Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Экологический менеджмент

Парниковый эффект

Уже достаточно долгое время человечество занимается проблемой изменения климата на Земле. То, что эти изменения происходят - не вызывает сомнения даже у школьников.

Но факт антропогенного воздействия, то есть воздействия человеческой деятельности на изменения климата ставятся под сомнение многими научными школами, особенно развитых стран, в области физики атмосферы, климатологии, геофизики, гидрологии, физики океана и тому подобное. Наибольшие сторонники обвинения человеческой деятельности в климатических аномалиях - это экологи. Среди известных признанных мировой наукой факторов влияния на климат, выделяют четыре: циклические колебания интенсивности излучения Солнца; изменение траектории движения Земли, концентрация парниковых газов, концентрация аэрозолей. Два последних, особенно третий фактор, по мнению экологов, и является основной причиной изменения климата на Земле, потому что именно они приводят к так называемому парниковому эффекту.

Впервые мысль о влиянии газов, которые накапливаются в атмосфере благодаря человеческой деятельности, выразил в конце XIX века Нобелевский лауреат С. Аррениус. Он считал, что газы, попадающие в атмосферу, поглощают тепло и задерживают тепловое излучение с поверхности планеты, тем самым повышая среднюю температуру поверхности Земли и создавая так называемый парниковый эффект.

Наиболее известные теории цикличности изменения климата на Земле: каждые 100000 лет средняя температура меняется с амплитудой 5 - 10 ° С под влиянием космоса, в частности солнечной активности. Новейшие исследования американских ученых вроде утвердительно отвечают на вопрос о первопричине изменения климата - космические факторы. Такое утверждение позволило научно обосновать отказ США подписать Киотский протокол.

Официальная, обоснованная исследователями точка зрения США состоит в том, что статистическое обобщение данных почти трехлетних наблюдений климата доказывает, что потепление происходит естественным путем и почти не связано с антропогенной деятельностью.

Позиция США станет ясна, если выяснить сущность Киотского протокола 1997 года по Рамочной Конвенции ООН об изменении климата. Рамочная Конвенция призвана объединить усилия по предотвращению опасных изменений климата и добиться стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере на относительно безопасном уровне. Киотеький протокол Конвенции закрепил количественные обязательства развитых стран и стран с переходной экономикой по ограничению и снижению поступления парниковых газов в атмосферу.

Во-первых, развитые страны и страны с переходной экономикой, в том числе и Украина, должны в целом к 2008 -2012 лет сократить свои выбросы парниковых газов не менее чем на 5% от уровня 1990 года. Во-вторых, учитывая то обстоятельство, что до 98% всех выбросов С0 2 (или 80% всего эффекта) дает энергетическая отрасль, Киотскому протоколу установлена квота объемов выбросов и квоты платежей за выбросы С0 2 для крупнейших загрязнителей. Система мирового рынка торговли квотами за выбросы парниковых газов будет способствовать эффективности снижения объемов выбросов парниковых газов. Крупнейшими загрязнителями сегодня являются США, Россия, Япония, Германия, Франция, Италия, Великобритания, Канада, Австралия, Украина. Ни одна из этих стран не подписала Киотский протокол. Они не подписывают его по понятным финансовым соображениям. Такой отказ можно и нужно обосновывать. Следовательно и получают все большее распространение тезиса о необоснованности парникового эффекта и участие в нем человеческой деятельности.

Энергия, необходимая для различных биологических, геофизических и геохимических процессов, достигает Земли в форме солнечного излучения. Основной механизм эмиссии и абсорбции электромагнитного излучения - переходы атома или молекулы между более высокими и более низкими уровнями энергии. Когда молекула получает энергию, ее электроны переходят на более высокий уровень энергии, в случае потери молекулой энергии, последняя выделяется в виде излучения, длина волны которого определяет температуру поверхности тела, излучается. Чем выше температура тела, излучающей тем короче длина волны излучения, выделяется.

Температура поверхности Солнца составляет 5 800 градусов К и оно излучает в коротковолновой области с максимумом излучения в видимой области при 500 им. Солнечное излучение отражается атмосферой (облака, частицы пыли), поверхностью Земли, однако по большей части абсорбируется поверхностью Земли, таким образом нагревается, а часть полученной энергии снова излучает. Но так как Земля имеет значительно меньшую температуру, чем Солнце, она излучает в длинноволновой инфракрасной области (14).

