Парниковый эффект, причины и последствия

     Введение 

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

     Среди стоящих перед человечеством  глобальных экологических проблем  проблема СО₂ - одна из самых обсуждаемых. Современное человечество живет в эпоху небывалого развития научно-технического прогресса, сопровождающегося активным воздействием на природную среду, в частности на атмосферу. Конечно, атмосфера имеет ряд присущих только ей особенностей - высокую подвижность, изменчивость составляющих ее элементов, своеобразие молекулярных реакций, в которых могут участвовать и инертные газы тем не менее год от года уровень загрязнения атмосферы постоянно растет, что уже породило ряд экологических проблем, из них самые острые связаны с состоянием атмосферного воздуха, водных и земельных ресурсов.

     Хотя  в последние десятилетия предпринимаются меры по ее охране и оздоровлению, тем не менее, общее состояние окружающей среды продолжает ухудшаться.

     Доказательством тому служат все более участившиеся в последнее время разговоры  о явлении получившим название парникового  эффекта. Насколько актуален этот еще  с одной стороны не изученный, а с другой стороны неоднозначный процесс покажет время, но уже сейчас ясно, что составная часть парникового эффекта – глобальное потепление, приобрело невероятные ранее размеры и угрожает многим территориям земного шара в том числе и в России. 
 

     Парниковый  эффект – явление при котором поступающее на Землю солнечное тепло задерживается у поверхности Земли так называемыми парниковыми или оранжерейными газами. К числу этих газов относятся известные нам углекислый газ и метан, содержание которых в атмосфере неуклонно увеличивается. Этому способствует прежде всего не только сжигание гигантских объемов топлива, но и ряд других факторов среди которых сведение лесов, выбросы в атмосферу фреонов, неправильное ведение сельского хозяйства и перевыпас скота. Особенно опасно и нежелательно сведение лесов. Оно приведет не только к водной и ветровой эрозии, нарушив тем самым почвенный покров, но и продолжит невозобновимую убыль органического вещества биосферы, того самого что поглощает углекислый газ из атмосферы. 

     Понятие парникового эффекта 

     Парниковый  эффект вызывается увеличением содержания в атмосфере углекислого газа, который образуется при сжигании в огромных количествах топлива. Углекислый газ, как стеклянный колпак в парнике, пропускает солнечные  лучи, но задерживает идущее от земли  тепло. Из-за этого нижние слои атмосферы  нагреваются и происходит глобальное потепление климата. Этот эффект усиливают угарный газ, оксиды азота и метан, которые выбрасываются автотранспортом.

     1 автомобиль за 1 год выбрасывает  в атмосферу: 200 кг угарного газа,

                                                                                         60 кг оксидов азота,

                                                                                         40 кг углеводородов. 

     Таким образом задерживаемое идущее от земной поверхности тепловое излучение (подобно пленке над парником), получило образное название парниковый эффект. Газы, задерживающие тепловое излучение и препятствующие оттоку тепла в космическое пространство, называют парниковыми газами. Благодаря парниковому эффекту среднегодовая температура у поверхности Земли в последнее тысячелетие составляет примерно 15°С. Без парникового эффекта эта температура опустилась бы до -18°С и существование жизни на Земле стало бы невозможным. 
 
 

     Причины парникового эффекта 

     Постоянно увеличивающиеся объёмы сжигаемого топлива, проникновение в атмосферу  промышленно производимых газов, широкое  выжигание и сведение лесов, анаэробное брожение и многое другое - всё это  обусловило возникновение такой  глобальной экологической проблемы, как парниковый эффект.

     Основными химическими веществами, создающими парниковый эффект, являются следующие  пять газов:

     - углекислый газ (50 % парникового эффекта);

     - хлорфторуглероды (25 %);

     - оксид азота (8 %);

     - озон приземного уровня (7%);

     - метан (10 %).

     Углекислый  газ попадает в атмосферу в результате сжигания различных видов топлива. Около 1/3 количества углекислого газа обусловлено выжиганием и сведением лесов, а также процессами опустынивания. Уменьшение лесов означает сокращение количества зелёных древесных растений, способных поглощать углекислый газ в процессе фотосинтеза. Ежегодно содержание углекислого газа в атмосфере Земли увеличивается в среднем на 0,5%.

