Углекислый газ поступает в атмосферу за счет. Роль и значение основных газов атмосферного воздуха

Атмосфера - это газовая оболочка Земли, природный неисчерпаемый

ресурсом. Атмосфера имеет слоистое строение и включает тропосферу,

стратосферу, мезосферу, ионосферу (термосферу), экзосферу.

В тропосфере, примыкающей к земной поверхности, сосредоточено основное количество

газов, которые составляют 75 % массы атмосферы. Высота верхней границы

составляет 8-10 км над полюсами и 16-18 км над экватором. Здесь

происходит интенсивное перемешивание воздуха по вертикали и

горизонтали, сконцентрировано основное количество водяного пара и

примесей, способствующих образованию облаков.

Следующий слой - стратосфера. Для нее характерны слабые воздушные

потоки, малое количество облаков и постоянство температуры.

На высоте 9-10 км на полюсах и 17-18 км над экватором находится

озоновый экран (озоновый слой), который простирается до высоты 35 км.

Выше стратосферы расположена мезосфера (от высоты 55 до 80 км). Она

характеризуется понижением температуры

Мезосфера переходит в термосферу (ионосферу), для которой характерно повышение температуры. В этом слое происходит ионизация газов с образование.

В экзосфере, простирающейся до высоты 1000-2000 км, происходит утечка водорода и гелия в космическое пространство.

В атмосферном воздухе всегда присутствует вода (водяной пар и капельная влага) в количестве 3-4 %, а также различные вещества-загрязнители атмосферы (оксиды серы, азота, метан, угарный газ, фреоны, пыль, сажа), составляющие в общей массе атмосферы незначительную часть.

Атмосферный воздух имеет большое значение в жизни биосферы.

1. Кислород воздуха необходим для дыхания аэробных организмов.

2. Атмосфера выполняет климатологическую роль. В ней образуются воздушные течения, происходит перемешивание больших масс воздуха и перераспределение на значительные расстояния химических веществ, выделяемых различными источниками на поверхности Земли.

3. Атмосфера выполняет защитную функцию, поглощая жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца молекулами озона в стратосфере, а также предотвращает бомбардировку поверхности Земли метеоритами, которые сгорают в верхних слоях.

4. Атмосфера играет важную роль в круговороте веществ в окружающей среде. В первую очередь это касается кислорода, углерода, азота и серы.

35 Газовый состав атмосферы

Состав газов в атмосфере довольно постоянный (в % по объему): азот -78,084; кислород - 20,946; углекислый газ - 0,033; аргон - 0,93; другие инертные и прочие газы (N20, NO2, CH4) - тысячные доли процента.

Значение отдельных газов для биосферы

Кислород. Постоянство содержания кислорода обусловлено процессом фотосинтеза, проходящем в растениях, в результате которого образуются органическое вещество и кислород. Кислород участвует в реакциях биологического окисления, обеспечивающих

энергией живые организмы.

Азот. Составляет основную массу атмосфеpы. Жизнь многим обязана азоту, поскольку он входит в состав аминокислот, белков и других органических молекул. В земной атмосфере наличие свободного азота обязано жизненным процессам, в результате которых он образовался из аммиака первичной атмосферы Земли.

Углекислый газ. Участвует в процессе фотосинтеза. Его относят к так называемым "парниковым" газам, способным снижать излучение тепла земной поверхностью в космическое пространство. Возрастание концентрации углекислого газа за счет сжигания

топлива, работы промышленных предприятий, транспорта, тепловых

электростанций и др. приводит к возникновению "парникового эффекта",

связанного с повышением температуры нижних слоев атмосферы и глобальным потеплением климата. В формировании парникового эффекта участвуют

также водяной пар, метан, оксиды азота (N20, N02), некоторые другие газы.

Химический состав

Атмосфера Земли возникла в результате выделения газов при вулканических извержениях. С появлением океанов и биосферы она формировалась и за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.

В настоящее время атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения).

Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H 2 O) и углекислого газа (CO 2).

Кроме указанных в таблице газов, в атмосфере содержатся SO 2 , NH 3 , СО, озон, углеводороды, HCl, HF, пары Hg, I 2 , а также NO и многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твёрдых и жидких частиц (аэрозоль).

Углекислый газ в атмосфере Земли , по состоянию на 2011 год, представлен в количестве 392 ppm или 0,0392 %. Роль углекислого газа (CO 2 , двуокись или диоксид углерода ) в жизнедеятельности биосферы состоит прежде всего в поддержании процесса фотосинтеза, который осуществляется растениями. Являясь парниковым газом, двуокись углерода в воздухе оказывает влияние на теплообмен планеты с окружающим пространством, эффективно блокируя переизлучамое тепло на ряде частот, и таким образом участвует в формировании климата планеты.

В связи с активным использованием человечеством ископаемых энергоносителей в качестве топлива, происходит быстрое увеличение концентрации этого газа в атмосфере. Впервые антропогенное влияние на концентрацию двуокиси углерода отмечается с середины XIX века. Начиная с этого времени, темп её роста увеличивался и в конце 2000-х происходил со скоростью 2,20±0,01 ppm/год или 1,7 % за год. Согласно отдельным исследованиям, современный уровень CO 2 в атмосфере является максимальным за последние 800 тыс. лет и, возможно, за последние 20 млн лет.

