A légköri levegő főbb gázainak szerepe és jelentősége. Föld légköre - Szén-dioxid a Föld légkörében A szén-dioxid a légkörbe kerül

Nagyon nagy. Szén-dioxid részt vesz a bolygó összes élő anyagának kialakulásában, és a víz- és metánmolekulákkal együtt létrehozza az úgynevezett "üvegház (üvegház) hatást".

szén-dioxid érték ( CO 2, dioxid vagy szén-dioxid) a bioszféra életében elsősorban a fotoszintézis folyamatának fenntartásából áll, amelyet a növények hajtanak végre.

Lény üvegházhatású gázok, a levegőben lévő szén-dioxid befolyásolja a bolygó hőcseréjét a környező térrel, számos frekvencián hatékonyan blokkolja a visszasugárzott hőt, így részt vesz a kialakulásában.

Az utóbbi időben megnőtt a levegő szén-dioxid koncentrációja, ami ahhoz vezet.

A szén (C) a légkörben főleg szén-dioxid (CO 2) és kis mennyiségben metán (CH 4), szén-monoxid és egyéb szénhidrogének formájában található meg.

A légköri gázok esetében a "gáz élettartama" fogalmát használják. Ez az az idő, amely alatt a gáz teljesen megújul, pl. az az idő, ami alatt annyi gáz kerül a légkörbe, amennyi benne van. Tehát a szén-dioxid esetében ez az idő 3-5 év, a metán esetében - 10-14 év. A CO néhány hónapon belül CO 2 -dá oxidálódik.

A bioszférában a szén jelentősége nagyon nagy, mivel minden élő szervezet része. Az élőlényeken belül a szén redukált formában, a bioszférán kívül pedig oxidált formában található. Így kialakul az életciklus kémiai cseréje: CO 2 ↔ élőanyag.

Szénforrások a légkörben.

Az elsődleges szén-dioxid forrása, amelynek kitörése során az a légkörbe kerül nagy mennyiség gázok. Ennek a szén-dioxidnak egy része az ősi mészkövek hőbomlásából származik különböző metamorf zónákban.

A szén a szerves maradványok anaerob bomlása következtében metán formájában is bejut a légkörbe. A metán oxigén hatására gyorsan szén-dioxiddá oxidálódik. A légkörbe jutó metán fő szállítói a trópusi erdők és.

A légköri szén-dioxid viszont más geoszférák szénforrása -, a bioszféra és.

A CO 2 migrációja a bioszférában.

A CO 2 migrációja kétféleképpen megy végbe:

Az első módszernél a CO 2 a fotoszintézis során felszívódik a légkörből, és részt vesz a szerves anyagok képződésében, majd ásványi anyagok formájában eltemetve: tőzeg, olaj, olajpala.

A második módszerben a szén részt vesz a karbonátok előállításában a hidroszférában. A CO 2 H 2 CO 3-ba, HCO 3 -1-be, CO 3 -2-be kerül. Ezután a kalcium (ritkábban magnézium és vas) részvételével a karbonátok kiválása biogén és abiogén módon történik. Vastag mészkövek és dolomitrétegek jelennek meg. A.B. szerint Ronov szerint a szerves szén (Corg) és a karbonátszén (Ccarb) aránya a bioszféra történetében 1:4 volt.

Hogyan zajlik le a szén geokémiai körforgása a természetben, és hogyan kerül vissza a szén-dioxid a légkörbe?

Az emberi tevékenység már elérte azt a mértéket, hogy a Föld légkörének összes szén-dioxid-tartalma elérte a megengedett legnagyobb értékeket. A természeti rendszerek – szárazföld, légkör, óceán – pusztító hatás alatt állnak.

Fontos tények

Ilyenek például a fluor-klór-szénhidrogének. Ezek a gázszennyeződések kibocsátják és elnyelik a napsugárzást, ami hatással van a bolygó éghajlatára. A CO 2 -t, más, a légkörbe kerülő gáznemű vegyületeket együtt üvegházhatású gázoknak nevezzük.

Történeti hivatkozás

Arra figyelmeztetett, hogy az elégetett üzemanyag mennyiségének növekedése a Föld sugárzási egyensúlyának megsértéséhez vezethet.

Modern valóságok

Ma több szén-dioxid kerül a légkörbe az üzemanyag elégetésekor, illetve az erdőirtás és a mezőgazdasági területek növekedése miatt a természetben bekövetkező változások miatt.

A szén-dioxid vadvilágra gyakorolt ​​hatásának mechanizmusa

A légkörben lévő szén-dioxid növekedése üvegházhatást okoz. Ha a szén-monoxid (IV) átlátszó a rövidhullámú napsugárzás során, akkor a hosszúhullámú sugárzást elnyeli, energiát sugározva minden irányba. Ennek hatására a légkör szén-dioxid tartalma jelentősen megnő, a Föld felszíne felmelegszik, a légkör alsó rétegei felforrósodnak. A szén-dioxid mennyiségének ezt követő növekedésével globális klímaváltozás lehetséges.

