Влияние углекислого газа на окружающую среду
Углекислый газ необходим для выживания растений и животных. Однако слишком много углекислого газа может привести к смерти всех живых существ на Земле. Растениям и животным необходимо не только поглощать углекислый газ, но и выделять углекислоту, чтобы поддерживать их жизнедеятельность.
Углекислый газ играет ключевую роль в жизни растений и помогает сохранить тепло на Земле. Повышение уровня углекислого газа в атмосфере, однако, связано с глобальным потеплением.
Ваше предприятие осуществляет выбросы диоксида углерода? Рекомендуем заказать измерение его концентрации.
Углекислый газ и парниковые газы
Углекислый газ является естественным парниковым газом. К другим видам относятся водяной пар, метан и закись азота. Эти газы помогают поддерживать Землю в тепле, поглощая энергию Солнца и перенаправляя энергию обратно на поверхность Земли.
Увеличение количества углекислого газа создает избыток парниковых газов, которые удерживают дополнительное тепло.
Это удерживающее тепло приводит к таянию ледяных шапок и повышению уровня океана, что вызывает затопление.
Углекислые газы и растения
Растения удаляют углекислый газ из атмосферы в процессе, называемом секвестрацией углерода. Двуокись углерода хранится в биомассе, которая затем высвобождается. В большинстве случаев высвобождаемое количество меньше количества, потребляемого растениями.
Фермерские хозяйства, луга и леса считаются источниками или поглотителями диоксида углерода в зависимости от способа их использования. Например, коровы производят метан, а трава на ферме улавливает газ.
Углекислота и здоровье
Углекислый газ необходим для выживания животных. Кислород переносится в ткани организма во время дыхания, а углекислый газ высвобождается. Газ сохраняет нормальный уровень рН крови. Однако слишком большое количество углекислого газа может убить животных.
Если углекислого газа слишком много, он может уменьшить количество кислорода, попадающего в организм.
Любое увеличение или уменьшение количества углекислого газа, находящегося в организме, может привести к почечной недостаточности или коме.
Источники углекислого газа
Горючие ископаемые виды топлива, такие как уголь, газ для электростанций, нефть, транспортные средства и крупная промышленность являются крупнейшим источником углекислого газа. Производство с использованием таких материалов, как железо, сталь, цемент, природный газ, твердые отходы сжигания, известь, аммиак, известняк, кальцинированная сода, алюминий, нефтехимическая промышленность, титан и фосфорная кислота сопровождается выбросами углекислоты.
Углекислый газ составляет почти 85 процентов всех выбросов и образуется при использовании природного газа, нефти и угля. Основными областями, где используются эти виды топлива, являются производство электроэнергии, транспорт, промышленность, а также жилые и коммерческие здания.
Статьи по теме
Хранение отходов: что это, какие есть правила и требования?
Что такое инженерно-экологические изыскания?
Что такое ПДВ в экологии?
Почему уровень CO2 в атмосфере так встревожил ученых?
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Автор фото, AFP
Средний уровень содержания углекислого газа в атмосфере нашей планеты в 2015 году впервые за время наблюдений достиг критической отметки в 400 долей на миллион, сообщила Всемирная метеорологическая организация.
Критический уровень содержания диоксида углерода зафиксировала станция мониторинга воздуха, расположенная на Гавайях.
По словам метеорологов, в последний раз уровень содержания СО2 в атмосфере Земли регулярно поднимался выше 400 долей на миллион в период от трех до пяти миллионов лет назад.
Как предполагают эксперты, содержание углекислого газа в атмосфере не опустится ниже 400 долей на миллион в течение всего 2016 года, а возможно, что и в ближайшие десятилетия.
Что это означает для нас с вами?
Ведущий программы «Пятый этаж» Александр Баранов обсуждает тему с директором программы «Климат и энергетика» Всемирного фонда дикой природы Алексеем Кокориным и старшим научным сотрудником Института экологии растений и животных уральского отделения Российской академии наук Евгением Зиновьевым.
Александр Баранов: 400 частей на миллион для простого человека, который не разбирается в климатических вопросах, но зато учил арифметику в школе, это очень мало. Так же мало, как 200, 100 или 500. Особенно, когда речь идет о газе без цвета и запаха. Почему вдруг так переполошились ученые?
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
Алексей Кокорин: CO2 — это один из газов, создающих парниковый эффект, второй после водяного пара, и главный газ, на концентрацию которого в атмосфере оказывает влияние человек.
