План 1. Механизм парникового эффекта. 2. Парниковые газы. 3. Влияние деятельности человека на усиление парникового эффекта. 4. Отрицательные последствия парникового эффекта.
1. МЕХАНИЗМ ПАРНИКОВОГО ЭФФЕКТА Образное название «парниковый эффект» получило при- родное явление, суть которого заключается в том, что атмо- сфера задерживает идущее от земной поверхности тепловое излучение (подобно пленке над огородным парником). Энергия, поступающая на нашу планету от Солнца, опре- деляет ход всех биологических процессов на Земле. Из обще- го количества этой энергии 20 % поглощается атмосферой, 34% отражается облаками и земной поверхностью и уходит обратно в космос. Оставшиеся 46 % энергии доходят до зем- ной поверхности и нагревают ее. Нагретая земля в свою оче- редь излучает длинноволновую инфракрасную (тепловую) ра- диацию, которая частично уходит в космос, а частично остает- ся в атмосфере, задерживаясь входящими в ее состав газами и нагревая приземные слои воздуха. 2. ПАРНИКОВЫЕ ГАЗЫ Газы, задерживающие тепловое излучение и препятству- ющие оттоку тепла в космическое пространство, называются парниковыми газами. Благодаря парниковому эффекту среднегодовая темпе- ратура у поверхности Земли в последнее тысячелетие состав- ляет примерно 15°С. А без него она опустилась бы до -18°С и существование жизни на Земле стало бы невозможным. Основной парниковый газ — водяной пар, задерживает до 60 % теплового излучения Земли. Содержание водяного пара в атмосфере определяется планетарным круговоротом воды и при сильных широтных и высотных колебаниях в це- лом практически постоянно. Остальные 40 % теплового излучения Земли задержива- ют другие парниковые газы, в том числе более 20 % — угле- кислый газ. Основные источники углекислого газа в атмосфере — извержения вулканов и естественные Лесные noacs ры. На заре геобиохимической эволюции Земли (то есть тогда, когда воз- . никли первые биологические соединения) углекислый газ по- ступал в Мировой океан через подводные вулканы и выде- лялся в атмосферу. До сих пор нет точных оценок содержания углекислого газа в атмосфере на ранних этапах ее развития. A.v ериканский геохимик Д. Марэ полагает, что содержание углекислого газа в атмосфере в первый миллиард лет ее существования было в 1000 раз больше, чем в настоящее время, — около 39 %. Тогда температура воздуха в приземном слое достигала почти 100°С, а температура воды в Мировом океане приближалась к точке кипения (сверхпарниковый эффект). С появлением фотосинтезируюших организмов стал дей- ствовать мощный механизм изъятия из атмосферы и океана углекислого газа — ведь он необходим для фотосинтеза. Свя- занный живыми организмами, углекислый газ стал отклады- ваться в осадочных породах и парниковый эффект стал посте- пенно уменьшаться, пока не установилось равновесие в био- сфере, при котором содержание углекислого газа з атмосфере составляло 0,03 %. 3. ВЛИЯНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА НА УСИЛЕНИЕ ПАРНИКОВОГО ЭФФЕКТА С началом эпохи индустриализации в атмосферу стал по- ступать углекислый газ, образующийся в результате сжигания ископаемого топлива; С + О2 —» СО2 — реакция сжигания угля; С8Н8 + 5О2 —> ЗСО2 + 4Н2О — реакция сжигания газа; С25Н52 + 3 8 О 2 -> 25СО2 + 26Н2О - так сгорает мазут. Выбросы углекислого газа в атмосферу значительно воз- росли во второй половине XX века. Основной причиной этого стала колоссальная зависимость современной мировой эконо- мики от ископаемых видов топлива. В настоящее время, на- пример, ископаемое топливо обеспечивает 75% мирового про- изводства электрической энергии. По оценкам экспертов ООН, с начала XX в. увеличение выбросов углекислого газа составляло от 0,5% до 5% в год. В результате только за счет сжигания топлива в атмосферу поступило 400 млрд. тонн уг- лекислого газа. Согласно расчетам специалистов, сейчас ат- мосфера содержит на 25 % углекислого газа больше, чем его было накоплено за последние 160 тысяч лет. По мнению неко- торых ученых, произошло нарушение биосферного углерод- ного круговорота: поступление углекислого газа в атмосферу стало превышать его потребление живыми организмами. В настоящее время в мире в результате сжигания топли- ва на тепловых электростанциях, промышленных предприя- тиях и в автомобильных двигателях в атмосферу ежегодно выбрасывается более 5 млрд. тонн углекислого газа. Еще 1 — 2 млрд. тонн его уходит в атмосферу за счет сжигания лесов, главным образом, тропических. Леса исчезают с поверхности планеты с катастрофической скоростью, за последние два века их площадь сократилась вдвое. Влажные тропические леса начали интенсивно сгорать с середины XX в. (в среднем они исчезают со скоростью 1 га в минуту или 5 тыс. км2 в год). 