Разрушители атмосферы:парниковый эффект, смог, кислотные дожди

Канашский финансово-экономический колледж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учебный проект

 

РАЗРУШИТЕЛИ БИОСФЕРЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Авторы  проекта:

Ефимова Мария, Иванова Екатерина, Кокшина Алиса, Овсянников Егор, Петрова Ирина, Петрова Камилла, Скворцова Валерия, Тараканов Артем, Чалбаев Николай, Хайртдинов Ранис

 

Руководитель:

Юсупова А.С.

 

 

 

 

 

Канаш 
2012

 

Содержание

 

 

 

 

 

• Учебный проект
• Творческое название
• Общие сведения о проекте
• Ключевые вопросы
• Цели учебного проекта
• Задачи учебного проекта
• Проблемные вопросы
• Предметные области
• Возраст студентов
• Результаты работы
• Заключение
• Список источников информации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учебный проект

Разрушение биосферы. Кислотные дожди. Парниковый эффект. Смог.

 

Творческое название

Разрушители биосферы

 

 

Общие сведения о проекте

Тема озоновых дыр  очень актуальна в настоящее  время. Целью моего проекта является исследование влияния озоновых дыр  на биосферу. Мы раскроем вопрос о роли озоновых дыр и причин их возникновений.

 

Ключевые вопросы

• Что такое кислотный дождь?
• Что такое парниковый эффект?
• Что такое смог?

Цели исследования.

• Изучить  кислотные дожди и их влияние на окружающую среду.
• Изучить причины возникновения парникового эффекта.
• Изучить причины возникновения смога.

 

Задачи учебного проекта

• Выяснить откуда берутся кислотные дожди, определить регионы и страны мира, где расп5ространены кислотные атмосферные осадки.
• Изучить способы предотвращения парникового эффекта, выявить его последствия.
• Выявить воздействия смога на здоровье.

 

Проблемные вопросы

Какие последствия  влекут:

• кислотные дожди,
• парниковый эффект,
• смоги.

 

Предметные области

Экология, биология, химия

 

Возраст студентов

1 курс

 

Результаты работы

Кислотные дожди

Термин «кислотный дождь» появился в середине XIX века, когда британские ученые заметили, что загрязнение воздуха в  промышленно развитой центральной  Англии привело к выпадению более  кислых, чем обычно, дождей. Но только во второй половине XX века стало понятно, что кислотные дожди несут  в себе угрозу окружающей среде.

Надо сказать, что  обычный дождь является кислым сам  по себе, даже в отсутствие заводов. Это происходит из-за того, что в  процессе формирования и выпадения  дождевые капли растворяют находящийся  в воздухе углекислый газ и  реагируют с ним с образованием угольной кислоты (H2CO3). Чистый дождь, проходящий через незагрязненный воздух, представляет собой водный раствор с pH 5,6 (к моменту удара о землю). Как мы увидим дальше, основная причина выпадения кислотных дождей — это деятельность человека, однако есть и естественные причины, начиная с извержения вулканов и разряда молнии и кончая жизнедеятельностью бактерий. В общем, даже если бы мы закрыли все фабрики и перестали ездить на машинах и грузовиках, значение pH дождя все равно было бы примерно 5,0. Поэтому сейчас принято считать дождь кислотным, если его pH ниже 5,0.

В современном промышленном мире избыточная кислотность дождя  обусловлена в основном присутствием двух веществ:

— Оксиды серы. Эти соединения попадают в атмосферу естественным путем при извержениях вулканов, но значительная часть атмосферных оксидов серы образуется в результате сжигания природного топлива. Уголь и нефть содержат небольшое количество серы. При сжигании этих видов топлива в атмосферу попадает сера в соединении с кислородом. Растворяясь в дождевых каплях, оксид серы образует серную кислоту.

— Оксиды азота. При достаточно высокой температуре содержащийся в воздухе азот соединяется с кислородом с образованием оксида азота. В природе это может произойти во время разряда молнии, но основная часть оксидов образуется при сжигании бензина в двигателях внутреннего сгорания (например, в автомобилях) или при сжигании угля. При растворении этих веществ в капельках воды образуется азотная кислота.

