Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Иркутский государственный университет»

(ФГБОУ ВО «ИГУ»)

Педагогический институт

Кафедра географии, безопасности жизнедеятельности и методики

 

Направление подготовки: 44.04.01

Педагогическое образование

Программа: Географическое образование

Форма обучения: очная

 

 

Шульгина Ирина Викторовна

ПАРНИКОВЫЕ ГАЗЫ В АТМОСФЕРЕ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА КЛИМАТ

 

Выпускная квалификационная работа  магистра

 

                                                                Руководитель:

                                                                к.г.н., доцент Г.Ф. Орел

                                                                Рецензент: д. х. н., Трофимова О.М.

 

 

Студент _________Шульгина И.В.

Нормоконтролёр:

Ассистент С.А.Тухта                                                                    

Работа защищена «__»______2016 г.

с оценкой_______________________

Протокол №____

Иркутск 2016

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………..4

ГЛАВА 1. СОСТАВ АТМОСФЕРЫ…………………………………………..6

1.1. Происхождение атмосферы….. …………………………..........................6

1.2. Состав атмосферного воздуха…………………………………………….9

1.3. Общая характеристика аэрозолей в атмосфере………………………...11

1.4. Загрязнение атмосферы и заболевания человека………………………14

ГЛАВА 2. ПАРНИКОВЫЕ ГАЗЫ В АТМОСФЕРЕ…………………. ……16

2.1. Диоксид углерода (СО₂)………………………………………………….16

2.1.1.Почему надо говорить о резком изменении климата…………………17

2.1.2. Исследования по проблеме (СО₂)……………………………………..19

2.2. Метан (СН₄)……………………………………………………………….23

2.2.1.Содержание в атмосфере. Время жизни.………………………………24

2.2.2.Изменение концентрации метана во времени………………………...26

2.2.3. Метан и леса……………………………………………………………28

2.3. Водяной пар (Н₂О)……………………………………………………….30

2.3.1. Роль водяного пара в процессах общей циркуляции атмосферы…...31

2.4. Диоксид серы (SO₂)………………………………………………………32

2.5. Источники и стоки парниковых газов…………………………………..35

ГЛАВА 3.  ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ………………………………………37

3.1. Парниковый эффект……………………………………………………...37

3.2. Возможные последствия усиления парникового эффекта…………….39

ГЛАВА 4. НЕКОТОРЫЕ ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПОТЕПЛЕНИЯ КЛИМАТА И ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ………………..43

4.1. Действия и противодействия по защите среды………………………...43

4.2. Концепция устойчивого развития мира ………………………………..44

4.3. Стратегия глобальных превентивных мер по предотвращению парникового эффекта…………………………………………………………45

4.4. Разработка мероприятий по сокращению выбросов парниковых газов от автотранспорта……………………………………………………………..47

4.5. Международные и российские тенденции перехода автомобильного транспорта на газовое топливо………………………………………………50

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….53

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………….54

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы: в последние десятилетие отмечается повышенный интерес к исследованию причин изменения климата и их прогнозу. Это связано прежде всего с влиянием изменений климатических условий на деятельность различных отраслей народного хозяйства. В свою очередь, и хозяйственная деятельность человека, достигшая громадных масштабов, оказывает все возрастающее влияние на окружающую среду, погоду и климат.

Цель –  изучить парниковые газы  атмосферы  и оценить их влияние на климат.

Задачи:

1.                 Проанализировать данные о парниковых газах в атмосфере.

2.                 Изучить динамику и состав парниковых газов за последнее десятилетие

3.                 Рассмотреть последствия увеличения парниковых газов на климатические параметры.

4.                 Показать антропогенное влияние на изменение климата.

Объект – парниковые газы

Предмет исследования – изменение климата под влиянием парниковых газов.

Гипотеза: Природное и антропогенное увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере вносит большой вклад в изменение климата на планете.

 

 Практическая значимость: полученные результаты могут быть использованы при работе в школе:  в 7-ых классах, базовый учебник: Коринская В. А., Душина И. В., Щенев В. А. «География материков и океанов. 7 класс . – М.: Дрофа, 2010 Тема «Атмосфера и климаты Земли», в восьмых классах, базовый учебник:  «География России. Природа» 8 класс  И.И. Баринова /М: «Дрофа» 2009г;  Тема: «Климат и климатические ресурсы»

 

Методы, используемые при написании работы: историко-географический, аналитический, структурно - аналитический.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 1. СОСТАВ АТМОСФЕРЫ

 

1.1.происхождение атмосферы.

Сейчас известно, что современный состав атмосферы Земли с ее уникально высоким содержанием кислорода (21%) и низким содержанием двуокиси углерода (0,034% в 1982 г.) – это результат появления и эволюции живого вещества биосферы. Первичная же атмосфера (по гипотезе выдающихся геохимиков А. Виноградова, Г. Юра) сформировалась продуктами  дегазации вулканических лав и верхней мантии Земли в результате вулканических извержений, нагревания о радиоактивного распада, миграции веществ во внутренней части и подповерхностном слое планеты [Лосев, 1985] [14].

Подсчитано, что за всю историю нашей планеты вулканы выбросили 2,86²⁵ г вещества, которое должно было выделить не менее 2·10²⁴ г воды (теперь в океане 1,37·10²³ г) и 2,5·10²³ г газов (сейчас масса атмосферы 5,3·10²¹ г). Как видно этого материала с избытком хватило бы на все составляющие климатической системы – океан, атмосферу, частично сушу. Земля и сейчас выбрасывает из своих недр через вулканы 3×10¹⁵ г вещества ежегодно.

Моделирование процессов эволюции атмосферы дает такую картину состава первичной атмосферы: 4,25 млрд. лет она состояла на 50% из метана, 35% из углекислого газа, 11% из азота, остальную часть составляли пары воды и другие активные газы (аммиак, сероводород, сера и др.). заметное значение в формировании современного состава атмосферы сыграли форма обиты Земли и расстояние между Землей и Солнцем. Именно они не позволили развитию состава атмосферы Земли по эффекту «разгоняющегося потепления» как у Венеры или «разгоняющегося похолодания» как у Марса. В этом случае доминирующем газом атмосферы становится диоксид углерода (табл. 1.1.)

Таблица 1.1.

Газы	Венера	Земля	Марс
Диоксид углерода	96	0,03	95
Азот	3,5	77	2,7
Кислород	<0,001	21	0,13
Пары воды	До 0,05	1	0,03

 

Первичная атмосфера отличалась от современной, прежде всего, отсутствием в ней мощного окислителя – кислорода и иным соотношением остальных газов, а также присутствием рядом активных газов. Поэтому в отличии от современной  -  окислительной, первичная атмосфера была восстановительной. Выделявшийся по воздействием солнечных лучей на верхней границе атмосферы кислород тут же тратился на окисление активных газов. [5].

Растущий океан растворял все большие объемы аммиакам, метана и других газов. Углекислый газ тоже растворялся в воде, образуя бикарбонатные и карбонатные ионы, которые связывались с кальцием и выпадали в осадки, образуя слои карбонатов. «Водно-атмосферный»  насос из атмосферы и океана перекачал в земную кору 80% углекислоты, поступившей из недр Земли в атмосферу.

Первичная климатическая система просуществовала в геологическом масштабе времени недолго, по-видимому, менее миллиарда лет, так как на Земле стала развиваться жизнь, которая коренным образом изменила все компоненты климатической системы. Одними из первых организмов на Земле были микроскопические водоросли, которые могли осуществлять фотосинтез органических веществ из углекислоты и воды. Развитие микроорганизмов, похожих на современные сине-зеленые водоросли, и было началом конца восстановительной атмосферы, а вместе с ней и первичной климатической системы.

Первоначально почти весь фотосинтетический кислород затрачивался на окисление атмосферных и растворенных в океане активных газов – метана, сероводорода, аммиака, а также серы. Заметные количества свободного кислорода появляются 2,2 млрд. лет назад – атмосфера становится окислительной. Окисление аммиака, в основном растворенного в океане, приводило к образованию молекулярного азота, который, видимо, и стал источником азота в современной атмосфере[13].

Предполагается, что около 1,5 млрд. лет назад содержание кислорода в атмосфере достигло «точки Пастера», т.е. 1/100 современного. Точка Пастера означала появление аэробных организмов, перешедших к окислению при дыхании с высвобождением существенно большей энергии, чем при анаэробном брожении. Опасное ультрафиолетовое  излучение не проникало в воду глубже 1 м, т.к в кислородной атмосфере теперь возник пока еще тонкий озоновый слой. 1/10 части современного содержания кислорода атмосфера достигла более 600 млн. лет назад. Второй такой «взрыв» последовал в конце силурийской эры (420-440 млн. лет назад), когда парциальное давление кислорода Ро₂ достигло примерно 20 гПа, т.е. кислород составлял примерно около 2% газового состава атмосферы. [5].

В последствие озоновый экран стал более мощным, и организмы распространились по всей толще океана, что привело к настоящему взрыву жизни. Вскоре, когда суша покрылась первыми примитивными растениями, уровень кислорода в атмосфере быстро достиг современного и даже превзошел его.

 

1.2 Состав атмосферного воздуха.

Первые достаточно объективные анализы состава атмосферного воздуха были выполнены в конце ХIX в. Кавендишем и впоследствии уточнены Релеем и Рамзаем. До этих пор ученые предполагали, что т.к. воздух является химическим соединением кислорода и азота, то относительно более тяжелый (по сравнению с азотом) кислород должен скапливаться в нижних слоях атмосферы и его концентрация у земли должна быть несколько выше. Интенсивность процессов перемешивания во внимание не принималась. Теперь хорошо известно, что воздух – это смесь газов. Об этом, прежде всего, свидетельствует идентичность физических свойств воздуха в смеси азота и кислорода. Кроме того, если бы воздух был химическим соединением, то его формула бы записывалась как N₁₅O₄, что представляется маловероятным[3].

В табл. 1.2. представлены концентрации основных компонентов атмосферы, сформировавшиеся в результате длительной эволюции недр Земли и биосферы. В воздухе имеются газы относительно постоянного состава, а также неисчислимое множество т.н. следовых соединений, концентрация которых меняется в пространстве и во времени (табл.1.2, переменные газы).

Таблица 1.2.

