Aktywność człowieka osiągnęła już taką skalę, że całkowita zawartość dwutlenku węgla w ziemskiej atmosferze osiągnęła maksymalne dopuszczalne wartości. Systemy naturalne – ląd, atmosfera, ocean – znajdują się pod niszczącym wpływem.
Ważne fakty
Zawartość dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej stale rosła w ciągu ostatniego stulecia. Oprócz CO2 wchodzą tam również inne gazy, które nie należą do naturalnych składników globalnego systemu ekologicznego.
Na przykład obejmują one fluorochlorowęglowodory. Te zanieczyszczenia gazowe emitują i pochłaniają promieniowanie słoneczne, które wpływa na klimat planety. Łącznie, CO2, inne związki gazowe, które dostają się do atmosfery, nazywane są gazami cieplarnianymi.
Tło historyczne
Jaka jest ilość dwutlenku węgla w atmosferze? Svante Arrhenius zastanawiał się kiedyś nad tym pytaniem. Był w stanie udowodnić związek między emisją dwutlenku węgla a zmianami klimatycznymi. Naukowiec zwrócił uwagę, że podczas spalania minerałów zawartość dwutlenku węgla w atmosferze drastycznie wzrasta.
Ostrzegł, że wzrost ilości spalanego paliwa może prowadzić do naruszenia równowagi promieniowania Ziemi.
Współczesne realia
Dziś więcej dwutlenku węgla dostaje się do atmosfery podczas spalania paliwa, a także ze względu na zmiany zachodzące w przyrodzie w wyniku wylesiania, wzrostu powierzchni gruntów rolnych.
Mechanizm wpływu dwutlenku węgla na dziką przyrodę
Rosnący poziom dwutlenku węgla w atmosferze powoduje efekt cieplarniany. Jeśli tlenek węgla (IV) jest przezroczysty podczas krótkofalowego promieniowania słonecznego, to pochłania promieniowanie długofalowe, promieniując energię we wszystkich kierunkach. W efekcie zawartość dwutlenku węgla w atmosferze znacząco wzrasta, powierzchnia Ziemi nagrzewa się, a dolne warstwy atmosfery stają się gorące. Wraz z późniejszym wzrostem ilości dwutlenku węgla możliwa jest globalna zmiana klimatu.
Dlatego ważne jest, aby przewidzieć całkowitą ilość dwutlenku węgla w ziemskiej atmosferze.
Źródławpis atmosferyczny
Wśród nich są emisje przemysłowe. Zawartość dwutlenku węgla w atmosferze wzrasta z powodu emisji antropogenicznych. Wzrost gospodarczy zależy bezpośrednio od ilości spalanych zasobów naturalnych, ponieważ wiele branż to przedsiębiorstwa energochłonne.
Wyniki badań statystycznych wskazują, że od końca ubiegłego wieku w wielu krajach nastąpił spadek jednostkowych kosztów energii przy znacznym wzroście cen energii elektrycznej.
Jej efektywne wykorzystanie osiąga się poprzez modernizację procesu technologicznego, pojazdów, zastosowanie nowych technologii w budowie hal produkcyjnych. Niektóre rozwinięte kraje przemysłowe przeszły od rozwoju przemysłu przetwórczego i surowcowego do rozwoju tych obszarów, które są zaangażowane w wytwarzanie produktu końcowego.
Procent dwutlenku węgla w atmosferze nie jest wartością stałą. Przy minimalnym rozwoju bazy produkcyjnej, obecności gęstego lasu, ma minimalną wydajność.
W dużych obszarach metropolitalnych z poważną bazą przemysłową, emisje dwutlenku węgla do atmosfery są znacznie wyższe, ponieważ CO2 jest często produktem ubocznym branż, których działalność spełnia wymagania potrzeby edukacji, medycyny.
