18. Водяные пары, диоксид углерода и климат.

Основным парниковым газом и с точки зрения его влияния на изменение климата (более 60%), и с точки зрения естественных и антропогенных потоков и концентрации в атмосфере, является диоксид углерода. С начала индустриальной революции его концентрация в атмосфере возросла примерно на 30%. Время жизни диоксида углерода в атмосфере определяется скоростью обмена с поверхностью океана и оценивается в 10 лет. Но при учете перемешивания океанских вод и поглощения диоксида углерода осадочными породами реальное время релаксации его концентрационных изменений может достигать многих десятков и даже сотен лет. Основным источником антропогенной эмиссии СО₂ в атмосферу (примерно 6,5 млрд. т углерода в год) является энергетика.

На климатические процессы влияет также атмосферная концентрация водяных паров. За период с 1959 по 1999 гг. концентрация водяных паров, увеличившаяся в результате изменения климата и окисления возросшего количества атмосферного метана, дала вклад в увеличение температуры на +0,26°С.

Хотя изменение концентрации СО₂ оказывает наибольшее влияние на климат, оно не зачеркивает влияния других газов.

Согласно климатическим моделям, при отсутствии контроля за эмиссией парниковых газов к 2100 году концентрация диоксида углерода может увеличиться на 30-150% по сравнению с современным уровнем. Это может привести к увеличению средней глобальной температуры земной поверхности на 1-3,5°С к 2100 году при значительных региональных ее вариациях, что, безусловно, вызовет серьезные последствия для экосферы и хозяйственной деятельности во многих местах планеты.

19. Проблема радиоактивных отходов.

В настоящее время в 26 странах мира существует более 400 действующих атомных электростанций, причем 211 из них расположены в Европе. В процессе работы атомных реакторов выделяются огромные количества радиоактивных отходов. При этом они не только никому не нужны, но и чрезвычайно вредны и опасны. Высокорадиоактивные отходы будут излучать радиацию в течение еще многих тысяч лет. Но в мире до сих пор не найдено надежного могильника, пригодного для их захоронения.

Радиоактивные отходы – это все радиоактивные или загрязненные (зараженные радиацией) материалы, являющиеся продуктом использования человеком радиоактивности и не находящие дальнейшего применения.

В зависимости от концентрации радиоактивных элементов различают:

а) слаборадиоактивные отходы (менее 0,1 Кюри/м3);

б) среднерадиоактивные отходы (0,1-1000 Кюри/м3);

в) высокорадиоактивные отходы (более 1000 Кюри/м3).

Радиоактивные отходы образуются везде, где производятся работы с радиоактивными веществами:

1. на атомных электростанциях (главный источник отходов):

2. в сфере научных исследований;

3. в промышленности;

4. в медицине (ядерной медицине, лучевой терапии);

5. в производстве ядерного оружия.

Что же делать с ядерным «мусором»?

I. Он должен быть законсервирован так, чтобы радиоактивные вещества не попадали в окружающую среду, и исходящее от них излучение не достигало людей и биосферы; предусмотренные для этой цели сооружения называются могильниками.

Перед захоронением в могильнике ядерные отходы предварительно должны быть приведены в соответствующую форму. Форма предварительной консервации зависит от уровня радиоактивности конкретных отходов.

1. Жидкие высокорадиоактивные отходы заливаются расплавленным стеклом в стальных формах. Эти формы называются кокилями.

2. Средне- и слаборадиоактивные отходы сжигаются в специальных печах. Оставшаяся зола смешивается с цементным раствором и заливается в бочки, после чего эти бочки складируются в старых шахтах и соляных штоках.

3. Газообразные отходы переводятся в твердое состояние путем специальной обработки.

4. Прочие радиоактивные отходы прессуются с помощью прессов высокого давления, а затем подвергаются такой же обработке.

Захоронение ядерного мусора сопряжено со следующими проблемами:

Если контейнеры (кокили) станут хрупкими или вовсе разрушатся под действием лучевой нагрузки и высокой температуры, то может произойти заражение окружающей среды. При этом радиоактивные газы способны улетучиться из соляного штока. Наибольшая угроза возникнет в случае попадания радиоактивных веществ в грунтовые воды. Возможность подобной катастрофы зависит от геологической устойчивости соляного штока, от окружающих его потоков грунтовых вод и от возможных изменений структуры соли под действием излучения и сильной теплоотдачи радиоактивных отходов.

Ни одна из 26 стран, эксплуатирующих ядерную энергию, до сих пор не нашли безопасное, долговечное и политически приемлемое решение проблемы уничтожения ядерных отходов. Их затапливание в море было во всем мире прекращено в 1984 году, так как используемые для этого контейнеры обеспечивали безопасность лишь на несколько десятилетий. Контейнеры с радиоактивными отходами должны захораниваться в таких местах, где они не могут быть повреждены ни водой, ни землетрясением, ни какими-то другими силами.

Однако любая атомная электростанция имеет в своем распоряжении лишь промежуточное хранилище отработанного топлива, позволяющее временно хранить ядерные отходы.

Их захоронение глубоко под землей называется комбинированным. Промежуточные хранилища представляют собой специальные склады, в которые помещаются транспортные контейнеры с отработавшими топливными элементами.

II. Еще одним способом избавления от ядерных отходов является регенерация ядерного топлива, при которой отработавшие топливные элементы разделяются на регенерируемое ядерное топливо и отходы. Однако данный способ также порождает проблемы: во-первых, при регенерации образуются новые радиоактивные отходы, а во-вторых, эти отходы приходится перевозить на тысячи километров.

20. Факторы, влияющие на парниковый эффект.

Любое антропогенное воздействие на климат происходит на фоне тех природных процессов, которые его сформировали, и которые продолжают доминировать над любыми антропогенными подвижками. Эта доминирующая роль природных факторов связана, главным образом, с парниковым эффектом паров воды, которые отвечают за большую часть естественного парникового эффекта (доля которого превышает 99%). Вклад антропогенных парниковых газов за последние 250 лет составил величину меньше 1% (точнее 0,8%).

Способность конкретной компоненты влиять на радиационный баланс определяется её способностью поглощать ИК-излучение, её концентрацией, положением полос поглощения по отношению к спектру земного ИК-излучения и присутствием других компонент, поглощающих в том же диапазоне длин волн, что и данная компонента.

П арниковая эффективность различных газов по сравнению с эффективностью CO2, рассчитанная на одну молекулу газа.

Можно видеть, что эффективность всех приведенных газов существенно больше единицы (т.е. эффективности СО₂), а также то, что озонобезопасный фреон (HCFC-22) по парниковой эффективности только в три раза менее опасен, чем выведенные из производства озоноопасные CFC-11 и CFC-12.

Парниковые эффекты всех стабильных парниковых компонент обусловлены их тропосферным содержанием, поскольку в тропосфере находится более 75% их общего количества. Т.е. практически весь поток ИК-излучения, который стабильные парниковые компоненты могут вернуть назад, они возвращают из тропосферы.