Вміст вуглекислого газу в атмосфері більший. Вуглекислий газ у складі атмосфери

Викликала в коментарях запеклу суперечку на тему, чи є людська цивілізація основним джерелом парникових газівна планеті. Шановний dims12 навів цікаве посилання, де йдеться, що вулкани викидають у 100-500 разів менше вуглекислого газу, ніж сучасна цивілізація:

У відповідь на це, шановний vladimir000 навів свій. У результаті він отримав, що викиди СО2 людською цивілізацієюнабагато менше: близько 600 мільйонів тонн:

Щось у вас порядок цифр дивний. Пошук дає сумарну потужність всіх електростанцій Землі 2*10^12 ват, тобто, припустивши, що всі вони працюють на викопному паливі цілий рік, отримуємо приблизно 2*10^16 ват-годину річного споживання, тобто 6*10^15 КДжоулей .

Знову ж таки, пошук дає питому теплоту згоряння перші десятки тисяч КДжоулів на кілограм викопного палива. Приймемо для простоти 10000 і приймемо, що все перероблене паливо відлітає в трубу без залишку.

Тоді, щоб повністю покрити потреби людства в енергії, виходить достатньо спалювати 6*10^15 / 10^4 кілограм вуглецю на рік, тобто 6*10^8 тонн. 600 мегатонн на рік. Враховуючи, що існують ще атомні, гідро та інші відновлювані станції, не бачу за рахунок чого, підсумкове споживання збільшиться у 500 разів.

Різниця вийшла величезна – 500 разів. Але при цьому я не зовсім зрозумів, звідки вийшла ця 500-разова різниця. Якщо поділити 29 мільярдів тонн на 600 мільйонів тонн, то буде різниця у 50 разів. З іншого боку, ця різниця, ймовірно, пов'язана з не 100% ККДелектростанцією, і з тим фактом, що викопне паливо споживають не тільки електростанції, але й для транспорту, обігріву житла або виробництва цементу.

Тому можна точніше зробити цей розрахунок. Для цього просто використовуємо наступну цитату: при спалюванні вугілля у розмірі однієї тонни умовного палива споживається 2,3 тонни кисню і викидається 2,76 тонни вуглекислого газу, а при спалюванні природного газу викидається 1,62 тонни вуглекислого газу, а споживається ті самі 2,35 тонни кисню ".

Скільки зараз людство споживає умовного палива на рік? Така статистика наводиться у звітах компанії BP. Близько 13 мільярдів тонн умовного палива. Тим самим людство викидає в атмосферу близько 26 мільярдів тонн вуглекислого газу. Більше того, у тих же даних наводиться докладна статистика з викидів СО2за кожний рік. З неї випливає, що ці викиди постійно зростають:

Водночас лише половина цих викидів потрапляє в атмосферу. Інша половина

Атмосферне повітря є сумішшю різних газів. У його складі є постійні компоненти атмосфери (кисень, азот, вуглекислий газ), інертні гази (аргон, гелій, неон, криптон, водень, ксенон, радон), невеликі кількості озону, закису азоту, метану, йоду, водяної пари, а також у змінних кількостях різні домішки природного походження та забруднення, що утворюються в результаті виробничої діяльності людини.

Кисень (О2) найважливіша для людини частина повітря. Він необхідний здійснення окислювальних процесів в організмі. В атмосферному повітрі вміст кисню дорівнює 20,95%, у видихуваному людиною повітрі - 15,4-16%. Зниження його в атмосферному повітрі до 13-15% призводить до порушення фізіологічних функцій, а до 7-8% - до смерті.

Азот (N) - є основним складовоюатмосферного повітря Вдихається і видихається людиною повітря містить приблизно те саме кількість азоту - 78,97-79,2 %. Біологічна рольазоту полягає, головним чином, у тому, що він є розріджувачем кисню, оскільки в чистому кисні життя неможливе. При збільшенні вмісту азоту до 93% настає смерть.

