GEOGRAPH (739402), страница 2
Текст из файла (страница 2)
По общей продуктивности меловая растительность едва ли существенно отличалась от современной, так как слабая облесенность экваториальной зоны могла компенсироваться полярными лесами. Вместе с тем мощный вулканизм мелового периода, в десятки раз превышавший современную вулканическую активность, служил источником парниковых газов, не уступавшим техногенному.
Таким образом, мы подошли ко второму разделу, доказав, что в создании парникового эффекта играют роль как природные так и антропогенные источники.
3.2 Основные загрязнители атмосферы
3.2.1 природные источники
При извержениях вулканов вместе с лавой из них изливается и углекислый газ в таком изобилии, что после одного извержения Везувия им было задушено тысячи зайцев и других маленьких животных. В то же время колодцы и погреба в Неаполе, далеко отстоящем от вулкана оказались наполненными углекислым газом. Углекислый газ постоянно выделяется сильными струями из почвы даже в таких местностях, где вулканическая деятельность давно прекратилась.
Сколько столетий функционирует в качестве постоянно действующего генератора углекислого газа неаполитанская “Собачья пещера”, без упоминания о которой не обходился ни один учебник химии и географии, вряд ли можно определить это; “чудо природы” упоминалось не только Ван-Гельмгольтом, но и в “Естественной истории” Плиния, созданной в начале нашей эры. Такие же пещеры существуют в Иеллоустонском заповеднике (США). Птицы и насекомые, залетающие в них в поисках убежища, гибнут. Громадные количества углекислого газа доставляются из недр Земли в атмосферу и ключами, изливающимися в местностях, где действуют или когда-то действовали вулканы.
Природные источники углекислого газа называются мофетами. Мофеты характерны для последней, поздней стадии затухания вулканов, в которой находится в частности знаменитый кавказский вулкан Эльбрус. Поэтому там наблюдаются многочисленные выходы пробивающихся сквозь снега и льды горячих источников, насыщенных углекислым газом. Наиболее известные из минеральных источников (углекислотных) находятся в Кисловодске (Назран), где они используются в лечебных целях (лечение желудочно-кишечного тракта).
Вне земного шара углекислый газ обнаружен спектроскопическим путем в атмосфере Венеры. Атмосфера ближайшей к Земле планеты лишена кислорода и водяных паров и полностью состоит из углекислого газа. При атмосферном давлении, составляющем около половины давления, господствующего на нашей планете, и средней температуре около 70°C Венера являет нам, примерный вид Земли, какой она была до появления на ней растительного покрова.
3.2.2 авиация
Группа Л. Майкелис – управление энергетических технологий, Харуэлл, Великобритания (ж. “Природа” № 2, 1993г.) пересмотрела выводы о поступлении парниковых газов в атмосферу, сделанные в 1990 году Межправительственной комиссией по изменению климата.
По их мнению: самолеты способствуют парниковому эффекту в восемь раз сильнее автомашин и в 22 раза больше, чем междугородний электрический железнодорожный транспорт. На каждое пассажирское место в самолете “приходится” 684 грамма углекислого газа на 1 км проделанного пути, на одного пассажира легковой машины, прошедшего то же расстояние – лишь 83 грамма, а скоростного электропоезда – 31 грамм. Так из таб. 1 видно, сколько выбрасывается углекислого газа в двигателях космического корабля “Шаттл” за 1 полет.
| продукты сгорания, кг | высота приземного пограничного слоя | тропосфера | стратосфера |
| CO2 | 0 – 0,5 | 0,5 – 1,3 | 13 – 50 |
| 55075 | 172570 | 147684 |
Таблица 1, Количество углекислого газа в слоях атмосферы.
Особое беспокойство вызывает большое оксидов азота, выделяемых авиадвигателями во время полетов на высоте 10-12 км. Подвергаясь там фотохимическим реакциям, этот газ образует озон, порождающий парниковый эффект. На уровне Земли 1 грамм газа по воздействию втрое превосходит то же количество углекислого газа, а в верхних слоях атмосферы в 335 раз больше. В первую очередь это связано с более низкими температурами верхней атмосферы, замедляющими химические реакции и тем самым парниковое воздействие таких, как озон, газов со сравнительно коротким сроком “жизни”.
Выбросы оксидов азота ответственны примерно за 2/3 всех поставляемых самолетом парниковых газов; остальные на “совести” углекислого газа. Наибольшее воздействие на температуру Земли, имеет озон, находящийся на высоте около 12 км, где проходит основная часть самолетов.
