Величины сокращения выбросов, необходимого для стабилизации парниковых газов на уровнях, существующих в атмосфере
Величины сокращения выбросов, необходимого для стабилизации парниковых газов на уровнях, существующих в атмосфере - раздел Экология, Основы природопользования: экологические, экономические и правовые аспекты Парниковый Газ
Сокращение По Оценкам Г...
Парниковый газ
Сокращение по оценкам ГРСС, (%)
Сокращение по оценкам ЕРА, % (Агентство по охране окружающей среды, США)
Углекислый газ
>60
50-80
Метан
15-20
10-20
Окись азота
70-80
80-85
ХФУ-11
70-75
75-100
ХФУ-12
75-85
70-100
ХФУ-22
40-50
-
Необходимо отметить, что изменение климата в масштабах всей Земли происходит не сразу, а с запозданием из-за медленного нагревания океанской водной массы. Между попаданием СОг в атмосферу, последующим потеплением и повышением уровня Мирового океана проходит достаточно много времени. Поэтому то глобальное потепление, свидетелями которого мы являемся в настоящее время, это лишь часть результата выбросов Ср2 в атмосферу за последние 200 лет. Большую долю его влияния на климат нам еще предстоит наблюдать. Поэтому, даже если содержание СОг в атмосфере стабилизируется, то потребуется несколько десятилетий, а то и целое столетие, прежде чем стабилизируется температура. И может оказаться так, что Земля будет обречена на повышение температуры еще по крайней мере на 1°С.
Несмотря на объективность данных о значительном увеличении средне-планетарной температуры Земли за последнюю сотню лет (рис. 3.10), мнения ученых о причинах такого угрожающего изменения разделились. Многие полагают, что мы всего лишь наблюдаем очередной геологический эпизод в жизни Земли, в истории которой уже не раз случались повышения и понижения температуры. В настоящее время пока невозможно точно определить, кто прав в этом споре, но никто не возьмется утверждать, что выбросы промышленности и транспорта не оказывают влияние на состояние атмосферы планеты. Население Земли постоянно растет, и потребности в пище и промышленных товарах увеличиваются, что влечет за собой развитие промышленности, сельского хозяйства и транспорта, а это, в свою очередь, добавляет выбросы в атмосферу парниковых газов, которые и «разогревают» нашу планету. Таким образом, человечество постоянно расшатывает климатическую систему Земли. Вопрос лишь в том, когда и на какой стадии этот вклад сможет стать катастрофическим для биосферы планеты и человечества в том числе.
3.4.2. Влияние парниковых газов на климат
Каков же механизм злополучного парникового эффекта? Его изучение восходит к работам французского математика и физика Ж. Фурье, который и открыл это явление в 1824 г. В 1860 г. английский физик Дж. Тиндалл выяснил, что СОг, подобно водяному пару, экранирует инфракрасное излучение Земли. Наконец, в конце XIX в. шведский химик С. Аррениус указал на возможность изменения климата в связи с увеличением количества тепла, поступающего в атмосферу, и накоплением в ней СОг в результате деятельности человека, а в 1922 г. английский геолог Р. Шерлок отметил, что эта деятельность уже существенно влияет на земной климат. Много позже появится термин «противоизлучение атмосферы», объединяющий работу всех газообразных веществ, обладающих парниковым эффектом.
