Що таке парниковий ефект?

Размещено на http://www.allbest.ru/

Що таке парниковий ефект?

парниковий газ екологічний атмосфера

Клімат Землі, що залежить головним чином від стану її атмосфери, протягом геологічної історії періодично змінювався: чергувалися епохи значного похолодання, коли більші території покривалися льодовиками, і епохи потепління [9].

Температура Землі підтримується завдяки балансу між нагріванням землі сонячним промінням та охолодженням після повернення енергії в космос. Такий баланс між енергією, що надходить і випромінюється, потрібен для підтримання життя на землі. В сонячний день основна частина енергії, що потрапляє на поверхню землі, є короткохвильовим випромінюванням, яке проникає крізь атмосферні шари, нагріваючи Землю. Задля підтримання енергетичного балансу Землі частина енергії повинна залишати землю. Це є довгохвильове інфрачервоне випромінення. Але якби такі промені могли легко відображатися в космос, температура Землі була б нижчою на 30 градусів. Життя на Землі не могло б існувати. На щастя, значна кількість інфрачервоних променів утримується в атмосфері, завдяки так званим парниковим газам. Тому і температура Землі підвищується. Ці гази функціонують, як скло в теплицях, що дозволяє сонцю потрапляти всередину, і затримує інфрачервоні промені, забезпечуючи належну температуру [11].

Парник - це ділянка землі, ізольована від навколишнього середовища прозорою плівкою або склом. Сонячні промені нагрівають землю, від неї нагрівається повітря. Якби плівки не було, то тепле повітря, яке легше, піднялося б вгору, а на його місце надійшло б холодне. У результаті такого перемішування встановилась би якась середня температура. Проте плівка не дає повітрю перемішуватись, холодне повітря не надходить у парник, і температура всередині нього стає вищою, ніж ззовні [4, 122 c.]

Образну назву "парниковий ефект" одержало природне явище суть якого полягає в тому, що атмосфера затримує теплове випромінювання яке йде від земної поверхні.

Енергія, що надходить на нашу планету від Сонця, визначає хід усіх біологічних процесів на Землі. Із загальної кількості цієї енергії 20 % поглинається атмосферою, 34 % відбивається хмарами і земною поверхнею й повертається у космос 46 % енергії доходять до земної поверхні й нагрівають її Нагріта земля у свою чергу випромінює довгохвильову інфрачервону (теплову) радіацію, що частково гіде в космос, а частково залишається в атмосфері, затримуючись газами, що входять до її складу, і нагріваючи приземні шари повітря.

Таким чином парниковий ефект є не результатом діяльності людини, а природним явищем. Він позитивно впливає на всі екосистеми, стабілізує температуру атмосферного повітря, і є нормальним для рослинного, тваринного світу та життя людей. Для підтримання життя на Землі необхідний правильний баланс між поглинанням та випроміненням енергії. Збільшуючи викиди парникових газів в атмосферу, люди порушують баланс, що склався впродовж століть [11], [12], [14].

Останнім часом учені метеорологи б'ють тривогу: схоже на те, що атмосфера Землі розігрівається значно швидше, ніж коли-небудь у минулому. Це обумовлено діяльністю людини, що, по-перше, розігріває атмосферу шляхом спалювання великої кількості вугілля, нафти, газу, а також роботи атомних електростанцій. По-друге, і це головне, спалювання органічного палива, а також знищення лісів приводить до нагромадження в атмосфері великої кількості вуглекислого газу. За останні 120 років зміст цього газу в повітрі збільшилося на 17%. У земній атмосфері вуглекислий газ діє як скло в теплиці або парнику: він вільно пропускає до поверхні Землі сонячні промені, але втримує тепло нагрітої Сонцем поверхні Землі. Це викликає розігрівання атмосфери, відоме як парниковий ефект. По підрахунках учених, у найближчі десятиліття середньорічна температура на Землі за рахунок парникового ефекту може збільшитися на 1,5 - 2 (С) [9].

На основі комп'ютерного моделювання було зроблено прогноз, згідно з яким внаслідок зростання вмісту вуглекислого та інших парникових газів в тропосфері неминуче станеться глобальне потепління. Якщо він справдиться і середня температура повітря на Землі підвищиться усього на кілька градусів, наслідки можуть бути катастрофічними: зміняться клімат і погода, умови зростання рослин, утому числі сільськогосподарських культур, почастішають посухи, почнуть танути льодовики і льодовикові покриви, що, у свою чергу, призведе до підвищення рівня Світового океану і затоплення приморських низовин [12].

Учені підрахували, що для стабілізації клімату планети необхідно 60% (відносно рівня 1990 р.) зменшення надходження парникових газів. У червні 1992 р. в Ріо-де-Жанейро на конференції ООН з навколишнього середовища і розвитку делегати 160 країн підписали Конвенцію щодо зміни клімату, яка заохочувала подальші зусилля щодо зменшення викидів парникових газів і поставила за мету до 2000 р. стабілізувати надходження їх в атмосферу на рівні 1990 р.

