МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
Ученицы 6-Б класса
гимназии №1 г.Сум
Липовой Надежды.
2000 г.
Экологическое состояние планеты стало глобальной проблемой мирового масштаба в 21-ом веке, которую пытаются решить ученые многих стран мира.
Состояние природы вокруг должно заставить нас задать себе вопрос:”А будут ли наши дети жить на голубой планете Земле?”
Накопление углекислого газа в атмосфере-одна из основных причин парникового эффекта, возрастающего от разогревания Земли лучами Солнца.Этот газ не пропускает солнечное тепло обратно в космос.Содержание парниковых газов-СО2, метана и др.-неуклонно увеличивается. Правда, действует и процесс , направленный в обратную сторону,-это процесс фотосинтеза, в котором растения усваивают двуокись углерода из воздуха и строят из нее свою биомассу. По оценкам ученых, за год вся растительность суши улавливает из атмосферы 20-30 млрд. т. углерода в форме его двуокиси. Один квадратный метр быстрорастущего тропического леса за год извлекает из воздуха 1-2 кг углерода, 1 м2 арктической тундры-раз в сто меньше, но нельзя забывать, что растительность суши-лишь сравнительно небольшая часть всей земной флоры. Основную площадь нашей планеты занимают океаны, а в их водах плавают массы микроскопических водорослей. В усвоении атмосферной двуокиси углерода они играют не меньшую роль, чем гигантские по сравнению с ними наземные растения, за год эти микроскопические водоросли потребляют около 40 млрд. т. углерода.
Российский климатолог Н. И. Будыко еще в 1962 г. выдвинул гипотезу, что сжигание человечеством огромного количества разнообразных топлив, особенно возросшее во второй половине 20 в., неизбежно приведет к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере. А он задерживает отдачу солнечного и глубинного тепла с поверхности Земли в космос, что приведет к эффекту , который мы наблюдаем в застекленных парниках. Вследствие такого парникового эффекта средняя температура приземного слоя атмосферы должна постепенно повышаться.
Выводы Н.И.Будыко заинтересовали американских метеорологов. Они проверили его расчеты, сами провели многочисленные наблюдения и к концу 60-х гг. пришли к твердому убеждению, что парниковый эффект в атмосфере Земли существует и нарастает.
Концентрация, например, двуокиси углерода в атмосфере увеличилась по сравнению с доиндустриальной эпохой на 28 %. Если человечество не примет меры, чтобы сократить выбросы этих газов к середине будущего века, средняя глобальная температура приземной атмосферы повысится на 1.5-4.5°С.
Последняя цифра относится к высоким российским широтам. Произойдет перераспределение осадков на территории страны, увеличится число засух, изменится режим речного стока и режим работы гидроэлектростанций. Растает верхний слой вечной мерзлоты, занимающий в России около 10 млн. м2 (60% территории страны), что повлияет на устойчивость фундаментов инженерных сооружений. Уровень мирового океана поднимется к 2030 г. на 20 см, что приведет к затоплению низколежащих побережий.
Доли некоторых государств в глобальном выбросе двуокиси углерода таковы: США-22%, Россия и Китай-по11%, Германия и Япония-по 5%.
В балансе потребления органического топлива в нашей стране природный газ занимает 45%, в то время как в мировом топливном балансе на природный газ приходится 25%. Таким образом, структура украинской энергетики по воздействию на климат более нейтральна по сравнению с энергетикой других стран, так как природный газ имеет более низкий коэффициент выброса двуокиси углерода, чем уголь и нефть.
К газам, создающим парниковый эффект, относится и метан, поэтому очень важно определить его потери при добыче, транспортировке по трубопроводам, распределении в городах и населенных пунктах, при использовании на станциях теплоснабжения и электростанциях. По некоторым украинским и зарубежным источникам, потери газа по всей этой цепочке составляют от 10 до 30 %, по данным Минтопэнерго Украины-1.5%, что соизмеримо с мировой нормой.
Суммарные промышленные выбросы углерода, например в России, в 1990 г. оценивались в пределах 650-700 млн. т. К наиболее загрязняющим атмосферу отраслям отнесены топливно-энергетическая, нефтехимическая, металлургическая и транспортная.
Мощным источником СО2 служит дыхание почвы. На 1124.9 млн. га северо-западной части Европы дыхание почвы составляет 1800 МтС, т.е. 3% от глобальной эмиссии, что в три раза превосходит индустриальную эмиссию. В условиях холодного и умеренного климата за счет замедленной скорости разложения биомассы происходит (вместе с органическим веществом) накопление углерода.
Другим местом скопления СО2 служат болота-резервуар с временем пребывания органического углерода в торфах до 10 тыс.лет и его аккумуляцией 45-50 МтС/г. Из-за малой скорости разложения мха углерод активно накапливается в сфанговых болотах. Увеличение годового стока может быть достигнуто в первую очередь облесением, а также путем сохранения и увеличения содержания гумуса в почвах.