     Хлорфторуглероды вносят около 25% вклада в создание совокупного парникового эффекта. Они имеют двойную опасность для человека и природы Земли: во-первых, способствуют развитию парникового эффекта; во-вторых, разрушают атмосферный озон.

     Метан - один из важных «парниковых» газов. Содержание метана в атмосфере за последние 100 лет удвоилось. Основным источником поступления метана в атмосферу Земли является естественный процесс анаэробного брожения, имеющий место во влажных рисовых производствах, в животноводстве, на полях очистки сточных вод, в разложении городских и жилищно-коммунальных стоков, в процессах гниения и разложения органических веществ в свалках бытового мусора и др. Нефтяное загрязнение поверхности суши и Мирового океана также вносит свой существенный вклад в увеличение свободного метана в атмосфере нашей планеты.

     Оксид азота образуется во многих технологических процессах современного сельскохозяйственного производства (например, при образовании и использовании органических удобрений), а также в результате сжигания всё возрастающих объёмов различного топлива.

     Причина быстрого роста количества парниковых газов очевидна, - человечество сейчас сжигает за день столько ископаемого  топлива, сколько его образовывалось за тысячи лет в период образования  месторождений нефти, угля и газа. От этого «толчка» климатическая система вышла из «равновесия» и мы видим большее число вторичных негативных явлений: особо жарких дней, засух, наводнений, резких скачков погоды, причем именно это и наносит наибольший урон.  

     Возможные последствия от парникового  эффекта 

     Природа никогда не прощает ошибки. Изменения климата от парникового эффекта могут достичь, а в ряде случаев и превзойти самые смелые ожидания. В этом контексте наиболее опасным и настораживающем выглядит таяние полярных шапок ледников, в результате общего повышения температуры на 5 градусов. Как следствие начнутся цепные реакции сродни «эффекту домино». Таяние ледников приведет в первую очередь к повышению уровня Мирового океана в лучшем случае на 5 – 7 метров, а в перспективе даже до 60 метров. Исчезнут целые страны, в частности низменные такие как Бангладеш, Дания, Нидерланды, многие портовые города по всему миру такие как Роттердам, Нью – Йорк. Все это приведет ко второму «великому переселению народов» теперь уже из низменных зон, в которых по расчетам ООН проживает около миллиарда человек. Более того если последние 250-300 лет уровень Мирового океана повышался в среднем на 1 мм в год, то в 20-х годах ХХ в. подъем его достиг 1,4-1,5 мм в год, что эквивалентно ежегодному увеличению океанической водной массы на 520-540 куб. км. Предполагается, что в 20-х годах XXI в. скорость повышения океанического уровня превысит 0,5 см в год. Увеличение массы воды скажется на сейсмичности в разных районах планеты. К 2030 году как течение исчезнет Гольфстрим. Следствием этому станет снижение контрастности между Севером и Югом.

