Поміркуйте
Проаналізуйте джерела викидів вуглекислого газу за графіком. Назвіть причини збільшення таких джерел.
Причини збільшення таких джерел за графіком: згоряння палива на теплостанціях (вугілля), опалювання помешкань (природний газ), спалювання пального в автівках (з нафти отримують бензин) та розвиток хімічної промисловості (виробництво цементу).
Поміркуйте
Порівняйте колообіг Карбону з колообігом Оксигену. Чи можна стверджувати, що напрями витрат кисню збігаються з напрямами виділення вуглекислого газу? Ці два напрямки є протилежними (вниз і вгору).
Поміркуйте
Проаналізуйте малюнок 22.2 та визначте, яка частка від енергії Сонця утримується поверхнею Землі, а яка — атмосферою.
Поверхнею Землі утримується 240 Вт/м², а атмосферою — 103 Вт/м².
Вправа 276
У додаткових джерелах знайдіть інформацію про перли: як вони утворюються, як їх добувають і використовують. Підготуйте ілюстровану доповідь.
Перли можуть утворюватися як у морських, так і в прісноводних молюсків. Коли в черепашку молюска (наприклад, устриці) потрапляє подразник (піщинка, паразит), тоді щоб захиститися, молюск виділяє слиз, який поступово утворює багато перламутрових шарів. З часом ці шари з кальцій карбонату й білка формують перлину. Добувають перли шляхом вилову з дикої природи, що є рідко і досить складно, а в основному вирощують (культивують) на спеціальних фермах (аквакультурі). Перли використовуються у ювелірній справі і в декоративному мистецтві, а у вигляді порошку — в медицині й косметології.
Вправа 277
У додаткових джерелах дізнайтеся як виробництво цементу впливає на парниковий ефект.
Вуглекислий газ є одним із парникових газів. Під час виробництва цементу забруднювачем повітря він стає як побічний продукт при випалюванні вапняку (карбонату кальцію) в печах, що сприяє значним викидам вуглекислого газу в атмосферу.
Вправа 278
За матеріалом додаткових джерелах занотуйте прогнози фахівців щодо кліматичних змін у майбутньому. Порівняйте результати своєї інформаційно-пошукової діяльності з результатами однокласників / однокласниць.
Фахівці прогнозують прискорення кліматичних змін, що призведуть до підвищення середньорічної температури на планеті на кілька градусів, а, отже, до танення льодовиків і підвищення рівня Світового океану, що загрожує підтопленям великих площ територій. Унаслідок глобального потепління зростає інтенсивність і кількість екстремальних погодних явищ: посух, повенів, ураганів та тропічних циклонів, які вже відбуваються в різних регіонах світу і, за прогнозами, почастішають у майбутньому. Це матиме значний вплив на сільське господарство, економіку, здоров'я та біорізноманіття, призводячи до проблем з урожаєм, зниження добробуту та збільшення ризику захворювань.
Вправа 279
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.
Антропогенними джерелами вуглекислого газу в атмосфері є спалювання палива (деревини, вугілля, бензину тощо) на теплоелектростанціях, в автівках, хімічні процеси виробництва (цукру, цементу тощо), а також спалювання сміття й опалого листя. Найбільші обсяги викидів вуглекислого газу спричиняють теплоенергетика та транспорт. Для зменшення цих обсягів необхідно модернізувати енергетичні системи з переходом на відновлювані джерела енергії, зокрема, біопаливо, впроваджувати енергоефективні технології та розвивати екологічний транспорт.
Вправа 280
Знайдіть потрібну інформацію та порівняйте «внесок» природних і антропогенних джерел оксидів неметалічних елементів у формування кислотних дощів.
Природними джерелами оксидів неметалів, що формують кислотні дощі, є виверження вулканів та лісові пожежі, що утворюють оксид Сульфуру (SO2), електричні розряди (блискавки), що утворюють оксид Нітрогену (NO), бактеріальна активність у ґрунтах.
Антропогенними джерела оксидів неметалів, що формують кислотні дощі, є спалювання викопного палива на теплових електростанціях, автотранспорт, промислові підприємства, що значно збільшують викиди оксидів Сульфуру (SO2) та Нітрогену (NO).
На даний час антропогенні викиди за обсягом переважають над природними і є основною причиною утворення кислотних дощів у забруднених регіонах.
