\u003e Süsinikdioksiidi kontsentratsioon

Teadlased on pikka aega kahtlustanud, et süsihappegaasi suurenenud kontsentratsioon atmosfääris on otseselt seotud globaalse soojenemisega, kuid nagu selgub, võib süsihappegaas olla otseselt seotud meie tervisega. Inimesed on ruumis peamine süsinikdioksiidi tootmise allikas, kuna hingame tunnis selle gaasi välja 18–25 liitrit. Suurt süsinikdioksiidi kogust võib täheldada kõigis piirkondades, kus inimesed elavad: kooli klassiruumides ja kolledžite auditooriumides, koosolekuruumides ja kontoriruumides, magamistubades ja lastetubades.

See, et meil pole kinnises toas piisavalt hapnikku, on müüt. Arvutused näitavad, et vastupidiselt olemasolevale stereotüübile tekivad inimesel peavalu, nõrkus ja muud sümptomid ruumis mitte hapniku puuduse, vaid süsinikdioksiidi suure kontsentratsiooni tõttu.

Kuni viimase ajani mõõdeti Euroopa riikides ja Ameerika Ühendriikides ruumis süsinikdioksiidi taset ainult ventilatsiooni kvaliteedi kontrollimiseks ning usuti, et süsinikdioksiid on inimestele ohtlik ainult suurtes kontsentratsioonides. Uuringud süsinikdioksiidi mõju kohta inimese kehale kontsentratsioonis umbes 0,1% ilmusid üsna hiljuti.

Vähesed inimesed teavad, et linnast väljas puhas õhk sisaldab umbes 0,04% süsinikdioksiidi ja mida lähemal ruumis on selle süsinikdioksiidi sisaldus, seda paremini inimene end tunneb.

Kas oleme teadlikud siseõhu halva kvaliteedi mõjust meie ja laste tervisele? Kas me saame aru, kuidas kõrge siseruumides süsihappegaas mõjutab meie ja õpilaste tulemusi? Kas me saame aru, miks oleme meie ja meie lapsed päeva lõpuks nii väsinud? Kas suudame lahendada nii hommikuse väsimuse ja ärrituvuse kui ka halva öise une probleemi?

Rühm Euroopa teadlasi on uurinud, kui suur (umbes 0,1–0,2%) süsinikdioksiidi tase klassiruumides mõjutab koolilaste keha. Uuringud on näidanud, et enam kui pooled kooliõpilased kogevad kõrge süsinikdioksiidi taseme negatiivseid tagajärgi regulaarselt ja selle tagajärjel täheldatakse sellistel lastel hingamisteede probleeme, nohu ja nõrka ninaneelu probleeme sagedamini kui teistel lastel.

Euroopas ja Ameerika Ühendriikides läbi viidud uuringute tulemusel leiti, et kõrgendatud süsinikdioksiidi tase klassiruumis viib koolilaste tähelepanu vähenemiseni, õppeedukuse halvenemiseni, samuti haiguse tõttu töölt puudumiste arvu suurenemiseni. See kehtib eriti astmahaigete laste kohta.

Selliseid uuringuid pole Venemaal kunagi läbi viidud. Kuid Moskva laste ja noorukite põhjaliku uuringu tulemusel aastatel 2004-2004. selgus, et noorte moskvalaste avastatud haiguste seas on ülekaalus hingamisteede haigused.

India teadlaste poolt Kolkata linna elanike seas hiljuti läbi viidud uuringute tulemusel leiti, et isegi madalates kontsentratsioonides on süsinikdioksiid potentsiaalselt toksiline gaas. Teadlased jõudsid järeldusele, et süsinikdioksiid on toksilisuses sarnane lämmastikdioksiidiga, võttes arvesse selle mõju rakumembraanile ja biokeemilisi muutusi inimese veres, näiteks atsidoosi. Pikaajaline atsidoos viib omakorda südame-veresoonkonna haiguste, hüpertensiooni, väsimuse ja muude inimorganismile kahjulike tagajärgedeni.

Suure metropoli elanikud puutuvad hommikust õhtuni kokku süsinikdioksiidi kahjulike mõjudega. Esiteks rahvarohkes ühistranspordis ja oma autodes, mis istuvad pikka aega liiklusummikutes. Siis tööl, kus see on sageli räämas ja pole midagi hingata.

Magamistoas on väga oluline säilitada hea õhukvaliteet. inimesed veedavad seal kolmandiku oma elust. Hästi magamiseks on magamistoas kvaliteetne õhk une kestusest palju olulisem ning magamistubades ja lastetubades peaks süsinikdioksiidi tase olema alla 0,08%. Nendes ruumides kõrge CO2 sisaldus võib põhjustada selliseid sümptomeid nagu ninakinnisus, kurgu ja silmade ärritus, peavalud ja unetus.

Soome teadlased on leidnud viisi selle probleemi lahendamiseks, tuginedes aksioomile, et kui looduses on süsihappegaasi tase 0,035–0,04%, siis siseruumides peaks see olema selle taseme lähedal. Nende leiutatud seade eemaldab siseõhust liigse süsihappegaasi. Põhimõte põhineb süsinikdioksiidi neeldumisel (neeldumisel) spetsiaalse aine poolt.

Süsinikdioksiid (CO2).

Süsinikdioksiid on võib-olla kõige olulisem kõigist inimeste poolt atmosfääri paisatavatest kasvuhoonegaasidest esiteks seetõttu, et see põhjustab tugevat kasvuhooneefekti, ja teiseks seetõttu, et nii suur osa sellest gaasist tekib inimese süül.

Süsinikdioksiid on atmosfääri väga "looduslik" komponent - nii loomulik, et oleme alles hiljuti hakanud mõtlema inimtekkelisest süsinikdioksiidist kui saasteainest. Süsinikdioksiid võib olla hea asi. Põhiküsimus on aga see, millisel hetkel muutub CO2 liiga palju? Või teisisõnu, millistes kogustes hakkab see keskkonnale kahjulikku mõju avaldama?

See, mis inimese jaoks tundub tänapäeval loomulik, võib oluliselt erineda sellest, mis oli Maa jaoks evolutsioonilise arengu käigus loomulik. Inimajalugu on vaid üle 4,6 miljardi aasta vanuses geoloogilises kihis väga õhuke viil (mitte rohkem kui paar miljonit aastat).

Mõned keskkonnakaitsjad kardavad, et süsinikdioksiid põhjustab katastroofilisi kliimamuutusi, näiteks neid, mida on kirjeldatud Bill McKibeni raamatus Nature's End.

Tõenäoliselt oli süsihappegaas Maa varajases atmosfääris ülekaalus. Praegu on CO2 sisaldus atmosfääris vaid umbes 0,03 protsenti ja kõige pessimistlikumate ennustuste kohaselt tõuseb selle tase aastaks 2100 0,09 protsendini. Umbes 4,5 miljardit aastat tagasi uskusid mõned teadlased, et CO2 moodustas 80 protsenti Maa atmosfääri koostisest, langedes aeglaselt järgmise 2,5 miljardi aasta jooksul esialgu 30-20 protsendini. Vaba hapnikku varajases atmosfääris praktiliselt ei leitud ja see oli mürgine sel ajal eksisteerinud anaeroobsete eluvormide suhtes.

Inimese olemasolu, nagu me täna teame, oli atmosfääri ülemäärase süsinikdioksiidi tingimustes lihtsalt võimatu. Inimeste ja loomade õnneks eemaldati suurem osa süsinikdioksiidist atmosfäärist hiljem Maa ajaloos, kui mere elanikel, vetikate varajastel vormidel, tekkis võime fotosünteesida. Fotosünteesi käigus kasutavad taimed päikese energiat süsihappegaasi ja vee muundamiseks suhkruks ja hapnikuks. Lõpuks surid evolutsiooniprotsessis ilmnenud vetikad ja muud arenenumad eluvormid (plankton, taimed ja puud), sidudes maapõues suurema osa mitmesuguste süsiniku mineraalide (põlevkivi, kivisüsi ja õli) süsinikust. Mis jääb atmosfääri, on hapnik, mida me praegu hingame.

Süsinikdioksiid siseneb atmosfääri mitmesugustest allikatest - enamik neist on looduslikud. Kuid süsinikdioksiidi kogus jääb tavaliselt ligikaudu samale tasemele, kuna on olemas mehhanisme, mis eemaldavad atmosfäärist süsinikdioksiidi (joonis 5 annab lihtsustatud diagrammi süsinikdioksiidi ringluse kohta atmosfääris).

Süsinikdioksiidi ringluse üks peamisi looduslikke mehhanisme on gaasivahetus atmosfääri ja ookeanide pinna vahel. See vahetus on väga peen ja tasakaalustatud tagasisideprotsess. Selles sisalduv süsinikdioksiidi kogus on tõeliselt tohutu. Teadlased mõõdavad mugavuse huvides neid süsiniku koguseid gig tonnides (brutotonnides tonni).

Süsinikdioksiid lahustub vees kergesti (protsess, mille käigus toodetakse gaseeritud vett). Samuti eristub see veest kergesti (soodavees näeme seda kui susisevat). Atmosfääri süsinikdioksiid lahustub ookeanide pinnal pidevalt vees ja eraldub atmosfääri. See nähtus on peaaegu täielikult seletatav füüsikaliste ja keemiliste protsessidega. Maailma ookeanide pinnast eraldub 90 Ggt süsinikku aastas ja neelatakse 92 Ggt süsinikku. Kui teadlased neid kahte protsessi võrdlevad, selgub, et maailma ookeanide pind on tegelikult süsinikdioksiidi neeldur, see tähendab, et see neelab rohkem süsinikdioksiidi, kui see tagasi atmosfääri eraldab.

Süsinikdioksiidi voogude suurus atmosfääri / ookeani tsüklis jääb endiselt kõige olulisemaks teguriks, kuna olemasoleva tasakaalu väikestel muutustel võivad olla ettearvamatud tagajärjed muude looduslike protsesside jaoks.

Bioloogilistel protsessidel on vähem oluline roll süsinikdioksiidi ringluses atmosfääris. CO2 on fotosünteesi jaoks hädavajalik. Taimed hingavad sisse süsinikdioksiidi, neelates aastas umbes 102 BGT süsinikku. Kuid taimed, loomad ja muud organismid eraldavad ka süsinikdioksiidi. Süsinikdioksiidi moodustumise üks põhjusi on seletatav ainevahetusprotsessiga - hingamisega. Hingamisel põlevad elusorganismid hapnikku, mida nad hingavad. Inimesed ja muud maismaaloomad näiteks hingavad sisse hapnikku elu säilitamiseks ja hingavad süsinikdioksiidi tagasi atmosfääri jäätmetena. Arvutuste kohaselt hingavad kõik Maa elusorganismid aastas välja umbes 50 BGT süsinikku.

Kui taimed ja loomad surevad, liituvad neis olevad orgaanilised süsinikuühendid soode pinnasesse või muda. Loodus kompostib neid närtsinud elu tooteid nagu aednik, lagundades need mitmesuguste keemiliste muundamiste ja mikroorganismide töö käigus nende koostisosadeks. Teadlaste arvutuste kohaselt satub lagunedes atmosfääri tagasi umbes 50 BG süsinikku.

Seega on atmosfäärist aastas absorbeerunud 102 Ggt süsinikku peaaegu sajaprotsendiliselt tasakaalustatud 102 Gg tonni süsinikuga, mis siseneb atmosfääri aastas loomade ja taimede hingamise ja lagunemise ajal. Looduses esinevate süsinikuvoogude suurusest tuleb täielikult teadlik olla, kuna väiksematel kõrvalekalletel olemasolevas tasakaalus võivad olla kaugeleulatuvad tagajärjed.

Võrreldes atmosfääri-ookeanitsükli ja bioloogilise tsükliga tundub inimtegevuse tagajärjel atmosfääri eralduva süsihappegaasi kogus esmapilgul ebaoluline. Söe, nafta ja maagaasi põletamisel eraldavad inimesed atmosfääri umbes 5,7 Ggt süsinikku (vastavalt IPCC-le). Raadamisel ja metsade põletamisel lisavad inimesed veel 2 Gg tonni. Tuleb märkida, et raadamisest atmosfääri eralduva süsiniku hulga kohta on erinevaid hinnanguid.

Need kogused mängivad kahtlemata rolli, kuna looduslikud süsiniku tsüklid (atmosfäär / ookean ja bioloogiline tsükkel) on juba pikka aega olnud hästi reguleeritud tasakaalus. Vähemalt säilitati tasakaal sellel perioodil, mille jooksul inimkond sai alguse ja kujunes. Inimeste tööstus- ja põllumajandustegevus näivad süsiniku tasakaalu märkimisväärselt moonutavat.

Mitmed teaduslikud uuringud on näidanud atmosfääri süsinikdioksiidi kontsentratsiooni suurenemist viimase paari sajandi jooksul. Selle aja jooksul kasvas planeedi elanikkond plahvatuslikult, aurumasinat hakati kasutama tööstuses, sisepõlemismootoriga autod levisid kogu planeedil ja rändtalunikud puhastasid Ameerika, Austraalia ja Aasia suuri alasid taimestikust.

Samal ajal suurenes atmosfääri süsinikdioksiidi kontsentratsioon eelindustriaalse perioodi (1750) 280 osalt miljonilt (ppmv) umbes 353 ppmv-ni, mis on umbes 25 protsenti. Sellest kogusest võib piisata oluliste muutuste tekitamiseks, kui kliima on kasvuhoonegaaside suhtes tõepoolest tundlik teadlaste poolt soovitatud määral. Hawaiil asuva Manua Loa vaatluskeskuse mõõtmised, mis asuvad kaugel tööstusliku saaste allikatest, näitavad CO2 kontsentratsiooni pidevat tõusu aastatel 1958–1990 (joonis 6). Viimase kahe aasta jooksul pole aga süsinikdioksiidi kontsentratsioon suurenenud.

Süsinikdioksiidi kontsentratsiooni ja arvutatud keskmiste keskmiste temperatuuride tihe seos on jahmatav (joonis 7)! Kas see korrelatsioon on juhuslik, on siiski endiselt mõistatus. Temperatuuri kõikumist on lihtne kiusata seletada CO2 kontsentratsiooni kõikumisega. Kuid suhe võib olla ka vastupidine - temperatuuri muutus võib põhjustada muutuse süsinikdioksiidi kontsentratsioonis.

Väga suur. Süsinikdioksiid osaleb kõigi planeedi elusate ainete moodustamises ning koos vee ja metaanimolekulidega loob see nn kasvuhoone (kasvuhoone) efekti.

Süsinikdioksiidi väärtus ( CO 2, dioksiid või süsinikdioksiid) koosneb biosfääri elus peamiselt fotosünteesi protsessist, mida viivad läbi taimed.

Olemist kasvuhoonegaas, õhus olev süsinikdioksiid mõjutab soojusvahetust planeedi ja ümbritseva kosmose vahel, blokeerides tõhusalt uuesti kiirgatud soojuse paljudel sagedustel ja osaleb seega moodustumisel.

Viimasel ajal on õhus suurenenud süsinikdioksiidi kontsentratsioon, mis viib.

Atmosfääris sisalduv süsinik (C) sisaldab peamiselt süsinikdioksiidi (CO 2) ja vähestes kogustes metaani (CH4), süsinikmonooksiidi ja muid süsivesinikke.

Atmosfääri gaaside puhul kasutatakse mõistet "gaasi kasutusiga". See on aeg, mille jooksul gaas täielikult uuendatakse, s.t. aeg, mille jooksul atmosfääri siseneb sama palju gaasi, kui see sisaldab. Seega on süsinikdioksiidi jaoks see aeg 3-5 aastat, metaani jaoks 10-14 aastat. CO oksüdeeritakse mõne kuu jooksul CO 2 -ks.

Biosfääris on süsiniku väärtus väga kõrge, kuna see on osa kõigist elusorganismidest. Elusas olendis sisaldub süsinik vähendatud kujul ja biosfääri väliselt - oksüdeerunud kujul. Nii moodustub elutsükli keemiline vahetus: CO 2 ↔ elusmaterjal.

Süsiniku allikad atmosfääris.

Primaarse süsinikdioksiidi allikas on purskamise ajal, mille atmosfääri eraldub tohutul hulgal gaase. Osa sellest süsinikdioksiidist tekib iidsete lubjakivide termilisel lagunemisel metamorfismi erinevates tsoonides.

Süsinik satub atmosfääri ka metaani kujul orgaaniliste jääkide anaeroobse lagunemise tagajärjel. Hapniku mõjul metaan oksüdeerub kiiresti süsinikdioksiidiks. Peamised metaani tarnijad atmosfääri on troopilised metsad ja.

Atmosfääri süsinikdioksiid on omakorda süsinikuallikaks teistele geosfääridele - biosfäärile jne.

CO 2 migratsioon biosfääris.

CO 2 migratsioon toimub kahel viisil:

Esimese meetodi korral absorbeeritakse CO 2 atmosfääris fotosünteesi käigus ja osaleb orgaaniliste ainete moodustumisel, mattes seejärel mineraalide kujul: turvas, õli, põlevkivi.

Teises meetodis osaleb süsinik hüdrosfääris karbonaatide loomisel. CO 2 läheb H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2. Seejärel toimub kaltsiumi (harvemini magneesiumi ja raua) osalusel karbonaatide sadestumine biogeensel ja abiogeensel viisil. Ilmuvad paksud lubjakivi ja dolomiidi kihid. Vastavalt A.B. Ronov, orgaanilise süsiniku (Corg) ja karbonaatsüsiniku (Ccarb) suhe biosfääri ajaloos oli 1: 4.

Kuidas toimub süsiniku geokeemiline ringlus looduses ja kuidas süsinikdioksiid atmosfääri tagasi jõuab

Inimtegevus on juba saavutanud sellised mõõtmed, et süsihappegaasi üldsisaldus Maa atmosfääris on jõudnud maksimaalse lubatud väärtuseni. Looduslikud süsteemid - maa, atmosfäär, ookean - on hävitava mõju all.

Olulised faktid

Nende hulka kuuluvad näiteks klorofluorosüsivesinikud. Need gaasilisandid eraldavad ja neelavad päikesekiirgust, mis kajastub planeedi kliimas. Ühiselt nimetatakse CO 2 ja teisi atmosfääri sattuvaid gaasilisi ühendeid kasvuhoonegaasideks.

Ajalooline viide

Ta hoiatas, et põletatud kütuse mahu suurenemine võib põhjustada Maa kiirgusbilansi rikkumist.

Kaasaegsed reaalsused

Tänapäeval eraldub atmosfääri suurem kogus süsinikdioksiidi nii kütuse põlemisel kui ka looduses toimuvate muutuste tõttu raadamise ja põllumajandusmaa suurenemise tõttu.

Süsinikdioksiidi mõju mehhanism elusloodusele

Süsihappegaasi tõus atmosfääris põhjustab kasvuhooneefekti. Kui vingugaas (IV) on lühilaine päikesekiirgusega läbipaistev, neelab see pikalainekiirgust, eraldades energiat kõigis suundades. Selle tulemusel suureneb süsinikdioksiidi sisaldus atmosfääris märkimisväärselt, Maa pind kuumeneb ja atmosfääri alumised kihid kuumenevad. Süsinikdioksiidi koguse täiendava suurenemisega on globaalsed kliimamuutused võimalikud.

Sellepärast on oluline ennustada süsinikdioksiidi üldsisaldust Maa atmosfääris.

Atmosfääri eraldumise allikad

Nende hulgas on tööstusheited. Süsinikdioksiidi sisaldus atmosfääris kasvab inimtekkeliste heidete tõttu. Majanduskasv sõltub otseselt põletatud loodusvarade hulgast, kuna paljud tööstusharud on energiat tarbivad ettevõtted.

Statistiliste uuringute tulemused näitavad, et alates eelmise sajandi lõpust on paljudes riikides energia ühiku tarbimine vähenenud koos elektrihindade olulise tõusuga.

Selle tõhus kasutamine saavutatakse tehnoloogilise protsessi, sõidukite moderniseerimise ja uute tehnoloogiate kasutamise abil tootmistöökodade ehitamisel. Mõned arenenud tööstusriigid on töötanud töötlemis- ja toorainetööstuse arendamisel edasi nende piirkondade arendamisse, mis tegelevad lõpptoote tootmisega.

Suurtes, tõsise tööstusliku baasilinnaga suurlinnades on süsinikdioksiidi heitkogused atmosfääri märkimisväärselt suuremad, kuna süsinikdioksiid on sageli tööstuse kõrvalsaadus, mille tegevus vastab hariduse ja meditsiini vajadustele.

Arengumaades peetakse kõrgekvaliteedilise kütuse kasutamise märkimisväärset kasvu elaniku kohta kõrgeks elatustasemele ülemineku tõsiseks teguriks. Praegu on esitatud idee, mille kohaselt on majanduskasvu jätkamine ja elatustaseme tõus võimalik ilma põletatud kütuse kogust suurendamata.

Sõltuvalt piirkonnast on süsinikdioksiidi sisaldus atmosfääris vahemikus 10 kuni 35%.

Energiatarbimise ja süsinikdioksiidi heitmete vaheline seos

Alustuseks ei toodeta energiat ainult selle saamiseks. Arenenud tööstusriikides kasutatakse enamikku sellest tööstuses, hoonete kütmiseks ja jahutamiseks, transpordiks. Suurte teaduskeskuste tehtud uuringud on näidanud, et energiasäästlike tehnoloogiate kasutamisel on võimalik saavutada atmosfääri süsinikdioksiidi heitkoguste oluline vähenemine.

Näiteks suutsid teadlased arvutada, et kui Ameerika Ühendriigid lülituksid tarbekaupade tootmisel vähem energiamahukatele tehnoloogiatele, vähendaks see atmosfääri eralduva süsinikdioksiidi kogust 25%. Globaalselt vähendaks see kasvuhooneefekti probleemi 7%.

Süsinik looduses

Maa atmosfääri süsinikdioksiidi emissiooniga seotud probleemi analüüsimisel märgime, et süsinik, mis on selle osa, on bioloogiliste organismide olemasolu jaoks ülioluline. Selle võime moodustada keerulisi süsinikuahelaid (kovalentsed sidemed) põhjustab eluks vajalikke valgu molekule. Biogeense süsiniku tsükkel on keeruline protsess, kuna see hõlmab mitte ainult elusolendite toimimist, vaid ka anorgaaniliste ühendite ülekandmist erinevate süsinikuhoidlate vahel ja ka nende sees.

Nende hulka kuuluvad atmosfäär, mandri mass, sealhulgas pinnas, aga ka hüdrosfäär, litosfäär. Viimase kahe sajandi jooksul on bioferi-atmosfääri-hüdrosfääri süsteemis täheldatud muutusi süsinikuvoogudes, mis oma intensiivsuses ületab märkimisväärselt selle elemendi ülekandumise geoloogilisi protsesse. Sellepärast peate piirduma süsteemisiseste suhete, sealhulgas pinnase kaalumisega.

Maa atmosfääri süsinikdioksiidi kvantitatiivse sisalduse määramise uuringuid on tehtud eelmise sajandi keskpaigast alates. Selliste arvutuste pioneer oli Killing, kes töötab kuulsas Mauna Loa observatooriumis.

Vaatluste analüüs näitas, et atmosfääri süsinikdioksiidi kontsentratsiooni muutusi mõjutavad fotosünteesi tsükkel, taimede hävitamine maismaal, samuti aastane temperatuurimuutus maailma ookeanis. Katsete käigus oli võimalik teada saada, et süsinikdioksiidi kvantitatiivne sisaldus põhjapoolkeral on oluliselt suurem. Teadlased väitsid, et selle põhjuseks on asjaolu, et suurem osa inimtekkelisest sisendist langeb sellele maisele poolkerale.

Analüüsiks võeti need ilma spetsiaalsete meetoditeta, lisaks ei võetud arvesse suhtelist ja absoluutset arvutusviga. Tänu jääsüdamikes sisalduvate õhumullide analüüsile suutsid teadlased kindlaks teha andmed atmosfääri süsinikdioksiidi sisalduse kohta vahemikus 1750–1960.

Järeldus

Möödunud sajandite jooksul on mandri ökosüsteemides toimunud olulised muutused, põhjuseks oli inimtekkeliste mõjude suurenemine. Süsinikdioksiidi kvantitatiivse sisalduse suurenemisega meie planeedi atmosfääris suureneb kasvuhooneefekt, mis mõjutab negatiivselt elusorganismide olemasolu. Sellepärast on oluline minna üle energiasäästlikele tehnoloogiatele, mis vähendavad CO 2 eraldumist atmosfääri.