1.6. «Парниковый эффект»

Эмиссия в атмосферу некоторых газов: CО₂, CO, CH₄, C₂H₆, С₂Н₄, оксидов азота, фреонов - приводит к появлению «парникового эффекта».

Под термином «парниковый эффект» понимается специфическое явление.

Обычное солнечное излучение при безоблачной погоде и чистой атмосфере сравнительно легко достигает поверхности Земли, по­глощается поверхностью почвы, растительностью, постройками и т. д., а 30% ее отражается в космическое пространство. Нагретые земные поверхности отдают тепловую энергию снова в атмосферу, но уже в виде длинноволнового излучения в соответствии с законом Вина, согласно которому частота излучения с максимальной интен­сивностью V_max прямо пропорциональна абсолютной температуре Т:

V_max = bT (1.60)

где b - константа.

Максимум излучения в солнечном спектре лежит в желто-зеленой области видимого интервала длин волн (380-750 нм). Эта об­ласть практически не поглощается атмосферными газами N₂, O₂, CO₂, Н.₂О и др., но температура нагретых поверхностей на Земле много ниже температуры поверхности Солнца. Поэтому максимум излуче­ния с поверхности Земли в соответствии с законом Вина приходится уже на инфракрасную часть спектра.

В ближнем инфракрасном диапазоне это излучение интенсивно поглощается трехатомными (парниковыми) молекулами воды, СО₂, SO₂, N₂О, имеющими интенсивные полосы поглощения в интервалах длин волн 2-5 мкм. В результате инфракрасное излучение Земли не рассеивается в космическом пространстве, а расходуется на повыше­ние интенсивности теплового движения молекул в атмосфере, что и вызывает глобальное повышение температуры.

Основным по значению «парниковым» газом являются водяные пары. За ним следуют СО₂, дающий сегодня по сравнению с началом 20-го века прирост «парникового» эффекта на 49%, метан (18%), фреоны (14%), N₂O - (6%). На остальные газы приходится около 13% прироста.

Естественный «парниковый эффект» создает прирост средней температуры на поверхности Земли на 30°С. При его отсутствии средняя температура поверхности Земли, составляющая в настоящее время 15°С, понизилась бы до -15°С, т.е. началось бы глобальное оледенение.

Природное равновесие содержания в атмосфере «парниковых газов», начиная с 18-го века, претерпело серьезные нарушения. За 250 лет содержание метана в атмосфере увеличилось в три раза вследствие антропогенного влияния (добыча ископаемых видов топлива, рисовые поля, биохимические процессы разложения бытовых отходов и др.).

Рост концентрации СО₂ (на 25% в настоящее время) сначала происходит из-за массовой вырубки лесов, потреблявших углекислый газ на синтез биомассы растений. С начала 19-го века определяющую роль приобретают выбросы CO₂ с продуктами сжигания ископаемого топлива, технологических и попутных газов. Общее выделение СО₂ в результате антропогенной деятельности составляет ежегодно 0,7% от его естественного содержания в атмосфере.

Последствие парникового эффекта, которое вызывает наибольшие опасения, - это подъем уровня Мирового океана.

Потепление на Земле, по мнению климатологов, за счет роста температуры на 0,1°С считается значительным, а увеличение температуры на 3,5°С - критическим. За последние 100 лет потепление на Земле составило 0,5-0,7^оС. Международная конвенция климатологов в Австрии (1988) прогнозировала к 2030-2050 гг. повышение температуры на 1,5-4,5°С, которое может вызвать подъем уровня океана на 50-100 см, а к концу 21 -го века - на 2 м.

Трудно предсказать все страшные последствия повышения уровня моря. Людей ждет не только «всемирный потоп», могут усилиться и засухи. Таяние полярных льдов приведет к повышению уровня Мирового океана, т.е. к затоплению территорий, где проживает подавляющее большинство населения и сосредоточен основной промышленный потенциал. Изменение перепада температур между зонами полюсов и экватора Земли нарушит естественную циркуляцию атмосферы. Ослабление интенсивности переноса воздушных масс приведет к существенному ухудшению переноса теплоты и влаги, т.е. произойдет глобальное изменение климата: в зонах с жарким и сухим климатом увеличивается количество атмосферных осадков, в умеренном поясе станет значительно суше.

Наземные экосистемы не смогут достаточно быстро приспособиться к изменению климата. Огромные лесные массивы в результате разложения и сгорания будут дополнительными источниками углерода, что усугубит потепление.

На Конференции по охране окружающей среды в Рио-де-Жанейро (1992) была принята рамочная Конвенция ООН об изменении климата, в которой записано, что участвующие страны «преисполнены решимости защитить климатическую систему в интересах нынешнего и будущего поколений». Конечная цель Конвенции -добиться стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере на уровне, не допускающем опасного антропогенного воздействия на климатическую систему. При этом 25 развитых стран, а также страны, осуществляющие переход к рыночной экономике, должны взять на себя более конкретные обязательства: вернуть­ся к уровням выбросов парниковых газов 1990 г., предоставить финансовые ресурсы, передать безопасные технологии другим заинте­ресованным сторонам и др.

Для предупреждения или полного исключения поступления в атмосферу оксидов углерода и серы, снижения «парникового» эф­фекта и кислотных выпадений предлагались в разные времена свое­образные проекты, часть из которых пока имеют оттенок научной фантастики. Так, предложен способ складирования СО₂ в твердом или жидком состоянии в глубоких отработанных шахтах. Там же складируются и твердые оксиды серы. Принципиально такая схема, видимо, осуществима, но условия ее реализации и стоимость пока не позволяют надеяться на осуществление в ближайшее время. Склади­рованные жидкие или твердые оксиды можно при этом использовать для народнохозяйственных целей, в частности для перевода СО₂ в биомассу.