Санатова Т. С., Амренова А.Ж. парниковых газов

Санатова Т. С., Амренова А.Ж.
Алматинский университет энергетики и связи, г.Алматы
Анализ состояния теории и практики оценки вредного воздействия
парниковых газов
В данной статье представлен анализ состояния теории и практики оценки
вредного воздействия парниковых газов. В атмосферу поступают такие газы как
метан, диоксид углерода, закись азота.
На сегодняшний день среди проблем всечеловеческого масштаба, от
решения которых зависят дальнейшие перспективы и развитие цивилизации,
важное место занимают глобальные экологические проблемы. Проблема
изменения глобального климата, является наиболее актуальной. Эти
процессы могут привести к глобальным катастрофам уже в середине
следующего столетия, а локальные катастрофы, связанные с потеплением
климата Земли, происходят уже и в наши дни — ураганы и наводнения.
Угроза климатической катастрофы показывает, что дальнейшее развитие
цивилизации в эпоху научно-технической революции без учета природных
факторов невозможно.
Основной причиной глобального потепления климата является
техногенная эмиссия парниковых газов. Парниковые газы поглощают тепло,
вызывая повышение температуры на Земле подобно одеялу, или точнее,
парнику, который позволяет солнечной энергии войти внутрь, но
препятствует ее выходу обратно. К парниковым газам относятся все
продукты неполного сгорания углеводородного топлива: метан, углекислый
газ, закись азота.
Источники эмиссии парниковых газов в атмосферу можно условно
подразделить на природные и антропогенные.
Объем эмиссии метана из природно-увлажненных земель: болот,
торфяников, тундр, топей и джунглей является одним из основных
источников образования метана [1-3], а по некоторым публикациям [4, 5] самым крупным источником метана на планете. Эмиссия метана из
природно-увлажненных земель составляет в среднем (110-130) •106 т/год, или
в среднем 21-23% глобальной эмиссии метана, а по некоторым данным [6-10]
величина эмиссии метана из природно-увлажненных земель достигает (3001000)•106 т/год, или 70-75% глобальной. Такое большое расхождение в
объеме эмиссии объясняется большой сложностью и малой надежностью
оценки поступления метана с единицы площади для увлажненных земель,
находящихся в резко различающихся климатических условиях - от зон
вечной мерзлоты до тропических лесов - джунглей.
Метан в природно-увлажненных землях имеет биологическое значение
и образуется в процессе жизнедеятельности метаногенных организмов при
анаэробном разложении органических веществ со средней скоростью [11].
Биологическое происхождение метана природно-увлажненных земель
установлено по отношению С12/С14, которое такое же, как и в биомассе.
Максимальная величина современной генерации метана в почвах
оценивается в (250-300) •106 т/год. Скорость генерации метана в природноувлажненных землях считается достаточной для образования основной
массы окиси углерода в атмосфере до высоты 35-40 км [12].
На заболоченных площадях, в илах пресноводных водоемов и
застойных участках рек при отсутствии или малой интенсивности газообмена
с атмосферой и при накоплении значительного количества органического
материала создаются восстановительные условия, связанные с деятельностью
анаэробных микроорганизмов, под воздействием которых основным
образующимся газом является метан. Наибольшая концентрация бактерий
(106-108 в 1 г влажного ила) имеет место в верхних слоях болот, топей.
Концентрация метана в болотных газах составляет от 20 до 99%. При
микробиологической деструкции органического вещества выделяются
значительные объемы метана. Основным местом эмиссии метана при
микробиологической деятельности являются природно-увлажненные земли
Средних широт. При общих запасах торфа на Земле (227-230) •109 и добыче
торфа (2-12,1) •109 т/год, площадь болот умеренных широт сокращается
медленно и занимает 50% площади всех природно-увлажненных земель,
выделяя 60% метана, тогда как тропические и субтропические неторфяные
болота, занимающие 30% общей площади заболоченных земель на планете,
выделяют только 25% метана. Остальные 15% метана образуются в тундрах.