Анализ динамики климатических данных показал, что в 80-х и начале 90-х г.г. среднегодовые температуры на северной половине Восточно-Европейской равнины возросли из-за частой повторяемости теплых зим, причем отмечена сопряженность ареалов максимальной изменчивости климатических характеристик с географическим распределением загрязнений атмосферы.
Изменение климата в результате антропогенных выбросов парниковых газов ведет к крупномасштабным негативным последствиям практически во всех областях деятельности человека. Наиболее значительному потеплению подвержены высокие широты Земли, в которых расположены значительная часть территории Европы и Азии.
В Западной Европе изменение климата чревато для сельского, лесного и водного хозяйства. Это связано главным образом с перераспределением осадков и увеличением числа и интенсивности засух. В зоне вечной мерзлоты, которая занимает около 10 млн. км2, в результате таяния льдов при потеплении климата станет разрушаться хозяйственная инфраструктура, будет нанесен ущерб добывающей промышленности, энергетическим и транспортным системам, коммунальному хозяйству. Подъем уровня Мирового океана приведет к затоплению и разрушению береговой зоны и низменной территории дельт рек с расположенными здесь населенными пунктами. Изменение климата может оказать негативное влияние на здоровье людей-как из-за усиления теплового стресса в южных районах, так и из-за распространения многих видов заболеваний.
В 1992 г. страны-члены ООН подписали рамочную Конвенцию ООН об изменении климата. Конечная цель Конвенции заключается в том, чтобы добиться стабилизации парниковых газов в атмосфере на уровне, не допускающем опасного антропогенного воздействия на климатическую систему.
Один из главных источников загрязнения атмосферы углекислым газом-автомобильный транспорт. Есть несколько видов борьбы с этим видом загрязнений: техническое совершенствование двигателей , топливной аппаратуры, электронных систем подачи топлива; повышение качества топлива, снижение содержания токсичных веществ в выхлопных газах в результате применения дожигателей топлива, каталитических катализаторов; использование альтернативных видов топлива, например сжатого природного газа.
Кроме того, открыт способ утилизации углекислого газа с помощью новейших технологий. Диоксид углерода извлекают из дымовых газов. Операцию проводят высокоэкономичным методом газоразделения с помощью ионообменных мембран, при этом концентрацию углекислоты доводят до 98-99%. Очищенный диоксид углерода закачивают в хранилища (газгольдеры), откуда он поступает на дальнейшую переработку.
На следующей стадии углекислый газ смешивают с парами воды и подвергают электрохимическому разложению в процессе электролиза. В результате реакции при высокой (1100-1500°С) температуре на аноде выделяется сверхчистый кислород, а на катоде смесь окиси углерода и водорода, т.е. синтез-газ, служащий основным сырьем для производства углеводородных соединений, всего спектра современных искусственных материалов-от синтетического бензина и дизельного топлива до изделий из полимеров (пластмасс, лаков, красок, растворителей и т.д.). Синтез-газ может использоваться и в металлургии для бескоксового производства чугуна.
В Институте нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН разработаны новейшие технологии превращения углекислого газа в метанол (метиловый спирт) и диметиловый эфир, увеличивающие в 2-3 раза производительность аппаратов при значительном уменьшении расхода электроэнергии. Здесь был создан реактор нового типа, в котором производительность увеличена в 2-3 раза.
Введение этих технологий снизит накопление углекислого газа в атмосфере и поможет не только создать альтернативное сырье для синтеза многих органических соединений, основой для которых сегодня служит нефть, но и решить важные экологические проблемы.
В перспективе возможно, хотя пока это относительно дорого, извлекать диоксид углерода непосредственно из атмосферы крупных промышленных городов. Интересно, что его запасы в атмосфере и гидросфере, накопленные за 100 лет промышленной цивилизацией, существенно превышают ( в пересчете на углеводороды, полученные по предлагаемой технологии) оставшиеся на планете залежи нефти, а это около 400 млрд.т.
Стратосферный озоновый слой защищает людей и природу от жесткого ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения в ультрафиолетовой части солнечного спектра. Каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тыс. дополнительных случаев слепоты из-за катаракты, на 2,6% увеличивает число раковых заболеваний кожи. Установлено, что жесткий ультрафиолет подавляет имунную систему организма.
Озон-трехатомные молекулы кислорода-рассеян над Землей на высоте от 15 до 50 км; озоновая защитная оболочка очень невелика: всего 3 млрд. т. газа , наибольшая концентрация-на высоте от 20 до 25 км. Если гипотетически сжать эту оболочку при нормальном атмосферном давлении, получится слой всего в 2 мм, однако без него жизнь на планете невозможна.