SKLENÍKOVÝ EFEKT A GLOBÁLNE OTEPĽOVANIE

Fyzikálna podstata skleníkového efektu

 

·         Skleníkový efekt je fyzikálny jav súvisiaci s …

·         V predindustriálnej dobe  len tzv. prirodzený skleníkový efekt…

·         Bez jeho prítomnosti …. asi o 33oC nižšia než je v skutočnosti (!).

·         S rozvojom priemyslu … množstvo CO2  a skleníkových plynov …

 
 

Absorbčné spektrum vodnej pary a CO2

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Skleníkové plyny

·         … sú schopné pohlcovať infračervenú zložku slnečného žiarenia.

·         Napr. koncentrácia CO2 pred 300 rokmi bola 0,030 %, v súčasnosti je 0,035 % ….

 

Schematické znázornenie uhlíkového cyklu
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


                                

 

 

 

 

                                     

 

Dôsledok skleníkového efektu - globálne otepľovanie

 

·         dôsledky globálneho oteplenia asi o 40C:

·         mení celková cirkulácia atm. a následne dochádza k posunu klimatických pásiem,

·         topeniu ľadovcov v Antarktíde, Arktíde a v Grónsku,

·         zvýšeniu hladiny svetového oceánu o 1 m … zaplavené územia v Indii, Bangladéši, … nové masové sťahovanie ľudí s následnými národnostnými, náboženskými a politickými konfliktami !!!

·         malé ostrovy (Fidži, Šalamúnové ostrovy, Seychely, Barbados, Bahamské ostrovy …

 

Prognóza vývinu globálneho otepľovania

           

Možné zmeny následkom zvýšenia koncentrácie CO2:.

·         Veľké ochladenie stratosféry (takmer isté)  …

·         Globálne zvýšenie priem. T  na zemskom povrchu (veľmi pravdepodobné) 

·         Zvýšenie priemerných zrážok v globálnom merítku  (veľmi pravdepodobné) 

·         Obmedzenie zaľadnenia morí    (veľmi pravdepodobné) 

·         Oteplenie polárnych oblastí v zimnom období   (veľmi pravdepodobné) 

·         Letné kontinentálne oteplenie a sucho  (pravdepodobné v dlhodobom výhľade) 

·         Zvýšenie množstva zrážok v pásme vyšších z.  š. (pravdepodobné) 

·         Zvýšenie hladiny svetového oceánu    (pravdepodobné) 

 

Vplyv obmedzenia emisií skleníkových plynov na globálne otepľovanie

·         Dve skutočnosti …. vývoj skleníkových plynov v budúcnosti:

·         Konc. CO2, NO2 a CFC … pomaly reagujú na zmeny v množstve emisií  … ….dlhá životnosť v atmosfére  ...

·         Þ  čím ďalej … súčasný rast emisií … väčšie obmedzenie v budúcnosti !!!

mm
 
 


Zníženie emisií:

Skleníkový plyn

Zníženie o (%)

odhad IPCC

CO2

CH

NO

freon 11

freon 12

HCFC – 22

väčší než 60

15 - 20

70 - 80

70 - 75

75 - 85

40 - 50

 

 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 


                               

 

 

 

OZÓNOVÁ DIERA

 

Nebezpečné UV - žiarenie a poruchy ozónovej vrstvy zeme

·         Ultrafialové žiarenie (z angl. ultra violet radiation) …. 400 do 100 nm.

·         … biologický účinok : UV-A: 400-320 nm, UV-B: 320-280 nm,  UV-C: 280-100 nm.

          Gm          Mm         km            m             mm           mm           nm           pm             [ l ]      

 

         1018         1015         1012              109                   106          103            100                  10-3               [ nm ]

                                   Rádiovlny                                   I         S  U R                  g

                                                                         

Elektromagnetické spektrum (I - infračervené žiarenie, S - viditeľné svetlo, R - röntgenové žiarenie, g- žiarenie, žiarenie U - ultrafialové).

 

·         zrakové orgány napr. vtákov, včiel, múch a iného hmyzu vnímajú UV …

·         ľudské oko  nevníma UV  ..… dochádza v očnej šošovke k nevratným zákalom

 

·         Chemický účinok UV - žiarenia … absorbcia látkou a excitácia at. a molekúl,

®  chemické procesy.

E = h.v = h.c/l

·         K biologickým účinkom UV - žiarenia  stmavnutie pokožky následkom tvorby melanínu (pigmentu),     

·         UV-B žiarenie - svetelným erythemom (sčervenanie pokožky),

·                    k popáleninám a kožným nekrózam,

·                    ku vzniku zhubných ochorení - melanómov (rakoviny)

Absorbcia slnečného UV - žiarenia atmosférou  vo výške 30 km a na hladine mora.

 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Charakteristika ozónu

·         Ozón O3  … za n.p. plynná látka s hustotou 2,143 kg/m3 ,   M =  48.

           

·         Ozón O3 … spontánne rozkladá    O 3                 O2 + O

·         stredná doba života O3 je pri teplote 20 0 C 3 dni,  pri –50 0 C 3 mesiace.

