Парниковый эффект – способность (газов в атмосфере) в большей степени пропускать к поверхности Земли солнечную радиацию по сравнению с тепловым излучением, испускаемым нагретой Солнцем Землей. В результате температура поверхности Земли и приземного слоя воздуха выше, чем она была бы при отсутствии парникового эффекта. Средняя температура поверхности Земли равна плюс 15°С, а без парникового эффекта она была бы минус 18°! Парниковый эффект – один из механизмов жизнеобеспечения на Земле.

Деятельность человека за последние 200 лет, и в особенности после 1950 г., привели к продолжающемуся и в настоящее время повышению концентрации в атмосфере газов, обладающих парниковым эффектом. Неизбежно последовавшая за этим реакция атмосферы заключается в антропогенном усилении естественного парникового эффекта. Суммарное антропогенное усиление парникового эффекта +2,45 ватт/м2 (Международный Комитет по изменению климата IPCC).

Парниковый эффект каждого из таких газов зависит от трех основных факторов:


а) ожидаемого парникового эффекта на протяжении ближайших десятилетий или веков (например, 20, 100 или 500 лет), вызываемого единичным объемом газа, уже поступившим в атмосферу, по сравнению с эффектом от углекислого газа, принимаемым за единицу;

б) типичной продолжительности его пребывания в атмосфере, и

в) объема эмиссии газа.

Комбинация первых двух факторов носит название “Относительный парниковый потенциал” и выражается в единицах от потенциала СО2.

Газы с парниковым эффектом:

Роль водяного пара, содержащегося в атмосфере, в общемировом парниковом эффекте велика, но трудно определима однозначно. При потеплении климата содержание водяного пара в атмосфере будет увеличиваться, тем самым усиливая парниковый эффект.

Диоксид углерода, или углекислый газ (СО2) ( 64% в парниковом эффекте), отличается, по

сравнению с другими парниковыми газами, относительно низким потенциалом парникового эффекта, но довольно значительной продолжительностью существования в атмосфере – 50–200 лет и сравнительно высокой концентрацией. Концентрация углекислого газа в атмосфере в период с 1000 по 1800 гг. составляла 270–290 частей на миллион по объему (ppmv), а к 1994 г. она достигла 358 ppmv и продолжает расти. Может достигнуть 500 ppmv к концу XXI века. Стабилизация концентрации может быть достигнута посредством значительного сокращения объема выбросов. Основной источник поступления углекислого газа в атмосферу – сжигание горючих ископаемых (угля, нефти, газа) для производства энергии.


Источники СО2

(1) Поступление в атмосферу вследствие сжигания горючих ископаемых и производства цемента 5,5±0,5

(2) Поступление в атмосферу вследствие трансформации ландшафтов в тропической и экваториальной зонах, деградация почв 1,6±1,0

Поглощение различными резервуарами

(3) Аккумуляция в атмосфере 3,3±0,2

(4) Аккумуляция Мировым океаном 2,0±0,8

(5) Аккумуляция в биомассе Северного полушария 0,5±0,5

(6) Остаточный член баланса, объясняемый поглощением СО2 экосистемами суши (фертилизация и др.) = (1+2)-(3+4+5)=1,3±1,5

Увеличение концентрации диоксида углерода в атмосфере должно стимулировать процесс фотосинтеза. Это так называемая фертилизация, благодаря которой, по некоторым оценкам, продукция органического вещества может возрасти на 20–40 % при удвоенной по сравнению с современной концентрацией углекислого газа.

Метан (СН4) — 19 % от общей его величины парниковых газов (на 1995 г.). Метан образуется в анаэробных условиях, таких как естественные болота разного типа, толща сезонной и вечной мерзлоты, рисовые плантации, свалки, а также в результате жизнедеятельности жвачных животных и термитов. Оценки показывают, что около 20% суммарной эмиссии метана связаны с технологией использования горючих ископаемых (сжигание топлива, эмиссии из угольных шахт, добыча и распределение природного


газа, переработка нефти). Всего антропогенная деятельность обеспечивает 60–80 % суммарной эмиссии метана в атмосферу. В атмосфере метан неустойчив. Он удаляется из нее вследствие взаимодействия с ионом гидроксила (ОН) в тропосфере. Несмотря на этот процесс, концентрация метана в атмосфере увеличилась примерно вдвое по сравнению с доиндустриальным временем и продолжает расти со скоростью около 0,8 % в год.

Рост температуры и увеличение увлажненности (то есть продолжительности нахождения территории в анаэробных условиях) еще более усиливают эмиссию метана. Это характер-

ный пример положительной обратной связи. Наоборот, снижение уровня грунтовых вод из-за пониженной увлажненности должно приводить к уменьшению эмиссии метана (отрицательная обратная связь).

Текущая роль оксида азота (N2O) в суммарном парниковом эффекте составляет всего около 6%. Концентрация оксида азота в атмосфере также увеличивается. Предполагается, что его антропогенные источники приблизительно вдвое меньше естественных. Источниками антропогенного оксида азота является сельское хозяйство (в особенности пастбища в тропиках), сжигание биомассы и промышленность, производящая азотсодержащие вещества. Его относительный парниковый потенциал (в 290 раз

выше потенциала углекислого газа) и типичная продолжительность существования в атмосфере (120 лет) значительны, компенсируя его невысокую концентрацию.

iv>

Хлорфторуглероды (ХФУ) – это вещества, синтезируемые человеком, и содержащие хлор, фтор и бром. Они обладают очень сильным относительным парниковым потенциалом и значительной продолжительностью жизни в атмосфере. Их итоговая роль в парниковом эффекте составляет 7%. Производство хлорфторуглеродов в мире в настоящее время контролируется международными соглашениями по защите озонового слоя, включающими и положение о постепенном снижении производства этих веществ, замене их на менее озонразрушающие с последующим полным его прекращением. В результате концентрация ХФУ в атмосфере начала сокращаться.

Озон (О3) – важный парниковый газ, находящийся как в стратосфере, так и в тропосфере. Он влияет как на коротковолновую, так и на длинноволновую радиацию, и потому итоговые направление и величина его вклада в радиационный баланс в сильной степени зависят от вертикального распределения содержания озона, в особенности на уровне тропопаузы. Оценки указывают на положительную результирующую +0,4 ватт/м2.