И то, что человек не оказывает влияние на содержание водяного пара, не сильно облегчает дело, потому что влияние на содержание CO2 велико, и изотопным анализом доказано, что этот CO2 именно от сжигания топлива.
Это много.
Число очень маленькое, но это на 30% больше, чем 50-60 лет назад. А до этого уровень был постоянен в течение долгого времени, имеются данные прямых измерений.
А.Б.:Ученые сейчас согласны с тем, что CO2 влияет на изменение климата, а не наоборот? Какое-то время назад некоторые ученые говорили, что на рост выброса углекислого газа влияет нагревание океана. А человек, по сравнению с океаном, выбрасывает намного меньше CO2 в атмосферу. Каков сейчас консенсус по этому поводу?
А.К.: Консенсус практически полный. Я упомянул изотопный анализ, потому что в прошлом, и это тоже доказано, сначала менялась температура, а потом концентрация CO2.
Это было в переходный период между ледниковыми периодами и в других случаях. Корреляция шла в такой последовательности. Здесь корреляция идет в другой последовательности. Но главное, есть доказательства изотопного анализа. Тут консенсус есть.
Евгений Зиновьев: Я не климатолог, я палеонтолог.
У нас в институте мы наблюдаем на севере, в Арктике, повышение как содержания CO2, и это показано нашими коллегами дендрохронологами, так и сопутствующие изменения — это наступление границы леса. У нас проводится мониторинг ландшафтов северной части Западно-Сибирской равнины и Полярного и приполярного Урала, и на протяжении последних сорока лет северная граница леса смещается к северу.
Это еще не достигает границ, которые были в климатический оптимум голоцена, когда древесная растительность достигала среднего Ямала, но процесс идет в том направлении и опосредованно связан с потеплением климата. Древесные растения занимают постепенно территории, от которых они когда-то отступили.
То потепление, которое мы сейчас наблюдаем — не самое значительное, сейчас не самый теплый климат. Я могу сравнивать с недавним геологическим прошлым — последние 130-140 тысяч лет. Этот период называется Микулинское межледниковье, и тогда растения и теплолюбивые животные продвигались к северу гораздо дальше, чем сейчас.
В наше время, по объективным данным, пока еще такие уровни не достигнуты. Но то потепление было очень кратковременным, всего около 5 тысяч лет. Потом оно сменилось похолоданием, потом опять потеплением, и потом наступил длительный холодный период, зырянское оледенение, которое тоже делилось на более теплые и более холодные эпохи. Тогда начал формироваться скандинавский ледниковый щит.
А.Б.:То есть вы говорите о похолодании в Средневековый период?
Е.З.: Это вы говорите про исторические времена, а я имею в виду более ранние границы. Это поздний плейстоцен.
А.Б.:А какие выводы из этого делать нам, неспециалистам? Противники теории глобального потепления, вызванного человеческой деятельностью, говорят, что мы просто находимся в периоде определенного цикла и с этим связаны различные колебания концентрации CO2.
Углекислый газ — пища для растений.
В процессе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ, выделяют в атмосферу кислород, и чем выше содержание углекислого газа, тем активнее растения начинают его потреблять и тем быстрее они растут.
Е.З.: Развития древесной растительности не наблюдается, наоборот. В Северной Америке, южной Европе леса горят, лесная растительность деградирует, идет аридизация, осушение климата. Легкие планеты сокращаются.
А.Б.:А почему это происходит? По идее, они должны расширяться?
Е.З.: Климат — многовекторная система, могут быть разные факторы, которые мы не всегда можем учитывать. Существует точка зрения, что начнут таять ледники, что связано с потеплением климата, а это происходит.
Деградирует и Гренландский ледниковый щит, и в Арктике то высвободившееся большое количество пресной воды может изменить направление движения Гольфстрима. Тогда эта печка для Европы перестанет обогревать север Европы, и там снова начнется образование ледников.
Это будет очень плохо.
Резкое потепление может дать толчок резкому похолоданию. Ледниковая шапка аккумулирует воду, начинается иссушение климата. Исчезают сплошные леса, образуются редкостойные леса. Климат становится сухой, холодный, континентальный, и он таким становится не только в Сибири, но и в Европе тоже.
Все очень сложно и взаимосвязано. Я не стал бы это упрощать, надо учитывать и современный фактор — увеличение выбросов CO2, связанное с промышленной деятельностью человека, с наличием большого количества производств, машин и так далее — с этим не поспоришь. Особенно в крупных мегаполисах, где сосредоточены большие производства.
