Причины и последствия изменения климата

Причины и последствия
изменения климата
Или зачем беречь энергию?
Сколько земли нам нужно?



В 1960 годах человечеству
достаточно было половины
планеты Земля.
В 1990-х для удовлетворения
потребностей всех людей
необходима была уже целая
планета.
После 2000 года
возможностей 1 планеты
стало уже недостаточно.
В настоящее время человек:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Эксплуатирует более 55% суши, 13% речных вод.
В результате застройки, горных работ, опустынивания и засоления
теряется от 50 до 70 тыс. км2 земель в год.
При строительных и горных работах перемещается более 4 тыс. км3
породы в год, извлекается из недр Земли более 1000 млрд. т/год
различных руд, сжигается 18 млрд. т условного топлива,
выплавляется более 800 млн. т различных металлов.
На практике сегодня используется около 500 тыс. различных
химических соединений. Из них 40 тыс. соединений обладают
вредными свойствами, а 12 тыс. — токсичны.
Ежегодно рассеивается на полях свыше 500 млн. т ядохимикатов,
30% которых смывается в водоемы или задерживается в атмосфере.
Несовершенство современных технологий приводит к тому, что
КПД использования сырья составляет в среднем всего 1–2%,
остальная его часть идет в отходы.
Ежегодно в биосферу поступает более 30 млрд. т бытовых и
промышленных отходов в газообразном, жидком и твердом
состоянии.



Для того чтобы обеспечить
одного человека предметами
существования, каждый год
из Земли извлекается более
20 т сырья, которые затем
рассеиваются в биосфере,
радикально изменяя
эволюционно
сформировавшиеся
биогеохимические циклы.
Уже к середине 1980-х гг.
общее количество бытовых
отходов в мире составило
около 1012 млрд.т Эта цифра
уже приближается к общей
массе живых организмов и в
5 раз превышает годовое
производство биомассы.
Причем количество мусора
удваивается раз в 6–8 лет.
Воздействие человека на биосферу сводится к
четырём формам:




изменение структуры земной поверхности (распашка степей,
вырубка лесов, мелиорация, создание искусственных озер и
морей и т. д.);
изменение состава биосферы, круговорота и баланса
слагающих ее веществ (изъятие ископаемых, создание
отвалов, выброс различных веществ в атмосферу и в воды);
изменение энергетического, в частности теплового, баланса
отдельных районов земного шара и всей планеты (выбросы
тепла в результате сжигания топлива, ПГ и т. д.);
изменения, вносимые в биоту (истребление некоторых
видов, выведение новых пород животных и сортов растений,
перемещение их на новые места обитания).
Всё вышеперечисленное приводит к
антропогенному изменению климата
которое выражается в следующем:
 есть вызванное человеком
изменение концентрации
углекислого газа в атмосфере,
 есть парниковый эффект как
физическое явление и его
антропогенное усиление,
 есть повышение средней
температуры и его могут
объяснить математические
модели.
Парниковый эффект


Так называемый «парниковый
эффект» заключается в
накоплении тепла в атмосфере
Земли. Без него температура на
планете составляла бы -19 С. А
сейчас средняя температура на
поверхности планеты составляет
около +14 С. Т.е. разница 33° С.
С начала промышленной
революции (1750 гг.) содержание
СО2 в атмосфере Земли
увеличилось примерно на 30%.
Если мы хотим удержать процесс
глобального изменения климата в
пределах 2° С, необходимо
сокращать выбросы парниковых
газов уже сейчас!
В четвертом отчёте МГЭИК зафиксированы следующие
климатические изменения:


Глобальная средняя приземная
температура повысилась,
особенно начиная с 1950 года.
Потепление в последние 30 лет
распространилось по всему
земному шару, причем
наиболее сильно оно
выражается в высоких
северных широтах.
По результатам спутниковых
наблюдений за 1966-2005 годы
снежный покров в северном
полушарии в конце 1980-х
годов ежемесячно уменьшался
со среднегодовой скоростью
5% (особенно в западной части
Северной Америки и в
Швейцарских Альпах).


С 1970-х годов наблюдаются
более интенсивные и
длительные засухи, особенно
в тропиках и субтропиках.
Причина - повышенная
засушливость из-за высоких
температур и снижения
количества осадков на суше.
Засушливость наблюдалась в
Сахеле, Средиземноморье,
южной Африке и частях
южной Азии.
Наблюдается явное
увеличение экстремальных
явлений, связанных с
осадками (в восточных
частях Северной и Южной
Америки, северной части
Европы, северной и
центральной частях Азии).




Зафиксировано усиление
интенсивности тропических
циклонов в Северной Атлантике,
начиная приблизительно с 1970 года.
Есть также признаки повышенной
интенсивной тропической
циклонической активности в
некоторых других регионах.
Уровень мирового океана поднялся
вследствие глобального потепления
на 0,17м.
Затопленный во время паводка в 2001
году Ленск в Якутии стал трагедией.
Город был практически смыт с лица
земли, пришлось заново строить
жилье для пострадавших и
восстанавливать всю инфраструктуру
В 2002 году на юге России к
катастрофическим последствиям
привел весенний паводок в бассейне
рек Кубани и Терека. Общее число
пострадавших достигло 311 970
человек.
Влияние на здоровье человека



По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ),
дополнительная смертность в европейских странах от тепловых волн
в августе 2003 г. в Великобритании составила 2045 человек,
во Франции – 14802, в Италии – 3134, в Португалии – 2099.
Высокая температура воздуха в сочетании с большой солнечной
активностью и отсутствием движения воздушных потоков создает
благоприятные условия для накопления химических веществ в
приземных слоях атмосферы и формированию фотохимического
смога. Подобная ситуация возникла в Москве летом 2002 г. и
держалась 3 недели.
В России за последние 20 лет отмечена тенденция роста
заболеваемости населения клещевым энцефалитом. В целом по
России максимальный уровень заболеваемости клещевым
энцефалитом вырос с 4,1–4,5 случаев на 100000 человек в
1950–60!х гг. до 6,8–7,0 случаев на 100000 человек в 1990-х гг.
Болезни человека, обусловленные
изменением климата:



Повышение температуры приводит к изменению географического
распространения различных видов, являющихся переносчиками заболеваний.
В более теплых условиях комары, клещи и грызуны стремятся расширить
ареал обитания, в то время как люди, населяющие эти территории, не будут
обладать иммунитетом к новым заболеваниям.
Изменение климата негативно влияет на сезонное распространение многих
болезней, переносимых комарами (тропическая лихорадка, желтая лихорадка)
и клещами (болезнь Лайма, хантавирусный легочный синдром, клещевой
энцефалит). Изменения процесса распространения пыльцы, спор, вредных
загрязняющих веществ могут привести к увеличению случаев астмы,
аллергии, сердечных и респираторных заболеваний.
При потеплении климата происходит деформация зон вечной мерзлоты на
северных территориях. В итоге – нарушения деятельности водопроводноканализационных сооружений и, следовательно, увеличение риска роста
кишечных инфекционных заболеваний. Аналогичное влияние может оказать
сокращение запасов пресной воды, в результате чего люди будут
использовать источники питьевой воды худшего качества.
Изменение климата в Беларуси

В Беларуси почти в 2 раза возросла средняя повторяемость
максимальных температур (выше 30 градусов).

Количество осадков после 1950 года стало уменьшаться,
особенно в южной и центральной частях республики.
Расширилась площадь территории, где среднегодовое
количество осадков меньше 600 мм.


За последние 50 лет летняя засуха случалась в 2 раза чаще, чем
прежде. Увеличилась повторяемость погодных и климатических
экстремальных явлений.

С 1992 по 2003 годы только два раза на нашей территории
не было засух (в 1998 и 2000 гг.). Особенно крупномасштабными
были засухи в 1992 и 2002 годах.
Состав парниковых газов:
1. Оксид углерода (CO2) – 77% выбросов в атмосферу,
поступает за счет сжигания ископаемого топлива (57%),
обезлесивания, лесозаготовок и пожаров на торфяниках
(17%).
2. Метан (СH4) – 14% выбросов, основной источник сельскохозяйственная деятельность, особенно
животноводство.
3. Закись азота (N2O) – 8% выбросов, источник –
производство удобрений, промышленные процессы,
связанные с горением.
4. Фторуглероды - 1% выбросов, источники –
промышленные процессы, использование электроники,
холодильников и другое.
Распределение глобальных выбросов
ПГ по секторам экономики
1. Произв-во энергии и тепла – 24%
2. Изменение землепользования и
лесное хозяйство – 18%
3. Промышленность – 14%
4. Сельское хозяйство – 14%
5. Транспорт – 14%
6. Здания – 8%
7. Другие ист-ки в энергетике – 5%
8. Отходы – 3%
Итого: 100%
27
Распределение глобальный
выбросов
24
21
18
15
12
9
6
3
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Источники парниковых газов:





Нефть – это главный источник CO2. До 40% вредных выбросов в атмосферу образуется
за счет сжигания нефти и нефтепродуктов, которые используются в качестве моторного
топлива для автомобилей и самолетов, в отопительных системах, на многих
теплоэлектростанциях.
При сжигании одной тонны каменного угля в атмосферу выбрасывается почти две
тонны СО2 . Особенно вредно для климата сжигание бурого угля. Несмотря на то, что
запасов угля на планете хватит всего на 200 лет, их бесконтрольное использование
может стать одной из основных причин пагубного воздействия на мировой климат.
Природный газ считают наиболее «чистым» из всех органических источников
энергии. Он может использоваться как для производства тепла, так и электроэнергии.
Однако даже при сжигании газа на каждый произведенный киловатт-час энергии в
атмосферу выбрасывается всего лишь вдвое меньше СО2, чем при сжигании бурого
угля.
Уничтожение тропических лесов – источник 20 % увеличения содержания СО2 в
атмосфере. Вырубка этих лесов опасна, так как может полностью разрушить местные
экосистемы, как, например, это уже происходит в районах реки Амазонки.
Метан, оксид азота и промышленные газы тоже относят к парниковым газам.
Основной источник метана – промышленное животноводство и земледелие. Сельское
хозяйство также является и крупнейшим ≪поставщиком≫ в атмосферу оксида азота.
Большое количество газа выделяется при таянии вечной мерзлоты. Промышленные
газы, используемые при работе холодильников, кондиционеров, а также в химической
промышленности, усиливают парниковый эффект.
Роль различных источников при
производстве энергии:




За счет сжигания ископаемого топлива
(включая дрова и другие биоресурсы) в
настоящее время производится около 80%
энергии в мире.
Гидроресурсы обеспечивают получение около
5-6% электроэнергии
Атомная энергетика дает около 11%
электроэнергии.
ВИЭ – оставшиеся 3%
В среднем, в промышленном мире, 2/3 электрической и 90%
тепловой энергии получается в результате сжигания
ископаемого топлива (угля, нефти, газа).
Основные угрозы от сжигания углеводородов:
 выбросы дымовых газов;
 образование твердых отходов;
 локальное тепловое загрязнение;
 глобальное изменение климата.
Опасными компонентами
дымовых газов являются:
 - Твердые частицы
(размером менее 10 мкм);
 - Диоксид серы SO2;
 - Окислы азота NOx;
 - Углекислый газ CO2.
Газовая промышленность





Объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух
от стационарных источников составили в 2003 г. Более 590 тыс. т
Основной причиной являются аварии на магистральных
газопроводах, происходящие вследствие старения оборудования и
отсутствия средств на капитальный ремонт.
Увеличение нагрузки на окружающую среду обусловлено
преимущественно ростом выбросов метана, с учетом которого
выбросы загрязняющих веществ в 2005 г. составили 1,83 млн. т
Эмиссия метана и углекислого газа в газовой отрасли происходит
на всех стадиях технологического процесса.
Доминирующее влияние оказывает газотранспортная система, на
долю которой приходится 70% всех выбросов
Влияние гидроэнергетики на окружающую среду,
экосистемы и человека








Затопление плодородных пойменных земель, подъём грунтовых вод в прибрежной зоне
(подтопление, заболачивание).
Смена текущих вод на застойные, неизбежное загрязнение водохранилищ
быстрорастворимыми или взмучиваемыми веществами при заполнении чаши
водохранилищ и формирования берегов
Сведение лесов или их гибель от подтопления, часто оставление всей биомассы в зоне
затопления), смена прибрежных экосистем.
Формирование новых экосистем (в основном луговых и болотных) в зоне подтопления,
зарастание вод, цветение; нарушение миграций рыб и других гидробионтов, смена
более ценных видов менее ценными; заболевания рыб забивание жаберных щелей
водорослями, разрушение нерестилищ и зимовальных ям.
Неизбежное переселение людей из зоны затопления, социальные издержки. Потеря
вкусовых качеств рыб. Увеличение вероятности заболеваний людей при купании.
Повышение влажности, понижение температур, туманы, местные ветры.
Давление водных масс на ложе водохранилищ интенсификация сейсмических явлений
Например, на Волжской ГЭС в 2001 г через турбины скатывалось 59 тыс. т рыбы в год,
80% гибли. Всего сейчас вылавливается менее 4 тыс. т в год.
Проблемы атомной энергетики





Отсутствие источника сырья (природного урана) в
Беларуси (за последние семь лет ядерное топливо
подорожало в 21 раз, запасы – до 2050г)
Реальная стоимость атомной электроэнергии, в пять
раз выше стоимости электроэнергии тепловых
станций (с учётом захоронения отходов)
Тепловое и радиоактивное загрязнение окружающей
среды за счёт утилизации охлаждающих вод
Проблема захоронения радиоактивных отходов и
вывода АЭС из эксплуатации (10% от стоимости
станции) ещё не решена.
Человеческий фактор
Что можно и нужно сделать?





ограничить потребление горючих ископаемых (особенно угля и
мазута – наиболее «вредных» для климата источников энергии,
поскольку при их сжигании выделяется очень большее количество
углекислоты);
экономить потребление энергии и повышать эффективность ее
использования;
использовать альтернативные (неуглеродые) и возобновляемые
источники энергии;
развивать и внедрять новые экологическичистые и
низкоуглеродные технологии;
предотвращать сведение лесов, оберегать их от лесных пожаров,
заниматься лесовосстановлением.
Ветроэнергетика
Недостатками ветряков является
невысокая плотность мощности ветра,
поэтому для ВЭС большой мощности
требуются обширные площади.
Ветростанции не являются
экологически безупречными: они
создают значительный шум в звуковом
и инфразвуковом диапазоне, на
лопастях нередко гибнут птицы.
-
Солнечная энергетика
Есть три вида солнечных
электростанций:
• солнечные батареи,
• солнечные тепловые (с нагревом
теплоносителя, подаваемого затем на
турбину),
• термоэмиссионные (с накаливаемым
солнцем катодом).
Кроме того, существуют солнечные
коллекторы для автономного горячего
водоснабжения.
Солнечная энергетика




Эксплуатация солнечных электростанций экологически
чиста (тепловое загрязнение составляет лишь часть поглощаемого солнечного излучения), но их производство дорого и экологически небезупречно, особенно фотоэлементов.
При производстве 1 кг солнечного кремния выделяется
1,57 кг CO2 и расходуется 250 кВт*ч электроэнергии.
Самая дорогая часть технологии фотоэлементов, от которой нужно
уходить – конверсия кремния в трихлорсилан, очистка
и осаждение кремния.
Недостатки ветровых и солнечных ЭС - зависимость от погоды,
что требует резервирования мощностей, либо аккумулирования
энергии.
Биотопливо


В настоящее время для производства дров или биомассы выращивают
энергетические леса. Годовой прирост биомассы в лиственных лесах
Германии – 130 ц с 1 га; в центре России – 65-75 центнеров с 1 га.
Производство пеллет из биомассы позволяет автоматизировать
подачу и сжигание твердого биотоплива. Дрова отличаются низкой
зольностью (1-3%) и низким содержанием CO2. В Беларуси
примерно 2000 котельных мощностью от 0,5 до 10 МВт,
работающих на ископаемых видах топлива, пригодны для
перевода на древесное топливо.

Крупнейшая в Европе электростанция, работающая на древесной
биомассе, находится в г. Зиммеринг, Австрия. Мощность
электростанции 66 МВт. Работа станции позволяет сократить
ежегодные выбросы СО2 на 144 тысячи тонн. Электростанция
ежегодно потребляет 190 тысяч тонн биомассы, собираемой в радиусе
100 км от станции.
Биогаз





Газ, получаемый метановым брожением биомассы. Разложение
биомассы происходит под воздействием бактерий класса
метаногенов.
Производство и использование биогаза позволяет предотвратить
выбросы метана в атмосферу. Переработанный навоз применяется
в качестве удобрения в сельском хозяйстве.
В Индии и в Китае число малых биогазовых установок превысило
10 млн. С учетом снижения платы за загрязнение среды
переработка навоза является в России коммерчески выгодной.
Россия ежегодно накапливает до 300 млн. т. в сухом эквиваленте
органических отходов: 250 млн. т. в сельскохозяйственном
производстве, 50 млн. т. в виде бытового мусора. Потенциальный
объём получаемого биогаза может составить 90 млрд. м3 в год
Прямое сжигание мусора, в отличие от переработки в биогаз,
приводит к сильному загрязнению атмосферы. Сжигать можно
лишь однородные по составу и влажности отходы, не содержащие
серы, хлора и металлов.
Так что же делать???



Повсеместное внедрение энергоэффективных
технологий и энергосбережение (около 19 %
электроэнергии в мире тратится на освещение).
Одна лишь замена обычных лампочек накаливания
на энергосберегающие может сократить потребление
электричества в 5 раз!
В результате, по подсчетам компании Osram,
переход 30% освещения в мире на энергосберегающие технологии (частные жилища, заводы и
уличное освещение) сократил бы выбросы CO2 на
270 млн. тонн в год.
Маркировка энергоэффективности
бытовой техники
Список сайтов по проблеме изменения климата






Сайты межправительственных организаций и официальных органов:
www.unfccc.int – Секретариат Рамочной конвенции ООН об
изменении климата и Киотского протокола. Архив документов и
решений Конвенции,новости, данные о выбросах парниковых
газов,официальные государственные доклады.
www.wmo.ch – Всемирная метеорологическая организация. Широкий
спектр материалов и данных об изменениях климата, новости,
прогнозы, ссылки на последние публикации.
www.unep.ch – Программа ООН по окружающей среде (UNEP).
Образовательные материалы по изменению климата и влиянию на
экосистемы. Библиотека публикаций.
www.who.int – Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ).
Образовательно-информационные материалы, включая и влияние
изменений климата на здоровье человека.
www.iea.org - Международное энергетическое агентство. Информация
по вопросам эффективного использования энергии,
возобновляемой энергетики и др.
www.meteorf.ru – Федеральная служба России
Климат меняется – следует научить
наших людей думать или плавать?