Какой из газов является парниковым. Парниковый газ. Источники выбросов парниковых газов. Пути решения проблемы

По материалам Государственных докладов "О состоянии и охране окружающей среды Московской области в 2002-2003 годах" основными источниками загрязнения атмосферного воздуха на территории Московской области являются объекты теплоэнергетики, коммунального хозяйства, металлургии, машиностроения, химии, нефтехимии, производства стройматериалов, а также все виды автомобильного и авиационного транспорта. На долю выбросов в атмосферу от передвижных источников загрязнения падает около 70% от общего объема всех выбросов в атмосферу.

Наибольшее количество загрязняющих веществ в атмосферу выбрасывают ТЭЦ, ГРЭС, различные котельные, а также предприятия коммунального хозяйства (полигоны ТБО и очистных сооружений). По данным органов государственной статистики Московской области по выбросам от стационарных источников примерно в два раза опережает Москву.

В 2003 году валовый выброс вредных веществ в атмосферу по данным Государственного доклада составляет около 550 тыс. тонн. Наибольший выброс загрязняющих веществ в атмосферу приходится на Каширский (валовый выброс-122,6 тыс.т.), Шатурский (валовый выброс-105,9 тыс.т.), Люберецкий (валовый выброс-50 тыс.т.) и Ступинский (валовый выброс- 18, 6 тыс.т.) районы. На территориях этих районов располагаются соответственно Каширская ГРЭС, Шатурская ГРЭС, ТЭЦ-22 и ТЭЦ-17. При этом на каждого жителя Каширского района приходится 2,32т вредных веществ, в том числе взвешенных 0,83т.

Заметный вклад в валовый выброс от стационарных источников вносят муниципальные предприятия МП "Теплосети", котельные промышленных предприятий и организаций. Доля выбросов объектов теплоэнергетики составляет 50% общего валового поступления в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников. По основным выбросам от объектов теплоэнергетики по отдельным веществам: окислам азота, оксиду углерода, сернистому ангидриду вклад составляет более 75%.

Антропогенная деятельность человека приводит к выбросам парниковых газов в атмосферу. К числу парниковых газов относятся: диоксид углерода, метан, озон, закись азота, гексафторид, галоидуглероды. Парниковые газы в атмосфере задерживают инфракрасное излучение от Земли, что в конечном итоге может влиять на климат Земли.

Следует отметить, что выбросы серы из тепловых электростанций, работающих на угле и нефти, горение органических материалов приводит к образованию микроскопических частиц, которые способны назад в космос солнечный свет, а также воздействовать на облака. Возникающий в результате процесс охлаждения частично противодействует потеплению, вызванному парниковым эффектом. Образующиеся аэрозоли находятся в атмосфере относительно недолго по сравнению со стойкими парниковыми газами, поэтому охлаждающее воздействие носит локальный характер. Эти аэрозоли являются причиной кислотных дождей и низкого качества воздуха.

Диоксид углерода является одним из значимых парниковых газов. Этот газ появился в атмосфере естественным путем, однако сжигание угля, нефти и природного газа приводит к высвобождению с беспрецедентной скоростью заключенного в этих видах топлива углерода. В настоящее время вклад диоксида углерода в "усиленный парниковый эффект" составляет более 60%. На поставки и потребление иско-паемых видов топлива приходится приблизительно 95% выбросов диоксида углерода (СО2) в результате деятельности человека, а также значительное количество метана (СН4) и закиси азота (N2О). Поставки и потребление ископаемых видов топлива также приводит к выбросам окислов азота (NО2), углеводородов (НС) и оксида углерода (СО), которые не являются парниковыми газами, однако воздействуют на химические циклы в атмосфере, в результате которых происходит образование или распад других парниковых газов. Парниковые газы также выбрасываются в атмосферу в процессе добычи, обработки, транспортировки и распределения ископаемых видов топлива.

Новые технологии и политика в области энергетики способствуют снижению выбросов парниковых газов. К их числу следует отнести: повышение коэффициента полезного действия электростанций, более широкое использование для электроэнергетики возобновляемых источников энергии (ветер, солнце, небольшие гидроустановки). Промышленность может обеспечить дальнейшее снижение энергоемкости своей продукции и сократить при этом производственные издержки.

