Какой газ вносит основной вклад в парниковый эффект почему

Обновлено: 07.05.2024

Земля - единственная планета, на которой подтверждено существование жизни, потому что это огромное совпадение, что все ее экосистемы находятся в баланс, достаточно совершенный, чтобы позволить развитие и поддержание живых существ.

В конце концов, Земля - не что иное, как скала диаметром 12742 километра, которая вращается вокруг плазменной сферы, которой является Солнце, со скоростью 107 280 км / ч. Эта ситуация вовсе не идиллическая. Но если мир не является негостеприимным местом, то это связано с совокупностью процессов, которые делают эту скалу домом для нас и остальных организмов.

И из всех процессов, делающих Землю пригодной для жизни планетой, конечно, выделяется парниковый эффект. Природное явление, вызванное так называемыми парниковыми газами, которые, присутствуя в атмосфере, обладают способностью удерживать солнечную радиацию и, таким образом, делают среднюю температуру Земли оптимальной для жизни на ней.

Неправильно рассматриваемый как негатив, парниковый эффект имеет важное значение. Проблема в том, что человеческая деятельность мы выбрасываем в атмосферу больше парниковых газов, чем она может обработать. Итак, давайте посмотрим, что это за газы и как они связаны с изменением климата и глобальным потеплением.

Рекомендуем прочитать: «11 основных причин изменения климата»

Что такое парниковый эффект?

Парниковый эффект, также известный под своим английским названием Парниковый эффект, это природное явление, которое происходит на уровне атмосферы и которое за счет различных процессов, вызванных газами в атмосфере, нагревает поверхность Земли..

Это процесс, который позволяет глобальной температуре Земли быть теплой и стабильной. Таким образом, парниковый эффект гарантирует, что температура Земли находится в оптимальных для жизни диапазонах и что нет больших температурных различий между днем и ночью.

Но как возникает этот парниковый эффект? Парниковый эффект существует благодаря присутствию в атмосфере так называемых парниковых газов (ПГ), которые в основном представляют собой углекислый газ, водяной пар, закись азота, метан и озон. Позже мы изучим их более подробно.

Как бы то ни было, эти парниковые газы, несмотря на то, что они составляют менее 1% от общего количества газов в атмосфере (78% - азот и 28% кислород), благодаря своим химическим свойствам, обладают очень важной способностью поглощать энергию. тепловое излучение и облучает его во всех направлениях атмосферы, тем самым успевая нагреть поверхность Земли.

Когда солнечный свет достигает атмосферы, 30% этого солнечного излучения отражается обратно в космос. Это потеряно. Остальные 70%, однако, проходят через атмосферу и падают на поверхность земли, нагревая ее. Теперь, когда это тепло было произведено на суше и в море, эта энергия будет излучаться обратно в космос. Мы потеряем это.

Но именно здесь в игру вступают парниковые газы, о которых мы поговорим позже. Эти газы, которые, повторяем, вместе они составляют менее 1% состава атмосферы. (а 0,93% - это уже просто водяной пар, поэтому осталось 0,07%), они способны улавливать часть этого тепла, которое отразилось от поверхности земли.

Благодаря своим химическим свойствам и молекулярной структуре парниковые газы поглощают тепловую энергию и излучают ее во всех направлениях в атмосфере, тем самым предотвращая ее возвращение в космос и позволяя частям вернуться в нижние области атмосферы, возвращаясь для нагрева. поверхность Земли.

Парниковые газы предотвращают возврат всего солнечного тепла в космос и его потерю. Парниковый эффект сохраняет тепло, необходимое нам для выживания. Проблема в том, что человеческая деятельность нарушает баланс. Мы выделяем больше парниковых газов, чем должны, больше тепла сохраняется, температуры повышаются, возникает глобальное потепление (с индустриальной эры средняя температура Земли уже поднялась на 1 ° C) и, как следствие, изменение климата мы переживаем.

Чтобы узнать больше: «Парниковый эффект: что это такое и его связь с изменением климата»

Что такое парниковые газы?

99% атмосферы Земли состоит из азота (78%) и кислорода (28%).. А азот и кислород - не парниковые газы. Так это 1% парниковых газов? Нет, не так.

В пределах этого 1% у нас также есть аргон, который не является парниковым газом. Таким образом, менее 1% газов в атмосфере являются парниковыми. Из них 0,93% соответствует водяному пару, который является парниковым эффектом. Таким образом, около 0,07% (что меньше) приходится на другие парниковые газы: углекислый газ, метан, закись азота, озон и знаменитые CFC.

Проблема в том, что, как мы увидим, мы увеличиваем количество этих газов. И мы нарушаем хрупкий баланс парникового эффекта, вызывая глобальное повышение температуры, которое, если мы не будем действовать сейчас, в конечном итоге приведет к все более серьезным последствиям, связанным с изменением климата.

