Загрязнение атмосферного воздуха

Загрязнение атмосферы еще не так давно не вызывало особого беспокойства, хотя оно продолжается уже многие десятилетия. Однако в последние годы этому вопросу стали уделять большое внимание, так как в связи с быстрым ростом промышленности и транспорта загрязненность атмосферного воздуха во многих странах достигла критического уровня.

Главным загрязнителем атмосферного воздуха является дым, поднимающийся из многочисленных труб электростанций, заводов и фабрик. Он состоит из мельчайших частиц золы, а также из окислов серы и углерода. Подсчитано, что в настоящее время во всем мире ежегодно сжигается приблизительно 2 млрд. т различных видов каменного угля и около 1 млрд. т нефти, при этом в атмосферу выбрасывается не менее 120 млн. т золы и до 60 млн. т ядовитого сернистого ангидрида. И это лишь часть вредных примесей, попадающих в атмосферу. Свыше 200 млн. автомобилей во всем мире непрерывно отравляют атмосферный воздух многими крайне вредными веществами. Например, только в одном Лос-Анджелесе автотранспорт ежесуточно выбрасывает в атмосферу около 10 тыс. т окиси углерода, 2 тыс. т углеводородов и 530 т окиси азота, образующих в воздушном бассейне этого города постоянный удушливый туман. Значительное загрязнение атмосферы отмечается и в некоторых промышленных центрах нашей страны.

Следует, однако, заметить, что степень загрязнения атмосферного воздуха зависит не только от количества, мощности и расположения источников выброса вредных веществ, но и от погодных условий. Последние могут способствовать или препятствовать скоплению этих веществ в воздушных бассейнах городов.

В общем наиболее благоприятным для образования больших концентраций вредных веществ является устойчивое состояние атмосферы и особенно наличие инверсий, когда температура воздуха возрастает с высотой вместо обычно наблюдаемого падения. При этом резко уменьшается перемешивание воздуха и, следовательно, прекращается перенос загрязнений, благодаря чему увеличивается их концентрация, в том числе в вышележащих слоях атмосферы. Скоплению взвешенных в воздухе вредных веществ способствуют также слабые ветры или продолжительные штили. В некоторых районах такие условия наблюдаются систематически, и здесь, при наличии источников загрязнения, концентрация в воздухе вредных веществ особенно велика.

Напротив, неустойчивое состояние атмосферы, сопровождающееся интенсивным перемешиванием воздуха, равно как и сильные ветры, препятствует скоплению вредных примесей в воздушных бассейнах городов.

Защита атмосферного воздуха от загрязнения

В настоящее время в ряде стран применяются прямые и косвенные методы защиты воздушного бассейна от загрязнения. Прямые методы предотвращения вредных выбросов состоят в очистке и улавливании дымовых и вентиляционных газов, в переходе на использование топлив, мало загрязняющих атмосферный воздух (природный газ, бессернистая нефть), в попытках создания небензиновых автомобильных двигателей и т. п.

Применение косвенных методов в общем не уменьшает количества промышленных выбросов, но зато обеспечивает значительное снижение концентраций вредных веществ в самом нижнем, жизнедеятельном слое атмосферы. Эти методы прежде всего связаны с увеличением высоты источников выброса (дымовых труб) и использованием физических закономерностей рассеивания примесей в воздухе. Они основаны на изучении атмосферной диффузии, а также на рациональном учете метеорологических условий при проектировании и эксплуатации различных предприятий.

Многие города, насчитывающие более миллиона жителей, испытывают вредное воздействие шума и загрязненного воздуха.

Особенно большое внимание охране атмосферного воздуха и восстановлению его чистоты уделяется в СССР. Благодаря этому за последние годы значительно уменьшилось загрязнение атмосферы в Москве, Ленинграде, Кемерове, Тбилиси, Горьком и многих других городах. Так, в Москве воздух стал чище в пять-шесть раз в результате газификации котельных, промышленных предприятий и теплоэлектростанций, установки газо- и пылеуловительных сооружений, изменения технологии некоторых производств. В нашей стране запрещен ввод в эксплуатацию предприятий и теплоэлектростанций, выбрасывающих в атмосферный воздух золу, копоть, пыль и вредные газы без обеспечения их очистки. Действующие предприятия и электростанции также обязаны осуществлять очистку своих выбросов. Вредные производства, как правило, выносятся за черту крупных населенных пунктов. Кроме того, между новыми промышленными предприятиями и жилыми кварталами планируются озелененные «зоны разрыва». В больших масштабах ведется озеленение городских улиц, разбиваются скверы, парки и сады. Случаи нарушения правил охраны атмосферного воздуха строго преследуются советскими законами.

Изменение атмосферного давления свысотой.

