ЛЕКЦИЯ 21. Парниковый эффект. - раздел Экология, ЛЕКЦИЯ 1. ЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА. История развития экологических учений
«Парниковый Эффект» Был Обнаружен Ж. Фурье В...
«Парниковый эффект» был обнаружен Ж. Фурье в 1824 году и впервые количественно исследован С. Аррениусом в 1896 г. Это процесс, при котором поглощение и испускание инфракрасного излучения атмосферными газами вызывает нагрев атмосферы и поверхности планеты (см. рис.). «Парниковый эффект» – это естественное атмосферное явление, он осуществлялся на планете в течение всей истории Земли, создавая благоприятные условия для жизнедеятельности организмов. Если бы на Земле вообще не было «парникового эффекта», то средняя температура на нашей планете была бы ниже –15°С, а так, благодаря парниковым газам, она составляет +14°С. «Парниковый эффект» вызывают пары воды, метан, углекислый газ, озон, оксиды азота и другие газы, содержащиеся в атмосфере.
Пары воды, метан, углекислый газ, озон, оксиды азота и другие газы, содержащиеся в атмосфере, вызывают «парниковый эффект». «Парниковый эффект» связан с тем, что «парниковые газы» задерживают длинноволновое тепловое излучение с поверхности Земли, вызывая повышение температуры приземного слоя воздуха. Этот процесс осуществлялся на планете в течение всей истории Земли, создавая благоприятные условия для жизнедеятельности организмов. Увеличение поступления в атмосферу «парниковых газов» антропогенного происхождения ведет к усилению «парникового эффекта» и повышению среднегодовой температуры воздуха на Земле.
«Парниковые газы» действуют как крыша парника: она, с одной стороны, пропускает внутрь солнечное излучение, с другой – почти не пропускает наружу тепло, излучаемое Землей. «Парниковые газы», и, в первую очередь, углекислый газ, задерживают длинноволновое тепловое излучение с поверхности Земли, вызывая повышение температуры приземного слоя воздуха и создавая «парниковый эффект». Этот процесс присутствовал на планете в течение всей истории Земли, создавая благоприятные условия для жизнедеятельности организмов. В последние десятилетия происходит рост антропогенного поступления в атмосферу «парниковых газов» и увеличение их концентрации, что ведет к усилению «парникового эффекта», повышению среднегодовой температуры воздуха на Земле и создает угрозу устойчивости климата.
Известно более 30 «парниковых газов», в их числе пары воды, углекислый газ, метан, фреоны, оксиды азота, озон и другие газы. Утепляющий эффект «парниковых газов» зависит не только от их количества в атмосфере, но и от относительной активности действия на одну молекулу. Если по данному показателю углекислый газ принять за единицу, то утепляющий эффект одной молекулы метана составит 25 единиц, оксидов азота – 165 единиц, метана – 25 единиц, фреонов – 1100 единиц. Таким образом, наиболее выраженным утепляющим эффектом обладают такие «парниковые газы» как фреоны (хлорфторуглероды).
Сжигание ископаемого углеводородного топлива сопровождается выбросами в атмосферу «парниковых газов» – диоксида и оксида углерода, диоксида азота и др. Главным «парниковым газом» является диоксид углерода (углекислый газ). «Парниковые газы» снижают спектральную прозрачность атмосферы для длинноволнового обратного излучения от поверхности земли, усиливают естественный «парниковый эффект» и способствуют потеплению климата на планете. Глобальное потепление вызовет существенное перераспределение осадков, таяние льдов, повышение уровня Мирового океана, затопление обширных территорий суши, изменения в составе биоты и т.п. Поэтому из всех глобальных экологических проблем современности одно из первых мест занимает проблема устойчивости климата. Сжигание органического топлива (нефти, газа, каменного угля и др.) в настоящее время составляет более 9 млрд т условного топлива. Только от предприятий тепловой энергетики в атмосферу поступает примерно 1 т углекислого газа на человека в год, или более 6 млрд т/год на земном шаре. Прогнозируется, что в первой половине XXI столетия выброс углекислого газа в атмосферу возрастет до 10 млрд т/год, климатологи крайне опасным считают выброс порядка 15–20 млрд т/год. Таким образом, одной из первостепенных глобальных экологических проблем, порождаемых сжиганием ископаемого углеводородного топлива, является проблема устойчивости климата.