Роль в парниковом эффекте

Несмотря на относительно небольшую концентрацию в воздухе, CO 2 является важной компонентой земной атмосферы, поскольку он поглощает и переизлучает инфракрасное излучение на различных длинах волн, включая длину волны 4,26 мкм (вибрационный режим - асимметричное растяжение молекулы) и 14,99 мкм (изгибные колебания). Данный процесс исключает или снижает излучение Земли в космос на этих длинах волн, что приводит к парниковому эффекту. Текущее изменение концентрации атмосферного CO 2 сказывается в полосах поглощения, где его современное влияние на спектр переизлучения Земли приводит только к частичному поглощению.

Кроме парниковых свойств двуокиси углерода, также имеет значение тот факт, что она является более тяжелым газом по сравнению с воздухом. Так как средняя относительная молярная масса воздуха составляет 28,98 г/моль, а молярная масса CO 2 - 44,01 г/моль, то увеличение доли углекислого газа приводит к увеличению плотности воздуха и, соответственно, к изменению профиля его давления в зависимости от высоты. В силу физической природы парникового эффекта, такое изменение свойств атмосферы приводит к увеличению средней температуры на поверхности.

В целом, увеличение концентрации с доиндустриального уровня 280 ppm до современного 392 ppm эквивалентно дополнительному выделению 1,8 Вт на каждый квадратный метр поверхности планеты. Данный газ также обладает уникальным свойством долговременного воздействия на климат, которое после прекращения вызвавшей его эмиссии остается в значительной степени постоянным на протяжении до тысячи лет. Другие парниковые газы, такие как метан и оксид азота, существуют в свободном состоянии в атмосфере на протяжении более короткого времени.

Источники углекислого газа

К естественным источникам двуокиси углерода в атмосфере относятся вулканические извержения, сгорание органических веществ в воздухе и дыхание представителей животного мира (Аэробные организмы). Также углекислый газ производится некоторыми микроорганизмами в результате процесса брожения, клеточного дыхания и в процессе перегнивания органических останков в воздухе. К антропогенным источникам эмиссии CO 2 в атмосферу относятся: сжигание ископаемых энергоносителей для получения тепла, производства электроэнергии, транспортировки людей и грузов. К значительному выделению CO 2 приводят некоторые виды промышленной активности, такие, например, как производство цемента и утилизация газов путем их сжигания в факелах.

Растения преобразуют получаемый углекислый газ в углеводы в ходе фотосинтеза, который осуществляется посредством пигмента хлорофилла, использующего энергию солнечного излучения. Получаемый газ, кислород, высвобождается в атмосферу Земли и используется для дыхания гетеротрофными организмами и другими растениями, формируя таким образом цикл углерода.

Антропогенная эмиссия

Эмиссия углерода в атмосферу в результате пром. активности в 1800 – 2004 гг.

С наступлением промышленной революции в середине XIX века происходило поступательное увеличение антропогенных выбросов двуокиси углерода в атмосферу, что привело к нарушению баланса углеродного цикла и росту концентрации CO 2 . В настоящее время около 57 % производимого человечеством углекислого газа удаляется из атмосферы растениями и океанами. Соотношение увеличения количества CO 2 в атмосфере ко всему выделенному CO 2 составляет постоянную величину порядка 45 % и претерпевает коротко­период­ические колебания и колебания с периодом в пять лет.

Сжигание ископаемых топлив, таких как уголь, нефть и природный газ, является основной причиной эмиссии антропогенного CO 2 , вырубка лесов является второй по значимости причиной. В 2008 году в результате сжигания ископаемого топлива в атмосферу было выделено 8,67 млрд тонн углерода (31,8 млрд тонн CO 2), в то время как в 1990 году годовая эмиссия углерода составляла 6,14 млрд тонн. Сводка лесов под землепользование привела к увеличению содержания атмосферной двуокиси углерода эквивалентную сжиганию 1,2 млрд тонн угля в 2008 году (1,64 млрд тонн в 1990). Суммарное увеличение за 18 лет составляет 3 % от ежегодного естественного цикла CO 2 , что достаточно для выведения системы из равновесия и для ускоренного роста уровня CO 2 . Как результат, двуокись углерода постепенно аккумулировалась в атмосфере и в 2009 году её концентрация на 39 % превосходила доиндустриальное значение.

Таким образом, несмотря на то, что (по состоянию на 2011 год) суммарное антропогенное выделение CO 2 не превосходит 8 % от его естественного годового цикла, наблюдается увеличение концентрации, обусловленное не только уровнем антропогенных выбросов, но и постоянным ростом уровня выбросов со временем.

Углекислый газ. В водной среде живые организмы кроме недостатка света, кислорода могут испытывал, недостаток доступной углекислоты, например, растения для фотосинтеза. Углекислота поступает в воду в результате растворения углекислого газа, содержащегося в воздухе, дыхания водных организмов, разложения органических остатков и высвобождения из карбонатов. Морская вода является пивным резервуаром углекислого газа, так как содержит от 40 до 50 см3 газа на литр в свободной или связанной форме, что в 150 раз превышает его концентрацию в атмосфере.[ ...]

Углекислый газ непрерывно потребляется зелеными растениями в процессе фотосинтеза. Зеленые растения ежегодно извлекают из атмосферы 16-1010 т углекислоты. Турбулентное перемешивание атмосферы приводит к тому, что существенных различий в концентрации С02 в разных районах Земли не наблюдается.[ ...]

