Які фактори призводять до парникового ефекту

Клімат на нашій планеті в минулому періодично змінювався. За тисячі й мільони років чергувалися періоди значного похолодання й, навіть, зледеніння з теплими епохами. Нині вчені дуже занепокоєні: схоже на те, що Земля розігрівається значно швидше, ніж це було будь-коли в минулому. Це спричинено різким збільшенням вмісту в атмосфері вуглекислого газу. В земній атмосфері вуглекислий газ діє як скло в парнику: пропускає сонячне світло, але затримує тепло розігрітої Сонцем поверхні землі. Це викликає розігрівання планети, відоме під назвою парникового ефекту.

Клімат Землі залежить від багатьох факторів – одні зумовлюють потепління, інші – похолодання (додаток 5). Крива природних коливань клімату нині прямує донизу, тобто до похолодання, що перевищує тенденцію до збільшення температури за рахунок парникового ефекту. Проте найближчим часом результат взаємовпливу цих факторів має зміститися в бік зростання температури.

Останнім часом тривога вчених з приводу парникового ефекту зросла. Крім СО2 парниковий ефект викликають деякі інші гази, які називають малими домішками.

У чому ж небезпека парникового ефекту? Як свідчать розрахунки вчених, підвищення середньої річної температури Землі на 2,50С викличе значні зміни на Землі, більшість яких для людей буде мати негативні наслідки. Парниковий ефект змінить такі критично важливі перемінні величини, як опади, вітер, шар хмар, океанські течії, а також розміри полярних крижаних шапок. Внутрішні райони континентів стануть більш сухими, а узбережжя вологішими, зими – коротшими й теплішими, а літо – тривалішим і жаркішим (додаток 2).

Найнеприємнішими для людства є два наслідки парникового ефекту. Перший – значне збільшення посушливості в основних зернових районах (Україна, Кубань та ін.). Другий – це підйом рівня Світового океану на 2-3 метри за рахунок танення полярних льодових шапок. Це викличе затоплення багатьох прибережних ділянок.

Кліматичні зміни можуть відбуватися і внаслідок зміни людиною типу поверхні Землі. Заміна лісів культурними плантаціями призводить до зниження випаровування й збільшення прямої тепловіддачі. Крім того людство ще й безпосередньо підігріває атмосферу за рахунок спалювання великої кількості нафти, вугілля, торфу, а також роботи АЕС.

Таким чином, види діяльності людини, що спричинюють кліматичні зміни, мають різні наслідки. Одні з них підвищують

температуру, інші – знижують її і викликають парниковий ефект (зведення лісів, тощо).

ПОТЕПЛІННЯ НА ПЛАНЕТІ

В останні роки ми все частіше кажемо: “І що це твориться на Землі? Там повінь, в іншому регіоні — засуха і згубні пожежі, там, де десятиліттями не бачили снігу, — сніги непрохідні”.

Те, що клімат на планеті міняється, вже ні в кого не викликає сумнівів. Це наслідок “парникового ефекту”.

“Парниковий ефект” існував на планеті ще до появи людини і сприяв збереженню тепла. Сонце нагріває поверхню Землі, в результаті чого волога випаровується і у вигляді пари піднімається в більш холодні шари атмосфери. Там відбувається процес формування дощових хмар. Таким чином на Землі підтримується вологість, необхідна для росту рослин і життєдіяльності різних організмів. Рослини в свою чергу поглинають вуглекислий газ та інші парникові гази, залишаючи їх стільки, скільки необхідно для підтримання кліматичного балансу. Тобто формування клімату — це результат взаємодії сонячного випромінення, переміщення океанічних течій, росту дерев та інших рослин, а також поєднання газів, що формують атмосферу.

І найбільш важливим з них є двоокис вуглецю. Його концентрація в атмосфері збільшується за рахунок діяльності людства — в основному при спалюванні такого палива, як вугілля, нафта, газ. І вже очевидно, що збільшення концентрації двоокису вуглецю та інших газів, наприклад метану і закису азоту, уже призвело до зміни клімату.