Более энергоэффективные технологии могут быть внедрены в жилом и коммерческом секторах. Эти усовершенствования включают в себя, в том числе, новые виды контроля над эксплуатацией зданий (потери тепла через стены, крыши) и за инженерными коммуникациями (теплоцентралями).

Ученые утверждают, что выбросы парниковых газов, обусловленных антропогенной деятельностью человека, уже нарушили глобальный тепловой баланс приблизительно на 2,5 Ватта на квадратный метр. Это составляет примерно 1% от результирующего поступления солнечной энергии, которая определяет климат.

Важным инструментом для сокращения выбросов парниковых газов должен стать Киотский протокол к Рамочной конвекции Организации Объединенных Наций об изменении климата, принятый в декабре 1997 года. Этот Протокол должен остановить и обратить вспять тенденцию увеличения выбросов парниковых газов. Развитые страны должны сократить свои общие выбросы шести основных парниковых газов не менее чем на 5%. Протокол призывает правительства сотрудничать друг с другом, повышать эффективность использования энергии, провести реформы в секторе энергетики и транспорта, содействовать использованию возобновляемых видов энергоресурсов.

После долгих обсуждений в среде специалистов экологов, климатологов, экономистов и политиков Россия в 2005 году подписала Киотский Протокол.

Советский климатолог и метеоролог Михаил Иванович Будыко еще в 1962 году первый опубликовал соображения о том, что сжигание человечеством огромного количества разнообразных топлив, особенно возросшее во второй половине XX века, неизбежно приведет к тому, что содержание углекислого газа в атмосфере будет увеличиваться. А он, как известно, задерживает отдачу с поверхности Земли в космос солнечного и глубинного тепла, что приводит к эффекту, который мы наблюдаем в застекленных парниках. Вследствие такого парникового эффекта средняя температура приземного слоя атмосферы должна постепенно повышаться. Выводы М. И. Будыко заинтересовали американских метеорологов. Они проверили его расчеты, сами провели многочисленные наблюдения и к концу шестидесятых годов пришли к твердому убеждению в том, что парниковый эффект в атмосфере Земли существует и нарастает.

Основными парниковыми газами, в порядке их оцениваемого воздействия на тепловой баланс Земли, являются водяной пар, углекислый газ, метан и озон, оксид азота.

Рис. 3. Структура выбросов странами парниковых газов

Водяной пар - важнейший естественный парниковый газ, вносит значительный вклад в парниковый эффект с сильной положительной обратной связью. Увеличение температуры воздуха вызывает увеличение влагосодержания атмосферы при примерном сохранении относительной влажности, что вызывает усиление парникового эффекта и тем самым способствует дальнейшему повышению температуры воздуха. Влияние водяного пара также может проявляться через увеличение облачности и изменение количества осадков. Хозяйственная деятельность человека вносит вклад в эмиссию водяного пара, составляющий менее 1%.

Диоксид углерода (CO2). Важнейшую роль в созидании парникового эффекта играет, кроме водяного пара, углекислый газ. Планетарный углеродный цикл представляет собой сложную систему, его функционирование на различных характерных временах определяется различными процессами, которыми соответствуют различные скорости круговорота CO2. Углекислый газ, как и азот, и водяной пар, поступали и поступают в атмосферу из глубоких слоев планеты в ходе дегазации верхней мантии и земной коры. Эти составляющие атмосферного воздуха входят в число газов, выбрасываемых в атмосферу при извержении вулканов, выделяются из глубоких трещин в земной коре и из горячих источников.