БИОГАЗ - газ, близкий к природному газу, образующийся при сбраживании в анаэробных условиях навоза и органических остатков, после переработки сельскохозяйственной продукции и др. Примерный состав биогаза метан - 55-65%, углекислый газ - 35-45%, примеси азота, водорода, кислорода, сероводорода. Б. используется как топливо. На свалках, не оборудованных системами газового дренажа, Б. активно загрязняет приземную атмосферу; является причиной возникновения взрыво- и пожароопасных ситуаций.[ ...]

Дымовые газы, образующиеся в результате сжигания осадков, в основном состоят из паров воды и углекислого газа; возможно присутствие и других газовых компонентов, что в значительной мере влияет на схему очистки дымовых газов перед выбросом их в атмосферу.[ ...]

Дымовые газы котлов могут служить сырьем по производству различных полезных веществ для народного хозяйства. Вспомним, что в результате сгорания топлива в дымовых газах образуются окислы серы 802 и 803, окислы азота N0 и ТЧ02, углекислый газ С02, азот 1Ч2, водяные пары Н20 и летучая зола. Это основные вещества, из которых состоят дымовые газы.[ ...]

Парниковые газы - это газы, задерживающие инфракрасные лучи, которые нагревают поверхность Земли и атмосферу. Наиболее важными парниковыми газами являются пары воды, двуокись углерода, метан, окись азота, озон, фреоны. Парниковые газы могут иметь естественное (природное) и антропогенное происхождение. Соответственно следует различать естественный парниковый эффект и вклад в парниковый эффект, обусловленный газами, поступившими в атмосферу в результате человеческой деятельности. Двуокись углерода (С02) является основным антропогенным парниковым газом. Около 80% углекислого газа образуется в результате сжигания ископаемого топлива, остальная часть приходится на вырубку лесов, прежде всего тропических. Окись азота (N20) образуется при сжигании ископаемого топлива, биомассы, применения удобрений.[ ...]

Аналогично углекислому газу описанное выше влияние на атмосферу и климат Земли оказывают и другие газы: метан, диоксид азота, озон, фтористые углеводороды и водяной пар. Значительной проблемой при этом является длительное пребывание некоторых газов в атмосфере. В частности, срок пребывания полученного С02 в атмосфере составляет около 120 лет. Это означает, что образовавшиеся на сегодня выбросы будут оказывать отрицательное влияние на несколько поколений людей.[ ...]

Растворенные газы: кислород, сероводород, углекислый газ - резко интенсифицируют коррозионную активность сточных вод, что приводит не только к быстрому коррозионному износу нефтепромыслового оборудования и коммуникаций, но и к вторичному загрязнению сточных вод механическими примесями и продуктами коррозии.[ ...]

При тушении пожаров газами используют двуокись углерода, азот, аргон, дымовые или отработанные газы, пар. Их огнегасительное действие основано на разбавлении воздуха, то есть на снижении концентрации кислорода. При тушении пожаров используют углекислотные огнетушители (ОУ-5, ОУ-8, УП-2м), если в состав молекул горящего вещества входит кислород, щелочные и щелочноземельные металлы. Газ в огнетушителе находится под давлением до 60 атм. Для тушения электроустановок необходимо применять порошковые огнетушители (ОП-1, 0П-10), заряд которых состоит из бикарбоната натрия, талька и стеараторов железа, алюминия.[ ...]

В процессе фотосинтеза углекислый газ непрерывно потребляется зелеными растениями, однако в результате турбулентного перемешивания атмосферы содержание двуокиси углерода быстро выравнивается и существенных различий в ее концентрациях не наблюдается. Мощным регулятором углекислого газа является также вода океанов и морей: при избытке двуокиси углерода она связывается бикарбонатами воды, а при понижении ее парциального давления, наоборот, выделяется водной поверхностью при разложении бикарбонатов.[ ...]

В высоких концентрациях углекислый газ токсичен, но в природе такие концентрации встречаются редко. Низкое же содержание С02 тормозит процесс фотосинтеза. Для повышения скорости фотосинтеза в практике оранжерейного и тепличного хозяйства (в условиях закрытого грунта) нередко увеличивают искусственным путем концентрацию углекислого газа. Несмотря на высокое процентное содержание для большинства обитателей наземной среды азот воздуха является инертным газом, но такие микроорганизмы, как клубеньковые бактерии, азотобактерии, клостридии, обладают способностью связывать его и вовлекать в биологический круговорот.[ ...]

Увеличение концентрации углекислого газа приведет также к росту урожайности большинства культурных растений. Многочисленные натурные и лабораторные эксперименты по выращиванию растений в условиях повышенного содержания СО2 показали, что увеличение концентрации диоксида углерода способствует более быстрому росту растений, их биомассе и урожая. Например, согласно оценкам, масса лесов США с 1950 г. выросла на 30%, что, вероятно, вызвано ростом концентрации СО2. Напомним, что еще В. И. Вернадский называл диоксид углерода удобрением. Возросшая концентрация СО2 используется растениями в процессе фотосинтеза. Такой факт, вероятно, генетически обусловлен тем, что предки современных растений возникли и длительное время существовали в условиях концентрации СО2, значительно превосходящей современную. Вот таковы возможные и неоднозначные последствия глобального потепления на планете.[ ...]

Диоксид углерода (С02), или углекислый газ, - бесцветный газ с кисловатым запахом и вкусом, продукт полного окисления углерода. Является одним из парниковых газов.[ ...]