Общая площадь всех заболоченных территорий на планете составляет 5,3•10 6
км2 [13, 14].
По прогнозу выделение метана только из твердых отходов к 2025 г.
может увеличиться до (50-80) • 106 т/год.
При
горении
(сжигании)
биомассы
(переработка
твердых
промышленных и бытовых отходов, подсечно-огневое земледелие, горение
топлива, работа ДВС и т. п.) объем эмиссии метана составляет в среднем 55•
106 т/год (от 40 до 100 • 106 т/год), что составляет 13-18% всех
антропогенных выбросов метана, или около 10% глобальных. Из общего
объема эмиссии 35• 106 т/год (от 25 до 40• 106 т/год) поступает из гниющего
твердого мусора. Большинство процессов сжигания топлива сопровождается
генерацией метана и более тяжелых углеводородов [15].
Эмиссия метана при сжигании биомассы включает различные по типу
и объему образования источники, объединенные в одну графу по принципу
влияния температуры на генерацию метана. Основной объем эмиссии метана,
образуемого в твердом мусоре, происходит в промышленно развитых
странах [16].
Установлено [17-20], что увеличение объемов переработки твердых
отходов (промышленного и бытового мусора) сопровождается ростом
генерации метана из твердых отходов, выход которого составляет в среднем
0,5 кг метана на 1 кг углерода в отходах, а образование метана при
переработке твердого мусора составляет в среднем 3,6 кг/т мусора.
Глобальная эмиссия метана из твердых отходов при их брожении и гниении
оценивается в 30 • 106 т/год (от 25 до 40• 106 т/год), причем, только сжигание
твердого топлива дает выброс 10• 106 т/год [21].
Таблица 1.1 - Глобальная эмиссия метана из твердых отходов [22]
Показатели
Население, млн. чел.
Общее содержание
углерода в отходах, •
106 т/год
Выделение метана из
отходов (0,5 кг
метана из 1 кг углерода), • 106т/год
Содержание углерода в промышленных
отходах, • 106 т/год
Выделение метана
(0,5 кг из 1 кг углерода), • 106т/год
Страны
США,
страны СНГ и страны развиваю- Всего
Канада, общего Восточной
щиеся
Австралия рынка
Европы
страны
272
40
471
26
400
15
736
20
2423
101
19
10
7
8
31-57
9
7
5
6
22-44
5
4
4
5
12-22
Выделение метана из
сельскохозяйственных отходов, •
106 т/год
Итого выделение
метана, • 106 т/год
5
3
2
2
8-12
—
—
—
—
70-80
Влияние повышения концентраций газов, обусловливающий
парниковый эффект в атмосфере, было смоделировано МГИК по различным
сценариям [23]. Эти модельные исследования показали систематические
глобальные изменения климата, начиная с XIX столетия. МГИК ожидает, что
между 1990 и 2100 г. средняя температура воздуха на земной поверхности
возрастет на 1,0-3,5 °С, а уровень моря поднимется на 15-95 см. В некоторых
местах ожидаются более суровые засухи и (или) наводнения. Ожидается, что
в связи с массовой вырубкой леса, в еще большей мере уменьшится
поглощение и возрастет освобождение углерода на суше. Ожидаемое
изменение температуры будет слишком быстрым, чтобы отдельные виды
животных и растений успевали к ним приспособиться, в связи, с чем
произойдет снижение многообразия биологических видов [24].
Стратегия борьбы с усилением парникового эффекта должна
заключаться в принятии следующих мер: сокращение использования
ископаемых источников энергии (угля, нефти и газа), более эффективное
использование энергии, широкое внедрение энергосберегающих технологий,
широкое
применение
альтернативной
энергетики
(использование
возобновляемых источников энергии), развитие новых экологически чистых
и низкоуглеродных технологий, борьба с лесными пожарами, восстановление
лесов и т.д.
