Что является источником выбросов пг
Парниковые газы в атмосфере и их влияние на климат Земли
Парниковые газы – это газы с высокой прозрачностью в видимой части теплового инфракрасного диапазона. Концентрации углекислого газа, метана, озона и закиси азота являются основными парниковыми газами Земли.
Увеличение их в нижних слоях атмосферы ведет к чрезмерному парниковому эффекту, что является основной причиной глобального потепления и предвестником экологической катастрофы.
Что такое парниковый эффект
Естественное явление, которое приводит к увеличению концентраций в воздухе парниковых газов и повышению температуры на поверхности планеты получило название парникового эффекта.
Из-за этого нижние слои в атмосфере нагреваются, а, следовательно, температура окружающего воздуха повышается, нарушая допустимые нормы.
Подобное явление напоминает обыкновенный парник или теплицу, которые удерживают тепло на огороде. Роль плёнки в этом случае играет углекислый газ, концентрация которого постоянно растет.
Причины парникового эффекта
Изменение теплового баланса на планете происходит из-за превышения выбросов определенных газов, в результате их накопление в слоях атмосферы приводит к развитию парникового эффекта. Это накопление и является главной причиной данного явления.
Постоянное воздействие солнечной радиации и тепловой энергии на нашу планету нагревают поверхность Земли до определенной температуры. Часть этого тепла отражается, а некоторая доля поглощается парниковыми газами, что в свою очередь приводит к повторному излучению.
Таким образом по закону сохранения энергии должна складываться сбалансированная и рациональная система обмена. Но радиационный баланс нарушает деятельность человека, которая пагубно влияет на состав воздуха Земли, что ведет к необратимым последствиям.
Выделение углекислого газа, метана, закиси азота, хлорфторуглеродов, а также выброс их в атмосферу провоцируют следующие виды деятельности человека:
Источники парниковых газов
Различают две категории источников выбросов:
Естественные
В начале формирования климата Земли, источниками были естественные природные процессы, например, парниковый эффект распространялся вследствие активной вулканической деятельности. Огромные массы выбросов водяного пара и углекислого газа задерживались в атмосфере.
При этом наблюдался гиперпарниковое воздействие, которое нагревало поверхность Мирового океана.
Только благодаря зеленой растительности, поглощающей в результате фотосинтеза углекислый газ из атмосферы, удалось стабилизировать температурный режим планеты.
Антропогенные
Однако в процессе глобальной индустриализации появилось большое количество промышленных производств, заводов и электростанций, которые вызвали изменение всего процесса и в отдельности химического состава парниковых газов.
Некоторые из газов выделяются естественным путем в результате масштабных лесных пожаров, извержения вулканов и биологических процессов.
В ходе промышленной революции на рубеже 19-20 вв., люди засоряли атмосферу колоссальным количеством выбросов газа. Подобное увеличение стало отправной точкой к чрезмерному накоплению.
Основные парниковые газы
Индустриальное развитие и экономическая деятельность человека ведет к постоянно растущему образованию примесей, создающих губительный парниковый эффект.
Водяной пар
Одним из основных газов природного происхождения является водяной пар, составляющий 60% от всего парникового явления.
Главной причиной в образовании этой глобальной проблемы стало повышение температуры воздуха, что привело к увеличению содержащейся в атмосфере влаги при сохранении относительной влажности.
Именно это и стало толчком для усиления парникового эффекта, а температура продолжает расти и по сей день. На сегодня температура на 1,5ºС больше нормы и, если гипотетически остановить все заводы мира, выбрасывающие вредные газы, то она еще не изменится в течение 20 лет.
Это говорит о серьезности проблемы.
Углекислый газ
Но самое неблагоприятное влияние на климат оказывает углекислый газ (СО2), источниками которого становятся вулканы с их выбросами и человек со своей активной деятельностью.