Известно, что в горах труднее дышать, асовременные самолеты и полеты на высоте до 10 км уже требуютгерметизации и поддержания нормального давления воздуха. Когда об этом незнали, первые полеты и случаи разгерметизации приводили к гибели людей. Этопоказывает, что плотность и давление воздуха падает с высотой и определяетстроениеатмосферы.

Впервые это показал Паскаль, поднявшись на горус ртутной трубкой Торричели, заметил уменьшение высоты ртутного столба на 7.5 см; при спуске высотаувеличилась обратно. Он же установил закон Паскаля для жидкостей и связьдавления с высотой.

Давление падает с подъемом в воздухе, как и вводе. Но в жидкости изменение давление легко рассчитать по формуле р=ρgh,благодаря несжимаемости, постояннойплотности жидостей. Но газы в отличии от жидкостейне сохраняют объем и плотность, сжимаются и расширяются с изменением давления.

Поэтому хотя массу воздуха атмосферы оценить очень легко (510¹⁸кг,з.5.1.5), закон падения давления с высотой – т.н.барометрическая формула имеет характер степени. Астроном Галлей в 1686 г.показал, что законБойля определяет зависимость давления от высоты по гиперболе и оценил высотуатмосферы до в 3000 раз меньшей плотности в 72 км, что объяснялодлительность сумерек (из-за освещения Солнцем атмосферы выше Земли).Давление и плотность воздухапостепенно снижается до 0 на границах атмосферы, строго не определенных.

Нанебольшой высоте можно считать, что уменьшение давления на 1 мм рт.ст. отвечает подъемуна 12 м,или 100 Па на 8-9 м,на 1%=1 кПа на 90 м.Тогда на высоте 1 кмдавление получается меньше на 1000/12=83 мм рт.ст.Если давление науровне моря 760 ммрт.ст., то на 1 км– 677 ммрт.ст., заметно меньше. (Но понятно, что для больших высот этой формулойпользоваться нельзя, т.к. на 10км давление не уменьшится на 830 мм, ниже 0. На высоте 6 км давление и плотностьвоздуха падает в 2, а не в 3 раза).

 Понятно, почему выше в горах уже трудно дышатьи для восхождения альпинисты берут с собой кислородные маски.

 Измеряя уменьшение давления, таким образомможно найти высоту подъема. Так ее измеряют приборы – альтиметры или обычныебарометры-анемометры с делениями в м/км.

 Пример решения задач:

Какаявысота горы, если при подъеме на нее давление уменьшилось с 750 до 735 мм рт.ст.

Решение:Разность давления 750-735=15 мм рт.ст.

Еслидавление уменьшается на

 

  С точки зрения молекулярной теории (МКТ)давление определяется числом и скоростью молекул газов. Меньшая часть молекулимеет скорости больше средних и может подняться на большую высоту. Но число ихс высотой уменьшается, поэтому уменьшается и давление.

 Атмосфера Землив целом имеет сложное строение. Ее определяет не только основное уменьшениедавления и плотности воздуха с высотой, но и температура.

 Названное уменьшение давление приводит к тому,что основная масса атмосферы находится ниже 10 км, в слое тропосферы(означающей тропос- поворот, имеется в виду температуры).Если давление иплотность воздуха при нормальных условиях (н.у.) составляет 1 атмосфера иρ=M/V_моля=29г/22.4 л=1.3 г/л, то на высоте 40км в 300 раз меньше, 4 г/м³, а на высоте 400 км 3^.10^-12кг/м³(космос, спутники, хотя это лишь 6% радиуса Земли и эта плотность означаетρN_A/M порядка 10¹¹атомов в м³или млн./см³). Отсюда нетрудно вычислитьмассу и долю атмосферы выше данной высоты, как в з.5.1.5.

 Температуру же определяют источники нагрева –поглощения света Солнца поверхностью Земли и слоями атмосферы. Они также вызываютразности давления, потоки и расширение, а потому и охлаждение воздуха,обуславливающие сложное строение и изменения атмосферы и погоды. Воздух,атмосфера прозрачны для основного солнечного света в видимом диапазоне 0.4-0.8мкм. Это определяет нагрев поверхности и уменьшение температуры от нее по мереподъема, а также испарение-конденсацию, изменение давления и ветра. Температурападает подобно давлению, на высоте 2-3 км опускается ниже точки конденсации изамерзания воды. Поэтому там образуются облака и осадки, а на горах всегдалежит снег.

 Оставшеесяколичество, около 4% солнечной энергии дают ИК-лучи, поглощаемые водяным пароми углекислым газом в тропосфере, а также УФ-лучи, поглощаемые кислородом,образуя озоновый слой и стратосферу.

