IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Парнико́вый эффе́кт – повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса [1].

Впервые о явлении заговорили в 1827 году. Тогда появилась статья Жана Батиста Жозефа Фурье¹ (рис. 1) «Записка о температурах земного шара и других планет».

Рисунок 1 – Жан Батист Жозеф Фурье

Парниковые газы в нижней части атмосферы не дают тепловым лучам вернуться в космос, задерживают их (рис. 2). Вследствие этого средняя температура планеты увеличивается, и это ведёт к опасным последствиям.

Рисунок 2 – Схема-1 образования парникового эффекта

Неужели ничто не может урегулировать количество парниковых газов в атмосфере? Конечно, может. С этим заданием отлично справляется кислород. Но вот беда – количество населения планеты неумолимо растет, а значит, поглощается все больше кислорода. Единственное наше спасение – растительность, особенно леса. Они поглощают избыточный углекислый газ, выделяют гораздо большее количество кислорода, чем потребляют люди (рис. 3).

Рисунок 3 – Схема-2 образования парникового эффекта

Следствия парникового эффекта

Повышение температуры воздуха приводит к развитию следующих заболеваний и эпидемий:

лихорадка Эбола;

бабесиосис;

холера;

птичий грипп;

чума;

туберкулез;

внешние и внутренние паразиты;

сонная болезнь;

желтая лихорадка.

В последние годы резко возрос интерес к проблеме парникового эффекта на Земле, особенно к последствиям антропогенного выброса в атмосферу газов, поглощающих инфракрасное излучение (ИК) и, прежде всего, углекислого газа – продукта сжигания угля, углеводородного топлива и производства цемента. При этом обычно прогнозируются печальные последствия для климата нашей планеты: его резкое потепление и, как следствие этого, таяние ледниковых покровов, повышение уровня Мирового океана с затоплением густо населённых прибрежных регионов суши. Опасения аналогичных катастрофических явлений и давления экологических организаций заставляют Правительства разных стран выделять огромные средства на борьбу с последствиями потепления климата, якобы связанного с антропогенными выбросами в атмосферу «парниковых газов» (рис. 4).

Рисунок 4 – Антропогенные выбросы парниковых газов

Влияние парникового эффекта на климат в зависимости от концентрации СО₂ хорошо известно метеорологам. Он в основном повышает температуру зимой в высоких широтах и практически не влияет на температурный режим низких широт. Это объясняется следующим. Вышеупомянутое соотношение вкладов водяного пара и СО₂ в парниковый эффект наблюдается только раз в год. В высоких широтах при снижении зимней температуры концентрация водяного пара в атмосфере резко снижается, так как он конденсируется и выпадает в виде осадков. В результате парниковый эффект резко снижается и температура атмосферы уменьшается. Кибернетики сказали бы, что имеет место сильная обратная связь. При дальнейшем снижении температуры водяной пар вымораживается из атмосферы, на землю выпадает снег и резко увеличивается отражение лучистой энергии, поступающей от солнца. Физики и метеорологи сказали бы, что увеличивается альбедо (доля отраженной лучистой энергии) Земли. Это вторая сильная обратная связь. А вот концентрация СО₂ в атмосфере не зависит от этих факторов. Именно парниковый эффект от СО₂ сохраняет тепло в атмосфере при вымораживании из нее водяного пара. Увеличение концентрации СО₂ приведет к тому, что снижение температуры и вымораживание водяного пара, а также выпадение снега и увеличение альбедо будет проходить в существенно меньшей степени.

Большое количество углеводородов содержится в выбросах нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит из-за недостаточной герметизации оборудования.

В настоящее время обсуждаются различные меры, которые могли бы воспрепятствовать нарастающему «антропогенному перегреву» Земли. Существует предложение извлекать избыток СО₂ из воздуха, сжижать и нагнетать в глубоководные слои океана, используя его естественную циркуляцию. Другое предложение заключается в том, чтобы рассеивать в стратосфере мельчайшие капельки серной кислоты и уменьшать тем самым приход солнечной радиации на земную поверхность.

Огромные масштабы антропогенной редукции биосферы уже сейчас дают основание считать, что решение проблемы СО₂ должно осуществляться путём «лечения» самой биосферы, т.е. восстановления почвенного и растительного покрова с максимальными запасами органического вещества всюду, где это возможно. Одновременно должен быть усилен поиск, направленный на замену ископаемого топлива другими источниками энергии, в первую очередь экологическими безвредными, не требующими расхода кислорода, шире использовать водную, ветровую энергию, а для дальнейшей перспективы – энергию реакцию вещества и антивещества.

Известно, что не бывает «худа без добра», и вот вышло так, что нынешний промышленный спад в стране оказался полезен – экологически. Уменьшились объёмы производства, и, соответственно, уменьшилось количество вредных выбросов в атмосферу городов.

