Основные парниковые газы и их влияние на климат

Среди обсуждаемых тем в области мировой экологии на первом месте остаётся климатическая проблема. Причиной стали парниковые газы, которые имеют прямое отношение к изменению климата на планете. В обязанность каждой страны входит ежегодное предоставление докладов по учету и контролю опасных выбросов.

Источники выбросов парниковых газов

С момента образования атмосферы на планете появился парниковый эффект. Климат Земли менялся в течение миллионов лет, периодически возникали ледниковые и межледниковые периоды. Эти циклы длились десятки тысяч лет и их источниками были естественные природные процессы:

• водяной пар;
• углекислый газ;
• вулканическая активность;
• лесные пожары;
• твердые взвешенные частицы природного происхождения.

За последний век климатические изменения происходят стремительно, особенно с развитием индустриализации. К природным источникам повышения в атмосфере парниковых газов присоединились антропогенные:

• увеличение концентрации CO2;
• уничтожение лесов;
• урбанизация;
• сельское хозяйство.

Для снижения выброса летучих соединений принимают меры, включающие улучшение технологических процессов на предприятиях. Чтобы продуктивно выполнять принципы для каждой группы выбросов, их объединили в категории.

Опасный потенциал

Усиление парникового эффекта происходит ежегодно. Это связано с нарушением энергетического баланса, который основан на взаимодействии Мирового океана и атмосферы. Циркуляция водных масс и основные течения влияют на планетарный климат. Опасный потенциал имеет смена движения Гольфстрима из-за климатических изменений.

Сначала XX века доля парниковых газов продолжает расти, увеличивая интенсивность с каждым годом. Большая часть из них приходится на двуокись углерода. На сегодня именно CO2 отдается главная роль среди всех причин глобального потепления.

Для климатических процессов губительным оказывается постоянное увеличение источников метана. Среди них основные это: сокращение растительных площадей и активное развитие животноводства. В перспективе метановые выбросы более опасны (период распада 10 лет).

Итоговое пребывание половины парниковых газов в атмосфере достигает 200 лет, остальной объём поглощается растительностью, водными массами. Перемешанные парниковые газы способствуют задержанию исходящей от земной поверхности тепловой энергии.

Образование мелких аэрозольных частиц возникает из-за лесных пожаров, выбросов транспорта. Объемы, находящиеся во взвешенном состоянии приводят к замутнению слоев тропосферы и повышению облачного покрова.

Основные парниковые газы Земли

Парниковый эффект возрастает из-за кумулятивного действия основных и второстепенных парниковых газов, которые отлично перемешиваются между собой. От того какими темпами будет развиваться экономика в будущем и зависит насколько быстро изменится климат. Стремительное изменение характерно при отсутствии или несоблюдении мер, снижающих или устраняющих влияние выбросов на атмосферу.

Двуокись углерода по-прежнему главная из причин антропогенного парникового эффекта и составляет 80%. На метан приходится до 19%, другие виды до 2%. По сравнению с началом производственной революции XVIII века выброс в атмосферу CH4 и CO2 вырос с 30% до 150%. По гигиеническим стандартам ВОЗ существует предельно допустимая концентрация озона, превышение которого приводит к преждевременному старению легких.

Водяной пар

До 70% «эффекта парника» приходится на долю газа естественного происхождения. Увеличение количества водяного пара прямо пропорционально повышению температуры воздуха. Это замкнутый круг, в котором есть и благоприятное действие. Формирование облачной массы защищает атмосферу от солнечных лучей, предотвращая ее перегрев.

Углекислый газ

К природной части парникового газа добавляется большая масса CO2, которая образуется от:

• сжигания топливных ископаемых;
• разложения биомассы;
• уничтожения растительности;
• технологических процессов;
• обмена веществ в биосфере.

Определенный процент от общего количества поглощается лесами, но как источника очищения воздуха их уже не хватает.

Метан

Вторым по распространённости значится парниковый газ метан. Среди основных его источников это:

• развитие скотоводства;
• сокращение площади лесных насаждений;
• производство сельскохозяйственных продуктов;
• утечка из хранилищ при нарушении герметизации.

Хотя этот углеводород и не долговечен, но масштабное увеличение глобальных выбросов, привело к тому, что он в 23 раза сильнее задерживает тепло в атмосфере.

Тропосферный озон

Этот газ присутствует в тропосфере, стратосфере и мезосфере. Состояние стратосферного озонового слоя влияет на степень защиты от ультрафиолетового излучения. Тропосферный озон — полноценный парниковый газ, который нарушает радиационный фон Земли и способен изменять концентрацию других газов (метана).

Второстепенные парниковые газы

По распространению и концентрации в атмосфере второстепенных газов меньше, чем главных. Газообразные элементы этих групп являются озоноразрушающими. По подсчетам к середине XXI века влияние оксида азота, фреонов может быть приравнено к углекислому газу. Фторхлоруглероды — это единственный вид соединений, который не встречается в естественной среде.