В докладе, подготовленном под эгидой ООН международной группой по проблемам климатических изменений, утверждается, что к 2100 г. температура на Земле повысится на 2 – 4°С. По этому сценарию неизбежны резкие климатические изменения: зимы потеплеют; летняя жара станет сильнее; будет происходить продвижение тропических и субтропических зон от экватора к полюсам; в зонах с жарким и сухим климатом увеличится количество осадков, в умеренном поясе станет значительно суше. Изменение климата в сторону потепления будет способствовать таянию вечных снегов и льдов и подъему уровня Мирового океана. Потепление климата будет сопровождаться увеличением степени неустойчивости погоды, смещением границ природных зон, ростом числа штормов и ураганов, засухами, ускорением темпов вымирания животных и растений, а также обострением социально-экономических проблем из-за нехватки пищевых ресурсов и пресной воды.
Т. А. Акимова, В. В. Хаскин (2006) приводят следующие данные по выбросам углекислого газа в развитых странах в 2000 г. (млн т в год): весь мир – 23422, США – 5665, ЕС – 3162, Китай – 2997, Россия – 1506, Япония – 1155, Германия – 833, Англия – 531, Канада – 527. По данным статистики, в странах третьего мира на душу населения приходится в среднем 0,5 т выбросов углекислого газа в год, в индустриально развитых странах – в 10 и более раз выше. Выбросы углекислого газа США составляют 24,2% от всего мирового выброса, Китая – 12,8%, России – 6,4%, Германии – 3,6% от мировой эмиссии. Таким образом, наибольший вклад в поступление углекислого газа в атмосферу вносят США.
Количество «парниковых газов» (паров воды, углекислого газа, метана, оксидов азота, ХФУ и др.), поступающих в атмосферу, продолжает увеличиваться. Например, концентрация основного «парникового газа» диоксида углерода за последние 100 лет выросла с 280 до 367 частей на миллион, то есть на 31%. По прогнозам МГЭИК, если не будут приняты меры по сокращению выбросов «парниковых газов», то к концу 21 века концентрация СО2 может возрасти до 540–970 частей на миллион. Эксперты Всемирной метеорологической службы прогнозируют, что при современном уровне поступления «парниковых газов» в атмосферу средняя глобальная температура в 21 веке будет повышаться со скоростью 0,25°С за 10 лет. К концу 21 века ее рост может составить от 1,5 до 4°С, в северных и средних широтах потепление проявится сильнее, чем в экваториальной зоне. Последствия изменения климата могут иметь катастрофический характер.
Все темы данного раздела:
Экология как наука.
Как уже отмечалось, термин «экология» появился во второй половине XIX в. В 1866 г. молодой немецкий биолог профессор Йенского университета Эрнест Геккель в своем фундаментальном труде «Всеобщая мор
Самовоспроизведение (репродукция).
2. Специфичность организации. Она характерна для любых организмов, в результате чего они имеют определенную форму и размеры. Единицей организации (структуры и функции) является кле
Лекция №4. Круговороты веществ в природе.
Для существования живой материи, кроме потока энергии высокого качества, нужен «строительный материал». Это необходимый набор химических элементов числом более 30 - 40 (углерод, водород, азот, фосф
ЛЕКЦИЯ №5. Экосистема: состав, структура, разнообразие
В процессе жизнедеятельности популяции, относящиеся к различным видам и заселяющие общие места обитания, неизбежно вступают во взаимоотношения. Это связано с питанием, совместным использованием
Лекция№7. Биотические связи организмов в биоценозах
Следует отметить, что на жизнедеятельность организмов влияют не только абиотические факторы. Различные живые организмы находятся в постоянном взаимодействии между собой. Совокупность воздействий од
ЛЕКЦИЯ №8. Трофические взаимодействия в экосистемах
По участию в биогенном круговороте веществ в биоценозе имеются три группы организмов: продуценты, консументы и редуценты..
Продуценты (производители) — автотрофные (самоп
Лекция №9. Пищевые цепи. Экологические пирамиды
В процессе питания энергия и вещество, содержащиеся в организмах одного трофического уровня, потребляются организмами другого уровня. Перенос энергии и вещества от продуцентов через ряд гетеротро
Лекция 10. Динамика экосистем.
Устойчивость и сбалансированность процессов, протекающих в экосистемах, позволяет констатировать, что им в целом свойственно состояние гомеостаза, подобно входящим в их состав попу
ЛЕКЦИЯ №11. Динамика популяций.