Якщо людство не зменшить кількість забруднень атмосфери, і глобальна температура буде збільшуватися й далі, як це має місце протягом останніх 20 років, те дуже швидко клімат стане тепліше, ніж у який-небудь час на Землі за останні 100 000 років. Це викличе активне прискорення глобальної екологічної кризи.

Гази, що затримують теплове випромінювання і перешкоджають витіканню тепла в космічний простір, називаються парниковими газами[6, 160-161 c.]

Завдяки парниковому ефекту середньорічна температура біля поверхні Землі за останнє тисячоліття складає приблизно 15 °С. А без нього вона опустилася б до -18 °С, й існування життя на Землі стало б неможливим.

Основний парниковий газ - водяна пара, яка затримує до 60 % теплового випромінювання Землі. Вміст водяної пари в атмосфері визначається планетарним кругообігом води і при сильних широтних і висотних коливаннях загалом є практично постійним [13].

Інші 40 % теплового випромінювання Землі затримують інші парникові гази, у тому числі більше 20 % - вуглекислий газ.

Багато хто з нас думає, що це лише вихлопні гази машин та викиди промислових підприємств. Існують 6 основних парникових газів, які входять до хімічного складу атмосфери:

- водяна пара;

- вуглекислий газ;

- метан;

- озон;

- закис азоту,

- хлоро-фторо-вуглеці.

Крім них, всі гази зустрічаються в природі. В результаті діяльності людини концентрація цих газів збільшується, через що зростає парниковий ефект. Неприродний та потенційно небезпечний процес. CO2 - найзначніший з антропогенних парникових газів. Хоча цей газ природного походження, завдяки діяльності людини він створюється у найбільшій кількості. Індустріалізація призвела до збільшення використання видів палива, що видобувається з надр Землі: вугілля, нафта, газ (органічне паливо). При їхньому спалюванні у великій кількості викидається CO2. Причиною 45и відсотків викидів CO2 є транспорт та виробництво електроенергії та тепла. За оцінками вчених за останні 200 років концентрація CO2 в атмосфері збільшилася на 26 відсотків. Це - найвищий рівень за всю історію людства. Вуглекислий газ становить 55 відсотків антропогенного парникового ефекту. Глибинні проби крижаного покриття Землі дають можливість оцінити склад атмосфери за останнє тисячоліття. Ці данні, а також сучасні спостереження виявляють значне збільшення концентрації вуглекислого газу, метану та інших парникових газів. Серед причин збільшення концентрації метану - вирощування рису, утилізація відходів, видобування вугілля, тваринництво, видобування та транспортування природного газу. В результаті цих видів діяльності метан потрапляє в атмосферу, їх темпи постійно зростають. Ми всі чули про озон. Це речовина, що захищає нас від шкідливого ультрафіолетового проміння. Його найбільша концентрація у верхніх шарах атмосфери, де формується так званий озоновий шар. Заподіяні цьому шару ушкодження викликають занепокоєння. Озон також є парниковим газом. Завдяки складним хімічним реакціям в щільних шарах атмосфери деякі речовини, переважно створені людиною, з'єднуються і виникає озон. Кількість озону в багатьох випадках залежить від погодних умов та наявності сонячного світла. Вплив людини на клімат може відбуватися в результаті його господарської діяльності: вирубки лісів, оранки великих просторів, меліоративних заходів і т.д. Змінюючи поверхню планети, людина насамперед впливає на її відбивну здатність, що може привести до зміни радіаційного балансу [6, 183 c.]. Зміна вологообміну відбувається в результаті інтенсивного зрошення, що зменшує стік води в океан і збільшує випар з континентів. У процесі спалювання палива збільшується зміст вуглекислоти в атмосфері, що приводить до посилення парникового ефекту і може привести до зміни клімату. Крім того, у створенні парникового ефекту крім вуглекислого газу беруть участь і такі забруднюючі атмосферу компоненти, як фреони, окисли азоту і деякі вуглеводневі сполуки. Утворення сульфатного аерозолю в атмосфері, що поглинає і затримує сонячну радіацію, веде до її зменшення і може привести до похолодання. Для спостереження за забрудненням атмосфери створюється система станцій. Їхні спостереження дозволяють установити ступінь впливу людини на клімат. Крім того, радикальний засіб спостереження за атмосферою - спостереження із супутників і орбітальних станцій. Усі ці методи дослідження дозволять краще зрозуміти механізм формування погоди і клімату, уточнити короткострокові і довгострокові прогнози погоди, передбачити можливі зміни клімату в доступному для огляду майбутньому. Зміни клімату позначаються на діяльності різних галузей народного господарства і життя людей. Від посухи, наприклад, страждають мільйони людей, але час від часу вони наражають на небезпеку існування цілих народів. У деяких тропічних районах тропічні циклони знищують врожаї культур на величезних площах. Рибальство теж сильно залежить від коливань клімату. Зміна клімату позначається на розвитку транспорту, споживанні енергії і т.д. Кліматичні прогнози, особливо довгострокові (наприклад, пророкування змін клімату), будуть недостатньо надійні доти, поки не з'явиться фізична теорія формування клімату, не виникнуть принципово нові методи математичного моделювання кліматичних процесів. Однак ні фізики, ні математики, ні гідродинаміки, ні астрономії недостатньо для того, щоб виявити весь комплекс, природу процесів, що ми називаємо кліматом. Завершальне, цільне представлення про клімат дає лише кліматологія [14], [12].