Но другой вопрос, какие последствия это будет иметь. Человечество привыкло жить в определенных комфортных условиях. Если начнется увеличение или уменьшение уровня мирового океана, то начнутся катастрофы. Их может спровоцировать антропогенное воздействие. Человечество не настолько мало, чтобы не влиять на природную обстановку.
Оно стало геологическим фактором, а не только биологическим, оно меняет более фундаментальные вещи в биосфере, в земной коре.
А.Б.:Допустим, человечество сможет сократить выброс CO2. Но это лишь один из факторов, и не самый большой. Может ли это что-то изменить, привести к какому-то резкому улучшению ситуации?
А.К.:Очень важно, с точки зрения физики атмосферы и океана, понимать, что происходит. Происходят два процесса: это процесс естественной изменчивости климата — солнце, самое наглядное, сложные периодические процессы в океане, Атлантическом, Тихом.
Есть и более изученные вещи — перетоки тепла из атмосферы в океан и обратно, которые носят цикличный характер. Эти циклические процессы накладываются на постоянное воздействие, которое носит линейный характер.
За XXI век ожидается повышение температуры в лучшем случае на два градуса, но реально — на три или три с половиной. И при этом циклически будут происходит похолодания и потепления, причем потепления — гораздо быстрее.
И совершенно не очевидно, что увеличение числа опасных гидрологических явлений при понижении температуры станет меньше.
А.Б.:Это очень сложно понять человеку, который не занимается этой проблемой и в основном смотрит научно-популярные передачи, где эти вопросы примитивизируются, упрощаются, но простые аргументы действуют на сознание простого человека, который смотрит на это со стороны.
Когда ему дают график изменения температуры в XX веке и говорят: смотрите, пока человек особенно не влиял на атмосферу, температура поднималась, а когда он начал влиять, когда индустриализация была более мощной после 1940 до 1970 года, когда ситуация должна была ухудшиться, мы наблюдали похолодание.
На основе таких графиков люди говорят, что человек на самом деле не влияет, есть какие-то более мощные факторы, не зависящие от нас. Поэтому разговоры про роль человека в глобальном потеплении — миф, за которым стоят те, кому это выгодно.
Е.З.: Начитает срабатывать кумулятивный эффект, воздействие человека идет по нарастающей. На каком-то этапе оно может не проявляться, но потом, по мере увеличения концентрации CO2, парниковых газов, оно рано или поздно проявляется фактически по всему земному шару. Как в развитых районах, так и на севере, в Арктике.
Антропогенный фактор накладывается на факторы астрономические, связанные с орбитой движения Земли, цикличность сильно проявляется и так далее. И когда все друг на друга накладывается, могут произойти совершенно непредсказуемые события.
И антропогенное воздействие будет все увеличиваться, даже если будут введены ограничения на производство и так далее. Очень много выпускается автомобилей, которые загрязняют атмосферу очень сильно. И другие факторы. Они никуда не уйдут.
А травяная и древесная растительность не увеличивается, а, наоборот, происходит деградация лесного покрова.
А.
Б.:Но мы видели и сообщения другого рода, что в Бразилии вдруг начали расти леса Амазонки.
Е.З.: Это есть, но вы посмотрите, что в Америке творится? На юго-западе, в Калифорнии? Там массовые лесные пожары. Нужно время, чтобы после пожара лес восстановился. После пожара несколько лет проходит, прежде чем лес начинает подрастать. А где сухо, он просто перестает расти. Лес превращается в степь, пустыню и так далее.
А.Б.:Это серьезные факторы, но для обыденного сознания трудно это совместить с его собственной деятельностью. Можно придерживаться теории, что деятельность человека — это последняя капля, которая может перевесить экологический баланс на фоне более серьезных факторов. Но когда говорят, что есть такой фактор, как пятна на Солнце, активизация Солнца, который представляет собой мощный источник энергии, по сравнению с которым вся наша деятельность — мелочь, даже сравнивать невозможно.
Тоже показывают графики — когда Солнце активно, температура повышается, а когда менее активно — понижается, все это коррелируется.
Потом говорят, что все зависит от того, по какой орбите Земля движется. Если орбита эллиптическая — становится холоднее. И когда все это человеку говорят, он думает: ну что по сравнению с такими космическими явлениями наши несчастные выбросы в атмосферу. Как можно убедить человека, что мы своими действиями можем этот баланс нарушить?