Источник: studopedia.ru

Причины усиления парникового эффекта

Причиной парникового эффекта является накопление в атмосфере парниковых газов из-за антропогенных факторов. Основными факторами являются:

  1. Вырубка лесов и увеличение севооборота.
  2. Сжигание нефти в виде бензина и керосина.
  3. Использование угля и газа для выплавки стали и производства электроэнергии.

Практически любая человеческая деятельность сопровождается выбросами в атмосферу. Большая часть из них ведет к усилению парникового эффекта.

Парниковые газы.

К парниковым газам относят водяные пары, метан, углекислый газ, озон, оксиды азота и фреоны.

Схема выбросов парниковых газов

В экологических моделях основной движущей силой процесса является углекислый газ. Однако в результате последних исследований была выдвинута идея об исследовании комплексного влияния газов. Углекислый газ влияет на парниковый эффект медленно и неотвратимо, но остальные газы способны влиять на атмосферу уже сейчас, к тому же менее изучены. Научное сообщество долгое время не обращало влияния на метан или фреоны, из-за чего не выработаны средства противодействия.

Водяной пар

Водяной пар самый большой по содержанию в атмосфере парниковый газ, ученые утверждают, что 72 процента парникового эффекта обеспечивается водяными парами.

Круговорот водяного пара в атмосфере

>

При этом имеется в виду не сам пар, а положительная обратная связь его и углекислого газа. Дело в том, что воздействие углекислого газа удваивается, в результате температура повышается, увеличивается испарение воды. Это приводит к образованию большего количества облаков и как следствие, к задержке проникновения солнечных лучей на планету. При этом, водяные пары имеют и наибольший положительный эффект, играя роль стабилизатора температур.

В городе Инсалах, который находится в стране Алжир, перепад температур летом составляет 55 градусов. Эффект вызван малым количеством водяных паров над городом.

Поэтому сам по себе водяной пар не опасен: он задерживает лишь 72 Вт/м2, тогда как углекислый газ 120 Вт/м2, но пар увеличивает чувствительность атмосферы к углекислому газу, а значит и к антропогенной деятельности.

Углекислый газ

Углекислый газ в разных местах атмосферы составляет от 9 до 26 процентов общего количества газов, образующих парниковый эффект. Это наиболее опасный из всех парниковых газов. Сам по себе СО2 не так опасен, но именно он является катализатором, ускоряющим катастрофу.

В огромных количествах газ попадает в атмосферу исключительно из-за деятельности человека. В обмене углерода газ связывается растениями, которые затем поедаются животными, элемент идет вверх по пищевой цепочке, пока верхнее животное или человек не умирает, попадая в землю вместе с накопленным за всю жизнь количеством углерода. В земле в результате тысячелетних процессов углерод из костей превращается в совершенно новое образование: нефть и керосин.


В настоящее время все огромные запасы, которые почва собирала в себя в течение миллионов лет, выбрасываются в атмосферу за несколько десятилетий. Это нарушает сложившийся баланс : углерод просто не успевает вернуться в цикл обмена и накапливается в атмосфере.

Существует ошибочное мнение, что потепление, это естественный процесс, предназначенный для связывания углерода. Вода способна растворять углекислый газ, который потом выпадет в осадок в виде известняков. А количество воды увеличивается с потеплением климата, за счет таяния ледников и ледяных шапок. Но в учет не берется таяние вечной мерзлоты, в которой содержится много органического вещества — старые листья, корни растений, которые росли там 1000 лет назад. При глобальном потеплении вечная мерзлота начинает  таять, а ее содержимое гниет, выделяя при этом диоксид углерода.

Метан

Парниковые газы и парниковый эффект

Метан долгое время был недооценен в вопросе влияния на парниковый эффект. Газ склонен распадаться на элементы в атмосфере за 10 лет, что для атмосферы считается мизерным сроком. Но при этом его влияние на парниковый эффект в 10 раз больше углекислого газа. И при этом до сих пор неясен механизм образования метана в атмосфере.


Традиционно считается, что метан выделяется в результате процессов ферментации в желудках животных. Но тогда непонятно, почему с 1995 до 2006 года содержание метана в атмосфере держалось на одном уровне, а с 2006 и до сегодняшнего дня планомерно повышается каждый год на одно и то же число долей? Только после исследований ученого Дрю Шиндела стали идти обсуждения новых экологических моделей, с учетом пересмотра воздействия метана на атмосферу.

Сам по себе газ составляет всего от 4 до 9 процентов. Выделяется метан в результате процессов ферментации в желудках животных. В особенности коров. Поэтому процесс роста населения земли, вызывающий рост потребления пищи, а, следовательно, рост кормовых животных косвенно влияет на развитие парникового эффекта. Вместе со стадами растут и могильники, так же выделяющие метан, к тому же свой вклад вносят и утечки газа в процессе разработки месторождений.

Отжиг метана на месторождениях


Озон

Озон по школьной привычке все считают полезным. Но каждый газ полезен на своем месте. Есть два типа озона: содержащийся в озоновом слое и тропосферный озон. Первый защищает землю от ультрафиолетового излучения, тогда как последний угнетает растения, ухудшая их способность к фотосинтезу. В результате возрастает количество углекислого газа в атмосфере. Влияние газа оценивается в 25 процентов от влияния СО2, но при этом озон увеличивает действие самого углекислого газа в два раза. Многие ученые отмечают, что именно из-за повышенных концентраций озона в прошлом, земля потеряла способность к поглощению углекислоты. Тропосферный озон образуется в результате химической реакции оксидов азота, угарного газа и органических соединений. Катализаторами выступают кислород и солнечный свет.

Озон

На практике сочетание этих веществ стало возможным из-за развития транспорта и выбросов продуктов горения угля в атмосферу. Распределение газа по земному шару крайне неравномерно, из-за условий образования. Наибольшее количество скапливается в жарких странах и жаркую погоду. Увеличение озона не критично, но снижение уровня озона даст возможность частично нивелировать воздействие углекислого газа.

Согласно исследованиям, если опустить уровень озона до пределов нормы, можно сгладить воздействие углекислого газа на ближайшие 20 лет.

Оксиды азота

Оксид азота это пятый по значимости парниковый газ. Он в 298 раз активнее углекислого газа, вклад в глобальное потепление оценивается как 6 процентов общего воздействия парниковых газов. Оксиды азота образуются в результате производства удобрений, необходимых для повышения плодородности почвы.