 При нагреве воздух,как и вода, расширяется, становится легче окружающего и всплывает под действиемсилы Архимеда (13.6). Это определяет конвекцию, течения и циркуляцию воздушныхмасс и понятия тропо- и стратосферы (от страта – слой, поскольку из-за нагревасверху воздух тяжелее внизу и не поднимается, а лежит слоями). Очевидно, вышеслоя поглощения УФ, озона снова создаются условия для подъема, циркуляции иперепадов давления, дуют сильные ветра и образуются высотные, т.н.серебристыеоблака, хотя почти вся вода конденсируется ниже 3-5 км.

 Еще выше поглощаютсяУФ-лучи с энергией, достаточной для ионизации атомов, образуя ионосферу.Благодаря заряду и подвижности ионы отражают радиоволны, подобно металлу. Выше 100 км атмосфера становитсягетеросферой, поскольку отдельные газы разделяются по массе в поле тяжести ивыше слоев кислорода и азота идет гелий и водород. На этих высотах возникают иполярные сияния из-за столкновений частиц космических лучей и воздуха. Еще вышенаходится магнитосфера и радиационные пояса, простирающиеся на много радиусовЗемли, граничащие с космосом, связанные с космическими лучами от Солнца и др.

Статика и динамика жидкостей и газов (15)

Действие жидкости и газа на погружённые в них тела. Выталкивающая сила10

Определение плотности жидкости методом гидростатическоговзвешивания

 Какой вес имеют тела в жидкости, например, вводе? Кто пытался поднять что-то в воде, знает, что это сделать легче. Деревоже всплывет и само. При этом одни предметы тонут, как камни и железо, другиевсплывают, как дерево и надувные вещи. От чего это зависит? Очевидно, не простоот тяжести (ведь бревно тяжелее камешка), а от плотности. Вес же всех предметовкак их давление уменьшается, за счет давления жидкости.

 Это можно определить динамометром, подвешиваяк нему одинаковые шары или бруски из разного материала и погружая их в воду.При этом заметим, что вес и пружина сокращается на одну величину, если предметыбыли одного объема. Это значит, что на них действует одинаковая сила. Ееназывают выталкивающей.

Поэтому жев воде всплывают пузырьки воздуха, а в самом воздухе – шары, заполненные болеелегким газом, водородом.

Парниковые газы - газообразные составляющие атмосферы природного, или антропогенного происхождения, которые поглощают и переизлучают инфракрасное излучение. Антропогенный рост концентрации в атмосфере парниковых газов приводит к повышению приземной температуры и изменению климата. Список парниковых газов, подлежащих ограничению в рамках Рамочной Конвенции ООН об изменении климата (1992) определен в Приложении "А" к Киотскому протоколу (подписан в Киото (Япония) в декабре 1997 года 159 государствами) и включает двуокись углерода (CO2) и метан (CH4), закись азота (N2O), перфторуглероды (ПФУ), гидрофторуглероды (ГФУ) и гексафторид серы (SF6).

Водяной пар - самый распространенный парниковый газ - исключен из данного рассмотрения, так как нет данных о росте его концентрации в атмосфере (то есть связанная с ним опасность не просматривается).

Диоксид карбона (углекислый газ) (СО2) - важнейший источник климатических изменений, на долю которого приходится, по оценкам, около 64% глобального потепления.

Основными источниками выброса углекислого газа в атмосферу являются производство, транспортировка, переработка и потребление ископаемого топлива (86%), сведение тропических лесов и другое сжигание биомассы (12%), и остальные источники (2%), например, производство цемента и окисление моноксида углерода. После выделения молекула двуокиси углерода совершает цикл через атмосферу и биоту и окончательно поглощается океаническими процессами или путем длительного накопления в наземных биологических хранилищах (т.е. поглощается растениями). Количество времени, при котором примерно 63% газа выводится из атмосферы, называется эффективным периодом пребывания. Оцениваемый эффективный период пребывания для углекислого газа колеблется в пределах от 50 до 200 лет. Метан (СН4) имеет как природное, так и антропогенное происхождение. В последнем случае он образуется в результате производства топлива, пищеварительной ферментации (например, у скота), рисоводства, сведения лесов (главным образом, вследствие горения биомассы и распада избыточной органической субстанции). На долю метана приходится, по оценкам, примерно 20 % глобального потепления. Выбросы метана представляют собой значительной источник парниковых газов.

Закись азота (N2O) - третий по значимости парниковый газ Киотского протокола. Выделяется при производстве и применении минеральных удобрений, в химической промышленности, в сельском хозяйстве и т.п. На него приходится около 6 % глобального потепления.

Перфторуглероды - ПФУ (Perfluorocarbons - PFCs).Углеводородные соединения, в которых фтор частично замещает углерод. Основными источниками эмиссии этих газов являются производство алюминия, электроники и растворителей. При алюминиевой плавке выбросы ПФУ возникают в электрической дуге или при так называемых "анодных эффектах".

