Zagrożenia antropogeniczne

• zagrożenia atmosfery ziemskiej,

• deficyt wody,

• degradacja powierzchni ziemi,

• problemy wyżywienia i zdrowia człowieka,

• niszczenie lasów,

• zagrożenie różnorodności gatunkowej.

Naturalne przyczyny zmian klimatu:

- Okresowe wahania temperatury oceanów i zmiany przebiegu prądów oceanicznych

- Wzrost zlodowacenia skutkiem spadku zasolenia oceanów w krainach polarnych

- Długookresowe fluktuacje systemu klimatycznego

- Zmiany promieniowania słonecznego

- Pyły wulkaniczne

- Zmiany stężenia CO2 w atmosferze

- Zmiany albeda powierzchni Ziemi

albedo – stosunek ilości promieniowania odbitego do podającego, albedo Ziemi = 0,3

efekt cieplarniany - wzrost temperatury planety spowodowany zwiększoną koncentracją dwutlenku węgla (lub innych gazów nieprzezroczystych dla podczerwonego promieniowania - tzw. gazów cieplarnianych), jeden z negatywnych skutków skażenia środowiska.

efekt cieplarniany – mechanizm

Znaczna część promieniowania słonecznego jest przepuszczana przez atmosferę ziemską i pochłaniana przez powierzchnię Ziemi, co powoduje jej ogrzanie.

Wskutek ocieplenia powierzchni Ziemi następuje emisja promieniowania podczerwonego.

Znaczna część tego promieniowania jest pochłaniana przez znajdujące się w atmosferze cząsteczki wody, dwutlenku węgla i innych gazów oraz przez drobne kropelki wody w chmurach.

Energia cieplna jest teraz przekazywana przez atmosferę głównie z powrotem do powierzchni Ziemi w postaci tzw. promieniowania zwrotnego a tylko częściowo w przestrzeń kosmiczną.

Promieniowanie zwrotne ogrzewa ponownie powierzchnię Ziemi, dlatego jest podstawową przyczyną występowania efektu cieplarnianego.

Z powodu względnie niskiej temperatury powierzchni Ziemi, odbicie następuje w zakresie podczerwieni – promieniowanie termiczne

Gdyby nie było efektu cieplarnianego – temp. Byłaby niższa o 33oC

Pada: promieniowanie krótkofalowe o długości fali od 0,1 do 4 mm

Odbija: promieniowanie długofalowe o długości fali od 4 do 80 mm

Nasłonecznienie Efekt cieplarniany – gazy cieplarniane

Gazy cieplarniane – lotne substancje chemiczne występujące w atmosferze, których cechy fizyko- chemiczne pozwalają na zatrzymywanie i magazynowanie energii cieplnej oraz przekazywanie ich do powierzchni Ziemii w postaci promieniowania podczerwonego

efekt cieplarniany – gazy cieplarniane

Efekt cieplarniany – gazy cieplarniane

CO2

Przyczyny antropogeniczne:

- spalanie węgla, paliw ciekłych

- niszczenie lasów (głównie tropikalnych)

- produkcja cementu:

(produkcja CaO -> CaCO3+ ciepło = CaO + CO2)

Naturalne (ok. 96% emisji): emisja wulkaniczna, spalanie (oddychanie), rozkład materii org. Fotosynteza

wg raportu PAI (Population Action International) obecnie emisja powinna wynosić 8,9

Efekt cieplarniany – gazy cieplarniane

CH4

Obecnie w atmosferze 1,72 ppm (2x więcej niż 200 lat temu), co roku stężenie wzrasta o 1%)

Wzrost od ok. 1580

źródła:

-Beztlenowy rozkład materii organicznej (obszary bagienne – w Polsce 9%)

-uprawy rolne (głównie ryż), (w Polsce rolnictwo i hodowla – 36%)

-wylesianie

- górnictwo węgla kamiennego (37% w Polsce)

-Wydobycie i wykorzystanie gazu ziemnego

-Uwalnianie z wiecznej zmarzliny

-Trawienie (głównie przez przeżuwaczy)

- składowiska odpadów (w Polsce: 13%)

Czas życia w atmosferze – ok. 11 lat)

Zawartość metanu Efekt cieplarniany – gazy cieplarniane

Tlenki azotu (NO, N2O, NO2)

Źródła emisji:

- procesy biologiczne

- spalanie paliw

- nawożenie

- przemysł chemiczny (produkcja nylonu)

Jest usuwany w stratosferze w procesie dysocjacji i utleniania)

Efekt cieplarniany – gazy cieplarniane

Ozon

Problem: zmniejszenie w stratosferze – gdzie pełni funkcję filtra przed UV- B, a zwiększenie w troposferze

Pyły

-zwiększenie albedo

-zmiana właściwości chmur (są ośrodkami skraplania pary wodnej)

-wpływ na reakcje chemiczne zachodzące w atmosferze

Wzrost CO2 i CH4, a postęp cywilizacji tys. lat temu – pierwsze uprawy w Mezopotamii i w Chinach

8 tys. lat temu – Europejczycy w późnej epoce kamienia zaczynają wycinać lasy pod uprawę pszenicy, jęczmienia, grochu i innych roślin

7,5 tys. lat temu – ludzie zaczynają uprawiać dzikie odmiany ryżu

Zawartość CO2 w atmosferze, która malała przez 2500 lat zatrzymała się i zaczęła rosnąć

Wzrost CO2 i CH4, a postęp cywilizacji

5 tys. lat temu – rolnicy na południu Chin zaczynają zalewać nisko położone obszary w pobliży rzek, by uprawiać ryż Sżenie metanu, które malało od 6 tys. lat zaczęło rosnąć

2 tys. lat temu – W Europie, Indiach, |Azji i Chinach wycięto już dużą część lasów pod tereny uprawne

Rolnicy w Azji zaczynają budować tarasy pod uprawy ryżu

200 lat temu – spalanie paliw kopalnych i szybkie wylesianie

Handel uprawnieniami do emisji CO2

Od 1 stycznia 2005 roku na obszarze Unii Europejskiej został wprowadzony w życie nowy instrument ochrony środowiska - system handlu uprawnieniami do emisji do powietrza gazów cieplarnianych .