1. Двуокись углерода

Двуокись углерода (CO2) - это бесцветный газ, химическое соединение, состоящее из атома углерода, присоединенного двойными ковалентными связями к двум атомам кислорода. Его текущая концентрация в атмосфере составляет 410 частей на миллион (частей на миллион), что составляет 0,04% всех газов. Это на 47% больше, чем было до индустриальной эпохи., когда уровни были 280 ppm.

Это основной источник углерода для жизни за счет фиксации фототрофными организмами, а также важный парниковый газ. К сожалению, его концентрация в атмосфере, как мы видели, почти удвоилась за последние 200 лет, что является одной из основных причин глобального потепления.

Нефть, природный газ и уголь содержат углекислый газ, который «заперт» в земной коре на протяжении миллионов лет. И с его сжиганием, как для использования ископаемого топлива (для моторизованных транспортных средств), так и для промышленной деятельности, а также для обезлесения (и сжигания древесины) и производства цемента (на долю которого приходится 2% выбросов этого газа), мы опасно увеличиваем его количество.

По факту, По оценкам, только сжигание ископаемого топлива является причиной трех четвертей глобального потепления.. Таким образом, мы можем рассматривать углекислый газ как основной «неестественный» источник парниковых газов.

2. Водяной пар

Водяной пар (H2O) - это газ, который получается при кипячении жидкой воды (или при сублимации льда), и что на земном уровне его основным источником является испарение воды из океанов. Это бесцветный газ без запаха, поэтому, несмотря на то, что может показаться, облака - это не водяной пар. Это крошечные капли жидкой воды.

В любом случае, водяной пар составляет 0,97% от состава атмосферы.Таким образом, хотя это не самый мощный парниковый газ, именно он вносит в него наибольший вклад. Нет соответствующих источников человеческого происхождения, которые дестабилизируют, проблема в том, что с глобальным потеплением океаны испаряются все более и более интенсивно. Это рыба, кусающая за хвост.

3. Метан

Метан (CH4) - простейший молекулярно-алкановый углеводород. Это центральный атом углерода, присоединенный простыми ковалентными связями к четырем атомам водорода. Он производится как конечный продукт метаболизма различных анаэробных микроорганизмов.

Это парниковый газ в 25 раз более мощный, чем углекислый газ, но его концентрация в 220 раз ниже. поэтому в целом он меньше способствует парниковому эффекту. На сектор животноводства приходится 40% выбросов (одна из причин неустойчивости мясной промышленности), как и на сельскохозяйственную деятельность.

4. Закись азота

Закись азота (N2O), более известная как веселящий газ, представляет собой бесцветный газ со сладким и слегка токсичным запахом. Это третий по значимости парниковый газ, и, кроме того, это вещество, вызывающее проблемы в озоновом слое, поскольку оно восстанавливает озон (O3) до молекулярного кислорода (O2).

Закись азота образуется на уровне человека в результате контролируемого термолиза нитрата аммония или также в результате реакции азотной кислоты с аммиаком. Как парниковый газ, он в 300 раз мощнее углекислого газа, хотя, к счастью, он не выпускается в таких больших количествах. На использование удобрений в сельскохозяйственной деятельности приходится 64% выбросов. Закись азота ответственна за 5% искусственного парникового эффекта.

5. Озон

Озон (O3) - это газ, который образуется в результате диссоциации молекулы кислорода (O2), стимулированной ультрафиолетовым излучением, в результате чего свободный кислород (O) быстро связывается с молекулой O2 с образованием этого газа.

Основная функция озона - формирование атмосферного слоя, известного как озоносфера, который толщиной от 10 до 20 км, поглощает от 97% до 99% солнечной радиации, которая достигает Земли. Это фильтр от ультрафиолетового излучения.

И хотя это также парниковый газ, основная проблема заключается в том, что неконтролируемый выброс газов CFC заставил атомы хлора и брома этих газов атаковать молекулы озона, вызывая изменения толщины озоносферы. В любом случае, ситуацию удалось контролировать вовремя, и, по оценкам, к 2050 году значения озона вернутся к норме. Следовательно, проблема с озоном больше связана с его уменьшением, чем с увеличением, в отличие от других газов в этом списке.

Чтобы узнать больше: «Дыра в озоновом слое: причины и последствия»

6. Хлорфторуглероды (ХФУ)

Хлорфторуглероды (известные как CFC) представляют собой производные насыщенных углеводородов, которые получают путем замены атомов водорода атомами фтора и / или хлора. Благодаря своей стабильности и нулевой токсичности они использовались в качестве охлаждающих газов, средств пожаротушения и в качестве соединения для аэрозолей..

