Загрязнение воздушной среды парниковыми газами. Загрязнение парниковыми газами является

1.4 Загрязнение парниковыми газами. Экология антропогенных зон

Загрязнение воздушной среды парниковыми газами

Московский Государственный Университет

Инженерной Экологии

Экономика и прогнозирование

промышленного природопользования

Доклад по теме

«Загрязнение воздушной среды парниковыми газами»

Студент Веселов Д.И.

Группа Н-40

Преподаватель Коворова В.В.

Москва 2003г.

Изменения климата

Горные породы, ископаемые растительные остатки, рельеф и ледниковые отложения содержат информацию о значительных колебаниях средних температур и осадков на протяжении геологического времени. Изменения климата также могут изучаться на основании анализа годичных колец древесины, аллювиальных отложений, донных осадков океанов и озер и органических отложений торфяников. В течение нескольких последних миллионов лет в целом происходило похолодание климата, а сейчас, судя по непрерывному сокращению полярных ледниковых покровов, мы, видимо, находимся в конце ледникового периода.

Климатические изменения за исторический период иногда можно реконструировать на основе информации о голоде, наводнениях, заброшенных поселениях и миграциях народов. Непрерывные ряды измерений температуры воздуха имеются только для метеорологических станций, расположенных преимущественно в Северном полушарии. Они охватывают лишь немногим более одного столетия. Эти данные свидетельствуют, что за последние 100 лет средняя температура на земном шаре повысилась почти на 0,5° С. Это изменение происходило не плавно, а скачкообразно – резкие потепления сменялись относительно стабильными этапами.

Специалисты разных областей знания предложили многочисленные гипотезы для объяснения причин климатических изменений. Одни полагают, что климатические циклы определяются периодическими колебаниями солнечной активности с интервалом около 11 лет. На годовые и сезонные температуры могли влиять изменения формы орбиты Земли, что приводило к изменению расстояния между Солнцем и Землей. В настоящее время Земля находится ближе всего к Солнцу в январе, однако примерно 10 500 лет назад такое положение она занимала в июле. Согласно еще одной гипотезе, в зависимости от угла наклона земной оси менялось количество поступавшей на Землю солнечной радиации, что влияло на общую циркуляцию атмосферы. Не исключено также, что полярная ось Земли занимала иное положение. Если географические полюса находились на широте современного экватора, то, соответственно, смещались и климатические пояса.

Так называемые географические теории объясняют долговременные колебания климата движениями земной коры и изменением положения материков и океанов. В свете глобальной тектоники плит на протяжении геологического времени материки перемещались. В результате менялось их положение по отношению к океанам, а также по широте. В процессе горообразования формировались горные системы с более прохладным и, возможно, более влажным климатом.

Загрязнение атмосферы тоже способствует изменению климата. Большие массы пыли и газов, поступавшие в атмосферу при извержениях вулканов, эпизодически становились преградой на пути солнечной радиации и приводили к охлаждению земной поверхности. Повышение концентрации некоторых газов в атмосфере усугубляет общую тенденцию к потеплению.

Парниковый эффект

Подобно стеклянной крыше теплицы, многие газы пропускают бльшую часть тепловой и световой энергии Солнца к поверхности Земли, но препятствуют быстрой отдаче излучаемого ею тепла в окружающее пространство. Основными вызывающими «парниковый» эффект газами являются водяной пар и углекислый газ, а также метан, фторуглероды и оксиды азота. Без парникового эффекта температура земной поверхности понизилась бы столь сильно (минимум на 30º), что вся планета покрылась бы льдом. Однако чрезмерное усиление парникового эффекта также может стать катастрофическим.

С начала промышленной революции количество парниковых газов (в основном углекислого) в атмосфере возросло за счет хозяйственной деятельности человека и особенно сжигания ископаемого топлива. Многие ученые в настоящее время полагают, что рост средней глобальной температуры после 1850 произошел главным образом в результате увеличения содержания в атмосфере углекислого газа и других парниковых газов антропогенного происхождения. Если современные тенденции использования ископаемого топлива сохранятся и в 21 в., средняя глобальная температура может повыситься на 2,5–8°С к 2075. При условии использования ископаемого топлива более быстрыми, чем в настоящее время, темпами такое увеличение температуры может произойти уже к 2030.

Прогнозируемое повышение температуры может привести к таянию полярных льдов и большинства горных ледников, в результате чего уровень моря поднимется на 30–120 см. Все это может также отразиться на изменении погодных условий на Земле с такими возможными последствиями, как продолжительные засухи в ведущих сельскохозяйственных регионах мира.

Северная полярная шапка, в отличие от Южной, - всего-навсего несколько огромных льдин, соединяющихся вместе или разделяющихся в зависимости от сезона. Зимой северные льды занимают гораздо большую территорию, чем летом. Однако в течение последних 20 лет площадь полярной шапки в зимнее время сократилась на 6%. Площадь, занимаемая льдом летом, сократилась с 1950 года на 42%.

Наибольший вред будет нанесен полярным медведям, моржам и другим животным, живущим преимущественно в зоне льдов. Хищники, питающиеся животными из первой группы, также испытают весьма серьезные проблемы.

Однако люди, не слишком озабоченные проблемами медведей и моржей, могут встретить таяние полярных льдов даже с радостью. Навигация через полюс между Северной Америкой, Европой и Азией сможет резко ускорить и снизить затраты на пассажиро- и грузоперевозки между этими континентами. Кроме того, откроются новые районы для рыболовства.

Однако, в индустриальную эпоху, особенно в последнее столетие, темпы изменения концентрации парниковых газов в атмосфере резко увеличились. Согласно прогнозам, к концу следующего столетия можно ожидать удвоения концентрации углекислого газа.

В настоящее время явно прослеживается медленная, но четкая тенденция к потеплению климата в глобальном масштабе. И хотя далеко не все ученые согласны с тем, насколько серьезна эта проблема, многие из них считают, что нарастание концентрации парниковых газов и, так называемый, парниковый эффект могут привести к росту глобальной температуры атмосферы и глобальным изменениям климата, которые, в свою очередь, вызовут последствия, беспрецедентные в истории человечества.

В ноябре 1995 года Межправительственная научная комиссия по изменениям климата, в которой работает более 2000 специалистов, пришла к выводу, что скорее всего антропогенное влияние в заметной степени уже начало оказывать влияние на климат планеты.