Вправа 281
Знайдіть потрібну інформацію та порівняйте «внесок» у формування парникового ефекту газів, які потрапляють в атмосферу з природних і антропогенних джерел.
Уміст водяної пари, вуглекислого газу, метану, оксидів Нітрогену тощо в повітрі спричиняє парниковий ефект. Природні джерела утворення цих газів, зокрема виверження вулканів, розпад органічних речовин, випаровування води, створюють помірний парниковий ефект, який забезпечує сприятливі умови для життя на Землі. Незважаючи на свою природну важливість, цей ефект може бути посилений антропогенними джерелами, наприклад, спалюванням викопного палива, розвитком тваринництва та рисівництва, збільшенням площ захоронення твердих побутових відходів, що призводить до глобального кліматичного потепління через надмірне накопичення парникових газів.
Вправа 282
На температуру на поверхні Землі можуть впливати природні чинники, зокрема вулканічна активність. Із додаткових джерел дізнайтеся про виверження вулкана Тамбора 1815 року та його вплив на клімат на різних континентах у найближчі роки. Підготуйте доповідь.
Під час найпотужнішого виверження вулкана Тамбора в 1815 році в атмосферу було викинуто величезну кількість вулканічного попелу та сірчистих газів, розпорошені часточки яких відбивали сонячне проміння, що прискорило зниження температури й спричинило глобальне похолодання, відоме як «рік без літа», яке мало руйнівні наслідки для клімату та сільського господарства на різних континентах. У Європі та Північній Америці це призвело до надзвичайно холодних зим і заморозків, що спричинило неврожаї, голод та масову еміграцію. В Індії порушення мусонів призвело до голоду та спалаху холери, а в Європі — до епідемії тифу.
Вправа 283
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».
Аргументи "за". Світовий океан поглинає значну частину вуглекислого газу й значна частина його вивільняється з води, внаслідок колообігу Карбону та карбоновмісних речовин, завдяки чому забезпечується певна рівновага.
Аргументи "проти". Певна рівновага не забезпечується внаслідок антропогенного фактора, тобто збільшується вміст вуглекислого газу в атмосфері внаслідок людської діяльності, що в свою чергу перевищує здатність океану його поглинати, що призводить до закислення води та порушення екосистем.
• Температура в Арктиці зростає майже вдвічі швидше, ніж у середньому на планеті. Унаслідок цього швидше тануть арктичні льодовики та морський лід.
Твердження правильне. Явище, коли Арктика нагрівається значно швидше, ніж решта частина планети називається арктичним підсиленням: зменшується льодовий покрив й збільшується відбивна здатність, що пришвидшує процес танення.
• У середньому більшість материкових регіонів нагріваються швидше, ніж океани, через різницю теплоємності води й суходолу.
Твердження правильне. Теплоємність води значно вища, ніж суходолу. Це означає, що для нагрівання на однакову величину температури потрібно значно більше тепла для води, ніж для суходолу, через це материкові регіони нагріваються швидше, ніж океани.
• Попри наявні знання про кліматичні системи, існує ще багато невідомих чинників: приміром, не всі процеси взаємодії між атмосферою, океанами, суходолом і біосферою зрозумілі або передбачувані.
Твердження правильне. Такими чинниками з географічних факторів, які впливають на клімат є ступінь забруднення атмосфери, зокрема парниковий ефект, руйнування озонового шару.
• Хоча метеорологи можуть передбачити погоду на декілька днів, кліматичні прогнози працюють за іншими принципами, у яких треба вивчати довгострокові тенденції. Погода — це лише короткостроковий прояв кліматичних тенденцій.
Твердження правильне. Метеорологи використовують поточні дані, а кліматологи аналізують багаторічні дані. Таким чином, показники довгострокових змін клімату (середні температури, опади, вітровий режим) включають параметри погоди.
Вправа 284
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.
Вирубування лісів, розрівняння ґрунтів для будування доріг і будівель, означає, що менше рослин здатні поглинати вуглекислий газ з атмосфери через процес фотосинтезу. Орання землі, вирощування сільськогосподарських культур, розведення великої рогатої худоби, означає, що збільшуються викиди парникових газів (метану і вуглекислого газу). Заміна палива в котельній з природного газу на сміття, означає, що до виділення в атмосферу парникового вуглекислого газу доєднуються шкідливі викиди інших газів, зокрема сірчистого газу (SO2) і оксиди Нітрогену, що руйнують озоновий шар. Осушення полів змінює мікробну активність ґрунту, що призводить до посилення розкладання органічних речовин, які, своєю чергою, підтримують життєдіяльність мікроорганізмів, що виробляють метан та вуглекислий газ. Усі ці антропогенні процеси призводять до порушення природного колообігу Карбону.
