Реферат: Углерод и его соединения

 МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ  РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

            реферат

                          

на тему: «Углерод и его соединения »

                                                                                         Школа № 15

                                                                                          Ученика9 класса “Б”

                                                                                         Боярских Сергея                                                                                          

г. Ангарск – 2003г.

                                                                                                 

Роль соединений углерода вприроде.

В современных условиях, когда в мире интенсивноразвивается промышленность, сельское хозяйство и резко возрастает потреблениеприродных энергетических ресурсов, природа не выдержала хамского, беспощадногоотношения к ней и закричала. Закричала так, что похоже услышала все сразу. Всвоей работе я хочу рассмотреть причины одной из “слезинок” природы, еехарактер и способы стирания ее с лица природы.

Итак, человечество встало перед проблемой измененияклимата планеты из-за, так называемого, “парникового эффекта”.

 

Рольуглекислого газа в создании ”парникового эффекта”. Углекислый газ и парниковыйэффект.

Что же такое “парниковый эффект”? Существуетнесколько точек зрения на определение “парникового эффекта”. Рассмотримнекоторые из них. Так, доктор геолого-минеральных наук, профессор В.А. Красиловдает следующее определение:

“Парниковый эффект – разогревание нижних слоеватмосферы – возникает в результате поглощения части теплового излученияповерхности Земли молекулами углекислого газа, водяного пара, метана,хлорфторуглеродов и некоторых других газов.”

И определение, данное в экологическом словаре вучебнике “Экология России”:

“Парниковый эффект – потепление климата на Земле врезультате повышения содержания в приземном слое атмосферы углекислого газа,метана, пыли. Смесь пыли и газов действует, как полиэтиленовая пленка надпарником: хорошо пропускает солнечный свет, идущий к поверхности почвы, нозадерживает рассеиваемое почвой тепло, в результате под пленкой создаетсятеплый микроклимат.”

Однажды на обложке популярного западногерманскогожурнала “Шпигель” был изображен знаменитый Кельнский собор, со всех сторонокруженный водой. При этом то была не рейнская вода, а морская – итогпредсказываемого потепления Земли, попытка наглядно изобразить возможные итогиклиматических изменений.

Действительно, некоторые явления последних летзаставляют задуматься: а не началось ли уже это потепление? 1988 год побил всерекорды климатических “ненормальностей”, а целых пять лет в 80-х годах былисамыми теплыми за все уходящее столетие. В 1988 году впервые за многодесятилетий жара в Нью-Йорке не спадала сорок дней, ртутный столбик неспускался ниже 31<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">°

C. Небывалая жара была и вЛос-Анджелесе, но ей предшествовал февраль – необычная для Калифорнии волнахолода. Осенью того же года страшный ураган в Карибском море лишил крова 500тыс. человек только на Ямайке. Суровая засуха летом того же года в США привелак тому, что сбор зерна впервые упал ниже его потребления, экспорт его шелтолько за счет старых запасов, урожайность зерновых в этом году упала на 1/3 –небывалое в истории устойчивого земледелия США явления. К этому следуетдобавить, что в том же году 2/3 территории Бангладеш было затоплено в итогезатяжных муссонных дождей, наводнение оставило без крова 25 млн. человек (почти1/4 населения этой страны). А в Антарктиде от огромного ледового шита шестогоконтинента откололся гигантский айсберг длиной 130 км – предвестник и символгрозящего потепления. Жарко было в эти “ненормальные” годы и в Европе. Директородного из институтов НАСА (США) предупредил тогда: “Очень вероятно, чтотепличный эффект уже действует”.

“Парниковый эффект” или “гринхауз-эффект”.

Миллиарды тонн углекислого газа ежечасно поступают ватмосферу в результате сжигания угля и нефти, природного газа и дров, миллионытонн метана поднимаются в атмосферу от разработок газа, с рисовых полей Азии(газы полей орошения, образующиеся при гниении органических веществ поддействием метанобразующих бактерий в условиях ограниченного доступа воздуха,водяного пара). Все это – “парниковые газы”.

