в чем измеряются парниковые газы
Парниковые газы. Справка
Парниковые газы – газообразные составляющие атмосферы природного, или антропогенного происхождения, которые поглощают и переизлучают инфракрасное излучение.
Водяной пар – самый распространенный парниковый газ – исключен из данного рассмотрения, так как нет данных о росте его концентрации в атмосфере (то есть связанная с ним опасность не просматривается).
Диоксид карбона (углекислый газ) (СО2) – важнейший источник климатических изменений, на долю которого приходится, по оценкам, около 64% глобального потепления.
Основными источниками выброса углекислого газа в атмосферу являются производство, транспортировка, переработка и потребление ископаемого топлива (86%), сведение тропических лесов и другое сжигание биомассы (12%), и остальные источники (2%), например, производство цемента и окисление моноксида углерода. После выделения молекула двуокиси углерода совершает цикл через атмосферу и биоту и окончательно поглощается океаническими процессами или путем длительного накопления в наземных биологических хранилищах (т.е. поглощается растениями). Количество времени, при котором примерно 63% газа выводится из атмосферы, называется эффективным периодом пребывания. Оцениваемый эффективный период пребывания для углекислого газа колеблется в пределах от 50 до 200 лет.
Метан (СН4) имеет как природное, так и антропогенное происхождение. В последнем случае он образуется в результате производства топлива, пищеварительной ферментации (например, у скота), рисоводства, сведения лесов (главным образом, вследствие горения биомассы и распада избыточной органической субстанции). На долю метана приходится, по оценкам, примерно 20 % глобального потепления. Выбросы метана представляют собой значительной источник парниковых газов.
Закись азота (N2O) – третий по значимости парниковый газ Киотского протокола. Выделяется при производстве и применении минеральных удобрений, в химической промышленности, в сельском хозяйстве и т.п. На него приходится около 6 % глобального потепления.
Перфторуглероды – ПФУ (Perfluorocarbons – PFCs).Углеводородные соединения, в которых фтор частично замещает углерод. Основными источниками эмиссии этих газов являются производство алюминия, электроники и растворителей. При алюминиевой плавке выбросы ПФУ возникают в электрической дуге или при так называемых «анодных эффектах».
Гидрофторуглероды (ГФУ) – углеводородные соединения, в которых галогены частично замещают водород. Газы, созданные для замены озоноразрушающих веществ, имеют исключительно высокие ПГП (140 11700).
Гексафторид серы (SF6) – парниковый газ, использующийся в качестве электроизоляционного материала в электроэнергетике. Выбросы происходят при его производстве и использовании. Чрезвычайно долго сохраняется в атмосфере и является активным поглотителем инфракрасного излучения. Поэтому это соединение, даже при относительно небольших выбросах, обладает потенциальной возможностью влиять на климат в течение продолжительного времени в будущем.
Парниковый эффект от разных газов можно привести к общему знаменателю, выражающему то, насколько 1 тонна того или иного газа дает больший эффект, чем 1 тонна CO2. Для метана переводной коэффициент равен 21, для закиси азота 310, а для некоторых фторсодержащих газов несколько тысяч.
Рекомендованные направления политики и меры по сокращению выбросов парниковых газов, определенные в Киотском протоколе, включают в себя:
1. Повышение эффективности использования энергии в соответствующих секторах национальной экономики;
2. Охрана и повышение качества поглотителей и накопителей парниковых газов с учетом своих обязательств по соответствующим международным природоохранным соглашениям; содействие рациональным методам ведения лесного хозяйства, облесению и лесовозобновлению на устойчивой основе;
3. Поощрение устойчивых форм сельского хозяйства в свете соображений, связанных с изменением климата;
4. Содействие внедрению, проведение исследовательских работ, разработка и более широкое использование новых и возобновляемых видов энергии, технологий поглощения диоксида углерода и инновационных экологически безопасных технологий;
5. Постепенное сокращение или устранение рыночных диспропорций, фискальных стимулов, освобождения от налогов и пошлин, и субсидий, противоречащих цели Конвенции, во всех секторах – источниках выбросов парниковых газов, и применение рыночных инструментов;
6. Поощрение надлежащих реформ в соответствующих секторах в целях содействия осуществлению политики и мер, ограничивающих или сокращающих выбросы парниковых газов;
7. Меры по ограничению и/или сокращению выбросов парниковых газов на транспорте;
Ограничение и/или сокращение выбросов метана путем рекуперации и использования при удалении отходов, а также при производстве, транспортировке и распределении энергии.