Основні джерела вуглекислого газу в атмосфері - виверження вулканів і природні лісові пожежі. На зорі геобіохімічної еволюції Землі (тобто тоді, коли виникли перші біологічні сполуки) вуглекислий газ надходив у Світовий океан через підводні вулкани й виділявся в атмосферу [3, 397-398 c.].

Дотепер немає точних оцінок вмісту вуглекислого газу в атмосфері на ранніх етапах її розвитку. Американський геохімік Д. Маре вважає, що вміст вуглекислого газу в атмосфері в перший мільярд років її існування був у 1000 разів більшим, ніж сьогодні, - близько 39 %. Тоді температура повітря в приземному шарі сягала майже 100 °С, а температура води в Світовому океані наближалася до точки кипіння (надпарниковий ефект).

З появою фотосинтезуючих організмів почав діяти могутній механізм вилучення з атмосфери й океану вуглекислого газу - адже він необхідний для фотосинтезу. Зв'язаний живими організмами, вуглекислий газ почав відкладатися в осадових породах, і парниковий ефект поступово зменшувався, поки не встановилася рівновага в біосфері, при якій вміст вуглекислого газу в атмосфері складає 0,03 % [2, 185-186 c.].

З початком епохи індустріалізації в атмосферу почав надходити вуглекислий газ, що утворюється в результаті спалювання викопного палива:

С + 02 -> С02 - реакція спалювання вугілля,

C3Hg + 502 -> ЗС02 + 4Н20 - реакція спалювання газу,

С25Н52 + 3802 -> 25С02 + 26Н20 - реакція згоряння мазуту.

Викиди вуглекислого газу в атмосферу значно зросли в другій половині XX століття. Основною причиною цього стала колосальна залежність сучасної світової економіки від викопних видів палива. Сьогодні", наприклад, викопне паливо забезпечує 75 % світового виробництва електричної енергії. За оцінками експертів ООН, із початку XX ст. збільшення викидів вуглекислого газу складало від 0,5 % до 5 % щорічно. У результаті тільки за рахунок спалювання палива в атмосферу надійшло 400 млрд тонн вуглекислого газу. За розрахунками фахівців, зараз атмосфера містить на 25 % вуглекислого газу більше, ніж його було накопичено за останні 160 тисяч років. На думку деяких учених, відбулося порушення біосферного вуглецевого кругообігу: "надходження вуглекислого газу в атмосферу почало перевищувати його споживання живими організмами.

Сьогодні у світі в результаті спалювання палива на теплових електростанціях, промислових підприємствах і в автомобільних двигунах в атмосферу щорічно викидається більше 5 млрд. тонн вуглекислого газу. Ще 1-2 млрд тонн його йде в атмосферу за рахунок спалювання лісів, переважно тропічних. Ліси зникають із поверхні планети з катастрофічною швидкістю, за останні два століття їхня площа скоротилася вдвічі Вологі тропічні піси почали інтенсивно згоряти із середини XX ст. (у середньому вони зникають зі швидкістю 1 га на хвилину або 5 тис км на рік).

25 % промислових викидів вуглекислого газу за рахунок спалювання палива в атмосферу дають США і країни Євросоюзу. 11 % - Китай, 9 % - Росія.

До інших парникових газів, поява яких в атмосфері в значній кількості o6v мовлена господарською діяльністю людини, належать:

- метан СН4, що надходить із рисових полів (близько 110 млн тонн на рік), v результаті витоків природного газу при нафто- і вуглевидобутку (до 50 млн тонн у рік) Частка його впливу на посилення парникового ефекту складає 15 %.

- фторхлорвуглеці (фреони), витік яких відбувається на промислових га інших об'єктах Частка їхнього впливу 12-24%,

- нітроген оксиди, що потрапляють в атмосферу внаслідок спалювання палива в реактивних літакових і ракетних двигунах, застосування азотних добрив v сільському господарстві Частка їхнього впливу - 5-6%

За останні роки відзначається поступове зростання BMICTV цих парникових газів в атмосфері [10].

Размещено на Allbest.ru