top of page
Дизайн этого сайта создан в конструкторе
.com
. Создайте ваш сайт сегодня.Создать сайт

   Вуглекислий газ атмосфери займає центральне місце у Земному кругообігу вуглецю. Незважаючи на те, що в атмосфері міститься лише 0,046% загальної кількості вуглецю на Землі, ця частина є найбільш динамічною. Зокрема, саме процеси поглинання атмосферного вуглецю (переважно СО2) океанічними екосистемами призвели до утворення потужних відкладів вапняків та доломітів. Засвоювання вуглекислого газу рослинністю призвело до накопичення покладів торфу, бурого та кам’яного вугілля. Нафта та природний газ також мають біогенне походження і фактично є концентратом атмосферного вуглецю. Саме атмосферний вуглекислий газ є основним джерелом вуглецю для біохімічних процесів в біосфері. Крім того, вуглекислий газ є важливим чинником парникового ефекту атмосфери.

12.4 Вуглекислий газ, двоокис карбону (СО2)

    Час існування молекули СО2 в атмосфері достатньо тривалий – 2-4 роки. Як результат, інтенсивне надходження цього газу протягом індустріальної епохи призвело до зростання його вмісту у тропосфері. Протягом останніх 10 тис. років до 1750 р. вміст СО2 складав 0,028%. Цікаво те, що тривалий час вважали вміст СО2 в атмосфері сталою величиною. Вперше заявив про зростання вмісту СО2 в атмосфері Чарльз Кілінг у 1958 р., який показав його зв'язок з кількістю видобутого викопного палива. З 2009 року щорічний приріст СО2 складає 0,0002%. Глобальна середня концентрація CO2 з початку промислової революції збільшилася на 40% . Станом на 2017 р. концентрація дорівнювала 743 мг/м3 і була найвищою за останні 800000 років (див. докладніше). За прогнозами у 2025 г. його вміст досягне 0,052%, у 2050г. – 0,075%.

Середньорічний вміст вуглекислого газу у тропосфері на рівні моря

    Навіть досі цей газ не відносять до забруднювачів повітря, а включають до групи «парникових газів» та задушливих газів. Хоча у виробничих умовах може виникати небезпека створення підвищених концентрації цього газу. За концентрації 10% людина втрачає свідомість, за 20% наступає швидка загибель. Тому для вуглекислого газу встановлено ГДК у повітрі робочої зони 0,5% об. або 9000 мг/м3. Відомі випадки масштабної загибелі людей та тварин при вивільненні розчиненого вуглекислого газу з глибоких тектонічних озер – так звана «лімнологічна катастрофа». Зокрема 21.08.1986 р. в районі оз.Ньос (Камерун) внаслідок раптового вивільнення вуглекислого газу з озера та його розтікання по долині загинуло 1746 осіб та 3500 голів худоби.

    Природні джерела

    Протягом тривалого періоду часу атмосферна концентрація СО2 визначалася рівновагою між біогеохімічними процесами поглинання вуглецю живими організмами, та вивітрюванням гірських порід й вулканізму. Чистий ефект від незначних дисбалансів у вуглецевому циклі протягом десятків до сотень мільйонів років полягає у повільному зниженні концентрації атмосферного СО2 внаслідок його вилучення фотосинтетичними організмами. Якщо б така тенденція до зниження продовжувалася протягом найближчого мільярду років, то внаслідок зменшення інтенсивності вулканізму, концентрація вуглекислого газу впала до такого рівня, який не може задовольняти фотосинтезуючі організми. Життя у звичній нам формі повинне зникнути. До цього додалося б також охолодження тропосфери внаслідок зменшення парникового ефекту (Caldeira, Kasting.  Nature 1992). 

Динаміка вмісту карбону діоксиду протягом фанерозою

    На даний час основними природними джерелами повернення вуглекислого газу до атмосфери є:

  1. Вулканічна діяльність та вивільнення з земної кори

  2. Процеси дихання та мікробної мінералізації органічних залишків

  3. Природні пожежі.

     Антропогенні джерела:

   1. Спалювання викопного палива (6,3 Гт С/рік).

   2. Вирубка лісів, використання деревини, спалювання сільськогосподарських відходів (1,7 Гт С/рік).

   3. Руйнування гумусу грунтів (особливо інтенсивно під «чорним паром»).

   4. Осушування боліт.

     Якщо перші два джерела відомі вже давно і їх внесок кількісно оцінено з достатньою обґрунтованістю (сумарно 8 Гт С/рік). То надходження вуглекислого газу при руйнуванні гумусу грунтів ще досі залишається визначеним приблизно. Основним механізмом емісії вуглецю виступає повільне бездимне окислення гумусу грунту киснем повітря. Неораний грунт характеризується низькою концентрацією кисню у грунтовому повітрі. При цьому концентрація вуглекислого газу може сягати 60%. В результаті відбувається консервування глибинних шарів грунту (вуглекислий газ є добрим консервантом, що використовують у харчовій промисловості). Глибока оранка з перевертанням шару грунту руйнує структуру грунту та створює доступ кисню до глибинних гумусових шарів. Подібна ситуація виникає при осушуванні боліт, коли знижується рівень грунтових води і кисень повітря отримує доступ до раніше законсервованих шарів торфу.

     Якщо взяти за 100% всю кількість вуглекислого газу, що вивільнюється протягом року зі всіх джерел, то близько 42% - розчиняється в океані, 56% - поглинається фотосинтетичними організмами (переважно тропічними лісами та океанічним фітопланктоном). Таким чином близько 2% залишається у повітрі, що становить понад 4 Гт вуглецю. Наразі в атмосфері зосереджено близько 730-800 Гт карбону у вигляді вуглекислого газу. Це у 50 разів менше, ніж містить океанська вода у вигляді розчинених карбонатів та гідрокарбонатів (38000 Гт). Проте, лише верхній 200 м шар води в океані бере активну участь у біосферних  процесах. Тому внаслідок розчинення додаткової кількості вуглекислого газу з 1750 р. по 2000 р., відбулося зниження рН еуфотичного Світового океану на ~ 0,1, від ~ 8,2 до ~ 8,1.

Геохімічний цикл карбону (у Гігатонах). Червоним - шляхи антропогенної емісії

    Наразі щорічне  надходження до атмосфери 4 Гт вуглекислого газу призводить до наступних екологічних явищ:

  1. Посилення парникового ефекту та зростання температури приземного шару повітря (див далі).

  2. Підкислення гідроекосистем (перш за все Світового океану).

  3. Евтрофікацію водних екосистем.

  4. Підвищення продуктивності наземних рослин (зокрема, одною з причин появи сільського господарства вважають зростання концентрації вуглекислого газу 13 тис. років тому до 240 ppm).

    Основну увагу останні десятиліття приділяють ролі вуглекислого газу у посиленні парникового ефекту та підвищенні температури нижніх шарів тропосфери – «глобальне потепління». До 2005 р. існували беззаперечні дані, які свідчили про прямий зв'язок між інтенсивністю накопичення вуглекислого газу в тропосфері, та підвищенні її температури. За прогнозами, за збереженні такої тенденції протягом 21 ст. середня глобальна температура приземного шару зросте на 1,1-6,4оС Проте, починаючи з 2007 по 2014 рр. було зареєстровано зменшення швидкості потепління. Основною причиною такої паузи вважають охолоджуючий вплив антропогенних аерозолів. З 2015 р. зростання температури атмосфери продовжилося на фоні невпинного збільшення антропогенної емісії СО2.

    З метою послаблення на атмосферу антропогенних викидів у вуглекислого газу у 1997 р. було розроблено міжнародну угоду - Кіо́тський протокол про обмеження викидів в атмосферу парникових газів. Головна мета угоди: стабілізувати рівень концентрації парникових газів (головним чином – СО2) в атмосфері на рівні, який мг би запобігти небезпечному антропогенному втручанню в кліматичну систему Землі. Протокол зобов'язував уряди 191 країни, що ратифікували цей документ, скоротити або стабілізувати викиди парникових газів у період 2008–2012 рр. до рівня 1990 р. Основну частину зобов’язань взяли на себе промислово розвинуті країни. Фактично вимоги Кіотського протоколу не було не реалізовано, оскільки США, на які припадає 25% світових викидів СО2, так і не ратифікували цей документ. Хоча США взяли окреме зобов’язання скоротити викиди СО2 на 7%. На зміну Кіотському протоколу у 2015 р. було прийнято Паризьку угоду, де чітко прописано вимоги скорочення викидів вуглекислого газу всіма без виключення країнами, починаючи з 2020 р.

    Наразі, доволі точно оцінено викиди для більшості країн світу від спалювання викопного палива та виробництва будівельних матеріалів. Як можна бачити, перша десятка країн, які мають найбільш розвинуті економіки, визначає майже 70% антропогенних викидів вуглекислого газу (Список країн за викидами вуглекислого газу). Аналіз тенденцій показує, що старі економіки світу протягом останнього десятиліття почали зменшувати або стабілізували емісію діоксиду вуглецю. Одночасно до складу лідерів увійшла Індія. Значними темпами  нарощують викиди Бразилія, Мексика, Південна Корея.

Світові лідери за викидами вуглекислого газу

    Незважаючи на доведений зв'язок між зростанням концентрації вуглекислого газу в тропосфері та глобальними змінами клімату, існують доволі обґрунтовані альтернативні точки зору, щодо механізмів та природи цього зв’язку. Зокрема, існує думка, що ріст вмісту вуглекислого газу є вторинним явищем, яке є наслідком зростання температури, зумовлене іншими причинами:

   1) Вивільнення СО2 з океану внаслідок зменшення розчинності гідрокарбонат-іону НСО3;

   2) Підвищення швидкості процесів мікробіологічного окислення органічних решток у грунтах та донних відкладах.

   3) Вивільнення СО2 при таненні вічної мерзлоти.

bottom of page