Дослідники з Інституту океанографії Скриппса при Каліфорнійському університеті в Сан-Дієгоповідомили USA Today, що вміст вуглекислого газу в атмосфері Землі досяг найвищої позначки за останні 800 тисяч років. Наразі воно становить 410 ppm (часток на мільйон). Це означає, що у кожному кубометрі повітря вуглекислота займає обсяг 410 мл.
Вуглекислий газ в атмосфері
Діоксид вуглецю, або вуглекислий газвиконує у атмосфері нашої планети важливу функцію: він пропускає частину випромінювання від Сонця, яке обігріває Землю. Однак, через те, що газ також поглинає тепло, що випромінюється планетою, він сприяє появі парникового ефекту. Саме це є головним чинником глобального потепління.
Постійне зростання вмісту вуглекислоти в атмосфері почалося з індустріальної революції. До того концентрація ніколи не перевищувала 300 ppm. У квітні поточного року було встановлено найвищу середню позначку за останні 800 тисяч років. Вперше цифра 410 ppm була зафіксована на станції моніторингу якості повітря на Гаваях у квітні 2017 року, але тоді це був скоріше надзвичайний випадок. У квітні 2018 року ця позначка стала середньою за весь місяць. Концентрація діоксиду вуглецю підвищилася на 30% з початку спостережень дослідниками з Інституту Скриппса.
Чому концентрація підвищується
Вчений Ральф Кілінг із Інституту Скриппса, керівник програми досліджень СО2 вважає, що концентрація вуглекислого газу продовжує зростати в атмосфері через те, що ми постійно спалюємо паливо. При переробці нафти, газу та вугілля в атмосферу виділяються такі парникові гази, як діоксид вуглецю та метан. Гази викликали підвищення температури Землі за останнє століття до рівня, який не може бути пояснений природною мінливістю. Це давно відомий фактПроте ніхто не вживає заходів для того, щоб якось виправити ситуацію.
У свою чергу, Всесвітня метеорологічна організація заявила, що збільшення кількості парникових газів сприяє зміні клімату і робить «планету небезпечнішою та несприятливішою для майбутніх поколінь». Питання потрібно вирішувати на глобальному рівні, і робити це якнайшвидше.
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.
Викликала в коментарях запеклу суперечку на тему, чи є людська цивілізація основним джерелом парникових газів на 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
привів свій. В результаті він отримав, що викиди СО2людської цивілізацією набагато 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 досить 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 в 500 разів.
Різниця вийшла величезна – 500 разів. Але при цьому я не зовсім зрозумів, звідки вийшла ця різниця 500-кратна. 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 таку 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
Роль вуглекислого газу в атмосфері дуже велика* Вуглекислий газ бере участь в утворенні всієї живої речовини планети та разом з 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 клімату планети*
Останнім часом спостерігається збільшення концентрації вуглекислого газу повітря, що веде до зміни клімату Землі.
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 біосфери – в окисленому. Таким чином, формується хімічний обмін життєвого циклу: СО 2 ↔ жива речовина.
Джерела вуглецю в атмосфері.
Джерелом первинної вуглекислоти є вулкани, при виверженні у атмосферу виділяється дуже багато газів. 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 болота.
У свою чергу, вуглекислий газ атмосфери є джерелом вуглецю для інших геосфер - літосфери, біосфери та гідросфери.
Міграція СО 2 у біосфері.
Міграція СО 2 протікає двома способами:
При першому способі 2 поглинається з атмосфери в процесі фотосинтезу і бере участь в утворенні органічних речовин з подальшим похованням в земній корі 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) історія біосфери становило 1:4.
Як здійснюється геохімічний кругообіг вуглецю в природі і як вуглекислий газ повертається знову в атмосферу
1 Людина та клімат.
2 Вступ.
Взаємозв'язок між енергоспоживанням, економічною діяльністю та надходженням у атмосферу.
Споживання енергії та викиди вуглекислого газу.
3 Вуглецю в природі.