Литература
1 Соколов В.А. Геохимия газов земной коры и атмосферы. - М.: Недра,
1971. - 334 с.
2 Harriss R.C, Gohran E., Sebacher D. I. Methane flux from Northern
Peatlands. Nature. - 1985, - vol.315. Р. 652-654.
3 Johnson D. E., Brianine M., Ward G. N. Methane emission from
Livestock «Proceedings American Feed Industry Association» Nutrition
Symposium St. Lonis. – 1990. - Report M. Р. 33.
4 Ruminant production and reduction methane emissions from Ruminants by
Strategic Supplementation. - US. Environmental protection Agency, 1991. -
400/1—91/004. – Р. 103.
5 Влияние роста количества СО2 в атмосфере на глобальный климат //
Новости науки и техники. Приложение к ННТ. - М., ВИНИТИ, 1983. - № 27.
6 Бобылев А.П., Айруни А.А. Загрязнение атмосферы и способы
борьбы с ним зарубежом. - М.: ЦНИЭИуголь, 1978. - 28 с.
7 Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и
загрязнения атмосферы. - М.: Гидрометеоиздат, 1975. - 448 с.
8 Рогинко С. «Европа и ее зеленые интересы» // «Эксперт». – 2002. №10.
9 Башмаков И. Сколько стоит смягчение антропогенного воздействия
на изменение климата? // Вопросы экономики, - 2003. - №1. – С.7.
10 Митрошкин К.П., Шапошников Л.К, Человек и природа. - М.:
Знание, 1977. - 143 с.
11 Лукашов К.Н., Лукашов В.К., Вадковская И. К. Человек и природа.
- Минск: Наука и техника, 1984. – 293 с.
12 Алексеев В.В., Киселева С.В., Чернова Н.И. «Рост концентрации
СО2 в атмосфере - всеобщее благо?» // Природа. - 1999. -№ 9.- С.27-28.
13 Хотунцев Ю.Л. Человек, технологии, окружающая среда. - М.:
Устойчивый мир, 2001. - 224 с.
14 Кароль И.Л. Глобальные экологические проблемы на пороге XXI
века. - М.: Наука, 1998. - 228 с.
15 Под ред. Болина. Парниковый эффект, изменение климата и
экосистемы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989.- 92 с.
16 Шейнин Л.Б. Мусор на дорогах // Экология и жизнь - М., 2009. №10. - С. 24-27.
17 Иванов В.Б. Энергоэффективность, энергобезопасность // Экология
и жизнь - М., 2009. - №6. - С. 18-21.
18 Тихомирова Е.Г. Альтернатива мусоросжиганию // Экология и
жизнь - М., 2010. - №4. - С. 30-33.
19 Подобедов И. С. Природные ресурсы Земли и охрана окружающей
среды. - М.: Недра, 1985. - 236 с.
20 Костицын В.А. Эволюция атмосферы, биосферы и климата. — М.:
Наука, 1984. - 77 с.
21 Яншин А. «Опасен ли парниковый эффект» // Наука и жизнь. - 1989.
- №12.- С. 12-14.
15 Айруни А. А., Нургалиева Д. В. Опыт применения машин с
дизельным двигателем при подземной добыче полезных ископаемых. — М.:
ЦНИЭИуголь, 1987.- 41 с.
22 Айруни А. А., Нургалиева Д. В. Опыт применения машин с
дизельным двигателем при подземной добыче полезных ископаемых. — М.:
ЦНИЭИуголь, 1987.- 41 с.
23 Мелешко В.П., Катцов В.М, Спорышев П.В., Вавулин С.В.,
Говоркова В.А., «Изучение возможных изменений климата с помощью
моделей общей циркуляции атмосферы и океана» // Изменения климата и их
последствия.- Спб.: Наука, 2002. – С. 67-69.
24 Глобальное потепление: Доклад Гринпис/под ред. Дж.Леггетта. пер.
с англ. - М.: Изд-во МГУ, 1993. - 27 с.