Éppen ezért fontos megjósolni a Föld légkörében található szén-dioxid teljes mennyiségét.

A légkörbe való kibocsátás forrásai

Ezek közé tartozik az ipari kibocsátás. A légkör szén-dioxid-tartalma az antropogén kibocsátások miatt növekszik. A gazdasági növekedés közvetlenül függ az elégetett természeti erőforrások mennyiségétől, mivel sok iparág energiaintenzív vállalkozás.

eredmények statisztikai tanulmányok azt jelzik, hogy a múlt század vége óta számos országban csökkentek a fajlagos energiaköltségek és jelentősen emelkedtek a villamosenergia-árak.

Hatékony felhasználása korszerűsítéssel érhető el technológiai folyamat, Jármű, új technológiák alkalmazása a gyártóműhelyek építésében. Egyes fejlett ipari országok a feldolgozó- és nyersanyagipar fejlesztésétől a végtermék előállításával foglalkozó területek fejlesztése felé mozdultak el.

A komoly ipari bázissal rendelkező nagyvárosokban lényegesen magasabb a légkörbe kerülő szén-dioxid-kibocsátás, mivel a CO 2 gyakran olyan iparágak mellékterméke, amelyek tevékenysége az oktatás és az orvostudomány igényeit elégíti ki.

BAN BEN fejlődő országok az 1 lakosra jutó jó minőségű tüzelőanyag-felhasználás jelentős növekedését komoly tényezőnek tekintik a magasabb életszínvonalra való átállás szempontjából. A felvetett ötlet az, hogy a folyamatos gazdasági növekedés és az életszínvonal javulása lehetséges az elégetett üzemanyag mennyiségének növelése nélkül.

A légkör szén-dioxid-tartalma régiótól függően 10-35%.

Az energiafogyasztás és a CO2-kibocsátás kapcsolata

Kezdjük azzal, hogy az energiát nem csak a befogadás kedvéért állítják elő. A fejlett ipari országokban nagy részét az iparban, épületek fűtésére-hűtésére, valamint közlekedésre használják. őrnagy által végzett kutatás tudományos központok, kimutatta, hogy energiatakarékos technológiák alkalmazásával jelentős mértékben csökkenthető a föld légkörébe történő szén-dioxid-kibocsátás.

Például a tudósok ki tudták számolni, hogy ha az Egyesült Államok kevésbé energiaigényes technológiákra tér át a fogyasztási cikkek gyártásában, az 25%-kal csökkentené a légkörbe jutó szén-dioxid mennyiségét. Világviszonylatban ez 7%-kal csökkentené az üvegházhatás problémáját.

szén a természetben

A Föld légkörébe történő szén-dioxid-kibocsátás problémáját elemezve megjegyezzük, hogy az ennek részét képező szén létfontosságú a biológiai szervezetek létezéséhez. Összetett szénláncokat (kovalens kötéseket) képező képessége az élethez szükséges fehérjemolekulák megjelenéséhez vezet. A biogén szénkörforgás összetett folyamat, hiszen nemcsak az élőlények működését foglalja magában, hanem a szervetlen vegyületek átvitelét is a különböző széntárolók között, illetve azokon belül.

Ide tartozik a légkör, a kontinentális tömeg, beleértve a talajokat, valamint a hidroszféra, litoszféra. Az elmúlt két évszázad során a szénáramlás változásait figyelték meg a bioszféra-légkör-hidroszféra rendszerben, amelyek intenzitásukban jelentősen meghaladják ennek az elemnek a geológiai folyamatainak sebességét. Ezért szükséges a rendszeren belüli kapcsolatok figyelembevételére szorítkoznunk, beleértve a talajt is.

A földi légkör szén-dioxid mennyiségi meghatározásával kapcsolatos komoly vizsgálatok a múlt század közepétől kezdődtek. Az ilyen számítások úttörője Killing volt, aki a híres Mauna Loa Obszervatóriumban dolgozik.

A megfigyelések elemzése kimutatta, hogy a légkör szén-dioxid-koncentrációjának változását befolyásolja a fotoszintézis ciklusa, a szárazföldi növények pusztulása, valamint az óceánok éves hőmérséklet-változása. A kísérletek során sikerült megállapítani, hogy az északi féltekén lényegesen magasabb a szén-dioxid mennyiségi tartalma. A tudósok szerint ez annak a ténynek köszönhető, hogy az antropogén bevételek nagy része erre a féltekére esik.

Az elemzéshez speciális módszerek nélkül vettük őket, emellett nem vettük figyelembe a számítások relatív és abszolút hibáit. A gleccsermagokban található légbuborékok elemzésének köszönhetően a kutatóknak sikerült adatokat állítaniuk a Föld légkörének szén-dioxid-tartalmáról 1750-1960 között.

