Основні поглиначі та джерела вуглекислого газу в атмосфері нашої планети

Вуглекислий газ виконує важливу функцію у атмосфері Землі. Він залучений у процеси появи та розкладання всіх живих організмів та утворення органічних сполук з неорганічних.
У біосфері СО₂ підтримує процес фотосинтезу, який утворює рослинний світ суші та поверхні океану.
Спільно з молекулами води, метану та озону він формує «парниковий ефект».

Діоксид вуглецю – це парниковий газ, який у повітрі впливає на теплообмін землі та є ключовим елементом у формуванні земного клімату.
На сьогоднішній день простежується підвищення концентрації двоокису вуглецю в атмосфері через появу нових штучних та природних його джерел. Це означає, що клімат планети змінюватиметься.

Джерела вуглекислоти

Більшість діоксиду вуглецю планети природного походження. Але також джерелами СО₂ є промислові підприємства та транспорт, які забезпечують викид в атмосферу вуглекислого газу штучного походження.

Природні джерела

При перегниванні дерев та трави щороку виділяється 220 мільярдів тонн вуглекислого газу. Океанами виділяється 330 мільярдів тонн. Пожежі, що утворилися у зв'язку з природними факторами, призводять до викиду СО₂, Що дорівнює кількості антропогенної емісії.

Природними джерелами вуглекислоти є:

• Дихання флори та фауни. Рослини та тварини поглинають та виробляють СО₂, так влаштовано їхнє дихання.
• Виверження вулканів. Вулканічні гази містять двоокис вуглецю. У тих регіонах, де є активні вулкани, вуглекислий газ здатний виходити із земних тріщин та розломів.
• Розкладання органічних елементів. Коли органічні елементи горять і перегнивають, з'являється СО₂.

Діоксид вуглецю зберігається у вуглецевих комбінаціях: вугіллі, торфі, нафті, вапняку. Як резервні сховища можна назвати океани, в яких містяться великі резерви вуглекислоти і вічну мерзлоту. Проте, вічна мерзлота починає танути, це можна побачити зі зменшення снігових шапок найвищих гір світу. При розкладанні органіки спостерігається зростання виділення атмосферу вуглекислого газу. Внаслідок чого сховище перетворюється на джерело.

Північні райони Аляски, Сибіру та Канади — це переважно вічна мерзлота. У ній міститься багато органічної речовини. Через нагрівання арктичних регіонів вічна мерзлота тане та відбувається гниття її вмісту.

Антропогенні джерела

Головними штучними джерелами CO₂ вважаються:

• Викиди підприємств, що відбуваються у процесі згоряння. Результатом є значне підвищення концентрації вуглекислого газу атмосфері планети.
• Транспорт.
• Перетворення господарських земель з лісів на пасовища та орні землі.

У світі зростає кількість екологічних машин, але їх відсоток до машин внутрішнього згоряння дуже малий. Вартість електрокарів вища за звичайні машини, тому багато хто не має фінансової можливості придбати такий вид транспорту.

Інтенсивне скорочення лісів для промисловості та сільського господарства відноситься до антропогенних джерел CO₂ над сенсі. Діяльність щодо зменшення лісових масивів є причиною неучасті діоксиду вуглецю у процесі фотосинтезу. Що призводить до його нагромадження в атмосфері.

Поглиначі двоокису вуглецю

Поглиначами називають будь-які штучні чи природні системи, які вбирають із повітря вуглекислий газ. Поглинач - це структура, яка вбирає з повітря більше CO₂ чим викидає у нього.

Природні поглиначі

Ліси здатні впливати на кількість двоокису вуглецю в повітрі. Вони можуть бути і поглиначами і джерелами викидів паралельно (при вирубці). Коли дерева зростають, а ліс росте, то вуглекислий газ поглинається. Цей процес вважається основою розвитку біомаси. Виходить, що прогресуючий ліс виступає поглиначем.

Ліс північної півкулі

При спалюванні та знищенні лісу основна частка накопиченого вуглецю знову перетворюється на вуглекислий газ. У результаті ліс знову є джерелом СО₂.
Фітопланктон також є поглиначем вуглекислого газу землі. При цьому більшість поглиненого вуглецю, передаючись по харчовому ланцюжку, залишається в океані.

