостатку питьевой воды.
  3. Вымирание 42% видов животных и растений. Перемены в климате способны изменить оптимальные условия для жизни некоторых организмов, что может привести к их полному исчезновению.
  4. Сокращение площади ледников, таяние льда в высокогорье. Данные последствия могут спровоцировать сход лавин, начало масштабных оползней, сели.
  5. Сокращение объемов производства, снижение эффективности сельского хозяйства в странах с жарким и засушливым климатом. Важно помнить, что они ведут аграрную политику и поставляют большую часть пищевой продукции на мировой экономический рынок. Вследствие изменений погодных условий, снижении роста растений на пахотных землях, падеж скота начнется массовый голод. В то же время зоне умеренного выпадения осадков существует вероятность увеличения объемов урожая, но эти показатели не смогут компенсировать потерю аграрных территорий.
  6. Дефицит питьевой воды. В условиях сильного потепления Земли подземные источники пересохнут не только из-за повышения температуры, но и по причине таяния ледников.
  7. Ухудшение общего состояния здоровья человеческого населения. Ухудшение экологической обстановки, недостаток питьевой воды и продуктов питания, увеличение радиации, снижение качества воздуха могут привести к развитию заболеваний и летальному исходу.

Дефицит воды

Основные парниковые газы земли

Парниковыми веществами называются летучие соединения естественного и антропогенного происхождения, которые приводят к возникновению глобального потепления.

В ходе научных исследований было доказано, что данные вещества свободно пропускают инфракрасное излучение солнечной энергии. Такой эффект обусловлен полной прозрачностью газов и их выраженной способностью к поглощению энергии в инфракрасном диапазоне.

В результате их равномерного распределения в воздушном пространстве в высокой концентрации появляется риск сильного повышения температуры земной поверхности. Изменения условий экосистемы могут спровоцировать полное вымирание живых организмов. Существует перечень основных парниковых летучих веществ, обладающих способностью к нагреванию Земли.

Летучие соединения, относящиеся к парниковым газам Формула вещества Вклад в возникновение парникового явления, %
Водяной пар H2O 36-70
Углекислый газ CO2 10-26
Природный газ или метан CH4 6-9
Тропосферный озон O3 3-7

Основные газы обладают наиболее высокой концентрацией, поэтому первостепенная задача экологического сообщества заключается в регулировании эмиссии данных газообразных веществ.

Водяной пар

Главным парниковым газом природного происхождения является водяной пар, на долю которого приходится более 60% парникового явления. Несмотря на безвредность для окружающей среды, парообразование является основной причиной глобального потепления. В ходе экспериментальных исследований было выяснено, что данные процессы взаимосвязаны: повышение температуры воздуха увеличивает концентрацию водяного пара в воздушном пространстве.

Замкнутый цикл нельзя разорвать с помощью технологий или искусственного вмешательства. Процесс завершается самостоятельно. Высокая концентрация водяного пара приводит к возникновению антипарникового явления – формированию облаков. Плотные массы не допускают проникновения солнечных лучей к Земле, поэтому поверхность планеты постепенно остужается. Риск перегрева падает. При этом сохраняется относительная влажность воздуха.

99% причин возникновения водяного пара относится к естественным процессам, происходящим во время круговорота воды. На долю антропогенных источников выбросов летучего вещества приходится только 1%.

Водяной пар способствует образованию гидроксильных радикалов -OH в верхних слоях тропосферы и стратосферы, которые необходимы для окисления других парниковых соединений. В процессе химической реакции из вредных веществ образуются безопасные продукты, поддерживающие химический баланс в воде, почве и воздушном пространстве.

Углекислый газ

По сравнению с другими веществами, отражающими тепло солнечных лучей обратно на Землю, углекислый газ является наиболее распространенным в атмосфере. Источником его масштабного появления служат вулканические извержения, деятельность человека, дыхание живых организмов, процессы гниения органического материала. Благодаря растениям объем летучей углекислоты сокращается и перерабатывается в кислород, но этого недостаточно для трансформации всей концентрации летучего соединения.

К антропогенным источникам выбросов углекислого газа относят:

  • сжигание топлива и горючих ископаемых;
  • горение биоматериалов: дерева, органических отходов;
  • вырубка лесов;
  • химическая отрасль промышленности;
  • производство цемента.

Углекислый газ

Показатели летучего соединения находились на стабильном уровне в течение 10 000 лет и составляли около 280 млн т. Первые изменения произошли в период с 1750 по 2005 год, когда концентрация газообразного вещества увеличилась на 35% и достигла 379 млн т. Скачок показателей обусловлен развитием индустриального прогресса, возникновением крупных промышленных предприятий и химических заводов.