Газовый состав сухого воздуха атмосферы

(объемная концентрация, %)

Постоянные газы	Переменные газы*
Азот (N2)                                   78,08	Водяной пар (Н2О)                      0 – 4
Кислород  (O2) 20,95	Двуокись углерода(CO2)            0,0340*
Аргон  (Ar)0,9300	Окись углерода(CO)                    0 – 0.01
Неон (Ne)0,0018	Двуокись серы (SO2)                    0 – 0,001
Гелий (He)0,00052	Окись азота (NO)                          0 – 0,001
Метан (CH4)0,00015	Двуокись азота (NO2)                   0 – 0,0001
Криптон (Kr)                              0,00011	Ксенон
Водород (H2)                              0,00005

 

Сухой воздух состоит примерно из 78% объемных процентов азота (N₂) и 21% кислорода (O₂), а большую часть из оставшегося 1% образует аргон (Ar).

Атмосфера уникальна по содержанию в ней ощутимых  количеств инертных газов, которые как известно не образуют устойчивых химических соединений.  Азот также нельзя назвать реакционно-способным газом. Во всяком случае, по своим химическим свойствам он близок к инертным газам. Это обстоятельство имеет принципиальное свойство для поддержания баланса современного состава атмосферы.

Концентрация упомянутых «постоянных газов» N2, O2,Ar  по меньшей мере до высоты около 90 км, остается постоянной, что указывает на примерное соблюдение баланса между процессами его поступления и выведения их атмосферы. Это постоянство обеспечивается перемешиванием воздуха а процессе вертикальных и горизонтальных движений.

Приведенные в табл. 1.2. данные о процентном содержании газов относится к сухому атмосферному воздуху, т.е. воздуху, из которого искусственно удалены водяной пар, пыль и другие примеси. В природе воздух всегда более или менее загрязнен, а также содержит воду в газообразном, жидком и твердом состоянии[7].

Важной составляющей воздуха является водяной пар. Когда в воздухе присутствует водяной пар, содержание которого подходит до 4 объемных процентов, соотношение остальных компонентов газов пропорционально уменьшается.

Содержание водяного пара в воздухе составляет в полярных широтах в среднем около 0,02%, а в тропических широтах 2,5%, т.е. изменяется более чем в 100 раз. В отличии от упомянутых газов, плотность водяного пара убывает существенно быстрее: уже на высоте 1,5-2 км, плотность Н₂О вдвое меньше, чем у поверхности земли. На высотах более 10-15 км остаются лишь ничтожные следы водяного пара[14].

 

1.3.общая характеристика аэрозолей в атмосфере.

Кроме основных газов атмосфера содержит водяные капельки и ледяные кристаллы, частички почвенной, вулканической и космической пыли, морской соли, дыма, а также микроорганизмы, споры растений и другие составляющие. Они называются аэрозолями.

Различают следующие девять видов природного тропосферного и стратосферного аэрозоля [4]..

1.            Морской аэрозоль – частицы соли, остающиеся после испарения брызг воды, образующихся при обрушивании морских волн.

2.            Сульфатный аэрозоль, состоит из субмикронных частиц оптически активного диапазона, содержащих сульфат аммония (NH₄)₂SO₄, бисульфат (NH₄)₂НSO4 и серную кислоту в водном растворе (при концентрации 75% в твердой фазе). Они образуются в атмосфере в реакциях окисления восстановительных соединений серы, начиная с сероводорода H₂S.

Природная продукция этих частиц довольно велика, хотя она и меньше продукции морского аэрозоля, но зато время пребывания сульфатных частиц в атмосфере несколько больше, и они распространяются на всю нижнюю половину тропосферы до высоты 5 км. Сульфатные частицы вносят наибольший вклад в антипарниковый эффект.

3.                 Пустынный аэрозоль – минеральная пыль, поднятая в воздух ветром во время пыльных бурь в пустынях. Примером может служить сахарская пыль, выносимая пассатными ветрами в тропическую Атлантику.

4.                 Биогенный аэрозоль образуется из летучих органических веществ, выделяемых растениями, особенно вечнозелеными, а также некоторыми бактериями, грибами и насекомыми. Это прежде всего терпены, молекулы которых построены из так называемых изопреновых звеньев С₅Н₈, и сопутствующие им терпеноиды – спирты, эфиры, кислоты и т.д. продукция терпенов может достигать 0,2 Гт·год^-1, но их время пребывания в атмосфере невелико, и средняя концентрация составляет всего 50 мкг·м^-3. Кроме них, упомянем еще серосодержащие углеводороды меркаптаны, обладающие очень сильным неприятным запахом и образующиеся, например, при гниении водорослей на морских побережьях.

5.                 Дымовой аэрозоль – дым, сажа и другие продукты сгорания органики при лесных и степных пожарах. Суммарная их продукция в среднем составляет всего 0,003 Гт· год^-1, хотя иногда может достигать и 0,150 Гт· год^-1.

6.   Вулканический аэрозоль – это, во-первых, сульфатный ( и отчасти нитратный) аэрозоль, образующийся как в тропосфере, так и в стратосфере из вулканических газов (путем окисления восстановленных соединений серы и азота, в том числе сероводорода и сернистого газа, и, во-вторых, «вулканический пепел», т.е. выброшенные в атмосферу частицы раздробленных и распыленных вулканическими взрывами горных пород («пепла» извергается обычно гораздо больше, чем расплавленной лавы).

Часть вулканических выбросов проникает в стратосферу и для рассмотрения вулканического аэрозоля в целом необходимо ввести еще один вид аэрозоля – стратосферный.

7.   Стратосферный аэрозоль обычно состоит из сульфатных частиц с размерами 0,3 мкм и несколько меньше, до высот 17 – 18 км из капель, а на высотах 24 – 27 км – из твердых частиц с весовыми концентрациями порядка 10^-1 мкг · м^-3  или 10^-1 - 10⁰ частиц на 1 см³ , с максимумом на высотах 15 – 20 км. Этот аэрозоль гораздо более долгоживущий, чем тропосферный: его среднее время пребывания ниже 20 км – около полугода, выше – несколько лет, так что для поддержания равновесия необходим поток вещества из тропосферы порядка 2 · 10⁵ т · год^-1.

8.   Промышленный сульфатный аэрозоль – частицы, образующиеся в атмосфере из промышленных выделений газообразных восстановленных соединений серы, главным образом – из сернистого газа SO₂. Продукция такого аэрозоля оценивалась в 0,13 – 0,20 Гт · 10^-1, но с тех пор она увеличилась, возможно, раза в полтора 80 – 90% вносит сжигание топлива (на 70% угля) в целях производства энергии на тепловых электростанциях (уголь содержит в среднем 3,2% серы, мазут – 2,8%, сырая нефть – 0,1 – 5,5%, бурый уголь – 0,2%, торф – 0,1%, бензин – 0,05%, и небольшие доли серы содержат даже природный газ и дрова).

  Сульфатный аэрозоль приводит еще к выпадению кислотных осадков, сернокислых и отчасти  азотнокислых («кислые дожди»). Они впервые были обнаружены в 1962 г. по подкислению воды в одном из горных озер Швеции, а затем стали распространенным явлением на северо-востоке США и в Западной Европе.

Кислые дожди, особенно в сочетании с повышенными концентрациями SO², угнетают растительность: при них устьица листьев и хвои, через которые происходит газо- и водообмен, открываются, происходит усиленное испарение, и растение засыхает («физиологическая засуха»). Так пострадали уже значительные площади хвойных лесов.

9.            Промышленная пыль образуется, прежде всего, на предприятиях горнодобывающей промышленности. Немалый вклад вносят цементные заводы, на которых для получения каждой тонны цемента требуется тонко размолоть не менее трех тонн исходной породы, а ведь в мире производится не менее полумиллиарда тонн цемента в год. Эти два вида промышленности, вместе с дымом металлургических заводов, дают не менее 0,045 Гт · год^-1 промышленной пыли, дыма и золы.

    Основным источником естественного глобального аэрозоля (64,2%) является океан. Другим важным источником служит подъем пыли в аридных районах (32,1%), где исходная концентрация может достигать миллиграмма твердого вещества на 1 м³ воздуха.

 

1.4.          Загрязнение атмосферы и заболевания человека.

Классификация приоритетов заболеваемости.

    Вклад загрязнения окружающей среды и его отдельных видов в рост заболеваемости и смертности населения пока еще служит предметом дискуссии среди профессионалов, ввиду сложности взаимодействия многочисленных факторов влияния и трудностей выявления фактов заболеваний. [11].

    Действительно, воздействия загрязнений на организм весьма многообразны и зависят от их вида, концентрации, длительности и периодичности воздействия. В свою очередь реакция организма определяется индивидуальными особенностями, возрастом , полом, состоянием здоровья человека. В целом более уязвимы дети, больные, лица, работающие во вредных производственных условиях, курильщики. Все многократно зарегистрированные и изученные явления повышенной смертности и заболеваемости в районах с высоким загрязнением атмосферы свидетельствуют об очевидности и массовости такого воздействия от загрязнения окружающей среды.

    Влиянию сверхбольших доз загрязнителей подвергаются десятки миллионов российских граждан. В России существует более трех сотен городов, где максимальное среднее суточное и максимальное разовое содержание газообразных и вредных жидкообразных примесей из года в год превышает ПДК. В более чем 80 городах максимальные разовые концентрации загрязнителей превышают 10 ПДК. При этом надо принять во внимание эффект взаимного усиления действия ядовитых веществ в смеси (явление синергизма). При вдыхании эти загрязнители действуют в 10-100 раз сильнее, чем при потреблении с пищей и водой. [14].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 2. ПАРНИКОВЫЕ ГАЗЫ В АТМОСФЕРЕ.

2.1.          Диоксид углерода(СО₂).

Накопление углекислого газа в атмосфере - одна из основных причин парникового эффекта, возрастающего от разогревания Земли лучами Солнца. Этот газ не пропускает солнечное тепло обратно в космос. Содержание парниковых газов – СО2, метана и др. – неуклонно увеличивается. Правда действует и процесс, направленный в обратную сторону, - это процесс фотосинтеза, в котором растения усваивает двуокись из воздуха и строят из нее свою биомассу. По оценкам ученых , за год вся растительность суши улавливает из атмосферы 20-30 млрд. т углерода, 1м2  арктической тундры – раз в сто меньше, но нельзя забывать, что растительность суши – лишь сравнительно небольшая часть всей земной флоры. Основную площадь нашей планеты занимают океаны, а  в их одах плавают массы микроскопических водорослей. В усвоении атмосферной двуокиси углерода они играют не меньшую роль, чем гигантские по сравнению с ними наземные растения, за год эти микроскопические водоросли потребляют около 40 млрд. т углерода[21].