Вправа 285
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?
Концентрація фреонів в атмосфері дуже низька для впливу на парниковий ефект. Натомість наголошують переважно на загрозі озонового шару, бо при потраплянні в атмосферу сполуки, які використовуються як фреони, руйнуються під впливом ультрафіолетового випромінювання, вивільняючи атоми хлору. Хлор, у свою чергу, вступає в реакцію з молекулами озону, руйнуючи їх. Один атом Хлору здатний знищити до 100 000 молекул озону, перш ніж покине атмосферу.
Вправа 286
3а малюнком 22.2 визначте правильність тверджень.
• Кількість енергії, що розсіюється Землею в космосі, більша, ніж потрапляє на Землю.
Твердження неправильне. Розсіюється Землею в космосі 103 Вт/м², а потрапляє на Землю 240 Вт/м².
• Земна поверхня поглинає 4/5 енергії, що на неї потрапляє.
Твердження неправильне. Потрапляє 240 Вт/м², тому 240 : 5 • 4 = 192 Вт/м², що не дорівнює поглинанню 168 Вт/м².
• У вигляді теплоти земна поверхня випромінює менше 2/3 поглиненої енергії.
Твердження правильне. Поглинає 168 Вт/м², тому 168 : 3 • 2 = 112 Вт/м², що більше, ніж випромінює 72 Вт/м².
• Земна поверхня випромінює енергію в ультрафіолетовому діапазоні.
Твердження неправильне. Земна поверхня випромінює енергію в інфрачервоному діапазоні (теплове випромінювання), а не в ультрафіолетовому.
• Близько З0% сонячного випромінювання відбивається земною поверхнею та атмосферою.
Твердження правильне. Відбивається 103 Вт/м², тому 103 : 0,3 ≈ 343 Вт/м², що надходить.
Вправа 287
Проаналізуйте таблицю на с. 206 і дайте відповіді на запитання.
• Який із газів виявляє найсильніший парниковий ефект? Вуглекислий газ.
• Який із газів найбільше впливає на температуру повітря? Водяна пара.
• З-поміж газів з істотним умістом у повітрі (за винятком водяної пари) визначте той, що найсильніше впливає на парниковий ефект. Вуглекислий газ.
Вправа 288
Запропонуйте захід, який ви могли би підготувати для поширення у вашій громаді інформації щодо парникового ефекту та глобального потепління. Підготуйте листівки для такого заходу.
Вправа 289
Чи можна однозначно стверджувати, що єдиною причиною глобального підвищення температури повітря на Землі є вміст вуглекислого газу в атмосфері?
Аргументи «за». Можна так стверджувати, якщо брати до уваги, що значно посилився основний антропогенний фактор: дедалі більше вуглекислого газу потрапляє в повітря внаслідок людської діяльності, а «внесок» метану в парниковий ефект, що є причиною глобального підвищення температури повітря на Землі, не такий значний.
Аргументи «проти». Для розв'язання проблеми парникового ефекту слід також звернути увагу на збільшення вмісту метану в атмосфері. Метан є парниковим газом, а при його згорянні утворюються вода і вуглекислий газ, які також належать до парникових газів. Тож метан і його продукти згоряння посилюють парниковий ефект, що є причиною глобального підвищення температури повітря на Землі.
НАВЧАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ № 9
«Моделюємо парниковий ефект»
Обладнання: великі посудини (трилітрові скляні банки, невеликі акваріуми, пластикові бутилі на 5 л або 10 л), побутові термометри, джерело теплоти (лампи розжарювання, інфрачервоні обігрівачі).
Речовини: пісок, джерело водяної пари (наприклад, чашка з окропом), джерело вуглекислого газу (наприклад, апарат Кіппа).
Ви маєте працювати з електричними приладами та реагентами для одержання вуглекислого газу. Які небезпечні та проблемні ситуації можуть статися під час роботи з переліченим обладнанням і реактивами? Якими мають бути ваші дії в разі небезпеки?