Растительность, поглощающая СО2 в процессе фотосинтеза, является самым важным, созданным природой хранилищем этого газа.
Тропосферный озон
Принадлежащий к числу парниковых газов озон в слоях тропосферы, непосредственно влияет на наш климат через поглощение волн радиации Земли и Солнца.
Посредством химических реакций, он изменяет объемы прочих парниковых газов, к примеру, метана (CH4). Тропосферный озон отвечает за образование важного окислителя парниковых газов – радикала ОН.
Метан
В качестве антропогенных источников CH4 выступают пищеварительная ферментация муската, рисоводство, горение больших объемов биомассы.
Публикация «Глобальный бюджет по метану на 2000–2017 годы» в научном журнале.
Он гораздо вреднее CO2, но содержание данного газа в атмосфере гораздо меньше.
Антропогенные парниковые газы
Остальные газы антропогенного происхождения – это оксид азота и фреоны. Они также потенциально опасны для нашей экологии, хотя воздействия их в существующих концентрациях в настоящее время изучено не до конца.
Фреоны
Фреоны или хладагенты, представляют собой углеводороды с различными характеристиками, без которых невозможна работа современных холодильных установок, а без холодильников жизнь для современного человека очень сильно усложнится.
Источниками фреонов и хладонов являются также рефрижераторные установки, системы кондиционирования воздуха и аэрозоли (дезодоранты и прочие).
| Производитель фреонов | Объем производства |
|---|---|
| США | 31% |
| Западная Европа | 30% |
| Япония | 12% |
| Россия | 10% |
| Китай | 10% |
Исследования показывают, что хлор и бром, которые содержат фреоны, разрушительно действуют на озоновый слой, образуя при этом некие озоновые дыры. Учитывая защитную функцию озона в задержке ультрафиолетового излучения от солнца, приходит понимание опасности истончения слоя – ультрафиолет губителен для нас.
Оксиды азота
Оксиды азота находятся в атмосфере благодаря естественным биологическим реакциям в почве и воде.
Свою лепту в выделение N2O в воздух способствует и само производство минеральных удобрений.
Галогенированные углеводороды
Галогенированные углеводороды – это некоторая органическая связка «углерод-галоген». Получение этих соединений происходит в результате промышленного синтеза.
Галогенирование ароматических углеводородов.
Хоть и концентрации достаточно малы, но имеют высокий потенциал глобального потепления (ПГП). К тому же их количество в связи с активной деятельностью человека ежегодно растет, оказывая негативное влияние на биогеоценоз (совокупность живых организмов) нашей планеты.
Эмиссия
Для контроля за эмиссией парниковых газов была сформирована специальная система мониторинга, отчетности и проверки объема выбросов.
В ходе работы данной системы был разработан способ снижения эмиссии парниковых газов. Он заключался в широком применении преимущественно альтернативных источников энергии, таких как ветровые и солнечные энергоустановки.
Важно отметить, что вопрос эмиссии парниковых газов является актуальным для множества государств и тем самым приобретает мировой характер. Регулярно проводятся межгосударственные сравнения депонирования и антропогенной эмиссии парниковых газов.
Диаграмма стратегии снижения выбросов парниковых газов в России.
Оценки и показатели эмиссии CO2, основанные на материалах по лесам и болотам различных государств, а также свободной статистики парниковых газов по материалам совещания в Киото 1997 года, регулярно фиксируются мировым сообществом.
Карта выбросов
На просторах интернета существуют различные сервисы и приложения для наблюдений за выбросами. Мониторинг представлен как в реальном времени, так и в архивном варианте.
Выше представлен снимок ситуации по выбросам в территории Европы, согласно подстанциям, фиксирующим данные значения.
Как рассчитываются выбросы парниковых газов
Расчет и оценка выбросов в атмосферу парниковых газов имеет сложные формы и методики. В рамках общего среднего рассмотреть их все затруднительно, поэтому воспользуемся небольшой методикой расчета выбросов от сжигания топлива автомобилями.