Пути решения проблемы чистого воздуха вполне реальна. Первый – борьба с сокращением растительного покрова Земли, планомерное увеличение в его составе специально подобранных пород, очищающих воздух от вредных примесей. В Институте биохимии растений экспериментально доказано, что многие растения способны усваивать из атмосферы такие вредные для человека компоненты, как алканы и ароматические углеводороды, а также карбонильные соединения, кислоты, спирты, эфирные масла и другие.

Большое место в борьбе с загрязнением атмосферы принадлежит орошению пустынь и организации тут культурного земледелия, созданию мощных лесозащитных полос. Предстоит провести огромную работу по уменьшению и полному прекращению выброса в атмосферу дыма и других продуктов сгорания. Все более неотложными становятся поиски технологии для «беструбных» промышленных предприятий, работающих по замкнутой технологической схеме – с использованием всех отходов производства.

Способы борьбы с парниковым эффектом

Есть мнение, что человек в будущем попытается взять климат Земли под свой контроль, насколько это будет успешно, покажет время. Если человечеству это не удастся, и он не изменит свой образ жизни, то вид Homo sapiens ожидает участь динозавров.

Уже сейчас передовые умы размышляют над тем, как нивелировать процессы глобального потепления. Предлагаются такие оригинальные способы предотвращения глобального потепления, как выведение новых сортов растений и пород деревьев, листья которых обладают более высоким альбедо, покраска крыш в белый цвет, установка зеркал на околоземной орбите, укрытие от солнечных лучей ледников и т.д. Много усилий тратится на замену традиционных видов энергии, основанной на сжигании углеродного сырья, на нетрадиционные, такие как производство солнечных батарей, ветряков, строительство ПЭС (приливных электростанций), ГЭС, АЭС. Предлагаются оригинальные не традиционные способы получения энергии такие, как использование тепла человеческих тел для обогрева помещений, использование солнечного света для предотвращения появления гололёда на дорогах, а также ряд других. Энергетический голод и страх перед угрожающим глобальным потеплением творит чудеса с человеческим мозгом. Новые и оригинальные идеи рождаются, чуть ли не каждый день. Не малое внимание уделяется рациональному использованию энергоресурсов. Для уменьшения выбросов CO₂ в атмосферу, улучшается КПД двигателей, выпускаются гибридные автомобили (рис. 5).

Рисунок 5 – Зарядка гибридного автомобиля

В будущем планируется уделять большое внимание улавливанию парниковых газов при производстве электроэнергии, а также непосредственно из атмосферы путём захоронения растительных организмов, использования хитроумных искусственных деревьев, закачки углекислого газа на многокилометровую глубину океана, где он будет растворяться в водной толще. Большинство перечисленных способов «нейтрализации» CO₂ очень дороги.

В последнее время многие ведущие автомобильные компании стремятся создать автомобили с электрическим двигателем (рис. 6), которые ни приносят абсолютно никакого вреда окружающей среде.

Рисунок 6 – Электромобиль

Вывод

Такая проблема как парниковый эффект заслуживает очень большого внимания в современном мире. Для её решения требуются совместные усилия всех стран. Необходимо использовать современные альтернативные источники энергии, предотвращать массовые пожары и вырубку лесных массивов.

Список использованных источников

1. Парниковый эффект [Электронный ресурс]. Режим доступа:

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D1%8D%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82

2. Кучер М.И. Экология : учеб. пособие / под ред. проф. Е.Э. Френкеля. – Вольск: ВВИМО, 2015. – 265 с.

3. Френкель Е.Н. Концепции современного естествознания: физические, химические и биологические концепции : учеб. пособие. – Ростов н/Д: Феникс, 2014. – 246 с.

4. Парниковый эффект [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://www.vseznayem.ru/component/search/%25D0%259F%25D0%25B0%25D1%2580%25D0%25BD%25D0%25B8%25D0%25BA%25D0%25BE%25D0%25B2%25D1%258B%25D0%25B9%2B%25D1%258D%25D1%2584%25D1%2584%25D0%25B5%25D0%25BA%25D1%2582/%252F?ordering=&searchphrase=all

5. Парниковый эффект, его участие в будущем Земли [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://greenologia.ru/eko-problemy/parnikovyj-effekt.html

6. Глобальная экологическая проблема «парниковый эффект» [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://knowledge.allbest.ru/ecology/3c0b65625a3ac79b5c43b89421206d37_0.html

1^ Жан Бати́ст Жозе́ф Фурье́ (фр. Jean Baptiste Joseph Fourier; 21 марта 1768, Осер, Франция – 16 мая 1830, Париж), французский математик и физик.

Код для цитирования: Скопировать