地球科学 (日本語)

レッスンの目的

• エネルギー使用量を削減できる主要な方法を説明します。
• 温室効果ガスを含む大気汚染物質を削減するために開発されている新しい技術について議論する。
• 排出量に上限を設定することと排出量を削減することの違いを説明します。,

語彙

• バイオ燃料
• キャップアンドトレード
• 炭素隔離
• 炭素税
• 触媒
• 触媒コンバータ
• 燃料電池
• ガス化
• ハイブリッド車

はじめに

1970年のクリーンエア法とそれ以来の改正は、人々が米国上空の空気をきれいにすることを要求する上で素晴らしい仕事をしてきました。 大気浄化法によって規制されている六大汚染物質、一酸化炭素、鉛、亜酸化窒素、オゾン、二酸化硫黄、微粒子の排出量は、50％以上減少しています。, 自動車、発電所、および工場は、20世紀半ばに行ったよりも個別に汚染を少なく放出します。 しかし、より多くの車、発電所、工場があります。 多くの汚染物質はまだリリースされており、いくつかの物質は、過去に汚染物質であることが知られていなかった汚染物質であることが判明してい 空気をきれいにし続けるために行われるべき多くの仕事がまだあります。

大気汚染を減らす方法

大気汚染をどのように減らすことができますか？ より少ない化石燃料を使用することは、汚染を軽減する一つの方法です。, 化石燃料を節約する方法のいくつかの例は次のとおりです。

• 自転車に乗ったり、運転の代わりに歩いたりしてください。
• バスや相乗りを取ります。li>
• より高い燃費を持っている車を買います。
• ライトとアプライアンスを使用していないときにオフにします。
• エネルギー効率の高い電球や家電製品を使用しています。
• 化石燃料を使用して製造されたものを少なく購入する。

これらのすべてのアクションは、発電所が生産する必要があるエネルギーの量を減らします。

代替エネルギー源の開発が重要です。 章、地球のエネルギーに戻って考えてみてください。, 代替エネルギー源のより広い採用が直面している問題のいくつかは何ですか？

• 太陽光や風力を含むいくつかの代替エネルギー源の技術はまだ開発されています。
• 太陽光と風力は、化石燃料の使用に比べて依然として高価です。 技術は価格が下がるように進歩する必要があります。
• 一部の地域では太陽光の量が少なく、太陽に適していません。 他の人はあまり風を持っていません。 地域がそれらに最も適したものを開発することが重要です。, 砂漠南西部は太陽を開発する必要がありますが、Great Plainsはそのエネルギー源として風力エネルギーを使用できます。 現在の原子力発電所は安全性や廃棄物処理に大きな問題がありますが、おそらくいくつかの場所は原子力発電所に依存しているでしょう。

時には技術的なアプローチが必要なものです。

省エネルギーを探るナショナルジオグラフィックビデオは、環境ビデオ、エネルギー：http://video.nationalgeographic.com/video/player/environment/にあります。,

• 代替エネルギー
• 燃料電池
• 太陽光発電

車からの大気汚染の削減

車からの大気汚染の削減は、さまざまな方法で行うことができます。

• 汚染物質が大気中に放出される前に分解する。 自動車は触媒コンバーターのためにかつてよりより少ない汚染を出す(下の図)。 触媒コンバーターは化学反応をスピードをあげ、亜酸化窒素、一酸化炭素およびVOCsを破壊する触媒を含んでいます。, 触媒コンバーターは熱いときだけ働きます、従って車があたたまっていると同時に多くの排気は脱出します。

• 車両をより低燃費にします。 軽量化の効率化車両が必要であると思われる。エネルギーです。 ハイブリッド車には、電気モーターと充電式電池があります。 ブレーキの間に失われるエネルギーは車に動力を与えることができる電池の充満に漏斗で注がれる。, 内燃機関は、バッテリーの電力が不足したときにのみ引き継がれます。 ハイブリッド車は自動車排出量を90％以上削減することができますが、多くのモデルでは車両の燃料効率を最大化できません。

プラグインハイブリッドは、バッテリーが充電されていることを確認するために、おそらくガレージで使用されていないときに電源に差し込まれます。 差込式の雑種は電気の長い時間の間動き、従って規則的な雑種よりより少なく汚している。 プラグインハイブリッドは、2010年に利用可能になり始めています。

• 化石燃料を使用しない新しい技術を開発する。, 液体有機ベースの燃料以外のもので車に燃料を供給することは困難です。 燃料電池は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換します。 水素燃料電池は、水素と酸素が一緒になって水を作るときに放出されるエネルギーを利用しています（下図）。 燃料電池は非常に有効であり、汚染物質を作り出しません。 しかし、燃料電池技術の開発には多くの問題があり、いつ実用化されるかどうかは誰も分かっていません。