Есть два варианта антропогенного влияния на концентрацию парниковых газов в атмосфере: за счет усиления поступления и за счет снижения способности к их поглощению.

Основным источником парниковых газов является энергетика, основанная на сжигании ископаемых топлив - угля, нефти, природного газа. При этом в огромных количествах выделяется углекислый газ, являющийся парниковым газом.

Однако это не единственный источник. Использование азотных удобрений, интенсивное животноводство, выращивание риса, свалки бытовых отходов, добыча угля, утечки и неполное сгорание природного газа также ведут к росту выбросов метана, окислов азота, которые являются мощными парниковыми газами.

Второй причиной роста концентрации парниковых газов является снижение интенсивности их поглощения. Для углекислого газа крупнейшими поглотителями являются океаны и биомасса наземных экосистем, прежде всего лесов.

Измерение и прогнозирование баланса содержания парниковых газов в атмосфере является очень сложной и противоречивой задачей. Однако большинство исследователей пришло к выводу, что антропогенная деятельность достигла такого размаха, когда вызванные ей изменения могут привести к очень серьезным последствиям.

В истории Земли отмечались и гораздо более сильные изменения климата, чем прогнозируемые на следующее столетие. Уникальность современной ситуации заключается в их временном отрезке. Все это может произойти за 1-2 века.

Большинство экосистем просто не успеет адаптироваться к новой обстановке. Очень многие экосистемы, жизненно важные для обеспечения существования огромного количества людей окажутся под угрозой разрушения (например трубопроводы, расположенные на мерзлоте, порты, дамбы, просто заселенные прибрежные территории).

Вследствие потепления может начаться интенсивное таяние приполярных ледников. Это вызовет повышение уровня океанов, что может в два раза повысить количество людей, страдающих от наводнений и затоплений во время штормов. Таяние вечной мерзлоты может привести к разрушению всего, что находится на ее поверхности

Возрастет интенсивность и частота экстремальных явлений погоды - засух, ураганов. Сельское хозяйство в развивающихся странах, в некоторые особо неблагоприятные годы может оказаться фактически разрушенным. По некоторым оценкам, до трети всех наземных экосистем могут начать меняться и переходить в другой тип, например леса - в степи, тундры в леса и т.п.

В связи с этим, несмотря на имеющиеся научные неопределенности, на международном уровне было принято решение начать действия по решению этой проблемы. Рамочная конвенция ООН по изменениям климата, подписанная на встрече 1992 года в Рио-де-Жанейро и вступившая в силу в марте 1994 года, является свидетельством международного признания того факта, что глобальные изменения климата и связанные с этим последствия являются общемировой проблемой, решение которой потребует сотрудничества всех стран.

Последняя конференция прошла осенью 2003 года в Москве.

Конвенция признала, что для всех стран, особенно развивающихся, необходим доступ и возможность использования природных ресурсов для их устойчивого социального и экономического развития. Однако по мере этого развития потребление энергии будет увеличиваться. Вопросы ее более эффективного использования в развивающихся странах будут приобретать все большее глобальное значение.

Задачей Конвенции является стабилизация содержания парниковых газов в атмосфере на уровне, который будет обеспечивать отсутствие опасного негативного антропогенного влияния на климат. Эта задача должна быть выполнена в течение временного отрезка, достаточного для естественной адаптации экосистем к изменениям климата, предотвращения угроз снабжению населения Земли продовольствием, и сохранения устойчивости процессов экономического развития.

Для стабилизации содержания парниковых газов в атмосфере можно действовать по двум направлениям - уменьшая размеры выбросов парниковых газов и увеличивая объемы их поглощения.

Влияние выбросов может быть снижено как благодаря уменьшению их объема, так и за счет перевода более сильнодействующих парниковых газов в менее сильнодействующие (например метана в углекислый газ, что может быть обеспечено за счет контроля за полнотой сжигания природного газа).

В энергетическом секторе снижение действия выбросов может быть обеспечено за счет более эффективного использования топлива. Большой эффект даст и переход на топливо, сжигание которого дает меньшие удельные выбросы парниковых газов на единицу производимой энергии, т.е. переход с угля и нефти на природный газ.

Использование возобновимых источников энергии, таких как ветер и солнце решают проблему выбросов парниковых газов в принципе.

Снижению выбросов парниковых газов будет способствовать использование метана, выделяющегося при добыче угля и на свалках бытовых отходов.

Интенсивность поглощения может быть усилена за счет предотвращения сведения лесов, восстановления деградированных земель и растительности.

Конвенция признала, что основная ответственность за решение проблемы глобальных изменений климата лежит на индустриально развитых странах, которые дают большую долю выбросов парниковых газов. В рамках Конвенции эти страны обязуются:

- стабилизироваться свои выбросы парниковых газов на уровне 1990 года;

- принять меры по их дальнейшему снижению;

- оплатить согласованные дополнительные затраты развивающихся стран по снижению их выбросов парниковых газов и усилению действия механизмов поглощения;

- оплатить затраты, необходимые развивающимся странам на подготовку доклада о планах работ и ходе их выполнения для представления его Конвенции.

Хотя развивающиеся страны в рамках Конвенции не берут на себя обязательства снизить выбросы парниковых газов, но они будут должны:

- провести инвентаризацию источников выбросов и поглотителей парниковых газов;

- подготовить и реализовывать национальные программы по предотвращению глобальных изменений климата и адаптации к их последствиям;

- усилить исследовательскую деятельность;

- информировать население и вести образовательные программы по этой проблеме.

В рамках Конвенции по изменениям климата работает механизм международного сотрудничества, предоставляющий новые и дополнительные гранты и льготное финансирование для покрытия согласованных дополнительных затрат проектов, необходимых для достижения согласованных результатов в области предотвращения глобальных изменений климата. Предусмотрено финансирование для развивающихся стран и стран с переходной экономикой для выполнения задач, поставленных этой конвенцией.

studfiles.net

2. Загрязнение оксидами углерода

Основную роль в прозрачности воздуха играет углекислый газ. Он свободно пропускает ультрафиолетовое излучение, но является экраном для инфракрасного излучения. Это приводит к повышению температуры приземного слоя атмосферы. Оксид углерода СО или угарный газ не оказывает влияния на физическое состояние атмосферы, но при этом влияет на организмы животных (разрушает гемоглобин, расстраивает нервную и сердечно-сосудистую системы).

