Борьба с парниковым эффектом
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Воронежский Государственный Университет
Факультет географии, геоэкологии и туризма
КУРСОВАЯ РАБОТА
По природопользованию
на тему «Борьба с парниковым эффектом»
План:
- Введение
- Механизм образования парникового эффекта.
- Усиление парникового эффекта в индустриальную эпоху
- Последствия усиления парникового эффекта
- Способы борьбы с парниковым эффектом
5.1. Международные соглашения по проблемам глобального изменения климата
5.2. Киотский протокол
- Заключение
- Список литературы
- Приложение
Введение
Три глобальные экологические проблемы последней четверти XX века – перфорация озонового слоя Земли, кислотные осадки и усиление парникового эффекта, представляют реальную угрозу нормальному функционированию биосферы Земли.
На сегодняшний
день главной экологической
В последние годы парниковому эффекту уделяется самое пристальное внимание. О нем пишут в прессе и говорят по телевидению, иногда добавляя слова «глобальное потепление», но большинство людей до сих пор не знают, о чем идет речь. Без этого эффекта наша планета была бы совсем другой. Возможно, кое-где в защищенных местах и жили бы примитивные организмы, но людей точно бы не было. Теперь же сами люди превращают этот полезный эффект в потенциальную опасность для всей цивилизации.
Человечеству необходимо задуматься над этой проблемой, иначе у наших потомков не будет будущего. Сокращение выбросов парниковых газов в земную атмосферу идет слишком медленно. Если тенденция не изменится, средняя температура воздуха будет продолжать повышаться, что чревато катастрофическими последствиями. До сих пор результаты международных конференций и конвенций по проблемам изменения климата оптимизма не внушают.
2. Механизм образования парникового эффекта.
Образное название «парниковый
эффект» получило природное явление,
суть которого заключается в том,
что атмосфера задерживает
В нижних слоях атмосферы преобладают азот (78%) и кислород (21%). На остальные составляющие приходится всего 1%. Но именно этот единственный процент и определяет оптические свойства атмосферы, так как азот и кислород почти не взаимодействуют с излучением.
Эффект «парника» известен всем, имевшим дело с этим незамысловатым огородным сооружением. В атмосфере он выглядит так (Прил. 1). Часть излучения Солнца, не отразившаяся от облаков, проходит через атмосферу, исполняющую роль стекла или пленки, и нагревает земную поверхность. Нагретая поверхность, конечно, остывает, испуская тепловое излучение, но это уже другое излучение – инфракрасное. Средняя длина волны такого излучения значительно больше, чем в приходящем от Солнца, и потому почти прозрачная для видимого света атмосфера пропускает его значительно хуже.
Энергия солнечной радиации всех длин волн, поступающая на нашу планету в единицу времени на единицу площади, нормальной к солнечным лучам, — солнечная постоянная — равна 1,4 кДж/см2. Хотя она относительно невелика (равна одной двухмиллиардной доле всей излучаемой Солнцем энергии), именно эта энергия определяет ход всех биосферных процессов на Земле.
Из общего количества достигающей
Земли энергии солнечной
Газы, задерживающие тепловое излучение и препятствующие оттоку тепла в космическое пространство, называются парниковыми газами. К парниковым газам относят метан СН4, (также компонент углеродного цикла), озон О3, фреоны (углеводороды, содержащие бром, фтор или хлор) и некоторые другие соединения. Но их вклад в парниковый эффект гораздо меньше. Парниковые газы иногда называют следовыми, поскольку обычно в воздухе их очень мало. Они как приправа к блюду: в небольшом количестве улучшают вкус, а в избытке непоправимо портят.
Благодаря парниковому эффекту среднегодовая температура у поверхности Земли в последнее тысячелетие составляет примерно 15°С, без него она опустилась бы до -18°С, и существование жизни на Земле стало бы невозможным.
Основной парниковый газ - водяной пар, задерживающий до 60% теплового излучения Земли. Содержание водяного пара в атмосфере определяется планетарным круговоротом воды и (при сильных широтных и высотных колебаниях) практически постоянно. Роль водяного пара в парниковом эффекте ещё не вполне изучена.