Данные положения Протокола носят общий характер и предоставляют Сторонам возможность самостоятельно выбирать и реализовывать тот комплекс политики и мер, который будет в максимальной степени соответствовать национальным обстоятельствам и приоритетам.
Основной источник выбросов парниковых газов в России – энергетический сектор, на который приходится более 1/3 совокупных выбросов. Второе место занимает добыча угля, нефти и газа (16%), третье – промышленность и строительство (около 13%).
Таким образом, наибольший вклад в снижение выбросов парниковых газов в России может внести реализация огромного потенциала энергосбережения. В настоящее время энергоемкость экономики России превышает среднемировой показатель в 2,3 раза, а средний показатель для стран ЕС – в 3,2 раза. Потенциал энергосбережения в России оценивается в 39–47% текущего потребления энергии, и, в основном, он приходится на производство электроэнергии, передачу и распределение тепловой энергии, отрасли промышленности и непроизводительные энергопотери в зданиях.
Материал подготовлен на основе информации открытых источников
Парниковые газы: определение, виды, опасное влияние на экологию
Что такое парниковые газы
Парниковые газы – это собирательное название целого ряда газов, способных задерживать тепловое излучение планеты. В видимом диапазоне они остаются прозрачными, поглощая при этом инфракрасный спектр. У парниковых газов нет какой-то определенной формулы. Их процентное соотношение может постоянно изменяться. Итак, какие газы относят к парниковым?
Водяной пар
Водяной пар самый большой по содержанию в атмосфере парниковый газ, ученые утверждают, что 72 процента парникового эффекта обеспечивается водяными парами.
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, хотя и превышает парниковый эффект CO2. При измерении радиационных потоков, доля пара составляет 75 Вт/м2, тогда как углекислый газ 32 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
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.
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.
Второстепенные парниковые газы
Второстепенными парниковыми газами выступают оксиды азота и фреоны. Они являются потенциально опасными для окружающей среды. Однако в связи с тем, что их концентрации не такие значительные как вышеупомянутых газов, оценка их влияния на климат полностью не изучена.
Оксиды азота
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.
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 представляют собой группу углеводородов с различными видами использования и характеристиками. Хлорфторуглероды широко используются в качестве хладагентов (в кондиционерах и холодильниках), вспенивателей, растворителей и др. Их производство уже запрещено в большинстве стран, но они по-прежнему присутствуют в атмосфере и наносят ущерб озоновому слою. Гидрофторуглероды служат альтернативой более вредным озоноразрушающим веществам, и вносят гораздо меньший вклад в глобальное изменение климата на планете.
Откуда они взялись?
Парниковые газы, находясь в атмосферах планет, способствуют возникновению некоторого опасного эффекта. Он назван соответственно – парниковым. С одной стороны, без этого явления наша планета никогда не смогла бы согреться настолько, чтобы на ней зародилась жизнь. С другой – всё хорошо в меру и до определённого момента. Поэтому речь пойдёт о проблемах цивилизации, связанных с явлением парниковых газов, которое, сыграв свою положительную роль, со временем поменяло своё качество и стало темой для дискуссий, исследований и всеобщей тревоги.
Много миллионов лет назад Солнце, нагревая Землю, постепенно превратило её саму в источник энергии. Частично её тепло уходило в космическое пространство. Кроме того, оно отражалось газами в атмосфере и согревало слои воздуха, приближённые к земле. Такому процессу, схожему с сохранением тепла под прозрачной плёнкой в теплицах, учёные дали название «парниковый эффект». А газы, которые его провоцируют, они назвали также просто. Их наименование – «парниковые газы».
На заре установления климата Земли возникновению данного эффекта способствовала активная деятельность вулканов. Выбросы в виде водяного пара и углекислого газа в огромном количестве задерживались в атмосфере. Получался гиперпарниковый эффект, подогревавший Мировой океан практически до точки кипения. И только с появлением зелёной биосферы, поглощающей углекислый газ атмосферы, температурный режим планеты постепенно нормализовался.
Однако всеобщая индустриализация, постоянный рост производственных мощностей поменяли не только химический состав парниковых газов, но и суть этого явления.
«Я никого не ем»: фильму об истории растительного питания в России нужна финальная поддержка
Опасный потенциал
Водяной пар относят к естественным газам, однако его участие в образовании парникового эффекта достаточно велико. Его нельзя недооценивать.