3.Загрязнение диоксидом серы

Наиболее загрязнено соединениями серы северное полушарие. При сжигании топлива в атмосферу выбрасывается SO2, который потом окисляется до SO3. Соединяясь с водой, оксиды серы образуют серную и сернистую кислоты, которые, взаимодействуя с пылевыми частицами, образуют сульфаты и сульфиды. Накопление кислот и сульфатов в атмосфере приводит к выпадению кислотных осадков. В настоящее время, плотность дождевой воды над промышленными районами превышает норму в 10-1000 раз. Изменение рН атмосферных вод наиболее сильно сказывается на действии ферментов и гормонов живых организмов. Крупные виды в меньшей степени страдают от изменения рН, т.к. их защищает кожа. Наиболее сильно на кислотность воды реагирует молодь. В подкисленных водных экосистемах все организмы быстро вымирают или из-за прямого воздействия ионов водорода или из-за невозможности разложения или из-за отравления вредными веществами, образующимися из-за действия кислот на почву.

2. Загрязнение оксидами азота

Оксиды азота поступают в атмосферу в основном с выхлопными газами автомобилей, а также в результате высокотемпературного сжигания топлива тепловых электростанций. Под воздействием ультрафиолетовых лучей оксид и диоксид азота превращаются друг в друга с образованием атомарного кислорода и азота. Атомарный кислород и озон вступают в соединение с углеводородами с образованием свободных радикалов – молекул, с незаполненными связями, вследствие чего обладающие высокой химической активностью. Свободные радикалы взаимодействуют друг с другом и с веществами, нах

Для объектов, загрязняющих окружающую среду, устанавливаются санитарно-защитные зоны (СЗЗ). Это территории, расположенные между источником загрязнения среды и ближайшим местом проживания людей. На внешней границе СЗЗ неблагоприятные факторы (концентрации химических веществ, уровни действия физических факторов) не должны превышать гигиенических нормативов, установленных для населенных мест. Размеры санитарно-защитных зон устанавливаются санитарными нормами (СН-245-71). Все предприятия и сооружения делятся на пять классов, для каждого класса установлены минимальные размеры СЗЗ (таблица 2).

Таблица 2

Минимальные размеры санитарно-защитных зон для предприятий разных классов опасности

Класс предприятия	Примеры	Минимальный размер СЗЗ (м)
I	Производство аммиака, азотной кислоты, серной кислоты, удобрений, целлофана, органических растворителей, переработка нефти и др.	1000
II	Производство мочевины, искусственного волокна, шин, аммиачной селитры и др.	500
III	Производство битума, гудрона, пластмассы и др.	300
IV	Производство лекарств, обуви и др.	100
V	Механическая переработка пластмасс, вулканизация резины и др.	50

Размеры и форма СЗЗ для конкретных предприятий зависят от опасности воздействий, от возможности их нейтрализации (например, очистка выбросов), а также от условий распространения воздействий (роза ветров, рельеф и др.).

4. Загрязнение атмосферы парниковыми газами

Особенность этих газов состоит в том, что они пропускают только коротковолновое излучение и удерживают волны длинной части спектра (инфракрасные), в результате происходит нагревание нижнего слоя атмосферы. По данным Британского метеорологического общества, примерно с 1910 года наблюдается тенденция к повышению среднегодовой глобальной температуры у поверхности Земли. За это время средняя глобальная температура повысилась примерно на 0,7С.

Основной газ, создающий парниковый эффект – это диоксид углерода, содержание которого в атмосфере за последние 150 лет заметно выросло. Причины этого – выброс (CO2) промышленностью в результате а) сжигания углеводородного сырья, б) снижения интенсивности его (CO2) поглощения растениями, прежде всего - лесами.

Другим газом, создающим парниковый эффект на планете, является метан (Ch5). Главная природная причина образования метана – деятельность особых бактерий, разлагающих в анаэробных условиях углеводы. Это происходит, прежде всего, на болотах и в пищеварительном тракте животных. Метан образуется в кучах компоста, на свалках, рисовых полях, то есть везде, где вода и грязь изолируют остатки растений от доступа воздуха, а также при добыче ископаемого топлива.

Метан в основном окисляется в тропосфере, однако небольшая его часть все-таки достигает стратосферы, где он положительно влияет на природные процессы, взаимодействуя с атомарным хлором, разрушающим озоновый слой:

Ch5+ClCh4+HCl

Еще к парниковым газам относятся хлорфторуглероды (фреоны) и их заменители: гемооксид азота и гексафторид серы.

Парниковый эффект также создается парами воды, однако их содержание в атмосфере определяется прежде всего процессами планетарного круговорота воды. Современным человеком эти процессы не могут регулироваться.

В целом, парниковый эффект полезен для биосферы. Полное отсутствие парниковых газов в атмосфере привело бы к снижению температуры у поверхности Земли на 30-33С, вследствие чего Земля стала бы бесплодной, как Луна, сильно охлаждаясь ночью и перегреваясь днем. В то же время, имей Земля атмосферу Венеры, состоящую более чем на 95% из CO2, парниковый эффект привел бы к такому сильному перегреву, что жизнь также стала бы невозможна.

Изменение концентрации парниковых газов и температуры у земной поверхности (и даже весьма значительные, как в ледниковые периоды) уже происходили на нашей планете. Так, вследствие вулканической деятельности и крупных лесных пожаров резко увеличивалась концентрация CO2, что не раз приводило к природным экологическим катастрофам.

Современное потепление, как следствие парникового эффекта, проблема не новая. Еще в 1827 году французским ученым Фурье было высказано предположение, что атмосфера влияет на температуру поверхности Земли по-разному, пропуская излучение с разной длинной волны. В конце XIX века шведский ученый Аррениус пришел к выводу, что следствием увеличения выброса предприятиями диоксида углерода в период промышленной революции будет изменение его концентрации в атмосфере и рост приземной температуры.

Современная ситуация уникальна из-за крайне быстрого нарастания негативных процессов, необратимые серьезные последствия могут наступить за 100-200 лет. Количество CO2 в атмосфере при современных темпах потребления человеком ископаемого топлива удваивается каждые 23 года, что может привести к потеплению климата уже к 2025 году на 1С и к концу века – на 2С (с учетом случайных изменений от 1 до 3,5С). Из-за инерционности глобальных процессов потепление будет продолжаться еще несколько десятилетий даже при стабилизации содержания парниковых газов в атмосфере.

