Парниковый эффект. 6

     Содержание

       Введение……………………………………………………………..3

        Исторические сведения……………………………………………4

            Сущность парникового  эффекта………………………………..4 

        Озоновый слой…………………………………………………….8 

        Последствия парникового  эффекта………………………........10 

            Экологическое прогнозирование………………………………11 

Пути  снижения воздействия  парникового эффекта 

на  состояние климата Земли…………………………………….12 

            Миф или реальность………………………………………………13 

            Примеры воздействия парникового эффекта

            на окружающую  среду…………………………………………….15 

Заключение……………………………………………………......19

       Список  используемой литературы……………………………..20

       Введение

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

     Все мы в последние десятилетия наблюдаем  резкое повышение температуры, когда  зимой вместо отрицательных температур, мы месяцами наблюдаем оттепели до 5 – 8 градусов тепла, а в летние месяцы – засухи и суховеи, иссушающие почву  земли и ведущие к ее эрозии. Почему это происходит?

     Ученые  утверждают, что причиной, прежде всего, является губительная деятельность человечества, приводящая к глобальному  изменению климата Земли.

     Сжигание  топлива в электростанциях, резкое увеличение количества отходов от производственной деятельности человека, увеличение автомобильного транспорта и как следствие увеличение выбросов углекислого газа в атмосферу  Земли при резком сокращении лесопарковой зоны,  привело к возникновению  так называемого парникового  эффекта Земли. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Исторические  сведения 

     Идея  о механизме парникового эффекта  была впервые изложена в 1827 году Жозефом  Фурье в статье «Записка о температурах земного шара и других планет», в  которой он рассматривал различные  механизмы формирования климата  Земли, при этом он рассматривал как  факторы, влияющие на общий тепловой баланс Земли (нагрев солнечным излучением, охлаждение за счёт лучеиспускания, внутреннее тепло Земли), так и факторы, влияющие на теплоперенос и температуры климатических  поясов (теплопроводность, атмосферная  и океаническая циркуляция).

     При рассмотрении влияния атмосферы  на радиационный баланс Фурье проанализировал  опыт М. де Соссюра с зачернённым  изнутри сосудом, накрытым стеклом. Де Соссюр измерял разность температур внутри и снаружи такого сосуда, выставленного на прямой солнечный  свет. Фурье объяснил повышение температуры  внутри такого «мини-парника» по сравнению  с внешней температурой действием  двух факторов: блокированием конвективного  теплопереноса (стекло предотвращает  отток нагретого воздуха изнутри  и приток прохладного снаружи) и  различной прозрачностью стекла в видимом и инфракрасном диапазоне.

     Именно  последний фактор и получил в  позднейшей литературе название парникового  эффекта — поглощая видимый свет, поверхность нагревается и испускает  тепловые (инфракрасные) лучи; поскольку  стекло прозрачно для видимого света  и почти непрозрачно для теплового  излучения, то накопление тепла ведёт  к такому росту температуры, при  котором количество проходящих через  стекло тепловых лучей достаточно для  установления теплового равновесия.

     Фурье постулировал, что оптические свойства атмосферы Земли аналогичны оптическим свойствам стекла, то есть её прозрачность в инфракрасном диапазоне ниже, чем  прозрачность в диапазоне оптическом. 

       Сущность  парникового эффекта 

       Что, же происходит с климатом Земли?

       Человеческая  деятельность может привести к нагреву  земного шара сверх предельно  допустимых возможностей.

       Есть  противоположенные мнения, что климат Земли изменяется, наоборот, в сторону  похолодания. И, вообще, в последние  годы метеорологи разных стран приходят к выводу, что во всеобъемлющей  системе погоды на земном шаре что-то расстроилось. По их мнению, климат на земле начинает меняться не в лучшую сторону. Некоторые метеорологи  считают, что приближается всеобщая стихийная катастрофа, которую будет  трудно предотвратить. Чего опасаться  нам: засухи, не- урожая, голода или, наоборот, рассчитывать на постепенное улучшение  погоды и возвращение к климатическим  условиям первой половины 20-ого века, считающимся наилучшими в мировой  истории.