Молекулы оксида азота

Человечество неспособно отказаться от такого вида удобрений, но они нарушают круговорот азота в природе. Единственные культуры, которые могут связать азот, находящийся в атмосфере, это бобовые и соя. Только они способны заключить атмосферный азот в своих корнях, для дальнейшей переработки.К сожалению, посадка этих культур в разы меньше использования азота для удобрений. Именно избытку этого газа человечество обязано кислотными дождями.

Фреоны

Фреоны, это группа газов с низкой температурой кипения. Они используются в холодильном оборудовании. Любая сплит-система, холодильник или морозильная камера невозможна без фреона. За последние годы содержание веществ в установках сократилось, но не исчезло полностью.

Баллоны с фреонами

Наметилась обратная тенденция: с повышением температуры в результате парникового эффекта, человечество все больше нуждается в фреоне, как основном элементе холодильных установок. Без сплит-систем не будет работать ни один офис, больница или торговый центр.

Фреоны оказывают действие в 1300-8500 раз большее, чем углекислый газ. При этом количество газов оценивается в сотые доли процента. В сравнении с прочими газами, количество фреонов настолько мало, что его воздействие трудно оценить.

Читайте также: Происхождение и образование углекислого газа.

Последствия парникового эффекта

Все последствия парникового эффекта, связаны с повышением температур. Что будет с Землей и человечеством, если температура поднимется на 5, 10, 15 градусов? Ученые давно составили примерный список проблем, которые придут с развитием парникового эффекта

Влияние на климат земли

Повышение температуры вызывает таяние вечной мерзлоты. Снег и лед, которые веками накапливались на полюсах, сейчас находятся в процессе разморозки. Это повлечет рост уровня воды в мировом океане. Низменные города, такие как Рим или Санкт-Петербург будут затоплены. Человеку придется постоянно бороться с повышением воды, начнется новое переселение народов. Наиболее плодородные земли Европы – Нидерланды будут затоплены, многие люди останутся без дома и пищи. Ученые прогнозируют увеличение уровня мирового океана на полметра раз в сто лет.

Затопление города

Критическое изменения начнутся после 5 метров. Кажется, что изменения произойдут нескоро, но что такое несколько сотен лет для экосистемы Земли? К тому же, негативные последствия развиваются уже сейчас. Уменьшается количество пресной воды, что вынуждает человечество увеличивать число опресняющих установок для полива посевов. Это увеличивает расход электричества, а значит увеличится расход угля и парниковый эффект начинает развиваться во времени.

Электростанция

Ледниковые шапки это природные погреба. В них заморожены микробы, которыми болели древние животные миллиарды лет назад. Что случится в результате таяния предугадать достаточно трудно. Никто не может предположить насколько современная медицина готова к этому вызову.

Микроорганизмы в руке

Влияние на людей

Человеку для комфортного существования требуется температура в районе 20-25 градусов. Летние колебания, доходящие до 50-52 градусов на солнце, могут негативно сказаться на здоровье. В результате повышенных температур у человека наблюдается учащенное сердцебиение, повышенное давление и обезвоживание. К тому же при температуре выше 25 градусов, работоспособность уменьшается в 2 раза, ухудшается координация движений, быстро теряются полезные соли и микроэлементы.

Читайте также: Углекислый газ в крови человека.

Снижение парникового эффекта

Снижение парниковых процессов возможно по нескольким направлениям. Различного рода посадки — увеличение количества деревьев уменьшает СО2 в атмосфере, задерживает осушение почвы и аккумулирует водяные пары из воздуха. В посадки входит и озеленение пустынь. Этот крайне дорогой процесс уменьшает количество озона в воздухе, при этом уменьшая последствия парникового эффекта.

Озеленение пустыни Сахара

Для восстановления обмена азотом необходимо в несколько раз увеличить посев бобовых культур. Это позволит связать атмосферный азот в корнях растений, при этом уменьшив, долю азотных удобрений.

Бобовые культуры

Кроме того, необходимо ужесточить меры борьбы с лесными и степными пожарами. В результате этих процессов происходят огромные выбросы СО2 и сажи в атмосферу.

Развитие вторичной переработки. Примером всему миру служит Швейцария, где переработка мусора возведена в абсолют. Вторичная переработка страны настолько развита и отлажена, что страна вынуждена закупать мусор у соседней Норвегии. Что это дает в плане парникового эффекта? Не нужно сжигать уголь для получения энергии на производство новых товаров. Следовательно уменьшается количество СО2 в атмосфере.

Швейцария, переработка мусора.

Работа над энергопроизводством и энергопотреблением. Самыми экологически чистыми электростанциями являются гидроэлектростанции. Если их недостаточно, можно использовать атомные, но дело в том, что большая часть мировой энергетики держится на угле. Замена энергоносителя дело не одного десятилетия. Но это позволит в несколько раз уменьшить выбросы углекислого газа в атмосферу. К тому же, нужно увеличивать КПД уже существующих станций, развивать экологически чистые, неисчерпаемы источники электроэнергии: использовать солнечные батареи и коллекторы, ветряки и тепловые насосы. Ни одна возможность экономии не должна быть упущена.

Альтернативная энергия

Везде, где это возможно, нужно заменять любое другое топливо на природный газ. В результате сжигания топлива выделяются продукты сгорания, куда входит и углекислый газ. Но количество выбросов от газа в несколько раз меньше выбросов от сжигания угля. Газ не выделяет сажу, не требует энергии на подогрев, как мазут,  и не нуждается в специальных приспособлений для сжигания. В совокупности с грамотным утеплением домов это позволит сократить расходы тепла примерно на 30 процентов.

Заключение

Парниковый эффект это не отрицательное явление. Другой вопрос, что антропогенная деятельность человека выводит парниковый эффект на совершенно другой уровень. Если повальную вырубку лесов, небрежное обращение с почвами и постоянное сжигание огромного количества угля и нефти не прекратить, то уже через век процесс будет необратим.

Гибель планеты от парниковых газов

Организм просто не предназначен для столь высоких тепловых нагрузок. Уже сегодня есть места на земном шаре, в которых летняя температура превышает 50 градусов. В таких условиях жить и работать невозможно чисто физически.