Как видим, в обоих определениях указан главныйисточник беды – углекислый газ. Не считая выбросов, в атмосфере Земли находится2,3<span Times New Roman""><span Times New Roman"">·

1012т диоксида углерода. Где же может располагаться “природный” и “антропогенный”CO2? Оказывается основные резервуары CO2 – стратосфера итропосфера, где CO2 равномерно распределен до высоты 7 км, а такжеглубинные слои океана; временный резервуар – биосфера. В стратосферу в годпоступает 2,5<span Times New Roman""><span Times New Roman"">·1016т CO2, в тропосферу – 3,1<span Times New Roman""><span Times New Roman"">·1016 т, вперемешиваемый слой океана – 2,0<span Times New Roman""><span Times New Roman"">·1016 т. Время задержки в этихрезервуарах 40 лет, 2 года и 1 год соответственно.

Из курса биологии мы знаем, что CO2является источником питания растений – играет огромную роль в фотосинтезе. Таки пусть его будет много. Кругом будет благоухать флора. Так нет, все ученыемира требуют снижения выбросов в атмосферу диоксида углерода. Почему?! По своейхимической устойчивости диоксид углерода, в отличие от другихгазов-загрязнителей, более устойчив в атмосфере, он поглощается гидросферой,расходуется на фотосинтез и выветривание силикатных пород, на постройкукораллов, однако эти регуляторы не могут справиться с техногенными выбросами. НакоплениеCO2 в атмосфере приведет к потеплению, которому будут сопутствоватьтаяние полярных льдов, подъем уровня мирового океана, затоплениегустонаселенных приморских низменностей и целых островных государств,опустынивание, иссушение основных сельскохозяйственных районов Северногополушария. Такого рода опасения были существенно подкреплены обнародованным в1990 году докладом первой рабочей группы Международного пленума поклиматическим изменениям, составленным 170 авторитетными специалистами из 25стран (и еще 200 ученых были привлечены к рецензированию доклада). По ихединодушному мнению парниковый эффект уже дал потепление на 0,3-0,6<span Times New Roman""><span Times New Roman"">°

С(0,5<span Times New Roman""><span Times New Roman"">°C)в конце 19 века. Удвоение содержания CO2 в атмосфере произойдет в2035 г. Соответствующее глобальное потепление составит по разным оценкам от 1,5<span Times New Roman""><span Times New Roman"">°Cдо 4,5<span Times New Roman""><span Times New Roman"">°C,а, скорее всего, около 2,5<span Times New Roman""><span Times New Roman"">°C. К этому времени ожидается подъем уровняморя от 8 см до 29 см (около 20 см) и до 65 см к 2100 г. На обширныхпространствах Евразии и Северной Америки, включая основные житницы, установитсялетне-сухой климат.

Обнаружена тесная связь между концентрацией CO2и температурами в экваториальной области. Оба показателя возрастают и снижаютсясогласованно, причем изменения концентрации CO2, активно участвующейв создании парникового эффекта, на несколько месяцев отстает от потеплений ипохолоданий тропических морей. Отсюда следует, что — либо первопричинойкраткосрочных вариаций содержания CO2 являются изменениятемпературы, либо оба явления подвержены влиянию неизвестного метеорологическогофактора.

Обнаруженная связь двух параметров подтверждаетдавно высказанную идею, согласно которой рост температур должен приводить ктому, что поверхность суши и океана отдает часть накопленной ими CO2,что, в свою очередь, способствует новому потеплению.

Научное прогнозирование предполагает ряд наблюдений,исторический материал, на основе которого можно выявить те или иныезакономерности. В отличие от него обиходный прогноз представляет собой простуюкартину в будущее, перенесение современной ситуации вперед. Так, эпизодическоепадение уровня Каспия до середины 70-х годов побудило лиц, принимающих решение,перенести предприятия ближе к побережью в ожидании еще большего падения вбудущем. В результате современный подъем Каспия привел к много миллиардному ущербу.