           Большинство ученых сходятся  во мнении, что атмосфера тем  не менее скорее не охлаждается,  а нагревается.    Причиной  тому – грандиозные изменения,  произведенные человеком. Сейчас, как утверждают метеорологи, человеческая  деятельность становится все  более важным фактором, влияющим  на климатический баланс Земли.  Причиной тому могут служить  разные факторы, однако, многие  ученые связывают это с парниковым  эффектом.  

       ПАРНИКОВЫЙ  ЭФФЕКТ.

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

       С повышением концентрации углекислого  газа в воздухе связан парниковый эффект, который проявляется в  нагреве внутренних слоев атмосферы  Земли. Это происходит потому, что  атмосфера пропускает основную часть  излучения Солнца. Часть лучей  поглощается и нагревает земную поверхность, а от нее нагревается  атмосфера. Другая часть лучей отражается от поверхности Планеты и это  излучение поглощается молекулами углекислого газа, что способствует повышению средней температуры  Планеты.

       Действие  парникового эффекта аналогично действию стекла в оранжерее или  парнике ( от этого возникло название " парниковый эффект").  

       ПАРНИКОВЫЕ  ГАЗЫ.

       Рассмотрим, что происходит с телами в стеклянной оранжерее. Излучение высокой энергии  проникает в оранжерею через  стекло. Оно поглощается телами внутри оранжереи. Затем они сами испускают  излучение более низкой энергии, поглощаемое стеклом. Стекло посылает часть этой энергии обратно, снабжая  объекты внутри дополнительным теплом. Точно таким же образом земная поверхность получает дополнительное тепло по мере того, как "парниковые" газы поглощают, а затем выделяют излучение более низкой энергии.

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

       ПРИРОДНЫЙ ГАЗ.

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

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

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

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

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

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

       УГЛЕКИСЛЫЙ  ГАЗ.

       Углекислый  газ - диоксид углерода, постоянно  образуется в природе при окислении  органических веществ: гниении растительных и животных остатков, дыхании, сжигании топлива. Парниковый эффект происходит из-за нарушения человеком круговорота  углекислого газа в природе. Промышленность сжигает огромное количество топлива- нефти, угля, газа. Все эти вещества состоят в основном из углерода и  водорода. Поэтому их еще называют органическим, углеводородным топливом.

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

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

       ХЛОРФТОРСОДЕРЖАЩИЕ  ГАЗЫ.

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

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

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

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

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

     Озоновый  слой 

     Озон  представляет собой едкий, слегка голубоватый  газ. Его молекула состоит из трех атомов кислорода (O3), так что озон является "химическим родственником" более стабильного и изобилующего в атмосфере вещества, необходимого для дыхания человека, состоящего из двух атомов кислорода (О2). Озон образуется, когда молекула кислорода распадается  на атомы под воздействием солнечного ультрафиолетового излучения. Атомы  кислорода вступают в связь с  молекулами кислорода, при этом образуется озон (О+ О2->O3).

     Свойства  озона: " Способность поглощать биологически опасное ультрафиолетовое излучение Солнца " Озон - сильнейший окислитель (попросту яд), поэтому приземный озон опасен " Способность поглощать инфракрасное излучение земной поверхности Способность прямым и косвенным образом влиять на химический состав атмосферы В отличие от других атмосферных составляющих озон появился в атмосфере исключительно химическим путём и является наиболее молодой атмосферной компонентой. Наиболее ценным с экологической точки зрения свойством озона является его способность поглощать биологически опасное ультрафиолетовое излучение Солнца; в то же время как химическое соединение озон является сильнейшим окислителем (попросту ядом), способным при непосредственном контакте отравить ту самую флору и фауну, которую он защищает в качестве стратосферного озонового слоя. Помимо этого озон является эффективным парниковым газом. И, наконец, озон оказывает заметное влияние на малые активные составляющие атмосферы (такие, например, как гидроксильный радикал), а через них - и на стабильные компоненты, которые, как и сам озон поглощают и ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Тем самым озон оказывает не только прямое, но и косвенное влияние на парниковый эффект и уровень поверхностного УФ излучения.