При этом процесс развивается:

  • Повышение температур ведет к повышению количества испарения, а значит, повышается количество водяного пара в атмосфере.
  • Уменьшение пресной воды вызывает дополнительную нужду в опреснительных установках и электричестве, для добычи которого и сжигается 80 процентов угля на планете.
  • Население планеты растет, а основной катализатор парникового эффекта углекислый газ, который является продуктом дыхания.

Есть мнение, что развитие парникового эффекта не связано с человечеством. Температура на планете и раньше менялась, доходя до высоких температур. Задача человечества сделать все, чтобы парниковый эффект не повторился в истории Земли, даже если это невозможно – атмосфера Земли станет только чище от борьбы с парниковыми газами.

Источник: UglekislyGaz.ru

Образование парниковых газов

На протяжении многих миллионов лет Солнце нагревало планету Земля, медленно превращая её саму в источник энергии. Часть этого тепла уходила в космическое пространство, а часть отражалась газами в атмосфере и нагревала воздух, вокруг планеты. Аналогичный процесс, похожий на сохранение тепла под прозрачной плёнкой в теплице, учёные назвали «парниковым эффектом». А газы, приводящие к возникновению такого явления, назвали парниковыми.
В эпоху формирования земного климата, парниковый эффект возникал вследствие активной вулканической деятельности. Колоссальные объемы выбросов водяного пара и углекислого газа задерживались в атмосфере. Таким образом, наблюдался гиперпарниковый эффект, который нагрел воды Мирового океана практически до точки кипения. И лишь зеленая растительность, питающаяся углекислым газом атмосферы, помогла стабилизировать температурный режим нашей планеты.
Но глобальная индустриализация, а также увеличение производственных мощностей изменили не только химический состав парниковых газов, но и сам смысл данного процесса.

Образование парниковых газов

Основные парниковые газы

Парниковые газы являются газообразными составляющими атмосферы природного, или антропогенного происхождения. Ученых давно интересовал вопрос: какое излучение поглощают парниковые газы? В результате кропотливых исследований они выяснили, что эти газы поглощают и переизлучают инфракрасное излучение. Они поглощают и излучают радиацию в том же инфракрасном диапазоне, что и поверхность Земли, атмосфера и облака.
К главным парниковым газам Земли относятся:

  • водяной пар
  • углекислый газ
  • метан 
  • галогенированные углеводороды
  • оксиды азота.

Углекислый газ (CO2) оказывает наиболее сильное влияние на климат нашей планеты. В самом начале индустриализации, а это 1750 год, его средняя глобальная концентрация в атмосфере достигала 280 ± 10 млн-1. И вообще в течение 10000 лет концентрация находилась на постоянном уровне. Однако результаты исследований говорят о том, что уже в 2005 году концентрация CO2 возросла на 35% и достигла 379 млн-1 и это за каких-то 250 лет.
Метан (СН4) находится на втором месте. Его концентрация возросла с 715 млрд-1 в доиндустриальный период до 1774 млрд-1 в 2005 году. Объем метана в атмосфере на протяжении 10000 лет плавно увеличивался с 580 млрд-1 до 730 млрд-1. А за последние 250 лет увеличился на 1000 млрд-1.
Закись азота (N2O). Объем атмосферной закиси азота в 2005 г. достигал 319 млрд-1 и возрос на 18% в сравнении с доиндустриальным периодом (270 млрд-1). Исследования ледниковых кернов говорят о том, что за 10000 лет объем N2O от естественных источников изменился меньше чем на 3%. В 21 веке почти 40% N2O, попадающего в атмосферу, обусловлено хозяйственной деятельностью, потому что это соединение является основой удобрений. Однако, стоит отметить, что N2O выполняет важную роль в химии атмосферы, потому что выступает источником NО2, который разрушает стратосферный озон. В тропосфере NО2 отвечает за образование озона и в существенно влияет на химический баланс.
Принадлежащий к числу парниковых газов тропосферный озон непосредственно влияет на климат через поглощение длинных волн радиации Земли и коротких волн радиации Солнца, а также посредством химических реакций, изменяющих объемы прочих парниковых газов, к примеру, метана. Тропосферный озон отвечает за образование важного окислителя парниковых газов — радикала — ОН.
Главная причина роста объемов тропосферного О3 кроется в повышении антропогенной эмиссии предшественников озона — химических веществ, которые нужны для его образования – прежде всего, углеводородов и окислов азота. Период жизни тропосферного озона составляет несколько месяцев, а это существенно ниже, чем у прочих парниковых газов (СО2, СН4, N2O).
Водяной пар также является очень важным естественным парниковым газом, который оказывает существенное влияние на парниковый эффект. Рост температуры воздуха приводит к росту содержания влаги в атмосфере при примерном сохранении относительной влажности, вследствие чего усиливается парниковый эффект, и температура воздуха продолжает повышаться. Водяной пар способствует росту облачности и изменению количества осадков. Хозяйственная деятельность человека оказывает влияние на эмиссию водяного пара, не более 1%. Водяной пар, вместе со способностью поглощать радиацию почти во всем инфракрасном диапазоне, тоже способствует образованию ОН – радикалов.
Стоит упомянуть и фреоны, парниковая активность которых в 1300-8500 раз выше, чем у углекислого газа. Источники фреонов – это различные холодильники и всяческие аэрозоли от антиперспирантов до спреев от комаров.

Источники парниковых газов

Выбросы парниковых газов происходят из двух категорий источников:

  • естественные источники. В эпоху отсутствия промышленности главными источниками парниковых газов в атмосфере были явления испарения воды из Мирового океана, вулканы и лесные пожары. Однако на сегодняшний день вулканы выбрасывают в атмосферу лишь примерно 0,15–0,26 млрд. тонн углекислого газа в год. Объем водяного пара, за аналогичный период, можно выразить в испарении 355 тысяч кубических километров воды
  • антропогенные источники. Вследствие интенсивной промышленной деятельности парниковые газы поступают в атмосферу во время сгорания ископаемого топлива (углекислый газ), в процессе разработок нефтяных месторождений (метан), вследствие утечки хладогентов и применения аэрозолей (фреоны), стартов ракет (оксиды азота), а также работе автомобильных двигателей (озон). Кроме этого, промышленная деятельность людей способствует уменьшению лесных насаждений, которые являются основными поглотителями углекислого газа на материках. 