Метан

В период доиндустриальной эпохи основным летучим веществом, порождающим парниковый эффект, считался метан. Природный газ опаснее в 25 раз, по сравнению с углекислотой, поэтому экологические организации заинтересованы в устранении его негативных последствий для окружающей среды. Неорганическое вещество увеличивает риск наступления глобального потепления на 40%. В то же время длительность жизни метана в атмосфере составляет не более 10 лет.

Главный источник высвобождения природного газа – это жизнедеятельность организмов.

Роль метана в парниковом эффекте была зафиксирована в 1000 году н.э., когда начала прогрессировать и активно расширяться сельскохозяйственная деятельность. В качестве примеров можно привести следующие факторы:

  • увеличение количества домашнего скота;
  • расширение рисовых полей, активное выращивание злаковой культуры;
  • многочисленные пожары, в результате которых основным продуктом горения выступал метан.

Метан

В начале 18 века концентрация природного газа в воздухе резко сократилась. Показатели выброса метана в атмосферу начали расти с 1750 года и продолжают постепенно увеличиваться. Такое явление обусловлено повышением объема сжигаемого топлива, обнаружением угольных и нефтяных месторождений.

Метан удаляется благодаря нескольким процессам:

  1. Окисление с гидроксильным радикалом -OH. В ходе реакции, происходящей в тропосфере, метан распадается на безвредный метил и воду.
  2. Стратосферное окисление. Удаляет небольшой процент природного газа из воздушного пространства.

Благодаря естественным химическим реакциям из атмосферы удаляется до 90% метана. Остальные 10% приходится на поглощение летучего вещества почвой и дальнейшую его переработку микроорганизмами – около 7%, взаимодействие с атомами хлора над поверхностью морей и океанов – около 2%.

Тропосферный озон

В естественных условиях озон скапливается на высоте 20 км от земли, защищая планету от агрессивного воздействия ультрафиолетовых лучей. Такую функцию выполняет стратосферный газ. Озон, который распределяется по тропосфере, относится к категории токсичных соединений. Выделяемое вещество увеличивает риск наступления глобального потепления на 25%.

Тропосферный озон отличается коротким периодом действия – атмосферный компонент способен приносить вред только в течение 22 дней. По прошествии этого времени он связывается в почве с природными минералами и распадается на безопасные продукты под действием ультрафиолетовых лучей солнца. Благодаря естественной утилизации его вред минимален.

Климатические изменения, спровоцированные тропосферным озоном, основаны на его свойстве поглощать короткие радиоактивные волны Солнца и длинные волны Земли. Также неорганическое вещество изменяет объем другого парникового газообразного соединения – метана и отвечает за его окисление.

Основная причина увеличенной концентрации тропосферного озона заключается в повышении антропогенной эмиссии углеводородов и азотных оксидов.

Тропосферный озон

Второстепенные парниковые газы

В список наименее вредоносных газов, способствующих формированию парникового явления, входят фреоны и окись азота. Несмотря на потенциальный риск для окружающей среды, концентрация неорганических веществ в воздухе составляет остается низкой. Из-за малого объема невозможно определить степенью влияния газов на климат Земли.

Оксиды азота

Азотная окись высвобождается в атмосферу вследствие ряда биологических реакций, протекающих в естественных условиях: в почве, воде или воздухе. Рост общей численности живых организмов и расширение деятельности человека способствует увеличению выделяемого вещества в воздух. Большое количество оксида азота повышает риск глобального потепления.

Главным источником образования азотного соединения является изготовление синтетических удобрений, необходимых в сельском хозяйстве. 40% окиси выделяется благодаря интенсивному развитию химической промышленности. Оксиды содержатся и в выхлопных газах автомобилей, работающих на дизельном топливе или бензине.

Наибольшая концентрация неорганического соединения зафиксирована в тропических зонах.

Оксид азота

Объем закиси азота в 2005 году составлял около 320 млрд т. С момента доиндустриального периода, когда его количество составляло 270 млрд т, показатели концентрации газообразного вещества увеличились на 18%. При исследовании проб пузырьков воздуха, сохранившихся в ледниках, зафиксировано, что объем азотных оксидов возрос от источников естественного происхождения только на 3%. 40% выбросов неорганического соединения приходится на долю сельскохозяйственной деятельности – посадки удобрений.