Вчені передбачили, що в тому випадку, коли викиди двоокису вуглецю будуть залишатися на нинішньому рівні, то до 2100 року його концентрація в атмосфері зросте більш ніж вдвоє, а середня земна температура підвищиться на 1—3,5 градуса за Цельсієм. Таке збільшення може здатися незначним. Проте потрібно врахувати, що воно буде найвище за останніх 10 тисяч літ. Наслідки цього будуть драматичні — втрати врожаю, перенаселеність через міграцію з інших країн, урагани, які руйнують житло, підйом рівня океану, збільшення числа вкрай жарких і вкрай холодних днів...

Ще в 1992 році в Ріо-де-Жанейро відбувся світовий самміт з глобальних екологічних проблем. Так з’явилась угода — Конвенція ООН про зміни клімату. Її згодом підписало 165 країн, з числа яких розвинуті країни взяли на себе зобов’язання по зменшенню викидів парникових газів до рівня 1990 року.

А в 1997 році в Кіото (Японія) був підписаний Кіотський протокол, документ, згідно з яким промислово розвинуті країни до 2008—2012 року скоротять свої загальні викиди парникових газів мінімум на п’ять відсотків порівняно з 1990 роком.

Щодо України, то заступник начальника обласного управління екоресурсів Світлана Якубишена розповіла:

— У нас через значний економічний спад протягом останнього десятиліття рівень викидів знизився більш як вдвічі. А наша область не є промисловою, і серед інших регіонів в Україні за загальною кількістю викидів шкідливих речовин в атмосферу знаходиться майже в кінці списку. Серед найбільших джерел забруднення атмосфери на Волині, що вміщують парникові гази, є різного роду котельні та транспорт. Зокрема, серед котелень найбільшу небезпеку створюють ті, що працюють на вугіллі. А викиди від транспорту в області займають основне місце — 70-80 відсотків від загальних викидів. До речі, в Україні частка викидів парникових газів, що припадає на транспорт (це близько 10 відсотків), все ще набагато менша, ніж у розвинутих країнах світу (там цей показник — близько 30 відсотків).

Але, незважаючи на такі, здавалося б, обнадійливі показники, наша держава торік у лютому ратифікувала Кіотський протокол і включилась у процес виконання своїх зобов’язань. Мінекоресурсів України поставило за мету перевірити достовірність інвентаризації парникових газів за 1990—2003 роки та визначених обсягів викидів. В державі намічено розробити національну та регіональні програми заходів запобігання змін клімату.

Цікавою в цьому зв’язку є позиція неурядових екологічних організацій з питань зміни клімату. Вона полягає в обмеженні участі України у міжнародній торгівлі викидами парникових газів. Мотиви такі: торгівля викидами дасть можливість індустріальним країнам, які є відповідальними за більшу частину викидів парникових газів, виконати свої зобов’язання, не зменшуючи реальної кількості своїх викидів або навіть збільшивши їх за рахунок інших. А це ускладнить шлях до відвернення глобальних змін клімату.

Постає питання і про необхідність розробки національної програми щодо збереження лісів та раціонального використання лісових ресурсів.

Саме ліси відіграють значну роль у процесах зміни клімату. По-перше, ліс здатний поглинати парникові гази, по-друге, він відіграє важливу функцію у процесах підтримання стабільного гідрологічного балансу. Не випадково у Лісовому кодексі записано, що ліси за своїм значенням виконують переважно екологічну та соціальну функцію — водоохоронну, грунтозахисну, кліматорегулюючу, оздоровчу. І припинення суцільних рубок, впровадження нових технологій лісоведення, збільшення лісистості — все це сприятиме екологічній рівновазі, порушення якої таїть непередбачувані наслідки.