До промышленной революции количество поглощенной планетой солнечной энергии находилось в балансе с количеством энергии, излучаемой Землей в космос в виде инфракрасного излучения. Более того, измерения со спутников показывают, что температура верхнего слоя атмосферы приблизительно на 15,5°С холоднее, чем температура у поверхности Земли. Это свидетельствует о том, что какое-то количество излучаемого планетой тепла задерживается в атмосфере. Довольно легко рассчитать, сколько солнечной энергии или тепла поглощают различные парниковые газы и какую часть светового спектра они поглощают, а какую нет. Мы неплохо знаем химичес
Средняя температура по всей Земле в целом приблизительно равна 288°К, или +15°С, а ее эффективная температура, 255°К или -18°С, следовательно, парниковый эффект на Земле сейчас равен +33°С. Исходя из того, что «естественный» парниковый эффект Земли — это устоявшийся, сбалансированный процесс, вполне логично предположить, что увеличение концентраций парниковых газов в атмосфере должно привести к усилению парникового эффекта. Климат на Земле обусловливается постоянным потоком энергии, исходящим от Солнца. Около 30% ее сразу же рассеивается в пространстве, но большая часть из поглощаемых 70% проходит через атмосферу и обогревает земную поверхность. Повышение среднеглобальной температуры происходит во многом благодаря накоплению в атмосфере газов, удерживающих тепло, отраженное от поверхности Земли. Пропуская через себя солнечные лучи, парниковые газы тем не менее становятся преградой на пути инфракрасного (теплового) излучения Земли.
Вопреки мнению, что парниковый эффект лишь незначительно «подправляет» температуру, которая в основном определяется интенсивностью солнечного излучения, падающего на ту или иную планету, оказалось, что он способен изменять температуру планеты на несколько сотен градусов. Например, среднепланетарная температура Венеры при параметрах атмосферы, аналогичных земным, должна была бы быть всего на 50°С выше, чем на Земле. Однако, как известно, среднепланетарная температура Венеры составляет почти 500°С. Таким образом, за счет сильного парникового эффекта, вследствие другого газового состава, температура поверхности Венеры увеличивается более, чем на 400°С. Повышение среднепланетарной температуры Земли даже на 50° С имело бы катастрофические последствия для человеческой цивилизации. Повышение среднепланетарной температуры на 150°С, по-видимому, сделало бы невозможным существование жизни на Земле (по меньшей мере в ее нынешней форме).
Главными парниковыми газами являются водяной пар, углекислый газ, озон, метан, окислы азота и фреоны (хлорфторуглероды).
Водяной пар (HjO) вносит самый крупный «вклад» в исходный парниковый эффект. Его присутствие в атмосфере непосредственно не связано с
кий состав атмосферы и поэтому можем объяснить эффект поглощения инфракрасного излучения парниковыми газами.
Парниковым эффектом AT называется разность между средней температурой поверхности планеты Ts и ее радиационной (эффективной) температурой Те, под которой эта планета видна из космоса:
(3.1)
человеческой деятельностью, хотя даже при небольшом глобальном потеплении произойдет повышение концентрации водяных паров в атмосфере, что еще больше усилит парниковый эффект. Пары воды поглощают около 62% инфракрасного излучения, что способствует нагреву нижних слоев атмосферы. Но роль водяного пара в нагреве атмосферы этим не ограничивается. При его конденсации в мельчайшие капли, из которых образуются облака, выделяется огромное количество тепла (до 40% от общего его количества, поступающего на Землю), что также играет значительную роль в тепловом балансе атмосферы. За водяным паром по значимости следует углекислый газ (СОг), поглощающий в прозрачном воздухе 22% инфракрасного излучения Земли.
Углекислый газ (СОг) на 60% (среди других газов) ответствен за наблюдаемое усиление парникового эффекта. Он поступает в атмосферу из различных источников, большая часть которых естественные. Количество СОг в последние тысячелетия оставалось приблизительно на одном уровне, поскольку существуют механизмы, которые выводят углекислый газ из атмосферы (упрощенная схема циркуляции СОг в атмосфере показана на рис. 3.11). За последние 200 лет его содержание, благодаря человеческой дея-
* Потоки углерода и его резервуары выражены в миллиардах метрических тонн углерода
тельности, в атмосфере увеличилось почти на 30%. Несмотря на то, что половина выбросов двуокиси углерода, обусловленных техногенезом поглощается океанами и земной растительностью, уровень его концентрации в атмосфере продолжает подниматься более, чем на 10% каждые 20 лет.