Парниковая модель климатических изменений,принимающая в качестве точки отсчета начало нынешнего века и предсказывающаясовременный уровень техногенного воздействия на атмосферу без учета другихфакторов, относится к прогнозам последнего типа. В отличие от нее, модели,опирающиеся на исторический материал, прогнозируют природные процессы, которымпротивостоять невозможно. К ним можно лишь приспособиться ценой больших илименьших потерь.

Известно, что в прошлом климат существенно отличалсяот современного и что природные климатические колебания происходили сопределенной периодичностью, проявляющейся, в частности, как чередованиеледниковых и межледниковых эпох. Последний ледниковый максимум датирован 18тыс. лет назад, а мы живем в условиях межледниковая, начавшегося около 11 тыс.лет назад. На фоне этой периодичности происходят относительно кратковременныеколебания, подобные малому климатическому оптимуму 1000 лет назад, маломуледниковому периоду 200-250 тыс. лет назад, и еще более мелкие вплоть до 4-5 и2-х летних циклов. Это исторический материал, позволяющий прогнозироватьаналогичные (хотя и не вполне идентичные) колебания в будущем. Точностьпрогноза зависит от качества информации о климатах прошлого, которое, как былопризнано на совещании “Климаты прошлого и климатический прогноз” (Москва,институт охраны природы и заповедного дела, 1992 г.), во многих случаяхоставляет желать лучшего.

Техногенные воздействия происходят не настатическом, а на динамическом фоне природных процессов. Около 1000 лет назадклимат был теплее на 0,5<span Times New Roman""><span Times New Roman"">°

C. Есть ли основания приписывать современноепотепление того же масштаба техногенным газам? По-видимому, нет, так как 40-60годы, первый этап массовых выбросов CO2 ознаменовались заметнымпохолоданием. Резко возросшие техногенные выбросы 80-х по сверхточнымспутниковым измерениям за десятилетие (1979-1988 гг.) не дали парниковогоэффекта.

Модели парникового потепления, решая уравнения смножеством неизвестных, не принимают в расчет обратных связей между потеплениеми реакцией планетарных систем атмосферы, биосферы и гидросферы – измененияоблачности, продуктивности растительных сообществ, циркуляции биологическихвод.

Недавно обнаружена несомненная связь междусодержанием CO2 в атмосфере и распространением аномально теплых поверхностныхвод в Тихом океане, названное Эль-Ниньо, происходящим с периодичностью в 4-5лет и вызывающим аномальные климатические явления – теплые зимы на Аляске,засухи в Африке – практически по всему шару. Оказалось, что в начале Эль-Ниньоконцентрация CO2 уменьшается, а затем увеличивается, превышаятехногенную добавку. Спад CO2 можно объяснить подавлением апвеллинга– подъема холодных глубинных вод, выделяющих CO2 в атмосферу, а пик– уменьшением растворимости CO2 при повышении температуры (альтернативныйбиологический механизм, предполагаемый Дж. Киплингом и другими авторами,маловероятен, так как временной интервал колебаний CO2 недостаточендля ощутимой реакции биосферы).

Дальнейшим подтверждением роли океаническойциркуляции как основного регулятора содержания CO2 в атмосфереявились ряды наблюдений, показывающих не только хорошую корреляцию CO2с температурой, но и запаздывание колебаний CO2 на 4 месяца поотношению к температуре поверхностных вод и на 1 месяц по отношению ктемпературе воздуха. Становится еще более очевидным, что в системе “CO2– температура” ведущий фактор – температура, а не CO2 и чтопроисходящее увеличение концентрации CO2 (включая техногенныйисточник) объясняется потеплением, а не наоборот. Эти данные не только вносятсущественные коррективы в традиционные представления о роли океана в регуляциигазового состава и поддержании теплового баланса атмосферы, но и приближают наск общему объяснению климатических колебаний. Эль-Ниньо связаны скратковременными изменениями скорости вращения Земли в результатегравитационных воздействий других небесных тел, которые служат пусковыммеханизмом волновых процессов в земных оболочках, включая Мировой океан ибиосферу.