Е.З.:Надо как-то убеждать, потому что это действительно фактор не последний. Например, леса горят и без человека — сухие грозы и так далее. Но человеческая деятельность этому способствует. Каждый должен начинать с себя. Люди должны понимать, что от них многое зависит.
Один человек может сказать: я буду делать, что считаю нужным, все равно от меня ничего не зависит. Но людей — миллионы, и если каждый так будет считать, от этого лучше не будет. Косность человеческого мышления существует, к сожалению.
А.Б.:Как убедить человека, что его машина, на которой он проедет лишние пять километров, тоже влияет на климат, даже на фоне того, что Земля на эллиптической орбите, а не на какой-то другой?
А.
К.: Российские климатологи, и не только российские, задумывались, как это наглядно показать. Вероятные реакции Солнца лет через 15-20 с высокой вероятностью снизят температуру на земном шаре примерно на 0,25 градуса. А антропогенное воздействие — как минимум на два градуса. Так же было и в 30-40 годы ХХ века.
И еще характерная вещь такая: прогреваются и стратосфера, и тропосфера. То есть у вас как бы пленка парниковая, и, если греется над пленкой и под пленкой, значит — лампочка стала греть сильнее. А если под пленкой греется, а над пленкой холодает — значит, пленка стала толще. Вот как-то так наглядно можно попытаться объяснить.
А.Б.:Вы допускаете вероятность, что мы действительно находимся между двумя ледниковыми периодами и что-то произойдет, и начнется похолодание на Земле?
Е.З.: Ваш вопрос говорит о том, что мы с коллегой говорим плохо. Безусловно, мы находимся между двумя ледниковыми периодами, тем, который закончился примерно 300 тыс лет назад, и тем, который начнется через несколько тысяч лет — может быть 20, может быть, 100.
Об этом мой коллега как климатолог знает лучше. Но это будет абсолютно точно. Мы говорим об иных временных масштабах. В этих масштабах влияние человека на глобальное потепление не может рассматриваться, это сотни тысяч лет.
А.Б.:То есть мы можем до этого похолодания не дожить?
Е.З.: К сожалению, точно не доживем до глобального похолодания, даже из наших правнуков никто не доживет. Будут ли периоды похолодания в течение XXI века? Да, наверное будут. Мы живем в эпоху наложения различных вариаций, в том числе солнечных, на глобальный тренд.
_____________________________________________________________
Загрузить подкаст передачи «Пятый этаж» можно здесь.
Изменение климата: атмосферный углекислый газ
Согласно анализу, проведенному Лабораторией глобального мониторинга NOAA, в 2021 году глобальное среднее содержание углекислого газа в атмосфере составило 414,72 частей на миллион (для краткости «промилле»), установив новый рекордно высокий уровень, несмотря на продолжающееся экономическое бремя со стороны COVID-19 пандемия.
Фактически, скачок на 2,58 промилле по сравнению с 2021 годом составляет 5-е место по величине годового прироста в 63-летнем отчете NOAA.
Современные записи уровней углекислого газа в атмосфере начались с наблюдений, сделанных в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайях. На этом графике показаны среднемесячные измерения углекислого газа станцией с 1960 частей на миллион (ppm). Сезонный цикл максимумов и минимумов (небольшие пики и долины) обусловлен летним ростом и зимним упадком растительности Северного полушария. Долгосрочная тенденция к повышению уровня углекислого газа обусловлена деятельностью человека. Изображение NOAA Climate.gov, основанное на данных лаборатории глобального мониторинга NOAA.
Концентрация углекислого газа растет в основном из-за ископаемого топлива, которое люди сжигают для получения энергии. Ископаемые виды топлива, такие как уголь и нефть, содержат углерод, который растения извлекают из атмосферы посредством фотосинтеза на протяжении многих миллионов лет; мы возвращаем этот углерод в атмосферу всего за несколько сотен.
С середины 20-го века ежегодные выбросы от сжигания ископаемого топлива увеличивались каждое десятилетие, в среднем с 3 миллиардов тонн углерода (11 миллиардов тонн углекислого газа) в год в 1960-х годов до 9,5 миллиардов тонн углерода (35 миллиардов тонн углекислого газа) в год в 2010-х годах, согласно данным Global Carbon Update 2021 .