Következtetés

Az elmúlt évszázadok során jelentős változások mentek végbe a kontinentális ökoszisztémákban, ennek oka az antropogén hatások növekedése volt. Bolygónk légkörében a szén-dioxid mennyiségi tartalmának növekedésével az üvegházhatás fokozódik, ami negatívan befolyásolja az élő szervezetek létezését. Éppen ezért fontos áttérni olyan energiatakarékos technológiákra, amelyek lehetővé teszik a légkörbe történő CO 2 -kibocsátás csökkentését.

A nagy mennyiségű nitrogén képződése az ammónia-hidrogén atmoszféra molekuláris O2 általi oxidációjának köszönhető, amely a bolygó felszínéről fotoszintézis eredményeként kezdett kijönni, 3 milliárd évvel ezelőtt. A nitrátok és más nitrogéntartalmú vegyületek denitrifikációja következtében N2 is a légkörbe kerül. A nitrogént az ózon NO-vá oxidálja a felső légkörben.

A nitrogén N2 csak meghatározott körülmények között lép reakcióba (például villámkisülés során). A molekuláris nitrogén elektromos kisülések során ózon általi oxidációját a nitrogénműtrágyák ipari gyártása során használják. Alacsony energiafelhasználással oxidálható és biológiailag aktív formává alakítható a hüvelyesekkel rizobiális szimbiózist alkotó cianobaktériumok (kék-zöld algák) és gócbaktériumok, az ún. zöldtrágya.

Oxigén

A légkör összetétele radikálisan megváltozni kezdett az élő szervezetek Földön való megjelenésével, a fotoszintézis eredményeként, amelyet oxigén felszabadulás és szén-dioxid felszívódás kísér. Kezdetben az oxigént redukált vegyületek oxidációjára költötték – ammónia, szénhidrogének, az óceánokban található vas vas formái stb. Ennek a szakasznak a végén a légkör oxigéntartalma növekedni kezdett. Fokozatosan modern, oxidáló tulajdonságokkal rendelkező légkör alakult ki. Mivel ez a légkörben, a litoszférában és a bioszférában lezajló számos folyamatban komoly és hirtelen változásokat okozott, ezt az eseményt oxigénkatasztrófának nevezték.

A fanerozoikum idején a légkör összetétele és oxigéntartalma megváltozott. Elsősorban a szerves üledékes kőzetek lerakódási sebességével korreláltak. Tehát a szén felhalmozódásának időszakában a légkör oxigéntartalma láthatóan észrevehetően meghaladta a modern szintet.

Szén-dioxid

A levegő egyik legfontosabb része a szén-dioxid. A földfelszín közelében a szén-dioxid változó mennyiségben található, átlagosan 0,03 térfogatszázalék.

A szén-dioxid a vulkáni tevékenység, a szerves anyagok bomlása és bomlása, az állatok és növények légzése, valamint az üzemanyagok elégetése következtében kerül a légkörbe. A légkör szén-dioxid-tartalmának fő szabályozója az óceánok. A légkör átlagos tartalmának körülbelül 20%-át nyeli el és engedi ki a légkörbe.

A szén-dioxid a légkör viszonylag csekély tartalma ellenére nagy hatással van az úgynevezett "üvegházhatásra". A rövidhullámú napsugárzást átengedve a földfelszínre, elnyeli a földfelszínről érkező hosszúhullámú (hő) sugárzást, hozzájárul a légkör alsó rétegeiben a levegő hőmérsékletének emelkedéséhez.

Az iparosodás korszakában megnövekedett az antropogén eredetű szén-dioxid-tartalom.

Az emberi tevékenység hatására a légkörben megnő az antropogén gázok, így a kén-dioxid, a szén-monoxid és a különböző nitrogén-oxidok tartalma.

Rendkívül fontos szerepet játszik az ózon, amely elnyeli a nap ultraibolya sugárzásának azt a részét, amely az élő szervezetek és növények számára kedvezőtlen. A Föld felszínén az ózon kis mennyiségben található: villámkisülések eredményeként képződik. Legnagyobb mennyisége a 10-50 km-es sztratoszférában (ózonoszférában), maximuma 20-25 km magasságban a rétegben található. Ebben a rétegben a Nap ultraibolya sugárzása hatására a kétatomos oxigénmolekulák részben atomokra bomlanak, az utóbbiak a nem bomló kétatomos oxigénmolekulákhoz csatlakozva háromatomos ózont képeznek. Az ózon képződésével egyidejűleg a fordított folyamat megy végbe.

Az ózon koncentrációja az ózonmolekulák képződésének és pusztulásának intenzitásától függ. Az ózontartalom az Egyenlítőtől a magas szélességi körökig növekszik.