     Изменения в составе атмосферы могут  происходить под влиянием природных  катастроф, например извержения вулканов. Но основные изменения происходят под  влиянием хозяйственной деятельности человека: большинство современных  технологических процессов, работа транспорта связаны с потреблением кислорода и выбросом пыли, газа, живой и неживой органики, электромагнитным излучением.

     Промышленные  выбросы увеличиваются в среднем  на 2 - 5 % в год.

     Воздух  большого города сильно отличается от чистого лесного воздуха. Причина  этого - выбросы автотранспорта, котельных  и промышленных предприятий. Автомобили и котельные выбрасывают стандартный  набор газов: сернистый газ SO2, оксиды азота NO и NO2, угарный газ CO, Aформальдегид HCOH, а также сажу.

     Металлургические  предприятия выбрасывают в воздух сернистый газ, угарный газ, формальдегид и циановодород HCN. В окрестностях алюминиевых заводов атмосфера  обычно загрязнена фтороводородом. Целлюлозно-бумажные комбинаты «обогащают» окружающий воздух сероводородом, хлором, фенолом C6H5OH и формальдегидом. Такие предприятия  сильно ухудшают качество воздуха. а) Оксид  углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

     б) Сернистый ангидрид. Выделяется в  процессе сгорания серосодержащего  топлива или переработки сернистых руд.

     в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км. От таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты.

     г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.

     д) Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители.

     е) Соединения фтора. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

     ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты.

     При эксплуатации автомобилей, котлов, отапливаемых углем и мазутом, доменных печей, коксохимических, сталеплавильных, цементных, целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих и химических заводов не всегда соблюдаются меры экологической безопасности. И тогда в атмосферу в изобилии поступают вещества-загрязнители – поллютанты.

     Некоторые поллютанты различают по запаху. Выхлопные газы автомобилей застаиваются над поверхностью земли на высоте полутора метров.

     Поллютаны в атмосфере (сернистый ангидрид (двуокись серы), Сернистый ангидрид (трехокись серы), окись углерода, углеводороды, окись азота, фтор, свинец, пылевидные отходы, радиоактивные элементы.). Каждый из этих поллютпнт вредит Земле, угнетает растения, поражает косную ткань, вызывают также болезни. Если не приостановить выбросы в атмосферу человек сам себя тогда загубит и Землю заодно. 

       Последствия парникового эффекта 

       1. Если температура на Земле  будет продолжать повышаться, это  окажет серьезнейшее воздействие  на мировой климат.

       2. В тропиках будет выпадать  больше осадков, так как дополнительное  тепло повысит содержание водяного  пара в воздухе. 

       3. В засушливых районах дожди  станут еще более редкими, и  они превратятся в пустыни,  в результате чего людям и  животным придется их покинуть.

       4. Температура морей также повысится,  что приведет к затоплению  низинных областей побережья  и к увеличению числа сильных  штормов. 

       5. Повышение температуры на Земле  может вызвать поднятие уровня  моря так как:

       а) вода, нагреваясь, становится менее плотной и расширяется, расширение морской воды приведет к общему повышению уровня моря;

       б) повышение температуры может  растопить часть многолетних  льдов, покрывающих некоторые районы суши, например, Антарктиду или высокие  горные цепи.

       Образовавшаяся  вода в конечном итоге стечет в  моря, повысив их уровень. Следует, однако, заметить, что таяние льда, плавающего в морях, не вызовет повышение  уровня моря. Ледяной покров Арктики  представляет собой огромный слой плавучего  льда. Подобно Антарктиде, Арктика  также окружена множеством айсбергов.

       Климатологи подсчитали, что если растают гренландские и антарктические ледники, уровень  Мирового океана повысится на 70-80 м.