Углекислый газ рассматривают как один главных факторов, влияющих на климат планеты. Его доля в атмосфере составляет около 64%, и ровно настолько велика его роль в глобальном потеплении. Основные источники его выброса в атмосферу таковы:
Метан не распадается в атмосфере на протяжении 10 лет и представляет собой серьёзную угрозу климату Земли. Его парниковый эффект в 28 раз превышает возможности углекислого газа, а в перспективе 20-ти лет, если не прекратить его эмиссию, это превосходство дойдёт до 84-х. Главные его источники носят антропогенный характер. Это:
Фреоны представляют собой особую опасность для экологии. В основном их используют в аэрозолях и холодильных установках.
Закись азота – парниковый газ, который находится на одном из ведущих мест по количеству в атмосфере и влиянию на глобальное потепление. Источники его происхождения и применения:
Озон, вернее та его часть, которую относят к вредным газам, создающим парниковый эффект, находится в нижних слоях тропосферы. Увеличиваясь вблизи земли, его количество может наносить вред зелёным насаждениям, повреждая их листья и уменьшая способность к фотосинтезу. В основном он образуется в результате реакции взаимодействия окисей углерода, оксидов азота с парами воды, солнечным светом и летучими органическими соединениями в присутствии кислорода. Основные источники этих веществ в атмосфере – выбросы парниковых газов промышленными объектами, транспортными средствами и химические растворители.
Перфторуглероды – результат производства алюминия, растворителей и электроники. Они используются в диэлектриках, носителях тепла, хладагентах, смазочных маслах и даже в качестве искусственной крови. Их можно получить только путём химического синтеза. Как большинство фторсодержащих газов, они опасны для окружающей среды. Их парниковый потенциал оценивают в сотни раз выше, чем у углекислого газа.
Гексафторид серы – также один из тех парниковых газов, какие указаны в Киотском протоколе как потенциально опасные. Он применяется в сфере пожаротушения, в электронной и металлургической промышленности в качестве технологической среды, известна его роль как хладагента и т.д. Его выбросы надолго остаются в атмосфере и активно накапливают инфракрасные излучения.
Противодействие парниковому эффекту
Существует несколько направлений, в которых ведется работа над методами сдерживания данного процесса. Среди основных мер выделяется применение инструментов регуляции взаимодействия накопителей и поглотителей парниковых газов. В частности, природоохранные соглашения на местном уровне способствуют активному развитию лесных хозяйств. Здесь же стоит отметить мероприятия по лесовозобновлению, которые уже в будущем позволят минимизировать парниковый эффект.
Газ, выбрасываемый в атмосферу от производств, также поддается сокращению во многих отраслях. Для этого вводятся мероприятия по ограничению выбросов на транспорте, в производственных сферах, на электростанциях и т. д. С этой целью разрабатываются альтернативные методы переработки топлива и системы газовыведения. Например, в последнее время активно внедряется система рекуперации, благодаря которой предприятия оптимизируют процессы удаления своих отходов.
Парниковый газ
Парниковый газ
Парниковые газы — газы с высокой прозрачностью в видимом диапазоне и высоким поглощением в дальнем инфракрасном диапазоне. Присутствие таких газов в атмосферах планет приводит к появлению парникового эффекта.
Содержание
Водяной пар
Водяной пар — основной естественный парниковый газ, ответственный более, чем за 60 % эффекта. Прямое антропогенное воздействие на этот источник незначительно. В то же время, увеличение температуры Земли, вызванное другими факторами, увеличивает испарение и общую концентрацию водяного пара в атмосфере при практически постоянной относительной влажности, что, в свою очередь, повышает парниковый эффект. Таким образом, возникает некоторая положительная обратная связь. С другой стороны, облака в атмосфере отражают прямой солнечный свет, тем самым увеличивая альбедо Земли, что несколько уменьшает эффект.
Углекислый газ
Источниками углекислого газа в атмосфере Земли являются вулканические выбросы, жизнедеятельность организмов, деятельность человека. Антропогенными источниками является сжигание ископаемого топлива, сжигание биомассы (в т. ч. сведение лесов), некоторые промышленные процессы (например производство цемента). Основными потребителями углекислого газа являются растения. В норме биоценоз поглощает приблизительно столько же углекислого газа, сколько и производит (в т. ч. за счет гниения биомассы).