Известно, что в смене климатических ситуаций ледникового периода выражены циклыпрецессий, наклона эклиптики и эксцентриситета земной орбиты. Содержание CO2в атмосфере геологического прошлого по пузырькам воздуха в льдахАнтарктиды, проверенных на станции Восток, коррелирует с температуройледниковых и межледниковых эпох. Эти данные были использованы для подтвержденияпарниковой модели. Однако и здесь возникает вопрос о причинах и следствиях.Поскольку техногенного источника не было, то остается биосфера, продуктивностькоторой в межледниковье возрастала (сток, а не приток CO2), и океан,повышение температуры которого, по-видимому и было основным источником CO2.

Среди более отдаленных геологических периодовопределенный интерес представляет меловой – 130 – 65 млн. лет назад. Постоянныхполярных льдов в меловом периоде не было (хотя могли быть сезонные).Составленные фитоклиматические схемы дают представления о климатическойзональности безледниковой планеты и позволяют сделать некоторые выводы   прогнозного характера. Экваториальная зона примерно в современных границах отличаласьсухостью и температурой ниже современной (крайний ксероморфизм растений,хвойные в низинных растительных формациях).

Область преимущественного распространенияжестколистных кустарниковых формаций, интерпретируемая как зона летне-сухогоклимата, простиралась  до 50<span Times New Roman""><span Times New Roman"">°

с. ш. в Азии, и на западе Северной Америки. На атлантическом побережье еесеверная граница поднималась до 60<span Times New Roman""><span Times New Roman"">°. Данные по годичным кольцам приростадревесины и склеритам на чешуе рыб указывают на непродолжительный сухой сезон.Вместе с тем, к этой зоне приурочены самые крупные захоронения меловыхдинозавров, свидетельствующие о высокой продуктивности жестколистнойрастительности.

Зона листопадных лесов простиралась далеко  за полярный круг, по крайней мере до 80<span Times New Roman""><span Times New Roman"">°

с.ш. В ее пределах намечалась незначительная дифференциация по содержаниютеплолюбивых компонентов, причем на полярных широтах снова возрастала рольвечнозеленных растений и, судя по количеству месторождений, численностидинозавров, остатки которых известны на Шпицбергене, северной Камчатке,  северном склоне Аляски.

По общей продуктивности меловая растительность едва ли существенно отличалась отсовременной, так как слабая облесенность экваториальной зоны моглакомпенсироваться полярными лесами. Вместе с тем мощный вулканизм мелового периода,в десятки раз превышавший современную вулканическую активность, служилисточником парниковых газов, не уступавшим техногенному.

Таким образом, мы подошли ко второму разделу,доказав, что в создании парникового эффекта играют роль как природные так иантропогенные источники.

Основныезагрязнители атмосферы.

Природныеисточники.

 

При извержениях вулканов вместе с лавой из нихизливается и углекислый газ в таком изобилии, что после одного изверженияВезувия им было задушено тысячи зайцев и других маленьких животных. В то жевремя колодцы и погреба в Неаполе, далеко отстоящем от вулкана оказалисьнаполненными углекислым газом. Углекислый газ постоянно выделяетсясильными  струями из почвы даже в такихместностях, где вулканическая деятельность давно прекратилась.

Сколько столетий функционирует в качестве постояннодействующего генератора углекислого газа неаполитанская “Собачья пещера”, безупоминания о которой не обходился ни один учебник химии и географии, вряд ли можно определить это; “чудо природы” упоминалосьне только Ван-Гельмгольтом, но и в “Естественной истории” Плиния, созданной вначале нашей эры. Такие же пещеры существуют в Иеллоустонском заповеднике(США). Птицы и насекомые, залетающие в них в поисках убежища, гибнут. Громадныеколичества углекислого газа доставляются из недр Земли в атмосферу и ключами,изливающимися в местностях, где действуют или когда-то действовали вулканы.

