Парниковые газы: определение, виды, опасное влияние на экологию

Парниковый газ (сокращенно GHG) — это газообразный компонент воздушной оболочки Земли естественного или антропогенного происхождения, который поглощает и отражает инфракрасное электромагнитное излучение. Увеличение концентрации этих газов в атмосфере приводит к парниковому эффекту, который может вызвать глобальное потепление и экологическую катастрофу.

Основные парниковые газы Земли

Парниковыми газами называют ряд газообразных веществ, способных улавливать тепловое излучение небесных тел. На Марсе и Венере преобладающими парниковыми газами являются углекислый газ CO2, который составляет соответственно 95,32% и 96,5% атмосфер этих планет.

[зеленый] Основными парниковыми газами Земли (в порядке влияния на тепловой баланс) являются водяной пар, углекислый газ, метан, озон. Концентрация других элементов незначительна и не оказывает ощутимого влияния на состояние атмосферы. [/ Green]

Водяной пар

Водяной пар (H2O) — основной природный парниковый газ. Он представляет более 60% влияния на терморегуляцию нашей планеты. Потепление климата вызывает большее испарение влаги, что усиливает парниковый эффект. Это создает облака, которые частично отражают прямой солнечный свет. Происходят атмосферные процессы, противоположные парниковому эффекту. Снижается общая солнечная радиация и предотвращается перегрев тропосферы.

Углекислый газ

Углекислый газ составляет 0,03% атмосферы. Источниками углекислого газа (СО2) в воздухе являются выбросы веществ во время и после извержений вулканов, антропогенные факторы (производственные процессы, сжигание топлива), продукты жизнедеятельности (метаболизм, дыхание, распад) живых организмов. Основные характеристики углекислого газа: вещество без цвета и запаха, тяжелее воздуха, в большом количестве имеет кислый вкус и может вызвать отравление. Вырубка лесов, поглощающих CO2, увеличила концентрацию в атмосфере на 46% в период с 1750 по 2017 год (с 280 до 405 частей на миллион).

Метан

Метан (CH4) вырабатывается микроорганизмами, появляется в результате биологических процессов на болотах, выделяется во время лесных пожаров, а его источники — домашний скот и выращивание риса. Период распада составляет 10-12 лет, но, несмотря на относительно короткую продолжительность и низкую концентрацию, по сравнению с углекислым газом, влияние метана в 25 раз сильнее. В результате деятельности человека газ накапливается быстрее, чем поглощается естественным путем, что увеличивает угрозу глобального потепления.

Тропосферный озон

Озоновый слой находится в стратосфере на высоте 20-25 км и защищает нашу планету от УФ-излучения. Напротив, приземный озон (O3) усиливает парниковый эффект, загрязняет атмосферу и подавляет рост биомассы растениями. Он синтезируется реакцией оксида азота с оксидом углерода в присутствии солнечного света, водяного пара и кислорода. Основными источниками появления в атмосфере являются транспортные, химические и промышленные выбросы. Превышение ПДК носит локальный характер, так как озон быстро разрушается.

Парниковые газы антропогенного происхождения

ПГ антропогенного происхождения относятся к группе второстепенных или потенциально опасных для окружающей среды веществ. Их концентрация в воздухе незначительна или влияние на климат недостаточно изучено. Однако их влияние не следует недооценивать. Например, по данным Анджелы Хонг из Университета Торонто (Канада), перфтортрибутиламин, образующийся при производстве алюминия, нагревает землю в 7,1 тысячи раз сильнее, чем углекислый газ за 100 лет.

Фреон, фреон

[красный] Этот парниковый газ в 1,3-8,5 тысячи раз сильнее углекислого газа способствует глобальному потеплению. [/ red] Основными источниками фреона и фреона являются холодильные установки, кондиционеры и аэрозоли. Считается, что фреоны, содержащие хлор и бром, разрушают озоновый слой, способствуя появлению озоновых дыр. Попадая в атмосферу, компоненты фреонов под действием УФ-лучей разлагаются и вступают в реакцию с озоном.

Оксид азота

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

[красный] Его тепличная активность в 298 раз выше, чем у CO2. За последние 250 лет концентрация N2O в атмосфере увеличилась на 22

Галогенированные углеводороды

Это органические соединения, содержащие связь углерод-галоген. Они синтезированы промышленным способом. Несмотря на низкую концентрацию в воздухе, они имеют высокий показатель потенциала глобального потепления (ПГП).

Источники выброса этих газов

Естественный парниковый эффект необходим для поддержания жизни. Без него средняя температура на Земле была бы около -180 ° C. Сбалансированное естественное количество газа позволяет проходить солнечному излучению, поглощая инфракрасное излучение, отраженное от поверхности земли. В результате почва и воздух нагреваются до комфортной для жизни температуры.

Градирни угольной электростанции в Линкольншире, Великобритания.

С развитием промышленности вклад в выбросы парниковых газов от промышленных отходов нарушил установившееся равновесие.

Увеличение концентрации газа привело к «усиленному» парниковому эффекту, увеличив общую фоновую температуру. [/ block] К естественным источникам, которые поставляют парниковые газы в атмосферу, были добавлены искусственные источники.