Таким образом, дожди  становятся кислотными при вымывании  из воздуха серных и азотных соединений. Это явление имеет несколько  последствий, губительных для природы. Например, многие исторические здания в Европе построены из известняка — строительного материала, реагирующего с кислотой. С течением времени  кислотные дожди буквально разъедают  поверхность этих зданий. При выпадении  кислотных дождей также происходит закисление почвы и ухудшаются условия существования лесов. Некоторое время думали, что массовое отмирание верхушек деревьев в лесах на востоке США и в Германии обусловлено кислотными дождями, но теперь эта точка зрения не поддерживается. (Действительно, леса гибнут, но связано это с другими причинами.) И наконец, кислотные дожди повышают кислотность рек и озер, тем самым создавая угрозу флоре и фауне.

Методы борьбы с  образованием кислотных дождей направлены на улучшение технологии удаления соединений серы из воздушных выбросов промышленных предприятий и электростанций, для  чего обычно используют устройство под  названием скруббер. Правительства  некоторых государств даже приняли  законы, ограничивающие содержание загрязняющих веществ в выхлопах транспортных средств.

Экологические и экономические  последствия

Последствия выпадения  кислотных дождей наблюдаются в  США, Германии, Чехии, Словакии, Нидерландах, Швейцарии, Австралии, республиках  бывшей Югославии и ещё во многих странах земного шара. Кислотный  дождь оказывает отрицательное  воздействие на водоемы — озера, реки, заливы, пруды — повышая  их кислотность до такого уровня, что  в них погибает флора и фауна. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв.

Эти токсичные металлы  представляют опасность для здоровья человека. Люди, пьющие воду с высоким  содержанием свинца или принимающие  в пищу рыбу с высоким содержанием  ртути, могут приобрести серьёзные  заболевания. Кислотный дождь наносит  вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше. Ученые считают, что хотя до сегодняшнего дня механизм до конца ещё не изучен, "сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы в совокупности приводят к деградации лесов.[3] Единственный способ изменить ситуацию к лучшему, по мнению многих специалистов,- это уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу).

 Кислотные дожди – один из терминов, который принесла человечеству индустриализация.

Неуемное расходование ресурсов планеты, огромные масштабы сжигание топлива, экологически несовершенные  технологии – яркие признаки бурного  развития промышленности, что в итоге  сопровождается химическим загрязнением воды, воздуха и земли. Кислотные  дожди – только одно из проявлений таких загрязнений.

Впервые упомянутое в далеком 1872 году, по-настоящему актуальным понятие стало только во второй половине 20 века. В настоящее время кислотные дожди – проблема для многих стран мира, в том числе США и практически всех стран Европы. Карта кислотных дождей, разработанная экологами всего мира, наглядно показывает зоны самого высокого риска опасных осадков.

Ученые отмечают, что последствия кислотных дождей очень многомерны, и опасны как для людей и животных, так и растений. В числе главных специалисты называют следующие эффекты:

1. Кислотные дожди заметно повышают кислотность озер, прудов, водохранилищ, в результате чего там постепенно вымирает их естественная флора и фауна. В результате изменения экосистемы водоемов, происходит их заболачивание, засорение, повышенная илистость.  Кроме того, в результате таких процессов вода становится непригодной для использования человеком. В ней повышается содержание солей тяжелых металлов и различных токсичных соединений, которые в нормальной ситуации поглощаются микрофлорой водоема.

2. Кислотные дожди приводят к деградации лесов, вымиранию растений. Особенно страдают хвойные деревья, так как медленное обновление листвы не дает им возможности самостоятельно устранять последствия кислотных дождей. Очень подвержены таким осадкам и молодые леса, качество которых стремительно падает. При постоянном воздействии воды с повышенной кислотностью, деревья погибают.

3. В США и Европе кислотные дожди – одна из распространенных причин плохих урожаев, вымирания сельскохозяйственных культур на огромных площадях. При этом причина такого ущерба кроется как в прямом воздействии, которое оказывают кислотные дожди на растения, так и в нарушениях минерализации почвы.

4. Кислотные дожди наносят непоправимый ущерб памятникам архитектуры, здания, сооружениям. Действие таких осадков вызывает ускоренную коррозию металлов, выход из строя механизмов.