A levegő fontos összetevője a vízgőz, amely a víz felszínéről, a szárazföldről, vulkánkitörések során párolgás eredményeként kerül a légkörbe. A légkör alsó rétegei 0,1-4% vízgőzt tartalmaznak. A magassággal a tartalma meredeken csökken.

A vízgőz aktívan részt vesz számos termodinamikai folyamatban, amelyek a felhők és ködök képződésével kapcsolatosak.

Az aeroszolok jelen vannak a légkörben - ezek szilárd és folyékony részecskék, amelyek a levegőben szuszpendálnak. Némelyikük, mint kondenzációs mag, részt vesz a felhők és ködképződésben.

A természetes aeroszolok közé tartoznak a vízgőz kondenzációja során keletkező vízcseppek és jégkristályok; por, erdőtüzekből származó korom, talaj, tér, vulkáni por, tengervíz sói. Ezenkívül nagy mennyiségű mesterséges eredetű aeroszol kerül a légkörbe - kibocsátás ipari vállalkozások, járművek stb.

A legtöbb aeroszolt a légkör alsó rétegei tartalmazzák.

4. A légkör szerkezete.

A légkör tömege 5,3 * 105 tonna. Egy rétegben 5,5 km-ig

a légkör teljes tömegének 50%-át, 25 km-ig - 95% és 30 km-ig - 99% tartalmazza. A légkör harminc kilométeres rétege a Föld sugarának 1/200-a vagy 0,05-e. Egy 40 cm átmérőjű földgömbön ez a 30 km-es réteg körülbelül 1 mm vastag; A légkör egy vékony film, amely beborítja a Föld felszínét.

a légkör alsó határa a Föld felszíne, a meteorológiában az alatta lévő felszínnek nevezik. A légkörnek nincs egyértelműen meghatározott felső határa. Simán átjut a bolygóközi térbe.

Mögött a légkör felső határa feltételesen vegyünk egy 1500-2000 km magasságot, ami felett a Föld korona.

A nyomás és a sűrűség a magassággal csökken: 1013 hPa talajközeli nyomáson a sűrűség 1,27 * 103 g / m3, 750 km magasságban pedig 10-10 g / m3.

terjesztés fizikai tulajdonságok a légkörben réteges karakterű, hiszen magasságváltozásuk sokszor intenzívebb, mint vízszintes irányban. Így a függőleges hőmérsékleti gradiensek több százszor nagyobbak, mint a vízszintesek.

A légkör rétegekre osztása a levegő különféle tulajdonságai szerint történik: hőmérséklet, páratartalom, ózontartalom, elektromos vezetőképesség stb. A légkör rétegei közötti különbség a léghőmérséklet magassági eloszlásának természetében nyilvánul meg legvilágosabban. Ennek alapján öt fő réteget különböztetünk meg.

Heves vitát váltott ki a megjegyzésekben arról, hogy vajon az emberi civilizáció az üvegházhatású gázok fő forrása a bolygón. kedves elsötétül12 érdekes linket adott, amely szerint a vulkánok 100-500-szor kevesebb szén-dioxidot bocsátanak ki, mint a modern civilizáció:

Erre válaszul kedvesem Vladimir000 hozta az övét. Ennek eredményeként megkapta azt a kibocsátást CO2 sokkal kevesebb emberi civilizáció: körülbelül 600 millió tonna:

Valami furcsa számsorrendje van. A keresés a Föld összes erőművének összteljesítményét 2 * 10 ^ 12 watt, vagyis feltételezve, hogy mindegyik fosszilis tüzelőanyaggal működik egész évben, körülbelül 2 * 10 ^ 16 wattóra éves fogyasztást kapunk, azaz 6 * 10 ^ 15 KJoule-t.

A keresés ismét a fosszilis tüzelőanyag kilogrammonkénti első tízezer KJ fajlagos fűtőértékét adja. Vegyünk 10 000-et az egyszerűség kedvéért, és tegyük fel, hogy az összes feldolgozott üzemanyag maradék nélkül repül a csőbe.

Aztán az emberiség energiaszükségletének teljes fedezéséhez kiderül, hogy elég évente 6 * 10^15 / 10^4 kilogramm szenet, azaz 6 * 10^8 tonnát elégetni. 600 megatonna évente. Tekintettel arra, hogy vannak még atom-, víz- és egyéb megújuló erőművek, nem értem, hogyan, a végső fogyasztás 500-szorosára nő.

A különbség óriásinak bizonyult - 500-szor. De ugyanakkor nem egészen értettem, honnan jött ez az 500-szoros különbség. Ha 29 milliárd tonnát elosztunk 600 millió tonnával, akkor 50-szeres különbség lesz. Másrészt ez a különbség valószínűleg annak tudható be, hogy nem 100% hatékonyság erőmű, valamint az a tény, hogy a fosszilis tüzelőanyagokat nem csak az erőművek fogyasztják, hanem a közlekedéshez, a lakásfűtéshez vagy a cementgyártáshoz is.