Российский климатолог Н.И. Будыко еще в 1962 г. Выдвинул гипотезу, что сжигание человечеством огромного количества разнообразных топлив, особое возросшее во второй половине ХХ в., неизбежно приведет к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере. А он задерживает отдачу солнечного и глубинного тепла с поверхности Земли в космос, что приведет к эффекту, который мы наблюдаем в застекленных парниках. Вследствие такого парникового эффекта средняя температура приземного слоя атмосферы должна постепенно повышаться[7].

Выводы И.Н. Будыко заинтересовали американских метеорологов. Они провели его расчеты, сами провели многочисленные наблюдения к концу 60-х гг. пришли к твердому убеждению. Что парниковый эффект в атмосфере Земли существует и нарастает.

Концентрация, например, двуокиси углерода в атмосфере увеличилась по сравнению с доиндустриальной эпохой на 28%. Если человечество не примет меры, чтобы сократить выбросы этих газов, к середине будущего века средняя температура приземной атмосферы повысится на 1,5 – 4,5 ⁰С.

Главной причиной глобального потепления является углекислый газ (СО₂), образующийся в результате сжигания нефти, газа и угля. Чтобы стабилизировать концентрацию СО₂  в атмосфере на безопасном уровне, мы должны в ближайшие 30 лет сократить среднедушевые углеродные выбросы в богатых странах на 80%. Задача нелегкая, но выполнимая. Для этого нужно построить по всему миру ветровые и солнечные электростанции. Необходимо также сократить потребление энергии. Больше всего ее расходуется в зданиях, на транспорте и в промышленности. Наиболее важными решениями в этой области являются теплоизоляция домов, отказ от кондиционеров, замена легковых автомобилей автобусами и поездами и регулирование промышленности. [22].

 

2.1.1.Почему надо говорить о резком изменении климата.

На первый взгляд, резкое изменение климата кажется чем-то из области научной фантастики или же страшилкой, придуманной экологами, чтобы мобилизовать людей по свои знамена. Поэтому многие, когда им говорят о возможной катастрофе, просто пропускают все мимо ушей, так как в душе не верят в реальность угрозы. Вот почему важно понимать, что беспокойство ученых основано вовсе не на компьютерных сценариях и спекуляциях о будущем. Дело в том, что сегодня экологи знают, что глобальное потепление климата – и очень быстрое – неоднократно случалось в прошлом. Часто большая часть такого потепления происходила за 20 или менее лет. Иногда – за три года. Факты говорят о том, что мы приближаемся к точке, когда это случится снова[22].

Резкое изменение климата приведет к тем же последствиям, что и медленное – к повышению уровня моря, росту температуры и быстрым изменениям в экологических системах. Но в период резкого изменения климат станет намного более нестабильным. Экстремальные климатические явления – штормы, наводнения, сильная жара и засухи – станут более частыми, и их интенсивность возрастет. В один и тот же год мы будем наблюдать много ураганов, много наводнений и много засух.

Почему мы так серьезно говорим о резком изменение климата? Чтобы понять тревогу ученых, надо начать с основ научного объяснения глобального потепления.

Глобальное потепление вызывается двумя главными «парниковыми газами» - диоксидом углерода и метаном. Диоксид углерода важнее. Он состоит из одной молекулы углерода (С) и двух молекул кислорода (О) – СО₂. Как показывает вся известная нам история планеты, чем больше в атмосфере СО₂, тем теплее климат.

В атмосфере СО₂ встречается не часто. На данный момент, даже при глобальном потеплении, на каждый миллион частиц в атмосфере приходится всего лишь 380 молекул диоксида углерода (или, как говорят ученые, «380 частей на миллион»). Но эта маленькая пропорция имеет большое значение.

На протяжении сотен тысяч лет на Земле чередуются ледниковые периоды и теплые. В ледниковые периоды концентрация углекислого газа в атмосфере составляла примерно 180 частей на миллион. В теплые периоды – 280 частей на миллион.

Две тысячи лет назад Земля находилась в типичном теплом периоде. Затем началась промышленная революция. Люди стали сжигать все больше и больше угля, а потом и нефти и природного газа. Уголь – это по большей части углерод. Нефть и газ состоят из углерода и водорода. При сжигании угля, нефти и газа углерод (С) соединяется с кислородом из воздуха и образуется СО₂. Этот СО₂ поступающий в атмосферу, называют «выбросами » диоксида углерода.

Какая-то часть выбросов СО₂ поглощается естественным путем. Во-первых деревьями и растениями – из атмосферы. Они используют его для выработки углеводов – основного компонента растений. Поэтому чем больше углекислого газа в атмосфере, тем больше растений и деревьев. Во-вторых, часть диоксида поглощается океаном. СО₂ легко переходит из воздуха в воду. Мелкие организмы в океане используют углерод для роста и строительства раковин. Когда эти организмы умирают, их тела и раковины оседают на дне океана. Эти способы поглощения СО₂ на суше и море называют «углеродными стоками».

На данный момент в результате деятельности человека в атмосферу ежегодно поступает примерно 3,5 части на миллион СО₂. Углеродные стоки поглощают примерно 1,4 части на миллион. Примерно 2,1 части на миллион остается в атмосфере. Но диоксид углерода – это устойчивый газ и долго не распадается. Те дополнительные 2,1 части на миллион, которые мы выбрасываем каждый год в атмосферу, остаются там от 100 до 200 лет.

За 200 лет, что прошли с того времени, когда мы начали в серьезных масштабах сжигать уголь, нефть и газ, концентрация СО₂  в атмосфере возросла с 280 до 385 частей на миллион. Такие же темпы повышения концентрации диоксида характеризовали переход от ледниковых периодов к теплым.

 

2.1.2.Исследования по проблеме СО₂.

Научные работы, посвященные проблеме СО₂, весьма многочисленны. Ограничимся рассмотрением тех исследование, которые выполнялись национальными научными подразделениями и группами, а также тех, в которых проблема отражена наиболее полно.

Совещание экспертов в австрийском городе Филлахе в ноябре 1980 г. Завершилось изданием Первого международного отчета по проблеме СО₂ [34]. Принятый на этом совещании прогноз использования ископаемого топлива в бюудущем основывался на сценарии, разработанном в институте энергии в Окридже (США) [29]. Общее поступление двуокиси углерода от биоты было оценено на основе анализов литературных источников. Прогноз концентрации атмосферного углекислого газа на 2025 г. Был сделан в предложении, что 40-55% общего выброса углерода будут оставаться в атмосфере. Отклик глобально осредненной приземной температуры воздуха в удвоение концентрации атмосферного СО₂  оценивался, как и во всех исследованиях, представленных в табл. 3, с использованием результатов численного моделирования климатической системы. В отчете [32] содержится заявление о том, что именно изменения климата,  обусловленные поступлением в атмосферу СО₂, являются фактором, оказывающим наиболее сильное влияние на окружающую среду. Однако вследствие существования целого ряда неопределенностей в оценках последствий климатических изменений разработку специальных проектов, направленных на предотвращение возможных неблагоприятных воздействий на окружающую среду, следует признать преждевременной.

 

Таблица 1.3.

Сравнение результатов современных исследований по проблеме СО₂.

Источник	Прогноз использования ископаемого топлива в будущем, Гт С/год	Результирующий выброс из биосферы, Гт С/год	Прогноз , атмосферного СО2 млн -1	Отклик глобально ксредненной приземной температуры воздуха на удвоение СО2, 0С
[32]	13,6 (на 2025 г.)	0-4 (в настоящее время, суммарный за предыдущее время 75-175 Гт С)	410-490 (на 2025 г., наиболее вероятно 450)	1,5-3,5
[6]	10,0 (на 2025 г., наилучший прогноз)	1,8-4,7 (в настоящее время, суммарный за предыдущее время 180 Гт С)	428 (на 2025 г., «наилучший» прогноз)	1,5-4,5
[14]	10 (на 2025 г., средний прогноз)	___	440 (на 2025 г.)	1,5-4,5
[20]	1-16 (в 2030 г.)	0,5-4 (в настоящее время наиболее вероятно 1)	370-500 (на 2030 г., наиболее вероятно 400)	1-3
[8]	Скорость  роста 2% в год, вероятно вплоть до 2030.	2 (в настоящее время, суммарный за предыдущее годы 160 Гт С)	371-657 (на 2030 г., основано на обзоре литературы)	2-3
Настоящее исследование		1,6±0,8 (в настоящее время, суммарный за предыдущее годы 150±50 Гт С)	380-470 (на 2025 г.)	1,5-5,5

 

Кроме того, как было подчеркнуто на совещании, проблема СО₂ одинаково злободневна как для развивающихся, так и для развитых стран, что обусловливает необходимость координации усилий.

В докладе Национального исследовательского совета США [6] содержится детальная разработка разнообразных аспектов проблемы СО₂. Для оценки выбросов СО₂ от сжигания ископаемого топлива в будущем Нордхаус с коллегами провели обзор имевшихся к тому времени исследований в области крупномасштабных процессов в энергетике и разработали модель глобальной экономики, учитывающую выбросы углекислого газа. В модели используется диапазон возможных направлений развития экономики в энергетике, а также оценка погрешностей, возникающих при расчетах параметров углеродного цикла. Такой подход приводит к «наиболее вероятному» прогнозу выбросов СО₂ в будущем к разумным предельным прогнозам на современном уровне наших знаний. Оценка суммарного выброса СО₂ биотой была сделана на основании информации, содержащейся в ряде источников, и частности [6]. Возможная в будущем концентрация атмосферного СО₂ может быть рассчитана с использованием оценки доли остающегося в атмосфере углекислого газа, образовавшегося при сжигании ископаемого топлива. Наиболее вероятная оценка этой доли – 0,60±0,10. Было также оценено воздействие вызванных СО₂ климатических изменений на сельское хозяйство, социальную и экономическую сферы жизни.

 

2.2.     Метан

Вторым по значимости парниковым газом является метан. Это соединение из одной молекулы углерода и четырех молекул водорода – СН₄ . Встречается метан гораздо реже углекислого газа, в атмосфере его в 200 раз меньше. Одна из причин этого – в том, что метан неустойчивый газ. При контакте с озоном он распадается. Поэтому если диоксид «живет» в атмосфере от 100 до 200 лет, то метан – в среднем около 12 лет[1].