На основании расчетов, проведенных с использованием климатических моделей, сделан вывод, что если не принять меры по приращению выброса парниковых газов, то уровень моря на Земле поднимется примерно на 200 мм к 2030 году и на 600-1000 мм к концу столетия. Это произойдет в результате увеличения объема воды из-за нагрева и таяния снегов.

Повышение уровня моря на 300-500 мм вызовет серьезные проблемы в странах, расположенных в низменных районах и в ряде крупных городов, таких как Амстердам, Венеция, Рио-де-Жанейро, Санкт-Петербург. Дальнейший подъем уровня моря (на 1 метр выше современного) затронет человеческое сообщество значительно сильнее: море затопит арабские страны, зальет около 15% площади Египта, засолит пресноводные прибрежные акватории и загрязнит воду в системах водоснабжения у берегов. Таяние вечной мерзлоты может привести к разрушению всего, что создано человеком на ее поверхности. Увеличатся интенсивность и частота экстремальных явлений природы: ураганов, засух. По прогнозам ученых, общее потепление во много раз превысит адаптационные способности многих природных сообществ. Парниковый эффект может привести к быстрой гибели лесов и отдельных видов животных, смещению географических зон, к сокращению территорий, пригодных для жизни растений, животных, людей. По некоторым оценкам, до трети всех наземных экосистем могут начать меняться и переходить в другой тип: например, леса в степи, тундры в леса и т.д. Одновременно с гибелью привычной для человека биоты будут возникать новые виды, для которых подобные условия станут благоприятными. В итоге природе гибель не грозит, но проблема в том, сможет ли в новых условиях выжить человек?

Проведенный в 1957 году Международный геофизический год позволил международному научному сообществу создать широкую сеть станций по наблюдению за окружающей средой: основу для понимания планетарных процессов и влияния на них антропогенной деятельности. Исследования сразу же выявили непрерывное повышение содержания углекислого газа в атмосфере. В итоге уже в 1970 году в отчете Генерального секретаря ООН упоминается о возможности «катастроф, связанных с потеплением».

Обеспокоенность мирового сообщества данной проблемой привела к разработке и принятию в 1992 году в Рио-де-Жанейро Международной Рамочной Конвенции Организации Объединенных Наций (ООН) по изменению климата. «Рамочная конвенция» – многостороннее соглашение, устанавливающее лишь общие принципы, но не связывающее стороны обязательствами по специфическим действиям.

В декабре 1997 года в Киото (Япония) на конференции сторон этой конвенции был подписан протокол к Конвенции, установивший для промышленно развитых государств-участников четкие лимиты (количественные обязательства) по сокращению выбросов CO2 относительно базового 1990 года.

Цель соглашения в Киото – добиться совокупного сокращения к 2008-2012 соответствующих выбросов, по крайней мере, на 5%, для чего члены Европейского союза и Швейцария должны в оговоренные сроки снизить выбросы на своей территории на 8%, США – на 7%, Япония – на 6% в год.

Киотский протокол предусматривает реализацию ряда совместных программ, в частности, создание уникального механизма торговли квотами (квота (лат.) – часть, приходящаяся на каждого), заключающегося в том, что Стороны протокола могут перераспределять между собой (например, перепродавать) разрешенные им в течение определенного срока объемы выбросов.

В России выбросы парниковых газов в конце 90-х годов прошлого века не превышали допустимого уровня, и снижения не требовалось, в конце 1998 года общий выброс в атмосферу составил всего 70% от уровня базового 1990 года. Прогноз, выполненный по инициативе Всемирного банка, показал, что к 2010 году выброс парниковых газов составит 96% от базового уровня, а при внедрении энергосберегающих технологий – только 92%.

Экономический кризис и спад производства в России в конце XX века позволяет ей иметь неиспользованные квоты на выброс диоксида углерода примерно в количестве 250 миллионов тонн в год. Кроме того, в России сегодня существует 119,2 миллионов гектаров земель, покрытых лесом. Как известно, 1 гектар леса связывает 1,5 тонны углерода в год. Термин «углерод» широко используется в международных дискуссиях как синоним диоксида углерода, при этом имеется в виду количество диоксида углерода в пересчете на углерод (44 тонны диоксида эквивалентны 12 тоннам углерода). Следовательно, только за счет лесопосадок в России за год может быть связано до 178,8 миллионов тонн углерода. Таким образом, участие в «общем деле» выгодно для России, которая ратифицировала Киотский протокол. Россия может играть ведущую роль на рынке квот и получать по расчетам не менее 10 долларов за квоту на тонну парниковых газов. В то же время, изменения климата могут принести странам бывшего СССР годовой ущерб свыше 20 миллиардов долларов США, в том числе, ущерб России составит 5-10 миллиардов долларов в год. При этом ущерб для США и стран Европейского Союза будет почти в 10 раз больше.

Грядущее потепление чревато множеством вторичных эффектов для нашей страны. В случае правильных прогнозов, от потепления легче станет только энергетике России, а сельское хозяйство из-за резких заморозков и оттепелей может проиграть больше, чем выигрыш от повышения средней температуры. Вторичными эффектами будут: повышение смертности из-за резких скачков температуры, рост числа лесных пожаров, таяние вечной мерзлоты, деградация экосистем, сокращение запасов пресной воды, новые для нас болезни, а также непредсказуемая иммиграция в Россию из стран с катастрофическими изменениями климата, и др.

Центральное место на переговорах по глобальному потеплению занимает США, доля их выбросов составляет 25%. Протокол оказался на грани провала из-за того, что США могут отказаться от ратификации. Причина в том, что экономика США опирается на собственные дешевые ресурсы ископаемого топлива. Считают, что ограничение выбросов приведет к необходимости резкого снижения уровня жизни американцев. Поэтому сегодня миллионы долларов тратятся на исследования, направленные на поиск обоснования ошибочности выводов о причинах изменений климата. Корни зла США видят не в собственном энергопотреблении, а в вырубке тропических лесов, росте народонаселения, в экономическом развитии стран «третьего мира» и др. Киотский протокол может вступить в силу без ратификации США, но для реализации его участие США важно.

