Парниковый эффект

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство образования и науки российской федерации

Федеральное Агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика

С.П.Королева»

Факультет Экономики и управления

Кафедра экологии и безопасности жизнедеятельности

Реферат

«Парниковый эффект»

Выполнила: студентка

Принял: зав. кафедрой, профессор Морозов В.В.

Самара 2010

Содержание

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

2. Причины возникновения парникового эффекта……………………………….4

3. Парниковый эффект……………………………………………………………….5

4. Парниковые газы…………………………………………………………………...7

4.1 Водяной пар…………………………………………………………………....7

4.2 Природный газ………………………………………………………………....8

4.3 Углекислый газ………………………………………………………………...8

4.4 Метан…………………………………………………………………………...9

4.5 Хлорфторсодержащие газы…………………………………………………..10

5. Отрицательные экологические последствия парникового эффекта………....11

6. Положительные экологические последствия парникового эффекта………....11

7. Экологическое прогнозирование…………………………………………………11

8. Заключение………………………………………………………………………...13

Список используемой литературы

Введение

В последнее время человек и его деятельность оказывают беспрецедентное по масштабам и

интенсивности воздействие на окружающую среду и глобальные системы жизнеобеспечения.

Доказательство тому – одна из многих экологических проблем – глобальное потепление климата

– парниковый эффект.

Парниковый эффект получил свое название от наблюдения за микроклиматом имеющего место в

парниках или теплицах. Стекла в таких парниках позволяют проходить коротковолновым

излучениям, но не выпускают их наружу, таким образом происходит потепление воздуха в

парниках. В целом поведение атмосферы не отличается от процессов происходящих в оранжереях,

результат аналогичен, и, таким образом, потепление было названо парниковым эффектом.

Если бы не природный парниковый эффект, почти все излучение было бы возвращено обратно в

пространство. Атмосферные газы, которые вызывают парниковый эффект включают в себя водяной

пар (H2O), двуокись углерода (CO 2) и метана (CH 4). Если количество этих газов в атмосфере

увеличивается, тогда парниковый эффект будет усиливаться, результатом чего будет повышение

температуры на всей планете.

Причины возникновения парникового эффекта

Во второй половине XX века началось резкое увеличение содержания в атмосфере так

называемых парниковых газов – диоксида углерода, метана, оксида азота, фреонов и озона. Эти

вещества действуют так же, как окна теплицы: пропускают сквозь себя солнечные лучи, но не

дают теплу нагретой Земли рассеиваться в пространство. Все эти газы, как, оказалось, хорошо

пропускают солнечные лучи к земной поверхности и заметно поглощают длинноволновое

тепловое излучение поверхности Земли и нижних слоев атмосферы. Часть этого поглощённого

теплового излучения возвращается обратно к земной поверхности, создавая парниковый

эффект. Содержание таких газов в атмосфере увеличивается также из - за выжигания

тропических лесов под пастбища. Лес играет важную роль в поглощении углекислого газа и

выделение кислорода, а значит, регулирует глобальную температуру, и уменьшают парниковый

эффект. Постоянное повышение концентрации парниковых газов обусловлено рядом причин.

Основная масса диоксида углерода образуется при сжигании ископаемого топлива (уголь,

нефть, природный газ), использование которого с каждым годом увеличивается. Ныне ежегодно

выбросы СО

в атмосферу в мире составляют примерно 25 млрд. тонн, причем основной

«вклад» (около 75% от общего количества выбросов) вносят промышленного развитые

страны. Постепенно в атмосфере увеличивается содержание метана (в среднем на 1% в год)

связано с развитием интенсивного рисоводства, скотоводства, сжиганием биомассы. Увеличение

содержания в атмосфере оксида азота (примерно на 0,3% в год) объясняется в основном

расширением производства и применения азотных удобрений в сельском хозяйстве. С конца

50 – х годов в промышленном производстве стали, широко применятся фреоны

(хлорфторуглероды), и в настоящее время выброс их в мире достигает 1,4 млн. тонн в год, с

тенденцией ежегодного увеличения выбросов на 4%. Так, вычислено, что воздействие 1

молекулы метана в 25 раз интенсивнее, чем 1 молекулы СО

, а молекула фреона активнее в 11

тыс. раз! Поэтому быстрый рост в атмосфере концентраций метана и фреонов гораздо

опаснее, чем увеличение содержания углекислого газа. Повышение концентрации парниковых

газов в атмосфере привело к тому, что средняя глобальная температура воздуха повысилась

по сравнению с доиндустриальным периодом на 0,5 – 0,6

С. А к 2025 году может достигнуть

2,2 – 2,5

С.[5]

Парниковый эффект

Парниковый эффект относится к числу проявлений глобального экологического кризиса.