Сокращение парниковых газов

На протяжении последних ста лет человечество активно занимается разработкой единой программы действий, направленных на снижение объемов выбросов парниковых газов. Наиболее значимой составляющей экологической политики можно назвать введение нормативов на выхлопы топливных продуктов сгорания и уменьшение применения топлива посредством перехода автопрома на создание электромобилей.
Деятельность атомных электростанций, которым не нужен уголь или нефтепродукты, косвенно снижает объем углекислого газа в атмосфере. Расчет парниковых газов осуществляется по специальной формуле или в специальных программах, которые анализируют деятельность предприятий.
Значительно уменьшить или полностью запретить вырубку лесов – это также очень действенный метод в борьбе с парниковыми газами. В процессе своей жизни деревья поглощают колоссальные объемы углекислого газа. В вот в процессе вырубки деревья этот газ выделяют. Уменьшение территорий вырубки леса под пахотные земли в тропических государствах уже дало ощутимые результаты по оптимизации мировых показателей выбросов парниковых газов.
Очень радует экологов модная сегодня тенденция инвестировать в развитие разных видов возобновляемой энергии. Объемы ее использования в глобальных масштабах медленно, но постоянно растут. Она называется «зелёной энергией», потому что образуется в естественных регулярных процессах, происходящих в природе.
Человек сегодня не может увидеть или почувствовать негативное влияние парниковых газов. Но с этой проблемой вполне могут столкнуться уже наши дети. Если думать не только о себе, то можно присоединиться к решению данной проблемы уже сегодня. Нужно просто посадить дерево возле своего дома, своевременно потушить костёр в лесу, или при первой же возможности поменять вое авто на «заправленное» электричеством.

Категории источников летучих выбросов

Наименование сектора

Пояснение

Нефть и природный газ

Охватывает летучие выбросы от всех видов деятельности, связанных с нефтью и газом. Первичные источники этих выбросов могут включать летучие утечки из оборудования, потери при испарении, удалении газов, сжигании в факелах и случайном высвобождении.

Нефть

Охватывает выбросы от вентиляции, горения и других летучих источников, связанных с разведкой, производством, передачей, совершенствованием и перегонкой сырой нефти и распределением продуктов сырой нефти.

Удаление газов

Выбросы при удалении соответствующих газов и отходящего газа/испарений на нефтяных объектах.

Сжигание в факелах

Выбросы при непродуктивном сжигании в факелах попутного газа на нефтяных объектах.

Все прочие

Летучие выбросы на нефтяных объектах от протечки оборудования, потерь при хранении, поломок трубопроводов, разрушении стен, наземных хранилищ, миграции газа к поверхности, к вентиляционным отверстиям, образование биогенного газа в накопителях отходов и прочие виды газов или испарений, высвобождаемые непреднамеренно, без целей сжигания в факелах и удаления.

Разведка

Летучие выбросы (исключая удаление газа и сжигание в факелах) от бурения скважин для нефти, тестирования бурильных колонн и завершения работ скважин.

Добыча и повышение качества

Летучие выбросы от добычи нефти (исключая удаление и сжигание газа в факелах) происходят из устий нефтяных скважин, из нефтяных песков или из нефтяных сланцев во время запуска системы транспортировки нефти. Сюда входят летучие выбросы, связанные с обслуживанием скважин, нефтяных песков или нефтяных сланцев, транспортировкой неочищенных нефтепродуктов (т.е., притекающих к скважине газов и жидкостей, эмульсии, нефтяных сланцев и нефтяных песков) к очистным сооружениям для экстракции и повышения качества, системам обратного нагнетания попутного газа и системам водоотведения. Летучие выбросы от установок для обогащения группируются с выбросами от производства, что предпочтительнее, чем группировка с выбросами от перегонки, так как установки для обогащения часто интегрируются с установками экстракции и их относительный вклад в выбросы трудно установить. Однако установки для обогащения также могут быть интегрированы с установками очистки, когенерационными агрегатами или прочими промышленными объектами, и их относительные вклады в выбросы в этих случаях определить сложно.

Транспортировка

Летучие выбросы (исключая удаление и сжигание газа в факелах), связаны с транспортировкой товарной сырой нефти (включая стандартную, тяжелую и синтетическую нефть и битум) для повышения качества и перегонки. Системы транспортировки могут включать трубопроводы, танкерные суда, автоцистерны и железнодорожные цистерны. Потери при испарении в процессе хранения, заполнения и выгрузки, а также летучие утечки из этого оборудования являются первичными источниками этих выбросов.

Перегонка

Летучие выбросы (исключая удаление и сжигание газа в факелах) на нефтеперегонных заводах. Нефтеперегонные установки обрабатывают сырую нефть, газоконденсаты и синтетическую нефть и производят конечные продукты очистки (например, и в первую очередь, разные виды топлива и смазочные материалы). Там, где установки для очистки интегрированы с другими объектами (например, установками для обогащения или когенерационными установками) их относительные вклады в выбросы может оказаться сложно определить.

Распределение нефтепродуктов

Сюда включаются летучие выбросы (исключая удаление и сжигание газа в факелах) от транспортировки и распределения очищенных нефтепродуктов, включая конечные станции трубопроводов и распределительные станции. Потери при испарении в процессе хранения, заполнения и выгрузки, а также летучие утечки из оборудования являются первичными источниками этих выбросов.

Прочее

Летучие выбросы от нефтяных систем (исключая удаление и сжигание газа в факелах, не учтенные в вышеприведенных категориях. Включает летучие выбросы от проливания и других случаев случайного высвобождения, установки по обработке отработанного масла и установки по удалению отходов нефтедобычи.

Природный газ

Охватывает выбросы от удаления газов, сжигания в факелах и других летучих источников, связанных с разведкой, производством, передачей, хранением и распределением природного газа (включая как попутный, так и природный газ).

Удаление газов

Выбросы при удалении природного газа и отходящего газа/испарений на газовых объектах.

Сжигание в факелах

Выбросы при сжигании в факелах природного газа и отходящего газа/испарений на газовых объектах.

Все прочие

Летучие выбросы на газовых объектах от протечки оборудования, потерь при хранении, поломок трубопроводов, разрушении стен, наземных хранилищ, миграции газа к поверхности, к вентиляционным отверстиям, образование биогенного газа в накопителях отходов и прочие виды газов или испарений, высвобождаемые непреднамеренно, без целей сжигания в факелах или удаления.