Некоторые газы, в первую очередь водяные пары и диоксид углерода абсорбируют это излучение и превращают его обратно в тепло. В результате атмосфера нагревается и излучает соответственно ее температуре часть энергии снова на поверхность Земли. Таким образом, повышается температура Земли и близких к ее поверхности слоев воздуха. Этот эффект подобен парника, стеклянная крыша которого удерживает инфракрасное излучение. Если бы наша атмосфера не содержала так называемых парниковых газов (Н 2 0, С02, N20, О3 и т.д.), температура поверхности Земли была бы значительно ниже.

Для лучшего понимания парникового эффекта рассмотрим баланс излучения Солнца и его взаимосвязь с температурой поверхности Земли.

Согласно закону Стефана и Больцмана, тело с температурой Т на единицу площади в единицу времени излучает энергию sT4 причем s - константа Стефана-Больцмана (α = 5,67х10 * 8W м 2 К 4). Это соотношение действительно только для так называемого "черного тела", что во всей области длины волн вполне абсорбирует излучения и снова отдает. Солнце и поверхность Земли в первом приближении могут рассматриваться как "черные тела».

Солнце излучает с мощностью их к 3,88x1026 W. Из закона Стефана-Больцмана следует:

Lc = σТс 4 4Пrс 2

Где: Тс - температура поверхности Солнца (Тс = 5 800 К); гс -Радиус Солнца (гс - 7x108м). Интенсивность солнечного излучения на расстоянии а от Солнца составляет Lc / 4Па. Если а -средняя расстояние между Солнцем и Землей (а = 1,5х10пм), тогда интенсивность энергии, пылающий на поверхность Земли (гя -Радиус Земли; г. (= 6,371х10 6 м)

l = Lc / 4 r 2 (1-А) / 4Па 2

где А - часть энергии, которая отражается в космос, так называемая "альбедо», ее значение для Земли составляет 0,3.

Если принять, что вся энергия, которая падает на Землю и абсорбируется ней, превращается в тепло и затем снова выделяется в виде излучения поверхностью Земли, то в состоянии равновесия должна выполняться равенство:

σT3 4 4Пr 2 = Soпr 3 2 (1-А)

So = Lc / 4па 2; То - равновесная температура излучения Земли; So - так называемая солярная константа Земли, составляет 1372 W / м2. Отсюда:

То - (lA) So / σ 4 - 255 К = -18 ° С

Таким образом, равновесная температура излучения Земли соответствует -18 ° С. Но это значение температуры значительно ниже действительной средней температуры Так поверхности Земли, что составляет + 15 ° С. Разница (То - то = 33 К) называется естественным парниковым эффектом.

В среднем около 30% солнечного излучения, падающего на Землю, снова возвращается в космос, примерно 25% абсорбируется атмосферой (в основном за счет озона стратосферы, а также облаков и водных паров тропосферы), 45% излучения, падающего абсорбируется поверхностью Земли , из него примерно 60% (29/45) расходуется на испарение воды и на конвекцию тепла. Это означает, что нетто-инфракрасное излучение составляет примерно 40% (18/45), в шесть раз более значительное брутто-инфракрасное излучение (104/45) объясняется парниковым эффектом.

Вода и озон абсорбируют как в спектральной области излучения Солнца, так и в инфракрасной области излучения Земли. Озон стратосферы абсорбирует в ультрафиолетовой области излучений Солнца, а озон тропосферы абсорбирует в ИК-области излучений Земли. Пары воды поглощают преимущественно в ИК-области, а диоксид углерода практически только в ИК-области, то указывает на то, что CO., Является типичным парниковым газом.

Наиболее значительными природными парниковыми газами атмосферы являются водяные пары, диоксид углерода, метан, оксид азота N 2, а также озон тропосферы О3 Относительное содержание газов в естественном парниковом эффекте представлен на диаграмме 1.6.1.