Гидрофторуглероды (ГФУ) - углеводородные соединения, в которых галогены частично замещают водород. Газы, созданные для замены озоноразрушающих веществ, имеют исключительно высокие ПГП (140 11700).

Гексафторид серы (SF6) - парниковый газ, использующийся в качестве электроизоляционного материала в электроэнергетике. Выбросы происходят при его производстве и использовании. Чрезвычайно долго сохраняется в атмосфере и является активным поглотителем инфракрасного излучения. Поэтому это соединение, даже при относительно небольших выбросах, обладает потенциальной возможностью влиять на климат в течение продолжительного времени в будущем.

Парниковый эффект от разных газов можно привести к общему знаменателю, выражающему то, насколько 1 тонна того или иного газа дает больший эффект, чем 1 тонна CO2. Для метана переводной коэффициент равен 21, для закиси азота 310, а для некоторых фторсодержащих газов несколько тысяч.

Рекомендованные направления политики и меры по сокращению выбросов парниковых газов, определенные в Киотском протоколе, включают в себя:

1. Повышение эффективности использования энергии в соответствующих секторах национальной экономики;

2. Охрана и повышение качества поглотителей и накопителей парниковых газов с учетом своих обязательств по соответствующим международным природоохранным соглашениям; содействие рациональным методам ведения лесного хозяйства, облесению и лесовозобновлению на устойчивой основе;

3. Поощрение устойчивых форм сельского хозяйства в свете соображений, связанных с изменением климата;

4. Содействие внедрению, проведение исследовательских работ, разработка и более широкое использование новых и возобновляемых видов энергии, технологий поглощения диоксида углерода и инновационных экологически безопасных технологий;

5. Постепенное сокращение или устранение рыночных диспропорций, фискальных стимулов, освобождения от налогов и пошлин, и субсидий, противоречащих цели Конвенции, во всех секторах - источниках выбросов парниковых газов, и применение рыночных инструментов;

6. Поощрение надлежащих реформ в соответствующих секторах в целях содействия осуществлению политики и мер, ограничивающих или сокращающих выбросы парниковых газов;

7. Меры по ограничению и/или сокращению выбросов парниковых газов на транспорте; Ограничение и/или сокращение выбросов метана путем рекуперации и использования при удалении отходов, а также при производстве, транспортировке и распределении энергии.

Данные положения Протокола носят общий характер и предоставляют Сторонам возможность самостоятельно выбирать и реализовывать тот комплекс политики и мер, который будет в максимальной степени соответствовать национальным обстоятельствам и приоритетам. Основной источник выбросов парниковых газов в России - энергетический сектор, на который приходится более 1/3 совокупных выбросов. Второе место занимает добыча угля, нефти и газа (16%), третье - промышленность и строительство (около 13%).

Таким образом, наибольший вклад в снижение выбросов парниковых газов в России может внести реализация огромного потенциала энергосбережения. В настоящее время энергоемкость экономики России превышает среднемировой показатель в 2,3 раза, а средний показатель для стран ЕС - в 3,2 раза. Потенциал энергосбережения в России оценивается в 39-47% текущего потребления энергии, и, в основном, он приходится на производство электроэнергии, передачу и распределение тепловой энергии, отрасли промышленности и непроизводительные энергопотери в зданиях.

 

 

Парниковый эффект - подъем температуры на поверхности планеты в результате тепловой энергии, которая появляется в атмосфере из-за нагревания газов. Основные газы, которые ведут к парниковому эффекту на Земле - это водяные пары и углекислый газ.

Явление парникового эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой возможно возникновение и развитие жизни. Если бы парниковый эффект отсутствовал, средняя температура поверхности земного шара была бы значительно ниже, чем она есть сейчас. Однако при повышении концентрации парниковых газов увеличивается непроницаемость атмосферы для инфракрасных лучей, что приводит к повышению температуры Земли.

В 2007 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) - наиболее авторитетный международный орган, объединяющий тысячи ученых из 130 стран мира - представила свой Четвертый оценочный доклад, в котором содержались обобщенные выводы о прошлых и нынешних климатических изменениях, их воздействии на природу и человека, а также о возможных мерах по противодействию таким изменениям.

Согласно опубликованным данным, за период с 1906 по 2005 годы средняя температура Земли поднялась на 0,74 градуса. В ближайшие 20 лет рост температуры, по мнению экспертов, составит в среднем 0,2 градуса за десятилетие, а к концу XXI века температура Земли может повыситься от 1,8 до 4,6 градусов (такая разница в данных - результат наложения целого комплекса моделей будущего климата, в которых учитывались различные сценарии развития мировой экономики и общества).

По мнению ученых, с 90-процентой вероятностью наблюдаемые изменения климата связаны с деятельностью человека - сжиганием углеродного ископаемого топлива (т.е. нефти, газа, угля и др.), промышленными процессами, а также сведением лесов - естественных поглотителей углекислого газа из атмосферы.