25 % промышленных выбросов углекислого газа в ат- мосферу за счет сжигания топлива дают США и страны Евро- союза, 11 % — Китай, 9 % — Россия. К другим парниковым газам, появление которых в ат- мосфере в значительном количестве обусловлено хозяйствен- ной деятельностью человека, относятся: метан СИ,, поступающий с рисовых полей (около 110 млн. тонн в год); в результате утечек природного газа при иефте- и угледобыче (до 50 млн. тонн в год). Доля его влия- ния на усиление парникового эффекта составляет 15 %; фторхлоруглеводы (фреоны), утечка которых происхо- дит на промышленных и других объектах. Доля их влияния 12-24%; оксиды азота, попадающие в атмосферу вследствие сжи- гания топлива в реактивных самолетных и ракетных двигате- лях, применения азотных удобрений в сельском хозяйстве. Доля их влияния 5—6 %. В последние годы отмечается постепенное возрастание содержания этих парниковых газов в атмосфере. 4. ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ПАРНИКОВОГО ЭФФЕКТА Предположения, что последствиями хозяйственной дея- тельности ЧРЛОВРКЯ могут стать значительные изменения кли- мата, впервые были высказаны в конце XIX — начале XX в. В 1922 году английский герцог Шерлок выдвинул идею, что эти изменения прямо связаны с содержанием углекислого газа в атмосфере, а следовательно, и с возрастающими масштабами использования ископаемого горючего топлива. На Международной конференции ученых по проблеме антропогенного изменения климата, прошедшей в Торонто в 1988 году, был сделан вывод, что последствия усиления пар- никового эффекта уступают лишь последствиям мировой ядер- ной войны. Тогда при ООН была создана межправительствен- ная группа экспертов по проблемам изменения климата, кото- рая занялась всесторонним изучением проблем влияния чело- века на изменение климата. О результатах их работы сказано в докладе: «Выбросы в атмосферу, вызванные человеческой де- ятельностью, приводят к существенному увеличению концент- рации парниковых газов. Это увеличивает парниковый эф- фект, что приводит к дополнительному нагреву земной по- верхности». По мнению ряда ученых, средняя температура на планете возросла по сравнению с доиндустриальным периодом (конец XIX ст.) примерно на 0,6°С. По самым оптимистическим про- гнозам, к 2025 г. повышение температуры составит 2,5°С, а к концу XXI столетия — почти 6°С. Среди важных проблем, связанных с усилением парни- кового эффекта и потеплением климата, выделяется проблема повышения уровня Мирового океана за счет таяния матери- ковых и морских льдов и проблема теплового расширения воды в океане. За прошедшее столетие уровень Мирового океана повысился на 10—25 см, а к концу XXI столетия может повыситься уже на 1—2 м. Если же произойдет разрушение ледовых щитов Антарктиды и Гренландии, то уровень океана повысится на 10 м, а это повлечет исчезновение с карты мира десятков государств. Постепенное повышение уровня Мирового океана так же вынудит сотни миллионов людей мигрировать из прибреж- ных зон, дельт рек и островов. Вода затопит многие примор- ские города, серьезно пострадают места нереста рыб. Больше всех пострадают Китай, Египет, Бангладеш, Нидерланды, Япо- ния, США. Потепление климата приведет также к высвобождению метана, находящегося в лоне вечной мерзлоты в виде гидрата метана. Гидрат метана — это твердое вещество, состоящее из кристаллов воды и металла, поглощенного под давлением во- дой. По оценкам, в зоне вечной мерзлоты метана содержится во много раз больше, чем во всей живой материи на Земле. Повышение средних температур на земном шаре может вызвать и существенные изменения в течении процессов био сферы: — нарушение круговоротов главных биологических эле ментов; - изменения характера облачности и связанные с этим климатические изменения; — изменение распределения осадков по регионам; - смещение климатических зон и, в частности, увеличе ние пустынь; -- нарушение биологических ритмов развития растений и вследствие этого — длительные периоды неурожаев глав- ных сельскохозяйственных культур. Таким образом, парниковый эффект - это сложнейшее явление, в котором тесно переплелись и взаимодействуют при- родные процессы и результаты человеческой деятельности.