Существуют разные гипотезы, объясняющие феномен глобального потепления. Так, группа ученых, среди которых есть и российские ученые, объясняет потепление обычными колебаниями климата. По их мнению, в конце XX века завершился очередной малый ледниковый период, пик которого имел место в XVII веке, и рост концентрации СО2 – следствие, а не причина потепления. Существуют и иные гипотезы, подтвердить или опровергнуть которые сегодня невозможно.

Комплексные исследования показали, что даже полная реализация обязательств сможет повлиять на изменение климата ненамного. Концентрация парниковых газов будет продолжать увеличиваться. Поэтому всем странам необходимо готовиться и приспосабливаться к изменениям климата.

studfiles.net

Тема 9. Антропогенное загрязнение биосферы

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 10Следующая ⇒

1. В наиболее общем виде под загрязнением окружающей среды понимают:

1) внесение в окружающую среду несвойственных ей химических компонентов

2) захоронение радиоактивных отходов

3) все, что выводит экологические системы из равновесия, отличается от нормы, наблюдаемой (длительное время) и (или) желательной для человека

4) введение в экосистемы несвойственных им биологических видов

2. Закончите фразу: «Виды загрязнения принято подразделять на...»

3. Что такое ресурсный цикл:

1) совокупность превращений и пространственных перемещений определенного вещества, происходящих на всех этапах использования его человеком

2) совокупность превращений и пространственное перемещение топливно-энергетических ресурсов

4. Основными антропогенными источниками диоксида углерода (СО2) являются:

1) сжигание ископаемого топлива

2) рисовые плантации

3) производство удобрений

4) вырубка лесов

5) гниение на свалках

6) утечки при добыче и транспортировке ископаемых видов топлива

5. Основные источники антропогенного загрязнения воздуха:

1) транспорт

2) пищевая промышленность

3) энергетика

4) химия и нефтехимия

5) легкая промышленность

6) черная и цветная металлургия

6. Загрязнение парниковыми газами принято считать:

1) глобальным загрязнением

2) локальным загрязнением

3) региональным загрязнением

7. Перечислите основные ингредиенты загрязнения атмосферы:

1) оксид углерода (II) (СО)

2) оксиды железа (FeOx)

3) оксиды азота (NOX)

4) оксид серы (IV) (SO2)

5) углеводороды (СnНm)

6) оксид кальция (СаО)

7) взвешенные частицы (пыль)

8. Верно ли утверждение, что в результате антропогенного загрязнения атмосферы происходит также загрязнение литосферы и гидросферы?

1) верно

2) неверно

3) частично верно: происходит загрязнение атмосферы и гидросферы, литосфера от загрязнения атмосферы не страдает

9. Какой газ при увеличении его концентрации приводит к нагреву нижних слоев атмосферы и поверхности Земли:

1) метан 3) диоксид углерода

2) озон 4) аммиак

10. Озон образуется в основном:

1) в тропосфере 4) в ионосфере

2) в стратосфере 5) в магнитосфере

3) в мезосфере

11. Влияет ли усиление ультрафиолетового излучения Солнца на число раковых заболеваний кожи у людей и животных?

1) да, количество заболеваний раком кожи у людей и животных уменьшается

2) да, количество заболеваний раком кожи у людей и животных увеличивается

3) нет, количество заболеваний раком кожи у людей и животных фактически остается неизменным

12. Почему хлорфторуглероды (ХФУ) заменили хлорфторуглеводородами (ХФУВ) и фторуглеводородами (ФУВ)?

1) их дешевле производить

2) их применение более эффективно

3) они быстрее разрушаются, попадая в атмосферу

13. Основная причина образования и выпадения кислотных осадков — наличие в атмосфере:

1) хлорфторуглеродов (ХФУ)

2) оксидов азота

3) оксидов серы

4) оксидов железа

5) хлористого водорода

14. Перечислите условия образования фотохимического (сухого) смога:

1) солнечный свет

2) ветер

3) высокая влажность

4) низкая влажность

5) компоненты выхлопных газов автомобилей

15. Основные источники антропогенного загрязнения гидросферы:

1) целлюлозно-бумажная промышленность

2) пищевая промышленность

3) энергетика

4) химическая промышленность

5) черная и цветная металлургия

6) нефтеперерабатывающая промышленность

7) индустриальное сельское хозяйство

16. Какая отрасль экономики нашей страны самый крупный потребитель воды:

1) промышленность

2) сельское хозяйство

3) жилищно-коммунальное хозяйство

17. При повышении кислотности значение водородного показателя рН:

1) увеличивается

2) уменьшается

3) остается неизменным

18. Как влияет тепловое загрязнение на содержание кислорода в воде:

1) повышает содержание кислорода в воде

2) снижает содержание кислорода в воде

3) не оказывает никакого влияния на содержание кислорода в воде

19. Назовите фактор, с неудовлетворительным качеством которого связано 80% всех заболеваний в мире (по статистическим данным):

1) воздух

2) пища

3) вода

20. Агробиоценоз — это:

1) устойчивая саморегулирующаяся система

2) система с разрушенными обратными связями, которая может существовать только при целенаправленной деятельности человека

3) устойчивая система, для существования которой все же необходима поддержка человека

21. Какие негативные последствия вызывают нарушения технологии использования удобрений:

1) нарушение круговорота питательных веществ и снижение плодородия почвы

2) попадание элементов удобрений в грунтовые воды и поверхностные водоемы

3) усиление ветровой и водной эрозии почв

4) разрушение озонового слоя в результате проникновения в стратосферу оксидов азота

22. Верно ли утверждение, что к образованию отходов (рассеянных в окружающей среде и меняющих диапазон естественных колебаний экологических факторов) приводит любая хозяйственная деятельность?

1) неверно

2) верно

3) верно частично: существуют такие виды деятельности, при которых отходы не образуются

23. Верно ли утверждение, что шум является для человека общебиологическим раздражителем, влияющим (в определенных условиях) на все органы и системы организма?

1) верно

2) неверно

3) частично верно: шум влияет только на слух

arhivinfo.ru

7.3 Влияние деятельности человека на атмосферу

7.3.1 Загрязнение парниковыми газами

Парнико́вый эффе́кт  повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

Парниковые газы прозрачны для коротковолновых солнечных лучей. Но они плохо пропускают длинноволновые излучения Земли в диапазоне 700…1200 нм, уходящие обратно в космическое пространство. Тепло удерживается у земной поверхности. В результате нижний слой атмосферы и поверхность Земли нагреваются.