Возможные последствия изменения климата:

1. Изменение частоты и интенсивности выпадения осадков. В целом климат на планете станет более влажным. Но количество осадков не распространится по Земле равномерно. В регионах, которые и так на сегодняшний день получают достаточное количество осадков, их выпадение станет интенсивнее. А в регионах с недостаточным увлажнением участятся засушливые периоды.

2. Повышение уровня моря. В течение ХХ века средний уровень моря повысился на 0,1-0,2 м. По прогнозам ученых, за XXI век повышение уровня моря составит до 1 м. В этом случае наиболее уязвимыми окажутся прибрежные территории и небольшие острова. Такие государства как Нидерланды, Великобритания, а также малые островные государства Океании и Карибского бассейна первыми подпадут под опасность затопления. Кроме этого участятся высокие приливы, усилится эрозия береговой линии.

3. Угроза для экосистем и биоразнообразия. Существуют прогнозы исчезновения до 30 40% видов растений и животных, поскольку их среда обитания будет изменяться быстрее, чем они могут приспособиться к этим изменениям. При повышении температуры на 1 градус прогнозируется изменение видового состава леса. Леса являются естественным накопителем углерода (80% всего углерода в земной растительности и около 40% углерода в почве). Переход от одного типа леса к другому будет сопровождаться выделением большого количества углерода.

4. Таяние ледников. Современное оледенение Земли можно считать одним из самых чутких индикаторов происходящих глобальных изменений. Спутниковые данные показывают, что начиная с 1960-х годов произошло уменьшение площади снежного покрова примерно на 10%. С 1950-х годов в Северном полушарии площадь морского льда сократилась почти на 10-15%, а толщина уменьшилась на 40%. По прогнозам экспертов Арктического и Антарктического научно-исследовательского института (Санкт-Петербург), уже через 30 лет Северный ледовитый океан в течение теплого периода года будет полностью вскрываться из под льда. По данных ученых, толща Гималайских льдов тает со скоростью 10-15 м в год. При нынешней скорости этих процессов две трети ледников исчезнут к 2060 году, а к 2100 все ледники растают окончательно. Ускоренное таяние ледников создает ряд непосредственных угроз человеческому развитию. Для густонаселенных горных и предгорных территорий особую опасность представляют лавины, затопления или, наоборот, снижение полноводности рек, а как следствие сокращение запасов пресной воды.

5. Сельское хозяйство. Влияние потепления на продуктивность сельского хозяйства неоднозначно. В некоторых районах с умеренным климатом урожайность может увеличиться в случае небольшого увеличения температуры, но снизится в случае значительных температурных изменений. В тропических и субтропических регионах урожайность в целом, по прогнозам, будет снижаться. Самый серьезный удар может быть нанесен беднейшим странам, наименее всего готовым приспособиться к изменениям климата. По данным МГЭИК, к 2080 г. число людей, сталкивающихся с угрозой голода, может увеличиться на 600 млн.чел., что вдвое больше числа людей, которые сегодня живут в бедности в Африке к югу от Сахары.

6. Водопотребление и водоснабжение. Одним из последствий климатических изменений может стать нехватка питьевой воды. В регионах с засушливым климатом (Центральная Азия, Средиземноморье, Южная Африка, Австралия и т. п.) ситуация еще более усугубиться из-за сокращения уровня выпадения осадков. Из-за таяния ледников существенно снизиться сток крупнейших водных артерий Азии - Брахмапутры, Ганга, Хуанхэ, Инда, Меконга, Салуэна и Янцзы. Недостаток пресной воды коснется не только здоровья людей и развития сельского хозяйства, но также повысит риск политических разногласий и конфликтов за доступ к водным ресурсам.

7. Здоровье человека. Изменение климата, по прогнозам ученых, приведет к повышению рисков для здоровья людей, прежде всего менее обеспеченных слоев населения. Так, сокращение производства продуктов питания неизбежно приведет к недоеданию и голоду. Аномально высокие температуры могут привести к обострению сердечнососудистых, респираторных и других заболеваний.

Повышение температуры может привести к изменению географического распространения различных видов, являющихся переносчиками заболеваний. С повышением температуры ареалы теплолюбивых животных и насекомых (например, энцефалитных клещей и малярийных комаров) будут распространяться севернее, в то время как люди, населяющие эти территории, не будут обладать иммунитетом к новым заболеваниям.