Метан находится во всех резервуарах нашей планеты: в атмосфере, воде океанов и пресных водоемов, в почве, глубоко под землей. Люди используют метан в качестве топлива и химического сырья. Источники метана в природе разнообразны и многочисленны. Метан является эффективным парниковым газом. Увеличение содержания метана способствует усилению парникового эффекта, так как метан интенсивно поглощает тепловое излучение Земли в инфракрасной области спектра на длине волны 7,66 мкм. С ростом содержания метана изменяются химические процессы в атмосфере, что может привести к ухудшению экологической ситуации на Земле. Естественно возникает вопрос об управлении химическими и физическими процессами, в которых принимает участие метан. Если молекулы метана попали в атмосферу, то они вовлекаются в процессы переноса и вступают в химические реакции, которые достаточно хорошо известны как качественно, так и количественно. Управление процессами непосредственно в атмосфере в глобальном масштабе практически исключено. До настоящего времени направленное воздействие на атмосферные процессы удавалось осуществлять только путем изменения мощности антропогенных источников. Поэтому очень важно понимать природу источников метана как естественных, так и антропогенных и оценивать их мощность с достаточной степенью достоверности[1].

Метан может возникать в результате химической трансформации органического вещества. В том случае, если органическое вещество подвергается воздействию бактерий, метан называется бактериальным иди микробным. Если его возникновение обязано термохимическим процессам, то он называется термогенным [26]. Бактериальный метан образуется в донных отложениях болот и других водоемов, в результате процессов пищеварения в желудках насекомых и животных (преимущественно жвачных). Термогенный метан зарождается в осадочных породах при их погружении на глубины 3-10 км, где осадочные породы подвергаются химической трансформации в условиях высоких температур и давлений.

Метан, возникший в результате химических реакций неорганических соединений, называется абиогенным [27]. Он образуется обычно на больших глубинах мантии земли. Возможным источником метана может служить реакция оливена с водой в присутствии углерода.

Большие проблемы возникают с метаном, находящимся в угольных пластах. Предотвращение взрывов метана и использование шахтного метана является серьезной задачей.

 

2.2.1.Содержание в атмосфере.

Время жизни

Метан – наиболее важный представитель органических веществ в атмосфере [31]. Его концентрация существенно превышает концентрацию остальных органических соединений, например, концентрация этана примерно в 1000 раз меньше.

В атмосферной химии для концентрации обычно используют долевые единицы, что связано с тем, что количество примесных молекул, таких как метан, невелико, а с другой стороны в этих единицах концентрация не зависит от температуры или от давления. Очень часто концентрации выражают в частях на миллион (ppm), миллиард (ppd) и триллион (ppt). Например, если концентрация примеси равна ровна одной части  на миллион (1 ppm), то это означает, что из миллиона молекул воздуха одна молекула относится к примеси, или что в одном моле воздуха присутствует 10^-6  молей примеси. Для газов иногда добавляют индекс «v» при обозначении концентраций, например, ppbv, что означает относительный отсчет концентраций в частях объема.

Метан в атмосфере был обнаружен Мигеотти в 1947 г. [32]. Концентрация метана составляла при мерно 1400 ppb. Зная относительное содержание метана, можно легко оценить его количество в атмосфере. Вся атмосфера содержит 1,8·10²⁰ молей. Следовательно, количество молей метана составляет 3,24·10¹⁴ молей, что эквивалентно 5200 млн т. Концентрация метана в долевом отношении не зависит от высоты в пределах тропосферы (0-11 км), а затем быстро убывает, достигая на высоте 50 км около 300 ppb [30]. Независимость концентрации метана от высоты в пределах тропосферы свидетельствует о достаточно большом времени его жизни.

Время жизни метана в атмосфере можно оценить из различного содержания метана в Северном и Южном полушариях: отношение этих количеств составляет 1,048, такое различие обычно связывают с меньшей мощностью источников метана в южном полушарии. Считается, что основные источники метана расположены в континентах, а океаны не вносят заметного вклада в глобальный поток метана. В этом случае мощности источников метана будут пропорциональны площади суши в Северном и Южном полушариях, которые составляют от полной поверхности Земли 39 и 19% соответственно. Учитывая, что обмен между тропосферами Северного и Южного полушарий происходит в течение года, то время жизни метана составляет 8-12 лет [33].

 

2.2.2.Изменение концентрации метана во времени

Сейчас концентрация метана в атмосфере близка к 1750 ppbv [28]. Но так было не всегда. Именно на изменении концентрации метана наиболее ярко можно видеть экологические последствия хозяйственной деятельности человека. В настоящее время изменение концентрации метана прослежено почти на один миллион лет назад. Это удалось сделать при изучении состава воздуха в древних льдах Гренландии и Антарктиды, захваченного при формировании льдов много лет назад. Эти льды на 10% состоят из пустот, в которых сохраняется древний воздух. Видно, что примерно каждые 100 000 лет концентрация метана достигает минимума вблизи 350 ppb. Эти минимумы соответствуют по времени великим оледенениям, которые регулярно повторяются. После достижения точки минимума происходит быстрый подъем концентрации метена до величин 700-800 ppb в течение примерно 10 000 лет, а затем идет постепенное, хотя и не плавное понижение концентрации. Подобное поведение полностью коррелирует с поведением температуры на Земле и связано с влянием температуры на мощность естественных источников метана. Амплитуда этих колебаний составляет примерно 400 ppb. Однако в связи с ростом населения в течение нескольких последних столетий поведение концентрации метана резко изменилось. Видно, что концентрация метана существенно, примерно в три раза, превысила естественную концентрацию метана, которая наблюдалась ранее в теплые периодами между оледенениями. Видно также, что рост концентрации метана полностью коррелирует с ростом населения на планете, и поэтому это прямое свидетельство влияния человека на экологию. Концентрация метана возрастает примерно на 300 ppbv при возрастании населения на 1 млрд. примерно на эту же величину происходили естественные колебания концентрации метана в период между оледенениями. Следовательно, населения Земли в 1 млрд. человек уже достаточно для того, чтобы оказывать такое же влияние на концентрацию метана, как в результате естественных природных воздействий.

Концентрация метана за период 1948 – 2008 гг. росла со средней скоростью 6,7 ppb в год, что означает, в среднем, рост на 0,4%. Но это возрастание не было равномерным. В шестидесятые и семидесятые годы количество метана в атмосфере возрастало со скоростью близкой к 1% в год и равнялось примерно 17ppb [34]. В период 1997 – 2007 гг. прирост концентрации метана в атмосфере был очень мал [35]. Не исключена возможность, что это торможение прироста было связано с обустройством свалок в Западных странах.

На фоне непрерывного роста концентрации метана наблюдаются ее сезонные циклические колебания. [27]. Цикличность в изменении концентрации объясняется сезонными изменениями мощности источников метана  и его стоков. Амплитуда этих колебаний составляет 10-20  ppbv, а минимумы приходятся на летние месяцы как в Северном (июль), так и в Южном (февраль) полушариях. Считается, что эти колебания созданы изменением мощности стоков: летом она возрастает за счет увеличения концентрации радикалов ОН вследствие повышенной солнечной радиации.

Проблема в том, что парниковый эффект от метана намного сильнее, чем от СО₂. За все время жизни одна молекула метана производит в 20 раз больший парниковый эффект, чем молекула СО₂. А впервые 10 лет эффект от метана превышает эффект от углекислого газа в 100 раз.

Однако если учесть, что СО₂  сохраняется в атмосфере дольше всего, то его вклад в парниковый эффект намного больше чем вклад метана. Т.е. в долгосрочной перспективе главную проблему представляет диоксид углерода. На его долю сейчас приходится 70% всего антропогенного (вызванного деятельностью человека) потепления, тогда как на долю метана – примерно 13%. Но в краткосрочной перспективе снижение выбросов метана даст ощутимый эффект. Кроме того, если говорить о резком изменении климата, метан вызывает особое беспокойство в связи с тем, что механизмы обратной связи, высвобождающие большие запасы метана, подействуют очень быстро.

С 1800 года концентрация метана в атмосфере выросла вдвое. Хорошей новостью является то, что в настоящее время  выбросы метана медленно снижаются.

Метановые выбросы происходят из двух главных источников. Первый – утечки природного газа, который почти полностью состоит из метана, из угольных шахт, нефтяных и газовых месторождений, газовых трубопроводов и электростанций. Другой главный источник – это гниение организмов. Растения, деревья и животные состоят из углеводов. Если они разлагаются при наличии воздуха, то углерод соединяется с кислородом, образуя углекислый газ (СО₂  ). Но если органика гниет там, где воздуха нет, то углерод (С) соединяется с водородом (Н) и образуя метан (СН₄). Это происходит с органическими отходами в захоронениях; в болотах, озерах и на затопленных рисовых полях, а также в желудках животных, медленно переваривающих пищу, особенно крупных жвачных. К счастью метановые выбросы почти из всех этих источников можно радикально и относительно легко снизить.

 

2.2.3.Метан и леса

В дискуссиях о том, как остановить глобальное потепление, о метане всегда говорится вскользь. Однако нему следовало бы уделять больше внимания. Выбросы метана можно сократить быстро, а любое их снижение даст прямой эффект. Чтобы понять различие между метаном и углекислым газом, проведем мысленный эксперимент. Если бы в следующем году мы сократили выбросы СО₂  на 80 %, то это не уменьшило бы, а только стабилизировало его количество в атмосфере, так как он слишком долго там «живет». Но допустим, что мы снизили на 80 % выбросы метана. Общее количество метана в атмосфере сократилось бы на 80 % в течение 12 лет – тот срок, за который накопленный атмосферный метан исчезает. Короче говоря, снижение выбросов метана менее важно, чем снижение СО₂ , но может дать быстрый эффект[1].

Метановые выбросы уже медленно снижаются, в то время как выбросы СО₂  все еще растут. Объясняется это тем, что первые легче уменьшить и необходимые сокращения этих выбросов не так задевают интересы корпораций. [2].

Метановые выбросы – сплошь утечки, и посчитать их трудно. Поэтому верхние оценки ежегодных выбросов метана в пять раз больше нижних. Такая большая разница говорит о том, что на самом деле никто не знает, сколько же метана поступает в атмосферу. О том, что прирост его массы снижается, мы знаем потому, что можем измерить общее количество метана в атмосфере, и оно действительно падает.

Захоронения отходов и утечки природного газа – крупнейшие источники антропогенных выбросов метана. В прошлом природный газ, часто обнаруживаемый на нефтяных месторождениях, просто выпускали или сжигали. Вследствие роста цен на газ сейчас это происходит гораздо реже, а полное прекращение подобной практики не представляет особой технической сложности. [2].