Основными парниковыми газами, в порядке их оцениваемого воздействия на тепловой баланс Земли, являются:

а) пары воды (Н2О). Поглощают около 62 % инфракрасного излучения Земли;

б) углекислый газ  диоксид углерода (СО2). Поглощает примерно 22 % инфракрасного излучения Земли;

в) «малые газы», содержание которых в атмосфере чрезвычайно мало. Они вносят гораздо меньший вклад в парниковый эффект. Это: метан (СН4), озон (О3), хлорфторуглероды (ХФУ или фреоны), хлорфторуглеводороды (ХФУВ), азота (закись азота  гемиоксид азота (N2O)).

г) созданные человеком газы. Содержание их в атмосфере крайне мало.

Последствия парникового эффекта:

а) глобальное потепление;

б) массовое таяние ледников, подъём уровня Мирового океана и сокращение поверхности суши;

в) усиление циклонической активности;

г) нарушение закономерностей функционирования экосистем;

д) рост сердечнососудистых, респираторных, паразитарных (клещевого энцефалита, болезни Лайма, малярии, лихорадок разного типа) заболеваний, психологических расстройств, травм;

е) голод.

7.3.2 Проблемы атмосферного озона и озоновых дыр

В тропосфере озона мало (6…14 % всего содержания в стратосфере). При такой концентрации он благоприятен. Но увеличение количества озона опасно: удушающие смоги, содержащие озон, губят людей. Он относится к парниковым газам.

В стратосфере озона много и он образует экран. Озон поглощает жёсткое ультрафиолетовое излучение Солнца с длиной волны до 0,32 мкм.

Эволюция выработала адаптацию к излучению более 0,32 мкм. Белок поглощает это излучение, как бы защищая нуклеиновые кислоты. А от излечения ниже 0,32 мкм защиты нет и как последствия – рак кожи, гемолиз (разрушение красных кровяных телец), поражение иммунной системы, сетчатки глаза (катаракта). Это излучение является мутагенным фактором среды обитания.

Последние десятилетия наблюдается уменьшение общего количества озона в стратосфере. Это уменьшение составило 2 %.

Озоновая дыра – область с пониженным содержанием озона. Озоновая дыра существовала практически всегда, то появляясь, время от времени, то исчезая в соответствии с сезонными изменениями в состоянии атмосферы. В 80-х годах XX века произошли серьёзные изменения в динамике этого явления – «дыра» перестала восстанавливаться до исходного состояния.

Среди катализаторов разложения озона наиболее важная роль принадлежит оксидам азота, атомам хлора. В качестве катализатора реакции разложения озона может служить ОН-радикал, образующийся с участием паров воды.

Природной причиной разрушения озонового слоя из-за поступления в стратосферу атомарного хлора является хлорметан (СН3Сl) – продукт жизнедеятельности организмов в океане и лесных пожаров на суше.

В результате деятельности человека в атмосфере появился избыток азотных и галогенуглеродных соединений. Оксиды азота (NOx) образуются при сжигании топлива, особенно в современных двигателях воздушных судов, ракетной техники. Атомарный хлор образуется в стратосфере в результате фотохимического разрушения хлорфторуглеродов (ХФУ), или фреонов, или хладонов CF2Cl2 и CFCl3. Эти вещества летучи и устойчивы в тропосфере. В условиях стратосферы они начинают распадаться в связи с образованием свободных атомов галогенов.

В 1985 году подписана «Венская конвенция по охране озонового слоя», призывающая страны к проведению дополнительных исследований и обмену информацией по сокращению озонового слоя. В 1987 году в Монреале 98 стран заключили соглашение (Монреальский протокол) о постепенном прекращении производства ХФУ (хлорфторуглеродов) и о запрещении выбросов их в атмосферу.

studfiles.net

Экологическая проблема загрязнение воздуха

Понятия воздуха и его загрязнения

«Загрязнение воздуха – экологическая проблема». Эта фраза не отражает ни в малейшей степени тех последствий, которые несет в себе нарушение природного состава и баланса в смеси газов, называемой воздух.

Проиллюстрировать такое заявление не вызывает никакого труда. Всемирная организация здравоохранения привела данные по этой теме за 2014 год. Из-за загрязнения воздуха в мире умерло около 3,7 млн. человек. Почти 7 млн. человек умерло от воздействия на организм загрязненного воздуха. И это за один год.

В состав воздуха входит 98–99% азота и кислорода, остальное: аргон, углекислый газ, вода и водород. Из него состоит атмосфера Земли. Основной компонент, как видим, кислород. Он необходим для существования всего живого. Им «дышат» клетки, то есть при поступлении его в клетку организма происходит химическая реакция окисления, в результате которой выделяется энергия необходимая для роста, развития, размножения, обмена с другими организмами и тому подобное, то есть для жизни.

Загрязнение атмосферы толкуется как привнесение в атмосферный воздух неприсущих ему химических, биологических и физических веществ, то есть изменение их естественной концентрации. Но важнее не изменение концентрации, которое, без сомнения, происходит, а уменьшение в составе воздуха наиболее полезного для жизни компонента – кислорода. Ведь объем смеси не увеличивается. Вредные и загрязняющие вещества не добавляются простым сложением объемов, а уничтожают и занимают его место. Фактически возникает и продолжает накапливаться недостаток пищи для клеток, то есть базового питания живого существа.

От голода умирает около 24000 человек в сутки, то есть в год примерно около 8 млн., что сопоставимо с цифрой смертности от загрязнения воздуха.

Виды и источники загрязнения

Загрязнение воздуха Воздух подвергался загрязнению во все времена. Извержения вулканов, пожары лесные и торфяные, пыль и пыльца растений и иное попадание в атмосферу веществ обычно неприсущих ее природному составу, но произошедшие в результате природных причин – это первый вид происхождения загрязнения воздуха – естественный. Второй – это в результате деятельности человека, то есть искусственный или антропогенный.

Антропогенное загрязнение, в свою очередь, можно разделить на подвиды: транспортные или возникшие в результате работы разных видов транспорта, производственные, то есть связанные с выбросами в атмосферу веществ, образующихся в производственном процессе и бытовые или появившиеся в результате непосредственной жизнедеятельности человека.

Само загрязнение воздуха может быть физическим, химическим и биологическим.

