Джерела і сток СО2 (стр. 2 из 6)

1.2 Споживання енергії і викиди вуглекислого газу

Енергія не виробляється заради самого виробництва енергії. В промислово розвинених країнах основна частина енергії, що виробляється, викоритовується на промисловість, транспорт, обігрів і охолоджування будівель. В багатьох виконаних дослідженнях показано, що сучасний рівень споживання енергії в промислово розвинених станах може бути істотно понижений за рахунок вживання енергозберігаючих технологій. Так, було розраховано, що якби США перейшли б при виробництві товарів широкого споживання і у сфері послуг на якнайменш енергоємні з вже наявних технологій при тому ж об’ємі виробництва, то кількість поступаючого в атмосферу вуглекислого газу зменшилася б на 25%. Загальне зменшення викидів

вцілому по земній кулі при цьому склало б 7%. Подібний ефект мав би місце і в інших промислово розвинених країнах. Подальшого зниження швидкості надходження в атмосферу можна досягти шляхом зміни структури економіки в результаті упровадження більш ефективних методів виробництва товарів і удосконалень у сфері надання послуг населенню.

2 Вуглець в природі

Серед безлічі хімічних елементів, без яких неможливе існування життя на Землі, вуглець є головним. Хімічні перетворення органічних речовин пов’язані із здатністю атома вуглецю утворювати довгі ковалентні ланцюги і кільця. Біогеохімічний цикл вуглецю, природно, дуже складний, оскільки він включає не тільки функціонування всіх форм життя на Землі, але і перенесення неорганічних речовин як між різними резервуарами вуглецю, так і усередині них. Основними резервуарами вуглецю є атмосфера, континентальна біомаса, включаючи грунти, гідросфера з морською біотою і літосфера. Протягом останніх двох століть в системі атмосфера – біосфера – гідросфера відбуваються зміни потоків вуглецю, інтенсивність яких приблизно на порядок величини перевищує інтенсивність геологічних процесів перенесення цього елемента. З цієї причини слід обмежитися аналізом взаємодій в межах цієї системи, включаючи грунти.

2.1 Основні хімічні з’єднання і реакції

Відомо більше мільйона вуглецевих з’єднань, тисячі з яких беруть участь в біологічних процесах. Атоми вуглецю можуть знаходитися в одному з дев’яти можливих станів окислення: від +IV до -IV. Найпоширеніше явище – це повне окислення, тобто +IV, прикладами таких з’єднань можуть служити

і . Більше 99% вуглецю в атмосфері міститься у вигляді вуглекислого газу. Біля 97% вуглецю в океанах існує в розчиненій формі ( ), а в літосфері – у вигляді мінералів. Прикладом стану окислення +II є мала газова складова атмосфери , яка досить швидко окислюється до .Элементний карбон присутній в атмосфері в малих кількостях у вигляді графіту і алмаза, а в грунті – у формі деревного вугілля. Асиміляція вуглецю в процесі фотосинтезу приводить до утворення відновленого вуглецю, який присутній в біоті, мертвій органічній речовині грунту, у верхніх шарах осадових порід у вигляді вугілля, нафти і газу, схованого на великих глибинах, і в літосфері – у вигляді розсіяного недоокисленого вуглецю. Деякі газоподібні з’єднання, що містять недоокислений вуглець

2.2 Ізотопи вуглецю

В природі відомо сім ізотопів вуглецю, з яких істотну роль відіграють три. Два з них –

і – є стабільними, а один – – радіоактивним з періодом піврозпаду 5730 років. Необхідність вивчення різних ізотопів вуглецю обумовлена тим, що швидкості перенесення з’єднань вуглецю і умови рівноваги в хімічних реакціях залежать від того, які ізотопи вуглецю містять ці з’єднання. З цієї причини в природі спостерігається різний розподіл стабільних ізотопів вуглецю. Розподіл ізотопу , з одного боку, залежить від його утворення в ядерних реакціях з участю нейтронів і атомів азоту в атмосфері, а з іншою – від радіоактивного розпаду.

3 Вуглець в атмосфері

3.1 Атмосферний вуглекислий газ

Ретельні вимірювання вмісту атмосферного

були початі в 1957 році Киллінгом в обсерваторії Мауна-Лоа. Регулярні вимірювання вмісту атмосферного проводяться також в ряду інших станцій. Виходячи з аналізу дослідів можна сказати, що річний хід концентрації обумовлений в основному сезонними змінами циклу фотосинтезу і деструкції рослин на суші; на нього також впливає, хоча і меншій мірі, річний хід температури поверхні океану, від якого залежить розчинність в морській воді. Третім, і, ймовірно, якнайменше важливим чинником є річний хід інтенсивності фотосинтезу в океані. Середній за кожний даний рік вміст в атмосфері дещо вищий в північній півкулі, оскільки джерела антропогенного надходження знаходяться переважно в північній півкулі. Крім того, спостерігаються невеликі міжрічні зміни вмісту, які, ймовірно, визначаються особливостями загальної циркуляції атмосфери. З наявних даних по зміні концентрації в атмосфері основне значення мають дані про спостережуване протягом останніх 25 років по регулярному зростанні вмісту атмосферного . Більш ранні вимірювання вмісту атмосферного вуглекислого газу (починаючи з середини минулого століття) були, як правило, недостатньо повні. Зразки повітря відбиралися без необхідної ретельності і не проводилася оцінка похибки результатів. За допомогою аналізу складу пухирців повітря з льодовикових кусків стало можливим одержати дані для періоду з 1750 по 1960 рік. Було також виявлено, що визначені шляхом аналізу повітряних включень льодовиків значення концентрацій атмосферного для 50-х років добре узгоджуються з даними обсерваторії Мауна-Лоа. Концентрація протягом 1750-1800 років виявилася близькою до значення 280 млн , після чого вона стала дещо зростати і до 1984 року складала343 1 млн .

3.2 Вміст ізотопу

С в атмосферному вуглекислому газі.

Вміст ізотопу

виражається відхиленням ( ) ( ) відношення від загальноприйнятого стандарту. Перші вимірювання вмісту ізотопу в атмосфері були проведені Килінгом в 1956 році і повторені ним же в 1978 році. Значення для атмосферного в 1956 році було рівне 7 , а в 1978 складало -7,65 . Недавно були опубліковані також дані вимірювань у вуглекислому газі повітряних включень в льодовиках. В середньому оцінки зменшення в атмосферному протягом останніх 200 років складають 1,0-1,5 . Спостережувані зміни вмісту викликані головним чином надходженням в атмосферу з меншим значенням при вирубці лісів, зміні характеру землекористування і спалювання викопного палива.