Эксперты по углеродному циклу подсчитали, что естественные «поглотители» — процессы удаления углерода из атмосферы — на суше и в океане поглотили примерно половину углекислого газа, который мы ежегодно выбрасываем в атмосферу в десятилетие 2011–2020 годов. Поскольку мы выбрасываем в атмосферу больше углекислого газа, чем могут удалить естественные процессы, количество углекислого газа в атмосфере увеличивается с каждым годом.
Чем больше мы превышаем то, что естественные процессы могут удалить в данном году, тем быстрее растет концентрация углекислого газа в атмосфере. В 1960-х глобальные темпы роста содержания углекислого газа в атмосфере составляли примерно 0,8 ± 0,1 промилле в год.
В течение следующих полувека ежегодные темпы роста утроились, достигнув 2,4 промилле в год в 2010-х годах. Ежегодная скорость увеличения содержания углекислого газа в атмосфере за последние 60 лет примерно в 100 раз выше, чем предыдущие естественные увеличения, такие как те, которые произошли в конце последнего ледникового периода 11 000–17 000 лет назад.
Количество углекислого газа в атмосфере (синяя линия) увеличилось вместе с выбросами человека (серая линия) с начала промышленной революции в 1750 году. Выбросы медленно росли примерно до 5 миллиардов тонн в год в середине 20-х годов -го века, прежде чем к концу века резко возрастет до более чем 35 миллиардов тонн в год. График NOAA Climate.gov, адаптированный из оригинала доктора Ховарда Даймонда (NOAA ARL). Атмосферный CO 2 данные NOAA и ETHZ. СО 2 Данные о выбросах из «Нашего мира в данных» и Глобального углеродного проекта.
Почему двуокись углерода имеет значение
Углекислый газ является самым важным парниковым газом на Земле: газ, который поглощает и излучает тепло.
Другая причина важности двуокиси углерода в земной системе заключается в том, что она растворяется в океане, как газировка в банке содовой. Он реагирует с молекулами воды, образуя угольную кислоту и понижая pH океана (повышая его кислотность). С начала промышленной революции pH поверхностных вод океана упал с 8,21 до 8,10.
( слева ) Здоровая морская улитка имеет прозрачную раковину с плавно очерченными гребнями. ( справа ) Скорлупа, подвергшаяся воздействию более кислых, коррозионных вод, мутная, рваная, испещренная «перегибами» и слабыми местами. Фотографии предоставлены Ниной Беднарсек, NOAA PMEL.
Углекислый газ в прошлом и будущем
Естественное увеличение концентрации углекислого газа периодически повышало температуру Земли во время циклов ледникового периода в течение последних миллионов лет или более. Эпизоды потепления (межледниковья) начались с небольшого увеличения приходящего солнечного света в северном полушарии из-за изменений орбиты Земли вокруг Солнца и ее оси вращения. (Более подробную информацию см. в разделе «Циклы Миланковича и ледниковые периоды» нашей статьи «Изменение климата: поступающий солнечный свет».) Это небольшое количество дополнительного солнечного света вызвало небольшое потепление.
На основе пузырьков воздуха, попавших в ледяные керны толщиной в милю, и других палеоклиматических данных мы знаем, что во время циклов ледникового периода за последний миллион лет или около того содержание углекислого газа в атмосфере никогда не превышало 300 частей на миллион. До начала промышленной революции в середине 1700-х годов содержание углекислого газа в атмосфере составляло 280 частей на миллион или меньше.
Глобальный атмосферный диоксид углерода (CO 2) в частях на миллион (ppm) за последние 800 000 лет на основе данных о ледяных кернах (фиолетовая линия) по сравнению с концентрацией 2021 года (темно-фиолетовая точка). Пики и долины на линии отражают ледниковые периоды (низкое содержание CO 2 ) и более теплые межледниковья (более высокий уровень CO 2 ).
На протяжении всего этого времени концентрация CO 2 никогда не превышала 300 частей на миллион (светло-фиолетовая точка, между 300 000 и 400 000 лет назад). Увеличение за последние 60 лет в 100 раз быстрее, чем предыдущий естественный прирост. Фактически, в масштабе геологического времени увеличение от конца последнего ледникового периода до настоящего времени выглядит практически мгновенным. График NOAA Climate.gov на основе данных Lüthi, et al., 2008, палеоклиматологической программы NOAA NCEI.