Однако после их появления в 1930-х годах мы заметили, что они являются парниковыми газами, в 23 000 раз более мощными, чем углекислый газ, и что они также разрушают молекулы озона.

Они были запрещены в 1989 году, и с тех пор их использование сократилось на 99%.. Но мы не должны забывать, что они существуют в атмосфере более 45 лет, так что, хотя их уровни снижаются на 1% каждый год, они все еще существуют, внося свой вклад в искусственный парниковый эффект.

О парниковом эффекте обычно говорят в связи с изменением климата. Действительно ли парниковый эффект вреден для нас и что нужно о нем знать?

Что такое парниковый эффект?

Парниковый эффект — это естественное явление, которое повышает температуру на нашей планете для комфортного существования.

Как он возникает? На нашу планету поступает солнечная радиация, которая нагревает поверхность. Излучение от солнца коротковолновое, поэтому парниковые газы, которые находятся вокруг Земли, свободно пропускают его. Какую-то незначительную часть солнечного света могут отразить обратно аэрозоли, которые находятся вместе с парниковыми газами в атмосфере Земли.

В свою очередь, когда планета нагревается, она отдает тепловую радиацию — инфракрасное излучение (длинные волны). Но так как излучение длинноволновое, то парниковые газы не дают полностью ему улететь в космос. Частично тепловому излучению все же удается обойти парниковые газы, но значительная доля отражается обратно, что и повышает температуру на Земле.

Первым, кто описал парниковый эффект, стал французский ученый Жан-Батист Жозеф Фурье в 1824 году, его же называют автором термина.

Какие на Земле есть основные парниковые газы

Углекислый газ (CO₂) — считается важнейшим парниковым газом антропогенного происхождения. Углекислый газ возникает и естественным путем при круговороте углерода, но именно человек увеличил его концентрацию в атмосфере на 47% с момента индустриальной революции. [1]

Метан (CH₄) — по своему парниковому эффекту метан считается даже сильнее, чем углекислый газ, но в атмосфере его заметно меньше. Естественные источники — болота и термитники. Антропогенное происхождение — свалки, сельское хозяйство, добыча угля и природного газа.

Закись азота (N₂O) образуется при сжигании твердых отходов и ископаемого топлива. Значительная часть N₂O идет от сельского хозяйства.

Синтетические химические вещества, например, гидрофторуглероды, галогенированные углеводороды, гексафторид серы и другие синтетические газы. Основной источник — это химическая промышленность.

Озон (O₃) — естественным образом встречается в стратосфере и тропосфере Земли и не вызывает значительного парникового эффекта. [2]

Водяной пар — по объему занимает первое место среди всех парниковых газов, однако прямые выбросы водяного пара влияют на парниковый эффект наименьшим образом. [3]

Сам по себе парниковый эффект — благо для нас, так как без него не было бы жизни на Земле. Если представить, что его не существует, средняя температура на Земле составляла бы -18℃, то есть реки и океаны всегда были бы замерзшими и нигде не росли растения. С его же помощью на нашей планете средняя температура достигает +15℃. [4]

Самый сильный парниковый эффект в Солнечной системе существует на Венере. Атмосфера планеты практически полностью состоит из углекислого газа, поэтому температура на поверхности Венеры достигает 475℃.

Причины парникового эффекта

Земля постоянно получает и отдает энергию. По закону сохранения энергии все это должно пребывать в радиационном балансе. Но человек своими действиями вывел систему из баланса. Когда объем парниковых газов увеличивается, они все чаще и чаще не позволяют теплу покинуть атмосферу Земли. Получается, что даже то инфракрасное излучение, которое когда-то улетало в космос, теперь частично остается с нами — глобальная температура повышается.

Ученые пришли к выводу, что средняя температура на Земле выросла на 1,1℃ с конца XIX века. [5] Разница всего в 4℃ ранее приводила к ледниковым эпохам, поэтому эта цифра не такая уж и маленькая. Сложился научный консенсус, что в резком росте парниковых газов в атмосфере виновата хозяйственная деятельность человека. [6]

Что усиливает парниковый эффект:

выбросы производств;
добыча полезных ископаемых;
угольные электростанции;
автомобильные выхлопы;
экстенсивное сельское хозяйство;
эксплуатация зданий;
лесные пожары;
вырубки лесов.

Наибольший парниковый эффект вызывает сжигание топлива, его добыча и транспортировка, производство сырья (цемент, сталь и другие металлы), пищевая промышленность, захоронение и сжигание отходов. На них приходится примерно 70% всех глобальных антропогенных выбросов. [7]

Ученые вывели потенциал глобального потепления, который позволяет сравнить климатические эффекты парниковых газов за различные периоды времени. Например, 1 кг метана поглощает тепловое излучение в 84 раза лучше, чем 1 кг CO₂, если брать 20-летний период. [8]

У газов разное время жизни, например, у метана оно составляет около 12 лет, у N₂O — 114 лет. [9] Часть антропогенных выбросов углекислого газа удаляются из атмосферы в течении нескольких десятилетий, но значительная часть остается в атмосфере вплоть до нескольких тысячелетий.