Эта тенденция наметилась в связи с увеличением в атмосфере концентраций углекислого газа,

метана и некоторых других парниковых газов. В последние десятилетия и, особенно в

последние годы, парниковый эффект стал крупной научной проблемой, от решения которой

существенно зависит возможность перехода цивилизации на путь устойчивого развития. Как

отклик на озабоченность тенденциями глобального изменения климата, эта проблема нашла

достаточно широкое освещение в научных публикациях, оценках экспертов ООН и программах

проведения исследований.[1] Под парниковыми газами понимаются газы, создающие в

атмосфере экран, задерживающий инфракрасные лучи. В результате этого происходит нагревание

нижнего слоя атмосферы. Атмосфера играет роль как бы «одеяла», удерживающего тепло.

Наиболее значимыми природными парниковыми газами являются пары воды, содержащиеся в

атмосфере в большом количестве, а также диоксид углерода, который попадает в атмосферу

как естественным, так и искусственным путем и является основным компонентом,

вызывающим парниковый эффект антропогенного происхождения. Известно, что при

отсутствии диоксида углерода в атмосфере температура поверхности Земли была бы, примерно,

на 7 ° ниже, чем в настоящее время, что создало бы крайне неблагоприятные условия для

жизни животных и растений. Сжигание топлива, лесные и степные пожары – это основные

причины увеличения содержания диоксида углерода в атмосфере. В то же время поглощение

СО

из атмосферы основными его потребителями (лесными растениями и фитопланктоном

Мирового океана) сократилось за счет уменьшения площадей лесов, гибели фитопланктона. В

результате поступление углерода в атмосферу стало превышать его потребление растениями.

Ежегодный прирост СО

в атмосфере составляет 3,5 млрд. т. Возрастание диоксида углерода в

атмосфере усиливает парниковый эффект, так как СО

успешно пропускает длинноволновые

лучи солнечного света к поверхности Земли и задерживает коротковолновое излучение.

Поэтому чем выше концентрация СО

в атмосфере, тем меньше тепла рассеивает Земля, тем

выше средняя температура у земной поверхности. Потеплению климата Земли способствует

также поступление тепла в атмосферу за счет сжигания нефтепродуктов, угля, торфа, работы

разнообразных двигателей. Повышение средних температур на земном шаре может

существенно изменить ход природных процессов биосферы. Например, известно, что

повышение средних температур приземного слоя воздуха в 1930-е годы на 0,4 С

сопровождалось сокращением площади льдов в Арктике на 10 %, жестокими засухами во

многих странах, сдвигами границ ландшафтных зон до 200 км к северу. Ученые полагают,

что, несмотря на увеличение концентрации СО

в атмосфере в 1940-е годы, потепление

сменилось похолоданием именно за счет увеличения запыленности воздуха. Кроме диоксида

углерода в создании парникового эффекта участвуют фреоны, метан и оксид азота. Роль

каждого из указанных газов антропогенного происхождения может быть проиллюстрирована

данными, приведенными в табл.1.

Табл.1.

Парниковый газ Основные источники Доля влияния на

глобальное потепление,

Диоксид углерода

(СО

)

Сжигание ископаемого топлива

(77 %), вырубка лесов (23 %)

Хлорфторуглероды

(фреоны) и

родственные

Утечка при различных

промышленных применениях

Метан (СН

) Рисовые плантации, утечка газа,

жизнедеятельность животных

Оксид азота (N

O) Сжигание биомассы, применение

удобрений, сжигание ископаемого

топлива

В настоящее время происходит постоянное увеличение выбросов в атмосферу

«парниковых» газов. Прежде всего, это касается диоксида углерода, образующегося, главным

образом, при сжигании угля и других углеродсодержащих топлив, нефти, газа в топках ТЭЦ,

двигателях автомобилей и т. д. За последние 30-35 лет его выбросы особенно резко возросли.

Увеличиваются также выбросы метана, оксидов азота, галогенуглеродов.