Ezért lehetséges a számítás pontosabb elvégzése. Ehhez egyszerűen használja a következő idézetet: " szén elégetésekor egy tonna normál tüzelőanyag mennyiségben 2,3 tonna oxigén fogy el és 2,76 tonna szén-dioxid szabadul fel, földgáz égetésekor pedig 1,62 tonna szén-dioxid, és ugyanez 2,35 tonna oxigén távozik. elfogyasztott ".

Mennyi üzemanyagot fogyaszt az emberiség most évente? Az ilyen statisztikákat a vállalat jelentései tartalmazzák. BP. Körülbelül 13 milliárd tonna referencia-üzemanyag. Így az emberiség mintegy 26 milliárd tonna szén-dioxidot bocsát ki a légkörbe. Ezen túlmenően ugyanezek az adatok részletes statisztikákat szolgáltatnak a kibocsátásokról CO2 minden évre. Ebből következik, hogy ezek a kibocsátások folyamatosan nőnek:

Ugyanakkor ezeknek a kibocsátásoknak csak a fele kerül a légkörbe. A másik fele

1 Az ember és az éghajlat.

2 Bevezetés.

Az energiafogyasztás, a gazdasági aktivitás és a jövedelem kapcsolata légkörben.

Energiafogyasztás és szén-dioxid kibocsátás.

3 szén a természetben.

A szén izotópjai.

4 Szén a légkörben.

légköri szén-dioxid.

Talaj szén.

5 A légkör szén-dioxid-koncentrációjának előrejelzései a jövőben. Főbb következtetések.

6 Bibliográfia.

Bevezetés.

Az emberi tevékenység már elérte azt a fejlettségi szintet, hogy a természetre gyakorolt ​​hatása globálissá válik. A természeti rendszerek – a légkör, a szárazföld, az óceán –, valamint a bolygó életének egésze ki vannak téve ezeknek a hatásoknak. Ismeretes, hogy az elmúlt évszázad során a légkör bizonyos gázkomponenseinek, például a szén-dioxid (), a dinitrogén-oxid (), a metán () és a troposzférikus ózon () tartalma megnőtt. Emellett olyan egyéb gázok is bekerültek a légkörbe, amelyek nem a globális ökoszisztéma természetes összetevői. A főbbek a fluor-klór-szénhidrogének. Ezek a gáznemű szennyeződések elnyelik és kibocsátják a sugárzást, ezért képesek befolyásolni a Föld klímáját. Mindezeket a gázokat együtt üvegházhatású gázoknak nevezhetjük.

Az a gondolat, hogy a klíma megváltozhat a légkörbe kerülő szén-dioxid hatására, most nem jelent meg. Arrhenius rámutatott, hogy a fosszilis tüzelőanyagok elégetése a légköri koncentráció növekedéséhez vezethet, és ezáltal megváltoztathatja a Föld sugárzási egyensúlyát. Ma már hozzávetőlegesen tudjuk, hogy a fosszilis tüzelőanyagok elégetése és a földhasználat megváltozása (erdőirtás és a mezőgazdasági területek terjeszkedése) következtében mennyi került a légkörbe, és a légköri koncentrációk megfigyelt növekedését az emberi tevékenységhez köthetjük.

A klímaváltozás mechanizmusa az úgynevezett üvegházhatás. Míg a nap rövidhullámú sugárzása számára átlátszó, ez a gáz elnyeli a földfelszínről távozó hosszúhullámú sugárzást, és az elnyelt energiát minden irányba kisugározza. E hatás eredményeként a légköri koncentráció növekedése a Föld felszínének és az alsó légkör felmelegedéséhez vezet. A légköri koncentráció folyamatos emelkedése globális klímaváltozáshoz vezethet, ezért a jövőbeni szén-dioxid-koncentráció előrejelzése fontos feladat.

A szén-dioxid kibocsátása a légkörbe

eredményeként az ipari

kibocsátások.

A kibocsátás fő antropogén forrása mindenféle széntartalmú tüzelőanyag elégetése. Jelenleg gazdasági fejlődésáltalában az iparosodás növekedéséhez kötik. Történelmileg a gazdasági fellendülés a megfizethető energiaforrások elérhetőségétől és az elégetett fosszilis tüzelőanyagok mennyiségétől függött. Adatok a gazdaság és az energia fejlődéséről a legtöbb országban az 1860-1973 közötti időszakra vonatkozóan. Nemcsak a gazdasági növekedésről, hanem az energiafelhasználás növekedéséről is tanúskodnak. Az egyik azonban nem a másik következménye. 1973 óta számos országban csökkentek a fajlagos energiaköltségek a valós energiaárak növekedésével. Az Egyesült Államokban az ipari energiafelhasználásról nemrég készült tanulmány kimutatta, hogy 1920 óta folyamatosan csökkent a primerenergia-költségeknek a megtermelt áruk gazdasági egyenértékéhez viszonyított aránya. A hatékonyabb energiafelhasználás az ipari technológia, a járművek és az épülettervezés fejlesztésének eredménye. Emellett számos iparosodott országban elmozdulások történtek a gazdaság szerkezetében, ami a nyersanyag- és feldolgozóipar fejlesztéséről a végterméket előállító iparágak terjeszkedésére való átmenetben fejeződik ki.