Утечка газа – более серьезная проблема, так как ликвидация стоит денег. По одной из оценок, половина выбросов метана образуется в результате утечек газа. Особенно часто утечки происходят из трубопроводов, идущих от газовых месторождений, или из труб, подводящих газ к жилым домам. Одно из решений могло бы состоять в том, чтобы проложить трубопроводы герметиком. В каких-то случаях трубопровод можно вскрыть и герметизировать изнутри, в каких-то – изолировать снаружи. Что же касается газовых труб для домов, то тут дело обстоит сложнее: их надо откапывать и изолировать или заменять. Но опять таки это дополнительные рабочие места.

Одним словом, технически ликвидировать утечки легко. Проблема в том, что это дорого.

Использование альтернативных источников энергии ликвидировало бы почти все метановые утечки. Газ просто бы оставался в земле и не шел по трубе.

Другой крупный источник выбросов метана – захоронения отходов. Технически эта проблема решается просто. Трубы выводят метан на поверхность, после чего он сжигается для отопления и иногда для генерации электричества. Сейчас это обычный метод, позволяющий владельцу свалки получить «чистую» прибыль. Вероятно, поэтому часто невелики по размер и разбросаны в пространстве, сжигание метана применяется реже. Но ничто не мешает широко применять эту технологию, с теми же прибылями, и в Азии.

Из всего это следует, что большую часть метановых выбросов можно ликвидировать за несколько лет с прямым эффектом для климата. При наличии политической воли все, что для этого требуется, - это государственное регулирование захоронений и газовых труб.

 

2.3. Водяной пар

Водяной пар Н2О — основной парниковый газ, влияние которого на тепловой режим тропосферы является наиболее значимым и с современным потеплением климата содержание его в атмосфере должно возрастать. Однако, вклад в поглощение Н₂О и облачности особенно над мегаполисами и за исключением перистых облаков, в парниковый эффект атмосферы скомпенсирован за счёт отрицательной обратной связи, обусловленной высоким альбедо облаков, которое способствует похолоданию глобального климата. Время жизни водяного пара и облаков исчисляется сутками, региональные и сезонные колебания концентрации Н2О велики, а оценка влияния Н2О на климат в глобальном масштабе сопряжёна с большиминеопределённостями и быстрыми вариациями его концентрации [4, 16].

2.3.1. Роль водяного пара в процессах общей циркуляции атмосферы

В 1997 г. предыдущие исследования динамики переходных сезонов были расширены изучением влияния аномалий гидрологического цикла на общую циркуляцию атмосферы. При этом модель общей циркуляции атмосферы использовалась сначала для инициализации в осенний сезон совместной "атмосфера-континенты аномалии" путем предварительного интегрирования модели при фиксированном (избыточном) влагосодержании атмосферы в зонах квазистационарных планетарных фронтов. Затем, были выполнены два основных численных эксперимента на 40 суток каждый для осеннего сезона: контрольный и аномальный с инициированной совместной "атмосфера-континенты" аномалией в начальных условиях, а также эксперимент с начальной аномалией только в почве (в увлажненности и температуре почвы). [31]. Стартовые поля аномального эксперимента по сравнению с контрольным отличались: сильно суженными зонами пустынь, общим похолоданием тропосферы от экватора до полюса, сильно деформированными тропосферными температурными фронтами над аридными регионами двух континентов (а также над Алеутами и Исландией) и образованием второго фронта в высоких широтах над Атлантикой и Европой. Результаты численных экспериментов показали, что в аномальном случае с начальными холодными тропосферой и поверхностью континентов и с начальным избыточным увлажнением почвы полный перенос энергии к полюсу усилился. А начальная отрицательная тропосферная температурная аномалия со временем изменилась на положительную в отдельных регионах, подтверждая тем самым сильно ослабленную сезонную скорость охлаждения атмосферы в аномальном эксперименте. В процессе интегрирования аномалии динамических полей в целом не уменьшились до конца эксперимента, однако начальные аномалии увлажненности почвы практически затухли, за исключением аномалии в Западной Сибири, подтверждая, что эта область является наиболее чувствительной в данное время года к мелиорации (в то время, как Северная Африка, Аравия и Центральная Азия показали наименьшую чувствительность к мелиорации). В рамках малоуровенной и малокомпонентной спектральной модели общей циркуляции атмосферы построена методика исследования нерегулярного поведения модели на больших интервалах времени. Методика основана на эмпирических ортогональных функциях времени; в основе ее лежит выделение главных компонентов исследуемого случайного процесса, несущих основную информацию о его поведении[17].

 

2.4.          Диоксид серы (SO2 )

Диоксид серы (SO2 ) — не относится к ПГ, но этот газ является источником сульфатного аэрозоля, который состоит из серной кислоты, частично или полностью нейтрализованной аммиаком (NH3 ), и представляет собой частицы в жидкой фазе. Сульфатный аэрозоль образуется при жидкофазной реакции SO2 с облачными частицами, при окислении SO2 радикалами ОН и в процессе конденсационного роста частиц. Общая глобальная среднегодовая эмиссия SO2 в 90-х годах прошлого века оценивалась в диапазоне от 91.7 до 125.5 млн.т. В последние годы она несколько упала. Сульфатный аэрозоль, рассеивая солнечную радиацию (поглощение солнечного излучения в видимом диапазоне спектра полностью отсутствует, имеет место лишь слабое поглощение в ближней ИК области) создает достаточно значимый отрицательныйфорсинг — 0.4±0.2 Вт/м2 [31]. SO2 образуется: при сжигании угля, нефти (79 %), биомассы (2 %), и окислении в атмосфере диметилсульфида — (СН3 ) 2S,выделяемогоморскимфитопланктоном(19 %).Время жизни в тропосфере порядка месяца. Концентрация SO2 в атмосфере сильно варьируется. [4].

Одним из важных внешних факторов, приводящих к изменению притока радиации, а следовательно, климата Земли, является стратосферный аэрозоль. Существенная часть стратосферного аэрозоля сосредоточена на высоте 18-20 км (слой Юнге). Известно, что важным источником серы для стратосферы является тропосферный карбонил сульфид (ОСS). Этот газ инертен в тропосфере, где время его жизни около года. Интенсивная хозяйственная деятельность привела к росту выбросов ОСS и, как следствие, к возрастанию содержания аэрозоля в фоновом стратосферном аэрозольном слое за последние 20 лет. Согласно оценкам, содержание аэрозоля в стратосфере увеличивается на 6% в год [19].

Основная часть аэрозоля, содержащегося в стратосфере, имеет вулканическое происхождение. Основным серосодержащим газом является сернистый газ (SO₂). Выбросы этого газа составляют 0,05 - 0,25% от общей массы извергнутого вещества. Содержание его в вулканических газах колеблется от 1 до 10%.

Прямые измерения показывают, что аэрозоль состоит в основном из незамерзающих капелек переохлаждающего раствора серной кислоты (H₂SO₄), а также из кристаллов солей серной кислоты. Образование паров серной кислоты в стратосфере происходит в основном при окислении сернистого газа. На основе оценок констант скоростей возможных реакций окисленияSO₂ (взаимодействие с кислородом, озоном, атомарным кислородом, гидроксильной группой и др.) главная роль отводится реакции сернистого газа с гидроксильной группой:

 

 

SO2 + OH →^мH2SO4

H2SO4 + М →SO3 + Н2О

SO3 + Н2О → H2SO4

 

Для верхнего аэрозольного слоя основную долю составляют крупные капли 80%-го раствора серной кислоты, а для нижнего слоя – капли с концентрацией около 60 – 65%. Это различие концентрации обусловлено неодинаковой температурой слоев.

Вулканические выбросы SO₂  в стратосферу могут вызвать локальное возрастание содержания озона и радиационное нагревание за счет усиления поглощения солнечной радиации озоном. Выбросы большого количества SO₂ на высоту менее 22 км должны приводить к уменьшению содержания озона, поскольку наличие ОН благоприятствует преобразованию NO и  NO₂ в HNO₃. Вулканические газы содержат значительное количество хлористого и фтористого водорода, которые активно участвуют в разрушении озона в стратосфере.

Поступивший в стратосферу во время вулканических извержений сернистый газ через 6 – 12 мес. приводит к увеличению общей массы  стратосферного аэрозоля и его оптической толщи в десятки раз по сравнению с фоновыми значениями. Аэрозоли рассеивают, поглощают и излучают радиацию, влияя на радиационный баланс. В зависимости от типа спектрального распределения аэрозолей и альбедо подстилающей поверхности происходит перераспределение приходящей солнечной радиации и длинноволновой радиации Земли по спектру, что приводит к нагреванию или охлаждению атмосферы. Косвенное влияние аэрозолей на радиационный баланс связано с их действием как ядер конденсации, определяющих размер частиц облака, концентрацию кристаллов льда и, как следствие, оптические свойства облаков.

 

2.5.Источники и стоки парниковых газов

Антропогенные эмиссии климатически активных веществ – парниковых газов и некоторых аэрозолей – прямо влияют на их содержание в атмосфере и, следовательно, на ее способность отражать, пропускать и поглощать лучистую энергию. [19].

Особое значение имеют такие парниковые газы: диоксид углерода (СО₂), метан (СН₄), закись азота (N₂O), тропосферный озон (О₃),  гексафторид серы (SF₆) и некоторые галоидозамещенные углеводороды. В последних атомы водорода частично или полностью замещены атомами фтора, хлора, брома или йода. Приоритетными незапрещенными международными соглашениями являются частично фторированные углеводороды HFC-23 (CHF₃), HFC-134a (CF₃CH₂F) и HFC-152a (CH₃CHF₂), а также полностью фторированные углеводороды – тетерафторметан (СF₄) и гексафторметан (C₂F₆) [23, 28].

Использование других галоидозамещенных углеводородов, обладающих существенным потенциалом в плане глобального потепления, в настоящее время регламентировано «Монреальским протоколом о веществах, разрушающих озоновый слой» (1990 г.) к «Венской конвенции о защите озонового слоя» (1985 г.).

Антропогенные эмиссии СО₂ отчасти регулируются в рамках Киотского протокола (1997.) к Рамочной Конвенции ООН об изменении климата – РКИК (1992 г.).