Jego celem jest promowanie zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych w sposób opłacalny i ekonomicznie efektywny. Ramy prawne Europejskiego Systemu Handlu Emisjami Gazów Cieplarnianych (Emission Trading Scheme – ETS) tworzy dyrektywa Wspólnoty Europejskiej 2003/87/WE.

Krajowy Plan Alokacji Uprawnień (KPAU) określa liczbę uprawnień przydzielanych każdej instalacji objętej systemem.

Handel uprawnieniami do emisji CO2

Korzyści:

-Redukcja emisji (limit całkowity)

-Korzyści społeczne – koszt niższy niż przy uzyci innych instrumentów

-Nowe technologie

-Niskie koszty administracyjne (w porównaniu do regulacji bezpośrednich w przeliczeniu na tonę edukowanej emisji) Sekwestracja CO2

• Uwięzienie w ekosystemach (fotosynteza)

• Sekwestracja w oceanach (zatłaczanie na znaczne głębokości, stymulacja pobrania z atmosfery)

• Sekwestracja mineralna (wiązanie z minerałami)

• Sekwestracja geologiczna CCS (Carbon Capture and Sequestration) (zatłoczenie do głębokich formacji skalnych: złóż ropy, gazu zmienego, poziomów wodonośnych)

Wpływ zmian klimatu, na:

• Poziom oceanów i mórz

• Rolnictwo i leśnictwo

• Zasoby wodne

• Zdrowie człowieka

• Ekosystemy lądowe i bioróżnorodność

1. Zanik pokrywy lodowej Morza

Arktycznego

2. Zanik lasów borealnych

3. Topnienie grenlandzkiej pokrywy lodowej

4. Tworzenie się głębin w Atlantyku

5. Dziura ozonowa

6. Zanik wiecznej zmarzliny i tundry

7. Zazielenienie się Sahary

8. Nieuporządkowana stabilność monsunu

9. El Nino

10. Zanik lasów tropikalnych

11. Zmiany monsunu w Afryce Zach.

12. Niestabilność pokrywy lodowej w

Zach. Antarktyce

13. Zmiany w formacji wód głębinowych

Monitoring globalny CO2

• Bilans globalny na podst. danych atmosferycznych i modeli.

Pomiary stężenia CO2 i jego izotopów w atmosferze w 100 punktach na Ziemi.

• Bilans globalny skonstruowany na podst. modeli pochłaniania węgla przez oceany.

• Regionalne bilanse węgla na podstawie spisu zasobów leśnych, zmiany zasobów w czasie mogą wskazywać na źródła węgla.

• Bezpośrednie pomiary CO2 nad ekosystemami.

• Modelowanie układu ziemskiego z wykorzystaniem fizjologii ekosystemów na podstawie danych dotyczących biomów i ekosystemów

• Modele bilansu węgla wynikające ze zmian użytkowania ziemi Około 20-30 km nad powierzchnią Ziemi znajduje się warstwa ozonu (O3) chroniąca organizmy przed biologicznie aktywnym promieniowaniem ultrafioletowym.

Niszczenie warstwy ozonowej

Zanieczyszczeni powietrza pewnymi związkami prowadzi do zubożenia warstwy ozonowej. Do takich zanieczyszczeń należą związki chlorofluorowęglanowe (freony).

1987 – dobrowolna umowa o ochronie warstwy ozonowej

- Protokół Montrealski

1 dobson 0,01 mm

2,69*1020 cząsteczek O3, 0oC, 760 mmHg

Niszczenie warstwy ozonowej

Freony uwalniają pojedynczy atom chloru. Rozbija on ozon na tlen cząsteczkowy i tlenek chloru:

O3 + Cl -> O2 + ClO

Tlenek chloru jest związkiem nietrwałym. Reaguje on z ozonem, tworząc 2 cząsteczki O2 i uwalniając atom

chloru:

ClO + O3 -> 2O2 + Cl

zagrożenia

Skutki zniszczenia 1% ozonosfery:

- Podniesienie temperatury/zmiany klimatu

- Zniszczenie chlorofilu

- Wzrost liczby zachorowań/powstawanie mutacji

Kwaśne opady

Przyczyna:

- emisja SO2 - erupcje wulkaniczne, przemysł

- emisja NOx

SO2 + H2O -> H2SO3

tlenek siarki (IV) reaguje z wodą tworząc kwas siarkowy (IV)

N2O5 + H2O -> 2HNO3

tlenek azotu (V) w reakcji z wodą tworzy kwas azotowy (V)

Skutki kwaśnych opadów

• Zagrożenie dla zdrowia

• Spadek przejrzystości atmosfery

• Zagrożenie dla bioróżnorodności

• Niszczenie lasów

• Degradacja gleb

• Degradacja wód

• Niszczenie budynków

• Smog (mgła przemysłowa)