Az egy főre jutó energiafogyasztás minimális szintje, amely jelenleg az orvostudomány, az oktatás és a rekreáció igényeinek kielégítéséhez szükséges, régiónként és országonként jelentősen eltér. Sok fejlődő országban a magasabb életszínvonal eléréséhez elengedhetetlen a jó minőségű üzemanyagok egy főre jutó fogyasztásának jelentős növelése. Ma már valószínűnek tűnik, hogy a folyamatos gazdasági növekedés és a kívánatos életszínvonal elérése nincs összefüggésben az egy főre jutó energiafogyasztással, de ez a folyamat még nem teljesen ismert.

Feltételezhető, hogy a következő évszázad közepe előtt a legtöbb ország gazdasága képes lesz alkalmazkodni a magasabb energiaárakhoz, csökkentve a munkaerő- és egyéb erőforrásigényt, valamint növelni az információfeldolgozás és -továbbítás sebességét. , vagy esetleg az árutermelés és a szolgáltatásnyújtás közötti gazdasági egyensúly szerkezetének megváltoztatása. Így az ipari kibocsátások mértéke közvetlenül függ egy olyan energiafejlesztési stratégia megválasztásától, amely a szén vagy a nukleáris üzemanyag energiarendszerben való felhasználásának egy vagy másik részét tartalmazza.

Energiafogyasztás és kibocsátás

szén-dioxid.

Az energiát nem magának az energiatermelésnek a érdekében állítják elő. Az iparosodott országokban a megtermelt energia nagy része az iparból, a közlekedésből, az épületek fűtéséből és hűtéséből származik. Számos közelmúltbeli tanulmány kimutatta, hogy az iparosodott országok energiafogyasztásának jelenlegi szintje jelentősen csökkenthető energiatakarékos technológiák alkalmazásával. Kiszámították, hogy ha az Egyesült Államok a fogyasztási cikkek gyártásában és a szolgáltatási szektorban azonos termelési volumen mellett a legkevésbé energiaigényes technológiákra tér át, akkor a légkörbe kerülő mennyiség 25%-kal csökkenne. Ennek eredményeként a globális kibocsátás 7%-kal csökkenne. Hasonló hatás érvényesülne más ipari országokban is. A légkörbe jutás ütemének további mérséklése érhető el a gazdaság szerkezetének megváltoztatásával, több légkör bevezetése következtében. hatékony módszerekárutermelés és a lakossági szolgáltatások javítása.

szén a természetben.

A számos kémiai elem között, amelyek nélkül az élet a Földön lehetetlen, a szén a fő.A szerves anyagok kémiai átalakulásai a szénatom azon képességével függnek össze, hogy hosszú kovalens láncokat és gyűrűket képezzen. A szén biogeokémiai körforgása természetesen nagyon összetett, hiszen nemcsak a földi élet minden formájának működését foglalja magában, hanem a szervetlen anyagok átvitelét is mind a különböző széntárolók között, mind azokon belül. A fő széntárolók a légkör, a kontinentális biomassza, beleértve a talajt, a hidroszféra a tengeri élőlényekkel és a litoszféra. Az elmúlt két évszázad során az atmoszféra-bioszféra-hidroszféra rendszerben változások mentek végbe a szénáramokban, amelyek intenzitása megközelítőleg egy nagyságrenddel nagyobb, mint ezen elem átvitelének geológiai folyamatainak intenzitása. Emiatt a rendszeren belüli kölcsönhatások elemzésére kell szorítkoznunk, beleértve a talajokat is.

Fő kémiai vegyületekés reakciók.