Діоксид вуглецю (вуглекислий газ), СО2 – є фізіологічним регулятором дихання. Вміст у чистому повітрі становить 0,03%, у видихуваному людиною - 3%.

Зниження концентрації СО2 у повітрі, що вдихається, не становить небезпеки, т.к. необхідний рівень їх у крові підтримується регуляторними механізмами з допомогою виділення при обмінних процесах.

Підвищення вмісту вуглекислого газу у повітрі, що вдихається, до 0,2 % викликає у людини порушення самопочуття, при 3-4 % спостерігається збуджений стан, головний біль, шум у вухах, серцебиття, уповільнення пульсу, а при 8 % виникає важке отруєння, втрата свідомості і настає смерть.

За Останнім часомконцентрація діоксиду вуглецю у повітрі промислових міст збільшується внаслідок інтенсивного забруднення повітря продуктами згоряння палива. Підвищення в атмосферному повітрі СО2 призводить до появи в містах токсичних туманів парниковому ефекту», пов'язаному із затримкою вуглекислотою теплового випромінювання землі.

Підвищення вмісту СО2 понад встановлену норму свідчить про загальне погіршення санітарного стану повітря, тому що поряд з діоксидом вуглецю можуть накопичуватися інші токсичні речовини, може погіршується іонізаційний режим, зростати запиленість та мікробна забрудненість.

Озон (О3). Основна його кількість відзначається лише на рівні 20-30 км від Землі. У приземних шарах атмосфери міститься мізерно мала кількість озону - трохи більше 0,000001 мг/л. Озон захищає живі організми землі від згубної дії короткохвильової ультрафіолетової радіації та одночасно поглинає довгохвильову інфрачервону радіацію, що виходить від Землі, оберігаючи її від надмірного охолодження. Озон має окислювальні здібності, тому в забрудненому повітрі міст його концентрація нижча, ніж у сільскої місцевості. У зв'язку з цим озон вважався показником чистоти повітря. Однак останнім часом встановлено, що озон утворюється внаслідок фотохімічних реакцій при формуванні смогу, тому виявлення озону в атмосферному повітрі великих міствважають показником його забруднення.

Інертні гази - не мають вираженого гігієнічного та фізіологічного значення.

Господарсько-виробнича діяльність людини є джерелом забруднення повітря різними газоподібними домішками та завислими частинками. Підвищений вміст шкідливих речовин в атмосфері та в повітрі приміщень несприятливо позначається на організмі людини. У зв'язку з цим найважливішим гігієнічним завданням є нормування їхнього допустимого вмісту в повітрі.

Санітарно-гігієнічний стан повітря прийнято оцінювати за гранично допустимими концентраціями (ГДК) шкідливих речовин у повітрі робочої зони.

ГДК шкідливих речовин у повітрі робочої зони - це концентрація, яка при щоденній 8-годинній роботі, але не більше 41 години на тиждень, протягом всього робочого стажу не викликає захворювань або відхилень у стані здоров'я сьогодення та наступних поколінь. Встановлюють ГДК середньодобову та максимально разову (дію до 30 хв у повітрі робочої зони). ГДК для однієї й тієї ж речовини може бути різною в залежності від тривалості його впливу на людину.

На харчових підприємствах основними причинами забруднення повітря шкідливими речовинами є порушення технологічного процесута аварійні ситуації (каналізації, вентиляції та ін.).

Гігієнічну небезпеку у повітрі приміщень представляють оксид вуглецю, аміак, сірководень, сірчистий газ, пил та інших., і навіть забруднення повітря мікроорганізмами.

Оксид вуглецю (СО) - газ без запаху та кольору, потрапляє у повітря як продукт неповного згоряння рідкого та твердого палива. Він викликає гостре отруєння при концентрації повітря 220-500 мг/м3 і хронічне отруєння - при постійному вдиханні концентрації 20-30 мг/м3. Середньодобова ГДК оксиду вуглецю в атмосферному повітрі – 1 мг/м3, у повітрі робочої зони – від 20 до 200 мг/м3 (залежно від тривалості роботи).

Діоксид сірки (S02) - найчастіше зустрічається домішка атмосферного повітря, оскільки сірка міститься в різних видахпалива. Цей газ має загальнотоксичну дію і викликає захворювання дихальних шляхів. Дратівна дія газу виявляється при концентрації його в повітрі понад 20 мг/м3. В атмосферному повітрі середньодобова ГДК діоксиду сірки – 0,05 мг/м3, у повітрі робочої зони – 10 мг/м3.

Сірководень (H2S) – зазвичай потрапляє в атмосферне повітря з відходами хімічних, нафтопереробних та металургійних заводів, а також утворюється та може забруднювати повітря приміщень внаслідок гниття харчових відходів та білкових продуктів. Сірководень має загальнотоксичну дію і викликає неприємні відчуття у людини при концентрації 0,04-0,12 мг/м3, а концентрація більше 1000 мг/м3 може стати смертельною. В атмосферному повітрі середньодобова ГДК сірководню – 0,008 мг/м3, у повітрі робочої зони – до 10 мг/м3.

Аміак (NH3) - накопичується у повітрі закритих приміщеньпри гниття білкових продуктів, несправності холодильних установок з аміачним охолодженням, при аваріях каналізаційних споруд та ін. Токсичний для організму.

Акролеїн – продукт розкладання жиру при тепловій обробці, здатний викликати у виробничих умовах алергічні захворювання. ГДК у робочій зоні - 0,2 мг/м3.

Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ) – відзначено їх зв'язок із розвитком злоякісних новоутворень. Найбільш поширеним і найактивнішим з них є 3-4-бенз(а)пірен, який виділяється при спалюванні палива: кам'яного вугілля, нафти, бензин, газ. Максимальна кількість 3-4-бенз(а)пірена виділяється при спалюванні кам'яного вугілля, мінімальне - при спалюванні газу. На харчових підприємствах джерелом забруднення повітря ПАВ може бути тривале використання перегрітого жиру. Середньодобова ГДК циклічних ароматичних вуглеводнівв атмосферному повітрі має перевищувати 0,001 мг/м3.

Механічні домішки – пил, частинки ґрунту, диму, золи, сажі. Запиленість зростає при недостатньому озелененні території, неупорядкованих під'їзних шляхах, порушенні збору та вивезення відходів виробництва, а також при порушенні санітарного режиму прибирання приміщень (сухе або нерегулярне вологе прибирання та ін.). Крім того, запиленість приміщень збільшується при порушеннях у пристрої та експлуатації вентиляції, планувальних рішеннях (наприклад, при недостатній ізоляції комори овочів від виробничих цехів та ін.).

Вплив пилу на людину залежить від розмірів пилових частинок та їх питомої ваги. Найбільш небезпечні для людини порошинки розміром менше 1 мкм у діаметрі, т.к. вони легко проникають у легені і можуть стати причиною їхнього хронічного захворювання (пневмоконіоз). Пил, що містить домішки отруйних хімічних сполук, має на організм токсичну дію.

ГДК сажі та кіптяви жорстко нормується, зважаючи на вміст канцерогенних вуглеводнів (ПАУ): середньодобова ГДК сажі - 0,05 мг/м3.

У кондитерських цехах великої потужності можлива запиленість повітря цукровим та борошняним пилом. Пил борошняний у вигляді аерозолів здатний викликати подразнення дихальних шляхів, а також алергічні захворювання. ГДК борошняного пилу в робочій зоні не повинна перевищувати 6 мг/м3. У цих межах (2-6 мг/м3) регламентуються гранично допустимі концентрації та інших видів рослинного пилу, що містить трохи більше 0,2 % сполук кремнію.

У вересні 2016 року концентрація вуглекислого газу в атмосфері Землі подолала психологічно значиму позначку 400 ppm (частка на мільйон). Це робить сумнівними плани розвинутих країн щодо недопущення підвищення температури на Землі більш як на 2 градуси.

Глобальне потепління – це підвищення середньої температури кліматичної системи Землі. За період з 1906 по 2005 рік середня температура повітря біля поверхні планети зросла на 0,74 градуси, причому темпи зростання температури в другій половині століття приблизно вдвічі вищі, ніж за період загалом. За весь час спостережень найспекотнішим вважається 2015 рік, коли всі температурні показники на 0,13 градуси перевищили показники 2014 року — попереднього рекордсмена. У різних частинах земної кулітемператури змінюються по-різному. З 1979 температура над сушею зросла вдвічі більше, ніж над океаном. Пояснюється це тим, що температура повітря над океаном зростає повільніше через його велику теплоємність.

Рух вуглекислого газу в атмосфері

Основною причиною глобального потепління вважається діяльність людини. Непрямими методами дослідження було показано, що до 1850 протягом однієї або двох тисяч років температура залишалася відносно стабільною, правда з деякими регіональними флуктуаціями.

Таким чином, початок кліматичних змін практично збігається з початком промислової революціїу більшості західних країн. Основною причиною на сьогоднішній день вважаються викиди парникових газів. Справа в тому, що частина енергії, яку планета Земля отримує від Сонця, перевипромінюється назад у космічний простір у вигляді теплового випромінювання.

Парникові гази ускладнюють цей процес, частково поглинаючи тепло та утримуючи його в атмосфері.

Додавання в атмосферу парникових газів веде до ще більшого розігріву атмосфери та зростання температури на поверхні планети. Основні парникові гази в атмосфері Землі – це вуглекислий газ (СО2) та метан (СН4). В результаті промислової діяльностілюдства у повітрі зростає концентрація саме цих газів, що призводить до щорічного зростання температури.

Оскільки потепління клімату загрожує буквально всьому людству, у світі неодноразово робляться спроби взяти цей процес під контроль. До 2012 року основною мировою угодою про протидію глобального потепліннябув Кіотський протокол.

Він охоплював понад 160 країн світу та покривав 55% світових викидів парникових газів. Однак після закінчення першого етапу Кіотського протоколу країни-учасники не змогли домовитися про подальші дії. Почасти складання другого етапу договору завадило те, що багато учасників уникають застосування бюджетного підходу визначення своїх зобов'язань щодо емісії СО 2 . Емісійний бюджет СО 2 — кількість викидів за певний період, який розраховується з температури, яку учасники не повинні перевищити.

Згідно з рішеннями, прийнятими в Дурбані, жодна кліматична угода, що зобов'язує, не діятиме до 2020 року, незважаючи на необхідність терміново докласти зусиль зі скорочення емісії газу і знизити викиди. Дослідження показують, що в даний час єдиною можливістю забезпечити «розумну ймовірність» обмеження потепління завбільшки 2 градуси (що характеризує небезпечну зміну клімату) буде обмеження економік розвинених країн та їх перехід до стратегії антиросту.

І ось у вересні 2016 року, за даними обсерваторії Мауна-Лоа, подолали черговий психологічний бар'єр емісії парникового газу СО 2 — 400 ppm (часткою на мільйон). Потрібно сказати, що ця величина багаторазово перевищувалась і раніше,

Проте вересень зазвичай вважається місяцем із найнижчою концентрацією СО 2 у Північній півкулі.

Пояснюється це тим, що зелена рослинність встигає за літо поглинути кілька парникового газу з атмосфери, перш ніж листя з дерев опаде і частина 2 повернеться назад. Тому якщо психологічно важливий поріг у 400 ppm був перевищений саме у вересні, то, швидше за все, щомісячні показники вже ніколи не будуть нижчими від цього значення.

«Чи можливо, що у жовтні цього року концентрація знизиться порівняно з вереснем? Цілком виключено,

— пояснює у своєму блозі Ральф Кілінг, співробітник Скрипсівського інституту океанографії Сан-Дієго. — Короткочасні падіння рівня концентрації можливі, але усереднені за місяць величини тепер завжди перевищуватимуть 400 ppm».