Последствия парникового эффекта

Изменение температуры прямо пропорционально радиационному воздействию. Ученые уже подсчитали, что если количество CO₂ удвоится, это вызовет потепление от 1,5°C до 4,5°C — это так называемая чувствительность климата. Уже сейчас концентрация углекислого газа в 1,5 раза выше доиндустриального уровня. [10]

Некоммерческий исследовательский центр Oxford Economics опубликовал исследование о влиянии глобального потепления на экономику. Ученые взяли за основу показатель оптимальной температуры, при которой люди работают максимально производительно, а сельскохозяйственные культуры дают наибольший урожай. Эксперты определили этот показатель в 15°C. Государства, в которых среднегодовая температура ниже этого значения, могут получить небольшие преимущества от потепления. Страны с более жарким климатом, наоборот, понесут ущерб.

В ходе исследования специалисты из Oxford Economics проанализировали данные о положении в 203 развитых и развивающихся странах и спрогнозировали падение мирового ВВП на 20% к 2100 году. Такой вывод основан на предположении, что средняя температура продолжит расти с такой же скоростью, что и сейчас (примерно на 0,2°C в десятилетие). Выводы специалистов из Oxford Economics подтверждают результаты более раннего исследования, которое в 2015 году опубликовали ученые из Стэнфордского университета и Калифорнийского университета в Беркли.

По мнению экспертов из Oxford Economics, больше всего пострадает экономика Индии: ВВП на душу населения в стране упадет на 90% к 2100 году, если выбросы парниковых газов в атмосферу не снизятся. Специалисты также предположили, каким мог бы быть этот показатель в разных странах, если бы средняя температура была на 1,1°C ниже. Согласно прогнозу, он был бы значительно выше. Например, ВВП на душу населения в Нигерии мог бы быть на 35% больше, чем сейчас.

Пути решения

Существует множество путей решения проблемы, которые можно условно разделить на фантастические и реальные.

К фантастическим относится предложение распылить частички серебра в стратосфере, чтобы те отражали как можно больше солнечного света. Так Солнце не будет нагревать нашу планету, а та в свою очередь меньше будет отдавать тепла. По этой же причине некоторые ученые предлагают искусственно вызывать облака, так как они способны отражать солнечный свет, поступающий на Землю. [11]

Что можно реально делать уже сейчас, чтобы парниковый эффект не навредил нам в будущем:

Парниковые газы поглощают отраженную энергию Солнца, делая атмосферу Земли более теплой. Большая часть солнечной энергии достигает поверхности планеты, а часть отражается обратно в космос. Некоторые газы, присутствующие в атмосфере, поглощают отраженную энергию и перенаправляют ее обратно на Землю в виде тепла. Газы, ответственные за это, называются парниковыми газами, поскольку они играют ту же роль, что и прозрачный пластик или стекло, покрывающие теплицу.

Парниковые газы и деятельность человека

Некоторые парниковые газы выделяются естественным путем в результате лесных пожаров, вулканической активности и биологических процессов. Однако, начиная с возникновения промышленной революции на рубеже XIX века, люди выпускали в атмосферу все большее количество парниковых газов. Это увеличение ускорилось с развитием нефтехимической промышленности.

Парниковый эффект

Тепло, отраженное от парниковых газов, производит измеримое потепление поверхности Земли и океанов. Это глобальное изменение климата оказывает широкомасштабное воздействие на лед, океаны, экосистемы и биоразнообразие Земли.

Основные парниковые газы Земли:

Водяной пар

Водяной пар является наиболее сильным и важным из парниковых газов Земли. Количество водяного пара в атмосфере не может быть непосредственно изменено деятельностью человека – оно определяется температурой воздуха. Чем теплее, тем выше скорость испарения воды с поверхности. В результате, увеличенное испарение приводит к большей концентрации водяного пара в нижней атмосфере, способной поглощать инфракрасное излучение и отражать его вниз.

Углекислый газ (CO2)

Углекислый газ является самым важным парниковым газом. Он высвобождается в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива, извержения вулканов, разложения органических веществ и передвижения транспортных средств. Процесс производства цемента приводит к выбросу большого количества углекислого газа. Вспашка земли также вызывает высвобождение большого количества углекислого газа, обычно хранящегося в почве.

Растительная жизнь, которая поглощает СО2 в процессе фотосинтеза, является важным естественным хранилищем углекислого газа. Морская жизнь также может поглощать растворенный в воде CO2.

