Дорохов, В. І.

Павлюк, Г. В.

Федишин, Б. М.

Федишин Б. М.

Павлюк Г. В.

Дорохов В. І.

Zhytomyr State University Library

36 КАРБОН ДІОКСИД – ПРОБЛЕМИ Й ПЕРСПЕКТИВИ Федишин Б.М., Павлюк Г.В., Дорохов В.І. Державний вищий навчальний заклад „Державний агроекологічний університет” Життєдіяльність людини нерозривно пов’язана з навколишнім середовищем. Сьогоднішній спосіб життя й господарювання, традиційна споживацька поведінка людей призводять до різкого погіршення стану довкілля, особливо атмосфери як найбільш динамічної його ланки. Останнім часом увага вчених і громадськості світу прикута до вмісту карбон діоксиду (СО2) в атмосфері й процесів із ним пов’язаних, зокрема, до потепління й парникового ефекту. Як свідчать розрахунки, збільшення середньої річної температури Землі на 2,5 0С викличе такі зміни на Землі, більшість із яких для людей будуть мати негативні наслідки. Парниковий ефект змінить такі критично важливі змінні величини, як опади, вітер, шар хмар, океанські течії, а також розмір полярних крижаних шапок. Внутрішні райони континентів стануть більш сухими, а узбережжя вологішими, зими – коротшими й теплішими, а літо – тривалішим і жаркішим, що підтверджують і погодні умови в Україні в останні роки. На СО2 припадає 55 % антропогенного парникового ефекту від всіх інших парникових газів, ось чому йому приділяється значна увага й відповідно ставляться задачі зі зменшення вмісту його в атмосфері. Діяльність людини (вирубка лісів, розорювання земель, урбанізація, а головне, спалювання палива й забруднення океанів) призводить до збільшення вмісту СО2 в атмосфері. Причиною 75 % від усіх викидів СО2 є транспорт та виробництво електроенергії й тепла (використання нафти, природного газу й вугілля). За останні 200 років вміст СО2 у повітрі зріс на 26÷31 %, за останні 120 років  на 17 % (у середньому на 0,14 % за рік), а за останні 10 років - 0,36 % за рік. Це – найвищий рівень за всю історію людства. На основі цих даних прогнозують подвоєння вмісту СО2 в атмосфері до середини ХХІ століття, що викличе за рахунок парникового ефекту приблизно на 2÷3 0С збільшення середньорічної температури, зокрема, в Європі на 2 0С, тобто має місце зв’язок між вмістом СО2 в атмосфері й парниковим ефектом. За оцінками, одержаними за кліматичними моделями, середня температура Землі може підвищитися на 1,4÷5,8 0С до 2100 року. Парниковий ефект – це не якесь нове явище, яке не спостерігалося раніше. Парниковий ефект є природним явищем, діє на Землі з тих пір, як з’явилась атмосфера. У земній атмосфері СО2 діє як скло в парнику, а саме, пропускає сонячне світло, але затримує тепло розігрітої Сонцем поверхні Землі, а це викликає розігрівання планети, відоме під назвою парникового ефекту. Різне відношення молекул СО2, які є в атмосфері, до теплового випромінювання Сонця й Землі зумовлене відмінністю самого випромінювання. У середньому на рівні моря до поверхні Землі доходить 75 % тієї кількості сонячної енергії, яка доходила би при відсутності атмосфери. Тільки значно менша частка випромінювання, яке досягає земної поверхні, відбивається (море відбиває приблизно 10 %, поверхня суші – 3÷25 % і тільки сніг відбиває 50÷90 % світла яке 37 падає), а більша частка випромінювання поглинається. Основна частка енергії, яка досягає земної поверхні і, яка поглинається Землею, припадає на промені з довжиною хвиль 400÷1800 нм, а зворотне випромінювання Землі характеризується довжинами хвиль від 4000 нм і вище, причому особливе значення мають довжини хвиль біля 15000 нм – це відповідає області вибіркового поглинання СО2. Біля 20 % теплового випромінювання Землі припадає на так зване „вікно” в області 9000÷13000 нм і майже повністю втрачається. У загальному Земля втрачає завдяки випромінюванню біля третини тієї кількості тепла, яке вона