Природные источники

Список основных природных источников парниковых газов.

• Испарение влаги в Мировом океане.
• Изгнание из вулканов при газопылевых извержениях. Ежегодно в атмосферу выбрасывается 0,15-0,26 миллиарда тонн углекислого газа.
• Лесные пожары.
• Отходы животного и растительного мира.

Антропогенные источники

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

Влияние на окружающую среду

Согласно теории Жана Батиста Жозефа Фурье, впервые озвученной в 1827 году, парниковые газы, попадая в воздух, влияют на климат. Возникает парниковый эффект — повышение t0 нижних слоев атмосферы относительно реальной температуры. Само по себе потепление не опасно, но может привести к необратимым последствиям.

• Климат резко изменится, что приведет к глобальному потеплению. Из-за таяния льда в Арктике и Антарктике уровень Мирового океана поднимется, затопив часть земли.
• В высокогорье ледники, питающие реки, тают. Подача пресной питьевой воды уменьшится.
• За короткое время характеристики всех экосистем изменятся, что приведет к исчезновению многих видов растений и животных.

Альтернативное мнение.

Некоторые ученые называют «пиар» глобального потепления аферой века, на которую выделяются огромные средства. [/ block] По мнению академика Котлякова, профессора Клименко и других географов, происходит естественное циклическое потепление (не первое на Земле), за которым следует волна холода. Они считают, что человечество не может влиять на природные явления в планетарном масштабе, но бороться с вредными выбросами все же необходимо.

Расчет выбросов парниковых газов

Расчет выбросов парниковых газов ведется на длительный период. Водяной пар, не представляющий угрозы для экосистем, в формуле не учитывается. Все выбросы учитываются глобально. При расчете учитываются следующие факторы.

• Устанавливается количество сжигаемого топлива за 1 год.
• Объем умножается на коэффициент, рассчитываемый отдельно для каждого газа.
• Запишите сводные данные для каждого компонента.

Для удобства расчета за эталон принят углекислый газ, его коэффициент равен 1. Остальные элементы пересчитываются исходя из его значений. Например, выброс 1 тонны метана имеет тот же эффект, что и 21 тонна CO2, поэтому метановый фактор (CH4) равен 21.

[зеленый] ПГ не являются загрязнителями, оказывающими непосредственное вредное воздействие на здоровье человека, поэтому важно определять не отдельные места их концентрации, а абсолютные значения в глобальном масштабе, которые дают представление о вероятности потепления. [/ зеленый]

Способы решения этой экологической проблемы

Россия активно участвует в глобальных программах по борьбе с выбросами парниковых газов, влияющих на потепление климата. В соответствии с Киотским протоколом и Рамочной конвенцией ООН наша страна принимает ряд мер, направленных на решение экологической проблемы.

Уменьшить выбросы газа

[блок] По словам Сергея Лаврова, за последние 20 лет выбросы парниковых газов в энергетике снизились на 37%. [/ block] Положительное влияние на климат оказывают установка на заводах современных очистных сооружений, прекращение сжигания попутных газов Газпромнефтью и закрытие некоторых компаний из-за кризиса.

Использование альтернативных источников энергии

Эти источники энергии позволяют полностью избежать вредных выбросов парниковых газов в атмосферу. Солнечные, ветровые, приливные, геотермальные и гидроэлектростанции уже работают в странах западного и восточного полушария. Использование биотоплива — это «меньшее зло» по сравнению с использованием традиционных источников энергии, но оно способствует не защите, а разрушению окружающей среды (вырубка лесов, сокращение сельскохозяйственных угодий).

Современные технологии удаления газов из атмосферы

Основная опасность — углекислый газ, который в 2013 году достиг опасного уровня 400 ppm.

Научные институты и крупные компании разрабатывают новые методы удаления газов из атмосферы. Время покажет, какие из них будут жизнеспособными, потому что стоимость удаления 1 тонны CO2 из атмосферы стоит 600 долларов. [/ Block]

• Углекислый газ улавливается из воздуха модулем, содержащим химический раствор. Молекулы CO2 абсорбируются и проходят цикл регенерации. Чистый углекислый газ выделяется из жидкости, которая используется в промышленных целях.
• Профессор Ланкер из США разработал модель «искусственного дерева». Его листья поглощают окись углерода в 1000 раз эффективнее, чем живое растение. Пластиковые листья обработаны смолой, содержащей карбонат натрия, которая поглощает CO2.

Горнодобывающая промышленность научилась улавливать метан, связанный с добычей полезных ископаемых, предотвращая попадание CH4 в атмосферу. Во время экстракции он прокачивается через сопла герметичной камеры.

Проблемы парниковых газов в России

[блок] Согласно сводке отчета Минприроды РФ «О состоянии и охране окружающей среды Российской Федерации в 2018 году» наша страна заняла 4-е место в мире по выбросам парниковых газов. [/ block] Ввиду серьезности проблемы Совет Федерации готовит законопроект, позволяющий регулировать выбросы в атмосферу.

В то же время правительство разрабатывает стратегию снижения концентрации опасных газов в атмосфере до 2050 года. Оценивается возможность использования альтернативных источников, усиливаются меры по сохранению лесов, поглощающих большую часть вредных компонентов.