Разведка

Летучие выбросы (исключая удаление газа и сжигание в факелах) от бурения газовых скважин, тестирования бурильных колонн и завершения работы скважин.

Добыча

Летучие выбросы (исключая удаление газа и сжигание в факелах) из газовых скважин через входные отверстия на устройствах переработки газа или, если обработка не требуется, в точках стыковки систем транспортировки газа. Включает летучие выбросы, связанные с обслуживанием скважин, сбором газа, переработкой и деятельностью по избавления от попутной воды и кислых газов.

Переработка

Летучие выбросы (исключая удаление газа и сжигание в факелах) от установок по переработке газа.

Транспортировка и хранение

Летучие выбросы от систем, используемых для транспортировки переработанного природного газа к покупателям (например, промышленным потребителям и системам распределения природного газа). Летучие выбросы от хранилищ природного газа должны также включаться в данную категорию. Выбросы из установок по удалению жидкостей из природного газа в системах газоснабжения должно учитываться как часть переработки природного газа (сектор 1.B.2.b.iii.3). Летучие выбросы, относящиеся к транспортировке жидкостей природного газа должны учитываться в категории 1.B.2.a.iii.3.

Распределение

Летучие выбросы (исключая удаление газа и сжигание в факелах) от распределения газа конечным потребителям.

Прочее

Летучие выбросы от систем снабжения природным газом (исключая удаление и сжигание газа в факелах) не учтенные в вышеприведенных категориях. Сюда могут входить выбросы от фонтанирования скважин, повреждений трубопроводов или окапывания.

Источник: mining-prom.ru



Установлено, что усиленный парниковый эффект представляет собой нарушение климатического равновесия Земли, вызванное увеличением концентрации парниковых газов, что привело к росту глобальных средних температур поверхности. Описаны последствия, вызванные усиленным парниковым эффектом. В частности, установлено, что увеличение парниковых газов привело к такому явлению как глобальное потепление, в результате чего по всему миру наблюдаются климатические изменения, которые в некоторых районах уже имеют необратимый характер. Сделан вывод, что поскольку условия, в которых мы живём, идеальны для жизни, рост температуры может быть губительным для нас и для любых других живых существ на Земле.

Ключевые слова: парниковый эффект, парниковые газы, глобальное потепление, экологические последствия, экономические последствия.

Сегодня происходят масштабные пространственно-временные климатические изменения на Земле глобального и регионального характера — так называемый усиленный парниковый эффект. Помимо глобального потепления, увеличение различных парниковых газов влечёт другие последствия, включая подкисление океана, загрязнение смогом, истощение озонового слоя, а также изменение уровня роста растений и уровня их питания.

Поэтому изучение этой темы и своевременное получение надёжных исследований и оценок особенно сегодня имеет исключительно важное значение.

Парниковые газы — группа газов атмосферы, способных задерживать и поглощать инфракрасное (тепловое) излучение поверхности Земли, создавая в атмосфере парниковый эффект.

Вследствие деятельности человека химический состав атмосферы изменился за счёт накопления парниковых газов — прежде всего углекислого газа (СО2), метана (СН4) и оксида диазота (N2O, закиси азота). К основным парниковым газам (помимо главного парникового газа Земли — водяного пара (влажность воздуха тропосферы, H2O)) также относятся гидрофторуглеродные (ГФУ) и перфторуглеродные (ПФУ) соединения, гексафторид серы (SF6, элегаз) и трифторид азота (NF3).

Атмосферные концентрации парниковых газов определяются балансом между источниками (выбросы газа в результате деятельности человека и природными системами) и поглотителями (удаление газа из атмосферы путём конверсии в другое химическое соединение). Доля оставшегося количества газа в атмосфере по истечении определённого времени носит название «воздушная фракция» (airborne fraction — AF).

Определим этапы образования усиленного парникового эффекта:

Шаг 1: Солнечная радиация достигает атмосферы Земли — часть её отражается обратно в космос.

Шаг 2: Остальная энергия солнца поглощается землей и океанами, нагревая Землю.

Шаг 3: Тепло исходит от Земли в направлении космоса.

Шаг 4: Часть этого тепла задерживается парниковыми газами в атмосфере, сохраняя Землю достаточно тёплой, чтобы поддерживать жизнь.

Шаг 5: Деятельность человека — сжигание ископаемого топлива, сельское хозяйство, обезлесение и т. д. — увеличивает количество парниковых газов, выделяемых в атмосферу.

Шаг 6: В результате образуется дополнительное тепло, которое способствует повышению температуры Земли.

По данным Всемирной метеорологической организации, в течение 2016 года концентрация в атмосфере двуокиси углерода росла невиданными ранее темпами. По данным исследователей, в течение 2016 года темп роста содержания углекислоты в воздухе превышал на 50 процентов среднегодовые темпы за все предыдущие 10 лет. Главной причиной такого внезапного роста содержания «парникового газа» с 400 до 403,3 доли на миллион учёные объясняют несколькими факторами, прежде всего «сочетанием человеческой деятельности и сильным ураганом Эль-Ниньо» [4]. Нынешние показатели такие же высокие, как и несколько миллионов лет назад. Тогда уровень мирового океана на 20 метров превышал нынешний уровень, предостерегают представители организации.

В 2016 году также наблюдалось повышение концентрации и других «парниковых газов», в том числе и метана, хотя и не такими быстрыми темпами, как в случае с двуокисью углерода. Эти данные были обнародованы за неделю до проведения Климатической конференции ООН, которая прошла с 6 по 17 ноября 2017 года в немецком Бонне.

Чтобы не допустить опасного антропогенного воздействия на климатическую систему Земли ввиду продолжающихся выбросов парниковых газов в атмосферу, почти четверть века назад была принята Рамочная конвенция ООН об изменении климата (РКИК ООН).

Основной вклад в антропогенную эмиссию парниковых газов вносит диоксид углерода, доля которого в общей эмиссии газов с непосредственным парниковым эффектом, подпадающим под действие РКИК ООН, составляет более 75 %. Ещё 16 % составляет метан, около 6 % — закись азота и около 2 % — прочие парниковые газы.