По мнению экологов, предотвратить полностью прогнозируемые изменения климата человечеству вряд ли удастся. Однако в человеческих силах смягчить климатические изменения, сдержать темпы роста температуры с тем, чтобы избежать опасных и необратимых последствий в будущем. В первую очередь, за счет:

1. Ограничения и сокращения потребления ископаемого углеродного топлива (угля, нефти, газа);

2. Повышения эффективности потребления энергии;

3. Внедрения мер по энергосбережению;

4. Более широкого использования неуглеродных и возобновляемых источников энергии;

5. Развития новых экологически чистых и низкоуглеродных технологий;

6. Через предотвращение лесных пожаров и восстановление лесов, поскольку леса - естественные поглотители углекислого газа из атмосферы.

Парниковый эффект имеет место не только на Земле. Сильный парниковый эффект - на соседней планете, Венере. Атмосфера Венеры почти целиком состоит из углекислого газа, и в результате поверхность планеты разогрета до 475 градусов. Климатологи полагают, что Земля избежала такой участи благодаря наличию на ней океанов. Океаны поглощают атмосферный углерод, и он накапливается в горных породах, таких как известняк - посредством этого углекислый газ удаляется из атмосферы. На Венере нет океанов, и весь углекислый газ, который выбрасывают в атмосферу вулканы, там и остается. В результате на планете наблюдается неуправляемый парниковый эффект.

Парниковые газы – газообразные составляющие атмосферы природного, или антропогенного происхождения, которые поглощают и переизлучают инфракрасное излучение.

Антропогенный рост концентрации в атмосфере парниковых газов приводит к повышению приземной температуры и изменению климата. Список парниковых газов, подлежащих ограничению в рамках Рамочной Конвенции ООН об изменении климата (1992) определен в Приложении "А" к Киотскому протоколу (подписан в Киото (Япония) в декабре 1997 года 159 государствами) и включает двуокись углерода (CO2) и метан (CH4), закись азота (N2O), перфторуглероды (ПФУ), гидрофторуглероды (ГФУ) и гексафторид серы (SF6).

Водяной пар – самый распространенный парниковый газ – исключен из данного рассмотрения, так как нет данных о росте его концентрации в атмосфере (то есть связанная с ним опасность не просматривается).

Диоксид карбона (углекислый газ) (СО2) – важнейший источник климатических изменений, на долю которого приходится, по оценкам, около 64% глобального потепления.

Основными источниками выброса углекислого газа в атмосферу являются производство, транспортировка, переработка и потребление ископаемого топлива (86%), сведение тропических лесов и другое сжигание биомассы (12%), и остальные источники (2%), например, производство цемента и окисление моноксида углерода. После выделения молекула двуокиси углерода совершает цикл через атмосферу и биоту и окончательно поглощается океаническими процессами или путем длительного накопления в наземных биологических хранилищах (т.е. поглощается растениями). Количество времени, при котором примерно 63% газа выводится из атмосферы, называется эффективным периодом пребывания. Оцениваемый эффективный период пребывания для углекислого газа колеблется в пределах от 50 до 200 лет. Метан (СН4) имеет как природное, так и антропогенное происхождение. В последнем случае он образуется в результате производства топлива, пищеварительной ферментации (например, у скота), рисоводства, сведения лесов (главным образом, вследствие горения биомассы и распада избыточной органической субстанции). На долю метана приходится, по оценкам, примерно 20 % глобального потепления. Выбросы метана представляют собой значительной источник парниковых газов.

Закись азота (N2O) – третий по значимости парниковый газ Киотского протокола.Выделяется при производстве и применении минеральных удобрений, в химической промышленности, в сельском хозяйстве и т.п. На него приходится около 6 % глобального потепления.

Перфторуглероды – ПФУ (Perfluorocarbons – PFCs).Углеводородные соединения, в которых фтор частично замещает углерод. Основными источниками эмиссии этих газов являются производство алюминия, электроники и растворителей. При алюминиевой плавке выбросы ПФУ возникают в электрической дуге или при так называемых "анодных эффектах".

Гидрофторуглероды (ГФУ) – углеводородные соединения, в которых галогены частично замещают водород. Газы, созданные для замены озоноразрушающих веществ, имеют исключительно высокие ПГП (140 11700).

Гексафторид серы (SF6) – парниковый газ, использующийся в качестве электроизоляционного материала в электроэнергетике. Выбросы происходят при его производстве и использовании. Чрезвычайно долго сохраняется в атмосфере и является активным поглотителем инфракрасного излучения. Поэтому это соединение, даже при относительно небольших выбросах, обладает потенциальной возможностью влиять на климат в течение продолжительного времени в будущем.

Парниковый эффект от разных газов можно привести к общему знаменателю, выражающему то, насколько 1 тонна того или иного газа дает больший эффект, чем 1 тонна CO2. Для метана переводной коэффициент равен 21, для закиси азота 310, а для некоторых фторсодержащих газов несколько тысяч.