Но известно, что роль
водяного пара в нагреве атмосферы
не ограничивается поглощением излучения.
При его конденсации в
За водяным паром в списке парниковых газов следует углекислый газ (СО2), поглощающий в прозрачном воздухе 22% инфракрасного излучения Земли. Собственно участие СО2, в глобальном круговороте (цикле) углерода, лежащего в основе всего живого, и вовлекает биосферу в тепловой баланс. Именно о вкладе СО2, в этот баланс (точнее, о возможном изменении концентрации СО2, в атмосфере под влиянием деятельности человека и о последствиях этого изменения для теплового баланса Земли) и спорят уже много лет ученые.
Основные природные источники углекислого газа в атмосфере — извержения вулканов и естественные лесные пожары. На заре геобиохимической эволюции Земли углекислый газ поступал в Мировой океан через подводные вулканы, насыщал его и выделялся в атмосферу.
До сих пор нет точных
оценок содержания углекислого газа
в атмосфере на ранних этапах ее
развития. По результатам анализа
базальтовых пород подводных
хребтов в Тихом и
Содержание СО2, в атмосфере определяет в основном океан. По данным академика РАН М.Е. Виноградова, 98% СО2, на планете сосредоточено в океане, который служит главным источником (на экваторе) и резервуаром-поглотителем атмосферного СО2. В 1960 – 1980-х годах СО2, в атмосфере стало больше на 10% (рост примерно 0,5% в год), что и вынудило искать связь между концентрацией СО2, и наблюдаемым потеплением. Какое из этих двух явлений – причина, а какое – следствие, ученым пока до конца не ясно. В последние годы содержание СО2, в атмосфере растет значительно медленнее (в 1980-1993 гг. в среднем 0,15% в год) и не исключено, что эти изменения вызваны вариациями его выделения из океана.
С появлением фотосинтезирующих организмов, химических процессов связывания углекислого газа стал действовать мощный механизм изъятия его из атмосферы и океана в осадочные породы, в связи с чем парниковый эффект стал постепенно уменьшаться, пока не установилось равновесие в биосфере, которое продолжалось до начала эпохи индустриализации и которому соответствует минимальное содержание углекислого газа в атмосфере - 0,03%.
Таким образом, в отсутствие
антропогенных выбросов углеродный
цикл наземной и водной биоты, гидросферы,
литосферы и атмосферы
С наступлением индустриальной эпохи началось поступление в атмосферу техногенного диоксида углерода за счет сжигания ископаемых видов топлива:
- сжигание угля С + 02 = С02;
- сжигание газа С3Н8 + 502 = ЗС02 + 4Н20;
- сжигание мазута С25Н52 + 3802 = 25С02 + 26Н20.
Техногенные выбросы диоксида углерода в атмосферу значительно возросли во второй половине XX в. Основной причиной этого стала колоссальная зависимость мировой экономики от ископаемых видов топлива. Индустриализация, урбанизация и стремительные темпы роста населения планеты обусловили увеличение мирового спроса на электроэнергию, удовлетворяющегося главным образом за счет сжигания горючих ископаемых.
В настоящее время ископаемые виды топлива составляют примерно 90% от всех первичных энергоресурсов и обеспечивают 75% мирового производства электрической энергии. По оценкам экспертов ООН, с начала XX в. увеличение выбросов диоксида углерода составляло от 0,5 до 5% в год. В результате за последние сто лет в атмосферу поступило 400 млрд. тонн углекислого газа только за счет сжигания топлива. Уничтожение для этих же целей огромных лесных массивов, а также лесные и степные пожары, вызванные человеком, дополнительно увеличивают содержание углекислого газа в атмосфере - как непосредственно, так и за счет уменьшения его поглощения в процессе фотосинтеза вследствие уничтожения растительности. Согласно расчетам специалистов, сейчас атмосфера содержит на 25% больше углекислого газа, чем его было накоплено за последние 16О тыс. лет. По мнению некоторых ученых, произошло нарушение биосферного углеродного круговорота: поступление углекислого газа в атмосферу стало превышать его потребление живыми организмами.