Таким образом, хотя самолеты в Европе производят видимо, не более 3% выброса оксидов азота, их вклад в парниковый эффект равен вкладу всех иных источников этого газа. Проблема усугубляется быстрым ростом авиасообщений: количество самолетов, садящихся или взлетающих, например, в аэропортах Великобритании, за последние 20 лет удвоилось.
Но проблему уже пытаются решать. Как известно, основная часть оксидов азота авиапроисхождения образуется в двигателе при температуре 1700°C. Ведущая авиастроительная компания “Роллс-Ройс” (Великобритания) начала разрабатывать двигатель, сжигающий топливо в несколько этапов – без высоких температур, но с прежней эффективностью.
До сих пор авиаконструкторы, повышая эффективность в расходовании горючего, шли по пути увеличения давления и температур, в результате выброс углекислого газа сократился, но возросло поступление в атмосферу оксидов азота. По оценкам специалистов, полная смена концепций и налаживания выпуска экологически чистых самолетов потребует не только больших затрат, но и длительного времени.
3.2.3 машиностроительное предприятие
Современное машиностроение развивается на базе крупных производственных объединений, включающих заготовительные и кузнечно-прессовые цехи, цехи термической и механической обработки металлов, цехи покрытий и крупное литейное производство.
Наиболее крупными источниками пыле- и газовыделения в атмосферу в литейных цехах являются вагранки, печи, участки складирования и переработки шихты.
Газовыделения углекислого газа при заливке металлом форм и их охлаждении можно определить по данной таблице 2.
| вещество | удельные газовыделения для марки связующего вещества мг/кг смеси·час | ||
| ОФ - 1 | БС - 40 | УКС | |
| диоксид углерода CO2 | 688 | 3260,0 | 8563,0 |
| для сравнения оксид углерода CO | 920,0 | 496,0 | 1921,0 |
Примечание:
1. ОФ-1, БС-40, УКС – это смолы для скорейшего затвердевания состава.
2. 80% газовыделения всех вредных веществ приходится на первые 20 минут после заливки металла в формы.
3.2.4 ТЭС
Ежегодно в окружающую среду нашей планеты поступает до 2·1020 Дж теплоты, что сопровождается выбросом в атмосферу 18·109 тонн углекислого газа. Основными источниками тепловых выбросов являются процессы сжигания органического топлива (нефти, газа на ТЭС) и объекты ядерной энергетики (АЭС). Тепловые выбросы приводят к росту среднегодовой температуры атмосферы на Земле, снижению снежно-ледяного покрова и, как следствие, к уменьшению отражательной способности (альбедо) планеты. Все это стимулирует дальнейшее повышение средней температуры земной поверхности. По данным Национальной академии наук США, к середине 21 века температура атмосферы Земли возрастет примерно на 5,5°C. Поэтому за счет таяния ледников и полярных льдов в ближайшие 25 лет ожидается повышение уровня Мирового океана на 10 см.
Анализ выбросов теплоты в атмосферу от совокупности промышленных объектов на региональном уровне показывает, что характерно наличие регионов с тепловыделением от 10-20 Вт/м2 площадью до 104 км2.
3.2.5 транспорт
Автотранспорт также является источником загрязнения атмосферы, количество машин непрерывно возрастает особенно в крупных городах; а вместе с тем растет валовой выброс вредных продуктов в атмосферу. Автотранспорт в отличие от промышленных предприятий относится к движущимся источникам загрязнения.
Токсическими выбросами ДВС (двигателя внутреннего сгорания) являются отработавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака.
Основная доля токсичных примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. Исследования состава отработавших газов ДВС показывают, что в них содержится несколько десятков компонентов, некоторые из них в таблице 3.
| компоненты | содержание компоненты, объем доли, % | примечание | |
| CO2 N2 CO CnHm | 5,0-12,0 74-77 0,5-12,0 2,0-3,0 | 1,0-10,1 76,0-78 0,01-0,50 0,009-0,5 | нетоксичны токсичны |
В целом 50% выбросов диоксида углерода в мире поставляет электроэнергетика, 1/4 – промышленность, 1/5 – транспорт.
3.3 Борьба с выбросами углекислого газа и их учет
Первой страной, выступившей с заявлением о готовности сократить выбросы парниковых газов была Великобритания. Ее примеру последовали и другие страны. На переговорах по климатической конвенции наиболее решительную позицию заняли Скандинавские страны, Нидерланды, Швейцария (заявившая о сокращении выбросов углекислого газа на 2,5% к 2000 г.), ФРГ, Франция, Союз малых островных государств. Меньше энтузиазма проявили США, Канада, Россия, Япония, Саудовская Аравия.