Извлекаемая из природного газа смесь кислых газов наполовину и более по объему состоит из сероводорода. Остальная часть включает углекислый газ и небольшие количества серооксида углерода и углеводороды (метан, этан). Эта смесь кислых газов с целью получения из нее элементной серы утилизируется обычно на месте очистки природного газа.[ ...]

Среди способов очистки отходящих газов на завершающей стадии перед сбросом их в атмосферу наибольшее распространение получили окислительные методы. Они осуществляются путем глубокого полного окисления органических примесей - углеводородов и кислородсодержащей органики - до углекислого газа и воды непосредственным прямым сжиганием и с использованием катализаторов процесса окисления . Термический способ более прост в аппаратурно-технологическом оформлении и не имеет специфических ограничений по составу и концентрациям загрязняющих примесей в очищаемом газе. Однако проведение этого процесса при температурах 600-900°С делает его весьма энергоемким (табл. В.З): расход условного топлива составляет 25 0 кг на 1000 м3 выбросов при рабочей температуре процесса 600-900°С.[ ...]

Систематические наблюдения за содержанием углекислого газа в атмосфере показывают его нарастание за последние десятилетня. Между тем хорошо известно, что углекислый газ действует в атмосфере, как стекло в оранжерее: он пропускает солнечную радиацию и не пропускает обратно инфракрасное (тепловое) излучение Земли и тем самым создает так называемый тепличный эффект.[ ...]

Парниковый эффект заключается в следующем; углекислый газ способствует проникновению к Земле коротковолнового излучения Солнца, а длинноволновое тепловое излучение Земли задерживается. В результате происходит длительный нагрев атмосферы.[ ...]

Инструментально доказано накопление в атмосфере углекислого газа на 0,4 % в гоп, метана на I % и окиси азота Л/0 на 0,2%. что обусловливает "парниковый эффект". Он состоит в том,что эти газы,попадая в атмосферу, затрудняют отдачу тепла с поверхности Земли и действуют как стекг или пленка теплице.[ ...]

Один из основных по массе за1 рязнителей атмосферы углекислый газ СО: Вместе с кислородом это один из биогенов атмосферы, который в основном контролируется биотой. В XX в. наблюдается рост концентрации углекислого газа в атмосфере, доля которого с начала века увеличилась почти на 25%, а за последние 40 лет на 13%. Оценим вклад России в увеличение концентрации СО: в а тмосфере. Данные о выбросах углекислого газа в результате сжигания ископаемого топлива в России получены из данных по бывгп. СССР, вклад которого в выбросы СО, весьма значителен (габл. 5).[ ...]

Одним из главных источников загрязнения атмосферы углекислым газом является автомобильный транспорт. Некоторые из путей борьбы с этим видом загряз нений будут рассмотрены в последующих главах этой книги.[ ...]

В атмосфере содержится - 0,03% С02, или 2,3-1012 т. Источником поступления углекислого газа в атмосферу являются вулканические газы, горячие ключи, дыхание человека, животных, растений и, наконец, сжигание человеком горючих ископаемых. Сжигание топлива вносит ежегодно в атмосферу не менее 1 -1010 т углекислоты. Примерно 1 -1011 т С02 непрерывно находится в обменном состоянии между атмосферой и океаном. Обмен углекислоты в поверхностных слоях океана происходит в течение 5-25 лет, в глубоких - в течение 200-1000 лет. Полный обмен С02 в атмосфере происходит за 300-500 лет.[ ...]

В настоящее время в атмосфере наблюдается рост содержания некоторых малых газов, таких как углекислый газ СО2, закись азота N20, метан СН4, озон О3, пары воды, хлорфторуглероды и другие галогенпроизводные углерода (фреоны). Эти так называемые парниковые газы, как и основные составляющие атмосферы (азот, кислород), пропускают к поверхности Земли видимую (световую) часть солнечного излучения оптического диапазона. Поглощаемая земной поверхностью солнечная энергия нагревает ее, что приводит к тепловому длинноволновому (инфракрасному1) излучению в окружающее пространство. Однако это излучение в значительной степени задерживается компонентами атмосферы и прежде всего парниковыми газами; часть тепла вновь отражается на поверхность Земли. Задержание тепловой энергии у приповерхностного слоя приводит к повышению его температуры («парниковый эффект»).[ ...]

Наиболее важными функциями леса являются производство кислорода и поглощение углекислого газа (табл. 6). Количество кислорода, поступающего в атмосферу, зависит от ряда факторов: вида леса, его возраста, плотности насаждений и его ярусности, региона мира. Эффект, получаемый от лесных массивов, по ряду оценок в 3-4 раза выше затрат на лесопосадки (табл. 7 и 8).[ ...]

Вместе с газообразными продуктами выдыхаемого воздуха в окружающее пространство организм выбрасывает пары и огромное количество мелких водяных частиц или капелек, которые образуются при акте выдыхания.[ ...]

В среднем городской воздух имеет на 0,01-0,02% С02 больше, чем вне города. Содержание углекислого газа в воздухе жилых помещений не должно превышать 0,1%. В высоких концентрациях С02 обладает наркотическим действием.[ ...]

Древесные породы испытывают угнетение, если в почве менее 9-12% кислорода и более 1% углекислого газа (объёмных %).[ ...]