Штучні поглиначі

Найвідомішими поглиначами СО₂ вважаються: розчин їдкого калію, натронне вапно і азбест, їдкий натр.
Ці сполуки при перебігу хімічних реакцій пов'язують вуглекислоту, перетворюючи її на інші сполуки. Існують установки, які вловлюють вуглекислий газ з викидів електростанцій і перетворюють його на рідкий або твердий стан з подальшим застосуванням у промисловості. Виробляються випробування закачування вуглекислого газу, розчиненого у воді, базальтові породи під землею. У процесі реакції утворюється жорсткий мінерал.

Станція накачування вуглекислого газу під землю

Взаємодія з океаном

В океанах вуглекислота за наявності перевищує атмосферний вміст, якщо перерахувати на вуглець, то вийде приблизно 36 трлн тонн. Розчинений в океані CO₂ знаходиться у вигляді гідрокарбонатів та карбонатів. Ці сполуки утворюються в процесі хімічних реакцій між підводними скельними породами, водою та двоокисом вуглецю. Ці реакції оборотні, вони викликають утворення вапнякових та інших карбонатних порід з вивільненням половини гідрокарбонатів у вигляді діоксиду вуглецю.

Кругообіг вуглекислого газу в океані

Протікаючи сотні мільйонів років, цей кругообіг реакцій призвів до зв'язування в карбонатних породах більшої частини вуглецю діоксиду з атмосфери Землі. За підсумками більшість двоокису вуглецю, отриманого в результаті інтенсивних викидів вуглекислого газу в атмосферу людиною, буде розчинено в океанах. Але швидкість, з якою протікатиме цей процес надалі, залишається невідомою.
Наявність фітопланктону на поверхні океанів допомагає поглинати СО₂ повітря в океан. Деяка кількість вуглекислого газу фітопланктон поглинає при фотосинтезі, набуваючи енергії та джерела для розвитку клітин. Коли він гине та спускається на дно, вуглець залишається з ним.

Взаємодія із землею

Вуглекислий газ повітря генетично взаємопов'язаний із землею. Постійно протікають ґрунтові рухи збільшують резерви СО₂ у повітрі, де він використовується рослинами на утворення органічних елементів. Вуглекислота виконує важливу функцію у формуванні та провітрюванні ґрунту. Він бере участь у руйнуванні основних мінералів, збільшенні розчинності, переміщенні карбонатів та фосфатів.

Значна частка діоксиду вуглецю ґрунтового повітря з'являється в результаті діяльності ґрунтових організмів, під час розпаду та окислення органічного елемента. До 1/3 частини СО₂ виробляється корінням високих рослин.Також відбувається надходження вуглекислого газу з газами ювенільного та вадозного походження з глибоких куль землі. У ґрунтах, сформованих на вапняних породах, СО₂ здатний виступати продуктом руйнування вуглекислого кальцію ґрунтовими кислотами.

СО₂ ґрунтового повітря має велику біологічну значимість. Її надлишок (більше 1%) пригнічує пророщування насіння та зростання кореневої системи. Якщо прибрати вуглекислоту, все одно її короткочасний надлишок призведе до повільного зростання насіння.

У ґрунтах з великим вмістом органічної речовини концентрація СО₂ влітку та навесні збільшується до 3-9 %. Чорноземні ґрунти виробляють від 2 до 6 кг вуглекислого газу протягом 24 годин. У ґрунтовому повітрі на глибині 75-150 см вдвічі більше вміст СО₂ ніж у верхніх шарах. У теплі часи вміст СО₂ у ґрунтовому повітрі вдвічі більше ніж у зимовий період. Пояснити це можна збільшенням активності організмів у ґрунті.
Необхідно розуміти, що численні способи землеробства призводять до підвищення концентрації вуглекислоти у ґрунті. Серед них можна виділити:

Безперечно, не варто говорити, що родючість і якість землі залежить виключно від вуглекислоти, є й інші фактори, що впливають на це.
Щоб регулювати динаміку СО2 у ґрунті та збільшувати його вміст до необхідної кількості для отримання хорошого врожаю необхідно:

• активувати життєві процеси у ґрунті за допомогою аерації;
• здійснювати правильне травосіяння для того, щоб підтримувався та оновлювався резерв органічної речовини;
• робити сидерацію та вносити органічні добрива.