Метан

Метан (CH4) – второй наиболее важный парниковый газ после двуокиси углерода. Он более сильный, чем CO2, но присутствует в атмосфере в гораздо меньших концентрациях. CH4 может находится в атмосфере в течение более короткого времени, по сравнению с CO2 (время пребывания CH4 составляет примерно 10 лет, по сравнению с сотнями лет для CO2). Природные источники метана включают в себя: водно-болотные угодья; горение биомассы; процессы жизнедеятельности крупного рогатого скота; выращивание риса; добыча, сжигание и переработка нефти или природного газа и др. Основным природным поглотителем метана является сама атмосфера; другим – почва, где метан окисляется бактериями.

Как и в случае с СО2, деятельность человечества увеличивает концентрацию СН4 быстрее, чем метан поглощается естественным образом.

Тропосферный озон

Следующим наиболее значительным парниковым газом является тропосферный озон (O3). Он образуется в результате загрязнения воздуха и его следует отличать от естественного стратосферного О3, который защищает нас от многих разрушительных солнечных лучей. В нижних частях атмосферы озон возникает при разрушении других химических веществ (например, оксидов азота). Этот озон считается парниковым газом, но он недолговечен и хотя способен в значительной степени способствовать потеплению, его последствия обычно локальные, а не глобальные.

Второстепенные парниковые газы

Второстепенными парниковыми газами выступают оксиды азота и фреоны. Они являются потенциально опасными для окружающей среды. Однако в связи с тем, что их концентрации не такие значительные как вышеупомянутых газов, оценка их влияния на климат полностью не изучена.

Оксиды азота

Оксиды азота находятся в атмосфере благодаря естественным биологическим реакциям в почве и воде. Тем не менее большое количество выделяемого оксида азота вносит значительный вклад в глобальное потепление. Основным источником является производство и использование синтетических удобрений в сельскохозяйственной деятельности. Моторные автомобили выделяют оксиды азота при работе на ископаемых видах топлива, таких как бензин или дизельное топливо.

Фреоны

Фреоны представляют собой группу углеводородов с различными видами использования и характеристиками. Хлорфторуглероды широко используются в качестве хладагентов (в кондиционерах и холодильниках), вспенивателей, растворителей и др. Их производство уже запрещено в большинстве стран, но они по-прежнему присутствуют в атмосфере и наносят ущерб озоновому слою. Гидрофторуглероды служат альтернативой более вредным озоноразрушающим веществам, и вносят гораздо меньший вклад в глобальное изменение климата на планете.

Парниковый эффект зачастую имеет плохую славу из-за его непосредственного воздействия на глобальное потепление, но, по правде говоря, мы не можем жить без него.

Причины парникового эффекта

Жизнь на Земле зависит от энергии Солнца. Около 30 % солнечного света, который направляется к Земле, отталкивается от внешней атмосферы и рассеивается в космосе. Остальной достигает поверхности планеты и снова отражается вверх, как тип медленно движущейся энергии, называемой инфракрасным излучением.

Тепло, вызванное инфракрасным излучением, поглощается парниковыми газами, такими как водяной пар, углекислый газ, озон и метан, что замедляет его выход из атмосферы.

Хотя парниковые газы составляют лишь около 1 % атмосферы Земли, они регулируют наш климат, захватывая тепло и удерживая его в виде теплого воздушного одеяла, окружающего нашу планету.

Этот феномен – это то, что ученые называют парниковым эффектом. Считается, что без него средняя температура на Земле будет более прохладной (примерно на 30° С), а это слишком холодно, чтобы поддерживать большинство существующих экосистем.

Влияние человеческой деятельности на парниковый эффект

Хотя парниковый эффект является необходимым условием для жизни на Земле, его может быть слишком много.

Проблемы начинаются, когда человеческая деятельность искажает и ускоряет естественный процесс, создавая больше парниковых газов в атмосфере, чем необходимо для формирования идеальной температуры на планете. К такой антропогенной деятельности можно отнести:

Сжигание природного газа, угля и нефти, которое повышает уровень углекислого газа в атмосфере, нарушая баланс между выбросом и накапливанием газа растениями и водорослями.
Некоторые методы ведения сельского хозяйства и другие виды землепользования увеличивают уровни метана и оксид азота. Даже обнажение почв при вспашке приводит к выбросу углекислого газа.
Многие заводы производят длительные промышленные газы, которые не исчезают естественным образом, но вносят значительный вклад в усиленный парниковый эффект и глобальное потепление. также способствует глобальному потеплению. Деревья поглощают углекислый газ и выделяют кислород в процессе фотосинтеза, что помогает создать оптимальный баланс газов в атмосфере. Однако, поскольку все больше деревьев вырубаются, чтобы освободить место для ведения сельского хозяйства и сгорают из-за лесных пожаров, эта важная функция не выполняется. По крайней мере, часть ущерба может быть компенсирована, когда молодые леса вырастают и захватывают тонны углерода.
Рост населения является еще одним фактором глобального потепления, поскольку все больше людей используют ископаемое топливо для отопления, транспортировки и производства, а уровень парниковых газов продолжает увеличиваться. Также растет отрасль сельского хозяйства, ведь необходимо накормить миллионы людей, при этом в атмосферу попадает больше парниковых газов.