К тому времени, когда в 1958 году в вулканической обсерватории Мауна-Лоа начались непрерывные наблюдения, глобальное содержание углекислого газа в атмосфере составляло уже 315 частей на миллион. Уровни углекислого газа сегодня выше, чем когда-либо в истории человечества. Фактически, в последний раз количество углекислого газа в атмосфере было таким высоким более 3 миллионов лет назад, во время теплого периода среднего плиоцена, когда глобальная температура поверхности была на 4,5–7,2 градуса по Фаренгейту (2,5–4 градуса по Цельсию) выше, чем во время теплого периода.
доиндустриальная эпоха. Уровень моря был как минимум на 16 футов выше, чем в 1900 и, возможно, на целых 82 фута выше.
Если глобальный спрос на энергию будет продолжать быстро расти и мы будем удовлетворять его в основном за счет ископаемого топлива, выбросы углекислого газа человеком могут достичь 75 миллиардов тонн в год или более к концу века. Содержание углекислого газа в атмосфере может составлять 800 частей на миллион или выше — таких условий на Земле не наблюдалось почти 50 миллионов лет.
Вероятные будущие социально-экономические траектории ежегодных выбросов углекислого газа (слева) и результирующих концентраций углекислого газа в атмосфере (справа) до конца века. А общая социально-экономическая траектория представляет собой внутренне непротиворечивый набор предположений о будущем росте населения, глобальной и региональной экономической активности и технологических достижениях. Модели используют эти пути для прогнозирования ряда возможных будущих выбросов углекислого газа; для простоты изображение показывает только среднее значение.
Дополнительная информация о двуокиси углерода
Наблюдения NOAA за двуокисью углерода
Информационный бюллетень по углеродному циклу
Выбросы углекислого газа по странам с течением времени
Сравнение парниковых газов по их потенциалу глобального потепления . Дюфрен, Т. Фишефет, П. Фридлингштейн, X. Гао, В. Дж. Гутовски, Т. Джонс, Г. Криннер, М. Шонгве, К. Тебальди, А.Дж. Уивер и М. Венер, 2013 г.: Долгосрочное изменение климата: прогнозы, обязательства и необратимость. В: Изменение климата 2013: Основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тигнор, С.К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П.М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.
X. Лан, Б. Д. Холл, Г. Даттон, Дж. Мюле и Дж. В. Элкинс. (2020). Состав атмосферы [в Состояние климата в 2018 г., Глава 2: Глобальный климат]. Специальное онлайн-приложение к Бюллетеню Американского метеорологического общества, том 101, № 8, август 2020 г. Барнола, У. Зигенталер, Д. Рейно, Ж. Жузель, Х. Фишер, К. Кавамура и Т.Ф. Стокер. (2008). Рекорд концентрации углекислого газа с высоким разрешением за 650 000–800 000 лет до настоящего времени. Природа , Том. 453, стр. 379-382. дои: 10.1038/природа06949.
Океанографический институт Вудс-Хоул. (2015). Введение в закисление океана. По состоянию на 4 октября 2017 г.
Линдси, Р. (2009). Климат и энергетический баланс Земли. По состоянию на 4 октября 2017 г.
Воздействие двуокиси углерода на человека и окружающую среду
Введение
Хотя двуокись углерода (CO2) необходима для выживания растений и животных, ее слишком высокая концентрация в атмосфере может иметь разрушительные последствия.
Доказано, что CO2 вносит значительный вклад в загрязнение воздуха, играя существенную роль в парниковом эффекте. Это потому, что углекислый газ улавливает радиацию на уровне земли, в результате чего образуется озон на уровне земли. Это предотвращает охлаждение земли ночью и нагревает океанские воды.
Что такое углекислый газ?
Co2 является стандартным парниковым газом, естественным образом присутствующим в атмосфере, на его долю приходится около 75% выбросов в воздух, которым мы дышим. Однако он может жить в атмосфере тысячи лет. Исследования также показывают, что уровень концентрации углекислого газа вырос до 355 частей на миллион (частей на миллион) по сравнению с 270 частями на миллион, зарегистрированными в 1700-х годах.
Этот природный негорючий газ гарантирует, что наша планета останется пригодной для жизни, поддерживая атмосферную температуру, хотя его постепенное увеличение в атмосфере вносит значительный вклад в глобальное потепление. В последнее столетие это грозило нарушить климат Земли, поскольку глобальные температуры постепенно повышались.