Висновок

Безперечно, що без вуглекислого газу існування на нашій Землі кардинально відрізнялося б.Він залучений до найважливіших біологічних, хімічних, геологічних та кліматичних процесів. Про них важливо знати для пояснення багатьох явищ навколо нас.

Чому рівень CO2 в атмосфері так стривожив вчених?

Середній рівень вмісту вуглекислого газу в атмосфері нашої планети у 2015 році вперше за час спостережень сягнув критичної позначки 400 часток на мільйон, повідомила Всесвітня метеорологічна організація.

Критичний рівень вмісту діоксиду вуглецю зафіксувала станція моніторингу повітря на Гаваях.

За словами метеорологів, востаннє рівень вмісту СО2 в атмосфері Землі регулярно піднімався понад 400 часток на мільйон у період від трьох до п'яти мільйонів років тому.

Як припускають експерти, вміст вуглекислого газу в атмосфері не опуститься нижче за 400 часток на мільйон протягом усього 2016 року, а можливо, що й у найближчі десятиліття.

Що це означає для нас із вами?

Ведучий програми "П'ятий поверх" Олександр Баранів обговорює тему з директором програми "Клімат та енергетика" Світового фонду дикої природи Олексіїм Кокорінїм та старшим науковим співробітником Інституту екології рослин та тварин уральського відділення Російської академії наук Євгеніїм Зінов'євїм.

Александр Баранів: 400 частин на мільйон для простої людини, яка не розуміється на кліматичних питаннях, зате вчив арифметику в школі, це дуже мало. Так само мало, як 200, 100 або 500. Особливо, коли йдеться про газ без кольору та запаху. Чому раптом так переполошилися вчені?

Алексій Кокорін: CO2 - це один із газів, що створюють парниковий ефект, другий після водяної пари, і головний газ, на концентрацію якого в атмосфері впливає людина.

І те, що людина не впливає на вміст водяної пари, не сильно полегшує справу, тому що вплив на вміст CO2 велике, і ізотопним аналізом доведено, що цей CO2 саме від спалювання палива. Це багато.

Число дуже маленьке, але це на 30% більше, ніж 50-60 років тому. До цього рівень був постійний протягом багато часу, є дані прямих вимірів.

А.Б.:Вчені зараз погоджуються з тим, що CO2 впливає на зміну клімату, а не навпаки? Якийсь час тому деякі вчені казали, що зростання викиду вуглекислого газу впливає нагрівання океану. А людина порівняно з океаном викидає набагато менше CO2 в атмосферу. Який зараз консенсус із цього приводу?

А.К.: Консенсус майже повний. Я згадав ізотопний аналіз, тому що в минулому, і це також доведено, спочатку змінювалася температура, а потім концентрація CO2.

Це було в перехідний період між льодовиковими періодами та в інших випадках. Кореляція йшла у такій послідовності. Тут кореляція йде у інший послідовності. Але головне є докази ізотопного аналізу. Тут є консенсус.

Евгеній Зінов'їв: Я не кліматолог, я палеонтолог. У нас в інституті ми спостерігаємо на півночі, в Арктиці підвищення як вмісту CO2, і це показано нашими колегами дендрохронологами, так і супутні зміни - це настання кордону лісу. У нас проводиться моніторинг ландшафтів північної частини Західно-Сибірської рівнини та Полярного та приполярного Уралу, і протягом останніх сорока років північний кордон лісу зміщується на північ.

Це ще не досягає меж, які були в кліматичному оптимумі голоцену, коли деревна рослинність досягала середнього Ямала, але процес йде в тому напрямку і опосередковано пов'язаний з потеплінням клімату. Деревні рослини займають поступово території, від яких колись відступили.

Те потепління, яке ми зараз спостерігаємо - не найважливіше, зараз не найтепліший клімат. Я можу порівнювати з недавнім геологічним минулим – останні 130-140 тисяч років. Цей період називається Микулінське міжльодовик, і тоді рослини і теплолюбні тварини просувалися на північ набагато далі, ніж зараз.