Канадские исследователи из Торонтского университета открыли новый парниковый газ — перфтортриабутиламин. Он увеличивает прогрев Земли более чем в 7000 раз за 100 лет, но пока при небольших концентрационных выбросах серьезной угрозы не представляет.

Оксиды азота

Высокоочищенная продукция применяется в медицине для ингаляционного наркоза, в пищевой промышленности в качестве искусственных добавок. Неочищенные фракции применяются в двигателях внутреннего сгорания.

Но массовое проникновение оксида азота в атмосферу связано с сельскохозяйственной производительностью. Основным источником считается газ, выделяющийся из стоков животноводческих хозяйств и разложившихся в почве азотистых удобрений.

Фреоны

Эта группа углеводородов применяется в качестве аэрозолей и хладагентов для холодильных установок, кондиционеров. Превышают парниковую активность углекислого газ до 8500 раз. Многие страны отказалась от фреонов и перешли на менее опасные гидрофторуглероды.

Новый парниковый газ

Перфторуглероды образуются при изготовлении электротехники, алюминия, растворителей, хладагентов, смазочных масел. В потенциале загрязнение парниковыми газами с содержанием фтора намного опаснее.

Гексафторид серы необходим для пожаротушения, выбросы в атмосферу происходят при изготовлении электроизоляционного материала и применении в металлургии. Способен кумулировать тепловое излучение.

Расчет парниковых газов

Фактическая отчетность о выбросах входит в национальную систему оценки антропогенных воздействий многих стран. Для контроля учитывается выброс источником за длительный период (12 месяцев).

В расчет водяные парниковые газы не входят, так как связанная с ними опасность не просматривается.

Смешанные газообразные элементы долго присутствуют в атмосфере и в расчете указывается суммарный парниковый эффект.

Чтобы рассчитать ущерб экосистеме требуется:

1. Установить объем топлива, которое сжигается за год.
2. Полученное количество умножают на коэффициент выброса каждого газа по отдельности.
3. Для наблюдения итоговые коэффициенты по каждому виду пересчитывают в единицы CO2-эквивалента.
4. В итоге в отчётной документации предоставляется суммарный счет всех парниковых газов.

Пути решения проблемы

Международное сообщество постоянно разрабатывает и усовершенствует новые направления по сокращению выбросов парниковых газов. Экополитика направлена на снижение топливного потребления. Эта мера выполнима при переходе на безтопливный транспорт.

Наложение запрета на вырубку лесов влияет на улучшение состояния экосистемы, так как именно растительность поглощает до половины CO2. Сохраненные лесные участки в тропических странах оптимизировали мировые индексы по выбросу газов.

Международные экологические организации контролируют деятельность газо- и нефтеперерабатывающих компаний по метановым выбросам во многих странах.

Производство газовых водонагревателей и бойлеров по установленным европейским стандартам обязано соблюдать требования по выбросу углекислоты во время их работы.

Возобновляемая энергия — вызов парниковым газам

С экологической точки зрения все большую известность набирает биоэнергетика. Инвестиции, вкладываемые в эту отрасль неуклонно растут. Под биоэнергетикой понимают получение энергии вследствие естественных процессов, которые регулярно протекают в природе. Солнечный свет, ветер, приливы, водные потоки представляют важное значение для технических нужд.

При возобновляемой энергии работа ветряных, солнечных, гидравлических станций сопровождается «нулевой эмиссией CO2». На основе технологий энергосбережения во Франции построена фотоэлектрическая станция — Cestas. Лидерские позиции по ветроэнергетике занимают Китай и США.

Для получения биотоплива (этанола), способного ликвидировать парниковые газы от сжигания топлива во многих странах мира, выращивают энергетические культуры. В Северной Америке «зеленое топливо» вырабатывают из рисовой, зерновой целлюлозы, в Бразилии из сахарного тростника.

Уменьшение выбросов парниковых газов

С каждым годом экологическое состояние планеты ухудшается. Поэтому уменьшению выбросов в атмосферу способствуют следующие меры:

• модернизация промышленных производств;
• охрана и возобновление лесных насаждений;
• усовершенствование накопителей газообразных веществ;
• финансовое стимулирование сниженными налогами при применении энергосбережения;
• использование экотоплива и электромобилей;
• введение штрафов за загрязнение окружающей среды.

Проблема парниковых газов в России

По объему выбросов Россия расположена на 5 месте, объемная часть приходится на энергетическую отрасль (71%). Поэтому решение проблемы глобального потепления относится к обсуждаемой теме многосторонних переговоров. Готовность стран сократить выбросы выгодно России.

Среди положительных сторон участия в международных проектах значится снижение загрязнения окружающей среды в мире, развитие инновационных технологий и привлечение заграничных инвестиций.

Мировые тенденции по сокращению выбросов парниковых газов значительно проявили себя за последние 10 лет. В копилке экологической безопасности важен вклад каждого человека — это соблюдение легких условий экономии электроэнергии и высадка деревьев. Пропаганда снижения объема выбросов парниковых газов вносит ощутимое воздействие на сохранение биосферы.