W krajach rozwijających się znaczny wzrost zużycia wysokiej jakości paliwa na 1 mieszkańca jest uważany za poważny czynnik przejścia na wyższy standard życia. Pomysł jest obecnie przedstawiany, zgodnie zgdzie możliwy jest dalszy wzrost gospodarczy i poprawa standardów życia bez zwiększania ilości spalanego paliwa.
W zależności od regionu zawartość dwutlenku węgla w atmosferze waha się od 10 do 35%.
Zależność między zużyciem energii a emisją CO2
Zacznijmy od tego, że energia nie jest wytwarzana tylko po to, by ją otrzymać. W rozwiniętych krajach przemysłowych większość jest wykorzystywana w przemyśle, do ogrzewania i chłodzenia budynków oraz do transportu. Badania prowadzone przez największe ośrodki naukowe wykazały, że stosując energooszczędne technologie można uzyskać znaczną redukcję emisji dwutlenku węgla do atmosfery ziemskiej.
Na przykład naukowcy byli w stanie obliczyć, że gdyby Stany Zjednoczone przestawiły się na mniej energochłonne technologie w produkcji dóbr konsumpcyjnych, zmniejszyłoby to ilość dwutlenku węgla przedostającego się do atmosfery o 25%. W skali globalnej zmniejszyłoby to problem efektu cieplarnianego o 7%.
Węgiel w naturze
Analizując problem emisji dwutlenku węgla do atmosfery ziemskiej, zauważamy, że węgiel, który jest jej częścią, jest niezbędny do istnienia organizmów biologicznych. Jego zdolność do tworzenia złożonych łańcuchów węglowych (wiązań kowalencyjnych) prowadzi do pojawienia się cząsteczek białka niezbędnych do życia. Biogeniczny obieg węgla to złożony proces,ponieważ obejmuje nie tylko funkcjonowanie organizmów żywych, ale także przenoszenie związków nieorganicznych między różnymi zbiornikami węgla, a także w ich obrębie.
Należą do nich atmosfera, masa kontynentalna, w tym gleba, a także hydrosfera, litosfera. W ciągu ostatnich dwóch stuleci w układzie biosfera-atmosfera-hydrosfera zaobserwowano zmiany strumieni węgla, które w swej intensywności znacznie przekraczają tempo geologicznych procesów przenoszenia tego pierwiastka. Dlatego musimy ograniczyć się do rozważenia relacji w systemie, w tym gleby.
Poważne badania dotyczące określenia ilościowej zawartości dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej zaczęto prowadzić od połowy ubiegłego wieku. Pionierem w takich obliczeniach był Killing, który pracuje w słynnym obserwatorium Mauna Loa.
Analiza obserwacji wykazała, że na zmiany stężenia dwutlenku węgla w atmosferze wpływa cykl fotosyntezy, niszczenie roślin na lądzie, a także roczna zmiana temperatury w oceanach. Podczas eksperymentów udało się ustalić, że ilościowa zawartość dwutlenku węgla na półkuli północnej jest znacznie wyższa. Naukowcy sugerują, że wynika to z faktu, że większość dochodów antropogenicznych przypada na tę półkulę.
Do analizy pobrano próbki powietrza bez specjalnych metod, dodatkowo nie uwzględniono względnych i bezwzględnych błędów obliczeniowych. Dzięki analizie pęcherzyków powietrza zawartych w rdzeniach lodowcowych naukowcy byli w stanie:ustalić dane o zawartości dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej w zakresie 1750-1960
Wniosek
W ciągu ostatnich stuleci nastąpiły znaczące zmiany w ekosystemach kontynentalnych, przyczyną był wzrost oddziaływania antropogenicznego. Wraz ze wzrostem ilościowej zawartości dwutlenku węgla w atmosferze naszej planety wzrasta efekt cieplarniany, który negatywnie wpływa na istnienie żywych organizmów. Dlatego ważne jest, aby przejść na energooszczędne technologie, które pozwalają na zmniejszenie emisji CO22 do atmosfery.