В настоящее время в мире в результате сжигания топлива на тепловых электростанциях, других промышленных предприятиях и в автомобильных двигателях в атмосферу ежегодно выбрасывается более 5 млрд. тонн диоксида углерода. Еще 1-2 млрд. тонн его поступает в атмосферу за счет сжигания лесов, главным образом тропических. Леса исчезают с поверхности планеты с катастрофической скоростью, за два последних века их площадь сократилась вдвое. Влажные тропические леса начали интенсивно сгорать с середины XX в. (в среднем эти леса исчезают со скоростью 1 га в минуту или 5 тыс. км2 в год).
За счет сжигания топлива 25% техногенных выбросов диоксида углерода в атмосферу дают США и страны Евросоюза, 11% — Китай, 9% - Россия.
К другим парниковым газам, появление которых в атмосфере в значительном количестве обусловлено хозяйственной деятельностью человека, относятся:
метан СН4, поступающий с рисовых полей (около 110 млн тонн в год), в результате утечек природного газа при его добыче и попутного газа при нефтедобыче, на угольных шахтах (до 50 млн тонн в год), а также жизнедеятельности растущего поголовья домашнего скота; доля его влияния на усиление парникового эффекта составляет 15%;
фторхлоруглероды (утечка хладагентов из холодильных установок и кондиционеров, пропеллентов из аэрозольных упаковок, использование пенных компонентов в строительной индустрии и в средствах пожаротушения и т. д.), доля их влияния - 12-24%;
оксиды азота NО2 (сжигание топлива в реактивных самолетных и ракетных двигателях, биомассы, применение азотных удобрений в сельском хозяйстве), доля их влияния - 5-6%;
озон О3 (как вторичный загрязнитель, появление которого связано со значительным ростом мирового автопарка), доля его влияния — до 8%.
В последние годы отмечается постепенное возрастание содержания этих парниковых газов в атмосфере: метана - на 1%, оксидов азота - на 0,3% в год. Так же один из факторов, усугубляющих парниковый эффект, - разрушение озонового экрана Земли. Причина этого – накопление в атмосфере реагирующих с озоном хлорфторуглеродов. Несколько десятилетий их использовали как пропелленты в аэрозольных баллончиках, хладагенты и вспениватели в производстве пенопластов. Монреальский протокол 1987 г. постановил задачу постепенного прекращения производства и использования хлорфторуглеродов.
3. Усиление парникового эффекта в индустриальную эпоху
Усиление парникового
эффекта в индустриальную эпоху
связано в первую очередь с
возрастанием содержания в атмосфере
техногенного диоксида углерода за счет
сжигания ископаемых видов органического
топлива предприятиями
Количество техногенных выбросов СО2 в атмосферу значительно возросло во второй половине XX в. Основной причиной этого стала колоссальная зависимость мировой экономики от ископаемых видов топлива. Индустриализация, урбанизация и стремительные темпы роста населения планеты обусловили увеличение мирового спроса на электроэнергию, удовлетворяющегося главным образом за счет сжигания горючих ископаемых. Рост потребления энергии всегда считался не только важным условием технического прогресса, но и благоприятным фактором существования и развития человеческой цивилизации. Когда человек научился добывать огонь, произошел первый скачок в изменении уровня жизни, энергоресурсами были мускульная сила человека и дрова.
Рост потребления энергии в настоящее время составляет около 5% в год, что при росте населения чуть менее 2% в год означает более чем двукратное увеличение душевого потребления. В 2000 г. мир израсходовал более 16- 109 кВт/ч энергии, четверть этого количества пришлась на США и столько же - на развивающиеся страны вместе с Китаем (доля России - около 6%). В настоящее время ископаемые виды органического топлива составляют более 90% всех первичных энергоресурсов, обеспечивая 75% мирового производства электрической энергии. В результате сжигания органического топлива только на тепловых электростанциях (ТЭС), не считая работу автомобильных двигателей и металлургических предприятий, в атмосферу ежегодно поступает более 5 млрд т углекислого газа (25% техногенных выбросов диоксида углерода в атмосферу дают США и страны Евросоюза, 11% - Китай, 9% - Россия).