»Относительный

Диаграмма 1.6.1. Относительное содержание газов в естественном парниковом эффекте

Содержание парниковых газов в атмосфере значительно менялся на протяжении истории Земли, но оставался практически постоянным в течение последнего тысячелетия. Однако концентрация С09, СН4, N20, а также тропосферного озона в последние месяцы постепенно увеличивается благодаря деятельности человека (табл. 1.6.1).

Таблица 1.6.1 Характеристика и содержание парниковых газов

СО 2 СН4 N20 ХФС Н О3
Срок жизни в атмосфере 50-200 лет 10

лет
10

лет
50-150 лет Часы-дни
Увеличение концентрации в атмосфере с 1750 27% 115% 7% - 130%
Увеличение содержания в год (в наше время) 0,5% 0,75% 0,25% 5% 1-1,5%

Дополнительно к перечисленным газов человек выбрасывает в атмосферу синтетические вещества, например хлор и фторсодержащие углеводороды (ХФСН), которые есть, благодаря своим оптическим свойствам, потенциальными парниковыми газами. Хотя эмиссии ХФСН через разрушающее действие на стратосферный озоновый слой усилиями мировой общественности значительно уменьшились, их содержание в атмосфере еще примерно столетия будет значительным, что объясняется их значительной устойчивостью (срок жизни). Озон является тепличным газом, поэтому такие вещества, как оксиды азота (NOx) и летучие органические вещества (ЛОВ), которые способствуют синтезу озона в тропосфере, можно рассматривать как косвенно влияют на парниковый эффект.

Содержание парниковых газов за последние 160 000 лет определяют по воздушными пузырьками в "природных архивах» Гренландии и Антарктики. Из этих данных следует, что температура Земли и концентрация парниковых газов тесно взаимосвязаны: низкие концентрации характерны для ледниковых периодов, более высокие - для промежуточных времен. Содержание С02 в атмосфере к 1850 году составлял в среднем 280 ррт, с 1958 (315 ррт) по 1991 год (354 ррт) он увеличился почти на 25% по сравнению с доиндустриальным время. В настоящее время концентрация С02 в атмосфере превысила пределы, которые она не переступала минимум за последние 160 000 лет.

Увеличение содержания парниковых газов, благодаря жизнедеятельности человечества, усиливает естественный парниковый эффект, увеличивая количество содержимого на поверхности Земли тепла, ведет к нагреванию атмосферы. Анализы показывают, что глобальная средняя температура за последнее столетие увеличилась от 0,3 до 0,6 ° С.

Антропогенными парниковыми газами являются диоксид углерода, метан, оксид азота N20, ХФСН, а также озон тропосферы. Перечисленные газы возникают, в основном, за счет горения носителей энергии (уголь, нефть, газ); другими источниками их эмиссии является производство и потребление ХФСН, а также сельское хозяйство (диаграммы 1.6.2,1.6.3,1.6.4).

»Происхождение

? Горение носителей энергии (87%)

? Использование земли (11%)

? Цемент (2%)

Диаграмма 1.6.2. Происхождение СО2 эмиссий.

»Происхождение

? Рисовые поля (28%) Скот (29%)

? Энергия (23%)

? Биомасса (10%)

■ Депонированные хранилища (10%)

Диаграмма 1.6.3. Происхождение СН4-эмиссии.

»Происхождение

? Биомасса (43%) D Пастбища (2%)

? Удобрения (21%)

? Энергия (34%)

Диаграмма 1.6.4. Происхождение N2O-эмиссий.

Пары воды характеризуются незначительным сроком пребывания в атмосфере (срок жизни), поэтому антропогенные эмиссии не приводят к выраженной изменения концентрации паров, однако полеты самолетов образуют в нижних слоях стратосферы так называемые "Цирус» -хмары (кристаллы льда), которые практически не абсорбируют солнечное излучение , но эффективно абсорбируют тепловое излучение Земли, усиливая таким образом парниковый эффект.

Абсорбция инфракрасного излучения Земли пропорциональна концентрации парниковых газов в атмосфере. В связи с инерцией системы климата дополнительная аккумуляция тепла не приводит к немедленному повышению температуры. Соответствующее замедление называется "radiative forcing". "Radiative forcing» различных газов зависит от их оптических свойств и срока пребывания в атмосфере. Принимая во внимание эти два фактора, можно определить, насколько данный газ влияет на климат. Соответствующий коэффициент называется глобальным тепловым потенциалом (ГТП). ГТП диоксида углерода равен 1. Молекула метана в 25 раз, молекула N. 0 в 250, а молекула ХФСН в 1000 - 10000 раз более значительное влияние на климат, чем молекула диоксида углерода.