Метан
Парниковая активность метана примерно в 21 раз выше чем у углекислого газа. Время жизни метана в атмосфере составляет примерно 12 лет. Сравнительно короткое время жизни в сочетании с большим парниковым потенциалом делает его кандидатом для смягчения последствий глобального потепления в ближайшей перспективе.
Основными антропогенными источниками метана являются пищеварительная ферментация у скота, рисоводство, горение биомассы (в т. ч. сведение лесов). Как показали недавние исследования, быстрый рост концентрации метана в атмосфере происходил в первом тысячелетии нашей эры (предположительно в результате расширения сельхозпроизводства и скотоводства и выжигания лесов). В период с 1000 по 1700 годы концентрация метана упала на 40 %, но снова стала расти в последние столетия (предположительно в результате увеличения пахотных земель и пастбищ и выжигания лесов, использования древесины для отопления, увеличения поголовья домашнего скота, количества нечистот, выращивания риса). Некоторый вклад в поступление метана дают утечки при разработке месторождений каменного угля и природного газа, а также эмиссия метана в составе биогаза, образующегося на полигонах захоронения отходов.
Анализ пузырьков воздуха в льдах свидетельствует о том, что сейчас в атмосфере Земли больше метана, чем в любое время за последние 400000 лет. С 1750 года средняя глобальная атмосферная концентрация метана возросла на 150 процентов от приблизительно 700 до 1745 частей на миллиард по объему (ppbv) в 1998 году. За последнее десятилетие, хотя концентрация метана продолжала расти, скорость роста замедлилась. В конце 1970-х годах темпы роста составили около 20 ppbv в год. В 1980-х годов рост замедлился до 9-13 ppbv в год. В период с 1990 по 1998 наблюдался рост между 0 и 13 ppbv в год. Недавние исследования (Dlugokencky и др.) показывают устойчивую концентрацию 1751 ppbv между 1999 и 2002 гг. [1]
Различают тропосферный и стратосферный озон. Первый является парниковым газом, вклад которого в парниковый эффект атмосферы, по наиболее широко распространенным научным оценкам, составляет около 25% от вклада СО2. Второй является важной составляющей некоторых слоев стратосферы, известных как озоновый слой и защищает Землю от ультрафиолетового излучения солнца, его вклад в парниковый эффект оценивается как близкий к нулю.
Увеличение концентрации озона вблизи поверхности имеет сильное негативное воздействие на растительность, повреждая листья и угнетая их фотосинтетический потенциал. В результате исторического процесса увеличения концентрации приземного озона, вероятно, была подавлена способность поверхности суши поглощать СО2 и поэтому увеличились темпы роста СО2 в 20 веке. Ученые (Sitch и др. 2007) полагают, что это косвенное воздействие на климат увеличило почти вдвое тот вклад, который концентрация приземного озона внесла в изменения климата. Снижение загрязнения нижней тропосферы озоном может компенсировать 1-2 десятилетия эмиссии СО2, при этом экономические издержки будут относительно невелики ( Wallack и Ramanathan, 2009) [6]
Оксид азота
Парниковая активность закиси азота в 298 раз выше, чем у углекислого газа.
Фреоны
Что такое парниковые газы в атмосфере: перечень, выбросы и их уменьшение
Парниковые газы характеризуются свойством накапливать отраженную солнечную энергию, часть которой возвращается в космическое пространство. В то же время 80% тепла достигает почвы и вод океанов, из-за чего поверхность планеты начинает постепенно нагреваться. Повышение температуры Земли может привести к необратимым климатическим изменениям, которые способны спровоцировать развитие природных катастроф, гибель живых организмов или глобальное потепление.
Откуда берутся парниковые газы
Парниковые газообразные вещества присутствуют в составе атмосферы любой из планет Солнечной системы.
Из-за высокой концентрации неорганических соединений сильно повышается температура воздуха. В некоторой степени благодаря наличию летучих соединений, способных отражать тепло солнечных лучей, на Земле поддерживаются оптимальные условия для жизнедеятельности живых организмов.
В то же время большой объем парниковых компонентов способен привести к экологической катастрофе: высокая температура способна сжечь все неприспособленные к выживанию в таких условиях формы жизни. После зарождения планеты причиной возникновения парниковых соединений являлись естественные процессы:
В начале образования атмосферы основными газами, создающими парниковое явление, были водяной пар и углекислый газ. Оба неорганических соединения концентрировались в тропосфере и нижних слоях стратосферы. Из-за их большого объема развивался мощный парниковый эффект, заставлявший воду кипеть и выбрасывать большое количество пара. Выпадали постоянные осадки. Ситуация стабилизировалась с появлением облаков и растений, которые начали поглощать углекислый газ.