Озонові діри

Озонова діра - локальне падіння концентрації озону в озоновому шарі Землі. За загальноприйнятою в науковому середовищі теорії, у другій половині XX століття все зростаючий вплив антропогенного чинника у вигляді виділення хлор-і бромсодержащих фреонів призвело до значного потоншення озонового шару.Ці та інші недавно отримані наукові дані зміцнили висновок попередніх оцінок в тому, що перевага на користь наукових доказів свідчить про те, що спостережувана втрата озону в середніх і високих широтах в основному обумовлена ​​антропогенними хлор-і бромсодержащих сполукамиВідповідно до іншої гіпотези, процес утворення "озонових дір" може бути в значній мірі природним і не пов'язаний виключно з шкідливим впливом людської цивілізації.Озонова діра діаметром понад 1000 км вперше була виявлена ​​в 1985 року в Південній півкулі над Антарктидою групою британських вчених ((Дж. Шанклін (англ.), Дж. Фарм (англ.), Б. Гардінер (англ.)), що опублікували відповідну статтю в журналі Nature. Кожного серпня вона з'являлася, до грудня або січня припиняючи своє існування. Над Північною півкулею в Арктиці утворювалася інша діра менших розмірів. На даному етапі розвитку людства, світові вчені довели, що на Землі існує величезна кількість озонових дірок. Але найбільш небезпечна і велика розташована над Антарктикою.

2. Механізм утворення

Схема реакції галогенів в стратосфері включає реакції галогенів з озоном

До зменшення концентрації озону в атмосфері веде сукупність факторів, головними з яких є загибель молекул озону в реакціях з різними речовинами антропогенного і природного походження, відсутність сонячного випромінювання протягом полярної зими, особливо стійкий полярний вихор, який перешкоджає проникненню озону з приполярних широт, і освіта полярних стратосферних хмар (ПСО), поверхня частинок якого каталізують реакції розпаду озону. Ці фактори особливо характерні для Антарктики, в Арктиці полярний вихор набагато слабкіше з причини відсутності континентальної поверхні, температура вище на кілька градусів, ніж в Антарктиці, а ПСО менш поширені, до того ж мають тенденцію до розпаду на початку осені. Будучи хімічно активними, молекули озону можуть реагувати з багатьма неорганічними і органічними сполуками. Головними речовинами, що вносять вклад у руйнування молекул озону, є прості речовини ( водень, атоми кисню, хлору, брому), неорганічні ( хлороводень, моноксид азоту) і органічні сполуки ( метан, фторхлор-і фторбромфреони, які виділяють атоми хлору і брому). На відміну, наприклад від гідрофторфреонов, які розпадаються до атомів фтору, які, в свою чергу, швидко реагують з водою утворюючи стабільний фтороводород. Таким чином, фтор не бере участь в реакціях розпаду озону. Йод також не руйнує стратосферний озон, так як іодсодержащіе органічні речовини майже повністю витрачаються ще в тропосфері. Основні реакції, що вносять вклад у руйнування озону наведені в статті про озоновий шар.

3. Наслідки

Ослаблення озонового шару підсилює потік сонячної радіації на Землю і викликає у людей зростання числа ракових утворень шкіри. Також від підвищеного рівня випромінювання страждають рослини і тварини.

Кислотні дощі

У кінці XIX століття науковці заперечували теорію про існування кислотних дощів. У наші дні вже ніхто не сумнівається, що кислотні дощі знищують життя в різних біотопах усього світу

Вперше термін "кислотний дощ" був уведений в 1872 році англійським дослідником Ангусом Смітом. Цей вчений привернув увагу громадськості на вікторіанський смог у Манчестері. І хоча науковці того часу відкинули теорію про існування кислотних дощів, у наші дні вже ніхто не сумнівається, що кислотні дощі є однією з причин загибелі водоймищ, лісів, урожаїв і рослинності. У 1986 році у Великій Британії в атмосферу було викинуто приблизно 3 760 000 тонн двооксиду сірки - більше, ніж у будь-якій іншій західній країні. До 1993 р. Велика Британія лідирувала серед групи країн за кількостю двооксиду сірки, що викидався в атмосферу, - його викиди були більші, ніж у Франції, Німеччині, Норвегії, Швеції, Швейцарії, Данії, Австрії, Люксембурзі та Нідерландах. Згодом ані впровадження пального, що містить дуже малу кількість вихлопних газів, ані нове оснащення заводів та підприємств не зробило повітря чистішим. Високі димарі тільки продовжили процес забруднення атмосферного повітря. Досі у Європі не існує чітких правових документів, які б регулювали викиди шкідливих речовин в атмосферу і встановлювали відповідальність за таку руйнівну для природи діяльність.