       6. Сократятся жилые земли. 

       7. Нарушится водосолевой баланс  океанов. 

       8. Изменятся траектории движения  циклонов и антициклонов.

       9. Если температура на Земле  повысится, многие животные не  смогут адаптироваться к климатическим  изменениям. Многие растения погибнут  от недостатка влаги и животным придется переселится в другие места в поисках пищи и воды. Если повышение температуры приведет к гибели многих растений, то вслед за ними вымрут и многие виды животных.

       Кроме отрицательных последствий глобального  потепления, можно отметить несколько  положительных На первый взгляд более теплый климат представляется благом, так как могут уменьшится счета за отопление и увеличение продолжительности вегетационного сезона в средних и высоких широтах. Увеличение концентрации диоксида углерода может ускорить фотосинтез.

       Однако, потенциальный выигрыш в урожайности может быть уничтожен ущербом от болезней, вызванных вредными насекомыми, поскольку повышение температуры ускорит их размножение. Почвы в некоторых областях окажутся малопригодными для выращивания основных культур. Глобальное потепление ускорило бы, вероятно, разложение органического вещества в почвах, что привело бы к дополнительному поступлению в атмосферу диоксида углерода и метана и ускорило парниковый эффект. Что же нас ожидает в будущем? 
 

Экологическое прогнозирование 

       В настоящее время обсуждаются  различные меры, которые могли  бы воспрепятствовать нарастающему  "антропогенному перегреву"  Земли. Существует предложение извлекать  избыток  СО2 из воздуха, сжижать  и нагнетать в глубоководные  слои океана, используя его естественную циркуляцию. Другое предложение заключается  в том, чтобы рассеивать в стратосфере  мельчайшие капельки серной кислоты  и уменьшать тем самым приход солнечной радиации на земную поверхность.

       Огромные  масштабы антропогенной редукции биосферы уже сейчас дают основание считать, что решение проблемы СО2 должно осуществляться путем "лечения" самой  биосферы, т.е. восстановления почвенного и растительного покрова с  максимальными запасами органического  вещества всюду, где это возможно. Одновременно должен быть усилен поиск, направленный на замену ископаемого  топлива другими источниками  энергии, в первую очередь экологическими безвредными, не требующими расхода  кислорода, шире использовать водную, ветровую энергию, а для дальнейшей перспективы - энергию реакцию вещества и антивещества.

       Известно, что не бывает худа без добра, и  вот вышло так, что нынешний промышленный спад в стране оказался полезен - экологически. Уменьшились объемы производства. и, соответственно, уменьшилось количество вредных выбросов в атмосферу  городов.

       Пути  решения проблемы чистого воздуха  вполне реальна. Первый - борьба с сокращением  растительного покрова Земли, планомерное  увеличение в его составе специально подобранных пород, очищающих воздух от вредных примесей. В Институте  биохимии растений экспериментально доказано, что многие растения способны усваивать из атмосферы такие вредные для человека компоненты, как алканы и ароматические углеводороды, а также карбонильные соединения, кислоты, спирты, эфирные масла и другие.

       Большое место в борьбе с загрязнением атмосферы принадлежит орошению пустынь и организации тут  культурного земледелия, созданию мощных лесозащитных полос. Предстоит провести огромную работу по уменьшению и полному  прекращению выброса в атмосферу  дыма и других продуктов сгорания. Все более неотложными становятся поиски технологии для "беструбных" промышленных предприятий, работающих по замкнутой технологической схеме - с использованием всех отходов  производства.

       Деятельность  человека столь грандиозна по размаху, что уже приобрела глобальный природообразующий масштаб. До сих  пор мы по преимуществу искали, как  можно больше взять у природы. И поиск в этом направлении  будет продолжаться. Но наступает  пора столь же целеустремленно поработать и над тем, как отдать природе  то, что мы у нее забираем. Нет  сомнения, что гений человечества способен решить и эту грандиозную  задачу.