Природные источники углекислого газа называютсямофетами. Мофеты характерны для последней, поздней стадии затухания вулканов, вкоторой находится в частности знаменитый кавказский вулкан Эльбрус. Поэтому тамнаблюдаются многочисленные выходы пробивающихся сквозь снега и льды горячихисточников, насыщенных углекислым газом. Наиболее известные из минеральныхисточников (углекислотных) находятся в Кисловодске (Назран), где онииспользуются в лечебных целях (лечение желудочно-кишечного тракта).

Вне земного шара углекислый газ обнаруженспектроскопическим путем в атмосфере Венеры. Атмосфера ближайшей к Землепланеты лишена кислорода и водяных паров и полностью состоит из углекислогогаза. При атмосферном давлении, составляющем около половины давления,господствующего на нашей планете, и средней температуре около 70<span Times New Roman""><span Times New Roman"">°

CВенера являет нам, примерный вид Земли, какой она была до появления на нейрастительного покрова.

Авиация.

 

Группа  Л.Майкелис – управление энергетических технологий, Харуэлл, Великобритания (ж.“Природа” № 2, 1993г.) пересмотрела выводы о поступлении парниковых газов ватмосферу, сделанные в 1990 году Межправительственной комиссией по изменениюклимата.

 По их мнению:самолеты способствуют парниковому эффекту в восемь раз сильнее автомашин и  в 22 раза больше, чем междугороднийэлектрический железнодорожный  транспорт.На каждое пассажирское место в самолете “приходится” 684 грамма углекислогогаза на 1 км проделанного пути, на одного пассажира легковой машины, прошедшегото же расстояние –  лишь 83 грамма, аскоростного электропоезда – 31 грамм. Так из таб. 1 видно, скольковыбрасывается углекислого газа в двигателях космического корабля “Шаттл” за 1полет.                                                                  

продукты сгорания, кг

высота приземного пограничного слоя

тропосфера

стратосфера

CO2

0 – 0,5

0,5 – 1,3

13 – 50

 

55075

172570

147684

 

Таблица  1, Количествоуглекислого газа в слоях атмосферы.

Особое беспокойство вызывает большое оксидов азота,выделяемых авиадвигателями во время полетов на высоте 10-12 км. Подвергаясь тамфотохимическим реакциям, этот газ образует озон, порождающий парниковый эффект.На уровне  Земли 1 грамм газа повоздействию втрое превосходит то же количество углекислого газа, а в верхнихслоях атмосферы в 335 раз больше. В первую очередь это связано с более низкимитемпературами верхней атмосферы, замедляющими химические реакции и тем самымпарниковое воздействие таких, как озон, газов со сравнительно коротким сроком“жизни”.

Выбросы оксидов азота ответственны примерно за 2/3всех поставляемых самолетом парниковых газов; остальные на “совести”углекислого газа. Наибольшее воздействие на температуру Земли, имеет озон,находящийся на высоте около 12 км, где проходит основная часть самолетов.

Таким образом, хотя самолеты в Европе производятвидимо, не более 3% выброса оксидов азота, их вклад в парниковый эффект равенвкладу всех иных источников этого газа. Проблема усугубляется быстрым ростомавиасообщений: количество самолетов, садящихся или взлетающих, например, ваэропортах Великобритании, за последние 20 лет удвоилось.

Но проблему уже пытаются решать. Как известно, основнаячасть оксидов азота авиапроисхождения образуется в двигателе при температуре1700<span Times New Roman""><span Times New Roman"">°

C.Ведущая авиастроительная компания “Роллс-Ройс” (Великобритания) началаразрабатывать двигатель, сжигающий топливо в несколько этапов – без высокихтемператур, но с прежней эффективностью.