Расчет выбросов в ДВС производится с учетом типа ДВС.
Формула выглядит следующим образом:
Согласно таким методикам, при ежедневном пробеге в 100 км одним автомобилем, выбрасывается 121 г СО2 на 1 км. Например, за всего лишь один рейс самолет выкидывает в атмосферу в среднем 7 тонн газов.
Что способствует усилению парникового эффекта
Усилению способствует изменения в климате, которое заключается в изменении температуры и интенсивности выпадающих осадков.
Из-за глобального потепления тают ледники и повышается уровень моря, возникают угрозы биологическому разнообразию, гибнут посевы, пропадают различные источники пресной воды.
Однако более опасной проблемой парниковый эффект станет в будущем, достигнув угрозы всеобщей экологической катастрофы. Многие территории нашей планеты и так склонные к засухе станут абсолютно не жизнеспособными, люди начнут массово мигрировать в другие регионы.
Это неизбежно приведёт к социально-экономическим проблемам. Кроме того, произойдёт следующее:
Влияние на климат
Парниковый эффект – это глобальный экоресурс, оказывающий влияние на климат.
Он безусловно вызовет климатические изменения, которые могут сопровождаться смешением климатических зон, что приведет к уменьшению отражающей способности поверхности земли, ледников и водоёмов.
Атмосфера станет непроницаемой для теплотрассы, и последствия приобретут глобальный характер.
Неизбежное повышение температуры воздуха и уровня Мирового океана в результате таяния ледников и морских льдов приведёт к тепловому расширению вод океана.
Воздействие на человека
Данные климатические изменения окажут сильнейшее воздействие на человека.
Активизируются процессы заболачивания, и ухудшится состояние лесных массивов. Данные последствия приведут к большим проблемам коммуникации и нарушат промышленные процессы, необходимые для поддержания жизнедеятельности человека.
Изменение климата приведет к ухудшению здоровья людей. Резкие смены температурный баланса, изменение влажности или наоборот засушливости приведет к массовой сонливости, недомоганию, обострению сердечно-сосудистых, респираторных и других заболеваний.
Так, сокращение производства продуктов питания неизбежно приведет к недоеданию и голоду.
Ярким примером последствий воздействия парникового эффекта является засуха в Африке.
Повышение температуры создаст благоприятную атмосферу для размножения опасных для человека животных и насекомых (например, энцефалитных клещей и малярийных комаров), являющихся переносчиками опаснейших заболеваний.
Таким образом, можно сделать вывод, что последствия парникового эффекта напрямую взаимосвязаны с человеком и его жизнедеятельностью. Если люди не будут придавать огласке данную экологическую проблему и не попытаются решить ее совместными усилиями, то это приведёт к гарантированному уничтожению всего живого на нашей планете.
Меры по снижению парникового эффекта
Наиболее эффективными мерами по снижению парникового эффекта на сегодняшний день являются:
Текущее состояние климата и прогнозы
Изменение климата на Земле уже ярко выражено: аномальная жара в регионах, суровые зимы в местах, где раньше этого не замечалось.
По проведенным исследованиям ученых, 2015 год отметился увеличением средней температуры на 1,02 градуса. Она оказалась выше той температуры, которая фиксировалась в 19 веке, когда только начинались наблюдения за температурными наблюдениями. Этот порог, всего лишь в 1 градус, был превышен впервые за все наблюдения.
Многие ученые считают, что к такому повышению привела деятельность человека. Отмечено, что за первое десятилетие 21 века наблюдался самый массовый рост выбросов в атмосферу за последние 30 лет.
Всемирная метеорологическая организация отметила, что уже через 4 года, концентрация парниковых газов побила антирекорды.
Модель прогноза глобального потепления.
