ПРИГАДАЙТЕ
Який процес називають фотосинтезом?
Фотосинтез — це складний процес утворення органічних речовин із вуглекислого газу та води, що відбувається в клітинах зелених рослин під дією сонячного світла.
Пригадайте хімічне рівняння, яким можна описати фотосинтез.
Процес фотосинтезу можна описати наступним хімічним рівнянням: $6CO_2 + 6H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \uparrow$.
ПОМІРКУЙТЕ
Проаналізуйте джерела викидів вуглекислого газу за графіком. Унаслідок чого, на вашу думку, змінюються роками обсяги його викидів з різних джерел?
Основними джерелами викидів вуглекислого газу є спалювання вугілля, нафтопродуктів та природного газу, а також виробництво цементу. На мою думку, обсяги викидів стрімко зростають через активний розвиток промисловості, збільшення кількості автомобілів та зростання глобального споживання електроенергії, що потребує дедалі більшого спалювання викопного палива.
Порівняйте колообіг Карбону з колообігом Оксигену (§ 11, мал. 11.2). Чи можна стверджувати, що напрями витрат кисню збігаються з напрямами виділення вуглекислого газу?
Так, можна стверджувати, що напрями витрат кисню збігаються з напрямами виділення вуглекислого газу. Кисень витрачається під час дихання тварин і рослин, горіння палива та гниття решток, і саме в результаті цих процесів утворюється та виділяється вуглекислий газ.
Проаналізуйте малюнок 22.2 та визначте, яка частка від енергії Сонця утримується поверхнею Землі, а яка — атмосферою.
Утримується (поглинається): $240\ Вт/м^2$ потрапляє безпосередньо до системи Землі.
Земна поверхня поглинає $168\ Вт/м^2$. Це становить приблизно 49% від загальної енергії Сонця ($168 \div 343$) або близько 70% від тієї енергії, що пройшла крізь атмосферний фільтр ($168 \div 240$).
Атмосфера поглинає різницю між енергією, що потрапила на Землю ($240\ Вт/м^2$), та енергією, що була поглинута безпосередньо поверхнею ($168\ Вт/м^2$). Це становить $72\ Вт/м^2$ (21% від загального сонячного потоку).
РОБОТА З ІНФОРМАЦІЄЮ
275. У додаткових джерелах знайдіть інформацію про перли: як вони утворюються, як їх добувають і використовують. Підготуйте ілюстровану доповідь.
Перли утворюються всередині мушель деяких видів молюсків, коли туди потрапляє сторонній предмет, наприклад, піщинка, дрібний паразит або шматочок тканини самого молюска. Організм реагує на подразник, обволікаючи його тонкими шарами перламутру, який складається з кристалів кальцій карбонату (арагоніту) та органічної речовини конхіоліну.
Раніше перли добували лише нирці у відкритому морі, але сьогодні більшість перлів вирощують на спеціальних фермах штучним шляхом, вводячи подразник у мушлю вручну. Основною сферою використання перлів є виготовлення ювелірних прикрас. Також їх застосовують у косметології та традиційній медицині у вигляді перлової пудри.
276. У додаткових джерелах дізнайтеся про значення вуглекислого газу під час виробництва цементу.
Під час виробництва цементу вуглекислий газ відіграє роль неминучого побічного продукту хімічної реакції декарбонізації. Основним етапом є випалювання вапняку (кальцій карбонату), в результаті якого утворюється кальцій оксид і виділяється велика кількість CO₂. Крім того, вуглекислий газ виділяється під час спалювання палива, необхідного для розігріву печей до надвисоких температур. Це робить цементну промисловість одним із найбільших антропогенних джерел викидів вуглекислого газу у світі.
277. За матеріалом додаткових джерелах занотуйте прогнози фахівців щодо кліматичних змін у майбутньому. Порівняйте результати своєї інформаційно-пошукової діяльності з результатами однокласників / однокласниць.
Згідно з прогнозами міжурядової групи експертів, якщо викиди парникових газів не зменшаться, до кінця XXI століття середня температура на планеті може зрости на 2,5–4,5 °C. Це призведе до глобального танення льодовиків, підвищення рівня Світового океану на 0,5–1 метр та затоплення густонаселених прибережних територій.
На мою думку, найнебезпечнішим наслідком стане збільшення частоти екстремальних погодних явищ, таких як аномальні посухи та руйнівні повені. Порівнюючи ці дані з інформацією інших учнів, я бачу спільний висновок: кліматичні зміни вже є незворотними, але людство ще може уповільнити їх через перехід до “зеленої” енергетики.
278. У додаткових джерелах знайдіть інформацію щодо обсягів вуглекислого газу, які потрапляють у повітря з різних антропогенних джерел. Зробіть висновок, які галузі людської діяльності слід обмежити чи модернізувати для зменшення цих обсягів.
Основними джерелами викидів CO₂ є енергетика (близько 35% від загального обсягу), промисловість (20%), транспорт (15%) та сільське господарство (близько 10-12%). Найбільше вуглекислого газу потрапляє в атмосферу через спалювання вугілля, нафти та природного газу для виробництва електрики.