До сих пор авиаконструкторы, повышая эффективность врасходовании горючего,  шли по путиувеличения давления и температур, в результате выброс углекислого газасократился, но возросло поступление в атмосферу оксидов азота. По оценкамспециалистов, полная смена концепций и налаживания выпуска экологически чистыхсамолетов потребует не только больших затрат, но и длительного времени.

Машиностроительноепредприятие.

 

Современное машиностроение развивается на базекрупных производственных объединений, включающих заготовительные икузнечно-прессовые цехи, цехи термической и механической обработки металлов,цехи покрытий и крупное литейное производство.

Наиболее крупными источниками пыле- и газовыделенияв атмосферу в литейных  цехах являютсявагранки, печи, участки складирования и переработки шихты.

Газовыделения углекислого газа при заливке металломформ и их охлаждении можно определить по данной таблице 2.

 

вещество

удельные газовыделения для марки связующего вещества мг/кг смеси<span Times New Roman""><span Times New Roman"">·

час

 

ОФ — 1

БС — 40

УКС

диоксид углерода CO2

688

3260,0

8563,0

для  сравнения оксид углерода CO

920,0

496,0

1921,0

 

Примечание:

1. ОФ-1, БС-40, УКС – это смолы для скорейшегозатвердевания состава.

2. 80% газовыделения всех вредных веществ приходитсяна первые 20 минут после заливки металла в формы.

ТЭС.

Ежегодно в окружающую среду нашей планеты поступаетдо 2<span Times New Roman""><span Times New Roman"">·

1020Дж теплоты, что сопровождается выбросом в атмосферу 18<span Times New Roman""><span Times New Roman"">·109тонн углекислого газа. Основными источниками тепловых выбросов являютсяпроцессы сжигания органического топлива (нефти, газа на ТЭС) и объекты ядернойэнергетики (АЭС). Тепловые выбросы приводят к росту среднегодовой температурыатмосферы на Земле, снижению снежно-ледяного покрова и, как следствие, куменьшению отражательной способности (альбедо) планеты. Все это стимулируетдальнейшее повышение средней температуры земной поверхности. По данным Национальнойакадемии наук США, к середине 21 века температура атмосферы Земли возрастетпримерно на 5,5<span Times New Roman""><span Times New Roman"">°C.Поэтому за счет таяния ледников и полярных льдов в ближайшие 25 лет ожидаетсяповышение уровня Мирового океана на 10 см.

Анализ выбросов теплоты в атмосферу от совокупностипромышленных объектов на региональном уровне показывает, что характерно наличиерегионов с тепловыделением от 10-20 Вт/м2 площадью до 104км2.

Транспорт.

Автотранспорт также является источником загрязненияатмосферы, количество машин непрерывно возрастает особенно в крупных городах; авместе с тем растет валовой выброс вредных продуктов в атмосферу. Автотранспортв отличие от промышленных предприятий относится к движущимся источникамзагрязнения.

Токсическими выбросами ДВС (двигателя внутреннегосгорания) являются отработавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора итопливного бака.

Основная доля токсичных примесей поступает ватмосферу с отработавшими газами ДВС. Исследования состава отработавших газовДВС показывают, что в них содержится несколько десятков компонентов, некоторыеиз них в таблице 3.

компоненты

содержание компоненты, объем доли, %

примечание

CO2

N2

CO

CnHm

5,0-12,0

74-77

0,5-12,0

2,0-3,0

1,0-10,1

76,0-78

0,01-0,50

0,009-0,5

нетоксичны

 

токсичны

 

В целом 50% выбросов диоксида углерода в мирепоставляет электроэнергетика, 1/4 – промышленность, 1/5 – транспорт.

Борьбас выбросами углекислого газа и их учет.