Благодаря созданному воздушному барьеру из концентрированных газов, пропускающих тепло к Земле, поверхность планеты постепенно нагревалась до оптимальной температуры. На последующих этапах формирования атмосферы объем летучих веществ был низким, поэтому не представлял экологической угрозы.
С развитием жизни и эволюции человека химический баланс воздушного пространства начал перестраиваться. Развитие промышленности и расширение сельского хозяйства начали способствовать ухудшению экологии. Кроме того, люди относились безответственно к используемым полезным ископаемым. Никто не знал о выделяющихся газах в процессе горения топлива.
Наиболее разрушительное воздействие на атмосферу оказывает животноводство: продукты жизнедеятельности скота выделяют углекислоту. С возникновением химических удобрений в воздушном пространстве начала расти концентрация азотных соединений. Негативное воздействие на химическую структуру воздуха оказывает выращивание риса.
С развитием научного прогресса люди начали задумываться об изменениях климата и экологической обстановки на планете. В ходе исследований были обнаружены газообразные вещества, увеличивающие температуру поверхности земли. Это стало причиной общей тревоги, когда ученые доказали, что нагревание почвы не останавливается. Большую часть ответственности за это явление несут рост предприятий и активные выбросы ядовитых веществ в атмосферу.
Химические заводы, крупные промышленные компании, пищевая и сельскохозяйственная отрасли выбрасывают тонны углекислого газа, метана, азотных оксидов и водного пара.
В естественных условиях эти вещества образуются в результате разложения органических материалов:
Что такое парниковый эффект
Парниковый эффект – явление, при котором отраженное от парниковых газообразных компонентов тепло оказывает влияние на климат земной поверхности. Действие летучих веществ можно сравнить со стеклянной поверхностью или пластиковым брезентом, покрывающим теплицу. В результате повышается температура воздуха, почвы и воды, что приводит к необратимым изменениям в экосистеме:
Разрушительное влияние парникового эффекта наблюдается на примере планеты Венера, атмосфера которой на 90% состоит из летучей углекислоты. Отраженное от Солнца тепло увеличивает температуру ее поверхности до +500°C. Если не остановить глобальную экологическую проблему, это может привести к природной катастрофе. Частичное очищение воздушных масс на планете происходит благодаря поглощению парниковых веществ водами океана и почвой.
Парниковый эффект характеризуется увеличением показателя среднегодовой температуры воздуха, повышением частоты природных катаклизмов. Неблагоприятная экологическая обстановка способна привести к гибели животных и растений, нанести вред здоровью людей.
Решить проблему на 100% нельзя, потому что скопление парниковых веществ к 21 веку достигло большой концентрации. Политика международных организаций по борьбе с парниковым эффектом состоит в том, чтобы регулировать процесс повышения температуры и как можно сильнее смягчать негативные последствия:
Основные парниковые газы земли
Парниковыми веществами называются летучие соединения естественного и антропогенного происхождения, которые приводят к возникновению глобального потепления.
В ходе научных исследований было доказано, что данные вещества свободно пропускают инфракрасное излучение солнечной энергии. Такой эффект обусловлен полной прозрачностью газов и их выраженной способностью к поглощению энергии в инфракрасном диапазоне.
В результате их равномерного распределения в воздушном пространстве в высокой концентрации появляется риск сильного повышения температуры земной поверхности. Изменения условий экосистемы могут спровоцировать полное вымирание живых организмов. Существует перечень основных парниковых летучих веществ, обладающих способностью к нагреванию Земли.
Летучие соединения, относящиеся к парниковым газам | Формула вещества | Вклад в возникновение парникового явления, % |
Водяной пар | H2O | 36-70 |
Углекислый газ | CO2 | 10-26 |
Природный газ или метан | CH4 | 6-9 |
Тропосферный озон | O3 | 3-7 |
Основные газы обладают наиболее высокой концентрацией, поэтому первостепенная задача экологического сообщества заключается в регулировании эмиссии данных газообразных веществ.