В конечном счете, больше парниковых газов приводит к большему инфракрасному излучению, что постепенно увеличивает температуру поверхности Земли, воздуха в нижней атмосфере и океанических вод.

Быстрое увеличение средней глобальной температуры

Повышение температуры Земли растет с беспрецедентной скоростью. Чтобы понять, насколько быстро глобальное потепление ускоряется, рассмотрим следующие факты:

В течение всего 20-го века средняя глобальная температура увеличивалась примерно на 0,6°С.

По оценкам ученых, к 2100 году средняя глобальная температура будет повышаться на 1,4 – 5,8°С.

Ученые согласны с тем, что даже небольшое увеличение глобальной температуры приводит к значительным изменениям климата и погоды, влияет на облачный покров, осадки, характер ветра, частоту и силу штормов, а также смену сезонов.

Повышение температуры приводит к повышению уровня моря, разрушению инфраструктуры и сокращению количества пресной воды, поскольку затопление происходит вдоль береговых линий по всему миру, и соленая вода поступает вглубь стран.
Многие из находящихся под угрозой исчезновения видов в мире вымерли, поскольку повышение температуры изменило их среду обитания и повлияло на сезонные явления.
Также страдают миллионы человек, особенно бедные люди, которые живут в неблагополучных местах или зависят от земли для выживания. Рост температуры может повлиять на производство, переработку и распространение продуктов питания, а также на национальную безопасность.
Определенные болезни, переносимые животными, такие как малярия и болезнь Лайма, станут более распространенными, поскольку теплые климатические условия способствуют этому.

Выбросы углекислого газа – большая проблема

В настоящее время усиление парникового эффекта на 60% вызвано углекислым газом, а его уровень в атмосфере увеличивается более чем на 10 % каждые 20 лет.

Если выбросы углекислого газа продолжат расти нынешними темпами, то уровень газа в атмосфере, вероятно, удвоится или, возможно, даже утроится, в течение 21-го века.

Изменения климата неизбежны

По мнению Организации Объединенных Наций, некоторые изменения климата уже неизбежны из-за выбросов, которые произошли в самом начале промышленной революции.

Хотя климат Земли постепенно реагирует на внешние изменения, многие ученые считают, что глобальное потепление уже имеет значительный импульс благодаря 150-летней индустриализации во многих странах мира. В следствии этого, глобальное потепление будет по-прежнему влиять на жизнь на Земле в течение сотен лет, даже если выбросы парниковых газов уменьшатся.

Как уменьшить глобальное потепление?

Чтобы уменьшить эти долгосрочные последствия, многие страны, организации и отдельные лица принимают меры по сокращению выбросов парниковых газов и замедления глобального потепления. Это происходит за счет сокращения зависимости от ископаемого топлива, увеличения использования возобновляемых источников энергии, насаждения лесов и принятия решений по выбору образа жизни, которые помогают поддерживать здоровье окружающей среды.

Парниковый газ (сокращённо ПГ) – это газообразная составляющая воздушной оболочки Земли естественного или антропогенного происхождения, поглощающая и отражающая инфракрасное электромагнитное излучение. Увеличение концентрации таких газов в атмосфере приводит к парниковому эффекту, что может стать причиной глобального потепления и экологической катастрофы.

Основные парниковые газы Земли

Парниковыми газами называют целый ряд газообразных веществ, способных задерживать тепловое излучение небесных тел. На Марсе и Венере преобладающим ПГ является двуокись углерода CO₂, составляющая 95,32% и 96,5% атмосфер этих планет соответственно.

Основные ПГ Земли (в порядке влияния на тепловой баланс) – водяной пар, двуокись углерода, метан, озон. Концентрация остальных элементов незначительна, и не оказывает на состояние атмосферы ощутимого воздействия.

Газ	Формула	Вклад
Водяной пар	H₂O	36-72%
Диоксид углерода	CO₂	9-26%
Метан	CH₄	4-9%
Озон	O₃	3-7%

Водяной пар

Водяной пар (H₂O) – главный природный парниковый газ. На его долю приходится более 60% влияния на терморегуляцию нашей планеты. Потепление климата провоцирует усиленное испарение влаги, повышающее парниковый эффект. При этом образуются облака, частично отражающие прямой солнечный свет. Происходят атмосферные процессы, противоположные парниковому эффекту. Уменьшается суммарная солнечная радиация, удаётся избежать перегрева тропосферы.