Рис. 4. Структура выбросов углекислого газа по регионам планеты в 1990-е

Метан (CH4). Метан является парниковым газом . Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 23 единицы. Содержание в атмосфере метана росло очень быстро на протяжении последних двух столетий. Сейчас среднее содержание метана CH 4 в современной атмосфере оценивается как 1,8 ppm (parts per million , частей на миллион). Его вклад в рассеивание и удержание тепла, излучаемого нагретой солнцем Землей - существенно выше, чем от СО 2 . Кроме того, метан поглощает излучение Земли в тех «окошках» спектра, которые оказываются прозрачными для других парниковых газов. Без парниковых газов - СO 2 , паров воды, метана и некоторых других примесей средняя температура на поверхности Земли была бы всего –23°C, а сейчас она около +15°C. Метан высачивается на дне океана через трещины земной коры, выделяется в немалом количестве при горных разработках и при сжигании лесов. Недавно обнаружен новый, совершенно неожиданный источник метана - высшие растения, но механизмы образования и значение данного процесса для самих растений пока не выяснены.

Оксид 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.

Тропосферный озон, я вляясь парниковым газом, тропосферный озон (троп. О 3) оказывает как прямое влияние на климат через поглощение длинноволновой радиации Земли и коротковолновой радиации Солнца, так и через химические реакции, которые изменяют концентрации других парниковых газов, например, метана (троп. О 3 необходим для образования важного окислителя парниковых газов - радикала - ОН). Увеличение концентрации троп. О 3 с середины XVIII века является третьим по величине положительным радиационным воздействием на атмосферу Земли после СО 2 и СН 4 . В целом содержание троп. О 3 в тропосфере определяется процессами его образования и разрушения в ходе химических реакций с участием предшественников озона, имеющих как естественное, так и антропогенное происхождение, а также процессами переноса озона из стратосферы (где его содержание значительно больше) и поглощением озона поверхностью земли. Время жизни троп. О 3 - до нескольких месяцев, что значительно меньше, чем у других парниковых газов (СО 2 , СН 4 , N 2 O). Концентрация троп. О 3 значительно изменяется во времени, по пространству и высоте, и её мониторинг является значительно более сложной задачей, чем мониторинг хорошо перемешанных в атмосфере парниковых газов.

Учеными был сделан однозначный вывод о том, что выбросы в атмосферу, вызванные человеческой деятельностью, приводят к существенному увеличению концентрации парниковых газов в атмосфере. На основе расчетов с использованием компьютерных моделей было показано, что если сохранится нынешняя скорость поступления парниковых газов в атмосферу, то всего за 30 лет температура в среднем по Земному шару повысится, примерно, на 1°. Это необычно большое повышение температуры, если судить по палеоклиматическим данным. Необходимо отметить, что оценки экспертов, по-видимому, несколько занижены. Потепление, скорее всего, будет усиливаться в результате ряда природных процессов. Причиной большего, чем прогнозируемое, потепления может быть неспособность нагревающегося океана поглощать из атмосферы расчетное количество диоксида углерода.

Из результатов численного моделирования также следует, что средняя глобальная температура в следующем столетии будет повышаться со скоростью 0,3°С за 10 лет. В результате к 2050 г. она может возрасти (по сравнению с доиндустриальным временем) на 2°С, а к 2100 году - на 4°С. Глобальное потепление должно сопровождаться усилением осадков (к 2030 г. на несколько процентов), а также повышением уровня Мирового океана (к 2030 г. - на 20 см, а к концу столетия - на 65 см).

Парниковые газы – естественная составляющая атмосферы и основная причина богатого биологического разнообразия на планете. Из-за своего молекулярного строения они поглощают инфракрасное солнечное излучение (тепло) и удерживают его, как стекла в парнике. Без этого естественного эффекта средняя температура на Земле была бы ниже на 35 °С. За время существования планеты уровень парниковых газов колебался, но в последние века начал стремительно повышаться. Сегодня научные данные подтверждают, что большей частью этот рост вызван деятельностью человека.