Прямые антропогенные эмиссии озона в атмосферу практически отсутствуют. В атмосферу поступают его химические предшественники – оксиды азота (NO_x) и ЛОС – летучие органические соединения. Их антропогенные эмиссии ограничиваются условиями широко международного регионального соглашения. Была разработана и заключена в 1979 г. «Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния». В нее вошли европейские страны, Турция, США, Канада. В рамках этой конвенции был заключен ряд протоколов о мерах по ограничению выбросов определенных веществ в атмосферу. В 1999 г. всесторонний «Протокол о борьбе с подкислением, эвтрофикацией и приземным озоном» был принят странами-участницами Конвенции. Большинству из стран-участниц были установлены максимальные значения («потолки») по ежегодным эмиссиям оксидов серы и азота, аммония и летучих органических соединений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 3. ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ

3.1. Парниковый эффект

Деятельность человека достигла уже такого уровня развития, при котором ее влияние на природную среду приобретает глобальных характер. Природные системы – атмосфера, суша, океан, - а также жизнь на планете в целом, очевидно, подвергаются возмущающим воздействиям. Мы знаем, что протяжении последнего столетия увеличилось содержание в атмосфере некоторых естественных газовых составляющих, таких, как двуокись углерода (СО₂), закись азота (N₂O), метан (СН₄) и тропосферный озон (О₃). Дополнительно в атмосферу поступали и другие газы, не являющиеся естественными компонентами глобальной экосистемы. Главные среди них – фторхлоруглеводороды. Эти газовые примеси излучают и поглощают радиацию и поэтому способны влиять на климат Земли. Все эти газы в совокупности могут быть названы парниковыми. [18].

Известно также, что главные естественные земные биомы меняются, и считается установленным, что сокращается площадь тропических лесов, хотя вопрос о скорости происходящих изменений находится пока на стадии интенсивного изучения. Менее надежны существующие документальные свидетельства каких-либо изменений морских систем, однако четко показано, что антропогенные выбросы захватывают даже глубокий океан, причем объемы выбросов в воздух и водную среду растут. Нет ничего удивительного в том, что присутствие на Земле почти 5 млрд. человек существенно меняет природные системы. С некоторым из этих изменений приходится смириться, чтобы продолжить использование жизненно необходимых человеку природных ресурсов.

Мы должны, однако, задать себе вопрос: в какой мере современное развитие хозяйства представляет угрозу для возобновляемых ресурсов Земли и представляет ли угрозу вообще? Чем в перспективе обернутся для человека изменения в морских и земных экосистемах и другие происходящие изменения? В ходе последующей дискуссии следует помнить, что проблема СО₂  (и, более того, проблема возможных изменений климата, обусловленных выбросом в атмосферу парниковых газов)не может рассматриваться изолированно. Это одна из множества подлежащих решению важных проблем окружающей среды, однако в отдаленном будущем, возможно именно она станет наиболее актуальной.

Представление о том, что климат мог меняться в результате выброса в атмосферу двуокиси углерода, появилось не сейчас, Аррениус указал на то, что сжигание ископаемого топлива могло привести к увеличению концентрации атмосферного СО₂. Ранние попытки обнаружить этот эффект не увенчались успехом главным образом из-за недостаточной репрезентативности данных. В 1950-х годах в этой области начал работать Росби, который стал энтузиастом данного направления исследований после того, как в Скандинавии было положено начало измерениям концентрации СО_2.  Занимался проблемой СО₂ и Ревел, который способствовал вовлечению Килинга в проведение программ наблюдений на Мауна-Лоа (Гавайские острова) и южном полюсе в 1957-58 г.

Примерно в то же время Ревел и Зюсс представили первую аккуратную оценку возможного увеличения концентрации СО₂ , связанного с сжиганием ископаемого топлива. Затем последовал более тщательный анализ Болина и Эриксона. Наблюдения, начавшиеся в 1957 г., ясно показывают, что концентрация двуокиси углерода (СО₂) в атмосфере увеличилась от 315 млн ^-1 (в 1958 г.) до 343 млн^-1  к 1984 г.

В настоящее время мы приблизительно знаем,  какое количество СО₂  поступило в атмосферу за счет сжигания ископаемого топлива и изменений в использовании земель (сведения лесов и расширения сельскохозяйственных площадей), и можем связать наблюдаемое увеличение концентрации атмосферного СО₂  с указанными видами деятельности человека. Поскольку продолжающееся увеличение концентрации атмосферного СО₂  может привести к изменению глобального климата, необходимо уметь прогнозировать концентрации СО₂   в будущем при разных скоростях выброса СО₂. [21].

Механизм воздействия СО₂ на климат заключается в так называемом парниковом эффекте. В то время как для коротковолновой солнечной радиации СО₂  прозрачен, уходящую длинноволновую радиацию этот газ поглощает и переизлучает поглощенную энергию по всем направлениям. Вследствие этого эффекта увеличение концентрации атмосферного СО₂  приводит к нагреву поверхности Земли и нижней атмосферы. Кроме того, выяснилось, что большое число других парниковых газов атмосферы сходным образом воздействует на радиационный бюджет Земли. Их концентрации также меняются из-за воздействий естественного и антропогенного характера. Поскольку увеличение концентраций СО₂  и других парниковых газов приводит к нагреванию поверхности Земли и нижней атмосферы, ожидаемое воздействие на климат, а также на другие характеристики и компоненты глобальной системы (например, на уровень моря и сельское хозяйство), должно рассматриваться как следствие совокупного вклада в потепление всех парниковых газов. Однако чтобы оценить их относительный вклад в потепление и смежные климатические эффекты в конкретный момент времени, нужно изучать влияние этих факторов отдельно. Основной характерной особенностью проблемы  СО₂ являются неопределенности в оценках, которые возникают при рассмотрении каждого из упомянутых выше аспектов[18].

 

3.2. Возможные последствия усиления парникового эффекта

Предположения, что последствиями хозяйственной деятельности могут стать значительные изменения климата, впервые были высказаны в конце XIX в. В 1922 г. английский геолог Р. Шерлок выдвинул идею, что эти изменения прямо связаны с содержанием углекислого газа а атмосфере, а следовательно, и с возрастающими масштабами использования ископаемого горючего топлива. [8].

На международной конференции ученых по проблеме антропогенного изменения климата, прошедшей в 1988 г. в Торонто, был сделан вывод, что последствия усиления парникового эффекта уступают лишь последствиям мировой ядерной войны. Тогда при ООН была создана межправительственная группа экспертов по проблемам изменения климата – МГЭИК (Intergovernmental Panelon Climate Change - IPCC), которая занялась всесторонними проблемами антропогенного изменения климата, прежде всего вследствие усиления парникового эффекта.

В мае 1990 г. более 300 климатологов сформулировали проблему в докладе IPCC так: «Мы уверены, что выбросы в атмосферу, вызванные человеческой деятельностью, приводят к существенному увеличению концентрации парниковых газов в атмосфере… Это повышение концентрации увеличивает парниковый эффект, что приводит к дополнительному нагреву земной поверхности…»

По мнению ряда ученых, средняя температура на планете возросла по сравнению с доиндустриальным периодом (конец XIX столетия) примерно на 0,6 ^оС. По самым оптимистическим прогнозам, к 2025 г. повышение температуры может составить 2,5 ^оС, а к концу столетия – почти 6 ^оС. Согласно наиболее распространенным оценкам, к концу XXI в. содержание  атмосферного СО₂ удвоится, что неизбежно приведет к повышению средней глобальной приземной температуры на 3 – 5 ^оС. При этом потепление ожидается более сильным в высоких широтах и, соответственно, станет более засушливым лето в умеренных широтах Северного полушария. Рассмотрим два сценария (Оптимистический и пессимистический), обусловленные усилением парникового эффекта. [25].

Среди важнейших проблем, связанных с усилением парникового эффекта и потеплением климата, выделяется проблема повышения уровня Мирового океана за счет таяния материковых ледников и морских льдов, теплового расширения океана. За прошедшее столетие уровень Мирового океана повысился на 10 – 25 см.

По расчетам специалистов IPCC  к 2025 г.  возможно повышение уровня Мирового океана еще на 0,2 – 0,3 м, а к концу наступившего столетия  - на 1 – 2 м. В докладе IPCC, прозвучавшем на заседании в Шанхае (январь 2001г.), отмечалось, что за последние 10 лет толщина ледового покрова на Северном Ледовитом океане сократилась на 40%. Если произойдет разрушение ледовитых щитов Антарктиды и Гренландии, то уровень океана повысится на 10 м (это повлечет исчезновение с карты мира десятков государств). Что касается ледникового щита Антарктиды, то его разрушение не является неизбежным, так как для таяния необходимы более высокие температуры. В любом случае, процесс таяния антарктических льдов займет весьма продолжительное время.

Прямое воздействие повышения уровня Мирового океана 0 перемещение береговой линии, в результате чего под водой окажутся многие прибрежные районы и острова, вторжение фронта соленых морских вод в пресноводные реки, засоление пресноводных прибрежных акваторий. Все эти процессы глубоко затронут человеческое общество, особенно густонаселенные приморские районы: воды затопит многие приморские города, ухудшатся условии их водоснабжения, серьезно пострадают места нереста рыб. Стони миллиона людей вынуждены будут мигрировать из прибрежных зон, дельт рек и с островов. Этот процесс может затронуть свыше 70 млн человек, живущих в прибрежных районах Китая, а затопление 15% сельхозугодий Египта и 14% плодородной земли Бангладеш приведет к вынужденному переселению 10% всего населения Египта и 60% населения Бангладеш. Пострадают и развитые страны: свыше 60% населения Нидерландов, 15% населения Японии и 50%  ее промышленности.

Потепление климата приведет к высвобождению метана, находящегося в зоне вечной мерзлоты в виде гидрата метана (твердое вещество, представляющее собой соединение кристаллов воды и поглощенного под давлением газообразного метана). По оценкам, этот резервуар содержит углерода на порядок больше, чем его находится во всей живой материи на Земле. Возможное при потеплении таяние грунтов создаст угрозу дорогам, строениям и коммуникациям, ухудшит состояние лесных массивов на вечной мерзлоте.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 4. НЕКОТОРЫЕ ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПОТЕПЛЕНИЯ КЛИМАТА И ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

4.1. Действия и противодействия по защите среды

Люди привыкли считать окружающую среду, в особенности атмосферу, чем-то вроде бездонного резервуара для выбросов загрязняющих веществ и никто не может точно предсказать, какие последствия это может повлечь за собой в будущем.