Большой вклад в развитие парникового эффекта вносят хлорфторугле-роды(фреоны, или хладоны). Он составляет около 24% парникового эффекта. Молекулы хлорфторуглеродов стабильны в нижних слоях атмосферы, но они постепенно поднимаются в стратосферу, где медленно разрушаются под действием ультрафиолетового излучения.
Угарный газ(СО) обычно не относят к парниковым газам, поскольку сам по себе он не вызывает экранирования тепла. Но необходимо учитывать, что СО легко реагирует с другими компонентами, например с гидро-ксильными радикалами (ОН), уменьшая их концентрацию в атмосфере. Гид-роксил, как весьма способное к химическим реакциям вещество, является главнейшим барьером на пути продвижения в тропосферу таких парниковых газов, как озон, метан, угарный газ и окись азота. Кроме того, угарный газ вносит больший вклад в увеличение концентрации метана в атмосфере, чем все источники его непосредственного выброса. Это особенно настораживает, учитывая, что выбросы СО продолжают нарастать. Средняя концентрация СО в атмосфере увеличивается на 0,8-1,4% в год, в зависимости от методики оценки, а оценки с достоверным интервалом 90% дают значения в пределах 0,5-2,0% в год.
Таким образом, потенциал глобального потепления (ПГП) 1 г СО даже выше, чем ПГП 1 г COi- Это связано с тем, что СО влияет на физические характеристики атмосферы тремя путями. Во-первых, он уменьшает концентрацию гидроксила. Во-вторых увеличивает остаточное количество метана в атмосфере на 20% — это метановый аспект. В-третьих, каждый грамм СО так или иначе переходит в Сф. Это аспект двуокиси углерода. Комбинация трех аспектов ведет к тому, что ПГП угарного газа в 2,2 раза выше, чем для двуокиси углерода. Эти факты свидетельствуют о том, что развитие мер по контролю выбросов СО имеет большее значение для сдерживания процесса глобального потепления, чем снижение выбросов двуокиси углерода. Общий вклад угарного газа в парниковый эффект оценивается в 20-40%.
На долю метана(СН^ приходится 15-20% имеющегося усиления парникового эффекта. Теплозадерживающая способность метана в 20-30 раз выше, чем у углекислого газа, а его концентрация в атмосфере ежегодно увеличивается на 1 %. По способности вызывать глобальное потепление метан за 20 лет в 63 раза превосходит двуокись углерода. Одна молекула метана в атмосфере приводит к задержке количества тепла в 20-30 раз большего, чем молекула СОг- Появление же молекулы ХФУ приводит к задержке количества тепла в 20 000 раз большего, чем при выделении молекулы СОг-Основным источником дополнительных количеств метана являются сельское хозяйство (главным образом заливные рисовые поля) и возрастающие стада крупного рогатого скота. Свой «вклад» вносят болота и газовые выбросы со свалок мусора, а также утечки при добыче угля и природного газа.
На долю закисиазота (NO2) и озона(Од) приходятся оставшиеся 20% усиления парникового эффекта. Концентрация окислов азота выросла на 15 %, в основном за счет более интенсивного ведения сельского хозяйства. Фотохимический смог и озон, образующийся при реакциях между окислами азота и углеводородами, — результат воздействия солнечного света на смесь газов в атмосфере. Тропосферный озон—типичный парниковый газ. Он обеспечивает почти 8%-ный вклад в процесс глобального потепления. Но время жизни озона намного короче, чем остальных парниковых газов (часы, максимум дни по сравнению с десятилетиями и даже веками для некоторых парниковых газов), и снижение его концентрации даст только краткосрочный эффект в преодолении последствий глобального потепления в ближайшее время.