Вклад человека. Усиление парникового эффекта говорит о вкладе человека в глобальное потепление. Парниковые газы попадают в атмосферу в ходе деятельности людей, в том числе сжигания ископаемых видов топлива.
С увеличением количества парниковых газов в атмосфере задерживается больше тепла. Это ускоряет естественный парниковый эффект и повышает температуру на Земле.
Рост концентрации. Основные парниковые газы – водяной пар, углекислый газ, метан и оксид азота. По сравнению с уровнем до промышленной революции количество углекислого газа выросло примерно на треть. Содержание метана увеличилось по меньшей мере в два раза.
Надежное хранилище. Леса задерживают огромное количество углерода. Когда они погибают, углерод попадает в атмосферу в виде С02. Это значит, что обезлесение влияет на повышение концентрации парниковых газов.
Метан. Глобальное потепление на 10 % вызвано метаном, содержащимся в атмосфере. Значительная часть этого мощного парникового газа – результат жизнедеятельности растений и животных. Также он выделяется при гниении мусора.
Поедатели древесины. Из-за термитов каждый год появляется около 18 млн тонн метана. Его вырабатывают бактерии, расщепляющие целлюлозу в их кишечнике.
Такая экологическая ситуация заставляет людей сидеть дома, поскольку выход на улицу в зонах выбросов парниковых газов чреват плохими последствиями. Оставаясь в жилище, жители Земли не скучают, они развлекаются с помощью современных технологий. К тому же недавно появилась игра gravity guy , которая на первый взгляд может показаться обычной бродилкой. Но на самом деле приложение очень отличается от стандартных симуляторов. Главному герою угрожает опасность, однако благодаря своим навыкам он всегда остается в живых. Многие геймеры называют эту игру усовершенствованным Чип и Дейлом для денди.

Животноводство. Во время отрыжки крупный рогатый скот, овцы и козы ежегодно испускают в атмосферу около 90 млн тонн метана.
Заливные поля. Метан в большом количестве попадает в атмосферу с заливных рисовых полей. Это побочный результат жизнедеятельности бактерий в стоячей воде.

Парниковые газы поглощают отраженную энергию Солнца, делая атмосферу Земли более теплой. Большая часть солнечной энергии достигает поверхности планеты, а часть отражается обратно в космос. Некоторые газы, присутствующие в атмосфере, поглощают отраженную энергию и перенаправляют ее обратно на Землю в виде тепла. Газы, ответственные за это, называются парниковыми газами, поскольку они играют ту же роль, что и прозрачный пластик или стекло, покрывающие теплицу.

Парниковые газы и деятельность человека

Некоторые парниковые газы выделяются естественным путем в результате , вулканической активности и биологических процессов. Однако, начиная с возникновения промышленной революции на рубеже XIX века, люди выпускали в атмосферу все большее количество парниковых газов. Это увеличение ускорилось с развитием нефтехимической промышленности.

Парниковый эффект

Тепло, отраженное от парниковых газов, производит измеримое потепление поверхности Земли и океанов. Это оказывает широкомасштабное воздействие на лед, океаны, и .

Основные парниковые газы Земли:

Водяной пар

Водяной пар является наиболее сильным и важным из парниковых газов Земли. Количество водяного пара в не может быть непосредственно изменено деятельностью человека - оно определяется температурой воздуха. Чем теплее, тем выше скорость испарения воды с поверхности. В результате, увеличенное испарение приводит к большей концентрации водяного пара в нижней атмосфере, способной поглощать инфракрасное излучение и отражать его вниз.

Углекислый газ (CO2)

Углекислый газ является самым важным парниковым газом. Он высвобождается в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива, извержения вулканов, разложения органических веществ и передвижения транспортных средств. Процесс производства цемента приводит к выбросу большого количества углекислого газа. Вспашка земли также вызывает высвобождение большого количества углекислого газа, обычно хранящегося в почве.

Растительная жизнь, которая поглощает СО2 в , является важным естественным хранилищем углекислого газа. также может поглощать растворенный в воде CO2.

Метан

Метан (CH4) - второй наиболее важный парниковый газ после двуокиси углерода. Он более сильный, чем CO2, но присутствует в атмосфере в гораздо меньших концентрациях. CH4 может находится в атмосфере в течение более короткого времени, по сравнению с CO2 (время пребывания CH4 составляет примерно 10 лет, по сравнению с сотнями лет для CO2). Природные источники метана включают в себя: водно-болотные угодья; горение биомассы; процессы жизнедеятельности крупного рогатого скота; выращивание риса; добыча, сжигание и переработка нефти или природного газа и др. Основным природным поглотителем метана является сама атмосфера; другим - почва, где метан окисляется бактериями.