産業大気汚染の削減

汚染物質は、大気に入る前に発電所および産業プラントの排気流から除去されます。 微粒子はろ過することができ、硫黄および一酸化窒素は触媒によって分解することができる。 これらの酸化物を除去すると、酸性雨の原因となる汚染物質が減少します。

粒子は、運動または電気を使用してガスから粒子を分離することによって、放出から除去するのが比較的容易である。 スクラバーは、液体または中和材料を使用して排気から粒子および廃ガスを除去する（下図）。, 窒素酸化物などのガスは、非常に高い温度で分解することができます。

ガス化は開発技術です。 ガス化では、石炭（まれに他の有機材料が使用されることはありません）は、合成ガスを生成するために非常に高温に加熱され、その後ろ過され、エネルギー 合成ガスは、通常の石炭火力発電所よりも約80％少ない汚染を放出し、温室効果ガスも低くなります。, クリーンな石炭工場では、スクラバーやその他の汚染防止装置は必要ありません。 この技術は準備ができていますが、クリーンな石炭工場は建設および運営に費用がかかります。 また、石炭を十分に高い温度に加熱すると、大量のエネルギーが使用されるため、技術はエネルギー効率が悪くなります。 さらに、大量の温室効果ガスCO2は、クリーン石炭技術で依然として放出されています。 それにもかかわらず、これらの工場のいくつかは、米国および世界中で動作しています。,

オゾン破壊を減らす

大気に害を与える汚染物質を減らすことにおける一つの成功事例は、オゾン破壊化学物質に関するものです。 1973年、科学者たちは、フロンが成層圏に到達して崩壊する可能性があると計算しました。 これにより塩素原子が放出され、オゾンが破壊されます。 彼らの計算だけに基づいて、米国とほとんどのスカンジナビア諸国は1978年にスプレー缶のフロンを禁止しました。

オゾンを破壊する化学物質の生産を減らすために、より多くのことが行われる前に、フロンがオゾンを分解するというより多くの確認が必要で, 1985年、イギリス南極観測のメンバーは、以前の三つの泉で南極でオゾン層の50％の減少が見つかったことを報告した。 二年後、”オゾン層を破壊する物質に関するモントリオール議定書”は、世界中の国によって批准されました。

モントリオール議定書は、オゾン層に損傷を与える96の化学物質の生産と消費を制御しています（下図）。 有害物質は、最初に先進国によって段階的に廃止され、後に発展途上国によって段階的に廃止されます。 より多くの有害物質は、より迅速に段階的に廃止されます。, Cfcは主に1995年から段階的に廃止されていますが、2010年まで発展途上国で使用されていました。 少なく危険な物質の一部は、2030年まで段階的に廃止されません。 議定書はまた、裕福な国がこれらの化学物質を置き換える技術を開発するために資金を寄付することを要求しています。

Cfcが段階的に廃止されていなければ、2050年までに10倍の皮膚癌症例が1980年よりもあったでしょう。 結果は米国の皮膚癌の約20百万のより多くのケースおよび全体的に130百万のケースでした。

フロンは成層圏に到達するまでに何年もかかり、そこで分解するまでに長い時間生き残ることができるので、オゾンホールは縮小し始めるまでしばらく成長し続けるでしょう。 オゾン層は、1980年までに2068年と1950年のレベルと同じレベルに達するでしょう。,

温室効果ガスの削減

気候科学者は、気候変動は単一の目標を持つ統一された世界によって攻撃されなければならない地球規模の問題 すべての国なければならな温室効果ガスの排出量削減の しかし、国に何かに同意させることは困難であることが証明されています。 いくつかのアイデアが提案されており、いくつかの国で制定されています。,

国際協定

温室効果ガス排出量を制限する最初の試みは京都議定書であり、気候科学者が排出量を削減したり、国に参加させたりするという点では十分ではなかったことに同意している。 京都議定書はキャップ-アンド-トレード-システムを設定した。 キャップ-アンド-トレードを提供金融のインセンティブ諸国への技術開発、排出量削減のために省エネに努めています。 米国内のいくつかの州や都市は、独自のキャップ-アンド-トレードシステムを開始しています。

国連気候変動会議は毎年異なる場所で開催されています。, 勧告は毎年行われているが、グループは拘束力のある合意に署名するために国を得ていません。 によってもいい–引き上げの温室効果ガスのレベルが十分に備え、今後の環境変化します。