Если при незначительной эмиграции и иммиграции рождаемость превышает смертность, то популяция будет расти. Рост популяции является непрерывным процессом, если в ней существуют все
ЛЕКЦИЯ 12. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ.
Живые организмы не могут существовать вне окружающей их среды со всем многообразием ее природных элементов и условий. К элементам окружающей среды относят атмосфер
Основные свойства водной среды.
Плотность воды – это фактор, определяющий условия передвижения водных организмов и давление на разных глубинах. Для дистиллированной воды плотность равна 1 г/см3 при 4 °
Наземно-воздушная среда обитания
Наземно‑воздушная среда – самая сложная по экологическим условиям. Жизнь на суше потребовала таких приспособлений, которые оказались возможными лишь при достаточно высоком ур
Почва как среда обитания.
Почва представляет собой рыхлый тонкий поверхностный слой суши, контактирующий с воздушной средой. Несмотря на незначительную толщину, эта оболочка Земли играет важнейшую роль в распространении жиз
Организм как среда обитания.
Многие виды гетеротрофных организмов в течение всей жизни или части жизненного цикла обитают в других живых существах, тела которых служат для них средой, существенно отличающейся по свойствам от в
ЛЕКЦИЯ №14. Адаптации организмов к условиям среды.
Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает и саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на
Свет в жизни организмов
Спектр света и значение разного типа излучений:
Спектр света делится на несколько областей:
<150 нм – ионизирующая радиация – < 0,1%;
150-400 нм –
Адаптации к температуре.
Отбор и расселение видов в зонах с разной теплообеспеченностью шел в течение многих тысячелетий в направлении максимального выживания, как в условиях минимальных температур, так и в условиях максим
Адаптация к влажности и водному режиму.
По отношению к влажности различают эвригигробионтные и стеногигробионтные организмы. Первые живут в широком диапазоне содержания влаги, а для вторых она должна быть либо высокой, л
ЛЕКЦИЯ №15. Охрана атмосферного воздуха от загрязнения.
Любая производственная деятельность сопровождается загрязнением окружающей среды, в том числе одного из основных ее компонентов – атмосферного воздуха. Выбросы промы
Рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере.
В первоначальный момент загрязняющее вещество, выбрасываемое из трубы, представляет собой клуб дыма (факел выброса). В случае, если вещество имеет плотность меньше или приблизительно равную плотнос
Санитарно-гигиенические нормативы качества воздуха. Понятие о ПДК.
В качестве определяющего показателя вредности в воздушной среде принята направленность биологического действия вещества: рефлекторная или резорбтивная. Рефлекторное (органолептическое
Санитарно-защитные зоны (СЗЗ).
СЗЗ – это пространство между границей территории (промплощадки) предприятия и жилой или ландшафтно-рекреационной, или курортной зоной либо зоной отдыха. Она создает
Очистка воздуха от газовых выбросов
Основным направлением охраны окружающей среды, в том числе и атмосферного воздуха от вредных выбросов должна быть разработка малоотходных и безотходных технологических процессов. Од
Сухие пылеуловители.
Весьма простыми устройствами являются пылеосадительные камеры, в которых за счет увеличения сечения воздуховода скорость пылевого потока резко падает, вследствие чего частицы пыл
Электрофильтры.
Наиболее совершенными и универсальными аппаратами для очистки выбросов от взвешенных частиц являются электрические фильтры, в основе работы которых лежит осаждение взвешенных част
Абсорбционная и адсорбционная очистка.
В целях очистки выбросов от газообразных примесей применяют методы хемосорбции, адсорбции, каталитического и термического окисления.
Хемосорбция основана н
Каталитические методы очистки.
