Атмосфера та охорона повітряного середовища від забруднення (стр. 4 из 7)
У наш час у зв'язку з швидким розвитком промисловості та зростанням енергоозброєння виникли перспективи зміни клімату на всій планеті.
Динаміка змін клімату під впливом різних антропогенних факторів відображена в таблиці 2.
Найбільш істотними змінами глобального клімату Землі є виникнення парникового ефекту і як його наслідок - глобальне потепління клімату.
Парниковий ефект атмосфери — це захисна дія атмосфери в процесі променистого теплообміну Землі з космічним простором. Ефект ґрунтується на здатності атмосфери пропускати короткохвильові видимі промені Сонця до земної поверхні і нагрівати її. У результаті нагрівання Земля випромінює довгохвильові інфрачервоні невидимі для людського ока промені, більша частина яких затримується атмосферою і нагріває її. Нагріта таким чином атмосфера надсилає до Землі зустрічне випромінювання, компенсуючи значною мірою втрату тепла земною поверхнею (рис. 1). Таким чином, парниковий ефект існував у природі незалежно від діяльності людини і без нього життя на Землі було б неможливе.
Але в останні 50 років посилився антропогенний вплив на земну атмосферу. У результаті цього відбулося подсилення парникового ефекту та глобальне потепління клімату на Землі (рис. 2).
 |
Рис. 2. Парниковий ефект (порушені умови)
Розглянемо антропогенні фактори виникнення парникового ефекту.
Основною причиною є експоненціальне зростання самого населення на земній кулі. Для отримання нового життєвого простору здійснюється масове знищення тропічних лісів, які є потужним продуцентом кисню і поглиначем вуглекислого газу з атмосфери. Щорічно у світі знищується від 16 до 20 млн. га тропічних лісів. Сьогодні наявна фітомаса планети здатна абсорбувати лише 60% від загальної кількості відходів так званих парникових газів.
Вкрита лісом площа України становить 9,4 млн. га. Ліси України здатні створити близько 100 млн. т органічних речовин на рік і вилучити з атмосфери понад 180 млн. т вуглекислого газу та виділити 130 млн. т кисню. їх потужність складає 40% від потреби (щорічні викиди вуглекислого газу в Україні становлять 430 млн. т на рік).
До основних парникових газів належать вуглекислий газ С02, метан СН4 і оксид азоту N20. Ці гази найбільш активно поглинають інфрачервоне випромінювання. До них належить ще цілий ряд менш поширених газів.
Основними джерелами викидів вуглекислого газу в атмосферу є спалювання твердого та рідкого палива. Далі йдуть - випалювання лісів, виробництво цементу, спалювання факелів природногогазу при добуванні нафти. У світі зараз функціонує понад 1300 великих ТЕС, які щоденно спалюють 4,5 млрд. т вугілля. Півсотні держав світу добувають і використовують його як джерело енергії й тепла для промислових та комунальних потреб. Очікується зростання валового видобутку вугілля, головним чином у Китаї, Індії, Бразилії, які володіють стратегічними його запасами. Лише КНР добуває сьогодні 1 млрд. т вугілля на рік.
При спалюванні вугілля утворюється більше вуглекислого газу на 1 одиницю енергії, ніж при згоранні нафти і природного газу. На 1 тонну спаленого вугілля припадає 2,5 тонни вуглекислого газу, пилу, твердих відходів (шлак, зола). Крім цього, в атмосферу потрапляє чимало оксидів сірки й азоту, що є причиною випадання кислотних дощів.
Щороку спалюється 3,2 млрд. т нафти і нафтопродуктів. В атмосферу викидається величезна кількість оксидів вуглецю, азоту, сірки, які, окрім теплового ефекту, викликають кислотні дощі та токсично діють на живі організми.
Найбільші джерела викидів метану - рисові поля, домашня худоба, анаеробна ферментація сміття, добування вугілля і транспортування природного газу.
Від вирубування і спалювання лісів, розчищення землі під пасовища і ріллю в атмосферу надходить додатково 1-2 млрд. т вуглекислого газу; близько 5-6 млрд. т - внаслідок спалювання викопного органічного топлива. Додатковий вуглекислий газ накопичується в атмосфері швидше, ніж поглинається шляхом біологічних процесів, підсилюючи природний парниковий ефект.
Частки деяких держав у глобальних викидах вуглекислого газу такі: СІЛА - 22%, Росія і Китай - по 11%, Німеччина і Японія - по 5%.
Спеціалістами встановлено, що в 1980 р. в 1 м3 повітря знаходилось 280 см3 вуглекислого газу, у 1990 р. - 355 см3, а в кінці XXI сторіччя його вміст склав до 500 см3.
Наслідком парникового ефекту є глобальне потепління клімату Землі. За останні 100 років 1998 рік був найбільш теплим. За деякими оцінками, у порівнянні з періодом з 1961 по 1990 рік середня температура Землі зросла на 0,58 градуси за Цельсієм. Кліматологи розцінили це як різке її підвищення. Також відмічено, що після 1990 року впродовж семи років спостерігалася рекордно висока температура, а десять найбільш теплих років зафіксовані з 1983 року. Минулі два сторіччя, імовірно, були найбільш спекотними за останні 1200 років. У 1998 році в центральній частині Росії від жари загинуло більше ста чоловік і виникли пожежі на значних площах.