Під час роботи з електричними приладами у разі виникнення небезпеки ураження струмом необхідно негайно вимкнути електричне обладнання в мережі, припинити роботу та повідомити вчителя. Під час отримання вуглекислого газу в апараті Кіппа слід обережно користуватися кислотою, а в разі потрапляння на шкіру промити місце ураження великою кількістю проточної води, а потім слабким розчином соди.
ПЛАН дослідження парникового ефекту.
1. На дно кожної з чотирьох широких прозорих посудин в шар піску помістити побутовий термометр.
2. Використати газові суміші в чотирьох посудинах в такому порядку: повітря, вологе повітря, вологе повітря з вуглекислим газом, повітря з вуглекислим газом.
3. Розмістити на однаковій відстані біля кожної посудини джерело теплоти.
4. Спостерігати за зміною температури за однакові проміжки часу при ввімкненому, а потім при вимкненому джерелі теплоти.
5. Результати експерименту занотувати в таблиці. Побудувати графік залежності температури в середині посудини від часу.
6. Зробити висновок про вплив кожного газу на парниковий ефект.
1 Схарактеризуйте методику експерименту, давши відповіді на запитання:
1) Які об'єкти слід підготувати, щоб дослідити вплив вуглекислого газу та водяної пари в повітрі на парниковий ефект?
Необхідно підготувати різні за складом газові суміші: повітря, вологе повітря, вологе повітря з вуглекислим газом, повітря з вуглекислим газом.
2) Які умови експерименту мають бути постійними, а які — змінними?
Постійними є однакові посудини, термометри, шар піску, а змінними — склад газових сумішей, ввімкнене і вимкнене джерело теплоти.
3) Які параметри (властивості) потрібно вимірювати?
Значення температури всередині кожної з посудин за однакові проміжки часу при ввімкненому і вимкненому джерелі теплоти.
2. Реультати дослідження занотуйте в таблиці.
|
Кроки спостереження |
Характеристика газової суміші |
Посудини | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |||
|
повітря |
вологе повітря |
вологе повітря з CO2 |
повітря з СО2 |
|||
| Час, хв | Температура в посудинах | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |||
|
Кімнатна t° (ввімкнення джерела теплоти) |
0
|
21 | 21 | 21 | 21 | |
|
Нагрівання |
5 |
23 | 24,5 | 25 | 23,5 | |
|
Нагрівання |
10 |
25 | 27,5 | 29 | 26,5 | |
|
Максимальна t° (вимкнення джерела теплоти) |
15
|
26 | 29 | 31,5 | 28 | |
|
Охолодження |
20 |
24 | 28 | 30,5 | 27 | |
|
Охолодження |
25 |
22,5 | 27 | 29,5 | 26 | |
Висновки. Водяна пара та вуглекислий газ в повітрі затримують тепло і підвищують температуру. Вуглекислий газ має високий парниковий фактор і значно посилює затримання тепла, в той час, як водяна пара, попри менший парниковий фактор, робить найбільший загальний внесок у парниковий ефект через свій великий вміст у повітрі.
Підбиваємо підсумки
1. Чи впливають на отримані результати властивості матеріалу посудин, їхня форма й об'єм? Як це можна перевірити? Не впливають. Це можна перевірити шляхом проведення аналогічного досліду з посудинами з іншого матеріалу за умови збереження решти однакових умов.
2. Чи впливає на результат, якщо половину дослідів виконати в пластиковому 5-тилітровому бутилі, а решту — у скляному акваріумі? Так, впливає на результат, бо дослідження сумішей цих різних газів повинні відбуватися за однакових умов.
3. Чи можна стверджувати, що вміст водяної пари в посудинах 2 і 3 приблизно однаковий? Так, можна стверджувати, бо однакове джерело водяної пари.
4. У який спосіб ще можна було б підготувати вологу атмосферу в посудинах? Розмістити вологий матеріал (губку чи тканину), зволожити пісок.
5. Чи впливає розміщення термометра на дні ємності (ближче або далі від джерела теплоти) на результат дослідження? Так, впливає. Чим ближче джерело теплоти, тим швидше підвищиться температура.
6. Опишіть, як би змінився план експерименту, якщо ви мали б разом із водяною парою та вуглекислим газом дослідити також вплив метану на парниковий ефект. Скільки тоді знадобилося б підготувати посудин? Вісім посудин, тобто додатково взяти ще чотири посудини: для повітря з метаном, вологого повітря з метаном, повітря з вуглекислим газом і метаном, вологого повітря з вуглекислим газом і метаном..