Рекомендованные направления политики и меры по сокращению выбросов парниковых газов, определенные в Киотском протоколе, включают в себя:

1. Повышение эффективности использования энергии в соответствующих секторах национальной экономики; 2. Охрана и повышение качества поглотителей и накопителей парниковых газов с учетом своих обязательств по соответствующим международным природоохранным соглашениям; содействие рациональным методам ведения лесного хозяйства, облесению и лесовозобновлению на устойчивой основе; 3. Поощрение устойчивых форм сельского хозяйства в свете соображений, связанных с изменением климата; 4. Содействие внедрению, проведение исследовательских работ, разработка и более широкое использование новых и возобновляемых видов энергии, технологий поглощения диоксида углерода и инновационных экологически безопасных технологий; 5. Постепенное сокращение или устранение рыночных диспропорций, фискальных стимулов, освобождения от налогов и пошлин, и субсидий, противоречащих цели Конвенции, во всех секторах – источниках выбросов парниковых газов, и применение рыночных инструментов; 6. Поощрение надлежащих реформ в соответствующих секторах в целях содействия осуществлению политики и мер, ограничивающих или сокращающих выбросы парниковых газов; 7. Меры по ограничению и/или сокращению выбросов парниковых газов на транспорте; Ограничение и/или сокращение выбросов метана путем рекуперации и использования при удалении отходов, а также при производстве, транспортировке и распределении энергии.

Данные положения Протокола носят общий характер и предоставляют Сторонам возможность самостоятельно выбирать и реализовывать тот комплекс политики и мер, который будет в максимальной степени соответствовать национальным обстоятельствам и приоритетам. Основной источник выбросов парниковых газов в России – энергетический сектор, на который приходится более 1/3 совокупных выбросов. Второе место занимает добыча угля, нефти и газа (16%), третье – промышленность и строительство (около 13%).

Таким образом, наибольший вклад в снижение выбросов парниковых газов в России может внести реализация огромного потенциала энергосбережения. В настоящее время энергоемкость экономики России превышает среднемировой показатель в 2,3 раза, а средний показатель для стран ЕС – в 3,2 раза. Потенциал энергосбережения в России оценивается в 39–47% текущего потребления энергии, и, в основном, он приходится на производство электроэнергии, передачу и распределение тепловой энергии, отрасли промышленности и непроизводительные энергопотери в зданиях.

Парниковый эффект – подъем температуры на поверхности планеты в результате тепловой энергии, которая появляется в атмосфере из-за нагревания газов. Основные газы, которые ведут к парниковому эффекту на Земле – это водяные пары и углекислый газ.

Явление парникового эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой возможно возникновение и развитие жизни. Если бы парниковый эффект отсутствовал, средняя температура поверхности земного шара была бы значительно ниже, чем она есть сейчас. Однако при повышении концентрации парниковых газов увеличивается непроницаемость атмосферы для инфракрасных лучей, что приводит к повышению температуры Земли.

В 2007 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) – наиболее авторитетный международный орган, объединяющий тысячи ученых из 130 стран мира – представила свой Четвертый оценочный доклад, в котором содержались обобщенные выводы о прошлых и нынешних климатических изменениях, их воздействии на природу и человека, а также о возможных мерах по противодействию таким изменениям.

Согласно опубликованным данным, за период с 1906 по 2005 годы средняя температура Земли поднялась на 0,74 градуса. В ближайшие 20 лет рост температуры, по мнению экспертов, составит в среднем 0,2 градуса за десятилетие, а к концу XXI века температура Земли может повыситься от 1,8 до 4,6 градусов (такая разница в данных – результат наложения целого комплекса моделей будущего климата, в которых учитывались различные сценарии развития мировой экономики и общества).

По мнению ученых, с 90-процентой вероятностью наблюдаемые изменения климатасвязаны с деятельностью человека – сжиганием углеродного ископаемого топлива (т.е. нефти, газа, угля и др.), промышленными процессами, а также сведением лесов – естественных поглотителей углекислого газа из атмосферы.

Возможные последствия изменения климата: 1. Изменение частоты и интенсивности выпадения осадков. В целом климат на планете станет более влажным. Но количество осадков не распространится по Земле равномерно. В регионах, которые и так на сегодняшний день получают достаточное количество осадков, их выпадение станет интенсивнее. А в регионах с недостаточным увлажнением участятся засушливые периоды.

2. Повышение уровня моря. В течение ХХ века средний уровень моря повысился на 0,1-0,2 м. По прогнозам ученых, за XXI век повышение уровня моря составит до 1 м. В этом случае наиболее уязвимыми окажутся прибрежные территории и небольшие острова. Такие государства как Нидерланды, Великобритания, а также малые островные государства Океании и Карибского бассейна первыми подпадут под опасность затопления. Кроме этого участятся высокие приливы, усилится эрозия береговой линии.

3. Угроза для экосистем и биоразнообразия. Существуют прогнозы исчезновения до 30 40% видов растений и животных, поскольку их среда обитания будет изменяться быстрее, чем они могут приспособиться к этим изменениям.