  Кислотные дожди являются опасным источником загрязнения окружающей среды. На заре интенсивного развития промышленности и транспорта никто даже представить себе не мог, что выбросы серы и азота приведут к увеличению кислотности атмосферных осадков со всеми плачевными последствиями, вроде массового закисления почв и водоемов, деградации лесов, угнетения экосистем, гибели растений и животных, заболеваний человека. [3].

    В то же время, несмотря на неопровержимость отрицательных следствий, влиятельные промышленные корпорации делали все возможное, чтобы предотвратить принятие соответствующих законодательных актов на государственном и межгосударственном уровне.

    Похожа на предшествующую и история озоновых дар. Химические компании долго настаивали на том, что истощение озонового слоя никак не связано с выбросами фреонов. Принимая во внимание тот факт, что фреоны – весьма долгоживущие химические соединения, ученые все же настояли на законодательном прекращении мирового производства фреонов. В последние годы никто уже не сомневается, что фреоны и ряд других газов вредят жизни на Земле, повышая приход ультрафиолетовой радиации на поверхность нашей планеты через «дыры» в озоновом слое. Однако даже сегодня транснациональное химическое лобби продолжает добиваться исключения из этого соглашения таких опасных веществ, как, например, метилхлороформ.

    Достойным примером образа мыслей и образа действий и решения проблемы является идеал, провозглашенный независимой международной экологической организацией ГРИНПИС: «никакое вещество не должно выбрасываться в окружающую среду если не доказана его безвредность».

    В настоящее время, когда угроза глобального потепления стала реальностью, становится справедливым высказывание, что промышленная и прочая человеческая деятельность ставит под сомнение возможность существования потомков на Земле и вообще человечества как вида. И все же, каким бы весомым это не оказалось, как и прежде будет порядок приоритетов, что имело место при решении проблемы кислотных и озоновых дыр. По-прежнему сиюминутные (в итоге частные) экономические интересы энергетических, нефтяных, химических и других корпораций выступают противовесом необходимости, прежде всего сохранения бесценного общественного капитала – живой природы и окружающей среды для будущих поколений. [14].

 

4.2.     Концепция устойчивого развития мира.

Все же проблема окружающей среды и потепления климата имеет интересную особенность, (по крайней мере, для людей, отдающих себе отчет всей серьезности) – эта проблема имеет очевидное решение. При этом никто не отрицает, что достичь решения можно тогда, когда в сознании и поведении людей наступит психологический перелом. Прежде всего, это касается межгосударственных соглашений. И в этом отношении лед тронулся. [26].

    В 1992 г. в Рио-де-Жанейро на конференции Организации Объединенных наций по окружающей среде и развитию, прозвучал вывод о том, что на пороге XXI века «человечество переживает решающий момент своей истории» и была принята концепция модели «устойчивого развития».

  Термин «устойчивое» (поддерживаемое) развитие введен в обиход комиссией под руководством норвежской общественно-политической деятельницы Х. Брунтланд. Принципы устойчивости как отмечает К.С. Лосев интегрируют три тесно связанных компонента: окружающую среду, экономику и социум в единое целое. С устойчивым развитием связана разработка и реализации такой стратегии человечества, которая обеспечивает возможность существования мирового сообщества и биосферы в состоянии равновесия, базирующегося на двух гуманитарных принципах – наследование благ и равенства возможностей. [14].

Экономический аспект устойчивого развития предполагает широкий круг мер, направленных на сохранение окружающей среды и рациональное природопользование: охрану атмосферы, борьбу с опустыниванием и засухой, сохранение лесов, биологического разнообразия, рациональное использование земельных и водных ресурсов, экологически безопасное применение биотехнологий, повышение безопасности использования токсичных химических и радиоактивных веществ, решение проблемы отходов.

 

4.3.Стратегия глобальных превентивных мер по предотвращению парникового эффекта

  Стратегия превентивных мер основана на глубоком понимании причин, вызывающих парниковый эффект и состоит в последовательности действий, устраняющих эти причины. Современный уровень знаний позволяет заключить, что антропогенный парниковый эффект на 57% обусловлен добычей и потреблением энергии, на 9% - исчезновением лесов, на 14% - промышленным производством, не связанным с энергетическим циклом. [3].

Антропогенный эффект можно рассматривать как возмущающий фактор в природной среде, пребывающий на грани состояния равновесия. Для проведения этой системы в равновесие очевидной представляется стратегия сведения к минимуму тех процессов, которые вносят максимальный вклад в развитие парникового эффекта – это, прежде всего выбросы углерода и других парниковых газов.

  По оценкам Агентства по охране окружающей Среды США (ЕРА) для стабилизации атмосферы на нынешнем уровне необходимо снизить объем выбросов следующем образом:

- двуокиси углерода на 50 – 80%

- метана на 10 – 20%

- хлорфторуглеродов (фреонов) на 75 – 100%

- окислов азота на 80 – 85%

  Поскольку разные парниковые газы вносят неодинаковый вклад в развитие парникового эффекта, возможны различные комбинации одновременного снижения эмиссий и выбора временных масштабов снижения выбросов. Порядок снижения температуры в зависимости от реализации других превентивных мер иллюстрируется ниже следующими данными (минус град. С)

 

- запрещение выпуска фреонов:                              - 0,52,

- прекращение сведения лесов:                                - 0,20,

- восстановление лесов (500-1000 млн. га)             - 0,20,

- замена угля и нефти газом:                                    - 0,28,

- консервация энергии:                                             - 0,45,

Итого:                      - 1,65.

 

Из вышеприведенных оценок в предотвращении парникового эффекта весьма влиятельна потенциальная роль консервации энергетического цикла. Мировое сообщество должно прийти к энергосберегающему будущему. При этом, суммарное мировое энергопотребление к 2025 г. не должно превышать 12 ТВт (тераватт) с перспективой развития не загрязняющих атмосферу и более дешевых возобновляемых источников энергии, таких, как ветер, солнце, биомасса. Эти виды энергии, в отличие от ядерной, не таят в себе потенциальной беды для отдельных людей и всего человечества[6].

 

4.4. Разработка мероприятий по сокращению выбросов парниковых газов от автотранспорта

Одним из основных источников выбросов парниковых газов в атмосферу является автотранспорт. Разработка мероприятий, направленных на сокращение выбросов является весьма актуальной задачей. Ключевые слова: парниковые газы, автотранспорт, мероприятия по сокращению выбросов парниковых газов, изменение климата. 

Указом Президента РФ «О сокращении выбросов парниковых газов» от 30.09.2013 г. предписано, что Правительство РФ должно «обеспечить к 2020 году сокращение объема выбросов парниковых газов до уровня не более 75 процентов объема указанных выбросов в 1990 году», а также разработать мероприятия по секторам экономики для обеспечения установленного объема сокращения выбросов. В России около 80 % всех выбросов парниковых газов происходит за счет сжигания топлива. Анализ структуры выбросов парниковых газов (на примере г. Москвы) показывает, что в мегаполисах на транспорт, приходится около трети выбросов от всех источников города, причем на автомобильный транспорт приходится более 50 % потребляемых и сжигаемых энергоресурсов, из которых более 60 % – нефтепродукты . [10].

В результате анализа основных подходов, принятых в международной практике по сокращению выбросов СО2 в автотранспорте [2] и использования наработок авторов разработаны мероприятия по снижению выбросов от автомобильного транспорта. При разработке мероприятий учитывалось несколько основных направлений работы в этой области: ‒ формирование системы учета выбросов парниковых газов, гармонизированной с системами учета принятыми в ЕС; ‒ выполнение оценки и прогноза выбросов парниковых газов на период до 2020 г. и далее; ‒ меры государственного регулирования выбросов парниковых газов.

Перечень мероприятий:

1. Разработка методических рекомендаций по интегральной системе оценки выбросов СО2 на автотранспорте, гармонизированных с существующими рекомендациями в ЕС (например с системой ForFITS).

2. Разработка методических указаний по оценке и прогнозированию выбросов парниковых газов от автотранспортных предприятий и автотранспорта на период до 2020 г. и далее.

3. Создание системы учета и оптимизация пропорций грузовых и пассажирских перевозок между различными видами транспорта, с целью снижения выбросов СО2. Снижение доли автомобильного транспорта в общем объеме грузовых и пассажирских перевозок.

4. Создание системы стимулирования и поддержки добровольных программ автотранспортных предприятий по совершенствованию логистики (например, электронные сборы с грузовиков за пользование дорогами по пробегу в километрах; преимущество при заключении договоров на транспортные перевозки при наличии добровольной системы логистики). Результатом таких программ будет экономия топлива и как следствие снижение выбросов парниковых газов.

5. Разработка и внедрение программ и нормативного обеспечения по созданию системы экологического вождения автотранспорта. Такие программы внедряются в Австралии, Канаде, ЕС, Японии, Кореи, Новой Зеландии, США. Такие программы по оценке и прогнозу сбережения топлива приводят к 5-20 % в краткосрочной и 5-10 % в долгосрочной перспективе.

6. Разработка системы электронной оплаты дорожного сбора, пропорционально дистанции пробега автомобилей. Такая система внедрена в ряде стран ЕС.

7. Реформа налогообложения автотранспортных средств. Налоги на покупку, регистрацию и ежегодно на эксплуатацию, должны быть связаны с показателями выбросов СО2.

8. Стимулирование использования для автотранспорта биотоплива и других альтернативных источников энергии.

9. Разработка и внедрение стандартов и маркировки шин, такие стандарты внедряются: в странах ЕС, Канаде, США; Японии, Корее. Предварительная оценка сбережения топлива составляет 4-5 %.

10. Разработка стандартов потребления топлива для легких грузовых машин, тяжелых грузовых машин. Такие стандарты разработаны в: Японии, США; Канаде, странах ЕС, Корее. Предварительная оценка показывает возможное сокращение потребления топлива на 2030 % в период до 2015 г.

11. Разработка и внедрение рекомендаций по сбережению топлива и применению альтернативных топлив на спецтранспорте. Спецтранспорт транспорт принадлежит в основном или федеральным, или государственным унитарным предприятиям, поэтому следует ожидать наибольшей эффективности от внедрения этих мероприятий в наиболее короткие сроки. К сокращению выбросов парниковых газов приведет также использование в качестве городского транспорта велосипедов, что довольно широко применяется в некоторых европейских странах. Для этого необходима модернизация дорог и прокладка альтернативных трасс с целью стимулирования пешеходного и велосипедного движения Реализация разработанных мероприятий приведет к значительному снижению выбросов парниковых газов автотранспортом.  [9].