Борьба с оксидами азота не осуществляется, потому как газообразные вещества играют важную роль в формировании земной атмосферы. Летучее вещество разрушает тропосферный озон и увеличивает концентрацию стратосферного озона, что благоприятно отражается на атмосферном химическом балансе. Кроме того, возрастает защита планеты от ультрафиолетового излучения.

Фреоны

Фреоны, или хладоны – это углеводороды, содержащие в своей структуре радикалы фтора, брома и хлора. Синтетические соединения использовались в качестве холодильных агентов и растворителей. После того как было обнаружено их негативное влияние на окружающую среду и организм человека, большинство стран запретили применять фреоны в процессе промышленного производства. В то же время экологи не могут полностью утилизировать старые холодильники, кондиционеры и краски. Поэтому фреоны продолжают выделяться в атмосферу и повреждать целостность озонового слоя.

Несмотря на низкую концентрацию в воздушном пространстве, парниковая активность фреонов в 1300-8500 раз превышает аналогичный показатель у летучей углекислоты. Основными источниками возникновения фреонов в окружающей среде являются старые холодильные камеры, парфюмерные и медицинские аэрозоли, баллоны.

Выброс большого количества хладонов наблюдается в процессе пожаротушения крупных кораблей, тепловых или атомных электростанций, опасных объектов с ядерным оружием, ракетным топливом, запасами горючих ископаемых. Использование фреонов на данных сооружениях обусловлено их способностью полностью поглощать тепло охлаждаемого предмета.

Фреоны

Что способствует уменьшению выбросов парниковых газов в атмосферу

Сокращение выбросов парниковых газов относится к категории наиболее приоритетных задач экологического мирового сообщества. Работа организации ориентирована на создание единой программы для безопасной утилизации природных и синтетических соединений, не наносящей вред атмосфере и здоровью людей.

В борьбе с парниковым явлением должен участвовать и быть заинтересованным каждый человек. Чтобы предотвратить ухудшение экологического состояния планеты и сократить вероятность развития потепления планеты, потребуется принять следующие меры:

  • увеличить эффективность и объемы промышленного производства за счет использования возобновляемой или зеленой энергии, остановить эксплуатацию горючих ископаемых;
  • увеличить количество лесопосадок, остановить масштабную вырубку деревьев и рационализировать работу сельскохозяйственных угодий;
  • поддерживать законопроекты по защите окружающей среды;
  • поощрять предприятия, которые придерживаются экологической ответственности: снижать налоги, увеличить финансирование;
  • повысить штраф за загрязнение природной среды;
  • предупредить дальнейшие изменения концентрации парниковых соединений.

Для решения глобальной экологической проблемы потребуется сократить производство топлива, основанного на свойствах горючих полезных ископаемых. Наибольший вклад приносит переход автомобильной промышленности на изготовление электрокаров. Альтернативным вариантом решения проблемы является использование биотоплива, которое не уступает топливу из нефтепродуктов. В Бразилии его изготавливают из сахарного тростника, европейские страны переходят на производство биоэтанола.

Атомные электростанции, деятельность которых не требует использования нефти, угля и нефтепродуктов, помогают сократить эмиссию газообразной углекислоты в 25 раз. Компании по добыче и переработке горючих полезных ископаемых должны координировать свою работу с экологическим сообществом и правительством, чтобы сократить объем выделяемого в атмосферу метана. Данный законопроект был одобрен в России, США, Мексике, Норвегии и Нигерии.

Оздоровить воздушный слой Земли поможет сокращение масштабной вырубки лесов. Важно помнить, что деревья являются основным источником кислорода и природными утилизаторами углекислого газа. Растения малых размеров не способны переработать в короткий срок большой объем вредного соединения. Во время вырубки деревья высвобождают поглощенные объемы углекислоты Спиливание лесов под сельскохозяйственные угодья должно быть остановлено правительством стран, расположенных в тропических экваториальных зонах.

Альтернативная энергия

В Западной Европе вводят ограничения по использованию бойлеров и нагревателей холодной воды. Кроме того, технические характеристики оборудования должны соответствовать стандартам контроля по выбросу CO2 в процессе их эксплуатации. В такой ситуации в течение 6 лет можно сократить объем парниковых веществ на более чем 135 млн т в атмосфере.

В программу по борьбе с глобальным потеплением входит выведение на мировой уровень технологии возобновляемой энергии.

Принципы методики основаны на природных явлениях, повторяющихся циклами. Такие неограниченные ресурсы, как вода, свет солнца, приливы и ветер, можно использовать в промышленности. В 2014 году 20% мирового энергопотребления перешли на применение возобновляемых энергоисточников. Офисы в Германии получают электричество с помощью установки солнечных панелей.

Источник: medru.su


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.