Избыток CO2 влияет как на жизнь человека, так и на растения. Pixabay
Первичные источники выбросов двуокиси углерода
В то время как деятельность человека, такая как сжигание угля, вырубка лесов и потребление газа, вносит значительный вклад в концентрацию двуокиси углерода в атмосферу, этот парниковый газ поступает из различных источников, включая:
Разложение и дыхание
Дыхание и разложение — это естественные процессы, связанные с обменом углекислого газа и кислорода между кровью животных и окружающей средой. Дыхание происходит на клеточном уровне, при этом углекислый газ выделяется в атмосферу животными и растениями.
Каждая живая клетка должна дышать, чтобы производить энергию, необходимую для выживания, в процессе, широко известном как клеточное дыхание. Этот процесс создает столь необходимую энергию для роста организмов за счет соединения атмосферного кислорода с глюкозой. Однако, когда глюкоза и CO2 объединяются, они образуют энергию и углерод.
Это приводит к увеличению концентрации углекислого газа в воздухе.
Дыхание также является процессом разложения органических организмов. Этот процесс приводит к выделению в воздух воды и углекислого газа. Это потому, что разлагающие бактерии разрушают как растения, так и другие живые организмы, высвобождая CO2 в атмосферу, где он доступен зеленым растениям для фотосинтеза.
Человеческая деятельность является основным источником атмосферного CO2.
Выветривание карбонатных пород
С геологическим временем известняк подвергается воздействию атмосферы из-за дождя. Это потому, что угольная кислота образуется при растворении СО2 в воде. Он растворяет карбонатные породы и выделяет в атмосферу больше углекислого газа.
Сжигание лесов и ископаемого топлива
Человеческая деятельность, такая как вырубка лесов, сжигание угля, бензина и газа, составляет не менее 87% выбросов CO2 в воздух. В процессе сгорания углерод, присутствующий в ископаемом топливе, объединяет кислород воздуха с образованием воды и углекислого газа.
Это связано с тем, что природное углеводородное топливо при сгорании выделяет воду и СО2.
Помимо выброса большего количества углекислого газа в атмосферу при сжигании угля и деревьев, вырубка лесов влияет на уровень СО2 в атмосфере более глубоким образом. Это потому, что деревья потребляют атмосферный углекислый газ посредством фотосинтеза. Это означает, что чем меньше деревьев, тем больше углекислого газа остается в атмосфере.
При сжигании ископаемого топлива в атмосферу выбрасывается больше углерода.
Отрасли с интенсивным использованием углекислого газа
По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), углекислый газ является наиболее значительным парниковым газом, выделяемым в результате использования ископаемого топлива и воздействия человека на лесное хозяйство. Исследования показывают, что деятельность человека ежедневно способствует выбросу в атмосферу 110,5 миллионов тонн CO2. НАСА также отметило, что промышленная деятельность человека увеличила уровень CO2 в атмосфере с 280 до 400 частей на миллион за последние полтора столетия.
Хотя многие страны признают, что изменение климата является серьезной проблемой, большинство из них все еще борются за сокращение выбросов углерода даже после подписания Парижского соглашения 2016 года. Это все из-за этих пяти ведущих углеродоемких отраслей.
Производство энергии
Сжигание ископаемого топлива для производства энергии является крупнейшим источником выбросов CO2 в атмосферу. По данным UNEP (Объединенная национальная программа по окружающей среде), на ископаемое топливо приходится три четверти выбросов CO2 человеком. Однако энергия, полученная от сжигания ископаемого топлива, необходима для производства тепла, электричества и энергии, используемой в производстве, строительстве, домах и офисах.
Основной вид ископаемого топлива, используемого для производства энергии, включает нефть, уголь и природный газ. На эти ископаемые виды топлива приходится 20%, 43% и 36% выбросов углерода соответственно. В 2017 году в Китае наблюдался ожидаемый всплеск выбросов углерода, поскольку сжигание угля после засухи осушило большинство рек и повлияло на выработку гидроэлектроэнергии.
Лесное хозяйство, сельское хозяйство и другие виды землепользования
Вырубка лесов, сельское хозяйство, животноводство и преобразование лесных угодий способствуют основным выбросам углерода. Однако их влияние на уровни выбросов углерода двоякое. Например, вырубка лесов для превращения их в сельскохозяйственные угодья сокращает количество деревьев, что может значительно сократить выбросы углекислого газа в атмосферу. Кроме того, животноводство выбрасывает в воздух углекислый газ и другие газы.