数度はどれくらい悪いでしょうか？ ナショナルジオグラフィッ

炭素税

最も簡単かつ迅速な方法は、温室効果ガスの排出量を削減することですエネルギー効率を高めることです。, 効率を促進する一つの効果的な方法は、金融です。 炭素税は、保全を促進するためにCO2排出量に課すことができます。 税金はガソリン、工場から排出される二酸化炭素、家庭のエネルギー法案に課されるため、より多くの炭素を排出する人々や企業はより多くのお金を払 このことを言うの保全ての人々が購入した新車が、例えば、いく購入、エネルギー効率のよいモデルです。 炭素税からのお金は、代替エネルギー源の研究に使用されるでしょう。, 炭素税のためのすべての計画は、彼らが不公平に苦しむことはありませんように、エネルギーのために多くを支払う余裕がない人々のための税額控除を

地球のエネルギーの章で議論された再生可能エネルギー源など、新しい技術を開発することができます。 バイオ燃料は車のガソリンを置き換えることができますが、賢明に開発する必要があります（下図）。 これまでに多くのバイオ燃料から生産された農作物などのトウモロコシ しかし、食用作物が燃料に使用されると、食糧の価格が上がります。 現代の農業はまた、農薬、肥料、および農業の仕事のための化石燃料に非常に依存しています。, することなくエネルギーから得られた利用バイオ燃料の化石燃料。 バイオ燃料のためのより有望な作物は現在研究されている。 驚くべきことに、藻類は燃料源として調査されています！ 藻類は農業に有用ではない地域で栽培することができ、トウモロコシなどの作物よりもはるかに使用可能な油も含まれています。

炭素捕獲と隔離

気候変動が十分に悪くなった場合、人々は放出された後に大気から温室効果ガスを除去しようとすることができます。 炭素隔離は、森林の樹木によって二酸化炭素が大気から除去されたときに自然に起こります。 一方法を教えてく炭素も植樹が、残念ながら、森林の土地は現在失われたりを得ることができました。

炭素は人工的に隔離することもできます。, 例えば、炭素はガス化プラントからの排出量から捕捉され、塩層または石炭層に地下に貯蔵され得る。 いくつかの小さな隔離プロジェクトが開発中であるが、大規模な隔離はまだ試みられていない。

このタイプの炭素捕獲と隔離は、地球工学の見出しの下にあります。 人々が提案した地球工学には、見る価値のある他の多くの魅力的なアイデアがあります。 一つの野生の例は、大きな周回する物体で惑星を影にすることです。, 軌道上の大きな鏡は、入ってくる太陽放射の約2％を宇宙に反射する可能性があります。 これらの種類の解決策は、コストとエネルギーが高価になります。

個人が他の種類の大気汚染を減らすことができるのと同じように、人々はエネルギーを節約することによって地球温暖化と戦うことができます。 また、エネルギー政策に関する健全な選択を行うための地域、地域、国の努力に人々が関与することができます。

レッスンの概要

• 大気汚染物質は、多くの方法で低減することができます。 最良の方法は、保全またはエネルギー効率の向上によって汚染物質を生成するエネルギーを使用しないことです。,
• 代替エネルギー源は、汚染を減らすための別の良い方法です。 これらの代替エネルギー技術のほとんどはまだ洗練されており（太陽、風力）、いくつかはそれらに関連する他の問題（原子力、バイオ燃料）を持っています。
• 汚染物質は、濾過または分解されることによって排気流から除去することができる。 フロンなどの一部の汚染物質は、まったく放出されないのが最善です。

レビューの質問

1. 1970年に大気浄化法が可決されたので、なぜ空気はまだきれいではありませんか？
2. あなたがエネルギーを節約できるいくつかの方法は何ですか？,
3. 1970年大気浄化法に記載されているように、大気汚染物質を削減することは、温室効果ガスの排出にどのような影響を与えますか？
4. 代替エネルギー源が化石燃料に取って代わる前に何をしなければならないのですか？
5. 触媒コンバーターとは何ですか？
6. なぜハイブリッド車は内燃機関を搭載した通常の車よりもエネルギー効率が高いのですか？
7. 燃料電池車がまだ普及していないのはなぜですか？
8. サイクロンはどのように粒子状汚染を減らしますか？
9. 大気への炭素寄与がほぼゼロになるように、石炭発電をどのように作ることができますか？,
10. オゾンホールが何十年も治癒しないのはなぜですか？li>
11. 多くの人々は、バイオ燃料が気候変動の多くの問題の解決策であると考えていますが、他の人は同意しません。 自動車のガソリン交換に本当に効果的である場合、バイオ燃料はどのような要件を満たさなければならないでしょうか？

考慮すべきポイント

• なぜ大気汚染を減らすことが重要なのですか？
• あなたは大気への影響を減らすためにあなた自身の人生で何ができますか？
• なぜ地球規模の気候変動の脅威を減らすために世界的な取り組みが必要なのでしょうか？,