У наш час, за об'єктивними даними, поки що таких рівнів не досягнуто. Але те потепління було дуже короткочасним, лише близько 5 тисяч років. Потім воно змінилося похолоданням, потім знову потеплінням, і потім настав тривалий холодний період, зирянське заледеніння, яке теж поділялося на тепліші і холодніші епохи. Тоді почав формуватись скандинавський льодовиковий щит.

А.Б.:Тобто вВи говорите про похолодання в Середньовічний період?

Є.З.: Це ви кажете про історичні часи, а я маю на увазі раніше межі. Це пізній плейстоцен.

А.Б.:А які висновки із цього робити нам, нефахівцям? Противники теорії глобального потепління, спричиненого людською діяльністю, кажуть, що ми просто перебуваємо у періоді певного циклу і з цим пов'язані різні коливання концентрації CO2.

Вуглекислий газ – їжа для рослин. У процесі фотосинтезу рослини поглинають вуглекислий газ, виділяють в атмосферу кисень, і чим вище вміст вуглекислого газу, тим активніше рослини починають його споживати і швидше вони ростуть.

Є.З.: Розвитку деревної рослинності немає, навпаки. У Північній Америці, південній Європі ліси горять, лісова рослинність деградує, йде аридизація, осушення клімату. Легкі планети скорочуються.

А.Б.:А чому це відбувається? По ідеї вони повинні розширюватися?

Є.З.: Клімат – багатовекторна система, можуть бути різні фактори, які ми не завжди можемо враховувати. Існує думка, що почнуть танути льодовики, що пов'язане з потеплінням клімату, а це відбувається.

Деградує і Гренландський льодовиковий щит, і в Арктиці те велика кількість прісної води, що вивільнилася, може змінити напрям руху Гольфстріму. Тоді ця піч для Європи перестане обігрівати північ Європи, і там знову розпочнеться утворення льодовиків. Це буде дуже погано.

Різке потепління може дати поштовх різкому похолоданню. Льодовикова шапка акумулює воду, починається висушування клімату. Зникають суцільні ліси, утворюються рідкісні ліси. Клімат стає сухим, холодним, континентальним, і він таким стає не тільки в Сибіру, ​​а й у Європі теж.

Все дуже складно та взаємопов'язано. Я не став би це спрощувати, треба враховувати і сучасний фактор – збільшення викидів CO2, пов'язане з промисловою діяльністю людини, з наявністю великої кількості виробництв, машин тощо – з цим не посперечаєшся. Особливо у великих мегаполісах, де зосереджено великі виробництва.

Але інше питання, які наслідки це матиме. Людство звикло жити за певних комфортних умов. Якщо почнеться збільшення чи зменшення рівня Світового океану, то почнуться катастрофи. Їх може спровокувати антропогенний вплив. Людство не так мало, щоб не впливати на природну обстановку.Воно стало геологічним фактором, а не тільки біологічним, воно змінює фундаментальніші речі в біосфері, в земній корі.

А.Б.:Допустимо, людство зможе скоротити викид CO2. Але це лише один із факторів., і чи не найбільший. Чи може це щось змінити, призвести до якогось різкого поліпшення ситуації?

А.К.:Дуже важливо, з точки зору фізики атмосфери та океану, розуміти, що відбувається.

Є й більш вивчені речі - перетікання тепла з атмосфери в океан і назад, які мають циклічний характер. Ці циклічні процеси накладаються на постійну дію, яка носить лінійний характер.

За XXI століття очікується підвищення температури у кращому випадку на два градуси, але реально – на три чи три з половиною. І при цьому циклічно будуть відбуватися похолодання та потепління, причому потепління – набагато швидше. при зниженні температури поменшає.

А.Б.:Це дуже складно зрозуміти людині, яка не займається цією проблемою і здебільшого дивиться науково-популярні передачі, де ці питання примітивізуються, спрощуються, але прості аргументи діють на свідомість простої людини, яка дивиться на це збоку.

Коли йому дають графік зміни температури в XX віці і кажуть: дивіться, поки людина особливо не впливала на атмосферу, температура піднімалася, а коли вона почала впливати, коли індустріалізація була потужнішою після 1940 до 1970 року, коли ситуація мала погіршитися, ми спостерігали похолодання.

На основі таких графіків люди кажуть, що людина насправді не впливає, є якісь потужніші фактори, які не залежать від нас. Тому розмови про роль людини у глобальному потеплінні – міф, за яким стоять ті, кому це вигідно.