     Изменятся и другие существующие ныне экосистемы. В частности в связи с изменением сплюснутости планеты в Африке и в Азии упадут урожаи, повысится риск катастрофических наводнений в Европе, на восточном побережье США, где кроме того произойдет эрозия берегов. Так в Великобритании произойдет ряд катастрофически радикальных изменений климата среди которых многократное увеличение повторяемости жаркого и засушливого лета, подобного лету 1995 года. Два таких лета подряд приведет к засухе, неурожаю и голоду. С карты Франции исчезнут Аквитания, Гасконь, Нормандия. На месте Парижа будет океан. Дамоклов меч навис над Венецией. Жестокие засухи охватят Австралию, штаты Техас, Калифорния, многострадальную Флориду. Там где дожди были большой редкостью они станут еще реже, в других более влажных районах количество осадков еще больше увеличится. Увеличатся среднегодовые температуры в Алжире, исчезнут ледники Кавказа, Альп, а в Гималаях и Андах они сократятся на 1/5, исчезнет многолетняя мерзлота в России, подставив под сомнение существование северных городов. Кардинально изменится Сибирь. Исчезнут долины многих рек таких как Рио–Гранде, Магдалена, Амазонка, Парана. Утратит свое значение Панамский канал. Так, если согласится с расчетами некоторых ученых, то уже к концу первой четверти ХХI в. в результате потепления, вызванного увеличением концентрации СО₂ в атмосфере, климат Москвы будет подобен современному климату влажного Закавказья. Произойдет перестройка всей системы циркуляции атмосферы с соответствующими изменениями термического режима и увлажнения. Начнется процесс переформирования географических зон с их "смещением" в более высокие широты на расстояние, достигающее 15 градусов. При этом необходимо учитывать, что атмосфера - очень динамичная система и может меняться чрезвычайно быстро; что же касается других компонентов геосферы, то они более консервативны. Так, для коренных изменений почвенного покрова необходимы сотни лет. Возможна ситуация, когда самые плодородные почвы, например черноземы, окажутся в климатических условиях пустынь, а и без того переувлажненные и заболоченные таежные земли будут получать еще больше осадков. Площади пустынь могут резко увеличиться. Ведь даже в настоящее время процессы опустынивания развиваются на 50-70 тыс. кв. км обрабатываемых площадей. Потепление приведет к увеличению числа циклонов в том числе и ураганных. Немаловажно и то что отдельные популяции животных могут просто напросто исчезнуть с лица Земли, а ряд других катастрофически сократиться. Несомненно и то, что продвижение тропического и субтропического поясов приведет к расширению ареалов обитания болезнетворных микробов и бактерий. Немалыми затратами обернется и энергетика. Все было не так плохо если бы не скорость всего происходящего. Человек не успевает приспособиться к изменившимся условиям ведь 50 веков назад когда наблюдалось схожее явление не было факторов ускоряющих его в десятки а то и сотни раз. Особенно в этом плане страдают развивающиеся страны, которые только начали создавать свое хозяйство.

     А с другой стороны потепление сулит  нам большие возможности о которых человек пока возможно и не догадывается. Не стоит сразу опровергать эти немногочисленные утверждения. Ведь человек по словам Вернадского «великая геологическая сила» может по –новому реорганизовать свое хозяйство для которого в свою очередь природа предоставит большие возможности. Так леса продвинутся дальше на север и покроют в частности всю Аляску, вскрытие рек в Северном полушарии будет происходить на 2 недели раньше по сравнению с аналогичным периодом 19 века. Это даст «новое дыхание» речному судоходству. Агрономы бесспорно будут не против увеличения вегетационного периода растений в Европе на 1 месяц, станет больше древесины. Имеются расчеты физиков, согласно которым при удвоении концентрации СО₂ в атмосфере температура воздуха повысится не более чем на 0,04 градусов по Цельсию. Таким образом, повышение концентрации СО₂ в таких масштабах скорее может оказаться полезным для сельскохозяйственного производства, т.к. должно сопровождаться повышением интенсивности фотосинтеза (на 2-3%) .

     Зимы  значительно потеплеют, а лето удлинится  и станет жарче, объективно сократится отопительный сезон в городах  потепление в которых составит в среднем около 3 градусов. В России сельское хозяйство в перспективе может отодвинуться на север , но самое главное заключается в том что Россия сможет поднять эти регионы, разрушенные либеральными реформами 90-х годов, связав их в единую дорожную сеть речь идет о строительстве принципиально новой железной дороги из Якутска далее на Анадырь и в Аляску через Берингов пролив и возможном продолжении существующих таких как Трансполярная магистраль. 
 

     История исследования парникового  эффекта 

     Интересную  точку зрения выдвинул советский  климатолог Н. И. Будыко в 1962 году. По его расчетам прогнозируется увеличение концентрации атмосферного СО₂ в 2000 г. до 380 частей на миллион, в 2025 г. - до 520 и в 2050г. - до 750. Среднегодовая приземная глобальная температура воздуха увеличится, по его мнению, по сравнению с ее значением в начале ХХ в. на 0,9 градусов по Цельсию в 2000 г., на 1,8 градусов в 2025 г. и на 2,8 градусов в 2050 г. То есть оледенения нам ждать не следует.

     Однако  изучать парниковый эффект начали гораздо  раньше. 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)[1].

     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.

     Известны  и выводы других геофизиков таких как В.И. Лебедев. Он считает что увеличение концентрации СО₂ в воздухе вообще не должно сказаться на земном климате, тогда как продуктивность наземной растительности, и в частности зерновых, будет повышаться.