С начала XX в., по оценкам экспертов ООН, увеличение выбросов СО2 составляло от 0,5 до 5% в год. В результате за последние сто лет только за счет сжигания топлива в атмосферу поступило 400 млрд. т углекислого газа.
Развитие индустриализации и экономической деятельности человека приводит к тому, что в воздух выбрасывается все больше примесей, создающих знаменитый парниковый эффект, - углекислого газа, метана и прочей «грязи». Это, соответственно, приводит к тому, что среднегодовые температуры медленно, но верно увеличиваются. Несмотря на то, что из года в год рост измеряется десятыми и сотыми долями градуса, за десятилетия и века накапливаются вполне солидные величины в несколько градусов по шкале Цельсия.
Последние климатические модели дают следующий результат: к началу следующего века, то есть к 2100 г., климат Земли станет теплее на 2-4,5 градуса относительно так называемого «доиндустриального» уровня (то есть относительно того давнего периода, когда промышленность еще не начала выбрасывать в атмосферу парниковые газы). Средняя оценка колеблется в районе трех градусов.
Однако наиболее важно, по-видимому, не то, насколько разогреется Земля в течение XXI века. Важнее то, что научный мир в целом пришел к согласию относительно причин температурного скачка. В течение последних 20-30 лет антропогенная теория глобального потепления постоянно сталкивалась с критикой со стороны скептиков, полагавших, что у климатических изменений могут быть и естественные причины. К 2007 г. подавляющее большинство ученых сошлось на том, что ни солнечная радиация, ни вулканическая активность, ни иные природные явления не могут дать столь мощного теплового эффекта.
4. Последствия усиления парникового эффекта
Предположения, что последствиями хозяйственной деятельности человека могут стать значительные изменения климата, впервые были высказаны в конце XIX - начале XX в. В 1922 г. английский геолог Р. Шерлок выдвинул идею, что эти изменения напрямую связаны с увеличением содержания углекислого газа в атмосфере и, следовательно, с возрастающими масштабами использования ископаемого горючего топлива. Главным следствием усиления парникового эффекта является повышение приземной температуры, которое устойчиво наблюдается в последние десятилетия. В 1988 г. в Торонто состоялась первая Международная конференция по проблеме антропогенного изменения климата. Ученые пришли к выводу, что последствия усиления парникового эффекта из-за роста содержания в атмосфере углекислого газа уступают лишь последствиям мировой ядерной войны. Тогда же при ООН была образована Межправительственная группа экспертов по проблемам изменения климата - МГЭИК (IPCC-Intergovernmental Panel on Climate Change), которая занялась всесторонним изучением влияния повышения приземной температуры из-за усиления парникового эффекта на климат, экосистему Мирового океана, биосферу в целом, в том числе на жизнь и здоровье населения планеты. По данным экспертов ООН, к 2025 г. повышение среднегодовой температуры у поверхности Земли может составить 2,5 °С, а к концу столетия - почти 6°С. Это приведет к нарушению природных механизмов поддержания теплового баланса планеты и необратимо превратит Землю в раскаленный ад, подобный Венере.