Több mint egymillió szénvegyületet ismerünk, amelyek közül több ezer vesz részt a biológiai folyamatokban. A szénatomok kilenc lehetséges oxidációs állapot egyikében lehetnek: +IV-től -IV-ig. A leggyakoribb jelenség a teljes oxidáció, azaz. +IV, és példaként szolgálhat az ilyen vegyületekre. A légkörben lévő szén több mint 99%-a szén-dioxid formájában van. Az óceánokban lévő szén körülbelül 97% -a oldott formában (), a litoszférában pedig ásványi anyagok formájában van jelen. A +II oxidációs állapotra példa a légkör egy kis gáznemű komponense, amely meglehetősen gyorsan oxidálódik . Az elemi szén a légkörben kis mennyiségben grafit és gyémánt, a talajban pedig szén formájában van jelen. A fotoszintézis során a szén asszimilációja redukált szén képződéséhez vezet, amely a biótában, a talaj holt szerves anyagában, az üledékes kőzetek felső rétegeiben jelen van nagy mélységben eltemetett szén, olaj és gáz formájában, ill. a litoszférában diszpergált aluloxidált szén formájában. Egyes, nem teljesen oxidált szenet tartalmazó gáznemű vegyületek, különösen a metán, az anaerob folyamatokban fellépő anyagok redukciója során kerülnek a légkörbe. Bár a baktériumok lebomlása során több különböző gáznemű vegyület keletkezik, ezek gyorsan oxidálódnak, és a rendszerbe kerülőnek tekinthető. Kivételt képez a metán, mivel az is hozzájárul az üvegházhatáshoz. Az óceánok jelentős mennyiségű oldott szerves szénvegyületet tartalmaznak, amelyek oxidációs folyamatai még nem ismertek.

A szén izotópjai.

A természetben hét szénizotóp ismert, amelyek közül három jelentős szerepet játszik. Közülük kettő - és - stabil, egy pedig radioaktív, felezési ideje 5730 év. A különféle szénizotópok vizsgálatának szükségessége abból adódik, hogy a szénvegyületek átviteli sebessége és a kémiai reakciók egyensúlyi feltételei attól függnek, hogy ezek a vegyületek milyen szénizotópokat tartalmaznak. Emiatt a természetben a stabil szénizotópok eltérő eloszlása ​​figyelhető meg. Az izotóp eloszlása ​​egyrészt attól függ, hogy a légkörben neutronokat és nitrogénatomokat érintő magreakciókban keletkezik, másrészt a radioaktív bomlástól.

Szén a légkörben.

A légköri tartalom gondos mérését Killing 1957-ben kezdte meg a Mauna Loa Obszervatóriumban. A légköri tartalom rendszeres mérését számos más állomáson is végzik. A megfigyelések elemzéséből megállapítható, hogy a koncentráció éves lefolyása elsősorban a fotoszintézis ciklusának szezonális változásaiból és a szárazföldi növények pusztulásából adódik; szintén befolyásolja, bár kisebb mértékben, az óceán felszíni hőmérsékletének éves alakulása, amelyen az oldhatóság tengervíz. A harmadik és valószínűleg legkevésbé fontos tényező az óceánban zajló fotoszintézis éves üteme. Az éves átlagos légkörtartalom valamivel magasabb az északi féltekén, mivel az antropogén input forrásai túlnyomórészt az északi féltekén találhatók. Ezen túlmenően a tartalom kismértékű évenkénti eltérései is megfigyelhetők, amelyeket valószínűleg a légkör általános keringésének sajátosságai határoznak meg. A légköri koncentráció változására vonatkozóan rendelkezésre álló adatok közül az elmúlt 25 év során megfigyelt rendszeres légköri tartalom-növekedésre vonatkozó adatok a legfontosabbak. A légköri szén-dioxid-tartalom korábbi mérései (a múlt század közepétől kezdődően) általában nem voltak kellően teljesek. A levegőmintákat a kellő alaposság nélkül vettük, és az eredmények hibáját nem becsültük meg. A gleccsermagokból származó légbuborékok összetételének elemzésével lehetővé vált az 1750 és 1960 közötti időszakra vonatkozó adatok beszerzése. Azt is megállapították, hogy a gleccserek légzárványainak elemzésével meghatározott, az 1950-es évek légköri koncentrációinak értékei jó egyezést mutatnak a Mauna Loa obszervatórium adataival. Az 1750-1800-as évek koncentrációja megközelítette a 280 milliót, majd lassan növekedni kezdett, és 1984-re elérte a 3431 milliót.

Talaj szén.

Különféle becslések szerint a teljes széntartalom kb

GS: A jelenlegi becslések fő bizonytalansága a bolygó tőzeglápjainak területeire és széntartalmára vonatkozó információk elégtelen teljességéből adódik.

A hideg éghajlati övezetek talajában lezajló lassabb szénlebomlási folyamat a trópusi ökoszisztémákhoz képest magasabb talajszénkoncentrációhoz vezet (területegységenként) a boreális erdőkben és a középső szélességi körök füves közösségeiben. A talajtározóba évente bekerülő törmelékből azonban csak kis mennyiségű (néhány százalék vagy még kevesebb) marad bennük hosszú ideig. Az elhalt szerves anyagok nagy része néhány éven belül oxidálódik. A csernozjomokban az alomszén körülbelül 98%-a körülbelül 5 hónapig fordul elő, az alomszén 2%-a pedig átlagosan 500-1000 évig marad a talajban. A talajképződési folyamatnak ez a jellegzetessége abban is megmutatkozik, hogy a középső szélességi fokokon a talajok radioizotópos módszerrel meghatározott kora több száztól ezer évig terjed. A természetes növényzet által elfoglalt területek mezőgazdasági területté való átalakulása során azonban teljesen más a szervesanyag-lebontás mértéke. Például azzal érveltek, hogy az észak-amerikai mezőgazdasági talajokban a szerves szén 50%-a elveszhetett a savasodás miatt, mivel ezeket a talajokat a múlt század előtt vagy nagyon korán kiaknázták.