Що було зроблено

У наші дні проблему кислотних дощів та ними спричинених наслідків розглядають вже на політичному рівні і в міжнародному масштабі. В результаті серйозного підходу до цієї проблеми було виконано таку роботу:

• У США максимальний вміст шкідливих речовин в чотири рази нижчий, ніж у Великій Британії. Це стало можливо тому, що місцеві автомобілі устатковані спеціальними установками, завдяки яким з вихлопних газів утримується 90-95% оксиду вуглеводна, також 70-75% інших шкідливих з'єднань.

• Десять європейських країн підписали й виконали угоду, за якою на 30-35% був зменшений викид оксиду сірки електростанціями; ще одинадцять країн до 1994 року зменшили викид оксиду сірки наполовину, а чотири країни до 1995 року досягли 65-відсоткового скорочення викиду сірчаних відходів.

• Всі нафтопереробні концерни інвестували дуже великі суми у справу переробки нафтовідходів, що залишаються після виробництва бензину.

• У Швеції та Німеччині були проведені роботи по нейтралізації вапном кислот, що потрапили з дощами в лісисті місцевості та озера.

Вода звичайного дощу є слабокислим розчином. Терміном "кислотні дощі" називають всі види метеорологічних опадів - дощ, сніг, сніг з дощем, град і туман - рН яких менше, ніж середнє значення рН дощової води, що зазвичай становить 5,6.

ПРИЧИНИ КИСЛОТНОГО ДОЩУ

Близько 300 мільйонів років тому бьльша частина поверхні Землі була вкрита тропічними лісами. Поступово дерева вирубувались, щоб добути дешеве паливо.

Відомо, що в ідеалі рН дощової води дорівнює 5,6, насправді ж в одній місцевості цей показник може відрізнятися від показника кислотності води в іншій місцевості. Це залежить від складу газів, що містяться в атмосфері регіону.

КИСЛОТНІ ДОЩІ

Кислотний дощ утворюється в результаті реакції між водою й оксидом сірки і різними оксидами азоту. Ці шкідливі речовини викидаються в атмосферу автомобільним транспортом, в результаті діяльності металургійних підприємств та електростанцій, а також при спалюванні вугілля і деревини. Вступаючи в реакцію з водою атмосфери, вони перетворюються на розчини кислот - азотистої, азотної сірчаної та сірчастої. Потім з опадами випадають на землю. Окрім шкоди, що завдається навколишньому середовищу, кислотні також дощі школять будівлям та пам'яткам культури.

ЗАГИБЕЛЬ ЛІСІВ

Багато мільйонів гектарів лісу у Європі страждають від дії кислотних дощів. Двооксид сірки є причиною загибелі більшості дерев. Забруднення повітря вихлопними газами автомобілів дуже негативно впливає на стан лісів. Навіть дорослі дерева зазнають згубної дії вихлопних газів, оскільки останні роблять їх вразливими. Уражені дерева стають нестійкими до морозів, грибкових захворювань й різних хвороб, і гинуть, всихаючи.

Зникають значні площі лісів, в них не залишається ні тварин, ні рослин. Дослідження американських вчених показують, що забруднення довкілля гальмує ріст дерев.

ЗАГИБЕЛЬ ТВАРИН

У 60-і роки XX сторіччя, перш ніж були впроваджені високі димарі і екологічний бензин, навколишнє середовище поблизу промислових районів вже було сильно забрудненим. У наші дні, коли, здавалося б, люди прагнуть зменшити масштаби забруднення, загроза знищення навколишнього середовища не зменшується. Кислотний дощ дуже негативно діє на водоймища, підвищуючи кислотність води в них до такого рівня, що гине існуюча там флора і фауна. Із збільшенням кислотності починають гинути водні рослини, позбавляючи їжі тварин - більших жителів водоймищ.

При кислотності приблизно рН 6 гинуть прісноводні креветки. Коли кислотність підвищуються ще більше, гинуть донні бактерії, які розкладають органічні речовини й листя, й органічне сміття починає скупчуватися на дні. Потім гине весь планктон, що становить основу харчового ланцюга водоймища.

Коли кислотність досягає рН 4,5, гине риба, більшість жаб і комах. В Шотландії, Норвегії, Швеції, Канаді і на сході США вже загинуло багато видів риб.