Средневзвешенная оценка роли основных парниковых газов (без паров воды), базирующаяся на их концентрациях в атмосфере в середине 80-х гг. XX в. и на их относительном теплозадерживающем потенциале, дает следующую картину: углекислый газ — 50%, хлорфторуглероды — 20, метан — 16, тропосферный озон — 8, окись азота — 6%. Основную роль впарниковом эффекте играет водяной пар атмосферы — 62%, на втором месте находится углекислый газ — 22%. На остальные парниковые газы приходится лишь 16% от общей величины противоизлучения атмосферы.
Сравнив данные об увеличении концентрации этих газов в атмосфере с данными о количестве их выбросов, связанных с человеческой деятельностью, мы получим, что около 44% СОг, 17% СЩ и 100% ХФУ идет на увеличение концентрации. Количество каждого из этих газов, накапливающихся в атмосфере, может измеряться относительной эффективностьюпри поглощении инфракрасного излучения, а для удобства оно выражается в виде эквивалента теплового эффекта СОг-Это позволяет произвести непосредственное сравнение различных парниковых газов с долей углекислого газа в увеличении теплового потенциала планеты.
В частности, в 1987 г. в результате деятельности человека в атмосферу выделилось примерно 8,5 млрд т углерода в виде углекислого газа, 255 млн т СН4 и 771 500 т ХФУ. При этом в атмосфере появились следующие дополнительные количества этих газов: 3,7 млрд т углерода в виде СОг, 43 млн т СЩ и 771,500 т ХФУ. Если соотнести эти цифры с тепловой эффективностью этих газов и перевести их в обычные единицы, можно прийти к выводу,
что благодаря деятельности человека в атмосфере появилось дополнительное количество газов, эквивалентное 5,9 млрдт углерода. Из них 63% составляет углекислый газ, 14 — метан, и 24% — ХФУ.
Рецензенты... М М Судо докт геол минерал наук проф... заслуженный эколог России каф геоэкологии МНЭПУ С Г Тяглое докт экономических наук проф зав кафедрой...
Образование, эволюция и особенности планеты Земля
Земля является частью Солнечной системы. Она удалена от Солнца в среднем на 149,6 млн км и обращается вокруг него за период, равный 365,25 средних солнечных суток. Перигелий Земли — 147 млн км, афе
Основные этапы формирования биосферы
История развития Земли и биосферы разделяется на периоды различной продолжительности, которые формируют геохронологическую шкалу. Геологическая эра Земли от ее образования до зарождения жизни назы
Строение биосферы
Значительное разнообразие природных условий Земли создается сферо-образной формой, вращением и расчлененностью рельефа (рис. 1.3). Амплитуда абсолютных отметок поверхности Земли составляет более 1
Основные функции биосферы
В любом случае — после самозарождения или, как считают некоторые ученые, привнесения — жизнь стала иметь разнообразные формы и последовательно освоила практически всю поверхность нашей планеты. Эт
Потенциал
Под антропогенным воздействием понимают прямое или последовательное влияние деятельности человека на окружающую среду, приводящее к локальному, точечному или глобальному ее изменению, которое вклю
Ресурсные циклы
Эксплуатация природных ресурсов в большинстве случаев подразумевает их изъятие из окружающей среды. Поэтому для получения энергии, создания необходимой продукции человек находит, добьшает и перем
Законы природопользования
Природопользование — молодая наука, но древнейшая отрасль человеческого знания. Основы рационального взаимодействия с биосферой закладывались еще в античный период. Марк Порций Катон (234-149 гг.
Антропогенное преобразование и загрязнение атмосферы
Установившийся в ходе миллионнолетней эволюции первоначальный состав атмосферы Земли в настоящее время изменяется под влиянием естественных (связанных с эволюцией каждой из сфер: лито-, гидро- и би
Тыс. т/год
Загрязнители
Количество загрязнителей
Выброшено
Уловлено, % к отходящим
(-)или(+) к 199/г.