Для борьбы с выбросами углекислого газа в атмосферу прибегают за помощью к процессам очистки и обезвреживания технологических и вентиляционных выбросов. Процессы эти различны, значит различны и способы очистки, так как:
1. газы, выбрасываемые в атмосферу вместе с углекислым газом, весьма разнообразны по своему составу.
2. имеют высокую температуру и содержат большое количество пыли, что затрудняет процесс очистки и требует дополнительной подготовки отходящих газов.
3. концентрация газа в вентиляционных и реже технологических выбросах обычно переменна и низка.
Для того, чтобы бороться с выбросами нужно точно знать присутствует интересуемый нас газ в выбросах или нет. И для этого создан высокочувствительный детектор для измерения углекислого газа.
Обычно надежность измерений содержания в атмосфере углекислого газа, играющего столь важную роль в создании парникового эффекта, снижает присутствие в воздухе водяных паров. По-видимому, японским химикам Н.Мидзуно и М.Ивамото (Хоккайдский университет, Саппоро) удалось создать детектор, устраняющий этот недостаток. Ранее в Японии велись эксперименты с порошком оксидов металлов, электрическое сопротивление которых изменяется в случае, когда диоксид углерода адсорбируется на их поверхности. Еще в 1990 г. группа под руководством Н.Ямадзо (Университет Кюсю) показала, что сопротивление порошкообразного оксида олова, помещенного между платиновыми электродами, возрастает при его продувке смесью углекислого газа с гелием при температуре 100°C. Аналогичный эффект наблюдался с использованием бария. Однако во всех этих случаях чувствительность к углекислому газу была незначительной и еще более ослабевала в присутствии водяных паров.
Позже было установлено, что высокой чувствительностью к углекислому газу обладает смесь индия с оксидами кальция, позволяющая хорошо идентифицировать этот парниковый газ даже в присутствии паров воды. Оксид индия получали путем гидролиза хлорида индия в присутствии раствора аммиака; осадок нагревали до 850°C. Полученное вещество еще активнее реагировало на углекислый газ, если к нему добавляли примерно 5% оксида кальция. Изготовленный на этой основе детектор оказался в состоянии измерять концентрации углекислого газа, не превышающие 2 тыс. частей на 1 млн. даже в присутствии 1,8% водяных паров.
Таким образом, способность оксида индия реагировать на малые концентрации углекислого газа связана с присутствием иных оксидов, причем оксид кальция повышает чувствительность в наибольшей степени; далее следуют оксиды стронция и бария; оксиды металлов – никеля, магния и калия – вполовину, а цинка, натрия, празеодима и неодима в 10 раз менее чувствительны.
Есть надежда на создание приборов, способных с большой точностью регистрировать наличие в атмосфере углекислого газа.
Очистка и последующая утилизация углекислого газа проходит через различного рода фильтры. Прибегают также и к рассеиванию выбросов.
Для контроля в России используются следующие приборы (табл. 4).
| тип прибора | метод измерения | определяемое вещество | измеряемая концентрация, мг/м3 | погрешность,% |
| ФЛ-5601 | фотоколориметрический | углекислый газ | 0-20 | ±10 |
| КУ-3 | кондуктометрический | углекислый газ | 0-500 | ±5,0 |
| ГАИ-2 | оптикоабсорбционный | углекислый газ | 0-5 | ±4 |
В России ПДК (предельно допустимой концентрации) по содержанию углекислого газа не установлено, в США – 9000 мг/м3. Благодаря строгому учету нарушений ПДК и высоким штрафам в США выбросы углекислого газа на 1 млрд. долларов национального продукта за последние 10 лет уменьшились с 470 до 350 тыс. м3. Сокращение выбросов углекислого газа на 60% обойдется примерно в 2·1012$.
В ФРГ валовый национальный продукт с 1973 г. по 1985 г. увеличился на 26%, а выбросы углекислого газа сократились на 11%.
3.4 Океаническая вода как пожиратель углекислого газа
Согласно подсчетам специалистов, примерно на 60% углекислого газа, ежегодно поступающего в атмосферу Земли, надолго остается в воздушном пространстве, способствуя парниковому эффекту, остальное количество поглощается на суше и в Мировом океане. Однако механизм и активные участники этого процесса все еще вызывают дискуссии среди специалистов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