На мою думку, першочергової модернізації потребує енергетичний сектор через заміну теплових електростанцій на відновлювані джерела енергії. Також необхідно обмежити використання автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння на користь електротранспорту та впроваджувати технології вловлювання вуглецю на великих заводах.
279. Знайдіть потрібну інформацію та порівняйте внесок природних і антропогенних джерел оксидів неметалічних елементів у формування кислотних дощів.
Природними джерелами оксидів Сульфуру та Нітрогену є виверження вулканів, лісові пожежі та діяльність бактерій у ґрунті, проте ці процеси мають розсіяний характер і зазвичай не викликають критичних змін кислотності опадів. Антропогенні джерела, зокрема металургійні заводи, ТЕС та вихлопні гази транспорту, викидають ці оксиди у набагато більшій концентрації в обмежених районах.
Я думаю, що антропогенний внесок є вирішальним, оскільки понад 90% викидів сполук Сульфуру в промислових регіонах мають саме людське походження. Саме діяльність людини створює локальні концентрації кислотних оксидів, які перетворюють звичайний дощ на небезпечний для природи розчин кислот.
280. За додатковими джерелами інформації порівняйте внесок у формування парникового ефекту газів, які потрапляють в атмосферу з природних і антропогенних джерел.
На мою думку, основний внесок у природний парниковий ефект робить водяна пара, частка якої становить від 36% до 72%, проте її кількість в атмосфері майже не залежить від людини. Природні джерела (дихання, вулкани) підтримують сталий рівень вуглекислого газу, тоді як антропогенні джерела, хоча й виділяють менші об’єми газів у порівнянні з глобальним колообігом, створюють надлишок, який не встигає поглинатися рослинами. Саме цей антропогенний додаток вуглекислого газу (його вміст зріс у 1,5 раза) та метану є головною причиною сучасного глобального потепління.
281. Із додаткових джерел дізнайтеся про виверження вулкана Тамбора 1815 року та його вплив на клімат на різних континентах у найближчі роки. Підготуйте доповідь.
Виверження вулкана Тамбора в Індонезії у 1815 році стало найпотужнішим в історії людства та спричинило явище, відоме як «рік без літа» (1816). Величезна кількість попелу та діоксиду сірки в стратосфері утворила «вулканічну зиму», що заблокувала сонячне світло. У результаті в Північній Америці та Європі в червні й липні випадав сніг та спостерігалися сильні заморозки, що призвело до масового неврожаю, голоду та хвороб. В Азії порушився цикл мусонів, що викликало повені в Китаї та епідемію холери в Індії. Це виверження довело, що навіть короткочасні викиди абіогенних газів і пилу можуть радикально змінити клімат усієї планети на кілька років.
РОЗУМІННЯ ЯВИЩ ПРИРОДИ (РОБОТА В ГРУПАХ)
282. Оцініть правильність тверджень. Що більше вуглекислого газу потрапляє в атмосферу, тим більше його буде розчинятися у воді Світового океану, і навпаки, тож між цими процесами існує певна рівновага. Наведіть аргументи «за» та «проти».
Я думаю, що це твердження правильне лише частково. Аргументи «за»: відповідно до фізичних законів розчинності газів, при підвищенні тиску (концентрації) CO2 в атмосфері, його розчинення в океані справді посилюється, що допомагає стримувати потепління. Аргументи «проти»: здатність океану розчиняти газ зменшується при підвищенні температури води, тобто через глобальне потепління океан поглинатиме CO2 гірше. Крім того, надмірне розчинення CO2 викликає «закислення» океану, що руйнує екосистеми (корали, молюсків) і порушує біологічне поглинання Карбону.
282. Оцініть правильність тверджень щодо темпів зростання температури в Арктиці, танення льодовиків, нагрівання материкових регіонів порівняно з океанами, прогнозованості кліматичних процесів та різниці між погодою і кліматичними тенденціями.
Я вважаю, що наведені твердження є правильними та науково обґрунтованими. Температура в Арктиці справді зростає вдвічі швидше через зменшення відбивної здатності льоду (альбедо). Материки нагріваються швидше за океани, оскільки вода має набагато більшу теплоємність і довше утримує сталу температуру. Твердження про складність кліматичних систем також вірне, бо взаємодія між океаном і атмосферою має багато непередбачуваних зворотних зв’язків. Визначення різниці між погодою (миттєвий стан) та кліматом (тривала тенденція) є ключовим для розуміння того, чому окремі холодні дні не спростовують загальне глобальне потепління.
283. Оцініть вплив діяльності людини на колообіг Карбону: вирубування лісів, розрівняння ґрунтів для будування доріг і будівель, орання землі, вирощування сільськогосподарських культур, розведення великої рогатої худоби, заміна палива в котельній з природного газу на сміття, осушування боліт.
На мою думку, перелічені дії людини суттєво порушують природний колообіг Карбону:
- Вирубування лісів та забудова земель знищують «поглиначі» CO2, припиняючи фотосинтез на цих ділянках.