5. При текущей кислотности, которую имеют кислотные дожди, в некоторых случаях они могут наносить прямой вред человеку и животных. Прежде всего, люди в зонах повышенной опасности страдают от заболеваний верхних дыхательных путей. Впрочем, не так далек тот день, когда насыщенность вредных веществ в атмосфере достигнет уровня, при котором в виде осадков будет выпадать серная и нитратная кислота достаточно высокой концентрации. В такой ситуации угроза здоровью человека окажется уже значительно более высокой.

Как бороться с кислотными дождями?

Бороться с самими осадками практически невозможно. Выпадая  на огромных территориях, кислотные  дожди наносят значительный ущерб, и конструктивного решения этой проблемы нет.

Другое дело, что  в случае с кислотными дождями  критически необходимо бороться не с  последствиями, а с причинами  такого явления. Поиск альтернативных источников добычи энергии, экологически безопасный автотранспорт, новые технологии производства и технологии очистки  выбросов в атмосферу – неполный список того, чем обязано озаботиться  человечество, чтоб последствия не приобрели катастрофический характер.

 

Парниковый эффект

Парниковый эффект – это  задержка атмосферой Земли  теплового излучения планеты. Парниковый эффект наблюдал любой из нас: в теплицах или парниках температура всегда выше, чем снаружи. То же самое наблюдается  и в масштабах Земного шара: солнечная энергия, проходя через  атмосферу нагревает поверхность Земли, но излучаемая Землей тепловая энергии не может улетучиться обратно в космос, так как атмосфера Земли задерживает ее, действуя наподобие полиэтилена в парнике: она пропускает короткие световые волны от Солнца к Земле и задерживает длинные тепловые (или инфракрасные) волны, излучаемые поверхностью Земли. Возникает эффект парника. Парниковый эффект возникает из-за наличия в атмосфере Земли газов, которые обладают способностью задерживать длинные волны. Они получили название «парниковых» или «тепличных» газов.

Парниковые газы присутствовали в атмосфере в  небольших количествах (около 0,1%) с  момента ее образования. Этого количества было достаточно, чтобы поддерживать за счет парникового эффекта тепловой баланс Земли на уровне, пригодном  для жизни. Это так называемый естественный парниковый эффект, не будь его средняя температура поверхности  Земли была бы на 30°С меньше, т.е. не +14° С, как сейчас, а -17° С.

Естественный парниковый эффект ничем не грозит ни Земле, ни человечеству, поскольку общее количество парниковых газов поддерживалось на одном уровне за счет круговорота  природы, более того, ему мы обязаны  жизнью.

Но увеличение в  атмосфере концентрации парниковых газов приводит к усилению парникового  эффекта и нарушению теплового  баланса Земли.  Именно это и  произошло в последние два  столетия развития цивилизации. Угольные электростанции, автомобильные выхлопы, заводские трубы и другие созданные  человечеством источники загрязнения  выбрасывают в атмосферу около 22 миллиардов тонн парниковых газов  в год.

 

История исследований 

Идея о механизме  парникового эффекта была впервые изложена в 1827 году Жозефом Фурье в статье «Записка о температурах земного шара и других планет», в которой он рассматривал различные механизмы формирования климата Земли, при этом он рассматривал как факторы, влияющие на общий тепловой баланс Земли (нагрев солнечным излучением, охлаждение за счёт лучеиспускания, внутреннее тепло Земли), так и факторы, влияющие на теплоперенос и температуры климатических поясов (теплопроводность, атмосферная и океаническая циркуляция)

При рассмотрении влияния  атмосферы на радиационный баланс Фурье  проанализировал опыт М. де Соссюра  с зачернённым изнутри сосудом, накрытым стеклом. Де Соссюр измерял  разность температур внутри и снаружи  такого сосуда, выставленного на прямой солнечный свет. Фурье объяснил повышение  температуры внутри такого «мини-парника» по сравнению с внешней температурой действием двух факторов: блокированием  конвективного теплопереноса (стекло предотвращает отток нагретого  воздуха изнутри и приток прохладного  снаружи) и различной прозрачностью  стекла в видимом и инфракрасном диапазоне.

Именно последний  фактор и получил в позднейшей литературе название парникового эффекта  — поглощая видимый свет, поверхность  нагревается и испускает тепловые (инфракрасные) лучи; поскольку стекло прозрачно для видимого света  и почти непрозрачно для теплового  излучения, то накопление тепла ведёт  к такому росту температуры, при  котором количество проходящих через  стекло тепловых лучей достаточно для  установления теплового равновесия.