На сегодня имеются положительные сдвиги в этих вопросах. Учёные отмечают роль возникшей пандемии COVID-19, которая затормозила негативные парниковые процессы. Производство встало, спрос на уголь и нефть значительно снизился, пробег автомобилей резко упал, перелёты и различные поездки в путешествия свелись к минимуму.
Все это существенно сократило выбросы главного парникового газа – диоксида углерода. Однако данная положительная динамика носит временный и неустойчивый характер, так как пандемия уже сейчас постепенно идёт на спад, а резкое возобновление и нарастание производства, чтобы вернуться хотя бы к прежним показателям, сыграет еще более пагубным воздействиям.
Прогнозы учёных тем временем весьма неутешительны. Они утверждают, что отсутствие или вялотекущая работа по охране среды государств, приведет к повышению среднегодовой температуры на 3,7-4,8 С уже к 2100 году.
В борьбу за сохранение климата на Земле, помимо ООН, включились и знаменитости. Так голливудский актер Леонардо де Каприо жертвует свои гонорары в различные экологические мероприятия.
В своих блогах и соцсетях он акцентирует внимание сообщества на катаклизмы, подчеркивая халатное отношение некоторых руководителей на существующие проблемы. В результате титанических усилий официальных лиц на обращение внимания на данные проблемы происходят некоторые сдвиги в положительную сторону.
Положительное воздействие на климат произошло благодаря установке современных очистных сооружений на заводах, прекращению сжигания попутных газов, закрытию части предприятий из-за кризиса.
Проблема в России
Россия активно участвует во всемирных программах по борьбе с выбросами парниковых газов, оказывающих отепляющее влияние на климат. В рамках Киотского протокола и Рамочной конвенции ООН наша страна принимает комплекс мер, направленных на решение экологической проблемы.
Однако, согласно официальным данным, в настоящий момент Россия находится на уровне выбросов около 52% от показателей 1990 года.
Достаточно серьезны социальные последствия изменения климата для России. В ряде регионов России участились засухи, изменился паводковый режим, увеличиваются площади заболоченных земель, сокращаются зоны уверенного земледелия. Все это наносит значительный урон относительно бедным слоям населения, связанным с аграрным сектором.
Интересные факты о парниковом эффекте
Явление парникового эффекта помимо Земли существует и на других планетах. Так, на Венере зафиксирован сильнейший парниковый эффект. Учёные считают, что гиперболизация и усиление этого эффекта происходит из-за отсутствия океанов и морей на планете.
Поверхность планеты Венера.
В результате такого сильного парникового эффекта атмосфера Венеры практически полностью состоит из углекислого газа и разогревается до 475С.
Парниковый эффект необходим для поддержания нормальной температуры на Земле. Если бы данного явления не было, то температура была бы всегда минусовой и жизнь на планете оказалась невозможна.
Согласно исследованиям синоптиков, к 2080 году климат в Сибири может сильно измениться. Термометр начнёт показывать преимущественно плюсовые значения. В Сибири потеплеет. Количество осадков вырастет на 140 мм в год, а площадь вечной мерзлоты сократится в несколько раз.
Впервые о парниковом эффекте заговорили в 1827 году. Именно тогда учёный Жозефом Фурье изложил механизм скопления парниковых газов и образования вследствие парникового эффекта.
Геологи утверждают, что сегодняшние тенденции потепления повлияют в будущем на уровень моря. Он повысится на 20-60 сантиметров к концу столетия.
Согласно подсчётам исследователей, арктические льды сократились на 15% с 1950 года, а средняя продолжительность их существования сократилась.
Источники выбросов парниковых газов
Парниковые газы поглощают тепловую энергию и делают планету теплее. На деятельность человека приходится почти весь прирост парниковых газов в атмосфере за последние 150 лет.
Самым крупным источником выбросов парниковых газов в результате деятельности человека является сжигание ископаемого топлива для выработки электроэнергии, тепла и транспорта.