Иногда можно услышать, что глобальное потепление выгодно России, поскольку она – «холодная страна». На самом деле это не так. Если, например, для Москвы температурный разброс составляет от -35 до +37°С, то повышение температуры на 2 градуса не означает, что амплитуда колебаний станет от -33 до +39°С. По расчетам климатологов, при этом минимальная температура станет еще меньше, а максимальная еще выше: амплитуда московской температуры станет где-то от -40 до +40°С. Среди важнейших проблем, связанных с усилением парникового эффекта и потеплением климата, приоритетной является повышение уровня Мирового океана за счет таяния материковых ледников и морских льдов, теплового расширения океана. Подъем уровня моря - уже реальный факт. За прошедшее столетие уровень Мирового океана повысился, по разным оценкам, на 10-25 см (главным образом в последнюю четверть XX века), к 2025 г. возможно повышение уровня Мирового океана еще на 20-30 см, а к концу наступившего столетия - на 1-2 м. В докладе IPCC на заседании в Шанхае (январь 2001 г.) отмечено, что за последние десять лет толщина ледового покрова в Северном Ледовитом океане сократилась на 40%, происходит интенсивное разрушение ледовых щитов Антарктиды и Гренландии. Из-за таяния гренландских и арктических льдов происходит замедление течения Гольфстрима, несущее миллионы миллиардов ватт тепла из тропиков, согласно исследованиям американских ученых уже сейчас сила потока уменьшилась на 10%. Исчезновение Гольфстрима приведет к существенным изменениям климата Северной Атлантики: у побережья Британии температура может понизиться на 5°С, в других районах среднегодовая температура упадет на 10°С. Прямое воздействие повышения уровня Мирового океана - перемещение береговой линии. В результате таяния льдов под водой окажутся многие прибрежные районы и острова, вторжение фронта соленых морских вод в пресноводные реки вызовет засоление пресноводных прибрежных акваторий. Все эти процессы глубоко затронут человеческое общество, особенно густонаселенные приморские районы. Подъем уровня воды вызовет затопление многих приморских городов, ухудшатся условия их водоснабжения, серьезно пострадают места нерестилищ рыб. Подсчитано, что повышение уровня океана на 1 м повлечет за собой колоссальные потери людских и материальных ресурсов. Сотни миллионов людей на земном шаре вынуждены будут мигрировать из прибрежных зон, дельт рек и с островов. Потепление приведет к высвобождению метана, находящегося в зоне вечной мерзлоты в виде гидрата метана (твердое соединение кристаллов воды и поглощенного под давлением газообразного метана), таянию фунтов. Это создаст угрозу дорогам, строениям и коммуникациям, в том числе газо- и нефтепроводам, буровым установкам и т. п., ухудшит состояние лесных массивов на вечной мерзлоте. Произойдут существенные изменения природных процессов в биосфере:
- нарушение круговоротов главных биогенных элементов;
- изменение характера облачности и, как следствие, климатические изменения;
- изменение распределения осадков по регионам;
- смещение климатических
зон и, в частности,
- нарушение биологических
ритмов развития растений и
длительные периоды неурожаев
главных сельскохозяйственных
Изменение средней приземной
температуры приведет к перестройке
биоты - всей системы живых организмов
Земли - и будет сопровождаться такими
аномальными явлениями, как распространение
болезней, вредителей, так называемых
видов-гангстеров. Частично такие процессы
уже начались: от короедов гибнут еловые
леса Нечерноземья. Разбалансировка
системы регуляции климата
Изменения климата могут нанести миру ущерб в сотни миллиардов долларов, если не будут приняты срочные меры по сокращению выбросов парниковых газов. Достаточно серьезны социальные последствия изменения климата для России. В ряде регионов России участились засухи, изменился паводковый режим, увеличиваются площади заболоченных земель, сокращаются зоны уверенного земледелия. Все это наносит значительный урон относительно бедным слоям населения, связанным с аграрным сектором.
5. Способы борьбы с парниковым эффектом
Борьба со злополучными вредными газами, вызывающими парниковый эффект и глобальное потепление, подчас принимает очень необычные формы. Одной из таких эксцентричных идей являются попытки... захоронить углекислый газ на большой глубине. На первый взгляд это кажется нереальным и бессмысленным, но первые проекты такого рода уже успешно работают. А 10 февраля 2007 г. вполне респектабельная Международная морская организация ООН сняла запрет на захоронение углекислого газа под дном океана. Теперь этот газ не рассматривается как мусор (топить в море отходы категорически запрещается).