Гидросферы
По данным Всемирного фонда природы, лишь за 25 лет (1970-1995 гг.) человечество уничтожило свыше 30 % природных ресурсов нашей планеты. Особенно быстро уничтожаются экосистемы, обеспечивающи
Объекты
Загрязнители
Доля проб воды, загрязненной выше ПДК, %
Масса сброшенных
загрязняющих
продуктов, тыс.т
Нефтепродукты
Степень загрязнения почв
Класс
Оценка степени загрязненности
Показатель снижения качества и количества получаемой продукции, %
0-й
Пр
Природопользование и глобальное изменение климата
3.4.1. Изменение климата Земли и антропогенез
Климат — весьма сложная система, функционирование которой зависит от множества факторов: термоядерных процессов на Солнце, орбитальны
Обратные связи и неопределенность в прогнозировании климата
Основной вопрос трансформации исходной природной среды заключается в том, при каких уровнях концентрации парниковые газы будут вызывать беспрецедентное изменение климата. Изучение данного аспекта
Влияние изменения климата на биосферу и природопользование
Глобальное потепление, вызванное деятельностью человека, в свою очередь, через обратные связи существенно повлияет на биосферу и природопользование. В связи с этим можно выделить несколько негати
Современные методы управления качеством окружающей среды
4.1.1. Экологическое нормирование
Усиление антропогенного воздействия на биосферу и ее очевидная деградация привели к необходимости тщательного контроля за состоянием окружающей ср
Водоснабжения
Элемент
Лимитирующий показатель вредности
ПДК, мг/л
Нефтепродукты, суммарно
Санитарно-токсикологический
Экосистемные принципы нормирования и оценки состояния биосферы
Активно ведущееся в последние годы обсуждение вопросов экологического нормирования свидетельствует об остроте проблемы и необходимости выработки новых подходов. Это связано, с одной стороны, с осу
Нормативам
Элемент
Тип ландшафтов
Количество ландшафтов
Количество ландшафтов, достигших
Особо охраняемые природные территории
Активная антропогенная трансформация биосферы помимо химического загрязнения всех оболочек Земли приводит к ее стремительному и подчас необратимому преобразованию, потере отдельных видов животных,
Изменение биосферы горнопромышленным комплексом
5.1.1. Общие сведения о преобразовании биосферы горной промышленностью
Добыча и переработка полезных ископаемых как один из основных аспектов деятельности человека сопровождается ш
Загрязнение и нарушение литосферы
Для горнодобывающей промышленности характерны образование и складирование значительного объема минеральных отходов. Например, вовлечение в переработку апатитовых руд с содержанием Р2О5 около 4 %
Комплекса
Что нужно человеку для его существования? Количество калорий, достаточное для поддержания жизни одного человека, можно получить с площади 0,12 га. Для полноценного питания мясом, фруктами и овоща
Загрязнение биосферы автотранспортным комплексом
Вмировом балансе техногенного загрязнения атмосферного воздуха на долю автомобильного транспорта приходится 40 % объема выбросов вредных веществ (в крупных городах эта цифра достиг
Защита биосферы от воздействия автотранспорта
Основные способы уменьшения загазованности на улицах городов подразделяются на технические, организационно-правовые и градостроительные. К техническим способам относятся:
• применение эне
Экологические проблемы городов
Бурное развитие науки, техники и промышленности в XX в. сопровождалось концентрацией производства и связывающих их коммуникаций в единые, наиболее благоприятные по условиям размещения, центры. Тр
Отходы производства и потребления
Отходы всегда сопровождают человеческую деятельность начиная от производства продуктов потребления и заканчивая стадией их использования. В общем случае отходы подразделяются на твердые; жи
Минеральные отходы горной промышленности
В горнопромышленном комплексе мира Россия занимает одну из ведущих позиций. Из ее недр извлекается 6 % каменного угля, до 10 % нефти, 14 железной руды, 10-20 цветных и благородных металлов, 25-30
Система экологического контроля. Цели и задачи
Основные положения осуществления контроля в области охраны окружающей среды (экологического контроля) на территории Российской Федерации закреплены в главе XI (ст. 64-69) Федерального закона от 10
Государственный экологический контроль
Государственный экологический контроль осуществляется федеральными органами исполнительной власти (ст. 65 Федерального закона от 10.01.2002 г. № 7-ФЗ) и органами исполнительной власти субъектов Ро
Муниципальный экологический контроль
Осуществляется в границах муниципального образования органами местного самоуправления или уполномоченными ими органами. Порядок осуществления муниципального экологического контроля устанавливаетс
Политика
Стабилизация экономики города, края, как и страны в целом, должна осуществляться параллельно с восстановлением окружающей среды. Повышение уровня социально-экономического развития в условиях огран
Административные методы управления
В современном механизме управления природопользованием и природоохранной деятельностью применяются следующие разновидности инструментов: административно-контрольные инструменты экологического уп
Экономические методы управления
Назначением экономических инструментов является не прямое задание значимых для отдельных предприятий или общества в целом целей и жесткий контроль за их соблюдением, а использование Связанных с фу
Критерии отбора и оценки инструментов экологической политики.