Основными источниками выбросов парниковых газов являются:
Транспорт
(Примерно 28% от выбросов парниковых газов)
Наибольшая доля выбросов парниковых газов приходится на транспортный сектор. Выбросы парниковых газов от транспорта в основном происходят в результате сжигания ископаемого топлива для наших автомобилей, грузовиков, кораблей, поездов и самолетов.
Более 90 процентов топлива, используемого на транспорте, производится на нефтяной основе, которая включает в себя в основном бензин и дизельное топливо.
Производство электроэнергии
(Около 27% выбросов парниковых газов)
Производство электроэнергии генерирует вторую по величине долю выбросов парниковых газов. Примерно 63% нашей электроэнергии производится за счет сжигания ископаемого топлива, в основном угля и природного газа.
Промышленность
(Около 22% от выбросов парниковых газов)
Выбросы парниковых газов в промышленности происходят в основном в результате сжигания ископаемого топлива для получения энергии, а также в результате определенных химических реакций, необходимых для производства товаров из сырья.
Жилищно-коммунальное хозяйство и предприятия
(Примерно 12% от выбросов парниковых газов)
Выбросы парниковых газов на предприятиях и в жилых домах происходят в основном в результате сжигания ископаемого топлива для отопления, использования некоторых продуктов, содержащих парниковые газы, а также при обращении с отходами.
Сельское хозяйство
(Около 10% от выбросов парниковых газов)
Выбросы парниковых газов в сельском хозяйстве происходят от животноводства, например, от коров и сельскохозяйственных угодий.
Луга и леса
(Около 11% от выбросов парниковых газов)
Земельные площади могут выступать в качестве поглотителя (поглощающего CO2 из атмосферы) или источника выбросов парниковых газов. Однако с начала 90-х леса и другие земли являются чистыми поглотителями, т.е. они поглотили больше CO2 из атмосферы, чем выбросили.
Тенденции выбросов парниковых газов
С 1990 года валовые выбросы парниковых газов выросли на 3,7%. Из года в год выбросы могут увеличиваться и уменьшаться под влиянием изменений в экономике, ценах на топливо и других факторов.
Рост выбросов CO2 от сжигания ископаемого топлива стал результатом действия множества факторов, в том числе увеличения энергопотребления вследствие возросших потребностей в отоплении и охлаждении из-за нестабильного климата.
Парниковые газы. Справка
Парниковые газы – газообразные составляющие атмосферы природного, или антропогенного происхождения, которые поглощают и переизлучают инфракрасное излучение.
Водяной пар – самый распространенный парниковый газ – исключен из данного рассмотрения, так как нет данных о росте его концентрации в атмосфере (то есть связанная с ним опасность не просматривается).
Диоксид карбона (углекислый газ) (СО2) – важнейший источник климатических изменений, на долю которого приходится, по оценкам, около 64% глобального потепления.
Основными источниками выброса углекислого газа в атмосферу являются производство, транспортировка, переработка и потребление ископаемого топлива (86%), сведение тропических лесов и другое сжигание биомассы (12%), и остальные источники (2%), например, производство цемента и окисление моноксида углерода. После выделения молекула двуокиси углерода совершает цикл через атмосферу и биоту и окончательно поглощается океаническими процессами или путем длительного накопления в наземных биологических хранилищах (т.е. поглощается растениями). Количество времени, при котором примерно 63% газа выводится из атмосферы, называется эффективным периодом пребывания. Оцениваемый эффективный период пребывания для углекислого газа колеблется в пределах от 50 до 200 лет.
Метан (СН4) имеет как природное, так и антропогенное происхождение. В последнем случае он образуется в результате производства топлива, пищеварительной ферментации (например, у скота), рисоводства, сведения лесов (главным образом, вследствие горения биомассы и распада избыточной органической субстанции). На долю метана приходится, по оценкам, примерно 20 % глобального потепления. Выбросы метана представляют собой значительной источник парниковых газов.