При повышении температуры на 1 градус прогнозируется изменение видового состава леса. Леса являются естественным накопителем углерода (80% всего углерода в земной растительности и около 40% углерода в почве). Переход от одного типа леса к другому будет сопровождаться выделением большого количества углерода.

4. Таяние ледников. Современное оледенение Земли можно считать одним из самых чутких индикаторов происходящих глобальных изменений. Спутниковые данные показывают, что начиная с 1960-х годов произошло уменьшение площади снежного покрова примерно на 10%. С 1950-х годов в Северном полушарии площадь морского льда сократилась почти на 10-15%, а толщина уменьшилась на 40%. По прогнозам экспертов Арктического и Антарктического научно-исследовательского института (Санкт-Петербург), уже через 30 лет Северный ледовитый океан в течение теплого периода года будет полностью вскрываться из под льда.

По данных ученых, толща Гималайских льдов тает со скоростью 10-15 м в год. При нынешней скорости этих процессов две трети ледников исчезнут к 2060 году, а к 2100 все ледники растают окончательно. Ускоренное таяние ледников создает ряд непосредственных угроз человеческому развитию. Для густонаселенных горных и предгорных территорий особую опасность представляют лавины, затопления или, наоборот, снижение полноводности рек, а как следствие   сокращение запасов пресной воды.

5. Сельское хозяйство. Влияние потепления на продуктивность сельского хозяйства неоднозначно. В некоторых районах с умеренным климатом урожайность может увеличиться в случае небольшого увеличения температуры, но снизится в случае значительных температурных изменений. В тропических и субтропических регионах урожайность в целом, по прогнозам, будет снижаться.

Самый серьезный удар может быть нанесен беднейшим странам, наименее всего готовым приспособиться к изменениям климата. По данным МГЭИК, к 2080 г. число людей, сталкивающихся с угрозой голода, может увеличиться на 600 млн.чел., что вдвое больше числа людей, которые сегодня живут в бедности в Африке к югу от Сахары.

6. Водопотребление и водоснабжение. Одним из последствий климатических изменений может стать нехватка питьевой воды. В регионах с засушливым климатом (Центральная Азия, Средиземноморье, Южная Африка, Австралия и т. п.) ситуация еще более усугубиться из-за сокращения уровня выпадения осадков. Из-за таяния ледников существенно снизиться сток крупнейших водных артерий Азии – Брахмапутры, Ганга, Хуанхэ, Инда, Меконга, Салуэна и Янцзы. Недостаток пресной воды коснется не только здоровья людей и развития сельского хозяйства, но также повысит риск политических разногласий и конфликтов за доступ к водным ресурсам.

7. Здоровье человека. Изменение климата, по прогнозам ученых, приведет к повышению рисков для здоровья людей, прежде всего менее обеспеченных слоев населения. Так, сокращение производства продуктов питания неизбежно приведет к недоеданию и голоду. Аномально высокие температуры могут привести к обострению сердечнососудистых, респираторных и других заболеваний.

Повышение температуры может привести к изменению географического распространения различных видов, являющихся переносчиками заболеваний. С повышением температуры ареалы теплолюбивых животных и насекомых (например, энцефалитных клещей и малярийных комаров) будут распространяться севернее, в то время как люди, населяющие эти территории, не будут обладать иммунитетом к новым заболеваниям.

По мнению экологов, предотвратить полностью прогнозируемые изменения климата человечеству вряд ли удастся. Однако в человеческих силах смягчить климатические изменения, сдержать темпы роста температуры с тем, чтобы избежать опасных и необратимых последствий в будущем. В первую очередь, за счет: 1. Ограничения и сокращения потребления ископаемого углеродного топлива (угля, нефти, газа); 2. Повышения эффективности потребления энергии; 3. Внедрения мер по энергосбережению; 4. Более широкого использования неуглеродных и возобновляемых источников энергии; 5. Развития новых экологически чистых и низкоуглеродных технологий; 6. Через предотвращение лесных пожаров и восстановление лесов, поскольку леса – естественные поглотители углекислого газа из атмосферы.

Парниковый эффект имеет место не только на Земле. Сильный парниковый эффект – на соседней планете, Венере. Атмосфера Венеры почти целиком состоит из углекислого газа, и в результате поверхность планеты разогрета до 475 градусов. Климатологи полагают, что Земля избежала такой участи благодаря наличию на ней океанов. Океаны поглощают атмосферный углерод, и он накапливается в горных породах, таких как известняк – посредством этого углекислый газ удаляется из атмосферы. На Венере нет океанов, и весь углекислый газ, который выбрасывают в атмосферу вулканы, там и остается. В результате на планете наблюдается неуправляемый парниковый эффект.