Метан с помощью ОН-радикалов, при образовании озона или в реакции с озоном, превращается соответственно на CO или на С02. Хлор и фторсодержащие углеводороды накапливаются в стратосфере, впоследствии разрушаются там под влиянием фотолиза, что приводит к разрушению озонового слоя. Озон образуется с помощью таких веществ как NOx и ЛОС и прежде всего с CO и СН4.

Таблица 1.6.2

Относительное влияние парниковых газов на парниковый эффект

С02 СН4 N20 ХФСН NOx ЛОС CO
Эмиссии, Мф 27750 350 7 1 110 120 990
Относительный вклад, исходя из ГТП,% 72,5. 10 12,5 5 - - -

Таким образом, учитывая прогнозы различных институтов на будущее, можно сделать некоторые выводы. При экстраполяции сегодняшних тенденций эмиссии всех парниковых газов (за исключением ХФСН) будут дальше расти, эмиссия С02 например, в 2 100 году увеличится до 170%. Разрабатываются также сценарии, учитывающие мероприятия всех стран по стабилизации и уменьшению С02емисий и эмиссий других газов. Однако, практически все сценарии прогнозируют увеличение температуры от 1,5 до 4,5 С к концу этого столетия, то есть примерно на 0,3 ° С в год.

Хотя различные модели не могут учитывать весь комплекс региональных и локальных изменений, они все же показывают, что потепление будет распределяться неравномерно по всей планете: для стран северных широт оно может быть несколько выше, чем в среднем.

Климат определяется комплексом взаимодействий между атмосферой, морем и сушей. Система атмосфера-океан более стабильна, однако может легко изменяться под влиянием значительного нарушения. Атмосферные процессы происходят нелинейно, поэтому каждое изменение климата, которая обусловлена потеплением, может вызвать непредсказуемые последствия. Из-за эффекта обратной связи проявляется тенденция к усилению нарушений и установления нового состояния равновесия (например, ледниковый и теплый периоды). Процессы, происходящие в ледниках и океанах могут вызвать внезапные колебания теплых и холодных периодов.

Можно прогнозировать увеличение уровня Мирового океана (от С до 10 см за десятилетие), затопление населенных приморских равнин, явления катаклизмов (засухи, штормы, ураганы), распространение пустынь и одновременно увеличение количества осадков, смещение теплых климатических зон по направлению к полюсам и др . Увеличение уровня океана, например, на 20-50 см к 2050 году является угрозой для низко расположенных островов и зон пустынь (Индия, Китай, Египет, Нидерланды и др.), Где проживает треть населения планеты. Для некоторых стран расходы на борьбу с пустынями составят около 20% брутто-социального продукта.

Уменьшение осадков во многих регионах вызовет дефицит продуктов питания. В средних широтах северного полушария, наоборот, урожайность возрастет за счет увеличения периодов вегетации. Однако, в этих широтах лежит подзолистый, лесной и тундровый почву, а не плодородный чернозем. Смещение зон вегетации большинства лесных экологических типов на сотни километров в направлении полюсов приведет к резкому уменьшению разнообразия видов растительности. В сухих климатических зонах возникнут проблемы с водоснабжением, проблема особенно остро встанет перед развивающимися странами. Тропическая зона станет еще более непригодной для проживания, прогнозируется распространение тропических заболеваний.

Черное море уничтожает сооружения на берегу аномальными волнами («цунами») один раз в несколько тысяч лет. Дожди в Карпатах образуют потоки воды, несущие песок и камень. Практически все Полесья периодически затапливает, периодически происходят потопы во время штормов Азовского моря. Наиболее низкие температуры в Украине (-30 ° С) приводят к вымерзания озимых и садов, разрушают линии связи. Снежные метели наиболее интенсивные в Крыму.

Вот такой примерно прогноз не настраивает нас на безоблачное существование, а наоборот, должен мобилизовать всю общественность к активным действиям, чтобы предотвратить чрезмерное влияния антропогенной деятельности на изменение климата на Земле.