Значения коэффициента X: для воздуха (естественные колебания содержания кислорода и углекислого газа в атмосферном воздухе) Х = 3 10‘6; для воды равнинных рек и озер Х2 -= (4 ± 0,2) 10"5; для биоты на основании данных о дисперсиях продукции биоценозов Хт, = 0,43 ■ /3, т.е, в зависимости от биоценозов от 0,03 до 1.[ ...]

Фотосинтез - это синтез органических соединений в листьях зеленых растений из воды и углекислого газа атмосферы с использованием солнечной (световой) энергии, адсорбируемой хлорофиллом в хлоропластах. Благодаря фотосинтезу происходит улавливание энергии видимого света и превращение ее в химическую энергию, сохраняемую (запасаемую) в органических веществах, образуемых при фотосинтезе (рис. 70). Значение фотосинтеза гигантское. Отметим лишь, что он поставляет топливо (энергию) и атмосферный кислород, необходимые для существовария всего живого. Следовательно, роль фотосинтеза является планетарной.[ ...]

В поддержании равновесия природных систем исключительно велика роль лесов. Они поглощают углекислый газ и выделяют кислород, способствуют стабильности климата, сохранности рек и почв. Отсюда важнейшая стратегическая задача - охрана лесов. Как считают специалисты, леса в тех регионах, где они могут расти, должны покрывать одну пятую или даже одну четвертую часть территории. Пока же на всех континентах происходит уничтожение лесов. По некоторым данным, 25 лет назад леса покрывали 31% мировой суши, а в настоящее время - 27%.[ ...]

Воздушная, самая легкая оболочка земного шара - атмосфера - состоит из механической смеси газов (%): азота - 78,09, кислорода - 20,95, аргона - 0,93, углекислого газа - от 0,02 до 0,032, а также гелия, неона, ксенона, криптона, водорода, озона, аммиака, йода и других, на долю которых приходится около 0,01% всего ее объема. Около 4% объема атмосферы занимают пары воды и пыль.[ ...]

Большинство растений не может существовать без непрерывного притока кислорода к корням и вывода углекислого газа из почвы. Если изолировать почву от атмосферного воздуха, то кислород в ней израсходуется полностью через несколько суток. Следовательно, почвенный воздух обеспечивает живые организмы кислородом только при условии постоянного обмена с атмосферным воздухом. Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным называют газообменом или аэрацией.[ ...]

С 1880 по 1970 г. содержание С02 увеличилось с 290 ррм до 321 ррм (рис. 1.5). Интересным является сезонное изменение содержания углекислого газа в воздухе: большее зимой и меньшее летом - рис. 1.6, .[ ...]

По оценкам международных экспертов последствия от глобального потепления климата могут выразиться в удвоении содержания углекислого газа к 2030 году по сравнению с периодом до индустриализации и в повышении уровня моря на 25 - 140 см. Кроме этого, в атмосферном воздухе произойдет увеличение содержания хлорфторуглеродистых соединений.[ ...]

Жизнь на Земле существует за счет солнечной энергии. Свет - единственный на Земле пищевой ресурс, энергия которого, в соединении с углекислым газом и водой, рождает процесс фотосинтеза. Фотосинтезирующие растения создают органическое вещество, которым питаются травоядные животные, ими питаются плотоядные и т. д., в конечном итоге растения «кормят» весь остальной живой мир, т. е. солнечная энергия через растения как бы передается всем организмам.[ ...]

ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ (ТЕПЛИЧНЫЙ ЭФФЕКТ) - потепление климата на Земле в результате увеличения содержания в приземном слое атмосферы пыли, углекислого газа, метана и фтор-хлоруглеводородных соединений технического происхождения (сжигание топлива, промышленные выбросы и т. п.), которые препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли. Смесь пыли и газов действует как полиэтиленовая пленка над парником: хорошо пропускает солнечный свет, идущий к поверхности почвы, но задерживает рассеиваемое почвой тепло - в результате под пленкой создается теплый микроклимат.[ ...]

В современном газовом составе атмосферы, который отличается большим постоянством, содержится по объему (%): азота-78,08, кислорода-20,9, аргона - 0,93, углекислого газа - 0,031 и небольшое количество инертных газов. Наибрлее важная переменная составляющая атмосферы - пары (капельки) воды.[ ...]

Атмосфера - газовая оболочка Земли, ее масса составляет около 5,15-1015 т. Она состоит в основном из азота и кислорода. Из числа малых ио количеству газов выделяются углекислый газ и озон, задерживающий вредную для организмов ультрафиолетовую радиацию Солнца.[ ...]

В современном газовом составе атмосферы, который отличается большим постоянством, содержится по объему (%): азота 78,08, кислорода - 20,9, аргона - 0,93, углекислого газа 0,031 и небольшое количество инертных газов. Наиболее важная переменная составляющая атмосферы водяной пар. Пространственно-временная изменчивость его концентрации, а также непостоянство радиационного и светового режимов предопределяют резко дифференцированные условия функционирования природных экосистем. Несмотря на то что климатические контрасты в различных районах Земли сглаживаются благодаря циркуляции атмосферы и морским течениям, эта дифференциация весьма заметна.[ ...]

Второй цикл формируется за счет газообмена между атмосферой и океаносферой: гидрокарбонат-карбонатная система океанов находится в подвижном равновесии с углекислым газом атмосферы. Это равновесие зависит главным образом от парциального давления С02 в атмосфере и от температуры (раздел 1.3.2).[ ...]