 

4.5.Международные и российские тенденции перехода автомобильного транспорта на газовое топливо

Д.С. Гордеев, Институт прикладных экономических исследований Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации, лаборатория исследований отраслевых рынков и инфраструктуры - старший научный сотрудник УДК 656+338.47 ББК 39+65.37 Г-681

Аннотация В 2013 году премьер министр Российской Федерации Дмитрий Медведев подписал постановление, обязывающее к 2020 году в городах с численностью населения более 1 млн человек осуществить перевод не менее 50% общественного автомобильного транспорта на газовое топливо для снижения выбросов парниковых газов. В настоящей статье проведен анализ экономической эффективности такого перехода и анализ последствий для экологической ситуации. Основной вывод исследования заключается в том, что с экологической точки зрения принятие такого решения не приведет к значительному сокращению выбросов, однако в значительной мере позволит снизить издержки транспортировки, связанные с затратами на топливо. [15].

Решающее влияние антропогенного фактора на глобальное потепление практически не подвергается сомнению у научного сообщества, занимающегося исследованиями парниковых газов1. Согласно докладу Межправительственной группы экспертов по изменению климата, наблюдаемое с середины XX–го столетия повышение глобальных средних температур большей частью вызвано наблюдаемым повышением концентрации антропогенных парниковых газов. Россия, являясь одной из крупнейших развивающихся экономик, вносит значительный вклад в глобальные выбросы парниковых газов. Доля России в глобальных выбросах основного парникового газа СО₂ в 2012 году составила 5,2%. Помимо прямых выбросов парниковых газов от сжигания ископаемых видов топлива, существенный вклад в суммарное количество выбросов оказывают утечки метана, возникающие при добыче, транспортировке, хранении, распределении и конечном потреблении природного газа и нефти. Вклад утечек метана в общие выбросы парниковых газов в 2012 году в России составил 374 МТ СО2 эквивалента4. Суммарные выбросы парниковых газов в России в 2012 году от сжигания источников энергии и утечек парниковых газов в атмосферу составили около 2050 МТ СО2 эквивалента. По мнению экологов, сжигание ископаемых видов топлива и глобальное потепление оказывают существенное влияние на экологическую обстановку и, как следствие, на здоровье человека. Особенно остро такое влияние наблюдается в крупных городах: смог, высокая концентрация вредных веществ в воздухе и высокая температура окружающей среды приводят к росту обращений людей за медицинской помощью и росту смертности, увеличивая затраты государства на здравоохранение. Большинство развитых стран используют различные механизмы ограничения выбросов парниковых газов. Такие механизмы могут включать в себя торговлю квотами на выбросы, использование налога на выбросы, создание экономических стимулов для замещения ископаемых источников энергии на возобновляемые и т.д6. Одной из наиболее активно развивающихся международных практик по сокращению выбросов парниковых газов является замещение продуктов нефтепереработки на газовое топливо в транспортном секторе. Согласно статистике NGVA7, в 2013 году в мире было зарегистрировано 17,7 млн автомобилей на газовом топливе, однако в исследовании не учтено количество автомобилей, которые были переоборудованы на использование природного газа владельцами транспортных средств. Наибольшее количество автомобилей на газовом топливе приходится на такие страны, как Иран, Пакистан, Аргентина и Бразилия. Суммарно на данные страны приходится около 57% от всех автомобилей на газовом топливе в мире. В Пакистане доля автомобилей на газовом топливе от всех автомобилей составляет 80%. Анализ транспортного сектора в данных странах, проведенный МЭА8, выявил, что ключевыми факторами, которые повлияли на рост количества автомобилей на газовом топливе, являлись следующие: более низкая цена на газ по сравнению с продуктами нефтепереработки; развитие инфраструктуры, осуществляющей заправку автомобилей газовым топливом. [29].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проанализировав данные о парниковых газах в атмосфере, я пришла к выводу, что количество парниковых газов в атмосфере за последнее десятилетие возросло, что существенно повлияло на изменение климата.

Такое явление как парниковый эффект, прежде всего, обусловлено промышленной деятельностью  человека, так как основные составляющие данного явления метан и углекислый газ являются продуктами промышленной деятельности человека. К сожалению, многие страны не контролируют выбросы  этих газов в атмосферу, что приводит к необратимым последствиям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бажин Н.М. Метан в окружающей среде: аналит. обзор / Учреждение Рос. акад. наук Гос. публич. науч.-техн. б-ка Сиб. Отд-ния РАН. – Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, 2010. – 56с. – (Сер. Экология. Вып. 93)

2. Бажин, Н.М. Источники и стоки атмосферного метана // Химия в интересах устойчивого развития. – 1993. – Т. 1. – С. 381-396.

3. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 272 с.

4. Биненко В. И. Влияние парниковых газов, аэрозо- лей и облаков на экосистему Земли. Сборник научных трудов РГГМУ «Проблемы 9

5.                 Бримблкумб  П. Состав и химия атмосферы.  М.: Мир, 1988.  351 с.

6.                 Бродский, А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов / А.К.   Бродский. - М.: Изд. Центр «Академия», 2006. - 256 с.

7.                 Будыко М.И, Израэль Ю.А. (ред.). Антропогенные изменения климата. Л. Гидрометеоиздат, 1987.

8.                 Воробьев В.Н., Саруханян Э.И., Смирнов Н.П. Глобальное потепление – миф или реальность? // Проблемы теоретической и прикладной экологии. – Спб.: РГГМУ, 2005, с. 10-26.

9.                 Воронков, Н.А. Экология: общая, социальная, прикладная / Н.А.      Воронков. - М.: Агар, 2006. - 424 с.

10.            Графкина М.В., Сдобнякова Е.Е. Мероприятия по сокращению выбросов парниковых газов от автотранспорта, Экологические аспекты эксплуатации транспортной инфраструктуры // Сборник материалов круглого стола 2 декабря 2013 г. – М.: МИИТ, 2014. – C. 46-48.  

11.            Гудериан Н.Р. Загрязнение воздушной среды. Н.С. Гельман – ред. М.: Мир, 1979. 200с

12.            Данилова Н.А. Природа и наше здоровье. М.: Мысль, 1977. 192 с. Зинченко А.В. Международная методика инвентаризации выбросов парниковых газов. НПК Атмосфера, СанктПетер бург, 2003 г. 99с.

13.            Израэль Ю.А., Груза Г.В., Катцов В.М., Мелешко В.П. 2001 г. ,Изменения глобального климата. Роль антропогенных воздействий. Метеорология и гидрология, 2001, №5,. 5–21с.

14.            Исаев А.А. Экологическая климатология. Учебное пособие для географ. гидромет. экол. спец. вузов и колледжей. – М.: Научный мир, 2001. – 458 с.

15.            Кадастр антропогенных выбросов парниковых газов для г. Москвы. – М.: ЦЭНЭФ, 2008.

16.            Кондратьев К. Я., Биненко В. И. Влияние облачности на радиацию и климат. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 240 с.

17.            Кондратьев К. Я., Биненко В. И., Петренчук О. П. Радиационные свойства облаков, подверженных антропогенному влиянию города // Известия АН СССР, ФАО. Т. 17. № 2. С. 167–174.

18.            Ларин И.К. Химия парникового эффекта // Химия и жизнь. № 7-8, 2001, с. 46-51.

19.            Логинов, В. Ф. Глобальные и региональные изменения климата: причины и следствия / В. Ф. Логинов. – Минск : ТетраСистемс, 2008. – 496 с.

20.            Мелешко, В.П. «Потепление климата: причина и последствия / В.П. Мелешко // «Химия и жизнь - XXI век»: журнал; под ред. Л.Н. Стрельниковой. - М.: Химия и жизнь, 2007. - С.56.

21.            Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: Учеб. Пособие для вузов, а также учащихся средних школ и колледжей. –М.: ФАИР-ПРЕСС, 1999.-320 с.

22.            Нил Джонатан. Глобальное потепление: Как остановить катастрофу? Пер. с англ. И.А. Рисмухамедова / Под ред. А.П. 8. Белицкой. – М.: УРСС: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2013. – 288с.

23.            Семенов С.М. парниковые газы и современный климат Земли. М., 2004.

24.            Соловей Ю.В. Киото на пороге России. Основы системы правового регулирования выбросов парниковых газов в Рос сийской Федерации, под ред. А.В.Ханыкова. Москва. ИГ "Юрист". М., 2003. 320 с.

25.            Фрумин Г.Т. Экология и геоэкология: мифы и реальность. Монография – СП., изд. РГГМУ, 2011. – 236 с.

26.            Шталь В.А., Белов Н.Ф., Циценко Г.В. Прикладная климатология. Л. 1981. 169 с.

27.            Сicerone, R.J. Methane in the atmosphere // Global Climate Change. – N.Y.: Paragon House, 1989. – P. 91-112.

28.            Climate change 2001, IPCC, WMO / UNEP, Cambridge. Univ. press, 2001.

29.            Conférence Européenne des Ministres des Transports European Conference of Ministers of Transpor // tCEMT/CM (2006). 

30.            Etheridge, D.M. Global methane rise slow [Electronic resource] // Atmosphere. Newsletter of SCIRO Atmospheric Research.  – 1999. - №;т6. – Режим доступа: http://www.cmar.csiro.au/e-print/open/Atmosphere April99.pdf

31.            IPCC, Climate change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working group 1 to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 996 p.

32.            Methane sinks and distribution / M. A. K. Khalil, M.J. Shearer, R. A. Rasmussen // Atmospheric Methane: Sources, sinks and Role in Global Change. – Berlin : Springer Verlag, 1993. – P. 168-179.

33.            Migeotte, M.V. Methane in earth's atmosphere // J. Astrophysics. – 1948. – Vol. 107. – P. 400-403.

34.            Orbital and millennial-scale features of atmospheric CH₄ over the past 800,000 years / L. Loulergue, A. Schilt, R. Spahni [et al.] // Nature. – 2008. – Vol. 453. – P. 383-386.

35.            Renewed growth of atmospheric methane / M. Rigby, R. G. Prinn, P. J. Fraser [et al.] // Geophys. Res. Lett. – 2008. Vol. 35. – P. L22805.

36. Shoell, M. Multiple origins of methane in the earth // Chem. Geol. – 1988. Vol. 71. – P. 1-10.

37.            Интернет-источник: Изменение климата // Возможные последствия, смягчение последствий [Электронный ресурс]. - 2015. - Режим доступа: http://www.climatechange.ru.