Наша страна, как часть мирового сообщества, обеспокоена дальнейшим обострением экологических проблем, в том числе изменением климата под воздействием человеческой деятельности. Сегодня нужны реальные действия по смягчению антропогенного воздействия на изменение климата. Наряду с проблемами чисто технического характера возникают экономические вопросы, важнейшие среди которых - финансирование экологических программ. В этой плоскости возникает также ряд вопросов относительно участия нашей страны в мировых форумах и производимых ими механизмах решения насущных экологических проблем.

Итак, Киотский протокол возник из-за того, что существующие в мире схемы производства ведут к экологическому опустынивание, истощение ресурсов, массового исчезновения биологических видов. Экономическое развитие и блага, который он приносит, доступны не всем, - пропасть между богатыми и бедными с каждым годом увеличивается.

Особая проблема - это энергетическая структура мира. К середине XXI века на Земле из топливных ресурсов останется только уголь. Если использовать топливные ресурсы в темпах настоящее, атмосфера по химическому составу может вернуться в первозданное состояние и будет пригодной для жизни.

Таким образом, для сбалансированности газового состава мощность земной энергетики не должна преобладать мощности биосфери.з поглощения парникового газа.

Киотский протокол, учитывая эти обстоятельства, предлагает простую формулу: каждая страна должна сжигать столько кислорода, сколько производит ее территория. Если она сжигает чужой кислород, то должна платить странам, которые не используют свой кислород. Сегодня Киотский протокол не поддерживают перенаселены и промышленно развитые страны там считают, что положения Протокола приведут к повышению цен на энергию и снижение жизненного уровня населения. Большинство стран обеспокоены дисбалансом в использовании природных ресурсов: почти половину их потребляют развитые страны. Но при этом они и должны больше платить за выбросы парниковых газов, за сожженный кислород. И платить должны странам его почти не сжигают, а наоборот, благодаря растениеводческим ресурсам, поставляют в большом количестве в атмосферу. Занимался кто такими подсчетами? Ведь таким образом следовало признать, что бедные, а не перенаселены страны оказывают мировые определенное количество экологических услуг, которые имеют определенную стоимость. Следовательно, эти услуги могут быть зачислены бедным странам как уплата их внешнего долга или в качестве компенсации за передачу современных экологически безопасных технологий от развитых стран.

Украина - не богатая и не перенаселена страна, но ее развитие, даже существование, зависят от функционирования производств, связанных с загрязнением окружающей среды, ухудшением здоровья работающих, повышенной аварийностью. Сегодня наше государство не производит, даже не стремится производить сложные технические изделия, а получает их из развитых стран по повышенным ценам. В то же время, Украина, не имея средств на экологизацию своей тяжелой промышленности, все больше втягивается в круг неоколониальных, экологически загрязненных стран. Территория Украины может стать полигоном для экспорта загрязнения из стран Запада, механизм которого давно и хорошо отработан. Имея свои собственные ресурсные, демографические, энергетические, социальные проблемы, имея Чернобыль, мы принимаем на себя и западные экологические проблемы.

Украина должна идти своим путем ресурсно-экологического обновления производств за счет специализированной инновационной инфраструктуры, радикальной экологизации производства с применением новейших технологий. Что касается финансирования этих мероприятий, то первое, что нужно сделать - это преодолеть негативное влияние налогов на сложные производства, они должны способствовать привлечению к производству собственных, а не зарубежных инвесторов, ведь последних не беспокоит наша экологичес на ситуацию. А существующие сегодня налоги на НДС и на прибыль заставляют наших инвесторов вывозить капитал в офшорные зоны. Украинский капитал должен вкладываться в украинскую экономику. Это самое главное условие устойчивого экономико-экологического развития Украины. Таким путем шли в послевоенные годы Германия и Япония. Именно таким образом преуспела политика Рузвельта в США в годы Великой депрессии.

Контрольные вопросы

1. Что такое "экосистема" и "социосфера»?

2. Что такое "ноосфера"?

3. Охарактеризуйте виды и масштабы загрязнения окружающей среды.

4. Какие глобальные последствия парникового эффекта?

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее