Реферат Джерела і сток СО2
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего
от 25%

Подписываем
договор
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
РЕФЕРАТ
ДЖЕРЕЛА І СТОК СО2
Київ-2007
Зміст
1 Людина і клімат
1.1 Взаємозв’язок між енергоспоживанням, економічною діяльністю і надходженням СО2 в атмосферу
1.2 Споживання енергії і викиди вуглекислого газу
2 Вуглець в природі
2.1 Основні хімічні з’єднання і реакції
2.2 Ізотопи вуглецю
3 Вуглець в атмосфері
3.1 Атмосферний вуглекислий газ
3.2 Зміст ізотопу
3.3 Зміст ізотопу
3.4 Перемішування в атмосфері
4 Газообмін в системі атмосфера – океан
4.1 Швидкість газообміну
4.2 Буферні властивості карбонатної системи
5 Вуглець в морській воді.
5.1 Повний зміст вуглецю і лужність
5.2 Фотосинтез, розкладання і розчинення органічної речовини
5.3
5.4 Донні осідання океану
5.5 Процеси перенесення в океані
6 Вуглець в континентальній біоті і в грунтах
6.1 Вуглець в біоті і первинна продуктивність
6.2 Вуглець в грунті
6.3 Зміна змісту вуглецю в континентальних екосистемах
7 Прогнози концентрації вуглекислого газу в атмосфері на майбутнє.
Список літератури
1 Людина і клімат
Вплив людини на клімат почав виявлятися декілька тисяч років тому у зв’язку з розвитком землеробства. В багатьох районах для обробки землі знищувалася лісова рослинність, що призводило до збільшення швидкості вітру земної поверхні, деякій зміні режиму температури і вологості нижнього шару повітря, а також до зміни режиму вологості грунту, випаровування і річкового стоку. В порівняно сухих областях знищення лісів часто супроводжувалося посиленням запорошених бурь і руйнуванням грунтового покриву, помітно змінювало природні умови на цих територіях.
Разом з цим знищення лісів навіть на широких просторах робить обмежений вплив на метеорологічні процеси великого масштабу. Зменшення шорсткості земної поверхні і деяка зміна випаровування на звільнених від лісів територіях дещо змінює режим опадів, хоча така зміна порівняно невелика, якщо ліси замінюються іншими видами рослинності.
Більш істотний вплив на осідання може надати повне знищення рослинного покриву на деякій території, що неодноразово відбувалося у минулому в результаті господарської діяльності людини. Такі випадки мали місце після вирубки лісів в гірських районах із слабо розвиненим грунтовим покривом. В цих умовах ерозія швидко руйнує не захищений лісом грунт, внаслідок чого стає неможливим подальше існування розвиненого рослинного покриву. Схоже становище виникає в деяких областях сухих степів, де природний рослинний покрив, знищений внаслідок необмеженого випасу сільськогосподарських тварин, не поновлюється, у зв’язку з чим ці області перетворюються на пустелі.
Оскільки земна поверхня без рослинного покриву сильно нагрівається сонячною радіацією, відносна вологість повітря на ній падає, що підвищує рівень конденсації і може зменшувати кількість випадаючих опадів. Ймовірно, саме цим можна пояснити випадки невідновлення природної рослинності в сухих районах після її знищення людиною.
Інша форма впливу діяльності людини на клімат зв’язана із застосуванням штучного зрошування. В посушливих районах зрошування використовується протягом багатьох тисячоліть, починаючи з епохи найдавніших цивілізацій, що виникли в долині Ніла і межиріччі Тігра і Єфрата.
Вживання зрошування різко змінює мікроклімат зрошуваних полів. Через незначне збільшення витрат тепла на випаровування знижується температура земної поверхні, що призводить до пониження температури і підвищення відносної вологості нижнього шару повітря. Проте така зміна метеорологічного режиму швидко затухає за межами зрошуваних полів, тому зрошування призводить тільки до змін місцевого клімату і мало впливає на метеорологічні процеси великого масштабу.
Інші види діяльності людини у минулому не робили помітного впливу на метеорологічний режим різних за своєю структурою просторів, тому до недавнього часу кліматичні умови на нашій планеті визначалися в основному природними чинниками. Таке положення почало змінюватися в середині ХХ століття через швидке зростання чисельності населення і особливо через прискорення розвитку техніки і енергетики.
Сучасні дії людини на клімат можна розділити на дві групи, з якої до першої відносяться направлені дії на гідрометеорологічний режим, а до другої - дії, що є побічними наслідками господарської діяльності людини.
Діяльність людини досягла вже такого рівня розвитку, при якому її вплив на природу набуває глобального характеру. Природні системи – атмосфера, суша, океан, – а також життя на планеті вцілому піддаються цим діям. Відомо, що протягом останнього століття збільшувався вміст в атмосфері деяких газових складових, таких, як двоокис вуглецю (
Уявлення про те, що клімат міг змінюватися в результаті викиду в атмосферу двоокису вуглецю, виникло не сьогодні. Арреніус вказав на те, що спалювання викопного палива могло привести до збільшення концентрації атмосферного
Механізм дії
1.1 Взаємозв’язок між енергоспоживанням економічною діяльністю і надходженням вуглекислого газу в атмосферу
Основним антропогенним джерелом викидів
Мінімальний рівень споживання енергії на душу населення, необхідний в даний час для задоволення потреб медицини, освіти і рекреації, значно міняється від регіону до регіону і від країни до країни. В багатьох країнах, що розвиваються, значне зростання споживання високоякісних видів палива на душу населення є істотним чинником для досягнення більш високого рівня життя. Зараз представляється вірогідним, що продовження економічного зростання і досягнення бажаного рівня життя не пов’язано з рівнем енергоспоживання на душу населення, проте цей процес ще недостатньо вивчений.
Можна припустити, що до досягнення середини наступного сторіліття економіка більшості країн зуміє пристосуватися до підвищених цін на енергію, зменшуючи потреби в робочій силі і в інших видах ресурсів, а також збільшуючи швидкість обробки і передачі інформації або, можливо, змінюючи структуру економічного балансу між виробництвом товарів і наданням послуг. Таким чином, від вибору стратегії розвитку енергетики з тією або іншою часткою використання вугілля або ядерного палива в енергетичній системі безпосередньо залежатиме швидкість промислових викидів
1.2 Споживання енергії і викиди вуглекислого газу
Енергія не виробляється заради самого виробництва енергії. В промислово розвинених країнах основна частина енергії, що виробляється, викоритовується на промисловість, транспорт, обігрів і охолоджування будівель. В багатьох виконаних дослідженнях показано, що сучасний рівень споживання енергії в промислово розвинених станах може бути істотно понижений за рахунок вживання енергозберігаючих технологій. Так, було розраховано, що якби США перейшли б при виробництві товарів широкого споживання і у сфері послуг на якнайменш енергоємні з вже наявних технологій при тому ж об’ємі виробництва, то кількість поступаючого в атмосферу вуглекислого газу зменшилася б на 25%. Загальне зменшення викидів
2 Вуглець в природі
Серед безлічі хімічних елементів, без яких неможливе існування життя на Землі, вуглець є головним. Хімічні перетворення органічних речовин пов’язані із здатністю атома вуглецю утворювати довгі ковалентні ланцюги і кільця. Біогеохімічний цикл вуглецю, природно, дуже складний, оскільки він включає не тільки функціонування всіх форм життя на Землі, але і перенесення неорганічних речовин як між різними резервуарами вуглецю, так і усередині них. Основними резервуарами вуглецю є атмосфера, континентальна біомаса, включаючи грунти, гідросфера з морською біотою і літосфера. Протягом останніх двох століть в системі атмосфера – біосфера – гідросфера відбуваються зміни потоків вуглецю, інтенсивність яких приблизно на порядок величини перевищує інтенсивність геологічних процесів перенесення цього елемента. З цієї причини слід обмежитися аналізом взаємодій в межах цієї системи, включаючи грунти.
2.1 Основні хімічні з’єднання і реакції
Відомо більше мільйона вуглецевих з’єднань, тисячі з яких беруть участь в біологічних процесах. Атоми вуглецю можуть знаходитися в одному з дев’яти можливих станів окислення: від +IV до -IV. Найпоширеніше явище – це повне окислення, тобто +IV, прикладами таких з’єднань можуть служити
2.2 Ізотопи вуглецю
В природі відомо сім ізотопів вуглецю, з яких істотну роль відіграють три. Два з них –
3
Вуглець в атмосфері
3.1 Атмосферний вуглекислий газ
Ретельні вимірювання вмісту атмосферного
3.2 Вміст ізотопу
в атмосферному вуглекислому газі.
Вміст ізотопу
в атмосферному вуглекислому газі
Кількість ізотопу
3.4 Перемішування в атмосфері
Перемішування повітря в тропосфері відбувається досить швидко. Пасати в середніх широтах в обох півкулях огинають Землю в середньому приблизно за один місяць, вертикальне переміщення між земною поверхнею і тропопаузой (на висоті від 12 до 16 км) також відбувається протягом місяця, перемішування в напрямі з півночі на південь в межах півкулі відбувається приблизно за три місяці, а ефективний обмін між двома півкулями здійснюється приблизно за рік. Оскільки в даній роботі розглядаються процеси, зміни яких відбуваються за час порядку декількох років, десятиріч і сторіч, можна вважати, що тропосфера у будь-який момент часу добре перемішана. Це припущення засновано на тому, що середні річні значення концентрації
Обмін між стратосферою і тропосферою відбувається значно повільніше, ніж в тропосфері, тому сезонні коливання концентрації атмосферного вуглекислого газу вище тропопаузи швидко зменшуються. В стратосфері зростання концентрації
4 Газообмін в системі атмосфера - океан
4.1 Швидкість газообміну
В стаціонарному стані, що існував в доіндустріальний час, більш 90% ізотопу
4.2 Буферні властивості карбонатної системи
1. При розчиненні
2. Обмін
Розчинність і буферний чинник збільшуються при зниженні температури. Оскільки зміна парціального тиску вуглекислого газу в напрямі від полюса до екватора невелика, в середньому
5
Вуглець в морській воді
5.1 Повний вміст вуглецю і лужність
Як показали дослідження, вміст сумарного неорганічного вуглецю в океані в 1983 році більш, ніж в 50 разів перевищувало вміст
5.2 Фотосинтез, розкладання і розчинення органічної речовини
Діяльність морської біоти практично повністю обмежена поверхневими шарами океану, де відбувається інтенсивний фотосинтез у фотичній зоні і бактеріальне розкладання, яке зосереджене головним чином також у верхньому стометровому шарі океану. Мабуть, тільки біля 10% первинної продукції у вигляді мертвої органіки в основному у формі фекальних пелет і залишків організмів досягає більш глибоких шарів океану, і, ймовірно, біля 1% цієї речовини відкладається на океанічному дні. Повна первинна продуктивність океану складає біля
С/( м
В процесі утворення первинної продукції, що включає як органічні, так і неорганічні сполуки вуглецю, концентрація
5.3
в океані
Розподіл
5.4 Донні осідання океану
Щорічно біля
5.5 Процеси перенесення в океанах
Унаслідок буферних властивостей карбонатної системи, зміна концентрації
Поверхневі шари океану досить добре перемішані аж до верхньої межі термокліна, тобто до глибини близько 75 м в області широт приблизно 45
Між вуглекислим газом в атмосфері і розчиненим неорганічним вуглецем в поверхневих шарах морської води рівновага встановлюється приблизно протягом року (якщо нехтувати сезонними змінами). Розчинений неорганічний вуглець переноситься разом з водними масами з поверхневих вод в глибинні шари океану. При русі водної маси його вміст звичайно зростає за рахунок надходження вуглекислого газу при розкладанні і розчиненні детриту, що опускається з поверхневого шару океану. Виникаюче в результаті збільшення вмісту сумарного розчиненого неорганічного вуглецю можна обчислити, беручи до уваги супутнє зростання вмісту поживних речовин і лужності. Проте, у такий спосіб не можна достатньо точно визначити значення концентрації
При оцінках можливих значень концентрацій атмосферного
Зміна кругообігу вуглецю могла б відбутися також при збільшенні сумарної кількості поживних речовин в океані. Якщо наявність поживних речовин в поверхневих шарах як і раніше буде основним чинником, лімітуючим фотосинтез, їх концентрації в цих шарах повинні бути дуже низькими. Отже, повинен збільшиться вертикальний градієнт концентрації поживних речовин між збідненими цими речовинами поверхневими водами і глибинними шарами. В цьому випадку за рахунок вертикального перемішування в океані в поверхневі шари переноситиметься більше поживних речовин, що приведе до зростання інтенсивності фотосинтезу, і, отже, збільшенню потоку детриту в глибинні шари океану. Вертикальний градієнт концентрації
Брокер проаналізував можливі механізми, які могли б грати істотну роль при переході від льодового періоду до міжльодового, особливо підкресливши роль фосфатів. Дія цих механізмів могла б пояснити досить низькі концентрації вуглекислого газу в атмосфері, які мали місце в кінці льодовикової епохи, і високі концентрації
Як вуглець, так і фосфор поступають в океан з річковим стоком. Потік вуглецю складає біля
Для грубої оцінки можливого зростання первинної продуктивності у водних системах можна вважати, що в процесі фотосинтезу використовується 20-50 % наявної кількості фосфатів і що освічена таким чином органічна речовина стає частиною вуглецевого циклу в океані або залишається у відкладеннях. Така зміна продуктивності приведе до видалення з атмосфери і поверхневих шарів водних систем
6 Вуглець в континентальній біоті і в грунтах
6.1 Вуглець в біоті і первинна продуктивність
Протягом останніх 20 років були зроблені численні спроби визначення запасів вуглецю в континентальній рослинності і характеристик його річного кругообігу: загальної первинної продуктивності, дихання і утворення детриту. Оцінка, що характеризує стан континентальної біомаси на 1950 рік без урахування сухостою, рівна
Середній час перебування вуглецю в лісових системах складає 16-20 років, але середній вік дерев принаймні в два рази більше, оскільки менше половини чистої первинної продукції перетворюється на целюлозу. Середній час життя вуглецю в рослинах, що не входять в лісові системи, рівний приблизно 3 рокам.
6.2 Вуглець в грунті
За різними оцінками, сумарний вміст вуглецю в складає біля
Більш повільний процес розкладання вуглецю в грунтах холодних кліматичних зон приводить до більшої концентрації вуглецю грунтів (на одиницю поверхні) в бореальних лісах і трав’янистих угрупувань середніх широт в порівнянні з тропічними екосистемами. Проте тільки невелика кількість (декілька відсотків або навіть менше) детриту, що поступає щорічно в резервуар грунтів, залишається в них протягом довгого часу. Велика частина мертвої органічної речовини окислюється до
6.3 Зміни вмісту вуглецю в континентальних екосистемах
За останні 200 років відбулися значні зміни в континентальних екосистемах в результаті зростаючої антропогенної дії. Коли землі, зайняті лісами і трав’янистимиугрупуваннями, перетворюються на сільськогосподарські угіддя, органічна речовина, тобто жива речовина рослин і мертва органічна речовина грунтів, окислюється і поступає в атмосферу у формі
Були проведені численні дослідження, що мали на своїй меті дозволити існуючу невизначеність в оцінці змін запасів вуглецю в континентальних екосистемах. Грунтуючись на даних цих досліджень, можна прийти до висновку про те, що надходження
7 Прогнози концентрації вуглекислого газу в атмосфері на майбутнє.
Основні висновки
За останні десятиріччя була створена велика кількість моделей глобального вуглецевого циклу, розглядати які в даній роботі не представляється доцільним через те, що вони в достатній мірі складні і об’ємні. Розглянемо лише стисло основні їх висновки. Різні сценарії, використані для прогнозу вмісту
· З 1860 по 1984 рік в атмосферу поступило
· Протягом цього ж періоду часу надходження
· З середини минулого століття концентрація
· Основні характеристики глобального вуглецевого циклу добре вивчені. Стало можливим створення кількісних моделей, які можуть бути встановлені в основу прогнозів зростання концентрації
· невизначеності прогнозів вірогідних змін концентрації
· Якщо інтенсивність викидів
· Якщо інтенсивність викидів
· Основні невизначеності прогнозів концентрації
· швидкості водообміну між поверхневими, проміжними і глибинними шарами океану;
· чутливості морської первинної продукції до змін змісту поживних речовин в поверхневих водах;
· зберігання органічної речовини в осіданнях в прибережних районах (і озерах);
· зміна лужності, і, отже, буферного чинника морської води, викликаних зростанням змісту розчиненого неорганічного вуглецю;
· збільшення інтенсивності фотосинтезу і зростання біомаси і грунтової органічної речовини в континентальних екосистемах за рахунок зростання концентрації
· збільшення швидкості розкладання органічної речовини грунтів, особливо в процесі експлуатації лісів;
· утворення деревного вугілля в процесі горіння біомаси.
Величина очікуваної зміни середньої глобальної температури при подвоєнні концентрації
Проблема зміни клімату в результаті емісії парникових газів повинна розглядатися як одна з найважливіших сучасних проблем, пов’язаних з довгостроковими діями на оточуюче середовище, і розглядати її потрібно в сукупності з іншими проблемами, викликаними антропогенними діями на природу.
Список літератури
1. Парниковий ефект, зміна клімату і екосистеми. / Під редакцією б. Боліна, Би. Р. Десса, Дж. Ягера, Р. Уорріка. / Ленінград, Гидрометеоїздат - 1989.
2. М.І. Будико. Клімат і життя. / Ленінград, Гидрометеоїздат - 1971.
3. М.І. Будико. Зміни клімату. / Ленінград, Гидрометеоїздат - 1974.