Основными продуктами сгорания углеводородного топлива являются и . Кроме того, продукты сгорания часто содержат несгоревшие углеводороды.

Углекислый газ относится к числу газов, вызывающих парниковый эффект - увеличения теплового излучения поверхности Земли молекулами газов, содержащих в своем составе три и более атомов.

Относительный вклад газов в парниковый эффект (без учета представлен на рис. 7.3.

Наряду с парниковый эффект вызывают следующие компонент атмосферы: , фторхлоруглероды и фторхлоруглеводороды ; , обозначенные на рис. 7.3 как и некоторые другие.

Из рис. 7.3 видно, что основной вклад в парниковый эффект вносит , значительная часть которого имеет антропогенное происхождение.

Некоторые парниковые газы, такие как всегда входили в состав земной атмосферы. Другие появились в атмосфере в результате человеческой деятельности.

Парниковые свойства газов различаются по степени поглощении теплового излучения Земли и по своей стабильности в атмосфере.

Если сравнить данные, приведенные на рис. 7.3 с составом атмосферы, то можно заметить, что содержащиеся в атмосфере 3·10^-2 % об. : вызывают 64% парникового эффекта, а 2·10^-4 % об. - 19%. Иначе говоря, молекула метана по своему парниковому воздействию примерно в 45 раз сильнее молекулы углекислого газа. Кроме того, молекулы в силу сноси относительной устойчивости в атмосфере сохраняют парниковые свойства па протяжении десятков лет.

Каждый из газов, представленных на рис. 7.3. имеет характерное время жизни в атмосфере, в течение которого он или продукты его превращений могут вызывать парниковый эффект. По времени парникового воздействия газы можно расположить в следующий ряд: .

Рис. 7.3. Участие газов в парниковом эффекте

На рис. 7.4 представлена схема парникового эффекта на примере .

Рис. 7.4. Схема парникового эффекта

Углекислый газ с молекулярной массой (м.м.) 44 тяжелее воздуха, (м.м. 29) скапливается у земной поверхности. Падающие солнечные лучи с энергией свободно проникают через слой, содержащий , достигают поверхности и частично поглощаются ею. Тепловое излучение Земли с энергией поглощается молекулами , поскольку частота валентных колебаний совпадает с частотой теплового излучения поверхности. Таким образом, тепловое излучение задерживается и концентрируется в приповерхностном слое атмосферы, что приводит к увеличению температуры у поверхности Земли и возникновению парникового эффекта. В той или иной степени, парниковый эффект на Земле проявлялся всегда. Другое дело, что в последнее время концентрация некоторых парниковых газов в атмосфере стала нарастать, и появилась реальная возможность воздействия парникового эффекта на климат Земли и в целом на биосферу, усилились ожидания глобального потепления.

Парниковый эффект и связанное с ним повышение температуры имеют отрицательную (-) и положительную (+) стороны:

(-) наблюдается ускорение таяния ледников, что может сопровождаться подтоплением низко расположенных участков суши;

(+) отмечается потепление климата, что приводит к ускорению протекания реакции фотосинтеза.

В табл. 7.2 приведены выбросы , образующегося при сжигании различных видов органического топлива.

Таблица 7.2 Выбросы при сжигании различных видов органического топлива

Вид органического топлива	Выбросы , млн. т	Выброс , %
Твердые топлива		38,7
Нефть		42,2
Газ		19,1
Всего выбросов		100,0

Государственная квота на ЗВ

В рамках защиты атмосферы от ЗВ государства - участники рамочной конвенции ООН об изменении климата приняли протокол (Киото, 1997г.), в котором все страны были разделены на три группы: индустриально развитые, с переходной экономикой и развивающиеся. Для каждой группы были установлены квоты выбросов «парниковых газов» в атмосферу. Так к 2008- 2012 гг. страны ЕС, США и Япония должны снизить выбросы на 8, 7 и 6% соответственно по сравнению с базовым уровнем 1990 г. При этом «экологически чистым государствам» таким как Норвегия, Австралия, Исландия, разрешено даже увеличить выбросы по сравнению с 1990 г. на 1, 8 и 10% соответственно.

Каждый процент сокращения выбросов - это немалые затраты по внедрению экологически чистых технологий. Квоту на выбросы ЗВ для РФ сохранили на уровне 19% от общемировых, в то время как реальные выбросы российскими предприятиями в период 1990-1997 гг. сократились на 10%. В этой связи на конференции было принято решение, относящееся к сфере международного бизнеса - торговля государственными квотами выбросов парниковых газов и других ЗВ. Поэтому у индустриально развитых стран появилась реальная альтернатива сокращению атмосферных выбросов в виде покупки недостающей квоты на ЗВ у других государств.

В 2004 г. РФ ратифицировала Киотский протокол.

Кислотные дожди из продуктов сгорания

В атмосфере каждая капля воды представляет собой химический микрореактор, в котором протекают разнообразные химические превращения. Характерная особенность таких превращений состоит в том, что реакции в дождевой капле протекают в мягких условиях при атмосферном давлении и температуре окружающей среды. Для примера рассмотрим один из вероятных механизмов образования сернокислотного дождя (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Дождевая капля – химический микрореактор

Образующийся при сгорании топлива сернистый газ попадает в атмосферу, где растворяется в капле дождя. Присутствующий в атмосферном воздухе озон окисляет раствор до серной кислоты, превращаясь при этом в кислород.

В химической промышленности получить серную кислоту из намного сложнее, поскольку процесс протекает в две стадии и на первой из них требуется температура 550°С и гетерогенный катализатор :

Классификация методов определения ЗВ в атмосфере

Для анализа и определения содержания ЗВ в воздухе используют разнообразные физико-химические методы анализа. Существует классификация методов по времени проведения анализа, согласно которой методы подразделяют на непрерывные (мониторинг), периодические и экспресс-методы.

Методы анализа атмосферного воздуха классифицируют также на химические, электрохимические, спектральные, газохроматографические и другие.