Є.З.: Начитає спрацьовувати кумулятивний ефект, вплив людини йде наростаючою. На якомусь етапі воно може не виявлятися, але потім, у міру збільшення концентрації CO2, парникових газів, воно рано чи пізно проявляється фактично по всій земній кулі. Як у розвинених районах, і на півночі, в Арктиці.

Антропогенний фактор накладається на астрономічні фактори, пов'язані з орбітою руху Землі, циклічність сильно проявляється і так далі. І коли всі один на одного накладаються, можуть статися абсолютно непередбачувані події.

І антропогенний вплив все збільшуватиметься, навіть якщо будуть введені обмеження на виробництво і так далі. Дуже багато випускається автомобілів, які забруднюють атмосферу дуже сильно. та інші фактори. Вони нікуди не підуть.

А трав'яна та деревна рослинність не збільшується, а, навпаки, відбувається деградація лісового покриву.

А.Б.:Але ми бачили й повідомлення іншого, що в Бразилії раптом почали рости ліси Амазонки.

Є.З.: Це є, але ви подивіться, що в Америці відбувається? На південному заході, у Каліфорнії? Там є масові лісові пожежі. Потрібен час, щоби після пожежі ліс відновився. Після пожежі кілька років минає, перш ніж ліс починає підростати. А де сухо, він просто перестає рости. Ліс перетворюється на степ, пустелю і таке інше.

А.Б.:Це серйозні чинники, але для повсякденного свідомості важко це поєднати з його діяльністю.Можна дотримуватися теорії, що діяльність людини - це остання крапля, яка може переважити екологічний баланс на тлі більш серйозних факторів. яким вся наша діяльність – дрібниця, навіть порівнювати неможливо.

Тож показують графіки – коли Сонце активно, температура підвищується, а коли менш активно – знижується, все це говорять, що все залежить від того, якою орбітою Земля рухається. , він думає: ну що порівняно з такими космічними явищами наші нещасні викиди в атмосферу. Чи можна переконати людину, що ми своїми діями можемо цей баланс порушити?

Є.З.:Треба якось переконувати, бо це справді фактор не останній.

Одна людина може сказати: я робитиму, що вважаю за потрібне, все одно від мене нічого не залежить. Але людей - мільйони, і якщо кожен так буде вважати, від цього краще не буде.

А.Б.:Як переконати людину, що її машина, на якій він проїде зайві п'ять кілометрів теж впливає на клімат, навіть на тлі того, що Земля на еліптичній орбіті, а не на якійсь іншій?

А.К.: Російські кліматологи, і не тільки російські, замислювалися, як це наочно показати.А антропогенний вплив – як мінімум на два градуси. Також було й у 30-40 роки сучасності.

І ще характерна річ така: прогріваються і стратосфера, і тропосфера. Тобто у вас ніби парникова плівка, і, якщо гріється над плівкою і під плівкою, значить - лампочка стала гріти сильніше. А якщо під плівкою гріється, а над плівкою холоднішає – значить плівка стала товщою. Ось якось так наочно можна спробувати пояснити.

А.Б.:Ви припускаєте ймовірність, що ми справді перебуваємо між двома льодовиковими періодами і щось станеться, і почнеться похолодання на Землі?

Є.З.: Ваше питання говорить про те, що ми з колегою говоримо погано. Безумовно, ми знаходимося між двома льодовиковими періодами, тим, який закінчився приблизно 300 тис. років тому, і тим, що почнеться через кілька тисяч років – може бути 20, може бути, 100. Про це мій колега як кліматолог знає краще. Але це буде абсолютно точно. Ми говоримо про інші тимчасові масштаби. У цих масштабах вплив людини на глобальне потепління не може розглядатись, це сотні тисяч років.

А.Б.:Тобто, ми можемо до цього похолодання не дожити?

Є.З.: На жаль, точно не доживемо до глобального похолодання, навіть із наших правнуків ніхто не доживе. Чи будуть періоди похолодання протягом ХХІ століття? Так, мабуть будуть. Ми живемо в епоху накладання різних варіацій, зокрема сонячних, на глобальний тренд.

Завантажити подкаст передачі "П'ятий поверх" можна тут.