Парниковый эффект – глобальная экологическая проблема

Накопление углекислого газа в атмосфере – одна из основных причин парникового эффекта. Углекислый газ действует в атмосфере, как стекло в оранжерее: он пропускает солнечную радиацию и не пропускает обратно в космос инфракрасное (тепловое) излучение Земли. Содержание парниковых газов
– СО2, метана и др. – неуклонно увеличивается. Двуокись углерода в атмосфере действует как мощный поглотитель земного излучения, которое в противном случае рассеивалось бы в космическом пространстве. Поглощая и вновь отдавая эту энергию излучения, двуокись углерода делает атмосферу теплее, чем она была бы в противном случае.

Фотосинтез способствует уменьшению двуокиси углерода. Растения усваивают из воздуха СО2 и строят из нее свою биомассу. Вся растительность суши усваивает из атмосферы около 20-30 млрд. т. углерода в форме его двуокиси. Один квадратный метр тропического леса извлекает из воздуха 1-2 кг углерода. Около 40 млрд. т. углерода усваивают в год микроскопические водоросли, плавающие в океане.

Однако растительность Земли не способна справиться с всё увеличивающимся загрязнением атмосферы, что приводит к изменению климата.
По сравнению с доиндустриальной эпохой содержание двуокиси углерода в атмосфере увеличилось на 28%. Если не принять меры, чтобы сократить выбросы, то к середине ХХI века средняя глобальная температура приземной атмосферы повысится на 1,5 – 4,5 0С.

Это приведет к перераспределению осадков, увеличению числа засух, изменится режим речного стока. Растает верхний слой вечной мерзлоты, которая занимает в России около 10 млн. км2.уровень Мирового океана может подняться к 2030 году на 20 см., что приведет к затоплению прибрежных территорий.

Анализ динамики климатических данных показал, что в 80-х – начале 90-х гг. среднегодовые температуры на северной половине Восточно-Европейской равнины возросли из-за теплых зим, отмечена сопряженность ареалов максимальной изменчивости климатических характеристик с географическим распределением загрязнений атмосферы.

В результате антропогенных выбросов парниковых газов изменяется климат, что ведет к негативным последствиям практически во всех областях деятельности человека.

В России изменения климата отразятся на сельском, лесном и водном хозяйстве. В зоне вечной мерзлоты, (а это около 55% площади всей страны), в результате таяния льдов при потеплении климата станет разрушаться хозяйственная инфраструктура, будет нанесен ущерб добывающей промышленности, транспортным, энергетическим системам, коммунальному хозяйству. Подъём уровня Мирового океана приведет к затоплению береговой зоны, будут затоплены населенные пункты, пострадает лесное хозяйство, живой и растительный мир. Изменение климата повлияет и на здоровье человека, возможно распространение многих видов заболеваний.

В 1992 г. страны – члены ООН подписали Конвенцию ООН об изменении климата, которая ратифицирована Россией 4 ноября 1994 г. и вступила в силу
6 марта 1995 г. Цель Конвенции - добиться стабилизации парниковых газов в атмосфере на уровне, которое бы не допускало опасного антропогенного воздействия на климат Земли.

В 1996 г. правительство России приняло федеральную целевую программу
''Предотвращение опасных изменений климата и их отрицательных воздействий''.

Суммарные промышленные выбросы углерода в России в 1990 г. составили около 650-700 млн. т. Наиболее загрязняющими атмосферу отраслями являются топливно-энергетическая, нефтехимическая, металлургическая и транспортная.
Воздействие энергетики на состояние воздушного бассейна определяются в основном видом сжигаемого топлива. Выбросы электростанций, потребляющих уголь, составляют 139 млн.кг в год окислов серы, 21 млн. кг окислов азота,
5 млн. кг твердых частиц.

Черная металлургия – следующий по интенсивности источник загрязнения атмосферы. Огромную роль в загрязнении атмосферы играют выбросы сталеплавильных цехов.

Большое количество углеводородов содержится в выбросах нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит из-за недостаточной герметизации оборудования.

Один из главных источников загрязнения атмосферы углекислым газом – автомобильный транспорт. Автомобиль можно назвать химической фабрикой на колесах. На долю автомобиля приходится 60% всех вредных веществ в городском воздухе. Автомобильные выхлопные газы – смесь примерно 200 веществ. В них содержатся углеводороды, – не сгоревшие или не полностью сгоревшие компоненты топлива, доля которых резко возрастает, если автомобиль работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости на старте, т.е. во время заторов или у красного сигнала светофора.

Есть несколько путей борьбы с этим видом загрязнений: техническое совершенствование двигателей, топливной аппаратуры, электронных систем подачи топлива; повышение качества топлива, снижение содержания токсичных веществ в выхлопных газах в результате применения дожигателей топлива, каталитических катализаторов; использование альтернативных видов топлива.

Отработанные газы автомашин можно обезвредить с помощью специальных устройств в системе выпуска двигателя автомобиля, называемых нейтрализаторами. Пламенный нейтрализатор – устройство для обезвреживания

Отработанных газов двигателя автомобиля дожиганием в открытом пламени.

Термический нейтрализатор – термоаккумулирующее устройство для нейтрализации отработанных газов двигателя автомобиля методом беспламенного сжигания. Жидкостный нейтрализатор – устройство для обезвреживания отработанных газов автомобилей с помощью химического связывания жидкостными реагентами.

Избавит население от выхлопных газов электрический транспорт.
Рядом экологов была выдвинута разумная идея ''налога на выделенную углекислоту''. Страна, не зависимо от уровня индустриального развития, получит определенную квоту на производство СО2. Богатые страны смогут покупать квоты на выбросы углекислоты у более бедных стран. Такие рыночные отношения смогли бы помочь, например, Бразилии получить дополнительные средства на борьбу с уничтожением тропического леса. Этот налог помог бы повысить инвестиции в разработку альтернативных источников энергии.
Первый налог на производство углекислоты был введен Швецией в 1990 г.
Министерство по защите окружающей среды поставило задачу снизить к
2000 г. в стране эмиссию СО2 на 2,5% .Введен так же налог на сжигание угля, нефти и природного газа.
В России отрыт способ утилизации углекислого газа с использованием новейших технологий. Двуокись углерода извлекается из дымовых газов.
Операцию проводят методом газоразделения с помощью ионообменных мембран, при этом концентрация углекислоты доводится до 98-99%. Очищенный двуокись углерода закачивают в хранилища, откуда он поступает на дальнейшую переработку.

На следующей стадии углекислый газ смешивают с парами воды и подвергают элекрохимическому разложению в процессе электролиза. В результате реакции при высокой температуре (1100-11500С) на аноде выделяется сверхчистый кислород, а на катоде – смесь окиси углерода и водорода, т.е. синтез-газ, служащий основным сырьем для производства углеводородных соединений, всего спектра современных искусственных материалов – от синтетического бензина и дизельного топлива до изделий из полимеров (пластмасс, лаков, красок, растворителей и т.п.). Эта технология для получения углеводородов из диоксида углерода не имеет мировых аналогов.

Введение новых технологий снизит накопление углекислого газа в атмосфере, поможет создать альтернативное сырьё для синтеза органических веществ, а значит решить важные экологические проблемы.

Литература

Агесс П. Ключи к экологии С.-П.: Гидрометеоиздат, 1982

Боголюбов С.А. Экология М.: Знание, 1997.

Костенко О.К. Экология М.: Аквариум, 1997.
Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек М.: Гранд, 1998