Эмиссия парниковых газов и их возрастающая концентрация в атмосфере уже оказывают влияние на окружающую среду, здоровье человека и экономику. Эти изменения заметно проявляются по всему миру. Рассмотрим какие последствия имеет увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере, то есть чем грозит усиление парникового эффекта.

1. Глобальное потепление.

Большинство климатологов согласны с тем, что основной причиной нынешнего глобального потепления является усиление «парникового эффекта» ввиду человеческой деятельности [9, с. 4–5]. И в пятом оценочном докладе Межправительственная группа экспертов по изменению климата, группа из 1300 независимых научных экспертов из стран во всём мире под эгидой Организации Объединённых Наций, сделала вывод о том, что вероятность того, что в результате деятельности человека за последние 50 лет наша планета существенно нагрелась, составляет более 95 % [9, с. 5]. Увеличение концентрации парниковых газов приводит к уменьшению исходящего инфракрасного излучения, поэтому климат Земли должен каким-то образом измениться, чтобы восстановить баланс между входящим и исходящим излучением. Это «климатическое изменение» будет включать в себя «глобальное потепление» поверхности Земли, поскольку прогревание является самым простым способом избавиться от лишней энергии. Однако небольшое повышение температуры повлечёт за собой многие другие изменения, например, в облачном покрове и ветровых структурах.

Используя сложные климатические модели, Межправительственная группа экспертов по изменению климата прогнозирует, что глобальная средняя температура поверхности поднимется с 1,4 ℃ до 5,8 ℃ к концу 2100 года [13].

Вредное воздействие глобального потепления на окружающую среду проявляется в таких негативных последствиях как опустынивание, увеличение таяния снега и льда, повышение уровня моря, сильные штормы и экстремальные природные явления [3]. 2017 год стал рекордным по количеству ураганов в Атлантике, что даёт представление о возможных природных катаклизмах в будущем, которые будут иметь ещё более масштабный характер.

В мировом океане уже начались неотвратимые процессы. Уровень воды повышается, океан закисляется. Рост уровня моря при глобальном потеплении произойдёт по причине двух разных процессов. Во-первых, более тёплая температура вызывает повышение уровня моря ввиду теплового расширения морской воды. Во-вторых, вода из тающих ледников и ледяных пластов Гренландии и Антарктиды также добавит воду в океан. Предполагается, что средний уровень моря в мире возрастёт на 0,09–0,88 м до 2100 года. Лёд, который покрывает 10 процентов поверхности Земли, исчезает невероятно быстрыми темпами [11]. Так, ожидается, что Северный Ледовитый океан станет практически свободным ото льда летом до середины XXI века [13, 5]. В Арктике менее чем за 40 лет исчезло более 2 млн км2 льда. Катастрофическое уменьшение ледового покрова в Арктике подтверждают данные NSIDC. В 2015 году летом под завершение сезона таяния, его площадь достигла своего второго самого низкого показателя, сократившись до 4,14 млн км2. Данные со спутников NASA’s GRACE показывают, что ледяные покровы как в Антарктике, так и в Гренландии теряют массу. С 2002 года Антарктида ежегодно теряет около 118 гигатонн льда, в то время как лёд арктической Гренландии теряет примерно 281 гигатонн ежегодно. В 2017 году наблюдалось ошеломляющее снижение антарктического морского льда [8]. В июле 2017 года от ледника в Антарктиде откололся гигантский айсберг площадью почти шесть тысяч квадратных километров и весом один триллион тонн. Учёные ожидают, что он будет плыть на север, распадётся на части и растает в тёплых водах [1]. Уменьшение массы антарктического льда представлено на рис. 1.

Парниковые газы и парниковый эффект

Рис. 1. Динамика изменения массы антарктического льда (по данным NASA)

Увеличение уровня углекислого газа привело к тому, что кислотность мирового океана увеличилась на 30 %. Океан служит в качестве раковины для газа и поглощает около четверти выбросов углекислого газа, который затем продолжает реагировать с морской водой и образует углекислоту. Так как уровень углекислого газа в атмосфере повышается, подкисление океана увеличивается.

Многие биологические виды не могут адаптироваться к изменениям климата, в результате чего наблюдается сокращение биоразнообразия на Земле.

У многих людей, в том числе и высокопоставленных, складывается ложное представление о глобальном потеплении. Так, считается, что глобальное потепление буквально является «потеплением» — повышением температуры. К примеру, президент США Дональд Трамп ещё до того, как занять должность, резко высказывался по изменению климата, называя его «фейковым». Но глобальное потепление, прежде всего, характеризуется континентальностью, то есть резким изменением погоды, перепадами температур, растущей разницей между зимними и летними температурами в отдельных регионах, многочисленными стихийными бедствиями. Среди учёных бытует мнение, что глобальное потепление не обязательно означает увеличение количества одного типа бедствий, в частности ураганов. На самом деле это значит, что наиболее мощные и деструктивные катаклизмы будут учащаться, а главное, увеличится их разнообразие.

В начале 2016 года по результатам Всемирного саммита по изменению климата в Париже 194 страны-члены Рамочной конвенции ООН об изменении климата подписали Парижское соглашение — государства обязались «приглушить» темпы глобального потепления, начав регулирование выбросов в атмосферу СО2. 11 декабря 2017 года на парижском саммите «Одна Планета», посвящённом второй годовщине принятия Парижского климатического соглашения, президент Франции Эммануэль Макрон выразил жёсткое предостережение относительно климатических изменений на Земле. Французский лидер подчеркнул, что человечество «проигрывает борьбу» против глобального потепления [10].

2. Воздействие на человека

1) Экономическое воздействие: более половины населения Земли живёт в 100 километрах от моря. Большая часть этого населения находится в городских районах, которые служат морскими портами. Поддающееся измерению повышение уровня моря окажет серьёзное экономическое воздействие на низменные прибрежные районы и острова, например, увеличивая темпы эрозии пляжей вдоль береговых линий, поднимая уровень моря, вытесняя свежие подземные воды на значительное расстояние в пределах страны.