Углекислый газ

Двуокись углерода составляет 0,03% атмосферы. Источниками диоксида углерода (CO₂) в воздухе служат выбросы веществ во время и после извержений вулканов, антропогенные факторы (производственные процессы, сжигание топлива), продукты жизнедеятельности (метаболизма, дыхания, гниения) живых организмов. Основные характеристики углекислоты: вещество без цвета и запаха, тяжелее воздуха, в больших количествах имеет кисловатый привкус и может вызывать отравления. В результате вырубки лесов, поглощающих CO₂, концентрация в атмосфере выросла на 46% в период с 1750 по 2017 годы (с 280 до 405 ppm).

Метан

Метан (CH₄) продуцируется микроорганизмами, появляется вследствие биологических процессов на болотах, выделяется при горении лесов, его источниками служат домашнее животноводство и рисоводство. Период распада составляет 10-12 лет, но, несмотря на сравнительно короткий период жизни и небольшую концентрацию, в сравнении с двуокисью углерода, эффект от метана в 25 раз сильнее. Благодаря деятельности человека, газ накапливается быстрее, чем поглощается естественным образом, увеличивая угрозу возникновения глобального потепления.

Тропосферный озон

Озоновый слой находится в стратосфере на высоте 20-25 км и защищает нашу планету от УФ-излучения. В отличие от него, тропосферный озон (O₃) приводит к усилению парникового эффекта, загрязняет атмосферу, подавляет наращивание растениями биомассы. Синтезируется при реакции оксида азота с окисью углерода в присутствии солнечного света, водяных паров и кислорода. Главные источники появления в атмосфере – транспорт, химические и промышленные выбросы. Превышения ПДК носят локальный характер, так как озон быстро разрушается.

Антропогенные парниковые газы

Антропогенные ПГ относятся к группе второстепенных или потенциально опасных для окружающей среды веществ. Их концентрация в воздухе незначительна или воздействие на климат не достаточно изучено. При этом нельзя недооценивать их влияние. Например, по данным Анджелы Хонг из Торонтского университета (Канада), перфтортрибутиламин, образующийся при производстве алюминия, за 100 лет в 7,1 тыс. раз сильнее прогревает землю, чем диоксид углерода.

Фреоны, хладоны

Основными источниками фреонов и хладонов являются холодильные установки, кондиционеры и аэрозоли. Считается, что содержащие хлор и бром фреоны разрушают озоновый слой, способствуя появлению озоновых дыр. Попадая в атмосферу, компоненты фреонов под воздействием УФ-лучей разлагаются и вступают в реакцию с озоном.

Оксиды азота

Оксид азота (N₂O) выделяется в воздух из почвы и при производстве минеральных удобрений.

Его парниковая активность в 298 раз сильнее, чем у CO₂_. За прошедшие 250 лет концентрация N₂O в атмосфере возросла на 22%.

Галогенированные углеводороды

Представляют собой органические соединения, содержащие в составе связь «углерод-галоген». Их синтезируют промышленным способом. Несмотря на небольшую концентрацию в воздухе, имеют высокое число потенциала глобального потепления (ПГП).

Источники выбросов таких газов

Естественный парниковый эффект необходим для поддержания жизни. Без него средняя температура на Земле составляла бы примерно -18 0 C. Сбалансированное природное количество газов пропускает солнечную радиацию, поглощая инфракрасное излучение, отражающееся от поверхности Земли. В результате почва и воздух нагреваются до комфортной для жизни температуры.

Градирни угольной электростанции в Линкольншире, Великобритания.

С развитием промышленности, вклад в выбросы ПГ от отходов производства внёс дисбаланс в устоявшееся равновесие.

Увеличение концентрации газов привело к «усиленному» парниковому эффекту, повышающему общий температурный фон.

Естественные источники

Список основных естественных источников парниковых газов.

Испарение влаги Мирового океана.
Выброс вулканами во время извержения газов и пыли. Ежегодно в атмосферу поступает 0,15–0,26 млрд. тонн диоксида углерода.
Лесные пожары.
Продукты жизнедеятельности флоры и фауны.

Антропогенные источники

Энергетика. Выбросы от сжигания топлива: торфа, угля, нефтепродуктов (до 29% всех антропогенных выбросов).
Промышленность (18%).
Транспорт (13%).
Сельское хозяйство (11%).
Сжигание газа в факелах и утечка метана (8%).
Сжигание топлива в домах для обогрева и приготовления еды (8%).
Лесное хозяйство: вырубка и пожары (5%).
Бытовые и промышленные отходы, мусор (4%).
Осушение болот (3%).

