Jordvetenskap

Lektionsmål

• Beskriv de viktigaste sätten att minska energianvändningen.
• diskutera ny teknik som håller på att utvecklas för att minska luftföroreningar, inklusive växthusgaser.
• beskriv skillnaden mellan utsläppstak och utsläppsminskningar.,

ordförråd

• biobränsle
• cap-and-trade
• kolbindning
• kolskatt
• katalysator
• katalysator
• bränslecell
• förgasning
• hybridfordon

Inledning

bränslecellens Clean Air Act från 1970 och ändringsförslagen har sedan dess gjort ett bra jobb med att kräva att människor ska städa upp luften över USA. Utsläppen av de sex stora föroreningar som regleras av lagen om ren luft, kolmonoxid, bly, dikväveoxid, ozon, svaveldioxid och partiklar, har minskat med mer än 50%., Bilar, kraftverk och fabriker släpper individuellt mindre föroreningar än de gjorde i mitten av 20-talet. Men det finns många fler bilar, kraftverk och fabriker. Många föroreningar släpps fortfarande ut och vissa ämnen har visat sig vara föroreningar som tidigare inte var kända för att vara föroreningar. Det finns fortfarande mycket arbete att göra för att fortsätta att städa upp luften.

sätt att minska luftföroreningar

hur kan luftföroreningar minskas? Att använda mindre fossilt bränsle är ett sätt att minska föroreningarna., Några exempel på sätt att spara fossila bränslen är:

• cykla eller gå istället för att köra.
• tar en buss eller carpooling.
• köpa en bil som har större bränsleeffektivitet.
• stänga av lampor och apparater när de inte används.
• använda energieffektiva glödlampor och apparater.
• köpa färre saker som tillverkas med fossila bränslen.

alla dessa åtgärder minskar mängden energi som kraftverk behöver producera.

det är viktigt att utveckla alternativa energikällor. Tänk tillbaka till kapitlet, jordens energi., Vilka är några av problemen med ett bredare antagande av alternativa energikällor?

• tekniken för flera källor till alternativ energi, inklusive sol-och vindkraft, håller fortfarande på att utvecklas.
• Sol och vind är fortfarande dyra i förhållande till användningen av fossila bränslen. Tekniken måste avancera så att priset faller.
• vissa områden får låga mängder solljus och är inte lämpade för sol. Andra har inte mycket vind. Det är viktigt att regionerna utvecklar det som bäst passar dem., Medan öknen sydväst kommer att behöva utveckla Sol, Great Plains kan använda vindkraft som sin energikälla. Kanske kommer vissa platser att förlita sig på kärnkraftverk, även om nuvarande kärnkraftverk har stora problem med säkerhet och avfallshantering.

Ibland är tekniska tillvägagångssätt vad som behövs.

National Geographic videos exploring energy conservation finns i Miljövideor, energi:http://video.nationalgeographic.com/video/player/environment/.,

• alternativ energi
• bränsleceller
• solenergi

minska luftföroreningar från fordon

minska luftföroreningar från fordon kan göras på ett antal sätt.

• bryta ner föroreningar innan de släpps ut i atmosfären. Motorfordon avger mindre föroreningar än de en gång gjorde på grund av katalysatorer (figur nedan). Katalysatorer innehåller en katalysator som påskyndar kemiska reaktioner och bryter ner kväveoxider, kolmonoxid och VOC., Katalysatorer fungerar bara när de är heta, så många avgaser flyr när bilen värms upp.

• gör ett fordon mer bränsleeffektivt. Lättare mer strömlinjeformade fordon behöver mindre energi. Hybridfordon har en elektrisk motor och ett uppladdningsbart batteri. Den energi som skulle gå förlorad under bromsning är funneled i laddning av batteriet, som sedan kan driva bilen., Förbränningsmotorn tar bara över när strömmen i batteriet är slut. Hybrider kan minska autoutsläppen med 90% eller mer, men många modeller maximerar inte fordonets möjliga bränsleeffektivitet.

en plug-in hybrid är ansluten till en elkälla när den inte används, kanske i ett garage, för att se till att batteriet är laddat. Plug-in hybrider kör under en längre tid på el och så är mindre förorenande än vanliga hybrider. Plug-in hybrider börjar bli tillgängliga i 2010.

• utveckla ny teknik som inte använder fossila bränslen., Att tanka en bil med något annat än ett flytande organiskt bränsle är svårt. En bränslecell omvandlar kemisk energi till elektrisk energi. Vätgasbränsleceller utnyttjar den energi som frigörs när väte och syre samlas för att skapa vatten (figur nedan). Bränsleceller är extremt effektiva och de producerar inga föroreningar. Men utveckling av bränslecellsteknik har haft många problem och ingen vet när eller om de kommer att bli praktiska.

minska industriell luftförorening

föroreningar avlägsnas från avgasströmmarna från kraftverk och industrianläggningar innan de kommer in i atmosfären. Partiklar kan filtreras ut, och svavel och kväveoxider kan brytas ner av katalysatorer. Att ta bort dessa oxider minskar de föroreningar som orsakar surt regn.

partiklar är relativt lätta att avlägsna från utsläpp genom att använda rörelse eller el för att separera partiklar från gaserna. Skrubbers tar bort partiklar och avgaser från avgaser med vätskor eller neutraliserande material (figur nedan)., Gaser såsom kväveoxider, kan brytas ner vid mycket höga temperaturer.

förgasning är en utvecklingsteknik. Vid förgasning upphettas kol (sällan är ett annat organiskt material) till extremt höga temperaturer för att skapa syngas, som sedan filtreras och energin fortsätter att driva en generator. Syngas släpper ut cirka 80% mindre föroreningar än vanliga kolanläggningar, och växthusgaser är också lägre., Rena kolanläggningar behöver inte skrubber eller andra föroreningsbegränsande anordningar. Även om tekniken är klar är rena kolanläggningar dyrare att konstruera och driva. Även uppvärmning av kol till tillräckligt höga temperaturer använder mycket energi, så tekniken är inte energieffektiv. Dessutom släpps stora mängder koldioxid från växthusgaser fortfarande ut med ren kolteknik. Ändå är några av dessa växter verksamma i USA och runt om i världen.,

minskning av Ozonförstöring

en framgångssaga för att minska föroreningar som skadar atmosfären gäller ozonförstörande kemikalier. 1973 beräknade forskare att CFC kunde nå stratosfären och bryta ihop. Detta skulle frigöra kloratomer, som sedan skulle förstöra Ozon. Baserat endast på deras beräkningar förbjöd USA och de flesta skandinaviska länder CFC i sprayburkar 1978.

Mer bekräftelse på att klorfluorkarboner bryter ned Ozon behövdes innan mer gjordes för att minska produktionen av ozonförstörande kemikalier., År 1985 rapporterade medlemmar i British Antarctic Survey att en 50% minskning av ozonskiktet hade hittats över Antarktis i de tidigare tre källorna. Två år senare ratificerades ”Montrealprotokollet om ämnen som bryter ned ozonskiktet” av nationer över hela världen.

Montrealprotokollet kontrollerar produktion och konsumtion av 96 kemikalier som skadar ozonskiktet (figur nedan). Farliga ämnen fasas ut först av utvecklade nationer och ett decennium senare av utvecklingsländer. Mer farliga ämnen fasas ut snabbare., CFC har främst avvecklats sedan 1995, även om de användes i utvecklingsländer fram till 2010. Några av de mindre farliga ämnena kommer inte att fasas ut förrän 2030. Protokollet kräver också att rikare nationer donerar pengar för att utveckla teknik som kommer att ersätta dessa kemikalier.

om CFC inte hade fasats ut, skulle 2050 ha varit 10 gånger fler hudcancerfall än 1980. Resultatet skulle ha varit cirka 20 miljoner fler fall av hudcancer i USA och 130 miljoner fall globalt.

eftersom CFC tar många år att nå stratosfären och de kan överleva där länge innan de bryter ner, kommer ozonhålet förmodligen att fortsätta växa under en tid innan det börjar krympa. Ozonskiktet kommer att nå samma nivåer som det hade före 1980 runt 2068 och 1950 nivåer i ett eller två århundraden.,

minskning av växthusgaser

klimatforskare är överens om att klimatförändringen är ett globalt problem som måste angripas av en enad värld med ett enda mål. Alla nationer måste samlas för att minska utsläppen av växthusgaser. Att få nationer att komma överens om någonting har dock visat sig vara svårt. Några idéer har föreslagits och i vissa länder antas.,

internationella avtal

det första försöket att begränsa utsläppen av växthusgaser var Kyotoprotokollet, som klimatforskare enas om inte gjorde tillräckligt när det gäller att minska utsläppen eller få nationer att delta. Genom Kyotoprotokollet inrättades ett system för gemensam jordbrukspolitik och handel. Den gemensamma jordbrukspolitiken och handeln utgör ett monetärt incitament för nationer att utveckla teknik som kommer att minska utsläppen och spara energi. Vissa stater och städer i Förenta staterna har inlett sina egna gemensamma jordbruks-och handelssystem.