Ожидается, что воздействие усиления парникового эффекта на здоровье человека создаст дополнительный экономический стресс для систем здравоохранения и социальной поддержки. Ожидается увеличение ущерба для инфраструктуры (например, дорог и мостов), вызванного экстремальными погодными явлениями, оттаиванием вечной мерзлоты и ростом уровня моря, и т. д. По данным Всемирного банка, наводнения, землетрясения, цунами и другие природные катаклизмы ежегодно увеличивают количество бедного населения на 26 млн. человек [2]. При этом стихийные бедствия причиняют глобальной экономике ущерб в размере полтриллиона долларов. Последнее исследование банка, которое охватило 117 стран, показало, что «выходки» природы стоили человечеству 520 млрд долларов в год — это на 60 % больше, чем отмечалось в предыдущих подсчётах мировой организации.

Во Всемирном банке подсчитали, что по меньшей мере 100 млн человек могут оказаться за чертой бедности к 2030 году в результате глобального потепления. Глобальное потепление может привести к распространению болезней и вреда для урожая. Всемирный банк также отмечает, что бедное население уже страдает от его последствий, а именно от засух и наводнений, ведь именно бедные слои населения являются зависимыми от сельского хозяйства. В 2015 году 19 млн человек стали климатическими переселенцами. Если ситуация не изменится, к 2050 году таких климатических беженцев в мире будет насчитываться около 250 млн.

Если климатические изменения будут продолжаться, Индия, Пакистан и Бангладеш могут к концу XXI века стать непригодными для жизни человека из-за высокой жары и влажности. На сегодня лишь два процента населения Индии живут в местностях, где наблюдается опасная комбинация высоких температур и влажности. Однако опубликованное в журнале Science Advances исследования прогнозируют, что этот показатель вырастет до 70 процентов, если усилия, направленные на сокращение выбросов парниковых газов в атмосферу, окажутся напрасными [5].

Эксперименты показали, что при более высоких концентрациях СО2 рост растений может ускоряться. Высокий уровень углекислого газа делает углерод более доступным для растений, которые используют его в качестве питания, но они также нуждаются и в других питательных веществах (таких как азот, фосфор и т. д.) для роста и выживания. Без увеличения этих питательных веществ качество питания многих растений уменьшится [2].

Эффект глобального потепления может повлиять на общую циркуляцию атмосферного воздуха и таким образом изменить глобальную картину осадков, а также изменить содержание влаги в почве на разных континентах. За последние 20 лет почти в 2 раза увеличилось количество гидрометеорологических явлений. Тенденции в изменении количества атмосферных осадков ведут к изменению на территории стока рек. И в данном случае доминирующей тенденцией является увеличение стока крупнейших рек бассейна Северного Ледовитого океана.

2) Воздействие на водные системы: потеря прибрежных водно-болотных угодий приведёт, безусловно, к уменьшению количества популяций рыб, особенно моллюсков. Увеличение солёности в эстуариях может уменьшить обилие пресноводных видов, но при этом популяция морских видов возможно увеличится. Однако полное воздействие на морские виды неизвестно.

3) Влияние на гидрологический цикл: глобальные осадки, вероятно, возрастут. Однако неизвестно, как изменится региональный характер осадков. В некоторых регионах может быть больше осадков, тогда как другие будут страдать от их недостатка. Более того, высокие температуры, вероятно, увеличивают испарение. Эти изменения, вероятно, создадут новые нагрузки на многие системы управления водными ресурсами.

Повышение температуры окружающей среды и изменения в связанных процессах напрямую связаны с увеличением выбросов антропогенных парниковых газов в атмосферу. Рост температуры на Земле в основном вызван выбросом углеродсодержащего соединения из потребления ископаемых видов топлива для выработки электроэнергии. Концентрации углекислого газа, метана и окиси азота растут в последние годы, поэтому их парниковые газы, главным образом хлорфторуглероды (ХФУ), были эмитированы в атмосферу в значительном количестве.

На конференции в Бонне, которая прошла с 6 по 17 ноября в 2017 году, учёные пришли к выводу, что каждые десять лет человечеству необходимо уменьшать количество выбросов СО2 в два раза. До 2050 года эмиссия углекислого газа при таких условиях должна достигнуть нулевого уровня [7]. Необходимо внедрять альтернативные источники энергии, в частности, повсеместно устанавливать солнечные батареи.

В заключение представляется необходимым также отметить, что человечество уже переступило черту и необратимые процессы уже запущены, поэтому мы уже сейчас вынуждены приспосабливаться к новым климатическим условиям.

Литература:

  1. Another giant iceberg has broken free from Antarctica: Mass of ice FOUR TIMES the size of Manhattan separates from the Pine Island Glacier. — 29.09.2017. — [Electronic resource]. Access point: http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4920970/Huge-iceberg-breaks-Antarctica-s-Pine-Island-Glacier.html#ixzz5157k1hkt
  2. Climat action. — [Electronic resource]. Access point: http://datatopics.worldbank.org/sdgatlas/SDG-13-climate-action.html
  3. COP 23 — UN Climate Change Conference in Bonn. — [Electronic resource]. Access point: https://www.cop23.de/en/
  4. COP23: UN Climate Change Conference 2017. — [Electronic resource]. Access point: http://www.un.org/sustainabledevelopment/cop23/
  5. Due to the heat of Asia will become uninhabitable. — 03.08.2017. — [Electronic resource]. Access point: http://micetimes.asia/due-to-the-heat-of-asia-will-become-uninhabitable/
  6. Effects of increased greenhouse gas emissions. — [Electronic resource]. Access point: https://whatsyourimpact.org/effects-increased-greenhouse-gas-emissions#footnote9_yhwssbq
  7. Global Ice Viewer
  8. If greenhouse gas emissions ended now. — July 7, 2017. http://earthsky.org/earth/if-greenhouse-gas-emissions-ended-right-now
  9. IPCC Fifth Assessment Report, 2014: Climate Change 2014. Synthesis Report. Summary for Policymakers. — 32 p.
  10. One Planet Summit. — [Electronic resource]. Access point: https://www.diplomatie.gouv.fr/en/french-foreign-policy/climate/one-planet-summit/
  11. Sentinels of Climate Change — [Electronic resource]. Access point: https://climate.nasa.gov/interactives/global-ice-viewer/#/3
  12. What Are The Chances Of Another Katrina? — [Electronic resource]. Access point: https://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/details.cgi?aid=11870
  13. When will the Arctic be ice free? — October 5, 2016. — [Electronic resource]. Access point: http://sciencenordic.com/when-will-arctic-be-ice-free

Источник: moluch.ru