В принципе такую схему уже несколько раз пытались реализовать на практике. Например, углекислый газ с 1996 г. закачивается под землю норвежской нефтегазовой компанией Statoil на месторождении «Слейпнер». Это позволяет компании официально сокращать выбросы и уменьшать свою налоговую нагрузку. Но пока широкого развития эта практика не получила, в частности, из-за технической сложности таких проектов. Кроме того, часто коммерческие компании предпочитают выбрасывать парниковые газы в атмосферу, что проще, чем задумываться о создании подземных «газомогильников».
Бывают и экспериментальные проекты по захоронению углекислоты. Такую установку, как пишет New Scientist, строит в Южной Австралии Cooperative Research Centre for Greenhouse Gas Technologies. Здесь система по закачке углекислого газа не имеет никакого коммерческого значения: исследовательский центр просто старается создать надежную технологию. Испытатели хотят проверить, можно ли удержать смешанный с водой газ в известняковых пустотах на глубине 2100 м и при этом избежать утечек. Любопытно, что углекислый газ при этом не забирается из атмосферы, а также выкачивается из-под земли: рядом с хранилищем расположен еще один подземный резервуар, откуда на поверхность поступает смесь метана и углекислого газа.
Главными критиками идеологии
захоронения парниковых газов обычно
выступают экологические
Впрочем, есть высокая вероятность, что теперь над изобретением универсального и дешевого средства, которое смогло бы спасти планету от избытка оксида углерода, будут биться сотни и тысячи Кулибиных всего мира. Эта тема стала модной и денежной, на перегрев Земли обратили внимание и правительства, и крупные корпорации, и даже меценаты. Совсем недавно премию в размере 25 млн. долл., которые достанутся спасителю человечества от углекислого газа, учредил миллиардер Ричард Брэнсон. Впрочем, ни норвежский опыт, ни австралийский эксперимент не смогут претендовать на получение этой награды: все парниковые газы спрятать под землей явно не удастся.
5.1. Международные соглашения по проблемам глобального изменения климата
Проблема глобальных климатических изменений антропогенного характера - одна из наиболее серьезных экологических угроз, ожидающих человечество в XXI столетии. Восстановление стабильности климата планеты — одно из необходимых условий достижения человечеством существенных результатов на пути к устойчивому развитию.
Несмотря на неопределенный и неоднозначный характер проблемы антропогенного изменения климата, безусловно, что значительные техногенные выбросы диоксида углерода и других парниковых газов в атмосферу нарушают равновесие биосферы. Одновременно происходит быстрое сокращение влажных тропических лесов — «легких» планеты - и запасов ископаемых видов топлива, которых едва хватит на следующее столетие.
Об озабоченности этой
проблемой научных и
В конвенции, в частности, отмечается, что «следует защищать климатическую систему Земли на благо нынешнего и будущих поколений.
Глобальный характер изменения
климата требует самого широкого
сотрудничества между всеми странами
и их участия в соответствующих
эффективных и необходимых
Конечная цель Конвенции об изменении климата заключается в том, чтобы добиться стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере на таких уровнях, которые не будут оказывать опасное воздействие на глобальную климатическую систему.
Развитые страны должны помогать,
развивающимся странам
Оказывать помощь странам, которые особенно уязвимы для пагубного воздействия изменения климата, с тем, чтобы обеспечить им средства для адаптации.
Предоставлять экологически безопасные технологии и ноу-хау, а также поддерживать развитие собственных технологий в этих странах.

- Борьба с педофилией
- Борьба с почвенной эрозией
- Борьба с правонарушением
- Борьба с правонарушениями в таможенном деле
- Борьба с преступностью и терроризмом
- Борьба с проституцией
- Борьба с проституцией
- Борьба с организованной преступностью как задача государственного управления на примере Московской области
- Борьба со стрессами на рабочем месте в современных условиях
- Борьба со стрессом
- Борьба с отложениями асфальто – смолисто - парафиновых веществ при эксплуатации скважин
- Борьба с отмыванием денег
- Борьба с отмыванием денег
- Борьба с парафиновыми отложениями в нефтегазоводобывающей промышленности