Влияние углекислого газа

Содержание.

1 Человек и климат.

2 Введение.

Взаимосвязь между энергопотреблением, экономической деятельностью и поступлением в атмосферу.

Потребление энергии и выбросы углекислого газа.

3 Углерод в природе.

Основные химические соединения и реакции.

Изотопы углерода.

4 Углерод в атмосфере.

Атмосферный углекислый газ.

Углерод в почве.

5 Прогнозы концентрации углекислого газа в атмосфере на бу-дущее. Основные выводы.

6 Список литературы.

Введение.

Деятельность человека достигла уже такого уровня развития, при котором её влияние на природу приобретает глобальный характер. Природные системы - атмосфера, суша, океан, - а также жизнь на планете в целом подвергаются этим воздействиям. Известно, что на протяжении последнего столетия увеличивалось содержание в атмосфере некоторых газовых составляющих, таких, как двуокись углерода ( ), закись азота ( ), метан ( ) и тропосферный озон ( ). Дополнительно в атмосферу поступали и другие газы, не являющиеся естест-венными компонентами глобальной экосистемы. Главные из них - фторхлоруг-леводороды. Эти газовые примеси поглощают и излучают радиацию и поэтому способны влиять на климат Земли. Все эти газы в совокупности можно назвать парниковыми.

Представление о том, что климат мог меняться в результате выброса в атмо-сферы двуокиси углерода, появилось не сейчас. Аррениус указал на то, что сжи-гание ископаемого топлива могло привести к увеличению концентрации атмо-сферного и тем самым изменить радиационный баланс Земли. В настоящие время мы приблизительно известно, какое количество поступило в атмо-сферу за счёт сжигания ископаемого топлива и изменений в использовании зе-мель (сведения лесов и расширения сельскохозяйственных площадей), и можно связать наблюдаемое увеличение концентрации атмосферного с деятель-ностью человека.

Механизм воздействия на климат заключается в так называемом пар-никовом эффекте. В то время как для солнечной коротковолновой радиации прозрачен, уходящую от земной поверхности длинноволновую радиацию этот газ поглощает и излучает поглощённую энергию по всем направлениям. Вследствие этого эффекта увеличение концентрации атмосферного приво-дит к нагреву поверхности Земли и нижней атмосферы. Продолжающийся рост концентрации в атмосфере может привести к изменению глобального кли-мата, поэтому прогноз будущих концентраций углекислого газа является важ-ной задачей.

Поступление углекислого газа в атмосферу

в результате промышленных

выбросов.

Основным антропогенным источником выбросов является сжигание всевозможных видов углеродосодержащего топлива. В настоящее время эконо-мическое развитие обычно связывается с ростом индустриализации. Историче-ски сложилось, что подъём экономики зависит от наличия доступных источни-ков энергии и количества сжигаемого ископаемого топлива. Данные о развитии экономики и энергетики для большинства стран за период 1860-1973 гг. Свиде-тельствуют не только об экономическом росте, но и о росте энергопотребления. Тем не менее одно не является следствием другого. Начиная с 1973 года во мно-гих странах отмечается снижение удельных энергозатрат при росте реальных цен на энергию. Недавнее исследование промышленного использования энер-гии в США показало, что начиная с 1920 года отношение затрат первичной энергии к экономическому эквиваленту производимых товаров постоянно уменьшалось. Более эффективное использование энергии достигается в резуль-тате совершенствования промышленной технологии, транспортных средств и проектирования зданий. Кроме того, в ряде промышленно развитых стран про-изошли сдвиги в структуре экономики, выразившиеся в переходе от развития сырьевой и перерабатывающей промышленности к расширению отраслей, про-изводящих конечный продукт.

Минимальный уровень потребления энергии на душу населения, необходи-мый в настоящее время для удовлетворения нужд медицины, образования и рекреации, значительно меняется от региона к региону и от страны к стране. Во многих развивающихся странах значительный рост потребления высококачест-венных видов топлива на душу населения является существенным фактором для достижения более высокого уровня жизни. Сейчас представляется вероят-ным, что продолжение экономического роста и достижение желаемого уровня жизни не связаны с уровнем энергопотребления на душу населения, однако этот процесс ещё недостаточно изучен.