Первой страной, выступившей с заявлением оготовности сократить выбросы парниковых газов была Великобритания. Ее примерупоследовали и другие страны. На переговорах по климатической конвенции наиболеерешительную позицию заняли Скандинавские страны, Нидерланды, Швейцария(заявившая о сокращении выбросов углекислого газа на 2,5% к 2000 г.), ФРГ,Франция, Союз малых островных государств. Меньше энтузиазма проявили США,Канада, Россия, Япония, Саудовская Аравия.

Для борьбы с выбросами углекислого газа в атмосферуприбегают за помощью к процессам очистки и обезвреживания технологических ивентиляционных выбросов. Процессы эти различны, значит различны и способыочистки, так как:

1. газы, выбрасываемые в атмосферу вместе суглекислым газом, весьма разнообразны по своему составу.

2. имеют высокую температуру и содержат большоеколичество пыли, что затрудняет процесс очистки и требует дополнительнойподготовки отходящих газов.

3. концентрация газа в вентиляционных и режетехнологических выбросах обычно переменна и низка.

Для того, чтобы бороться с выбросами нужно точнознать присутствует интересуемый нас газ в выбросах или нет. И для этого созданвысокочув­ствительный детектор для измерения углекислого газа.

Обычно надежность измерений содержания в атмосфереуглекислого газа, играющего столь важную роль в создании парникового эффекта,снижает присутствие в воздухе водяных паров. По-видимому, японским химикамН.Мидзуно и М.Ивамото (Хоккайдский университет, Саппоро) удалось создатьдетектор, устраняющий этот недостаток. Ранее в Японии велись эксперименты спорошком оксидов металлов, электрическое сопротивление которых изменяется вслучае, когда диоксид углерода адсорбируется на их поверхности. Еще в 1990 г.группа под руководством Н.Ямадзо (Университет Кюсю) показала, что сопротивлениепорошкообразного оксида олова, помещенного между платиновыми электродами,возрастает при его продувке смесью углекислого газа с гелием при температуре100C. Аналогичный эффект наблюдался с использованием бария. Однако во всех этихслучаях чувствительность к углекислому газу была незначительной и еще болееослабевала в присутствии водяных паров.

Позже было установлено, что высокойчувствительностью к углекислому газу обладает смесь индия с оксидами кальция,позволяющая хорошо идентифицировать этот парниковый газ даже в присутствиипаров воды. Оксид индия получали путем гидролиза хлорида индия в присутствиираствора аммиака; осадок нагревали до 850C. Полученное вещество еще активнеереагировало на углекислый газ, если к нему добавляли примерно 5% оксидакальция. Изготовленный на этой основе детектор оказался в состоянии измерятьконцентрации углекислого газа, не превышающие 2 тыс. частей на 1 млн. даже вприсутствии 1,8% водяных паров.

Таким образом, способность оксида индия реагироватьна малые концентрации углекислого газа связана с присутствием иных оксидов,причем оксид кальция повышает чувствительность в наибольшей степени; далееследуют оксиды стронция и бария; оксиды металлов – никеля, магния и калия –вполовину, а цинка, натрия, празеодима и неодима в 10 раз менее чувствительны.

Есть надежда на создание приборов, способных сбольшой точностью регистрировать наличие в атмосфере углекислого газа.

Очистка и последующая утилизация углекислого газапроходит через различного рода фильтры. Прибегают также и к рассеиваниювыбросов.

Для контроля в России используются следующие приборы(табл. 4).

 

тип прибора

метод измерения

определяемое вещество

измеряемая концентрация, мг/м3

погрешность,%

ФЛ-5601

фотоколори­метрический

углекислый газ

0-20

10

КУ-3

кондуктомет­рический

углекислый газ

0-500

5,0

ГАИ-2

оптикоаб­сорбционный

углекислый газ

0-5

4

 

В России ПДК (предельно допустимой концентрации) посодержанию углекислого газа не установлено, в США – 9000 мг/м3. Благодаря строгому учету нарушений ПДК и высокимштрафам в США выбросы углекислого газа на 1 млрд. долларов национальногопродукта за последние 10 лет уменьшились с 470 до 350 тыс. м3. Сокращение выбросов углекислого газа на 60%обойдется примерно в 21012$.