     Физик Б.М. Смирнов также указывает на возможность увеличения урожаев. В  связи с этим накопление углекислого  газа в атмосфере им рассматривается  как фактор, благоприятный для  человечества.

     Иной  точки зрения придерживается так  называемый Римский Клуб, основанный в 1968 году и американцы пришедшие к выводу о наличии постепенному увеличению количества парниковых газов в атмосфере. Интересны мнения ряда ученых о цикличности климат, мол бывают века «теплые» и «холодные». Нельзя сказать что они не правы ведь каждый прав по – своему. То есть в современной климатологии мы отчетливо прослеживаем 3 направления:

     - оптимистическое

     - пессимистическое

     - нейтральное 
 

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. 
 

     Заключение 

     В заключение хочется отметить те «мелкие  шажки» которые имеют место быть перед лицом общей угрозы. Проблема парникового эффекта действительно очень актуальна, именно поэтому в 1992 году на конференции в Рио–де–Жанейро было достигнуто соглашение о сокращении выброса углекислоты в атмосферу на период до 2050 года, в том же году Россия ратифицировала Конвенцию по охране окружающей среды, дополненный в 1997 году Киотскими соглашениями. Согласно ей каждые десять лет, начиная с 1998 года страны подписавшие Конвенцию, это практически вся Европа, Япония, Канада, Австралия и другие развитые страны будут обязаны сокращать объемы выбросов на 10 %, то есть по 1 % каждый год. С подобными инициативами много раз выступала Россия. Но до реальных дел еще очень далеко.

     С другой стороны , интересным может стать так называемый «налог на углекислоту» или утилизация углекислого газа с использованием новейших средств. В перспективе возможно извлекать диоксид углерода из атмосферы крупных промышленных городов. Интересно и то, что суммарное его количество уже превышает разведанные и даже перспективные запасы нефти, говоря иначе диоксид углерода может стать неплохим топливом. Есть также ряд других проектов связанных с биосферой. Это строительство гигантских ферм по выращиванию специальных водорослей, извлекающих и перерабатывающих углекислый газ атмосферы  в новый экологически чистый вид топлива. В развивающихся странах, богатых растительным сырьем планируют получать сравнительно чистый вид бензина – биоэтанол. Ряд специалистов предлагают шире использовать водную, ветровую энергию, а для дальнейшей перспективы - энергию реакцию вещества и антивещества. 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.

     Введение  этих технологий позволит снизить накопление углекислого и других газов в  атмосфере, снизив опасность парникового  эффекта тем самым обеспечив  нам дальнейшее развитие, а самое  главное жизнь. 
 

     Список  использованной литературы 

1. Алексеев  В.В., Киселева С.В., Чернова Н.И. «Рост концентрации СО2 в атмосфере - всеобщее благо?» // Природа, № 9, 1999 г.
2. Мелешко В.П., Катцов В.М, Спорышев П.В., Вавулин С.В., Говоркова В.А., «Изучение возможных изменений климата с помощью моделей общей циркуляции атмосферы и океана» // Изменения климата и их последствия.- Спб.: Наука, 2002.

3.Новиков Ю.В – Экология, окружающая среда и человек: Учебное пособие для ВУЗов, средних школ и колледжей. – 2-е издание, испр. И доп. / М.: изд. Фаир – Пресс, 2002 год.

4. Энциклопедия для детей. Том 3. География. – 3 изд. испр./ Глав. ред. М.Д. Аксенова. – М.: Аванта +, 2003 год

5.Яншин А.  «Опасен ли парниковый эффект»  // Наука и жизнь. 1989. №12 
 

Министерство  Образования и  Науки  Российской  Федерации 
 
 

Санкт-Петербургский  Государственный  Университет  Сервиса  и Экономики 
 

Институт  Туризма и Международных Экономических  Отношений 
 
 
 

Дисциплина : Экология 

Реферат на тему: Парниковый эффект, причины и последствия 
 
 
 
 

Работу  выполнила

студентка д.о.2 курса

спец. «Домоведение»

Ефимова Е.Я. 

Работу  проверил:

преподаватель Суханов П.А. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт –  Петербург

2011