Можно предположить, что до достижения середины следующего столетия экономика большинства стран сумеет приспособиться к повышенным ценам на энергию, уменьшая потребности в рабочей силе и в других видах ресурсов, а также увеличивая скорость обработки и передачи информации или, возможно, изменяя структуру экономического баланса между производством товаров и предоставлением услуг. Таким образом, от выбора стратегии развития энергети-ки с той или иной долей использования угля или ядерного топлива в энергети-ческой системе будет непосредственно зависеть скорость промышленных вы-бросов .

Потребление энергии и выбросы

углекислого газа.

Энергия не производится ради самого производства энергии. В промышлен-но развитых странах основная часть вырабатываемой энергии приходится на промышленность, транспорт, обогрев и охлаждение зданий. Во многих недавно выполненных исследованиях показано, что современный уровень потребления энергии в промышленно развитых станах может быть существенно снижен за счёт применения энергосберегающих технологий. Было рассчитано, что если бы США перешли, при производстве товаров широкого потребления и в сфере ус-луг, на наименее энергоёмкие технологии при том же объёме производства, то количество поступающего в атмосферу уменьшилось бы на 25%. Резуль-тирующее уменьшение выбросов в целом по земному шару при этом со-ставило бы 7%. Подобный эффект имел бы место и в других промышленно раз-витых странах. Дальнейшего снижения скорости поступления в атмосферу можно достичь путём изменения структуры экономики в результате внедрения более эффективных методов производства товаров и усовершенствований в сфере предоставления услуг населению.

Углерод в природе.

Среди множества химических элементов, без которых невозможно сущест-вование жизни на Земле, углерод является главным. Химические превращения органических веществ связаны со способностью атома углерода образовывать длинные ковалентные цепи и кольца. Биогеохимический цикл углерода, естест-венно, очень сложный, так как он включает не только функционирование всех форм жизни на Земле, но и перенос неорганических веществ как между различ-ными резервуарами углерода, так и внутри них. Основными резервуарами угле-рода являются атмосфера, континентальная биомасса, включая почвы, гидро-сферу с морской биотой и литосферой. В течение последних двух столетий в системе атмосфера - биосфера - гидросфера происходят изменения потоков уг-лерода, интенсивность которых примерно на порядок величины превышает ин-тенсивность геологических процессов переноса этого элемента. По этой причи-не следует ограничиться анализом взаимодействий в пределах этой системы, включая почвы.

Основные химические соединения и реакции.

Известно более миллиона углеродных соединений, тысячи из которых уча-ствуют в биологических процессах. Атомы углерода могут находиться в одном из девяти возможных состояний окисления: от +IV до -IV. Наиболее распро-странённое явление - это полное окисление, т.е. +IV, примерами таких соедине-ний могут служить и . Более 99% углерода в атмосфере содержится в виде углекислого газа. Около 97% углерода в океанах существует в растворён-ной форме ( ), а в литосфере - в виде минералов. Примером состояния окисления +II является малая газовая составляющая атмосферы , которая довольно быстро окисляется до . Элементарный углерод присутст-вует в атмосфере в малых количествах в виде графита и алмаза, а в почве - в форме древесного угля. Ассимиляция углерода в процессе фотосинтеза приво-дит к образованию восстановленного углерода, который присутствует в биоте, мёртвом органическом веществе почвы, в верхних слоях осадочных пород в ви-де угля, нефти и газа, захоронённых на больших глубинах, и в литосфере - в ви-де рассеянного недоокисленного углерода. Некоторые газообразные соедине-ния, содержащие недоокисленный углерод , в частности метан, поступают в атмосферу при восстановлении веществ, происходящем в анаэробных процес-сах. Хотя при бактериальном разложении образуется несколько различных га-зообразных соединений, они быстро окисляются, и можно считать, что в систе-му поступает . Исключением является метан, поскольку он также влияет на парниковый эффект. В океанах содержится значительное количество раство-рённых соединений органического углерода, процессы окисления которых до известны ещё недостаточно хорошо.

Изотопы углерода.

В природе известно семь изотопов углерода, из которых существенную роль играют три. Два из них - и - являются стабильными, а один - - ра-диоактивным с периодом полураспада 5730 лет. Необходимость изучения раз-личных изотопов углерода обусловлена тем, что скорости переноса соединений углерода и условия равновесия в химических реакциях зависят от того, какие изотопы углерода содержат эти соединения. По этой причине в природе наблю-дается различное распределение стабильных изотопов углерода. Распределение же изотопа , с одной стороны, зависит от его