Материал: Л8 Экология атмосферы. Глобальные экологические проблемы

Верхняя стратосфера

Озоновый экран

Образование О3

Рис.27. Факторы, влияющие на озоновый слой Ущерб от разрушения озонового слоя.

При разрушении озонового слоя увеличивается доза ультрафиолета, попадающего на землю, что приводит к следующим последствиям:

1.Ущерб здоровью человека:

•Увеличивается риск заболевания раком кожи.

•Увеличивается риск заболевания различными болезнями глаз.

•Нарушается иммунная система.

2.Ущерб производству продовольствия.

•Уменьшается урожайность.

•Уменьшаются промысловые запасы мирового океана.

3.Глобальные изменения количественного и качественного состава атмосферы приводят к следующему:

•Изменение климата.

•Нарушение и разрушение экосистем.

•Нарушение радиационного баланса.

•Накопление СО2 и других продуктов сгорания топлив. Образование продуктов сгорания топлив, содержащих оксиды серы и

азота, создает возможность кислотных осадков вследствие взаимодействия кислотных оксидов с атмосферной влагой.

Фотохимическое окисление SO2.

Прямое окисление SO2 кислородом по формуле

2SO2 + O2 → 2SO3

протекает очень медленно. Фотодиссоциация SO2 в тропосфере невозможна,

так как она наблюдается только при длинах волн короче тех, которые достигают землю, однако в атмосфере образование SO3 возможно:

2SO2 + O2 + hν → 2SO3 или O2 + hν → 2O

SO2 + O → SO3 или

SO2 + O3 → SO3 + O2

Переход SO2 в SO3 осуществляется на катализаторах (соединения железа, алюминия, цинка, вольфрама и так далее). Прямое окисление невозможно!

Кислотные дожди.

В атмосфере может проходить следующая реакция: SO3 + Н2O → H2SO4

Молярная масса H2SO4 больше, чем молярная масса воздуха, поэтому H2SO4 выпадает в виде кислотного дождя. Аналогичные процессы происходят с участием оксидов азота:

NO2 + O3 + Н2O → HNO3

Основным источником кислотных дождей является SO3. SO2 + Н2O ↔ H2SO3 - очень слабая кислота.

Редкие реакции:

NO2 + O2 + Н2O → HNO3

NO2 + Н2O → HNO3 + NO

NO легко окисляется кислородом воздуха:

NО + O2 → NO2

Негативные последствия кислотных дождей заключается в следующем:

1.Разрушение экосистем.

2.Гибель флоры.

3.Закисление почвы (изменение катионного состава), приводящее к омертвлению поверхности.

4.Разрушение построек: CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2↑

5.Коррозия металлов.

Рис.28. Значения рН для продуктов и кислотных дождей

Парниковый эффект.

Валентные колебания – колебания атомов относительно друг друга.

Если частота валентных колебаний совпадает с частотой теплового излучения, то молекула запасает энергию, которая концентрируется в атмосфере.

Основное влияние на парниковый эффект оказывают: CO2, фреоны, метан и озон. Молекула метана в двадцать пять раз больше накапливает энергии, чем молекула CO2. Фреон эффективней CO2 в 1100 раз. Вклад в парниковый эффект: CO2 - 66%, CH4 - 18%, фреоны – 8%, NxOy - 3%.

Снижение концентрации O3 в стратосфере (озоновом слое) способствует усилению парникового эффекта более существенно, чем увеличение концентрации CO2. Примерно 3% подходящего к Земле солнечного излучения поглощается озоновым слоем. Если за счет снижения концентрации O3 эта величина уменьшится до 2%, то средняя глобальная температура возрастет на 4 14°С, в то время как удвоение концентрации СO2

приведет к повышению температуры на 1 3,3°С.

Парниковый эффект – эффект разогрева приземного слоя воздуха, вызванный тем, что атмосфера поглощает длинноволновое излучение земной поверхности, в которую превращается большая часть достигшей земли световой энергии солнца.

Негативные последствия парникового эффекта:

•Таяние ледников.

•Подъём уровня мирового океана, что приведёт к затоплениям.

•Таяние весной мерзлоты.

hνп

hνи

Земля

Рис.29. Схема парникового эффекта.

Каждый год температура поднимается на 0,4 градуса. Но возможно также наступление ледникового периода, вследствие повышения содержания аэрозолей в атмосфере, так как излучение солнца отражается от них.

С 1920 по 1940 наша планета нагревалась быстрее, чем это предсказывали. Во время Второй Мировой Войны было похолодание, хотя было большое выделение CO2 в атмосферу. В семидесятых годах температура стабилизировалось.

Киотский протокол 1997 г. 150 стран одобрили рыночные механизмы реализации Киотского

протокола. Одним из пунктов было постановление о сокращении выбросов

вредных веществ (СО2 и СН4) на 5,2% с 2008 по 2012 гг. по сравнению с 1990 г. Протокол должен быть ратифицирован индустриальными странами, чьи выбросы СО2 в 1999 г. составляли 55%.

Механизмы реализации Экономические инструменты:

Joint Implementation (JI) "совместное использование" (СИ)

Clean development Mechanism (CDM) "экологически чистое развитие"(ЭЧР)

International emission trading (IET) "международная торговля квотами"(МТК).

СИ-проекты "добиться снижения объемов эмиссий путем осуществления или наращивания человеческих усилий, направленных на снижение уровня выбросов парниковых газов в каком-либо из секторов экономики". Под этим подразумеваются все усилия, которые предпринимает какая-либо страна на территории другой (или совместно) для снижения объемов эмиссий. Дает возможность реализовать экологические программы на территории тех стран, в которых эти мероприятия будут связаны с наименьшими затратами.

ЭЧР-проекты. Те же экономические принципы, что и СИ-проекты. Главное различие состоит в том, что первые необязательно должны быть реализованы только в государствах группы "аннекс-1" (группа стран "аннекс-1", куда входят государства ЕС и Россия). Кроме того, начиная с 2000 г., в рамках ЭЧР-проектов могут создаваться эмиссионные кредиты. Эмиссионные кредиты должны создаваться на базе СИ- и ЭЧР-проектов. В них войдут только такие показатели снижения эмиссий, которые достигнуты дополнительно к так называемым базовым показателям эмиссий какого-либо проекта. Базовые показатели эмиссий – возникшие без специальных шагов, направленных на снижение эмиссии в ходе реализации проекта.

МТК-проекты. Стоимость 1 т СО2 примерно 10-50 $. Потенциал лесов

– дискуссионный вопрос.