Живые организмы создали на Земле почву, атмосферу и др. Например, судьба атмосферы полностью зависит от живых организмов: если они прекратят свое существование, то углекислый газ в атмосфере исчезнет всего через 21 год, а кислород - через 100 лет.[ ...]

Для нейтрализации любых щелочей применимы серная, соляная, азотная, фосфорная и другие кислоты. На практике обычно применяется техническая серная кислота. Для нейтрализации щелочных сточных вод можно использовать углекислый газ. Основным преимуществом нейтрализации углекислым газом является сравнительно низкая стоимость проведения процесса, т.к. для этой цели можно использовать С02 дымовых газов.[ ...]

Деятельность фотосинтетиков и постепенное выведение в литосферу части восстановленного органического вещества в форме углеводородов и других органических минералов имели результатом постепенное уменьшение содержания в атмосфере углекислого газа и увеличение содержания как в атмосфере, так и в водах океана свободного кислорода. По-видимому, где-то на уровне появления многоклеточных животных сформировался более эффективный по сравнению с бескислородным расщеплением органических веществ, таким как гликолиз, способ извлечения энергии с помощью кислородного дыхания.[ ...]

Наверное, много миллионов лет понадобилось для того, чтобы сложился и был отобран из множества случайно возникавших вариантов тот принцип генетического кода и синтеза белка, который стал единым для всего живого на Земле. Эта первичная биосфера развивалась в условиях восстановительных свойств среды и еще очень мало на нее влияла. Огромные запасы углекислого газа атмосферы не были еще вовлечены в биогенный круговорот, однако растворенные в водах океана органические вещества постепенно концентрировались, входя в состав живого вещества первичных организмов.[ ...]

Эти данные охватывают весь диапазон применяемого в России котельного оборудования, поэтому приведенные коэффициенты должны быть рекомендованы для использования во всех отраслях промышленности для расчета эмиссии от установок, сжигающих органическое топливо. Анализ коэффициентов эмиссии С02 показывает, что при переходе ТЭС на сжигание твердого топлива вместо природного газа эмиссия углекислого газа возрастает в 2,76/1,62 = 1,7 раза. Это обстоятельство необходимо учитывать при реализации планируемого изменения структуры топливно-энергетического баланса в сторону увеличения доли твердого топлива.[ ...]

Химическая эволюция органических веществ неорганического происхождения привела в конце концов к возникновению первичных белков и нуклеиновых кислот, структурно-информационное взаимодействие которых оказалось основой фундаментальных свойств живого - наследственности и изменчивости. С этого момента началась собственно органическая эволюция, создававшая все более сложные и многочисленные виды живых организмов. К тому времени, когда Земля могла начать перегреваться излучением стабилизировавшегося Солнца, на ней уже возникли фотосинтезирующие растения. Количество углекислого газа в атмосфере стало уменьшаться, и тепловое излучение получило возможность покидать Землю, в результате чего температура на большей части ее поверхности остается пригодной для существования жизни уже многие сотни миллионов лет. Земля с ее биосферой представляет собой саморегулирующуюся систему.[ ...]

По-видимому, первичные организмы использовали в качестве источника энергии для синтеза собственных веществ энергию, освобождавшуюся при гидролизе других органических веществ. Это вело к постепенному исчерпанию ресурсов первичного органического вещества и было чревато гибелью недавно зародившейся на Земле жизни. Наверное, это был первый в истории нашей планеты экологический кризис глобального масштаба. Мы не можем за отсутствием данных судить о том, какой степени напряженности он достиг, прежде чем появились и начали быстро совершенствоваться биофизические и биохимические механизмы и соответствующие структуры, способные использовать внешние источники энергии - энергию химических реакций и света - для синтеза сложных органических веществ на основе углекислого газа и воды.[ ...]

На безопасном от огня расстоянии, шагов на 200 или более от неп>, в зависимости от скорости огня и параллельно линии главного хода его, без срубания больших деревьев, но с удалением молодняка, устраивается высокий и широкий вал из горючего материала, представленного сухими ветвями, хворостом и пересохшей лесной подстилкой. По обе стороны вала почва очищается от горючего материала. При пожаре сильно нагретый воздух подымается кверху, вследствие чего на некотором расстоянии от движущегося огня образуется большая тяга воздуха. Когда огонь приблизится к заготовленному валу на такое расстояние, что брошенные сухие листья или клочки бумаги понесутся в сторону пожара, расставленные вдоль вала цепью на расстоянии 5-15 м друг от друга рабочие по знаку руководителя, работ сразу зажигают вал и пускают встречный огонь, который порывисто устремляется к движущемуся пожару. Бушующее пламя взвивается до самой вершины деревьев. Сначала кажется, что пожар усилился, но через несколько минут два потока огня в схватке уничтожают весь горючий материал, резко уменьшают запас кислорода воздуха в полосе своей встречи, наполняют пространство углекислым газом и дымом, и огонь стихает.

Газировка, вулкан, Венера, рефрижератор – что между ними общего? Углекислый газ. Мы собрали для Вас самую интересную информацию об одном из самых важных химических соединений на Земле.

Что такое диоксид углерода

Диоксид углерода известен в основном в своем газообразном состоянии, т.е. в качестве углекислого газа с простой химической формулой CO2. В таком виде он существует в нормальных условиях – при атмосферном давлении и «обычных» температурах. Но при повышенном давлении, свыше 5 850 кПа (таково, например, давление на морской глубине около 600 м), этот газ превращается в жидкость. А при сильном охлаждении (минус 78,5°С) он кристаллизуется и становится так называемым сухим льдом, который широко используется в торговле для хранения замороженных продуктов в рефрижераторах.

Жидкая углекислота и сухой лед получаются и применяются в человеческой деятельности, но эти формы неустойчивы и легко распадаются.

А вот газообразный диоксид углерода распространен повсюду: он выделяется в процессе дыхания животных и растений и является важной составляющей частью химического состава атмосферы и океана.

Свойства углекислого газа

Углекислый газ CO2 не имеет цвета и запаха. В обычных условиях он не имеет и вкуса. Однако при вдыхании высоких концентраций диоксида углерода можно почувствовать во рту кисловатый привкус, вызванный тем, что углекислый газ растворяется на слизистых и в слюне, образуя слабый раствор угольной кислоты.

Кстати, именно способность диоксида углерода растворяться в воде используется для изготовления газированных вод. Пузырьки лимонада – тот самый углекислый газ. Первый аппарат для насыщения воды CO2 был изобретен еще в 1770 г., а уже в 1783 г. предприимчивый швейцарец Якоб Швепп начал промышленное производство газировки (торговая марка Schweppes существует до сих пор).

Углекислый газ тяжелее воздуха в 1,5 раза, поэтому имеет тенденцию «оседать» в его нижних слоях, если помещение плохо вентилируется. Известен эффект «собачьей пещеры», где CO2 выделяется прямо из земли и накапливается на высоте около полуметра. Взрослый человек, попадая в такую пещеру, на высоте своего роста не ощущает избытка углекислого газа, а вот собаки оказываются прямо в густом слое диоксида углерода и подвергаются отравлению.

CO2 не поддерживает горение, поэтому его используют в огнетушителях и системах пожаротушения. Фокус с тушением горящей свечки содержимым якобы пустого стакана (а на самом деле — углекислым газом) основан именно на этом свойстве диоксида углерода.

Углекислый газ в природе: естественные источники

Углекислый газ в природе образуется из различных источников:

• Дыхание животных и растений.
  Каждому школьнику известно, что растения поглощают углекислый газ CO2 из воздуха и используют его в процессах фотосинтеза. Некоторые хозяйки пытаются обилием комнатных растений искупить недостатки . Однако растения не только поглощают, но и выделяют углекислый газ в отсутствие света – это часть процесса дыхания. Поэтому джунгли в плохо проветриваемой спальне – не очень хорошая идея: ночью уровень CO2 будет расти еще больше.
• Вулканическая деятельность.
  Диоксид углерода входит в состав вулканических газов. В местностях с высокой вулканической активностью CO2 может выделяться прямо из земли – из трещин и разломов, называемых мофетами. Концентрация углекислого газа в долинах с мофетами столь высока, что многие мелкие животные, попав туда, умирают.
• Разложение органических веществ.
  Углекислый газ образуется при горении и гниении органики. Объемные природные выбросы диоксида углерода сопутствуют лесным пожарам.

Углекислый газ «хранится» в природе в виде углеродных соединений в полезных ископаемых: угле, нефти, торфе, известняке. Гигантские запасы CO2 содержатся в растворенном виде в мировом океане.

Выброс углекислого газа из открытого водоема может привести к лимнологической катастрофе, как это случалось, например, в 1984 и 1986 гг. в озерах Манун и Ньос в Камеруне. Оба озера образовались на месте вулканических кратеров – ныне они потухли, однако в глубине вулканическая магма все еще выделяет углекислый газ, который поднимается к водам озер и растворяется в них. В результате ряда климатических и геологических процессов концентрация углекислоты в водах превысила критическое значение. В атмосферу было выброшено огромное количество углекислого газа, который наподобие лавины спустился по горным склонам. Жертвами лимнологических катастроф на камерунских озерах стали около 1 800 человек.

Искусственные источники углекислого газа

Основными антропогенными источниками диоксида углерода являются:

• промышленные выбросы, связанные с процессами сгорания;
• автомобильный транспорт.

Несмотря на то, что доля экологичного транспорта в мире растет, подавляющая часть населения планеты еще не скоро будет иметь возможность (или желание) перейти на новые автомобили.

Активное сведение лесов в промышленных целях также ведет к повышению концентрации углекислого газа СО2 в воздухе.

CO2 – один из конечных продуктов метаболизма (расщепления глюкозы и жиров). Он выделяется в тканях и переносится при помощи гемоглобина к легким, через которые выдыхается. В выдыхаемом человеком воздухе около 4,5% диоксида углерода (45 000 ppm) – в 60-110 раз больше, чем во вдыхаемом.

Углекислый газ играет большую роль в регуляции кровоснабжения и дыхания. Повышение уровня CO2 в крови приводит к тому, что капилляры расширяются, пропуская большее количество крови, которое доставляет к тканям кислород и выводит углекислоту.

Дыхательная система тоже стимулируется повышением содержания углекислого газа, а не нехваткой кислорода, как может показаться. В действительности нехватка кислорода долго не ощущается организмом и вполне возможна ситуация, когда в разреженном воздухе человек потеряет сознание раньше, чем почувствует нехватку воздуха. Стимулирующее свойство CO2 используется в аппаратах искусственного дыхания: там углекислый газ подмешивается к кислороду, чтобы «запустить» дыхательную систему.

Углекислый газ и мы: чем опасен СO2

Углекислый газ необходим человеческому организму так же, как кислород. Но так же, как с кислородом, переизбыток углекислого газа вредит нашему самочувствию.

Большая концентрация CO2 в воздухе приводит к интоксикации организма и вызывает состояние гиперкапнии. При гиперкапнии человек испытывает трудности с дыханием, тошноту, головную боль и может даже потерять сознание. Если содержание углекислого газа не снижается, то далее наступает черед – кислородного голодания. Дело в том, что и углекислый газ, и кислород перемещаются по организму на одном и том же «транспорте» – гемоглобине. В норме они «путешествуют» вместе, прикрепляясь к разным местам молекулы гемоглобина. Однако повышенная концентрация углекислого газа в крови понижает способность кислорода связываться с гемоглобином. Количество кислорода в крови уменьшается и наступает гипоксия.

Такие нездоровые для организма последствия наступают при вдыхании воздуха с содержанием CO2 больше 5 000 ppm (таким может быть воздух в шахтах, например). Справедливости ради, в обычной жизни мы практически не сталкиваемся с таким воздухом. Однако и намного меньшая концентрация диоксида углерода отражается на здоровье не лучшим образом.

Согласно выводам некоторых , уже 1 000 ppm CO2 вызывает у половины испытуемых утомление и головную боль. Духоту и дискомфорт многие люди начинают ощущать еще раньше. При дальнейшем повышении концентрации углекислого газа до 1 500 – 2 500 ppm критически , мозг «ленится» проявлять инициативу, обрабатывать информацию и принимать решения.

И если уровень 5 000 ppm почти невозможен в повседневной жизни, то 1 000 и даже 2 500 ppm легко могут быть частью реальности современного человека. Наш показал, что в редко проветриваемых школьных классах уровень CO2 значительную часть времени держится на отметке выше 1 500 ppm, а иногда подскакивает выше 2 000 ppm. Есть все основания предполагать, что во многих офисах и даже квартирах ситуация похожая.

Безопасным для самочувствия человека уровнем углекислого газа физиологи считают 800 ppm.

Еще одно исследование обнаружило связь между уровнем CO2 и окислительным стрессом: чем выше уровень диоксида углерода, тем больше мы страдаем от , который разрушает клетки нашего организма.

Углекислый газ в атмосфере Земли

В атмосфере нашей планеты всего около 0,04% CO2 (это приблизительно 400 ppm), а совсем недавно было и того меньше: отметку в 400 ppm углекислый газ перешагнул только осенью 2016 года. Ученые связывают рост уровня CO2 в атмосфере с индустриализацией: в середине XVIII века, накануне промышленного переворота, он составлял всего около 270 ppm.

Вызвала в комментариях ожесточенный спор на тему, является ли человеческая цивилизация основным источником парниковых газов на планете. Уважаемый dims12 привел интересную ссылку , где говорится, что вулканы выбрасывают в 100-500 раз меньше углекислого газа, чем современная цивилизация:

В ответ на это, уважаемый vladimir000 привел свой . В результате него он получил, что выбросы СО2 человеческой цивилизацией гораздо меньше: около 600 миллионов тонн:

Что-то у вас порядок цифр странный. Поиск дает суммарную мощность всех электростанций Земли 2*10^12 ватт, то есть, предположив, что все они работают на ископаемом топливе круглый год, получаем примерно 2*10^16 ватт-час годового потребления, то есть 6*10^15 КДжоулей.

Опять же, поиск дает удельную теплоту сгорания первые десятки тысяч КДжоулей на килограмм ископаемого топлива. Примем для простоты 10000, и примем, что все переработанное топливо улетает в трубу без остатка.

Тогда, чтобы полностью покрыть потребности человечества в энергии, получается, достаточно сжигать 6*10^15 / 10^4 килограмм углерода в год, то есть 6*10^8 тонн. 600 мегатонн в год. Учитывая, что существуют еще атомные, гидро и прочие возобновляемые станции, не вижу за счет чего, итоговое потребление увеличится в 500 раз.

Разница получилась огромная - 500 раз. Но при этом я не совсем понял, откуда получилась эта 500-кратная разница. Если разделить 29 миллиардов тонн на 600 миллионов тонн, то будет разница в 50 раз. С другой стороны, эта разница, вероятно, связана с не 100% КПД электростанцией, и с тем фактом, что ископаемое топливо потребляют не только электростанции, но и для транспорта, обогрева жилищ или производства цемента.

Поэтому можно точнее произвести этот расчет. Для этого просто используем следующую цитату : "при сжигании угля в размере одной тонны условного топлива потребляется 2,3 тонны кислорода и выбрасывается 2,76 тонны углекислого газа, а при сжигании природного газа выбрасывается 1,62 тонны углекислого газа, а потребляется все те же 2,35 тонны кислорода ".

Сколько сейчас человечество потребляет условного топлива в год? Такая статистика приводится в отчетах компании BP . Около 13 миллиардов тонн условного топлива. Тем самым человечество выбрасывает в атмосферу порядка 26 миллиардов тонн углекислого газа. Более того, в тех же данных приводится подробная статистика по выбросам СО2 за каждый год. Из неё следует, что эти выбросы постоянно растут:

В тоже время, только половина этих выбросов попадает в атмосферу. Другая половина