A széntartalom változása a

kontinentális ökoszisztémák.

Az elmúlt 200 évben jelentős változások mentek végbe a kontinentális ökoszisztémákban a növekvő antropogén hatások következtében. Amikor az erdők és a lágyszárú közösségek által elfoglalt területek mezőgazdasági területté alakulnak, szerves anyag, i.e. a növények élő anyaga és a talajok elhalt szerves anyaga oxidálódik és formájában kerül a légkörbe. Az elemi szén egy része faszénként is eltemethető a talajban (az erdőégetés melléktermékeként), és így eltávolítható a szénkörforgás gyors forgalmából. Az ökoszisztémák különböző összetevőinek széntartalma változó, mivel a szerves anyagok helyreállítása és pusztulása a földrajzi szélességtől és a növényzet típusától függ.

Számos tanulmányt végeztek a kontinentális ökoszisztémák szénkészletében bekövetkezett változások becslésében fennálló bizonytalanság feloldására. E vizsgálatok adatai alapján megállapítható, hogy az 1860-tól 1980-ig terjedő légköri belépés C és hogy 1980-ban a biotikus szénkibocsátás az volt C/év. Ezen túlmenően lehetséges, hogy a növekvő légköri koncentrációk és szennyezőanyagok, például és , kibocsátása befolyásolja a fotoszintézis intenzitását és a szerves anyagok pusztulását a kontinentális ökoszisztémákban. Nyilvánvalóan a fotoszintézis intenzitása növekszik a koncentráció növekedésével a légkörben. Valószínűleg ez a növekedés a mezőgazdasági növényekre jellemző, és a természetes kontinentális ökoszisztémákban a vízfelhasználás hatékonyságának növekedése a szerves anyagok képződésének felgyorsulásához vezethet.

A szén-dioxid-koncentráció előrejelzése

gáz a légkörben a jövőben.

Főbb következtetések.

Az elmúlt évtizedek során számos olyan modell született a globális szénciklusról, amelyeket nem tűnik helyénvalónak ebben a cikkben figyelembe venni, mivel kellően összetettek és terjedelmesek. Tekintsük röviden főbb következtetéseiket. A jövőbeli légköri mennyiségek előrejelzésére használt különféle forgatókönyvek hasonló eredményeket hoztak. Az alábbiakban megpróbáljuk összefoglalni jelenlegi ismereteinket és feltételezéseinket a légköri koncentrációk antropogén változásának problémájával kapcsolatban.

1860-tól 1984-ig a hangulat fogadott d) A fosszilis tüzelőanyagok elégetése miatt a kibocsátás mértéke jelenleg (1984-es adatok szerint) g C/év.

· Ugyanebben az időszakban az erdőirtásból és a földhasználat változásából származó légköri kibocsátások mértéke g. C, ennek a bevételnek az intenzitása jelenleg egyenlő C/év.

· A múlt század közepe óta a légkör koncentrációja az 1984-es legfeljebb egymillióról nőtt.

· A globális szénciklus fő jellemzői jól ismertek. Lehetővé vált olyan mennyiségi modellek létrehozása, amelyek alapul szolgálhatnak a légköri koncentráció növekedésének előrejelzéséhez bizonyos kibocsátási forgatókönyvek alkalmazásakor.

· A kibocsátási forgatókönyvekből származó valószínű jövőbeni koncentrációváltozások előrejelzéseinek bizonytalanságai lényegesen kisebbek és lényegesen kisebbek, mint maguk a kibocsátási forgatókönyvek bizonytalanságai.

Ha a légkörbe történő kibocsátások intenzitása a következő négy évtizedben állandó marad, vagy nagyon lassan (évente legfeljebb 0,5%-kal) növekszik, és a távolabbi jövőben is nagyon lassan növekszik, akkor a 21. század végére a légkör koncentráció körülbelül 440 millió lesz., azaz. legfeljebb 60%-kal magasabb, mint az iparosodás előtti szint.

· Ha a következő négy évtizedben a kibocsátások intenzitása átlagosan évi 1-2%-kal nő, i.e. ahogyan 1973-tól napjainkig növekszik, és a távolabbi jövőben növekedési üteme lassulni fog, úgy a 21. század végére a légkör tartalma megkétszereződik az iparosodás előtti szinthez képest. .