Ізотопи вуглецю.
4 Вуглецю в атмосфері.
Атмосферний вуглекислий газ.
Вуглець у ґрунті.
5 Прогнози концентрації вуглекислого газу атмосфері у майбутнє. Основні висновки.
6 Список літератури.
Вступ.
Діяльність людини досягла вже такого рівня розвитку, при якому її вплив на природу набуває глобального характеру. Природні системи - атмосфера, суша, океан, - і навіть життя планети загалом піддаються цим впливам. Відомо, що протягом останнього століття збільшувалося вміст в атмосфері деяких газових складових, таких як двоокис вуглецю (), закис азоту (), метан () та тропосферний озон (). Додатково до атмосфери надходили й інші гази, які є природними компонентами глобальної екосистеми. Головні з них – фторхлорвуглеводні. Ці газові домішки поглинають та випромінюють радіацію і тому здатні впливати на клімат Землі. Всі ці гази разом можна назвати парниковими.
Уявлення про те, що клімат міг змінюватися внаслідок викиду в атмосферу двоокису вуглецю, виникло не зараз. Арреніус зазначив, що спалювання викопного палива могло призвести до збільшення концентрації атмосферного і тим самим змінити радіаційний баланс Землі. В даний час ми приблизно відомо, скільки надійшло в атмосферу за рахунок спалювання викопного палива та змін у використанні земель (відомості лісів та розширення сільськогосподарських площ), і можна пов'язати збільшення концентрації атмосферного з діяльністю людини.
Механізм впливу на клімат полягає у так званому парниковому ефекті. У той час як для сонячної короткохвильової радіації прозорий, довгохвильову радіацію, що йде від земної поверхні, цей газ поглинає і випромінює поглинену енергію по всіх напрямках. Внаслідок цього ефекту збільшення концентрації атмосферного призводить до нагрівання поверхні Землі та нижньої атмосфери. Зростання концентрації в атмосфері, що продовжується, може призвести до зміни глобального клімату, тому прогноз майбутніх концентрацій вуглекислого газу є важливим завданням.
Надходження вуглекислого газу в атмосферу
в результаті промислових
викидів.
Основним антропогенним джерелом викидів є спалювання різноманітних видів вуглецевмісного палива. В даний час економічний розвитокзазвичай пов'язують із зростанням індустріалізації. Історично склалося, що підйом економіки залежить від наявності доступних джерел енергії та кількості викопного палива, що спалюється. Дані розвитку економіки та енергетики більшість країн у період 1860-1973 гг. Свідчать не лише про економічне зростання, а й про зростання енергоспоживання. Проте одне не є наслідком іншого. Починаючи з 1973 року у багатьох країнах відзначається зниження питомих енерговитрат у разі зростання реальних цін на енергію. Недавнє дослідження промислового використання енергії США показало, що починаючи з 1920 року відношення витрат первинної енергії до економічного еквіваленту вироблених товарів постійно зменшувалася. Більш ефективне використання енергії досягається внаслідок вдосконалення промислової технології, транспортних засобів та проектування будівель. Крім того, у ряді промислово розвинених країн відбулися зрушення у структурі економіки, що виразились у переході від розвитку сировинної та переробної промисловості до розширення галузей, що виробляють кінцевий продукт.
Мінімальний рівень споживання енергії душу населення, необхідний нині задоволення потреб медицини, освіти та рекреації, значно змінюється від регіону до регіону і зажадав від країни до країни. У багатьох країнах значне зростання споживання високоякісних видів палива душу населення є істотним чинником задля досягнення вищого рівня життя. Тепер видається ймовірним, що продовження економічного зростання і досягнення бажаного рівня життя не пов'язані з рівнем енергоспоживання на душу населення, проте цей процес ще недостатньо вивчений.
Можна припустити, що до досягнення середини наступного століття економіка більшості країн зуміє пристосуватися до підвищених цін на енергію, зменшуючи потреби в робочій силі та інших видах ресурсів, а також збільшуючи швидкість обробки та передачі інформації або, можливо, змінюючи структуру економічного балансу між виробництвом товарів та наданням послуг. Таким чином, від вибору стратегії розвитку енергетики з тією чи іншою часткою використання вугілля або ядерного палива в енергетичній системі безпосередньо залежатиме швидкість промислових викидів.
Споживання енергії та викиди
Вуглекислий газ.
Енергія не виробляється заради виробництва енергії. У промислово розвинених країнах основна частина енергії, що виробляється, припадає на промисловість, транспорт, обігрів і охолодження будівель. У багатьох нещодавно виконаних дослідженнях показано, що сучасний рівень споживання енергії у промислово розвинених станах може бути суттєво знижений за рахунок застосування енергозберігаючих технологій. Було розраховано, що якби США перейшли, при виробництві товарів широкого споживання та у сфері послуг, на найменш енергоємні технології при тому ж обсязі виробництва, то кількість вступника в атмосферу зменшилася б на 25%. Результуюче зменшення викидів загалом по земній кулі у своїй становило б 7%. Подібний ефект мав би місце і в інших промислово розвинених країнах. Подальшого зниження швидкості надходження в атмосферу можна досягти шляхом зміни структури економіки в результаті впровадження ефективних методіввиробництва товарів та удосконалень у сфері надання послуг населенню.
Вуглецю в природі.
Серед безлічі хімічних елементів, без яких неможливе існування життя на Землі, вуглець є головним. Хімічні перетворення органічних речовин пов'язані зі здатністю атома вуглецю утворювати довгі ковалентні ланцюги та кільця. Біогеохімічний цикл вуглецю, природно, дуже складний, оскільки він включає як функціонування всіх форм життя Землі, а й перенесення неорганічних речовин як між різними резервуарами вуглецю, і усередині них. Основними резервуарами вуглецю є атмосфера, континентальна біомаса, включаючи ґрунти, гідросферу з морською біотою та літосферою. Протягом останніх двох століть у системі атмосфера – біосфера – гідросфера відбуваються зміни потоків вуглецю, інтенсивність яких приблизно на порядок величини перевищує інтенсивність геологічних процесів перенесення цього елемента. З цієї причини слід обмежитися аналізом взаємодій у межах цієї системи, включаючи ґрунти.
Основні хімічні сполуки та реакції.
Відомо понад мільйон вуглецевих сполук, тисячі з яких беруть участь у біологічних процесах. Атоми вуглецю можуть бути в одному з дев'яти можливих станів окислення: від +IV до -IV. Найбільш поширене явище - повне окислення, тобто. +IV, прикладами таких сполук можуть бути і . Понад 99% вуглецю в атмосфері міститься у вигляді вуглекислого газу. Близько 97% вуглецю в океанах існує у розчиненій формі (), а літосфері - як мінералів. Прикладом стану окислення +II є мала газова складова атмосфери, яка досить швидко окислюється до. Елементарний вуглець присутній у атмосфері у малих кількостях як графіту і алмазу, а грунті - у вигляді деревного вугілля. Асиміляція вуглецю в процесі фотосинтезу призводить до утворення відновленого вуглецю, який присутній у біоті, мертвій органічній речовині ґрунту, у верхніх шарах осадових порід у вигляді вугілля, нафти та газу, похованих на великих глибинах, та у літосфері – у вигляді розсіяного недоокисленого вугілля. Деякі газоподібні сполуки, що містять недоокислений вуглець, зокрема метан, надходять в атмосферу при відновленні речовин, що відбувається в анаеробних процесах. Хоча при бактеріальному розкладанні утворюється кілька різних газоподібних сполук, вони швидко окислюються, і вважатимуться, що у систему надходить . Винятком є метан, оскільки він також впливає на парниковий ефект. В океанах міститься значна кількість розчинених сполук органічного вуглецю, процеси окислення яких до цього часу відомі ще недостатньо добре.
Ізотопи вуглецю.
У природі відомо сім ізотопів вуглецю, у тому числі істотну роль грають три. Два з них - і - є стабільними, а один - радіоактивним з періодом піврозпаду 5730 років. Необхідність вивчення різних ізотопів вуглецю обумовлена тим, що швидкості перенесення сполук вуглецю та умови рівноваги в хімічних реакціяхзалежить від того, які ізотопи вуглецю містять ці сполуки. З цієї причини у природі спостерігається різний розподіл стабільних ізотопів вуглецю. Розподіл ізотопу , з одного боку, залежить від його утворення в ядерних реакціях за участю нейтронів і атомів азоту в атмосфері, а з іншого - від радіоактивного розпаду.
Вуглецю в атмосфері.
Ретельні вимірювання атмосферного змісту були розпочаті в 1957 році Кіллінгом в обсерваторії Мауна-Лоа. Регулярні вимірювання вмісту атмосферного проводяться також на інших станціях. З аналізу спостережень можна зробити висновок, що річний хід концентрації обумовлений в основному сезонними змінами циклу фотосинтезу та деструкції рослин на суші; на нього також впливає, хоч і меншою мірою, річний хід температури поверхні океану, від якого залежить розчинність у морській воді. Третім, і, ймовірно, найменш важливим фактором є річний перебіг інтенсивності фотосинтезу в океані. Середнє за кожен даний рік вміст в атмосфері дещо вищий у північній півкулі, оскільки джерела антропогенного надходження розташовані переважно у північній півкулі. Крім того, спостерігаються невеликі міжрічні зміни змісту, які, ймовірно, визначаються особливостями загальної циркуляції атмосфери. З наявних даних щодо зміни концентрації в атмосфері основне значення мають дані про спостерігається протягом останніх 25 років регулярному зростанні вмісту атмосферного. Більш ранні вимірювання вмісту атмосферного вуглекислого газу (починаючи з середини минулого століття) були, як правило, недостатньо повні. Зразки повітря відбиралися без необхідної ретельності та не проводилася оцінка похибки результатів. За допомогою аналізу складу бульбашок повітря з льодовикових кернів стало можливим отримати дані для періоду з 1750 до 1960 року. Було також виявлено, що визначені шляхом аналізу повітряних включень льодовиків значення атмосферних концентрацій для 50-х років добре узгоджуються з даними обсерваторії Мауна-Лоа. Концентрація протягом 1750-1800 років виявилася близькою до значення 280 млн., після чого вона почала повільно зростати і до 1984 року становила 3431 млн. дол.
Вуглець у ґрунті.
За різними оцінками, сумарний вміст вуглецю становить близько
Г С. Головна невизначеність існуючих оцінок обумовлена недостатньою повнотою відомостей про площі та вміст вуглецю в торфовищах планети.
Більш повільний процес розкладання вуглецю в ґрунтах холодних кліматичних зон призводить до більшої концентрації вуглецю ґрунтів (на одиницю поверхні) у бореальних лісах та трав'янистих угрупованнях середніх широт порівняно з тропічними екосистемами. Однак лише невелика кількість (декілька відсотків або навіть менше) детриту, що надходить щорічно в резервуар ґрунтів, залишається у них протягом тривалого часу. Більшість мертвого органічного речовини окислюється до кількох років. У чорноземах близько 98% вуглецю підстилки характеризується часом обороту близько 5 місяців, а 2% вуглецю підстилки залишаються у ґрунті в середньому протягом 500-1000 років. Ця характерна риса ґрунтоутворювального процесу проявляється також у тому, що вік ґрунтів у середніх широтах, який визначається радіоізотопним методом, становить від декількох сотень до тисячі років і більше. Однак швидкість розкладання органічної речовини при трансформації земель, зайнятих природною рослинністю, у сільськогосподарські угіддя зовсім інша. Наприклад, висловлюється думка, що 50% органічного вуглецю в ґрунтах, що використовуються в сільському господарствіПівнічна Америка могла бути втрачена внаслідок окислення, оскільки ці грунти почали експлуатуватися до початку минулого століття або на самому його початку.
Зміни вмісту вуглецю в
континентальних екосистемах.
За останні 200 років відбулися значні зміни у континентальних екосистемах внаслідок зростаючого антропогенного впливу. Коли землі, зайняті лісами і трав'янистими угрупованнями, перетворюються на сільськогосподарські угіддя, органічне речовина, тобто. жива речовина рослин та мертва органічна речовина ґрунтів, окислюється і надходить в атмосферу у формі . Якась кількість елементарного вуглецю може також зберігатися у ґрунті у вигляді деревного вугілля (як продукт, що залишився від спалювання лісу) і, таким чином, вилучатися з швидкого обороту у вуглецевому циклі. Вміст вуглецю в різних компонентах екосистем змінюється, оскільки відновлення та деструкція органічної речовини залежать від географічної широти та типу рослинності.
Були проведені численні дослідження, які мали на меті дозволити існуючу невизначеність в оцінці змін запасів вуглецю в континентальних екосистемах. Грунтуючись на даних цих досліджень, можна зробити висновок про те, що надходження в атмосферу з 1860 по 1980 рік склало 
р. З і що у 1980 року біотичний викид вуглецю дорівнював 
м. З/рік. Крім того, можливий вплив зростаючих атмосферних концентрацій та викидів забруднюючих речовин, таких, як і , на інтенсивність фотосинтезу та деструкції органічної речовини континентальних екосистем. Очевидно, інтенсивність фотосинтезу зростає зі збільшенням концентрації у атмосфері. Найімовірніше, що це зростання характерне для сільськогосподарських культур, а природних континентальних екосистемах підвищення ефективності використання води могло б призвести до прискорення утворення органічної речовини.
Прогнози концентрації вуглекислого
газу в атмосфері на майбутнє
Основні висновки.
За останні десятиліття було створено велику кількість моделей глобального вуглецевого циклу, розглядати які в цій роботі не є доцільним через те, що вони достатньо складні і об'ємні. Розглянемо лише коротко основні висновки. Різні сценарії, використані прогнозу змісту у атмосфері у майбутньому, дали подібні результати. Нижче наведена спроба підбити загальний підсумок наших сьогоднішніх знань і припущень щодо проблеми антропогенної зміни концентрації в атмосфері.
· З 1860 по 1984 рік в атмосферу надійшло 
р. рахунок спалювання викопного палива, швидкість викиду нині (за даними на 1984 рік) дорівнює р. З/год.
· Протягом цього ж періоду часу надходження в атмосферу за вирубування лісів та зміни характеру землекористування склало р. С, інтенсивність цього надходження нині дорівнює м. З/рік.
· З середини минулого століття концентрація в атмосфері збільшилася від до млн. 1984 року.
· Основні характеристики глобального вуглецевого циклу добре вивчені. Стало можливим створення кількісних моделей, які можуть бути покладені в основу прогнозу зростання концентрації в атмосфері при використанні певних сценаріїв викиду.
· Невизначеності прогнозів ймовірних змін концентрації в майбутньому, одержуваних на основі сценаріїв викидів, значно менше значно менше невизначеностей самих сценаріїв викидів.
· Якщо інтенсивність викидів в атмосферу протягом найближчих чотирьох десятиліть залишиться постійною або зростатиме дуже повільно (не більше 0,5% на рік) і в більш віддаленому майбутньому також зростатиме дуже повільно, то до кінця XXI століття концентрація атмосферного становитиме близько 440 млн. ., тобто. не більше ніж на 60% перевищить доіндустріальний рівень.
· Якщо інтенсивність викидів протягом найближчих чотирьох десятиліть зростатиме у середньому на 1-2 % на рік, тобто. також, як вона зростала з 1973 року до теперішнього часу, а в більш віддаленому майбутньому темпи її зростання уповільняться, то подвоєння вмісту в атмосфері порівняно з доіндустріальним рівнем відбудеться до кінця XXI століття.