В Российской Федерации весьма уязвимыми к изменениям климата являются сельское, лесное и

водное хозяйства. Это связано, главным образом, с перераспределе-нием осадков и увеличением

числа и интенсивности засух. При непринятии превентивных мер ожидается, что падение

средней продуктивности зернового хозяйства может достигнуть 26 %, а общей продуктивности

растениеводства – порядка 10 %. Резко возрастет поражение лесов вредителями и их гибель от

увеличения пожаров во время засух. Ожидаемые изменения объема и режима стока рек

потребует больших затрат на дополнительное обустройство водохранилищ

гидроэлектростанций. Эти изменения стока приведут также к изменениям уровня внутренних

морей и, как следствие, к неблагоприятным нарушениям прибрежных территорий,

Вместе с тем, следует иметь в виду, что в настоящее время существуют неопределенности и

проблемы в понимании экологических изменений, связанных с глобальным потеплением. Нет

полной ясности в вопросах взаимосвязи изменения климата с химией атмосферы, динамикой

популяций, сообществ и экосистем, а также по некоторым другим направлениям.

Одна из главных проблем сегодня учеными видится в раскрытии соотношения между природно-

обусловленными и антропогенными изменениями климата. В связи с этим весьма важное

значение придается исследованиям внутренней изменчивости климатической системы, в

частности, изучению климатообразующей роли динамики облачного покрова, взаимодействия

атмосферы и океана, роли биосферы и т. д., а также чувствительности климата к внешним

воздействиям.[3]

ПАРНИКОВЫЕ ГАЗЫ

Парниковые газы – газообразные составляющие атмосферы природного, или антропогенного

происхождения, которые поглощают и переизлучают инфракрасное излучение. Антропогенный

рост концентрации в атмосфере парниковых газов приводит к повышению приземной

температуры и изменению климата. [6] 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.[1] Концентрация этих газов в атмосфере также

увеличивается.

ВОДЯНОЙ ПАР

Водяной пар — основной естественный парниковый газ, ответственный более чем за 60 %

эффекта. Прямое антропогенное воздействие на этот источник незначительно. В то же время,

увеличение температуры Земли, вызванное другими факторами, увеличивает испарение и общую

концентрацию водяного пара в атмосфере при практически постоянной относительной влажности,

что, в свою очередь, повышает парниковый эффект. Таким образом, возникает некоторая

положительная обратная связь. С другой стороны, облака в атмосфере отражают прямой

солнечный свет, тем самым увеличивая альбедо Земли, что создает антипарниковый эффект,

несколько уменьшая общее количество поступаемого солнечного излучения и прогрев атмосферы.

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.[6]

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.

МЕТАН

Парниковая активность метана примерно в 21 раз выше, чем у углекислого газа. Время

жизни метана в атмосфере составляет примерно 12 лет. Сравнительно короткое время жизни в

сочетании с большим парниковым потенциалом делает его кандидатом для смягчения

последствий глобального потепления в ближайшей перспективе. Основными антропогенными

источниками метана являются пищеварительная ферментация у скота, рисоводство, горение

биомассы (в т. ч. сведение лесов). Как показали недавние исследования, быстрый рост

концентрации метана в атмосфере происходил в первом тысячелетии нашей эры

(предположительно в результате расширения сельхозпроизводства и скотоводства и выжигания

лесов). В период с 1000 по 1700 годы концентрация метана упала на 40 %, но снова стала расти в

последние столетия (предположительно в результате увеличения пахотных земель, пастбищ и

выжигания лесов, использования древесины для отопления, увеличения поголовья домашнего

скота, количества нечистот, выращивания риса). Некоторый вклад в поступление метана дают

утечки при разработке месторождений каменного угля и природного газа, а также эмиссия метана

в составе биогаза, образующегося на полигонах захоронения отходов.Анализ пузырьков воздуха

во льдах свидетельствует о том, что сейчас в атмосфере Земли больше метана, чем в любое время

за последние 400000 лет.Метан удаляется из атмосферы посредством нескольких процессов.

Баланс между выбросами метана и процессами его удаления в конечном итоге определяет

атмосферные концентрации и время пребывания метана в атмосфере. Доминирующим является

окисление с помощью химической реакции с гидроксильными радикалами (ОН). Метан реагирует

с ОН в тропосфере, производя СН3 и воду. Стратосферное окисление также играет некоторую

(незначительную) роль в устранении метана из атмосферы. На эти две реакции с ОН приходится

около 90% удаления метана из атмосферы. Кроме реакции с ОН известно еще два процесса:

микробиологическое поглощение метана в почвах и реакция метана с атомами хлора (Cl) на

поверхности моря. Вклад этих процессов 7% и менее 2% соответственно.[6]

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 борятся 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.