Закись азота (N2O) – третий по значимости парниковый газ Киотского протокола. Выделяется при производстве и применении минеральных удобрений, в химической промышленности, в сельском хозяйстве и т.п. На него приходится около 6 % глобального потепления.
Перфторуглероды – ПФУ (Perfluorocarbons – PFCs).Углеводородные соединения, в которых фтор частично замещает углерод. Основными источниками эмиссии этих газов являются производство алюминия, электроники и растворителей. При алюминиевой плавке выбросы ПФУ возникают в электрической дуге или при так называемых «анодных эффектах».
Гидрофторуглероды (ГФУ) – углеводородные соединения, в которых галогены частично замещают водород. Газы, созданные для замены озоноразрушающих веществ, имеют исключительно высокие ПГП (140 11700).
Гексафторид серы (SF6) – парниковый газ, использующийся в качестве электроизоляционного материала в электроэнергетике. Выбросы происходят при его производстве и использовании. Чрезвычайно долго сохраняется в атмосфере и является активным поглотителем инфракрасного излучения. Поэтому это соединение, даже при относительно небольших выбросах, обладает потенциальной возможностью влиять на климат в течение продолжительного времени в будущем.
Парниковый эффект от разных газов можно привести к общему знаменателю, выражающему то, насколько 1 тонна того или иного газа дает больший эффект, чем 1 тонна CO2. Для метана переводной коэффициент равен 21, для закиси азота 310, а для некоторых фторсодержащих газов несколько тысяч.
Рекомендованные направления политики и меры по сокращению выбросов парниковых газов, определенные в Киотском протоколе, включают в себя:
1. Повышение эффективности использования энергии в соответствующих секторах национальной экономики;
2. Охрана и повышение качества поглотителей и накопителей парниковых газов с учетом своих обязательств по соответствующим международным природоохранным соглашениям; содействие рациональным методам ведения лесного хозяйства, облесению и лесовозобновлению на устойчивой основе;
3. Поощрение устойчивых форм сельского хозяйства в свете соображений, связанных с изменением климата;
4. Содействие внедрению, проведение исследовательских работ, разработка и более широкое использование новых и возобновляемых видов энергии, технологий поглощения диоксида углерода и инновационных экологически безопасных технологий;
5. Постепенное сокращение или устранение рыночных диспропорций, фискальных стимулов, освобождения от налогов и пошлин, и субсидий, противоречащих цели Конвенции, во всех секторах – источниках выбросов парниковых газов, и применение рыночных инструментов;
6. Поощрение надлежащих реформ в соответствующих секторах в целях содействия осуществлению политики и мер, ограничивающих или сокращающих выбросы парниковых газов;
7. Меры по ограничению и/или сокращению выбросов парниковых газов на транспорте;
Ограничение и/или сокращение выбросов метана путем рекуперации и использования при удалении отходов, а также при производстве, транспортировке и распределении энергии.
Данные положения Протокола носят общий характер и предоставляют Сторонам возможность самостоятельно выбирать и реализовывать тот комплекс политики и мер, который будет в максимальной степени соответствовать национальным обстоятельствам и приоритетам.
Основной источник выбросов парниковых газов в России – энергетический сектор, на который приходится более 1/3 совокупных выбросов. Второе место занимает добыча угля, нефти и газа (16%), третье – промышленность и строительство (около 13%).
Таким образом, наибольший вклад в снижение выбросов парниковых газов в России может внести реализация огромного потенциала энергосбережения. В настоящее время энергоемкость экономики России превышает среднемировой показатель в 2,3 раза, а средний показатель для стран ЕС – в 3,2 раза. Потенциал энергосбережения в России оценивается в 39–47% текущего потребления энергии, и, в основном, он приходится на производство электроэнергии, передачу и распределение тепловой энергии, отрасли промышленности и непроизводительные энергопотери в зданиях.
Материал подготовлен на основе информации открытых источников