Влияние на окружающую среду

Согласно теории Жана Батиста Жозефа Фурье, озвученной впервые в 1827 году, парниковые газы, попадая в воздух, оказывают влияние на климат. Возникает парниковый эффект – повышение t 0 нижних слоёв атмосферы, по сравнению с эффективной температурой. Само по себе потепление не опасно, но оно может привести к необратимым последствиям.

Резко изменится климат, вызвав глобальное потепление. Из-за таяния льдов Арктики и Антарктики повысится уровень Мирового океана, затопив часть суши.
В высокогорье растают ледники, питающие реки. Сократятся запасы пресной питьевой воды.
В краткий период изменятся характеристики всех экосистем, приведя к вымиранию многих видов растений и животных.

Альтернативное мнение.

Часть учёных называют «пиар» глобального потепления афёрой века, под которую выделяют большие средства.

По мнению академика Котлякова, профессора Клименко и других географов, происходит естественное цикличное потепление (не первое на Земле), вслед за которым придёт похолодание. Они считают, что повлиять на природные явления планетарного масштаба человечество не может, но бороться с вредными выбросами всё равно необходимо.

Расчет выбросов парниковых газов

Расчёт выбросов ПГ проводится за длительный период. Водяной пар, не представляющий опасности для экосистем, в формуле не учитывается. Все выбросы рассматривают комплексно. При расчёте учитываются следующие факторы.

Устанавливают количество топлива, сжигаемого за 1 год.
Умножают объём на коэффициент, рассчитанный для каждого газа в отдельности.
Вносят в отчёт суммарные данные по каждому компоненту.

Для удобства вычислений за эталон принят углекислый газ, его коэффициент равен 1. Остальные элементы пересчитывают, отталкиваясь от его значений. Например, выброс 1 т метана приводит к такому же эффекту, как 21 т CO₂, поэтому коэффициент метана (CH₄) равен 21.

ПГ не являются загрязняющими веществами, оказывающими прямое вредное воздействие на здоровье человека, поэтому важно выявлять не отдельные места их концентрации, а абсолютные значения в масштабах всей планеты, дающие представление о вероятности глобального потепления.

Пути решения данной экологической проблемы

Россия активно участвует во всемирных программах по борьбе с выбросами парниковых газов, оказывающих отепляющее влияние на климат. В рамках Киотского протокола и Рамочной конвенции ООН наша страна принимает комплекс мер, направленных на решение экологической проблемы.

Сокращение выбросов газов

По данным Сергея Лаврова, за последние 20 лет выбросы парниковых газов в энергетическом секторе снизились на 37%.

Положительное воздействие на климат произошло благодаря установке современных очистных сооружений на заводах, прекращению сжигания попутных газов «Газпромнефтью», закрытию части предприятий из-за кризиса.

Использование альтернативных источников энергии

Такие источники энергии позволяют полностью избежать вредных выбросов ПГ в атмосферу. Сейчас в странах Западного и Восточного полушария уже работают солнечные, ветряные, волновые, приливные, геотермальные электростанции, ГЭС. Применение биотоплива является «меньшим злом», чем использование традиционных источников энергии, но способствует не охране, а разрушению окружающей среды (вырубка лесов, сокращение площади сельскохозяйственных земель).

Современные технологии по удалению газов из атмосферы

Главную опасность представляет диоксид углерода, перешедший в 2013 г опасную отметку в 400 ppm.

Научные институты и крупные корпорации разрабатывают новые методики по удалению газов из атмосферы. Какие из них окажутся жизнеспособными, покажет время, ведь себестоимость вывода из атмосферы 1 т CO₂ обходится в 600 $.

Двуокись углерода улавливается из воздуха модулем, содержащим химический раствор. Молекулы CO₂ абсорбируются, проходят цикл регенерации. Из жидкости выделяется чистый диоксид углерода, который используют в промышленных целях.
Профессор Ланкер из США разработал модель «искусственного дерева». Его листья поглощают оксид углерода в 1 тыс. раз эффективнее живого растения. Листья из пластика обработаны смолой, содержащей карбонат натрия, абсорбирующий CO_2.

В горной промышленности научились собирать сопутствующей добыче метан, не давая CH₄ попасть в атмосферу. Его откачивают через патрубки герметичной камеры во время отработки пластов породы.

Проблемы парниковых газов в России

По кратким данным доклада Минприроды РФ “О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2018 году”, наша страна заняла 4 место в мире по выбросу ПГ.

В связи с остротой проблемы, Совет Федерации готовит законопроект, позволяющий регулировать выбросы в атмосферу.

Одновременно правительство разрабатывает стратегию снижения концентрации опасных газов в атмосфере на период до 2050 года. Рассматривается возможность использования альтернативных источников, усиливаются меры по сохранению лесов, поглощающих большую часть вредных компонентов.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: