Скільки вуглекислого газу викидає вулкан. Чому викиди CO2 – можливо, не найбільша проблема з кліматом

Газування, вулкан, Венера, рефрижератор – що між ними спільного? Вуглекислий газ. Ми зібрали для Вас найцікавішу інформацію про одну з найважливіших хімічних сполук на Землі.

Що таке діоксид вуглецю

Діоксид вуглецю відомий переважно у своєму газоподібному стані, тобто. як вуглекислий газ з простою хімічною формулою CO2. У такому вигляді він існує в нормальних умовах – при атмосферному тиску та «звичайних» температурах. Але при підвищеному тиску, понад 5850 кПа (таке, наприклад, тиск на морській глибині близько 600 м), цей газ перетворюється на рідину. А при сильному охолодженні (мінус 78,5 ° С) він кристалізується і стає так званим сухим льодом, який широко використовується в торгівлі для зберігання заморожених продуктів рефрижераторах.

Рідка вуглекислота і сухий лід виходять і застосовуються у людській діяльності, але ці форми нестійкі та легко розпадаються.

А ось газоподібний діоксид вуглецю поширений всюди: він виділяється в процесі дихання тварин і рослин і є важливим складником хімічного складу атмосфери та океану.

Властивості вуглекислого газу

Вуглекислий газ CO2 не має кольору та запаху. У звичайних умовах не має і смаку. Однак при вдиханні високих концентрацій діоксиду вуглецю можна відчути в роті кислуватий присмак, викликаний тим, що вуглекислий газ розчиняється на слизових і слині, утворюючи слабкий розчин вугільної кислоти.

До речі, саме здатність діоксиду вуглецю розчинятися у воді використовується виготовлення газованих вод. Бульбашки лимонаду - той самий вуглекислий газ. Перший апарат для насичення води CO2 був винайдений ще 1770 р., а вже 1783 р. заповзятливий швейцарець Якоб Швепп почав промислове виробництво газування (торгова марка Schweppes існує досі).

Вуглекислий газ важчий за повітря в 1,5 рази, тому має тенденцію «осідати» в його нижніх шарах, якщо приміщення погано вентилюється. Відомий ефект «собачої печери», де CO2 виділяється прямо із землі та накопичується на висоті близько півметра. Доросла людина, потрапляючи в таку печеру, на висоті свого зростання не відчуває надлишку вуглекислого газу, а ось собаки виявляються прямо в густому шарі діоксиду вуглецю і зазнають отруєння.

CO2 не підтримує горіння, тому його використовують у вогнегасниках та системах пожежогасіння. Фокус із гасінням свічки, що горить, вмістом нібито порожньої склянки (а насправді — вуглекислим газом) заснований саме на цій властивості діоксиду вуглецю.

Вуглекислий газ у природі: природні джерела

Вуглекислий газ у природі утворюється з різних джерел:

• Дихання тварин та рослин.
  Кожному школяру відомо, що рослини поглинають вуглекислий газ CO2 з повітря та використовують його у процесах фотосинтезу. Деякі господині намагаються безліччю кімнатних рослин спокутувати недоліки. Однак рослини не тільки поглинають, але й виділяють вуглекислий газ без світла - це частина процесу дихання. Тому джунглі в спальні, що погано провітрюється - не дуже хороша ідея: вночі рівень CO2 зростатиме ще більше.
• Вулканічна діяльність.
  Діоксид вуглецю входить до складу вулканічних газів. У місцевостях з високою вулканічною активністю CO2 може виділятися прямо із землі – з тріщин та розломів, які називаються мофетами. Концентрація вуглекислого газу в долинах з мофетами настільки висока, що багато дрібних тварин, потрапивши туди, вмирають.
• Розкладання органічних речовин.
  Вуглекислий газ утворюється при горінні та гниття органіки. Об'ємні природні викиди діоксиду вуглецю супроводжують лісові пожежі.

Вуглекислий газ "зберігається" в природі у вигляді вуглецевих сполук у корисних копалин: вугіллі, нафті, торфі, вапняку. Гігантські запаси CO2 містяться у розчиненому вигляді у світовому океані.

Викид вуглекислого газу з відкритої водойми може призвести до лімнологічної катастрофи, як це траплялося, наприклад, у 1984 та 1986 роках. в озерах Манун і Ньос у Камеруні. Обидва озера утворилися дома вулканічних кратерів – нині вони згасли, проте у глибині вулканічна магма все ще виділяє вуглекислий газ, який піднімається до вод озер і розчиняється у них. Внаслідок низки кліматичних і геологічних процесів концентрація вуглекислоти у водах перевищила критичне значення. В атмосферу було викинуто величезну кількість вуглекислого газу, який на кшталт лавини спустився гірськими схилами. Жертвами лімнологічних катастроф на камерунських озерах стали близько 1800 осіб.

Штучні джерела вуглекислого газу

Основними антропогенними джерелами діоксиду вуглецю є:

• промислові викиди, пов'язані з процесами згоряння;
• автомобільний транспорт.

Незважаючи на те, що частка екологічного транспорту у світі зростає, переважна частина населення планети ще не скоро матиме можливість (або бажання) перейти на нові автомобілі.

Активне зведення лісів у промислових цілях також веде до підвищення концентрації вуглекислого газу СО2 повітря.

CO2 – один із кінцевих продуктів метаболізму (розщеплення глюкози та жирів). Він виділяється у тканинах та переноситься за допомогою гемоглобіну до легень, через які видихається. У повітрі, що видихається людиною, близько 4,5% діоксиду вуглецю (45 000 ppm) – у 60-110 разів більше, ніж у вдихуваному.

Вуглекислий газ відіграє велику роль у регуляції кровопостачання та дихання. Підвищення рівня CO2 у крові призводить до того, що капіляри розширюються, пропускаючи більше крові, яке доставляє до тканин кисень і виводить вуглекислоту.

Дихальна система теж стимулюється підвищенням вмісту вуглекислого газу, а не нестачею кисню, як може здатися. Насправді нестача кисню довго не відчувається організмом і цілком можлива ситуація, коли в розрідженому повітрі людина знепритомніє раніше, ніж відчує нестачу повітря. Стимулююча властивість CO2 використовується в апаратах штучного дихання: там вуглекислий газ підмішується до кисню, щоб запустити дихальну систему.

Вуглекислий газ і ми: чим небезпечний СO2

Вуглекислий газ необхідний організму людини так само, як кисень. Але так само, як із киснем, надлишок вуглекислого газу шкодить нашому самопочуттю.

Велика концентрація CO2 у повітрі призводить до інтоксикації організму та викликає стан гіперкапнії. При гіперкапнії людина відчуває труднощі з диханням, нудоту, біль голови і може навіть втратити свідомість. Якщо вміст вуглекислого газу не знижується, то далі настає черга – кисневого голодування. Справа в тому, що і вуглекислий газ, і кисень переміщаються організмом на тому самому «транспорті» – гемоглобіні. У нормі вони «мандрують» разом, прикріплюючись до різних місць молекули гемоглобіну. Проте підвищена концентрація вуглекислого газу крові знижує здатність кисню зв'язуватися з гемоглобіном. Кількість кисню у крові зменшується і настає гіпоксія.

Такі нездорові для організму наслідки наступають при вдиханні повітря з вмістом CO2 більше 5 000 ppm (таким може бути повітря в шахтах, наприклад). Заради справедливості, у звичайному житті ми практично не стикаємося з таким повітрям. Однак і набагато менша концентрація діоксиду вуглецю відбивається на здоров'я не найкращим чином.

Згідно з висновками деяких, вже 1 000 ppm CO2 викликає у половини випробуваних стомлення та головний біль. Духоту та дискомфорт багато людей починають відчувати ще раніше. При подальшому підвищенні концентрації вуглекислого газу до 1500 - 2500 ppm критично, мозок «лінується» виявляти ініціативу, обробляти інформацію та приймати рішення.

І якщо рівень 5000 ppm майже неможливий у повсякденному житті, то 1000 і навіть 2500 ppm легко можуть бути частиною реальності сучасної людини. Наш показав, що в шкільних класах, що рідко провітрюються, рівень CO2 значну частину часу тримається на позначці вище 1 500 ppm, а іноді підскакує вище 2 000 ppm. Є всі підстави припускати, що в багатьох офісах і квартирах ситуація схожа.

Безпечним для здоров'я людини рівнем вуглекислого газу фізіологи вважають 800 ppm.

Ще одне дослідження виявило зв'язок між рівнем CO2 і окислювальним стресом: чим вищий рівень діоксиду вуглецю, тим більше ми страждаємо від того, що руйнує клітини нашого організму.

Вуглекислий газ в атмосфері Землі

В атмосфері нашої планети всього близько 0,04% CO2 (це приблизно 400 ppm), а зовсім недавно було ще менше: позначку в 400 ppm вуглекислий газ перевищив тільки восени 2016 року. Вчені пов'язують зростання рівня CO2 в атмосфері з індустріалізацією: у середині XVIII століття, напередодні промислового перевороту, він становив лише близько 270 ppm.

> Викиди вуглекислого газу

Незважаючи на те, що гранично допустима норма викидів вуглекислого газу для промислових виробництв вважається 5000 ррм для 8 робочих годин при 40-годинному робочому тижні, жодна людина не зможе витримати такий рівень СО2 в атмосфері 24 години на добу 365 днів на рік протягом усієї свого життя, а також жодна людина не зможе народити потомство в таких умовах. Цей рівень відноситься до робітників, які зайняті на броварнях та в теплицях, де рівень СО2 спеціально встановлюється в межах 900 ррм.

Останні дослідження впливу СО2 на метаболізм людини показують, що безпечний рівень вуглекислого газу вимагає перегляду, особливо зважаючи на те, що вугільна кислота бере участь у вигляді вільної кислоти в сироватці крові, яка є лужною рідиною. Викиди вуглекислого газу в атмосфері, при якому людство може вижити, значно нижчі, ніж передбачалося. В основі повітря має бути кисень, а не діоксид вуглецю. Розрахований токсичний рівень вуглекислого газу атмосфері, у якому людина може жити все життя - 426 ррм.

Під впливом вуглекислого газу відбувається зниження величини рН у сироватці крові, що веде до ацидозу. Мінімальним ефектом наслідком ацидозу є стан перезбудження та помірна гіпертензія. У міру зростання ступеня ацидозу з'являється сонливість та стан занепокоєння.

Одним із наслідків цих змін є зменшення бажання виявляти фізичну активність та отримувати від цього задоволення. Інші наслідки впливу на метаболізм описані у літературі. Ембріональні ненормальності стають можливими, т.к. Збільшення вмісту вуглекислого газу в атмосфері впливає на метаболізм матері та її потомства.

Токсичний атмосферний рівень

При концентрації СО2 600 ppm у приміщенні люди починають відчувати ознаки погіршення якості повітря. Коли в основі повітря велика концентрація СО2, деякі люди починають відчувати один із класичних симптомів отруєння вуглекислотою, таких як проблеми з диханням, прискорений пульс, біль голови, зниження слуху, гіпервентиляція, пітливість, втома. При рівні 1000 ppm майже всі, хто знаходиться в приміщенні, відчувають ті чи інші симптоми, описані вище. Передбачається, що людина підпадає під вплив високого рівня СО2 деякий час, а не все своє життя. В даний час можна позбавитися всіх цих симптомів, просто вийшовши на свіже повітря.

Якщо рівень викидів вуглекислого газу в атмосфері досягне 600 ppm, вся планета матиме атмосферу, схожу на задушливу кімнату. Про гігієну повітря можна буде забути, умови у приміщеннях існуючих нині будівель стануть ще неприємнішими, т.к. рівень СО2 легко досягне 1000 ppm та вище.

У країнах, де широко використовується біомаса для опалення, оцінка повітря у приміщенні досить низька, оскільки рівень вуглекислого газу в приміщенні не опускається нижче 500 ppm. Цей рівень СО2 викликає зміни в метаболізмі, як передбачається, такі як зниження рН сироватки крові, що призведе до широкого поширення ацидозу. Це, своєю чергою, збільшить чутливість до інших негативних чинників.

Примати дуже сприйнятливі до високого рівня вуглекислого газу атмосфері, це підтверджується геологічно-палеонтологічними дослідженнями. Під час епохи еоцену температура на землі була значно вищою, ніж зараз, тоді як рівень СО2 в атмосфері був приблизно такий самий, як зараз. Скам'янілості показують, що примати рясно населяли євразійський континент за доби еоцену.

Геологічні розкопки свідчать, що з того часу кількість викидів вуглекислого газу в атмосферу збільшилася втричі, і практично всі примати з Євразійського континенту зникли.

З цього можна дійти невтішного висновку, що примати можуть жити у спекотному кліматі, але з можуть виносити високого рівня вуглекислого газу атмосфері. Ні люди, ні ссавці не можуть пристосуватися до високого рівня вуглекислого газу в атмосфері. Було встановлено протягом багатьох десятиліть, що люди та ссавці взагалі не можуть адаптуватися до тривалого вдихання токсичних речовин.

Закінчився 2018 рік і, за даними Національного управління океанічних та атмосферних досліджень, на початку 2019 року середній рівень вуглекислого газу в атмосфері землі знаходиться на рівні 409 ppm.

На графіку показано середньодобову концентрацію CO 2 у чотирьох базових обсерваторіях Відділу глобального моніторингу; Барроу, Аляска (синім кольором), Мауна-Лоа, Гаваї (червоним кольором), Американське Самоа (зеленим кольором) та Південний полюс Антарктиди (жовтим кольором). Товста чорна лінія є середнім значенням згладжених, не сезонних кривих для кожного запису. Ця лінія тренду є дуже гарною оцінкою глобальних середніх рівнів CO2. Тренд графіка є висхідним, а це означає, що у 2019 році ми побачимо нову вершину значень концентрації діоксиду вуглецю на планеті.

Підсумки 2018 з діоксиду вуглецю

Сайт Global Carbon Budget (Глобальний вуглецевий бюджет) зробив інфографіки обороту CO2 в атмосфері землі на кінець 2018 року.

Згідно з наданою інформацією глобальні викиди CO 2 у 2018 році склали близько 37,1 Гігатон діоксиду вуглецю. Це приблизно на 2,7% більше, ніж минулого року. Є невелика варіативність значень від 1,8 до 3,7%, пов'язана вона зі складними підрахунками глобального обороту вуглекислоти в атмосфері землі.

Які країни викидають найбільше CO2?

Варто відзначити суттєву тенденцію до збільшення викидів, починаючи з 1960 року. Більш детально було розглянуто. Ми з вами розглянемо список основних країн — постачальників цього газу повітря нашої планети.

У 1960 році, як і слід було очікувати, лідируючі позиції займали США, Росія та Німеччина. Тут є невеликий нюанс – вказано лише Росію без країн, які входили до складу СНД, наприклад Україна та Казахстан. Далі на 4-му місці йшов Китай, потім країни Європи, Сходу і т.д. Кількість викидів у 1960 рік становила близько 9411 Мегатонн (9,4 Гт)

У 2017 році ситуація кардинально змінилася, у лідери вирвався Китай зі своєю промисловістю.

Китай – це дешева робоча сила. Багато корпорацій здійснили переведення своїх виробничих потужностей до цієї країни, додатково вирішивши проблему податків на викиди. Та й сам Китай останнім часом дуже піднявся в плані виробництва та торгівлі з іншими країнами.

2 та 3 місця займають США та Індія відповідно. Остання країна наздогнала майже Китай за кількістю населення, також дешева робоча сила приваблює інвесторів зі своїм виробництвом. 4 місце посідає Росія після неї Японія, потім Німеччина і т.д. Кількість викидів зросла до 36 153 Мегатонн (36,1 Гт).

Куди подіється CO 2 коли потрапляє в атмосферу?

Відповідь сама по собі очевидна читачеві цього сайту, вона залишається в атмосфері землі і накопичується в ній,

Викиди від спалювання вугілля, газу та нафти становлять приблизно 34 Гт CO 2 на рік. Додаємо сюди лісові пожежі, вирубування лісів та створення пасовищ, отримуємо ще 5 Гт CO 2 . Дуже дивно дивитися тепер на вулканічні викиди, які становлять лише 500 Мт (0,5Гт) діоксиду вуглецю, в розрахунках ми їх не враховуємо через непостійність. За річний період рослини на суші поглинають 12 Гт, океан трохи менше – 9 Гт. Ще 700 Мегатонн йде на вуглецеві цикли над водою і сушею, в результаті отримуємо збільшення у вуглекислому газі на +17,3 Гт на рік. Тенденція йде до збільшення, ніхто не має наміру укладати договори на обмеження викидів газу.