Також Кілінг відзначає, що тропічні циклони можуть знизити рівень концентрації СО 2 на короткий час. З ним погоджується і Гевін Шмідт, головний кліматолог NASA: найкращому випадкуочікується певний баланс, і рівень СО 2 не зростатиме занадто швидко. Але, на мою думку, СО2 вже ніколи не впаде нижче за 400 ppm».

Згідно з прогнозом, до 2099 року концентрація СО 2 на Землі дорівнюватиме 900 ppm, що становитиме близько 0,1% від усієї атмосфери нашої планети. В результаті середня денна температура в таких містах, як Єрусалим, Нью-Йорк, Лос-Анджелес та Мумбаї, буде близькою до +45°C. У Лондоні, Парижі та Москві влітку температура перевищуватиме +30°C.

Дуже велика. Вуглекислий газбере участь в утворенні всієї живої речовини планети і разом із молекулами води та метану створює так званий «оранжерейний (парниковий) ефект».

Значення вуглекислого газу ( CO 2 , двоокисабо диоксид вуглецю) у життєдіяльності біосфери полягає насамперед у підтримці процесу фотосинтезу, що здійснюється рослинами.

Будучи парниковим газом , двоокис вуглецю в повітрі впливає на теплообмін планети з навколишнім простором, ефективно блокуючи перевипромінюване тепло на ряді частот, і таким чином бере участь у формуванні.

Останнім часом спостерігається збільшення концентрації вуглекислого газу повітря, що веде до .

Вуглець (С) в атмосфері міститься в основному у вигляді вуглекислого газу (СО 2) та у невеликій кількості у вигляді метану (СН 4), чадного газу та інших вуглеводнів.

Для газів атмосфери застосовують поняття «час життя газу». Це час, протягом якого газ повністю оновлюється, тобто. час, за який в атмосферу надходить стільки ж газу, скільки в ньому міститься. Так от, для вуглекислого газу цей час становить 3-5 років, для метану – 10-14 років. СО окислюється до 2 протягом декількох місяців.

У біосфері значення вуглецю дуже велике, оскільки він входить до складу всіх живих організмів. У межах живих істот вуглець міститься у відновленому вигляді, а поза біосферою - в окисленому. Таким чином, формується хімічний обмін життєвого циклу: СО 2 ↔ жива речовина.

Джерела вуглецю в атмосфері.

Джерелом первинної вуглекислоти є, при виверженні яких в атмосферу виділяється велика кількістьгазів. Частина цієї вуглекислоти виникає при термічному розкладі стародавніх вапняків у різних зонах метаморфізму.

Також вуглець надходить у атмосферу як метану внаслідок анаеробного розкладання органічних залишків. Метан під впливом кисню швидко окислюється до вуглекислого газу. Основними постачальниками метану в атмосферу є тропічні ліси та .

У свою чергу вуглекислий газ атмосфери є джерелом вуглецю для інших геосфер-, біосфери та .

Міграція СО 2 у біосфері.

Міграція 2 протікає двома способами:

При першому способі 2 поглинається з атмосфери в процесі фотосинтезу і бере участь в утворенні органічних речовин з подальшим похованням у вигляді корисних копалин: торфу, нафти, горючих сланців.

При другому способі вуглець бере участь у створенні карбонатів у гідросфері. 2 переходить в Н 2 3 , НСО 3 -1 , 3 -2 . Потім за участю кальцію (рідше магнію та заліза) відбувається осадження карбонатів біогенним та абіогенним шляхом. Виникають потужні товщі вапняків та доломітів. За оцінкою А.Б. Ронова, співвідношення органічного вуглецю (С орг) до карбонатного вуглецю (С карб) в історії біосфери становило 1:4.

Яким чином здійснюється геохімічний кругообіг вуглецю в природі і як вуглекислий газ повертається знову в атмосферу