К физическому относят пыль и твердые частица, радиоактивное излучение и изотопы, электромагнитные волны и радиоволны, шумовое, включая громкие звуки и низкочастотное колебание и тепловое, в любой форме.
Химическое загрязнение – это попадание в воздух газообразных веществ: оксида углерода и азота, диоксида серы, углеводородов, альдегидов, тяжелых металлов, аммиака и аэрозолей.
Загрязнение микробами называется биологическим. Это различные споры бактерий, вирусы, грибы, токсины и тому подобное.

Основные виды загрязняющих веществ

Оксид углерода или «угарный газ». Химическая формула СО. Это газ без цвета и запаха. Появляется после неполного сгорания угля, газа, нефти и других видов топлива при условиях недостаточности кислорода и низкой температуре. Он взаимодействует с имеющимся в крови человека гемоглобином и блокирует поступление в нее кислорода. Впервые его выделил в 1776 году врач Жак деЛассон.
Двуокись углерода или углекислый газ. Химическая формула СО2. Газ без цвета, но с кисловатым запахом и вкусом. Появляется после полного окисления углерода. Он является одним из парниковых газов.
Диоксид серы или сернистый ангидрид. Химическая формула SO2. Газ бесцветный. Запах резкий. Появляется при сжигании таких видов топлива, которые содержат серу и при переработке сернистых руд. Один из видов газа, формирующего кислотные дожди. В организме человека сначала вызывает потерю вкусовых ощущений, затем затрудненное дыхание, отек легких и остановку дыхания.
Оксиды и диоксиды азота. Химическая формула NO и NO2 соответственно. Появляется при любых процессах горения. Его количество зависит от температуры сгорания. Чем она выше, тем его больше. Источниками его появления являются предприятия по производству азотных удобрений и кислоты, нитратов, анилиновой кислоты, транспортные средства, промышленные предприятия и некоторые виды бытового оборудования.
Озон. Химическая формула О3. Газ с характерным запахом. Самый токсичный их всех загрязняющих веществ.
Углеводороды. Одни из самых распространенных с различными вариантами соединений углерода С и водорода Н. они содержатся в несгоревших нефтепродуктах, жидкостях для химчисток, растворителях и многом другом.
Свинец. Химический знак Pb. Токсичный в любом виде металл серебристо-серого цвета. Применяется при производстве боеприпасов, красок, автомобильных аккумуляторов и тому подобное. Главный его источник попадания в атмосферу – выхлопные газы автотранспорта с двигателями, работающими на этилированном бензине.
Промышленная пыль. Ее принято подразделять на классы в зависимости от происхождения.

Первый – механическая пыль. Появляется в технологических процессах измельчения веществ и материалов.

Второй — возгоны. Они образуются при конденсации паров охлажденного газа и пропускаемые через технологическое оборудование.

Третий – летучая зола. Он содержится в дымовом газе во взвешенном состоянии и представляет собой несгоревший минеральные примеси топлива.

Четвертый – промышленная сажа или твердый высокодисперсный углерод. Он образуется при неполном сгорании углеводородов или их термическом разложении.

В основном на сегодняшний день источниками таких загрязнений являются теплоэлектростанции, работающие на твердом топливе и угле.

Последствия загрязнений

Основными последствиями загрязнения атмосферного воздуха являются: парниковый эффект, озоновые дыры, кислотные дожди и смог.

Парниковый эффект построен на способности атмосферы Земли пропускать короткие волны и задерживать длинные. Короткие волны – это солнечная радиация, а длинные – это тепловое излучение, идущее от Земли. То есть образуется слой, в котором происходит аккумулирование тепла или парник. Газы, способные к такому эффекту называются, соответственно, парниковыми. Эти газы нагреваются сами и нагревают всю атмосферу. Этот процесс естественный и природный. Он происходил и происходит в настоящее время. Без него не была бы возможна жизнь на планете. Его начало не связано с деятельностью человека. Но если раньше природа сама регулировала этот процесс, то сейчас в него интенсивно вмешался человек.

кислотные дожди Углекислый — основной парниковый газ. Его доля в парниковом эффекте более 60%. На долю остальных – хлорфторуглеводорода, метана, оксидов азота, озона и так далее, приходится не более 40%. Именно благодаря столь большой доли углекислого газа, была возможна природная саморегуляция. Сколько углекислого газа выделялось при дыхании живыми организмами, столько и потребляли его растения, производя кислород. Объемы и концентрация его сохранялась в атмосфере. Промышленная и иная деятельность человека, и, прежде всего, вырубание лесов и сжигание природного топлива, привели к увеличению углекислого газа и других парниковых газов за счет снижения объема и концентрации кислорода. Результатом стало большее нагревание атмосферы – повышение температуры воздуха. Прогнозы таковы, что увеличение температуры приведет к излишнему таянию льдов и ледников и повышению уровня Мирового океана. Это с одной стороны, а с другой увеличиться, за счет более высокой температуры, испарение воды с поверхности земли. А, значит, увеличение пустынных земель.

Озоновые дыры или нарушение озонового слоя. Озон одна из форм существования кислорода и образуется в атмосфере естественным путем. Это происходит при попадании ультрафиолетового излучения солнца на молекулу кислорода. Потому наибольшая концентрация озона в верхних слоях атмосферы на высоте около 22 км. от поверхности Земли. По высоте он распространяется примерно на 5 км. этот слой считается защитным, так как задерживает это самое излучение. Без такой защиты все живое на Земле погибло. Сейчас наблюдается уменьшение концентрации озона в защитном слое. Почему это происходит до сих пор достоверно не установлено. Впервые это истощение было обнаружено в 1985 году над Антарктидой. С тех пор явление получило название «озоновой дыры». Тогда же была подписана в Вене Конвенция об охране озонового слоя.

кислотные дожди Промышленные выбросы в атмосферу диоксида серы и оксида азота, соединяющиеся с атмосферной влагой, образуют серную и азотную кислоту и вызывают «кислотные» дожди. Такими считаются любые осадки, кислотность которых выше природной, то есть ph<5,6. Это явление присуще всем промышленным регионам в мире. Главное их отрицательное воздействие приходится на листья растений. Кислотность нарушает их восковой защитный слой, и они становятся уязвимы для вредителей, болезней, засух и загрязнений.

Выпадая на почву, кислоты, содержащиеся в их воде, вступают в реакцию с токсичными металлами, находящимися в земле. Такими как: свинец, кадмий, алюминий и другими. Растворяют и тем способствуют их проникновению в живые организмы и подземные воды.