Водяной пар
Главным парниковым газом природного происхождения является водяной пар, на долю которого приходится более 60% парникового явления. Несмотря на безвредность для окружающей среды, парообразование является основной причиной глобального потепления. В ходе экспериментальных исследований было выяснено, что данные процессы взаимосвязаны: повышение температуры воздуха увеличивает концентрацию водяного пара в воздушном пространстве.
Замкнутый цикл нельзя разорвать с помощью технологий или искусственного вмешательства. Процесс завершается самостоятельно. Высокая концентрация водяного пара приводит к возникновению антипарникового явления – формированию облаков. Плотные массы не допускают проникновения солнечных лучей к Земле, поэтому поверхность планеты постепенно остужается. Риск перегрева падает. При этом сохраняется относительная влажность воздуха.
99% причин возникновения водяного пара относится к естественным процессам, происходящим во время круговорота воды. На долю антропогенных источников выбросов летучего вещества приходится только 1%.
Углекислый газ
По сравнению с другими веществами, отражающими тепло солнечных лучей обратно на Землю, углекислый газ является наиболее распространенным в атмосфере. Источником его масштабного появления служат вулканические извержения, деятельность человека, дыхание живых организмов, процессы гниения органического материала. Благодаря растениям объем летучей углекислоты сокращается и перерабатывается в кислород, но этого недостаточно для трансформации всей концентрации летучего соединения.
К антропогенным источникам выбросов углекислого газа относят:
Показатели летучего соединения находились на стабильном уровне в течение 10 000 лет и составляли около 280 млн т. Первые изменения произошли в период с 1750 по 2005 год, когда концентрация газообразного вещества увеличилась на 35% и достигла 379 млн т. Скачок показателей обусловлен развитием индустриального прогресса, возникновением крупных промышленных предприятий и химических заводов.
Метан
Главный источник высвобождения природного газа – это жизнедеятельность организмов.
Роль метана в парниковом эффекте была зафиксирована в 1000 году н.э., когда начала прогрессировать и активно расширяться сельскохозяйственная деятельность. В качестве примеров можно привести следующие факторы:
В начале 18 века концентрация природного газа в воздухе резко сократилась. Показатели выброса метана в атмосферу начали расти с 1750 года и продолжают постепенно увеличиваться. Такое явление обусловлено повышением объема сжигаемого топлива, обнаружением угольных и нефтяных месторождений.
Метан удаляется благодаря нескольким процессам:
Благодаря естественным химическим реакциям из атмосферы удаляется до 90% метана. Остальные 10% приходится на поглощение летучего вещества почвой и дальнейшую его переработку микроорганизмами – около 7%, взаимодействие с атомами хлора над поверхностью морей и океанов – около 2%.
Тропосферный озон
В естественных условиях озон скапливается на высоте 20 км от земли, защищая планету от агрессивного воздействия ультрафиолетовых лучей. Такую функцию выполняет стратосферный газ. Озон, который распределяется по тропосфере, относится к категории токсичных соединений. Выделяемое вещество увеличивает риск наступления глобального потепления на 25%.
Тропосферный озон отличается коротким периодом действия – атмосферный компонент способен приносить вред только в течение 22 дней. По прошествии этого времени он связывается в почве с природными минералами и распадается на безопасные продукты под действием ультрафиолетовых лучей солнца. Благодаря естественной утилизации его вред минимален.
Климатические изменения, спровоцированные тропосферным озоном, основаны на его свойстве поглощать короткие радиоактивные волны Солнца и длинные волны Земли. Также неорганическое вещество изменяет объем другого парникового газообразного соединения – метана и отвечает за его окисление.
Основная причина увеличенной концентрации тропосферного озона заключается в повышении антропогенной эмиссии углеводородов и азотных оксидов.
Второстепенные парниковые газы
В список наименее вредоносных газов, способствующих формированию парникового явления, входят фреоны и окись азота. Несмотря на потенциальный риск для окружающей среды, концентрация неорганических веществ в воздухе составляет остается низкой. Из-за малого объема невозможно определить степенью влияния газов на климат Земли.
Оксиды азота
Азотная окись высвобождается в атмосферу вследствие ряда биологических реакций, протекающих в естественных условиях: в почве, воде или воздухе. Рост общей численности живых организмов и расширение деятельности человека способствует увеличению выделяемого вещества в воздух. Большое количество оксида азота повышает риск глобального потепления.
Главным источником образования азотного соединения является изготовление синтетических удобрений, необходимых в сельском хозяйстве. 40% окиси выделяется благодаря интенсивному развитию химической промышленности. Оксиды содержатся и в выхлопных газах автомобилей, работающих на дизельном топливе или бензине.