Как и в случае с СО2, деятельность человечества увеличивает концентрацию СН4 быстрее, чем метан поглощается естественным образом.

Тропосферный озон

Следующим наиболее значительным парниковым газом является тропосферный озон (O3). Он образуется в результате загрязнения воздуха и его следует отличать от естественного стратосферного О3, который защищает нас от многих разрушительных солнечных лучей. В нижних частях атмосферы озон возникает при разрушении других химических веществ (например, оксидов азота). Этот озон считается парниковым газом, но он недолговечен и хотя способен в значительной степени способствовать потеплению, его последствия обычно локальные, а не глобальные.

Второстепенные парниковые газы

Второстепенными парниковыми газами выступают оксиды азота и фреоны. Они являются потенциально опасными для . Однако в связи с тем, что их концентрации не такие значительные как вышеупомянутых газов, оценка их влияния на климат полностью не изучена.

Оксиды азота

Оксиды азота находятся в атмосфере благодаря естественным биологическим реакциям в почве и воде. Тем не менее большое количество выделяемого оксида азота вносит значительный вклад в глобальное потепление. Основным источником является производство и использование синтетических удобрений в сельскохозяйственной деятельности. Моторные автомобили выделяют оксиды азота при работе на ископаемых видах топлива, таких как бензин или дизельное топливо.

Фреоны

Фреоны представляют собой группу углеводородов с различными видами использования и характеристиками. Хлорфторуглероды широко используются в качестве хладагентов (в кондиционерах и холодильниках), вспенивателей, растворителей и др. Их производство уже запрещено в большинстве стран, но они по-прежнему присутствуют в атмосфере и наносят ущерб озоновому слою. Гидрофторуглероды служат альтернативой более вредным озоноразрушающим веществам, и вносят гораздо меньший вклад в глобальное изменение климата на планете.

В связи с выходом некоторых постановлений, писем и методических указаний природопользователи задают вопросы, касающиеся расчета выбросов парниковых газов, но у контролирующих органов пока нет четких ответов. Тем не менее вопрос активно обсуждается. Начав с базовых знаний и исторической справки о парниковых газах, постараемся осветить данную тему для всех заинтересованных лиц, даже далеких от экологии.

Что такое выбросы парниковых газов и чем они опасны: история вопроса

СЛОВАРЬ

Парниковые газы — это газы высокой прозрачности в видимом диапазоне и с высоким поглощением в дальнем инфракрасном диапазоне. Присутствие таких газов вызывает парниковый эффект — повышение температуры нижних слоев атмосферы планеты.

Для Земли первоочередное значение имеют водяной пар и углекислый газ. Увеличение количества углекислого газа за счет промышленных выбросов в атмосферу приводит к повышению приповерхностных температур, что согласно теории глобального потепления климата приводит к нарушению естественных климатических процессов.

В связи с этой опасностью необходимо снижать выбросы ПГ, и поэтому в 1997 г. было заключено соглашение в г. Киото — Киотский протокол, созданный как дополнительный документ к Рамочной конвенции ООН об изменении климата 1992 г.

В 2015 г. в г. Париже подписано новое соглашение, регулирующее меры по снижению содержания углекислого газа в атмосфере с 2020 г.

Новое соглашение Россией подписано, но не ратифицировано: летом 2016 г. бизнес-сообщество просило президента не утверждать данный документ, т.к. это плохо скажется на экономике. К тому же С. Лавров в своем выступлении на саммите глобального развития в рамках ГА ООН заявил, что Россия перевыполнила свои обязательства по достижению выбросов ПГ ниже уровня 1990 г.

Снижение выбросов парниковых газов в России: план работы

Однако на достигнутом результате мы не остановились. В нашей стране для снижения выбросов ПГ и уменьшения опасности глобального потепления в мире предпринят ряд шагов. В первую очередь разработана законодательная база по данному вопросу.