К вопросу глобального потепления
Для начала – «лирическое» вступление. Сегодня экологией не занимаются в прямом смысле, может быть, только филологи. В принципе это и правильно, так как экология – это уже наднаука, включающая в себя практически все естественные и технические науки. Я - химик. И по роду своей деятельности, так или иначе, вынужден заботится об экологичности моих разработок, или применять их для нужд экологии. Но в значительной мере я еще эколог-любитель, хотя уже много лет интересуюсь ею, накапливаю материалы. Анализируя накопленные мною из доступных источников материалы, я пришел к грустному заключению: экология, как наука, в значительной мере развивается ради науки экологии. Очевидно, что это связано с состоянием в естественных науках. По моим наблюдениям (примерно за последние 20 лет) наука в преобладающей степени делается ради чистой науки. С одной стороны, это может быть связано с тем, что фронт науки все время расширяется, и каждый может «застолбить» и развивать свой «участок». С другой стороны, это может быть связано с издержками организации научной работы. Можно также сказать, что в экологии отсутствует координация, а самое главное отсутствует мощный аналитический центр. Более того, иногда мне кажется, что мы глупеем. Может быть, это нас Бог наказывает глупостью? В чем я вижу наше «поглупление»? Да порой в самых элементарных вещах, которые мы должны знать со школьной и студенческой скамьи.
Мы почему-то напрочь забыли законы диалектики. В частности, закон перехода количества в качество. А ведь этот закон реализуется постоянно: любые количественные изменения неизбежно (!!!) переходят или дают новое качество. За последние 150-200 лет человечество сожгло огромное количество органического топлива с соответствующим выбросом тепла и углекислого газа в атмосфере. Ежегодно мы увеличиваем сжигание и выбросы. При этом не стоит забывать, что, в конце концов, любая форма энергии переходит в тепловую. При сжигании топлив мы напрямую и сразу выбрасываем порядка 60% энергии в виде мощных потоков тепла. Остальные 40% выделяются в течение более-менее длительного времени. Мы постоянно греем атмосферу. И не только атмосферу, но и земную поверхность, и космическое пространство. И это притом, что энергия солнца, поступающая на Землю, не уменьшается.
Теперь о так называемых тепличных газах – углекислом газе и метане. С метаном более – менее все понятно: молекулярная масса его равна 16 и он однозначно поступает в верхние слои атмосферы.
С углекислым газом не все так однозначно. На днях видел по «Евроньюс» передачу об исследованиях в Европе выбросов углекислого газа. Они запустили спутник, который меряет содержание СО2 в атмосфере. Параллельно запускают самолет с аналогичной аппаратурой. И на земле установили аналогичное оборудование. Измеряют и сравнивают данные. И понять не могут, куда 50% СО2 девается. Забыли, наверное, что СО2 имеет молекулярную массу равную 44, что почти в 1,5 раза больше средней молекулярной массы воздуха. А это означает, что основная масса углекислого газа накапливается в приземном слое толщиной порядка 1м. Мировой экологической наукой осталось незамеченным исследование американских ученых по сельскому хозяйству, которые связали повышение концентрации СО2 в приземном слое толщиной 1 м с возникновением засухи. Высокая концентрация углекислого газа в этом слое препятствует оттоку тепла от поверхности почвы, что приводит к значительному перегреву, усиленному испарению влаги. Таким образом, углекислый газ, накапливающийся в тонком приземном слое, не способствует нагреву атмосферы в целом, а способствует повышению температуры поверхности Земли. В пользу этого говорит и тот факт (которому, опять-таки, не уделили должного внимания), что уменьшение толщины ледников на Земле связано с их преимущественным таянием снизу (от почвы), а не сверху.
Далее, мы знаем, что океан является мощным поглотителем углекислого газа. И поглощение этого газа подчиняется законам распределения. Увеличение концентрации его в атмосфере сопровождается увеличением растворении в океане. Учитывая возможное равновесие – СО2 = НСО3 ; , которое повышает поглощающую емкость, можно рассчитать возможности мирового океана (с учетом и без учета расхода в океане на образование осадков и потребление водорослями). И опять таки, даже в океане углекислый газ будет мешать отводу в атмосферу поверхностного тепла. То есть должна расти температура воды. А так как поглощение углекислого газа растет с понижением температуры, то максимальное содержание углекислого газа в воде должно быть в полярных океанах. Недавно прошло сообщение об ускорении таяния льдов в Северном Ледовитом океане. Возможно, что и здесь ускорение таяния связано с потеплением воды, а не только воздуха. При этом предполагается, что может исчезнуть или значительно ослабнуть течение Гольфстрим.
Еще немного о метане. Метане, который порождает техногенная природа человечества. В относительно древние времена, когда по Земле бродили огромные стада диких животных, а распаханность земли человеком была минимальна, Природа сама нашла решение этого вопроса. Фекалии животных – это органическая основа для работы метановых бактерий. Однако в той Природе все было сбалансировано, и образующийся в почве метан утилизировался, так сказать, на месте. Сегодня ситуация сильно изменилась. Количество животных можно считать неизменным (за исключением того, что они стали домашними, а дикие уменьшены в численности). Навоз этих животных подвергается метановому брожению в большей части не в почве, а в навозохранилищах. Распаханность земли стала очень большой. Поэтому утилизация образующего метана почти прекратилась, и он выделяется в атмосферу. Но эта проблема в принципе решаема научно-технически: навоз перебраживается в специальных устройствах, а метан улавливается (что, в общем-то, и делается в развитых странах, хотя и в недостаточных масштабах). Для восстановления процессов утилизации метана в почве сегодня можно использовать нулевые технологии подготовки почвы или изготовлением специальных видов органно-бактериальных удобрений.
Итак, остается углекислый газ. Опять-таки научно-технические разработки его улавливания и утилизации известны. Если правда, что углекислый газ способствует разогреву поверхностных слоев земной коры, то должна измениться стратегия борьбы с ним. Необходимо будет развивать технологии интенсивного улавливания и утилизации.
Теперь еще об одной из возможных причин разогрева атмосферы. Температура, как мы помним из курса физики, это скорость движения молекул, которая определяется кинетической энергией. За последние 100 лет человечество насытило атмосферу электромагнитными излучениями. В последние 15 лет в электромагнитных излучениях возросла высокочастотная составляющая, которая наиболее активно воздействует на молекулы компонентов атмосферы (100% на пары воды). Другими словами, атмосфера перешла в новое энергетическое состояние. И неизвестно, как это повлияло на равновесие обмена энергиями в системе Земля – солнечная энергия. Возможно, что новое энергетическое состояние атмосферы способствует замедлению отвода тепла от поверхности Земли.
21.01.2006 г.