Згідно звіту Всесвітньої метеорологічної організації (ВМО), 2010 рік зайняв п'яте-шосте місце за середньою температурою за всю історію спостережень з 1860 p. Середньорічна температура в 2000 р. на 0,6°С перевищувала аналогічний показник початку століття і на 0,32°С - середню температуру за 1961-1990 pp.
Потепління клімату на планеті відбувається нерівномірно -у високих широтах зміни температури майже в 3,5 рази більші, ніж біля екватора і яскравіше виражені взимку (у бореальних областях зменшилася кількість морозних зим). У Північній півкулі середнє зростання температури на 0,3°С більше, ніж у Південній, над континентами воно досягає 1,6°С, а над океаном -0,8°С. В результаті цього в багатьох районах клімат став нестабільним, в окремих місцях навіть похолодало. У деяких районах Азії і Африки частішими і тривалішими стали посухи. У ефекта Ель-Ніньо змінилися навіть характеристики: період активності (від 11 до 4-5 років), масштаби (у 1977-1998 pp. його протяжність досягала 7000 км при ширині 1200 км) і варіювання температур (від 1 до 9°С).
Якщо людство не вживе заходів щодо скорочення викидів парникових газів (тільки концентрація вуглекислого газу в атмосфері збільшилася в порівнянні з доіндустріальною епохою на 28%), то до середини кінця нинішнього століття середня глобальна температура приземної атмосфери підвищиться на 1,5-5,8°С.
При глобальному потеплінні зміниться характер температур - сезонний і регіональний. Найбільші зміни температур будуть спостерігатися взимку у високих широтах. Влітку температурні зміни тут будуть майже вдвічі меншими, ніж узимку. У зоні між екватором і шестидесятою паралеллю температурні зміни будуть незначними.
По мірі потепління клімату більш інтенсивне проникнення теплого вологого повітря в напрямі полюсу може привести до збільшення кількості опадів у цих широтах.
Парниковий ефект може привести до розтавання морських льодів Арктики. Морські льоди Арктики є складовою частиною загальної кліматичної системи Землі і їх зникнення буде супроводжуватися різким підвищенням температури нижніх шарів повітря в холодну пору року. Температура підлідної води в районі Північного полюса зросла майже на два градуси, що викликало підтавання льоду знизу. За останні 10 років товщина льодового покриву в Північному льодовитому океані скоротилася на 40%. За різними прогнозами до 2100 р. внаслідок розтавання льодів рівень моря підніметься майже на метр.
Наступний наслідок - підвищення рівня світового океану в результаті розтавання невеликих льодовиків і теплового розширення океанічних вод. Це може викликати механічне руйнування західної частини Антарктиди. Оскільки ця частина буде розтавати в океані, то це, звичайно, викличе підняття рівня води. Найбільші прибережні міста - Нью-Йорк, Лос-Анджелес, Лондон, Венеція, Шанхай, Санкт-Петербург - будуть затоплені. Значну частину своєї території можуть втратити Голландія і Бангладеш. За прогнозами рівень води в океані до 2030 р. підвищиться на 20 см, а до кінця третього тисячоліття - на 65 см.
З часом у води Індійського океану почнуть сповзати гігантські айсберги. На думку спеціалістів, це викличе появу припливних хвиль надзвичайної руйнівної сили. Під ударом виявляться Мальдиви, Шрі-Ланка і узбережжя Індії.
Як стверджують спеціалісти, Алтайські гори і Кавказ за останні 150 років втратили майже 70% свого льодовикового покриття. Вже зараз розтало кілька тисяч квадратних кілометрів льодовиків в Антарктиді. Цілий каскад повеней влітку і восени 1997 р. в Євразії (найбільша за 1000 років повінь на Одері) пов'язують із розтаванням Арктичної «полярної шапки» планети і надходженням в активний обіг величезних мас води.
В останні 25 років відзначена різка активізація підвищення рівня Чорного моря - в 1,8-3,6 рази. Передбачається, що зростання його рівня відбуватиметься в геометричній прогресії і в перші десять років XXI сторіччя він може досягнути 24-115 мм/рік, що розцінюється як катастрофа.
Затоплення територій викличе масову міграцію населення з приморських регіонів. За даними ООН у XXI сторіччі з цієї причини очікується міграція 75 млн. чоловік.
Прогнозується різке підвищення зимової температури в полярних областях по мірі відступання межі морського льоду до полюсу. Збільшення площі відкритої водної поверхні і зменшення товщини морського льоду викличе, імовірно, трикратне підвищення температури нижнього шару атмосфери в полярних областях порівняно з середньоглобальним потеплінням.
Збільшення нагрівання земної поверхні приведе до більш інтенсивного випаровування і відповідно до збільшення середньо-глобальної кількості опадів, хоча в окремих регіонах можливе зменшення кількості опадів. Збільшиться частота посух в Європі, Північній Америці і континентальній Азії. В Україні загостриться проблема гарантованого водопостачання ряду районів.