Каталитический метод основан на превращении вредных компонентов промышленных выбросов в менее вредные или безвредные вешества в присутствии катализаторов. Иногда о
Основные сведения о гидросфере
Гидросфера — это совокупность всех вод Земли: материковых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических, атмосферных. Как особая водная оболочка Земли, здесь рассмат
Механические способы очистки сточных вод
Для механической очистки применяют следующие сооружения: решетки, на которых задерживаются грубые примеси размером больше 5 мм; си
Нейтрализация сточных вод
Реакция нейтрализация – это химическая реакция между веществами, имеющими свойства кислоты и основания, которая приводит к потере характерных свойств обоих соединений. Наиболее типичная реакция ней
Окислительно-воссановительная очистка сточных вод
Окисление и восстановление как метод очистки применяется для обезвреживания промышленных сточных вод от цианидов, сероводорода, сульфидов, соединений ртути, мышьяка, хрома. В процессе окисления т
Коагуляция
Коагуляция - это процесс укрупнения коллоидных частиц в жидкости за счет электростатических сил межмолекулярного взаимодействия. В результате коагуляции образуются агрегаты – более
Экстракция
При относительно высоком содержание в производственных сточных водах растворенных органических веществ, представляющих техническую ценность (например, фенолы и жирные кислоты), эффективным методом
Ионный обмен
Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать собственные ионы на другие ионы в растворе. Вещества, составляющи
Биохимические (биологические) методы очистки.
Эти методы применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, аммиака, сульфидов, нитритов и др.)
ЛЕКЦИЯ №18. Кислотные осадки.
При конденсации водяного пара в атмосфере образуется дождевая вода, изначально она имеет нейтральную реакцию (рН=7,0). Но в воздухе всегда имеется углекислый
ЛЕКЦИЯ №19. Озоновые дыры.
В стратосфере на высоте от 20 до 25 км от поверхности Земли располагается область атмосферы с повышенным содержанием озона, которая выполняет функцию защиты жизни на Земле от гибель
Лекция 20. Сохранение биоразнообразия.
Биоразнообразие – это разнообразие всего живого в биосфере – от генов до экосистем. Выделяют три типа биологического разнообразия: 1) генетическое
ЛЕКЦИЯ 22. ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА.
В зависимости от технического и технологического совершенства процессов извлечения и переработки природных ресурсов, экономической рентабельности, а также с учетом сведений об объемах природного с
ЛЕКЦИЯ 23. Продовольственная проблема.
Быстрый рост населения в середине ХХ века, особенно в развивающихся странах Юго-Восточной Азии, Южной Америки, Африки, и недостаток в этих странах плодородной земли привели к дефици
Лекция 24. Проблема народонаселения.
Человек как биологический вид характеризуется способностью к увеличению своей численности и расселению. На протяжении большей части истории человечества рост численности народонасел
Лекция 25. Нормативы качества окружающей среды. Экологические стандарты.
К санитарно-гигиеническим нормативам относятся нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ: химических, биологических и пр., нормативы санитар
Лекция 26. Экономика природопользования.
Средства на сохранение окружающей среды подразделяются на 3 группы: 1) затраты, связанные с уменьшением поступления выбросов в окружающую среду; 2) затраты на компенсацию социальных последствий от
Базовые нормативные платы за природные ресурсы.
Плата за природные ресурсы подразделяется на два основных вида — плату за пользование природными ресурсами и плату за воспроизводство и охрану окружающей п
Лекция 27. Экологическое право.
Экологическое право — особое комплексное образование, представляющее собой совокупность правовых норм, регулирующих общественные отношения в сфере взаимодействия об
Лекция 28. Особо охраняемые природные территории.
С учетом особенностей режима особо охраняемых природных территорий и статуса находящихся на них природоохранных учреждений различаются следующие категории указанных территорий:
а) государс
Лекция 29. Мониторинг окружающей среды.
Мониторингом окружающей среды называют регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира, позволяющие выд
ЛЕКЦИЯ 30. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА.
Экологическая экспертиза— это установление соответствия намечаемой хозяйственной и иной деятельности экологическим требованиям.
Цель экологической эксперт
Лекция 31. Защита почв от загрязнения.
Рекультивация земель - комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей сред
Лекция 32. Международное экологическое сотрудничество.
Выбросы в атмосферу, загрязнение рек, морей и океанов и т. п. не могут быть ограничены государственными границами. Таким образом, ряд важнейших частей ОС относится к
Лекция 33. Здоровье человека и окружающая среда.
Согласно Уставу Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), здоровье — это «состояние полного физического, душевного и социального благополучия, а
Сжигание отходов.
Мусоросжигание - это наиболее сложный и "высокотехнологичный" вариант обращения с отходами. Сжигание требует предварительной обработки твердых бытовых отходов ТБО (с полу
Свалки и полигоны ТБО
Свалка или полигон по захоронению отходов представляет собой сложнейшую систему, подробное исследование которой началось только недавно. Дело в том, что большинство материалов, которые захороняют н
Новости и инфо для студентов