- Орання землі та осушування боліт призводять до швидкого окиснення гумусу та торфу, що викидає в атмосферу величезні об’єми вуглекислого газу, які накопичувалися тисячоліттями.
- Розведення худоби є потужним джерелом метану, який має значно вищий парниковий фактор, ніж CO2.
- Заміна газу на сміття в котельнях може бути небезпечною, оскільки спалювання пластику та відходів виділяє не лише CO2, а й токсичні сполуки, хоча це зменшує утворення метану на сміттєзвалищах.
284. Парниковий фактор хлорофлуоровуглеводнів, які використовують як фреони, у 23 тис. разів більший, ніж у вуглекислого газу. Як ви вважаєте, чому стосовно фреонів наголошують переважно на їхній загрозі озоновому шару, а не на посиленні парникового ефекту?
На мою думку, основну увагу приділяють загрозі озоновому шару, оскільки фреони мають унікальну здатність хімічно руйнувати молекули озону, що захищають планету від смертоносного ультрафіолетового випромінювання. Хоча їхній парниковий фактор надзвичайно високий, загальна концентрація фреонів в атмосфері є мізерною порівняно з вуглекислим газом, тому їхній сумарний внесок у глобальне потепління значно менший, ніж їхня руйнівна дія на озоновий щит Землі.
285. За малюнком 22.2 визначте правильність тверджень щодо кількості енергії, що розсіюється Землею, поглинання енергії земною поверхнею, випромінювання енергії у вигляді теплоти та в ультрафіолетовому діапазоні, а також відбиття сонячного випромінювання.
Проаналізувавши малюнок 22.2, я дійшов таких висновків щодо наведених тверджень:
— твердження про те, що кількість енергії, яка розсіюється Землею, більша за ту, що потрапляє, є неправильним, оскільки в системі зберігається баланс (343 Вт/м² надходить і 343 Вт/м² виходить);
— твердження про поглинання 4/5 енергії поверхнею є неправильним, бо Земля поглинає 168 Вт/м² із 240 Вт/м², що на неї потрапили (це приблизно 70%, а не 80%);
— твердження про випромінювання менше 2/3 поглиненої енергії у вигляді теплоти є неправильним, адже майже вся поглинена енергія згодом випромінюється поверхнею;
— твердження про випромінювання енергії поверхнею в ультрафіолетовому діапазоні є неправильним, оскільки Земля випромінює енергію в інфрачервоному (тепловому) діапазоні;
— твердження про те, що близько 30 % сонячного випромінювання відбивається, є правильним, оскільки 103 Вт/м² від загальних 343 Вт/м² становить приблизно 30 %.
286. Проаналізуйте таблицю на с. 206 і дайте відповіді на запитання. Який із газів виявляє найсильніший парниковий ефект?
Згідно з таблицею 4, найсильніші парниковий ефект за показником парникового фактора виявляють оксиди Нітрогену, оскільки їхній фактор дорівнює 160.
Який із газів найбільше впливає на температуру повітря?
Найбільше на температуру повітря впливає водяна пара, оскільки її сумарний внесок у парниковий ефект є найвищим і становить від 36 до 72 %.
З-поміж газів з істотним умістом у повітрі (за винятком водяної пари) визначте той, що найсильніше впливає на парниковий ефект.
Якщо не враховувати водяну пару, то газом із найбільшим внеском у парниковий ефект є вуглекислий газ, частка якого становить 9–26 %.
287. Запропонуйте захід, який ви могли би підготувати для поширення у вашій громаді інформації щодо парникового ефекту та глобального потепління. Підготуйте листівки для такого заходу.
На мою думку, найкращим заходом буде проведення шкільного екофестивалю «Збережемо клімат разом», де ми зможемо продемонструвати досліди з моделювання парникового ефекту.
Текст для нашої листівки: «Зупинимо глобальне потепління разом! Чи знаєте ви, що через парниковий ефект середня температура Землі зросла? Що можеш зробити ТИ:
- Вимикай світло, коли виходиш із кімнати — це зменшує викиди ТЕС.
- Саджай дерева — вони поглинають вуглекислий газ.
- Обирай багаторазові речі замість пластику. Твоя маленька дія — велика допомога планеті!»
288. Чи можна однозначно стверджувати, що єдиною причиною глобального підвищення температури повітря на Землі є вміст вуглекислого газу в атмосфері? Наведіть аргументи «за» і «проти».
Я думаю, що не можна однозначно вважати вуглекислий газ єдиною причиною, хоча його роль дуже значна.
Аргументи «за»:
— За даними графіків, обсяги викидів CO₂ від спалювання палива стрімко зросли з початком індустріальної епохи, що збігається з підвищенням температури.
— Вуглекислий газ має високий парниковий фактор і здатність накопичуватися в атмосфері на довгий час.
Аргументи «проти»:
— Найбільший «внесок» у парниковий ефект (36–72 %) робить водяна пара, а не вуглекислий газ.
— Існують інші потужні парникові гази, наприклад метан, чий парниковий фактор у 30 разів вищий за CO₂.
— На клімат також впливають природні чинники, такі як вулканічна активність та сонячне випромінювання.