Автор: Пользователь скрыл имя, 27 Декабря 2011 в 18:33, реферат
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.
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. Запуск мощных ракет, ежедневные полеты реактивных самолетов в высоких слоях атмосферы, испытания ядерного и термоядерного оружия, ежегодное уничтожение природного озонатора-миллионов гектаров леса-пожарами и хищнической рубкой, массовое применение фреонов в технике, парфюмерной и химической продукции в быту - главные факторы, разрушающие озоновый экран Земли. В последние годы над Северным и Южным полюсами возникли «озоновые дыры» площадью свыше 10 млн. км2 каждая, появились громадные «озоновые дыры» над многими странами Европы, над Украиной. Разрушение озонового экрана Земли сопровождается рядом опасных явных и скрытых негативных воздействий на человека и живую природу. Прорыв через «озоновые дыры» солнечных рентгено- и ультрафиолетовых лучей, энергия фотонов которых превышает энергию лучей видимого спектра в 50-100 раз, увеличивает число мощных лесных пожаров. В1996 г. горели леса в Австралии, Северной и Южной Америке, Африке, Европе, Юго-Восточной Азии. Индонезийский лесной пожар 1997 г., бушевавший почти 5 месяцев, покрыл дымом не только Индонезию, но и Малую Азию, Сингапур, достиг Южно-Китайского моря. Люди задыхались от дыма, потерпел катастрофу авиалайнер. В 1996 г. Нобелевской премией по химической экологии удостоены ученые-химики Шервуд Роуланд, Марио Малина из Калифорнийского университета в Беркли (США) и Поль Крутцен из Германии за научную гипотезу, выдвинутую ими еще в 1974 г. Их догадка состоит в том, что разрушителями озона являлись синтезированные человеком химические вещества, получившие название хлорфторуглероды (ХФУ). Инертные, негорючие, неядовитые, несложные в производстве, они получили широкое распространение-в баллончиках с аэрозолями различного назначения, а также как охлаждающие жидкости в холодильниках и кондиционерах, как растворители (тетрахлорметан, метилхлороформ, бромистый метил), в производстве пестицидов. Бромистый метил используется в качестве дезинфицирующего вещества для почв и товаров (включая карантинную обработку некоторых продуктов, предназначенных для международной торговли ), применяется в качестве добавки к автомобильному топливу. Из бромистого метила высвобождается бром, который в 30-60 раз разрушительнее для озона, чем хлор. Другие химические соединения, разрушающие озоновый слой , используются в баллонах для тушения пожара, при изготовлении полистироловых стаканчиков и современных упаковок для фасовки продуктов и полуфабрикатов. Пик мирового производства озоноразрушающих веществ пришелся на 1987-1988 гг. и составил около 1,2-1,4 млн. т в год. Около 35% производимого объема приходилось на США, 40%-на страны ЕЭС, 10-12% производила Япония. Механизм действия фреонов таков: попадая в верхние слои атмосферы, эти вещества, инертные у земной поверхности, преображаются. Под воздействием ультрафиолетового излучения химические связи в молекулах ХФУ нарушаются. В результате выделяется хлор, который при столкновении с молекулой озона вышибает из нее один атом. Озон перестает быть озоном , превращается в обычный кислород. Хлор же, соединившись временно с кислородом, вскоре опять оказывается свободным и «пускается в погоню» за следующей «жертвой». Его активности хватает, чтобы разрушить десятки тысяч молекул озона. В Токио в 1995 г. был опубликован доклад международной экологической организации, в котором сделана попытка установить «авторство» «озоновых дыр» над Антарктидой. В списке основных озоновых «вредителей» 25 стран, но бесспорный приоритет принадлежит США, Японии и Великобритании. Признано, что из всех промышленных корпораций самый большой вред озоновому слою (13,7% мировых озоновых повреждений) нанесла американская компания «Дюпон».
Термин «кислотные
дожди» ввел в 1872г.
Термин «кислотные
дожди» ввел в 1872г.