Транспорт
Транспортный сектор является еще одним крупным виновником выбросов углерода в атмосферу. Согласно отчету за 2010 год, транспортировка людей и товаров производит около 22% выбросов углерода за счет сжигания ископаемого топлива. Это связано с тем, что этот сектор является энергоемким и использует нефтяное топливо, такое как дизельное топливо, бензин и керосин. Это объясняет, почему выбросы углерода, связанные с транспортом, быстро росли с 1990-х годов, увеличившись на 45% за последние два десятилетия.
На автомобильный транспорт приходится около 72% выбросов углекислого газа, связанных с транспортной отраслью, при этом значительными источниками выбросов являются грузовые автомобили, автомобили и малотоннажные грузовики. Помимо автомобильных транспортных средств, глобальная авиация и морские перевозки также вносят свой вклад в выбросы углекислого газа в атмосферу. На морские перевозки приходится 14% выбросов углекислого газа от транспорта, в то время как глобальная авиация производит около 11%.
Промышленный сектор
На долю промышленных процессов приходится около 20% выбросов CO2, связанных с ископаемым топливом. Эти процессы включают строительство, сельское хозяйство, добычу полезных ископаемых, извлечение лития, сельское хозяйство и производство. Тем не менее, производство является наиболее значительным вкладчиком среди четырех.
Человеческая деятельность является основным источником атмосферного CO2.
Как выбросы углекислого газа влияют на нашу планету
В то время как воздействие СО2 имеет несколько преимуществ для растений и жизни человека, слишком большое количество углекислого газа может негативно сказаться на вашем здоровье.
Это включает головокружение, головные боли, беспокойство, затрудненное дыхание, усталость, судороги, повышение артериального давления и учащение пульса. Повышение уровня углекислого газа в атмосфере может также привести к более разрушительным последствиям для окружающей среды, в том числе:
Изменение климата
Чем больше СО2 попадает в атмосферу, тем больше тепла попадает в окружающую среду. Это способствует повышению глобальной температуры и влияет на изменение климата. Это приводит к экстремальным погодным явлениям, таким как лесные пожары, тропические штормы, аномальная жара и сильная засуха, негативно влияющим на урожайность и нарушающим естественные привычки животных.
Вызывают респираторные заболевания у людей
Выбросы углерода напрямую влияют на жизнь человека, вызывая больше респираторных осложнений из-за увеличения загрязнения воздуха. Что еще хуже, выбросы углерода убивают некоторые виды животных и уничтожают продукты питания, что сильно влияет на людей.
Изменяет жизнь растений
По мнению ученых из Вашингтонского университета, выбросы углекислого газа влияют на рост растений, хотя они необходимы для роста. Эти ученые предполагают, что в атмосфере слишком много углекислого газа, что приводит к утолщению листьев. Эти толстые листья не очень эффективны для снижения уровня углекислого газа в атмосфере, что может привести к катастрофическим последствиям.
Как мы можем сократить выбросы CO2 в атмосферу
Согласно Парижскому соглашению по климату 2016 года, правительства должны работать вместе, чтобы ограничить глобальное потепление, чтобы оно оставалось ниже 200 градусов по Цельсию выше доиндустриального уровня. Однако для этого нам необходимо сократить выбросы CO2 и удалить больше углерода из атмосферы. Многие модели климат-контроля показывают, что к 2050 году нам необходимо удалить или сохранить миллиарды метрических тонн CO2, сократив при этом углеродный след.
Удаление углерода из атмосферы может потребовать различных усилий, от управления земельными ресурсами до использования новых технологий.
Однако еще неизвестно, смогут ли эти модели климат-контроля удалять углекислый газ из атмосферы в необходимых масштабах в ближайшие десятилетия. Эти усилия включают:
Больше лесов
Помимо естественного удаления CO2 из воздуха посредством фотосинтеза, деревья также хранят углерод, удаленный из атмосферы. Таким образом, восстановление, расширение и управление лесами позволяет нам использовать возможности фотосинтеза для контроля климата.
Фермы — мощный инструмент
Почва может естественным образом накапливать углерод, хотя сельскохозяйственная почва истощается из-за интенсивного использования. Поскольку сельскохозяйственные угодья очень обширны, даже небольшое увеличение количества углерода, хранящегося в земле на акр, может иметь большое значение. Почвенный углерод также полезен для владельцев ранчо и фермеров, поскольку он повышает урожайность и здоровье почвы. К счастью, есть много способов увеличить содержание углерода в почве, включая посадку деревьев и использование компоста в сельском хозяйстве.