Висновок

Насамкінець пропоную подивитися на відео, як змінювалося значення діоксиду вуглецю протягом 800.000 років, спочатку автори з NOAA зробили записи по приладах. При обмотці зворотного графіка для визначення вмісту вуглекислоти в повітрі використовувалися дані, отримані з кернів-зразків льоду, взятих в Антарктиці.

Двоокис вуглецю (CO2) – це безбарвний газ, який є у повітрі. Хоча викиди походять з багатьох природних джерел, проблематичним є CO2, що виробляється в результаті технологічних процесів. Наприклад, спалювання викопного палива та викиди електростанцій шкодять навколишньому середовищу нашої планети та суттєво впливають на зміну клімату. Тому дуже важливо прагнути максимально зменшити викиди цього газу.

Скоротити обсяги автомобільних вихлопів

Одним з найбільших виробників CO2, що насичують нашу атмосферу, є автомобілі, на яких багато хто з нас їздить щодня. Це – друге за величиною джерело вуглекислого газу, на яке припадає 31 відсоток загального обсягу викидів. Однак ця проблема пов'язана не лише з особистими транспортними засобами. Все, що працює на бензиновому чи дизельному двигуні, викидає в атмосферу двоокис вуглецю.

Найкращий спосіб вирішити цю проблему – знизити обсяги CO2, вироблені вашим автомобілем. Ви можете скористатися однією машиною з колегами чи друзями чи громадським транспортом. Таким чином кількість автомобілів, що їздять вулицями, скоротиться

Зменшити споживання енергії

При виробництві електроенергії виробляється загалом більше вуглекислого газу, ніж від авто. Багато наших електростанцій спалюють викопне паливо для вироблення енергії, яку ми використовуємо. Очевидно, що більше електрики ми споживаємо, то більше енергії потрібно виробляти.

Наголошуйте на покупці енергозберігаючих приладів і завжди шукайте нові способи заощадження енергії.

Скоротити кількість відходів

Промисловість задіяє величезні обсяги енергії для виробництва всього, що ми використовуємо у нашому повсякденному житті. З цього випливає, що, якщо ми зможемо переробити наші відходи, буде потрібно менше енергії для виробництва нових матеріалів. Обов'язково завжди передавайте в переробку все, що можете, від паперу і пластику до батарей.

Відновити природні ресурси

Океани грають життєво важливу роль поглинанні вуглекислого газу, що у атмосфері. Оскільки поглинання діоксиду вуглецю океаном є повільним процесом і може займати сотні років, це явище не може знешкодити величезну кількість газу, яке викидається щодня.

Тим не менш, рослини та дерева також використовують вуглекислий газ під час фотосинтезу для виробництва кисню. Ми не можемо збільшити площу океанів на планеті, однак у наших силах прагнути відновлення та збереження лісів для більшої переробки шкідливого газу.

Інші рішення

Є й інші речі, які можна зробити, щоб допомогти покращити ситуацію з вуглекислим газом, навіть якщо вони непосильні одній звичайній людині. Наприклад, як суспільство, ми повинні продовжувати прагнути вдосконалення технологій на наших електростанціях, щоб споживання енергії не призводило до таких великих викидів вуглекислого газу.

Здавалося б, внесок однієї людини менш істотний, але якщо кожен із нас зробить усе можливе, це зрештою призведе до значного поліпшення довкілля.

1 Людина та клімат.

2 Вступ.

Взаємозв'язок між енергоспоживанням, економічною діяльністю та надходженням

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 збільшувався вміст в атмосфері деяких газових складових, таких як двоокис вуглецю (

Уявлення про те, що клімат міг змінюватися внаслідок викиду в атмосферу двоокису вуглецю, з'явилося не зараз. Арреніус зазначив, що спалювання викопного палива могло призвести до збільшення концентрації атмосферного.

Механізм впливу

Надходження вуглекислого газу до атмосфери

в результаті промислових

викидів.

Основним антропогенним джерелом викидів

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, що розвиваються, значне зростання споживання високоякісних видів палива на душу населення є істотним фактором для 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 чи 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 переважна більшість вироблюваної енергії посідає промисловість, транспорт, обігрів і охолодження будинків. 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 атмосфери, що надходить

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