 

·         V prírode vzniká ozón

·         v ovzduší z dvojatómového kyslíka rôznymi fotochemickými procesmi …

·         aj pri prírodných elektrických výbojoch.

·         Príprava či tvorba ozónu sa deje taktiež pomocou elektrických výbojov.

 

·         Ozón tvorí asi len 10-6 až 10-5 objemových percent vzdušného obalu Zeme.

           

·         Množstvo ozónu vo vert. stĺpci vzduchu … Dobsonových jednotkách ( D.U.),

·         1 Dobsonova jednotka predstavuje celkové množstvo ozónu vo vertikálnom stĺpci atmosféry, ktoré by pri tlaku 1013 hektopascalov a pri teplote –150C vytvorilo vrstvu hrubú 0,01 mm.

 

Pr.: … pri 300 D.U. by táto ozónová vrstva bola hrubá 3 mm.

 

·         Ozón má …..okolo vlnovej dĺžky 250 nm extrémne vysokú absorbciu….

 

·         Z fyziologického hľadiska … vysoko jedovatým plynom, pôsobí najprv dráždivo na oči a sliznicu. Hlavné poškodenie však nastáva pri vdychovaní …

·         Toxický účinok ozónu spočíva v schopnosti rozrušovať dvojité väzby u organických látok.

·         k dezinfekcii, ale je však krajne škodlivá pre rastliny … rozrušuje chlorofyl.

 

 

Troposferický ozón

·         Vplyvom nadm. NO2 a NO … nežiadúcemu zvyš. konc. troposferického ozónu.

Hlavné rakcie:

·         Vznik jednoatómovej častice O ( reakcia (2)  prevažuje):

                      O2 + h.n ( < 242 nm)                 O + O                                                     ( 1 )

                      NO2 + h.n ( < 400 nm)               NO + O                                                 ( 2 )

·         Vlastný vznik ozónu:

                      O2 + O + M                 O3 + M                                                                

M  - tretia neutrálna kolízna častica …..

 

·          Nadmerné množstvo ozónu  - v prízemných vrstvách atmosféry škodlivé …

·          Paradoxnému javu -  zvýšená konc. O3 …. má negatívnu a súčasne pozitívnu úlohu  -    stav chorej atmosféry.

 

Stratosferický ozón

§         Vzniká  (20 - 30 km)  pôsobením slnečného UV - žiarenia s l< 242 nm.....

                      O2 + h.v ( < 242 nm)                O + O                                               ( 4 )

§         Tie potom reagujú s ďalšími molekulami kyslíka.....

                      O2 + O + M                 O3 + M                                                            ( 5 )

§         Vzniknutý ozón sa v atmosfére ďalej nehromadí, ale .....

                      O3 + h.v ( < 1140 nm)                O2 + O                                              ( 6 )

§         Takto vzniknutý kyslík je (podľa energie absorbovaného fotónu) buď v základnom, alebo v excitovanom stave....

                      O3 + O                   O2 + O2                                                                 ( 7 )

Dôsledkom týchto fotochemických reakcií v stratosfére je

§         podstatné zoslabenie toku dopadajúceho slnečného ultrafialového žiarenia,

§         a absorbcia energie .... nárast teploty v príslušných vrstvách atmosféry.

 

 

Poškodzovanie stratosferického ozónu

§         Dôsledok ľudskej činnosti .... narušovaniu štruktúry A. - ubúdanie ozónu... 

§         Prirodzený rozpad stratosferického ozónu reakciami (6) a (7) ....

§         asi 30 % na rozpade ozónu sa podieľajú ...reaktívne zlúčeninami -radikálmi H, OH, NO, a Cl (ozn. ich X)

                       X + O3 = OX + O2                                                                            ( 8 )

                       OX + O = O2 + X                                                                              ( 9 )

§         X sa nespotrebuváva a reakciou (9) sa regeneruje. Jeden radikál X ....

§         chlórofluórovodíkov (tzv.CFC látok, resp. freónov - ľahšie ako vzduch ....

§         pôsobením UV - žiarenia uvoľňujú atómy halových prvkov (chlór, bróm)....

 

Ozónová diera

§         nad Antarktídou ...rozloha je  4-násobne väčšia ako je rozloha USA bez Aljašky.

§         ozónová diera označujeme miesto .... pokleslo pod 50 % normálnej hodnoty...

§         Analýza dlhodobých meraní ... ozón ubúda s výnimkou tropických oblastí ....

§         V našich zemepisných šírkach úbytok ~ len 1,5 % za desaťročie...

§         V poslednom desaťročí .... zdvojnásobil a v zime dokonca až 6 %....

 

§         Úbytok celkového ozónu o 1 % 

§         výskytu kožnej rakoviny o 1 až 5 % (v závislosti od citlivosti kože),

§         očných zákalov približne o 1%.

 

 

 

Prognóza obnovy prirodzeného stavu ozónovej  vrstvy pri realizácii Montrealského  protokolu (1987) a jeho úprav z Londýna  (1990) a z Kodane (1992).