В ФРГ валовый национальный продукт с 1973 г. по 1985г. увеличился на 26%, а выбросы углекислого газа сократились на 11%.

Океаническаявода как пожиратель углекислого газа.

Согласно подсчетам специалистов, примерно на 60%углекислого газа, ежегодно поступающего в атмосферу Земли, надолго остается ввоздушном пространстве, способствуя парниковому эффекту, остальное количествопоглощается на суше и в Мировом океане. Однако механизм и активные участникиэтого процесса все еще вызывают дискуссии среди специалистов.

Недавно группа сотрудников Плимутской морскойлаборатории (Великобритания) во главе с Уотсоном исследовала влияние скопленийпланктона в северо-восточной части Атлантического океана на поглощениеуглекислого газа его поверхностными водами. Как показали измерения, это влияниеочень существенно, причем содержание углекислого газа в воде, обусловленноеактивностью этих микроорганизмов, может различаться на 10% в пунктах, отстоящихдруг от друга всего на 20 км. Все прежние оценки интенсивности поглощенияуглекислого газа Мировым океаном не учитывали подобный биологический фактор и,следовательно, были ошибочны. В течение длительного времени специалистыосновным поглотителем углекислого газа считали Южный океан, и лишь в 1990 г.появились свидетельства, что и в Северном полушарии существуют районы, где этотпроцесс идет весьма активно.

Процесс растворения углекислого газа – в приложении13.

Колоссальное значение океана состоит и в том, чтоон, будучи “легкими” планеты, пробуцирует своим фитопланктоном почти половинувсего кислорода атмосферы. В обменном процессе между атмосферой и океаном, тоесть в “дыхании” океана участвует 100 млрд тонн CO2. При этой жизнь,населяющая океан, ассимилирует в год в среднем 126 млрд. тонн CO2.Против 20 млрд. тонн, ассимилируемых жизнью суши. Океан, как насос, поглощаетсвоими холодными водами CO2 в полярных широтах и отдает его внагретых экваториальных и тропических зонах. Именно поэтому давление CO2в области тропиков всегда несколько выше, чем в высоких широтах. Мировой океанкак среда жизни представляет интерес прежде всего потому, что именно здесь, помнению многих ученых, зародилась жизнь, которая в длительном процессе эволюциидала колоссальное многообразие форм. Разнообразие форм жизни на землепоразительно, хотя оно основано на одном типе химического процесса –фотосинтезе, в результате которого в растениях из неорганических веществсоздается органическое. Большое часть растительного мира океана этомикроскопические фитопланктоновые организмы прикрепленные ко дну водныерастения занимают очень небольшую часть), которые в основном и являютсяпервичной продукцией моря. Объем ежегодной продукции фитопланктона в Мировомокеане оценивается величиной 500 млрд. тонн. На основе первичной продукцииразвиваются все другие морские организмы – бактерии, зоопланктон, рыбы, морскиезвери. Для развития фитопланктона кроме энергии солнечного света необходимынеорганические компоненты. В состав организмов входит до 60 химическихэлементов, однако 90–95% массы организмов состоит из 6 элементов, называемыхбиофильными (жизнелюбивыми) или биогенными. Это углерод, кислород, водород,фосфор, кремний.

 Схема обмена углерода между его соединениями вокеане

                                Атмосфера

<img src="/cache/referats/15593/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1057">                                        CO2

<img src="/cache/referats/15593/image002.gif" v:shapes="_x0000_s1059"> 

<img src="/cache/referats/15593/image003.gif" v:shapes="_x0000_s1067"><img src="/cache/referats/15593/image004.gif" v:shapes="_x0000_s1065"><img src="/cache/referats/15593/image005.gif" v:shapes="_x00

еще рефераты
Еще работы по химии