FN: s klimatförändringskonferens sammanträder årligen på en annan plats., Även om rekommendationer görs varje år har gruppen inte fått nationerna att underteckna ett bindande avtal. Genom att inte göra någonting gör vi något-fortsätter att höja växthusgasnivåerna och misslyckas med att förbereda sig för de kommande miljöförändringarna.

hur illa kan några grader vara? National Geographic har en uppsättning videoklipp om vad man kan förvänta sig om temperaturen stiger med var och en av dessa mängder med grad Celsius.

koldioxidskatt

det enklaste och snabbaste sättet är att minska utsläppen av växthusgaser är att öka energieffektiviteten., Ett effektivt sätt att uppmuntra effektivitet är ekonomiskt. En koldioxidskatt kan läggas på koldioxidutsläpp för att främja bevarande. Skatten skulle placeras på bensin, koldioxid som släpps ut av fabriker och hushållsenergiräkningar så att människor eller företag som släpper ut mer kol skulle betala mer pengar. Detta skulle uppmuntra bevarande eftersom när människor köper en ny bil, till exempel, skulle de vara mer benägna att köpa en energieffektiv modell. Pengarna från koldioxidskatten skulle användas för forskning om alternativa energikällor., Alla planer för en koldioxidskatt tillåter ett skatteavdrag för människor som inte har råd att betala mer för energi så att de inte lider orättvist.

ny teknik kan utvecklas, till exempel förnybara källor som diskuterades i kapitlet jordens energi. Biobränslen kan ersätta bensin i fordon, men de måste utvecklas förnuftigt (figur nedan). Hittills produceras mycket av biobränslet från grödor som majs. Men när matgrödor används för bränsle går priset på mat upp. Det moderna jordbruket är också extremt beroende av fossila bränslen för bekämpningsmedel, gödningsmedel och jordbrukets arbete., Detta innebär att man inte får mycket energi genom att använda ett biobränsle direkt över att använda fossila bränslen. Mer lovande grödor för biobränslen undersöks nu. Överraskande undersöks alger som en bränslekälla! Algerna kan odlas i områden som inte är användbara för jordbruket, och det innehåller också mycket mer användbar olja än grödor som majs.

avskiljning och upptagning av koldioxid

om klimatförändringen blir tillräckligt dålig kan människor försöka avlägsna växthusgaser från atmosfären efter att de har släppts ut. Kolbindning sker naturligt när koldioxid avlägsnas från atmosfären av träd i en skog. Ett sätt att avlägsna kol skulle vara att plantera fler träd, men tyvärr förloras mer skogsmark för närvarande än vad som uppnåtts.

kol kan också artificiellt sekvestreras., Till exempel kan kol fångas från utsläppen från förgasningsanläggningar och lagras sedan under jord i saltskikt eller kolsömmar. Medan några små kvarstadsprojekt är under utveckling, har storskalig kvarstad ännu inte försökt.

denna typ av avskiljning och bindning av koldioxid kommer under rubriken geoengineering. Det finns många andra fascinerande idéer i geoengineering som människor har föreslagit som är värda att titta på. Ett vildt exempel är att skugga planeten med stora orbiting objekt., En stor spegel i omloppsbana kan reflektera ca 2% av inkommande solstrålning tillbaka till rymden. Dessa typer av lösningar skulle vara dyra i kostnad och energi.

precis som individer kan minska andra typer av luftföroreningar, kan människor bekämpa den globala uppvärmningen genom att bevara energi. Dessutom kan människor engagera sig i lokala, regionala och nationella insatser för att göra sunda val när det gäller energipolitiken.

Lektionssammanfattning

• luftföroreningar kan minskas på många sätt. Den bästa metoden är att inte använda energi som producerar förorenande ämnen genom bevarande eller ökad energieffektivitet.,
• alternativa energikällor är ett annat bra sätt att minska föroreningarna. De flesta av dessa alternativa energitekniker är fortfarande raffinerade (sol, vind) och vissa har andra problem i samband med dem (kärnkraft, biobränslen).
• föroreningar kan avlägsnas från en avgasström genom att filtreras ut eller brytas ned. Vissa föroreningar, t.ex. klorfluorkarboner, släpps inte alls ut.

granska frågor

1. eftersom lagen om ren luft antogs 1970, varför är luften fortfarande inte ren?
2. vad är några sätt att spara energi?,
3. hur påverkar minskningen av luftföroreningar, såsom beskrivs i lagen om ren luft från 1970, utsläpp av växthusgaser?
4. vad måste göras innan alternativa energikällor kan ersätta fossila bränslen?
5. vad är katalysatorer?
6. Varför är hybridfordon mer energieffektiva än vanliga fordon som drivs av förbränningsmotorer?
7. Varför är inte bränslecellsfordon allmänt tillgängliga än?
8. hur minskar en cyklon partikelföroreningar?
9. hur kan kolkraft göras så att det har nästan noll kol bidrag till atmosfären?,
10. Varför kommer ozonhålet inte att läkas i flera årtionden?
11. många tror att biobränslen är lösningen på många av klimatförändringarnas problem, men andra är oense. Vilka krav skulle biobränslen behöva uppfylla om de verkligen skulle vara effektiva när det gäller att ersätta bensin i motorfordon?

pekar på

• Varför är det viktigt att minska luftföroreningarna?
• vad kan du göra i ditt eget liv för att minska din inverkan på atmosfären?
• Varför behövs en världsomspännande insats för att minska hotet om globala klimatförändringar?,