2. Парниковый эффект

Парниковый эффект – способность атмосферы накапливать тепло. Т.е. действует принцип парника. Солнечные (коротковолновые) лучи свободно проходят через пленку или стекло, нагревают почву, от которой тепло передается воздуху. Воздух и почва испускают длинноволновую радиацию, которую стекло или пленка не пропускают. Температура в парнике или теплице оказывается на десятки градусов выше, чем снаружи. Это явление и получило название парникового эффекта. Часть длинноволновой радиации, излучаемой Землей, удерживается в атмосфере, в результате чего среднегодовая температура воздуха у поверхности Земли равна +14⁰. При отсутствии парникового эффекта температура воздуха была бы ниже на 37⁰. Исследования подтверждают, что климат быстро реагирует на повышение парниковых газов в атмосфере, однако, расчеты показывают, что потепление климата только на 40% вызвано антропогенным воздействием, остальные 60% связаны с природными факторами. Благодаря парниковому эффекту среднегодовая температура у поверхности Земли в последнее тысячелетие составляет примерно 15 °С (рис. 2).

Усиление парникового эффекта в индустриальную эпоху связано в первую очередь с возрастанием содержания в атмосфере техногенного диоксида углерода за счет сжигания ископаемых видов органического топлива предприятиями энергетики, металлургическими заводами, автомобильными двигателями:

С + О = СО2,

С3H8+ 502 = ЗСО2 + 4Н2О,

С25Н52 + 38О2 = 25СО2+26Н20,

2С8Н18+25О2 = 16СО2 + 18Н2О.

Основные антропогенные факторы и процессы, которые могут вызвать потепление климата:

• Поступление СО2 при сжигании топлива (выделяется 80% СО2 от массы сожженного). Необратимые процессы начнутся когда концентрация СО2 вдвое превысит концентрацию газов в доиндустриальную эпоху

• Поступление оксида азота при сжигании топлива;

• Утечка СН4 в процессе добычи и транспортировке газа;

• Поступление СН4 от жвачных животных и рисовых полей.

Природные факторы:

• Вулканическая активность, насыщающая атмосферу оксидом серы и СО2,

• Поступление парниковых газов из разломов и рифтовых зон;

• Поступление оксида азота в атмосферу из почвы, мирового океана;

• Поступление CH₄ из болот, из термитников. Суммарное поступление из антропогенных и природных источников составляет около 1 млрд т. в год.

3. Образование кислотных дождей

Главные кислотообразующие выбросы в атмосферу - диоксид серы SO2 и оксиды азота NОх (монооксид, или оксид азота NО, диоксид азота NO2).

Природными источниками поступления диоксида серы в атмосферу являются главным образом вулканы и лесные пожары. Естественная фоновая концентрация SО2 в атмосфере стабильна, включена в биохимический круговорот и для экологически благополучных территорий России равна 0,39 мкг/м3 (Арктика) - 1,28 мкг/м3 (средние широты). Эти концентрации значительно ниже принятого в мировой практике предельно допустимого значения (ПДК) по SО2, равного 15 мкг/м3.

Общее количество диоксида серы антропогенного происхождения в атмосфере сейчас значительно превышает ее естественное поступление и составляет в год около 100 млн т (для сравнения: природные выбросы SO2 в год равны примерно 20 млн т). При сжигании каждого миллиона тонн угля выделяется около 25 тыс. т серы в виде главным образом ее диоксида (до триоксида окисляется менее 3% серы); в 4-5 раз меньше окисленной серы дает сжигание мазута.

Природные поступления в атмосферу оксидов азота связаны главным образом с электрическими разрядами, при которых образуется NО, впоследcтвии - NО2. Значительная часть оксидов азота природного происхождения перерабатывается в почве микроорганизмами, т. е. включена в биохимический круговорот. Для экологически благополучных районов России естественная фоновая концентрация оксидов азота равна 0,08 мкг/м3 (Арктика) - 1,23 мкг/м3 (средние широты), что существенно ниже ПДК, равного 40 мкг/м3.

Оксиды азота техногенного происхождения образуются при сгорании топлива, особенно если температура превышает 1000 °С. При высоких температурах часть молекулярного азота окисляется до оксида азота NО, который в воздухе немедленно вступает в реакцию с кислородом, образуя диоксид NO2 и тетраоксид диазота N2O4. Первоначально образующийся диоксид азота составляет лишь 10% выбросов всех оксидов азота в атмосферу, однако в воздухе значительная часть оксида азота превращается в диоксид - гораздо более опасное соединение.