Наибольшая концентрация неорганического соединения зафиксирована в тропических зонах.
Объем закиси азота в 2005 году составлял около 320 млрд т. С момента доиндустриального периода, когда его количество составляло 270 млрд т, показатели концентрации газообразного вещества увеличились на 18%. При исследовании проб пузырьков воздуха, сохранившихся в ледниках, зафиксировано, что объем азотных оксидов возрос от источников естественного происхождения только на 3%. 40% выбросов неорганического соединения приходится на долю сельскохозяйственной деятельности – посадки удобрений.
Борьба с оксидами азота не осуществляется, потому как газообразные вещества играют важную роль в формировании земной атмосферы. Летучее вещество разрушает тропосферный озон и увеличивает концентрацию стратосферного озона, что благоприятно отражается на атмосферном химическом балансе. Кроме того, возрастает защита планеты от ультрафиолетового излучения.
Фреоны
Фреоны, или хладоны – это углеводороды, содержащие в своей структуре радикалы фтора, брома и хлора. Синтетические соединения использовались в качестве холодильных агентов и растворителей. После того как было обнаружено их негативное влияние на окружающую среду и организм человека, большинство стран запретили применять фреоны в процессе промышленного производства. В то же время экологи не могут полностью утилизировать старые холодильники, кондиционеры и краски. Поэтому фреоны продолжают выделяться в атмосферу и повреждать целостность озонового слоя.
Несмотря на низкую концентрацию в воздушном пространстве, парниковая активность фреонов в 1300-8500 раз превышает аналогичный показатель у летучей углекислоты. Основными источниками возникновения фреонов в окружающей среде являются старые холодильные камеры, парфюмерные и медицинские аэрозоли, баллоны.
Что способствует уменьшению выбросов парниковых газов в атмосферу
Сокращение выбросов парниковых газов относится к категории наиболее приоритетных задач экологического мирового сообщества. Работа организации ориентирована на создание единой программы для безопасной утилизации природных и синтетических соединений, не наносящей вред атмосфере и здоровью людей.
В борьбе с парниковым явлением должен участвовать и быть заинтересованным каждый человек. Чтобы предотвратить ухудшение экологического состояния планеты и сократить вероятность развития потепления планеты, потребуется принять следующие меры:
Для решения глобальной экологической проблемы потребуется сократить производство топлива, основанного на свойствах горючих полезных ископаемых. Наибольший вклад приносит переход автомобильной промышленности на изготовление электрокаров. Альтернативным вариантом решения проблемы является использование биотоплива, которое не уступает топливу из нефтепродуктов. В Бразилии его изготавливают из сахарного тростника, европейские страны переходят на производство биоэтанола.
Атомные электростанции, деятельность которых не требует использования нефти, угля и нефтепродуктов, помогают сократить эмиссию газообразной углекислоты в 25 раз. Компании по добыче и переработке горючих полезных ископаемых должны координировать свою работу с экологическим сообществом и правительством, чтобы сократить объем выделяемого в атмосферу метана. Данный законопроект был одобрен в России, США, Мексике, Норвегии и Нигерии.
Оздоровить воздушный слой Земли поможет сокращение масштабной вырубки лесов. Важно помнить, что деревья являются основным источником кислорода и природными утилизаторами углекислого газа. Растения малых размеров не способны переработать в короткий срок большой объем вредного соединения. Во время вырубки деревья высвобождают поглощенные объемы углекислоты Спиливание лесов под сельскохозяйственные угодья должно быть остановлено правительством стран, расположенных в тропических экваториальных зонах.
В Западной Европе вводят ограничения по использованию бойлеров и нагревателей холодной воды. Кроме того, технические характеристики оборудования должны соответствовать стандартам контроля по выбросу CO2 в процессе их эксплуатации. В такой ситуации в течение 6 лет можно сократить объем парниковых веществ на более чем 135 млн т в атмосфере.
В программу по борьбе с глобальным потеплением входит выведение на мировой уровень технологии возобновляемой энергии.
Принципы методики основаны на природных явлениях, повторяющихся циклами. Такие неограниченные ресурсы, как вода, свет солнца, приливы и ветер, можно использовать в промышленности. В 2014 году 20% мирового энергопотребления перешли на применение возобновляемых энергоисточников. Офисы в Германии получают электричество с помощью установки солнечных панелей.