втрачала би при відсутності захисної дії СО2 і Н2О. Таким чином, СО2 атмосфери характеризується різкою відмінністю за відношенням до поглинання сонячного й земного випромінювання, а тому його вмісту в атмосфері і цого захисній дії приділяється значна увага. Явище парникового ефекту негативно впливає на кліматичні зміни. Тому дуже важливим стає вміст СО2 в атмосфері, який залежить від кількості викидів його в атмосферу й розміром та інтенсивністю дії адсорбентів. Наприклад, збільшуючи вміст СО2 в атмосфері, спалюючи органічне паливо й, зменшуючи кількість природних адсорбентів, таких, як ліс. Знищення лісів призводить до зменшення кількості кисню, що надходить в атмосферу. Види діяльності людини, що спричиняють кліматичні зміни, мають різні наслідки. Одні з них підвищують температуру (викиди в атмосферу СО2 та інших парникових газів). Але є інші, які знижують температуру й викликають антипарниковий ефект (вирубування лісів, запорошення повітря сажею й пилом тощо). Підраховано, що за всю історію людства винищення лісів уже охолодило поверхню Землі майже на 1 0С. Які з наслідків переважають? Більшість вчених вважає, що найближчим часом буде мати місце підвищення температури. Одночасно явище парникового ефекту також може позитивно впливати на рослинний і тваринний світ. Так, підвищення вмісту СО2 в атмосфері може спричинити збільшення інтенсивності фотосинтезу й тим самим сприяти росту та розвитку рослин. І цьому факту є підтвердження. Екологи помітили, що починаючи з 80х років ХХ століття, незважаючи на пригнічення лісів у результаті забруднення довкілля, спостерігається значне збільшення темпів приросту дерев’янистих порід у лісових екосистемах. Було встановлено, що це пов’язано з підвищеним вмістом СО2 в атмосфері, який стимулює активність фотосинтезу. Але у наш час, порівнюючи позитивний і негативний впливи парникового ефекту, для стійкого розвитку людської цивілізації необхідно знижувати вміст СО2 в атмосфері. Для вирішення даної актуальної задачі пропонують такі шляхи: утилізація СО2 на хімічних виробництвах; захоронення СО2; підвищення ефективності використання органічного палива. У перспективі найбільш надійний і безпечний шлях вирішення проблеми забезпечення енергією людської цивілізації, без зростання вмісту СО2 в атмосфері – це пряме або опосередковане (через фотосинтез біомаси) використання сонячноїенергії, яка попадає на Землю. Сучасні технології прямого перетворення сонячної енергії поки що потребують значних питомих затрат дорогих матеріалів. Однак спостерігається неухильних прогрес у зниженні вартості виробленої таким 38 способом електроенергії. У географічних зонах помірної або низької сонячної радіації, представляє особливий інтерес використання дарованого природою механізму перетворення розсіяної сонячної енергії на енергію, яка міститься у висококонцентрованому паливі – рослинній біомасі. Наприклад, на Україні розроблена програма вирощування ріпаку й виробництво з нього палива. Спалювання біомаси не порушує балансу СО2, оскільки при своєму рості зелена рослина споживає його з атмосфери, а при спалюванні палива СО2 утворюється в тій же кількості.  На жаль, людство на сьогодні поки що не має ефективних технологій різкого зменшення викидів СО2 в атмосферу. Реальним може бути жорсткий режим енергозбереження, розширення площ лісів і їхнє раціональне застосування, використання сонячної, вітрової та гідроенергії, заміна технологій де в якості відходів є СО2. Слід активізувати дослідження з освоєння термоядерної енергії, мембранних і нанотехнологій, отримання енергії взаємодією матерії та антиматерії, які забезпечать потребу в енергії без викидів СО2 в атмосферу. 

Карбон діоксид – проблеми й перспективи

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Zhytomyr State University Library