Кроме того, кислотные дожди способствуют коррозии и тем действуют на прочность зданий, сооружений и других строительных конструкций из металла.

Смог – привычная картина крупных промышленных городов. Возникает там, где в нижних слоях тропосферы скапливается большое количество загрязняющих веществ антропогенного происхождения и веществами, полученными в результате их взаимодействия с солнечной энергией. Смог образуется и долго живет в городах, благодаря безветренной погоде. Существует: влажный, ледяной и фотохимический смог.

С первыми взрывами ядерных бомб в японских городах Хиросима и Нагасаки в 1945 году, человечество открыло еще один, возможно, самый опасный, вид загрязнения атмосферного воздуха – радиоактивный.

Природа имеет способность к самоочищению, но активность человека ей явно в этом мешает.

Видео — Нераскрытые тайны: Как загрязнение воздуха влияет на здоровье

ecology-of.ru

Глобальные проблемы окружающей среды. Загрязнение парниковыми газами — Основы экологии для авиационной и космической отрасли

К настоящему времени деятельность человека значительно влияет на состав воздуха планеты и приводит, прежде всего, к созданию парникового эффекта, т. е. к увеличению содержания в нем парниковых газов. Эти газы, будучи прозрачными для коротковолновых солнечных лучей, плохо пропускают длинноволновые излучения, уходящие обратно в космическое пространство. В результате нижний слой атмосферы и поверхность Земли нагреваются.

Рис. 7. Схема парникового эффекта

Основные парниковые газы: диоксид углерода СО2, метан СН4, закись азота N2O, гидрофторуглероды HFC, перфторуглероды PFC и гексафторид серы SF4.

Несмотря на наименьшую парниковую активность, наибольшее влияние на создание парникового эффекта оказывает диоксид углерода, массовый выброс которого в атмосферу наибольший 68 % от суммарного выброса всех ПГ; при этом за период с 1950 по 1990 гг. концентрация СО2 в атмосфере выросла с 500 до 650 мг/м3, а к концу XXI века может достичь до 900…2300 мг/м3.

На долю СН4 приходится 21 %, N2O 10 %, на остальные 1 %.

Причинами роста концентрации СО2 в атмосфере являются выброс диоксида углерода промышленными предприятиями, работающими на углеводородном сырье (топливе), а также снижение интенсивности его поглощения биотой наземных экосистем, прежде всего лесами (фотосинтез).

Рост концентрации метана в воздухе подтвержден экспериментально путем анализа пузырьков газа в полярных льдах. Основная природная причина образования метана деятельность особых бактерий, разлагающих в анаэробных условиях (без доступа кислорода) углеводы. Это происходит, прежде всего, на болотах и в пищеварительном тракте животных. Метан образуется в кучах компоста, на свалках, рисовых полях (везде, где вода и грязь изолируют остатки растений от доступа воздуха), а также при добыче ископаемого топлива. Метан в основном окисляется в тропосфере, однако небольшая его часть все-таки достигает стратосферы, где он положительно влияет на природные процессы, ибо взаимодействует с атомарным хлором (виновником разрушения озонового слоя).

Таблица 15.

Краткая характеристика парниковых газов

Название, формула,обозначениеПарниковаяактивность(относительная)Источник образованияДиоксид углеродаСО21Горение твердых, жидких и газообразныхвеществ, в состав которых входит углеродМетанСН421Процессы гниения, газодобыча, утечка через уплотнения в магистральных трубопроводах и газобаллонных установках автотранспортаЗакись азотаN2O310Производство азотных удобрений и азотнойкислоты, отработавшие газы ДВС (особеннопри наличии нейтрализаторов)ГидрофторуглеродыCxHyFz(HFC, ГФУ)140…11700Заменитель хлорфторуглеродов: упаковка,холодильное оборудование, огнетушители,чистящие вещества, аэрозолиПерфторуглеродыCF4, С2F6PFC (ПФУ)6500…9200Заменитель хлорфторсодержащих веществ;заменитель крови; используются при алюминиевом литьеГексафторид серыSF623900Используется при изготовлении высоковольтных выключателей и при магниевом литье

Водяные пары (так же как и СО2 являющиеся продуктом сгорания топлива вследствие наличия в топливе водорода) не отнесены к парниковым газам, хотя они обладают более сильным по сравнению с СО2 свойством поглощать инфракрасное излучение.

В целом наличие такого явления, как парниковый эффект, для биосферы полезно. Полное отсутствие этих газов в атмосфере привело бы к снижению температуры у поверхности Земли примерно на 30 33°С, и она, как и Луна, была бы бесплодна, сильно нагреваясь днем и переохлаждаясь ночью. В то же время, имей Земля атмосферу Венеры (более чем на 95% состоящую из СО2), парниковый эффект привел бы к такому сильному перегреву, что жизнь также была бы невозможна. Изменения концентрации парниковых газов и температуры у земной поверхности (и даже весьма значительные, например, в ледниковые периоды) уже происходили на нашей планете. Так, вследствие вулканической деятельности и крупных лесных пожаров резко увеличивалась концентрация СО2, что приводило, и не раз, к природным экологическим кризисам и катастрофам.

По прогнозам ученых, общее потепление во много раз превысит адаптационные способности многих природных сообществ. Парниковый эффект может привести к быстрой гибели лесов и отдельных видов животных, смещению географических зон к сокращению территорий, пригодных для жизни растений, животных и людей. По некоторым оценкам, до трети всех наземных экосистем могут начать меняться и переходить в другой тип: например, леса в степи, тундры в леса и т. п.

ifreestore.net

Загрязнение воздушной среды парниковыми газами. Загрязнение парниковыми газами является

1.4 Загрязнение парниковыми газами. Экология антропогенных зон

Похожие главы из других работ:

1.2 Загрязнение

2.2 Загрязнение

9. Рівень забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами

2. Загрязнение гидросферы

7. Тепловое загрязнение

3) Загрязнение атмосферы

1.1 Загрязнение атмосферы

1.2 Загрязнение почвы

7. Специфика загрязнений атмосферы выхлопными газами от автотранспорта

4 Загрязнение вод

7.1.2 Загрязнение воздуха

3.3 Нейтралізація кислими газами

2.1 Загрязнение

3. Загрязнение вод

2.1. Загрязнение воздуха выхлопными газами