С учетом того, что экологическое регулирование требует применения наряду с экономическими стимулами инструментов прямого административно-правового воздействия, необходимо выработать критерии оценк
Информационное обеспечение
Информационное обеспечение управления природопользованием и природоохранной деятельностью — это совокупность информации, главным образом о природных ресурсах, природных условиях, а также деятельн
Экономическая оценка природных ресурсов
Одним из направлений улучшения охраны природы и использования природных ресурсов является определение экономической оценки природных ресурсов. Окружающая природная среда обеспечивает три важнейшие
Экономическая оценка ассимиляционного потенциала
Наличие у природной среды способности ассимилировать некоторое количество вредных выбросов или отходов дает возможность хозяйствующему субъекту экономить на природоохранных издержках. Развитие об
Экологические издержки и оценка экологического ущерба
8.3.1. Экологические издержки
Экологические издержки — фундаментальное понятие экономики природопользования, на нем основано развитие экономических аспектов природопользования.
Экстерналъные издержки
Внешние, или экстернальные, издержки — одна из основных категорий экономики природопользования.
Проблема экстернальности основана, во-первых на понятии собственности. С точки зрения двух
Типы экономического механизма природопользования
Важнейшим вопросом для экологизации экономики, перехода к устойчивому типу развития является вопрос о механизмах реализации эколого-ориентированного развития. В этом случае приоритетное значение и
Инструменты экономического механизма природопользования
В разделе 7.3. были выделены экономические методы управления природопользованием и природоохранной деятельностью, где частично рассмотрены некоторые элементы механизма экономического регулировани
Платежи за пользование природными ресурсами
В России действует четко организованная система учета природных ресурсов и система платежей за использование природных ресурсов. Учет природных ресурсов осуществляется через систему кадастров при
Платежи за загрязнение природной среды
Важным элементом системы экономического механизма Природопользования являются платежи за негативное воздействие на окружающую среду. Россия является одной из первых стран в мире, применившей эти п
Финансирование природоохранных мероприятий. Экологические фонды
Финансирование природоохранных мероприятий претерпело за последние годы существенные изменения. Длительное время система инвестиций в этой области базировалась на централизованных капитальных влож
Экологическое страхование и эколого-экономический риск
Экологическое страхование возникло в связи с постоянно растущим числом аварий, катастроф и бедствий природного и природно-антропогенного характера. При этом размеры затрат на ликвидацию последстви
Международное сотрудничество в природопользовании
Большинство природных ресурсов, обеспечивающих выживание мирового сообщества и используемых человеком в процессе своей жизнедеятельности, являются исчерпаемыми; кроме того, на территории Земли пр
Международный опыт решения экологических проблем
Внедрение международного опыта в области управления природными ресурсами и рационального природопользования во многом способствует эффективному решению существующих экологических проблем России. На
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов