• Выделение углекислого газа при дыхании


    образование, транспорт кровью, влияние на здоровье

    Содержание страницы

    Вступление

    Из курса биологии (анатомии) школьной программы известно, что наш организм дышит кислородом (O2). Однако на уроках не рассматривается вопрос о том, какое значение имеет углекислый газ в крови для нашего здоровья? Многие не знают, что CO2 влияет на здоровье всех органов человека и регулирует биохимические процессы, протекающие в организме.

    Дыхание

    При изучении дыхания и образования диоксида углерода в теле человека иногда путают углекислый и угарный газы между собой. Угарный газ имеет химическую формулу CO и совершенно другие свойства.

    Оксид углерода (CO), это ядовитое вещество, которое при попадании через легкие в кровь даже в минимальном количестве опасно для жизни и здоровья.

    Дыхание происходит следующим образом — человек сначала выдыхает углекислоту, а потом вдыхает кислород:

    • В результате биохимических процессов при расщеплении жиров и белков в клетках происходит процесс образования углекислого газа в организме человека. Этот газ выделяется из клеток в капилляры, а затем поступает в кровь. При накоплении крови газом нервная система подает сигнал в мозг о выделении излишков двуокиси углерода за пределы нашего тела. Красные кровяные тельца (эритроциты) транспортируют молекулы углекислоты в виде химических соединений бикарбонатов и связанных с гемоглобином к альвеолам легких.
    • В альвеолах происходит обмен молекул углекислого газа на молекулы O2, которые распространяются по всему организму. Эритроциты переносят молекулы кислорода к органам и тканям, связывая его с гемоглобином, а взамен опять забирают продукт жизнедеятельности этих клеток – CO2.

    Процесс газообмена.

    Доказанным фактом считается то, что углекислота, это основатель дыхательных процессов, а не кислород, как считалось ранее. Двуокись углерода является необходимым газом для дыхания человека наравне с O2.

    Газообмен в альвеолах

    При выдохе человек выдыхает не только CO2, из легких уходит также избыточный O2. Рефлекс дыхания разделяется в 2 этапа:

    1. При выдыхании происходит снижение давления в легких, купол диафрагмы поднимается, легкие сжимаются, концентрация CO2 в крови повышается. Кровь движется по венам и окрашивается темный, почти черный цвет.
    2. За выдохом идет вдох. При вдохе грудная клетка расширяется, диафрагма опускается. Осуществляется отдача от гемоглобина через альвеолы в легкие и выброс в атмосферу диоксида углерода. Там же в альвеолах происходит прием гемоглобином молекулы O2. Кровь переходит на следующий круг и движется по артериям. Она окрашивается в ярко-розовый цвет.

    Нормальный здоровый человек дышит ровно и регулярно. Учащенное дыхание или с задержкой, если это не вызвано большими физическими или психологическими нагрузками, считается сигналом о серьезных заболеваниях организма.

    Транспорт кровью и связь с кислородом.

    Существует два круга кровообращения в организме: большой артериальный и малый венозный. По большому кругу транспортируется артериальная кровь, насыщенная кислородом. По малому кругу движется венозная кровь, насыщенная CO2.

    Транспорт газов кровью

    Раньше существовало мнение, что с выдохом углекислый газ в организме человека не остается. Однако как показывают исследования, в артериальной крови всегда присутствует определенное количество углекислоты. Концентрация ее небольшая, в пределах 6,0-7,0%, но если она превышает или наоборот, меньше этого количества, то для организма это плохо. Появляется либо переизбыток O2 в крови (Гипероксия), либо его недостаток (Гипоксемия). Это происходит потому, что обмен этими газами взаимосвязан. Чтобы эритроцит мог поглотить молекулу кислорода и связать ее с гемоглобином, он должен удалить в атмосферу молекулу диоксида углерода.

    Зависимость здоровья от содержания углекислоты

    При физических нагрузках обменные процессы в клетках ускоряются, чтобы вывести большее количество углекислоты, человеку необходимо чаще и глубже дышать. Процесс происходит рефлекторно. В таких случаях опасно находится в помещении с высокой концентрацией CO2, так как вместе с O2 человек вдыхает двуокись углерода. Это приводит к повышению ее концентрации в крови, а дальше к приступам удушья. Появляются головокружение, тошнота, вялость, учащается сердцебиение и дыхание (Гиперкапния).

    Изучая процессы дыхания и газообмена в организме человека, ученые пришли к выводу, что опасен для здоровья не столько недостаток кислорода, сколько избыток диоксида углерода в воздухе.

    Газ CO2 не является сильнодействующим отравляющим веществом, но так как гемоглобин занятый углекислым газом не принимает кислород, то происходит эффект удушения, вплоть до летального исхода.

    Высокая концентрация этого вещества в крови приводит к гибели эритроцитов и воспалению стенок кровеносных сосудов. Так происходит если наличие углекислого газа в воздухе более 3 %. При таком уровне человек чувствует себя слабым, его тянет на сон. При концентрации 5% проявляется удушающий эффект, головные боли, головокружение.

    Желудочно-кишечный тракт

    Углекислый газ в организм попадает не только при дыхании, но и вместе с пищей. Углерод содержится практически во всех органических веществах, наибольшая концентрация содержится в продуктах растительного происхождения. Больше всего его образуется при расщеплении легкоусвояемых углеводов.

    Углекислота влияет на химический состав жидкости в теле человека, хотя и не так значительно, но при сильном понижении или превышении может оказывать губительное воздействие. В организме почти все процессы жизнедеятельности клеток происходят при определенном уровне кислотно-щелочного баланса, который скорее близок к нейтральной воде, чем к кислоте. Наличие повышенной концентрации CO2 в употребляемых продуктах сильно меняет состав жидкости в теле человека. Это также влияет на протекание биохимических процессов. Происходит нарушение обмена веществ, гибель клеток или неправильный процесс их деления, что очень опасно.

    Продукты и их кислотно-щелочной баланс

    Поэтому продукты, содержащие CO2 в свободном состоянии (газировка) во многих странах запрещены к продаже.

    Наибольший вред они наносят организму:

    • При любых заболеваниях желудочно-кишечного тракта, в том числе хронических. Так как при приеме в пищу таких продуктов, происходит раздражение слизистой желудка. Они стимулируют выработку ферментов и повышают кислотность желудочного сока, что приводит к обострению имеющихся воспалительных процессов, образованию или углублению язвочек.
    • Детям, до трех лет не стоит давать такие продукты, потому что их организм еще не совсем сформировался. Поэтому углекислота может привести к нарушению обмена веществ в организме и в будущем стать причиной высокой хрупкости костей.
    • Диоксид углерода может вызвать аллергическую реакцию у человека.
    • При наличии лишнего веса нельзя употреблять такие продукты, так как полнота, это следствие нарушения обмена веществ. А употребление продуктов с высоким содержанием CO2 приведет только к усугублению ситуации.

    Во многих западных странах принят закон, в соответствии с которым наличие углекислого газа в продуктах не должно превышать 0,4%. Исключение дается только простой минеральной воде с газом, но только в том случае, если она содержит незначительное количество диоксида углерода. Но и это допустимо только по разрешению или рекомендации врача, особенно при болезнях желудка.

    Красота и здоровье

    Однако CO2 имеет и положительно действие на организм человека. Так диоксид углерода является очень мощным обеззараживающим средством. Его используют в медицине и косметологии. Применяют углекислый газ совместно с другими компонентами, наружно, а также производят инъекции (Карбокси-терапия). Крем или гель, содержащий углекислоту, хорошо обеззараживает и очищает кожу, а непосредственное введение его во внутренние ткани тела помогает бороться с целлюлитом.

    Читайте также: Применение углекислого газа.

    Вдыхание воздуха с высоким содержанием углекислоты в определенных пределах или задержка дыхания также приводят к омоложению и задержке процесса старения на клеточном уровне. Увеличенное содержание CO2 в артериальной крови способствует расширению сосудов и как следствие наилучшему и полному снабжению клеток организма кислородом.

    Заключение

    Очень жаль, что система образования в наших странах не уделяет столь важного внимания для пересмотра учебников в школах и институтах. Полученные знания об углекислоте необходимо доводить со школьной скамьи до учащихся образовательных учреждений. Знания многих процессов, протекающих в организме с участием диоксида углерода, могли бы научить нас правильному питанию и ведению здорового образа жизни. Продление жизни нашего организма тесно связано с наличием углекислого газа в нем, поэтому применяя на практике полученные знания, мы бы могли обеспечить себе здоровую и долгую жизнь.

    Дыхание углекислого газа

    ДЫХАНИЕ КЛЕТОЧНОЕ — химический процесс распада органических молекул в клетке с выделением энергии, необходимой для жизнедеятельности. У большинства организмов разложение глюкозы в присутствии кислорода до углекислого газа и воды. Некоторые микробы способны получать достаточное количество энергии в ходе частичного разложения органики и отсутствия кислорода с образованием иных конечных продуктов (брожение, анаэробное дыхание).[ ...]

    Углекислый газ является источником углерода органических веществ. Он поступает в атмосферу при процессах дыхания, брожения, гниения и окисления органических веществ, при их распаде, при сгорании горючих ископаемых.[ ...]

    Углекислый газ играет существенную роль в жизнедеятельности животных и человека, так как является физиологическим возбудителем дыхательных центров. Если падение концентрации СОг в атмосферном воздухе не представляет опасности для организма, то повышение его вызывает учащение дыхания, не обусловленное потребностями газообмена, и тем самым создает лишнюю нагрузку на органы дыхания.[ ...]

    Углекислый газ воздуха проникает в листья через бесчисленные мелкие отверстия, так называемые устьица, расположенные в основном на нижней стороне листа. Использование этого углекислого газа осуществляется с помощью особого вещества — хлорофилла, который придает высшим растениям характерную зеленую окраску. Функция хлорофилла заключается в конечном итоге в поглощении углекислого газа и выделении кислорода. При дневном освещении деятельность хлорофилла протекает гораздо более активно, чем дыхание, и в итоге происходит обогащение воздуха кислородом. Напротив, в темноте, поскольку деятельность хлорофилла прекращается, продолжается только дых ние и атмосфера обогащается углекислым газом.[ ...]

    Углекислый газ при обычных условиях бесцветный с особым кислым вкусом. Он не горит и не поддерживает горения, примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха, плохо растворяется в воде, в организме человека образуется как конечный продукт окислительных процессов в тканях и удаляется из организма через легкие в процессе дыхания и через кожу.[ ...]

    Углекислый газ обладает наркотическим действием, раздражает кожу и слизистые оболочки. При повышенных концентрациях С02 частота дыхания у животных уменьшается, а при продолжительном воздействии наблюдается вялость, снижается продуктивность. Установлено, что при температуре 15 °С и концентрации С02 0,6% среднесуточный прирост у свиней массой 100 кг был на 200 г ниже, чем при той же температуре и концентрации С02, равной 0,2%. В вентилируемых животноводческих комплексах содержание С02 поддерживают на уровне 0,2%.[ ...]

    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.[ ...]

    При дыхании из легких выделяется двуокись углерода, или углекислый газ (оксид углерода), представляющий собой отброс жизнедеятельности тканей организма. Как для горения, так и для дыхания углекислота непригодна. Накопление ее в воздухе, превосходящее обычные нормы, следует рассматривать как неблагоприятный фактор. Токсическое количество углекислоты по разным данным различно.[ ...]

    Под дыханием понимается процесс, связанный с распадом углеводов, в результате которого высвобождается энергия, обеспечивающая метаболизм и транспорт в растении. Так как кинетика метаболизма и транспорта уже описана, то из известных балансовых соотношений можно вычислить затраты субстрата на дыхание. Отметим, что при описании дыхания объединены две стадии преобразования химической энергии: стадии окисления субстрата, во время которой образуются макроэргические связи АТФ, и стадия использования энергии АТФ. Кроме того, в балансовом уравнении дыхания учитываются затраты углеводов на обеспечение энергией процесса биосинтеза и транспорта органических и неорганических веществ. В процессе дыхания выделяется углекислый газ, который частично используется в фотосинтезе. Его динамика описывается на основе балансовых соотношений.[ ...]

    При дыхании растения выделяют кислород в результате разложения воды, а не углекислого газа.[ ...]

    Из всех газов, содержащихся в атмосфере, наибольшее значение для деятельности живых организмов имеют содержащиеся в ней кислород, углекислый газ, озон и водяной пар. Кислород используется в процессах дыхания, окисления органического вещества либо неорганических элементов. Углекислый газ расходуется в ходе фотосинтеза автотрофными растениями и выделяется при разложении органического детрита. Озон является своеобразным фильтром, поглощающим преобладающую часть коротковолновой солнечной радиации.[ ...]

    Процесс дыхания заключается в том, что углеводы (или белки, жиры и другие запасные вещества клетки) разлагаются, окисляясь кислородом воздуха, до углекислого газа и воды. Выделяющаяся при этом энергия расходуется на поддержание жизнедеятельности организмов, рост и размножение. Бактерии вследствие ничтожно малых размеров своего тела не могут накапливать значительного количества запасных веществ. Поэтому они используют в основном питательные соединения среды.[ ...]

    Наряду с углекислым газом в продуктах горения, образующихся на пожарах, выделяется оксид углерода. Оксид углерода — газ, не имеющий цвета и запаха, намного легче воздуха (1,25 г/л), почти не растворяется в воде, хорошо горит. Токсичное (отравляющее) действие СО основано на том, что этот газ активно соединяется с гемоглобином крови, образуя нестойкое соединение карбоксигемог-лобин. В этом случае организм человека испытывает острый недостаток кислорода. Степень тяжести отравления оксидом углерода в основном зависит от концентрации его во вдыхаемом воздухе, продолжительности воздействия и интенсивности легочной вентиляции. Полноценное дыхание удовлетворяет потребность клеток и тканей организма человека в кислороде и обеспечивает выведение из них углекислого газа, образующегося при окислительных процессах.[ ...]

    Кислород — газ, необходимый для жизни человека. При дыхании он соединяется в легких с гемоглобином крови и разносится по всем клеткам и тканям организма, где потребляется в процессе окисления. Это бесцветный газ, не имеющий запаха. Он немного тяжелее воздуха (1,43 г/л), не горит, но хорошо поддерживает горение. В больших концентрациях даже в условиях атмосферного давления кислород действует на организм человека отравляюще. Например, при Р = 0,1 МПа (1 кгс/см2) дыхание чистым кислородом в атмосферных условиях в течение трех суток приводит к тому, что в легких человека развиваются воспалительные процессы. А при парциальном давлении кислорода более 0,3 МПа (3 кгс/см2) через 15...30 мин. у человека в

    Поглощение углекислого газа и выделение кислорода растениями

    Экологическая обстановка в мире давно уже перестала радовать земные экосистемы. Множество заводов, без которых человечеству просто не обойтись, выбрасывают ежегодно в атмосферу около 10 миллиардов тон углекислого газа. Многие относятся к этому скептически, утверждая, что количество диоксида углерода не меняется в экосистеме Земли.

    На деле, проблема не столько в превышении количества CO2, сколько в нарушении обмена веществ в экосистеме Земли. До начала промышленной деятельности человека углекислый газ, при взаимодействии с водой выпадал в осадок в виде карбонатов, потом переходил в почву, откуда служил для многих растений и водорослей удобрениями. Но это процесс, растянутый на десятки и сотни лет. Человечество же использует запасы миллионов лет в сокращенные сроки, перерабатывая твердые формы углерода в виде нефти и угля. При сжигании этих ископаемых в механизмах и на заводах происходит выброс диоксида углерода в воздух.

    Единственный выход это воспользоваться другим механизмом и размножить флору. Фотосинтез — это естественный механизм, предусмотренный природой для переработки CO2. Сегодня эта система нужна, как никогда ранее. Производство диоксида углерода растет и соизмеримо выбросам должно расти количество лесов, джунглей, парков и искусственных насаждений. Растение поглощает углекислый газ и выделяет кислород.

    Содержание страницы

    Дневное дыхание растений

    Дневное дыхание связано с двумя процессами: непосредственно дыханием и фотосинтезом. Процесс дыхания, как и у человека, связан с окислением органических соединений и выделением диоксида углерода, воды и энергии. Вместо человеческих легких выступает вся поверхность растения. Химическая формула, описывающая реакции в процессе дыхания растений: 

    C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 674 ккал.

    Любое дерево способно дышать всей поверхностью, даже поверхностью плодов. Но наиболее активно процесс дыхания происходит через устья листа, откуда и попадает по межклеточному пространству большая часть необходимых газов.

    Если речь идет о дневном времени суток, то дыхание не столь заметно, как ночью. Поскольку работа растения направлена большей частью на постоянное запасание энергии в виде органических соединений (глюкозы). Попадающий в листья газ, при содействии воды и энергии солнечного света в хлоропластах превращается в глюкозу, которую организм запасает для дальнейшего использования. Собственно дыхание и является этим дальнейшим использованием.

    Запасенная глюкоза, с помощью воды и кислорода разлагается на молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), углекислый газ и водород. АТФ – это твердая энергия. Биологический аккумулятор клеток, который обеспечивает энергетическими запасами все живое на планете. Позднее эти запасы будут использованы в жизнедеятельности каждой молекулы организма.

    Кажется, что образуется замкнутый круг: фотосинтез происходит с образованием глюкозы и кислорода, но что толку, если потом в результате дыхания растений выделяется диоксид углерода и АТФ. А энергию растения расходуют лично на себя, ничего не оставляя другим. Но весь вопрос в количестве. Далеко не весь кислород, который образуется во время фотосинтеза, поглощается организмом во время дыхания. Растения производят в разы больше, чем поглощают. Может этим они и отличаются от человека. А все энергетические запасы растений рано или поздно переходят в запасы животных или человека. Так растения отдают все свои накопления ради существования экосистемы Земли.

    В среднем 1 гектар лесов ежегодно выделяет 4 тонны кислорода и потребляет 5 тонн углекислого газа. Человек в день выдыхает до 1 килограмма диоксида углерода, в год — 365 кг. Следовательно, 1 гектар леса поглощает углекислоту, которую выдыхают 13 человек.

    С увеличением процента содержания углекислого газа в атмосфере теоретически можно ускорить рост зеленых насаждений на Земле. Многие исследования показывают, что в условиях теплиц СО2 можно использовать как «воздушное удобрение», ведь иногда при дыхании кислородом растениями поглощается еще и углекислый газ. Но так происходит это только в условиях экспериментов. На открытых пространствах начавшийся рост активизирует насекомых, которые не позволяют лесам и джунглям разрастись. А культурные растения от таких добавок превращаются в легкую добычу для вредителей. Поэтому, чтобы не говорили скептики, нарушение обмена углеродом это плохо.

    Ночное дыхание растений

    Процесс дыхания растений мало чем отличается от дыхания животных и человека. Есть и ночное дыхание. Это явление было открыто Отто Варбургом в начале XX века. Ночью света нет, а значит нет и энергии для фотосинтеза. Растения перестают вырабатывать O2, но не могут перестать дышать. Кислород поглощается, а углекислый газ все так же продолжает выделяться.

    Белки, жиры и углеводы, запасенные в процессе жизнедеятельности днем, благодаря циклу Кресса превращаются в углекислый газ, молекулы АТФ и водород.

    C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 4ATФ +12H2

    АТФ расходуются на дальнейшие нужды, углекислый газ уходит в атмосферу по устьицам, а вот водород окисляется до воды. Растение не может позволить себе сбрасывать водород в атмосферу, поскольку легко может погибнуть от этого, поэтому происходит частичный выброс паров воды. Большая часть организма растения – вода. Она нужна во всех процессах, включая дневное и ночное дыхание. Окисленный водород будет использован вновь в следующих реакциях.

    Именно из-за ночного дыхания не рекомендуется ставить цветы в спальнях. Это увеличивает содержание углекислоты в комнате. Что никак не скажется на цветах, но будет чувствительно для человека.

    Для дыхания растений существует пороговое значение содержания кислорода. При увеличении содержания О2 в воздухе до 5-8 процентов – интенсивность дыхания у растений скачкообразно растет. Но после это рост практически прекращается. Сейчас кислорода в воздухе около 21 процента. А значит, растениям еще долго не нужно будет о нем беспокоиться.

    В природе есть еще одно интересное явление, названное САМ — фотосинтезом. Это явление характерно для пустынных цветов и растений. В вечной погоне за сохранением водных ресурсов, эти растения приспособились к проведению фотосинтеза в ночь.

    Водоросли и CO2

    Под водорослями понимают все растения, находящиеся под водой и не имеющие корня. Интенсивнее всего, из водорослей, поглощает углекислоту одноклеточные водоросли — фитопланктон. В основном все водоросли дышат растворенным в воде кислородом, за исключением нескольких видов, осуществляющих бескислородный фотосинтез. Те в качестве акцептора электронов при дыхании используют элементную серу.

    Получение энергии в группе цианобактерий

    Фитопланктон обитает в верхних слоях воды, поскольку ему требуется большое количество солнечной энергии для фотосинтеза. При наличии в воде растворенного углекислого газа фитопланктон осуществляет фотосинтезирующий процесс, побочным продуктом которого является кислород. Большим отличием этих водорослей от наземных растений является количество производимого кислорода. За один цикл фотосинтеза фитопланктон производит кислорода в 3-4 раза больше собственного веса. Неудивительно, что при таких показателях 70 процентов атмосферного кислорода произведено в воде.

    Фотосинтез

    О фотосинтезе уже шла речь в этой статье. Стоит рассмотреть его более подробно. Как уже говорилось ранее, фотосинтез происходит в хлоропластах. За две фазы происходит процесс образования новой молекулы глюкозы, которая после используется в химических процессах растения.

    Во время световой фазы используется энергия солнца. Под ее действием вода отдает электрон и распадается на положительно заряженные частицы водорода (Н) и радикалы гидроксида (ОН). После этого оставшиеся частицы ОН образуют воду и кислород, который сразу же удаляется в атмосферу. В хлоропласте остались электроны и положительно заряженные частицы водорода. Эти частицы накапливаются на различных сторонах мембраны тилакоида (одной из частей хлоропластов), из-за разницы концентраций протоны из большей концентрации стремятся проникнуть через мембрану к протонам с меньшей концентрацией. Когда разность потенциалов между ними достигнет 200 миллиВольт, произойдет разряд и молекула АТФ зарядится, а никотинамидадениндинуклеотидфосфат (сокращенно НАДФ) восстановится до НАДФ*Н. Эти два компонента и будут необходимы в темновой фазе фотосинтеза.

    Схематический процесс фотосинтеза

    В теневой фазе АТФ является аккумулятором, а НАДФ курьером, который доставляет в другую часть хлоропласта протон Н. К тому же растению нужен будет СО2, который послужит основой для будущей молекулы глюкозы. В итоге химических реакций из молекул СО2 и водорода, с помощью энергии из АТФ получается глюкоза С6Н12О6, которая и является первым питательным веществом во всех пищевых цепочках Земли.

    Читайте также: Натрий и углекислый газ, формулы взаимодействия.

    Заключение

    Хлоропласты — устройство для сбора солнечной энергии возрастом 3 миллиарда лет. Эта микроскопическая солнечная батарея дает жизнь лесам, полям, планктону морей, а также животным включая нас с вами.

    Хлоропласты

    Биосфера, работающая на солнечной энергии, собирает и обрабатывает в 6 раз больше энергии, чем вся человеческая цивилизация. Сейчас мы понимаем, как фотосинтез работает на химическом уровне. Мы способны повторить этот процесс лабораторных условиях, но у нас это получается хуже, чем у растений. Неудивительно, ведь природа занималась этим миллиарды лет, а мы только что начали. Но если бы мы смогли раскрыть тайны фотосинтеза, все источники энергии, от которых мы зависим сегодня — уголь, нефть, природный газ ушли в прошлое. Фотосинтез — идеальная экологическая энергия, она не загрязняет воздух, не даёт выбросов углерода. Искусственный фотосинтез в достаточно больших масштабах позволил бы снизить парниковый эффект, ведущий к опасному изменению климата …

    Диоксид углерода — все про углекислый газ в нашей статье

    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 гипоксии – 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 исследований, 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 снижается работоспособность, 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 эксперимент в школе 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.

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

    Чем дышат растения и как дышат растения и что растения выделяют при дыхании

    Дыхание — это цепь химических реакций, которая позволяет всем живым существам синтезировать энергию, необходимую для поддержания жизнедеятельности. Чем дышат растения и как дышат растения — об этом читайте ниже.

    Это биохимический процесс, при котором воздух перемещается между внешней средой и тканями и клетками вида. При дыхании происходит вдыхание кислорода и выдох углекислого газа. Поскольку сущность получает энергию за счет окисления питательных веществ и, следовательно, высвобождения отходов, это называется метаболическим процессом.

    Давайте взглянем на дыхание растений, чтобы узнать о процессе дыхания и о различных типах дыхания, которые происходят у растений.

    Дышают ли растения ?

    Да, как животные и люди, растения тоже дышат.

    Растения действительно нуждаются в кислороде, чтобы дышать, в ответ на это выделяется углекислый газ. В отличие от людей и животных, растения не обладают какими-либо специализированными структурами для обмена газов, однако они обладают устьицами (обнаруженными в листьях) и чечевичками (обнаруженными в стеблях), активно участвующими в газообмене. Листья, стебли и корни растений дышат медленнее, чем люди и животные.

    Дыхание отличается от дыхания. И животные, и люди дышат, что является одной из ступеней дыхания. Растения участвуют в дыхании на протяжении всей своей жизни, так как растительной клетке нужна энергия для выживания, однако растения дышат иначе, благодаря процессу, известному как клеточное дыхание.

    В процессе клеточного дыхания растения производят молекулы глюкозы посредством фотосинтеза, улавливая энергию солнечного света и превращая ее в глюкозу. Несколько живых экспериментов демонстрируют дыхание растений. Все растения дышат, чтобы обеспечить энергией свои клетки, чтобы они были активными или живыми.

    Дыхание растений

    Давайте посмотрим на дыхательный процесс у растений.

    Процесс дыхания у растений

    Во время дыхания в разных частях растения происходит значительно меньший газообмен. Следовательно, каждая часть питает и удовлетворяет свои собственные потребности в энергии.

    Следовательно, листья, стебли и корни растений обмениваются газами по отдельности. Листья обладают устьицами — крошечными порами, предназначенными для газообмена. Кислород, потребляемый через устьица, используется клетками листьев для разложения глюкозы на воду и углекислый газ.

    Дыхание в корнях

    Корни, подземная часть растений, впитывают воздух из воздушных зазоров / промежутков между частицами почвы. Следовательно, кислород, поглощенный корнями, используется для высвобождения энергии, которая в будущем будет использоваться для транспортировки солей и минералов из почвы.

    Мы знаем, что растения обладают особой способностью синтезировать собственную пищу посредством фотосинтеза. Фотосинтез происходит только в тех частях растений, которые имеют хлорофилл — зеленых частях растений. Фотосинтез настолько очевиден, что иногда кажется, что он маскирует дыхательный процесс у растений. Дыхание не следует принимать за фотосинтез. Дыхание происходит в течение всего дня, но процесс фотосинтеза происходит днем, только при наличии солнечного света. Следовательно, дыхание растений становится очевидным в ночное время.

    Это причина, по которой мы часто слышим, как люди предостерегают от сна под деревом в ночное время, поскольку это может привести к удушью из-за избыточного количества углекислого газа, выделяемого деревьями после дыхания.

    Дыхание в стеблях

    Воздух в случае стебля диффундирует в устьица и проходит через разные части клетки, чтобы дышать. На этом этапе высвободившийся диоксид углерода также распространяется через устьица. Известно, что чечевички осуществляют газообмен у древесных или высших растений.

    Дыхание в листьях

    Листья состоят из крошечных пор, известных как устьица. Газообмен происходит путем диффузии через устьица. Сторожевые клетки регулируют каждую из устьиц. Обмен газов происходит при закрытии и открытии устьиц между нижним листом и атмосферой.

    Устьица

    Различия между дыханием растений и фотосинтезом

    Разница между дыханием растений показана в таблице.

    Фотосинтез Дыхание
    Этот процесс характерен для всех зеленых растений, содержащих пигменты хлорофилла. Этот процесс характерен для всех живых существ, включая растения, животных, птиц и т. д.
    Пища синтезируется. Пища окисляется.
    Энергия сохраняется. Высвобождается энергия.
    Это анаболический процесс. Это катаболический процесс.
    Требуется цитохром. Здесь тоже нужен цитохром
    Это эндотермический процесс. Это экзотермический процесс.
    В его состав входят такие продукты, как вода, кислород и сахар. В его состав входят такие продукты, как диоксид углерода и водород.
    Возникает в дневное время только при наличии солнечного света. Это непрерывный процесс, происходящий на протяжении всей жизни

    Типы дыхания

    Есть два основных типа дыхания.

    Аэробное дыхание

    Этот тип дыхания имеет место в митохондриях всех эукариотических организмов. F молекулы полностью окисляются в двуокись углерода, воду, и энергия высвобождается в присутствии кислорода. Этот тип дыхания наблюдается у всех высших организмов и требует атмосферного кислорода.

    Анаэробное дыхание

    Этот тип дыхания происходит в цитоплазме прокариотических образований, таких как дрожжи и бактерии. Здесь меньше энергии высвобождается в результате неполного окисления пищи в отсутствие кислорода. Этиловый спирт и диоксид углерода образуются во время анаэробного дыхания.

    Как растения дышат ?

    Все зеленые растения дышат посредством клеточного дыхания. В этом процессе питательные вещества, полученные из почвы, превращаются в энергию и используются для различных клеточных действий.

    Знаете почему мы вдыхаем кислород, а выдыхаем именно углекислый газ?

    Общеизвестно, что мы при дыхании потребляем кислород и выдыхаем CO2. Однако, задумывались ли вы о том, почему именно углекислый газ?

    Клеточное дыхание

    Говоря о дыхании, первое, что приходит на ум – это наши нос, рот, горло и легкие. Однако, есть еще понятие  “клеточное дыхание”. Как следует из названия – это то, что происходит на клеточном уровне в наших телах. Более конкретно, это куча метаболических процессов и реакций, которые протекают в клетках организма для преобразования биохимической энергии, полученной из жизненно важных питательных веществ в источник энергии для поддержания клеточной активности.

    Хотя многие биохимические реакции происходят в наших телах все время, то, что происходит внутри наших клеток и отвечает за выработку энергии, вероятно, является самым важным из всего. Реагентами, участвующими в этой реакции, в основном, являются сахара, углеводы, жиры и белки, и поскольку это происходит в присутствии кислорода, то известно как аэробное дыхание.

    Эта биохимическая реакция протекает в клетках наших тел, в ее процессе выделяется газообразный диоксид углерода (углекислый газ) в качестве побочного продукта. Именно так он образуется внутри тела. Поскольку глюкоза, жиры и белки используются в качестве источников топлива для этой реакции, скорость производства двуокиси углерода ниже, чем скорость потребления кислорода. Говоря простыми словами, мы производим меньше двуокиси углерода, чем количество потребляемого нами кислорода.

    Как углекислый газ удаляется из организма?

    Всем известно, что углекислый газ в высоких концентрациях ядовит для нас. Следовательно, он должен быть надлежащим образом удален из организма.

    Это достигается с помощью трех основных биологических процессов: молекулы углекислого газа растворяются непосредственно в крови, связываются с белками (в частности, гемоглобином в крови) или посредством бикарбонатного буфера. В рамках этой статьи нас больше интересуют первые два процесса.

    1. Растворение СО2 в крови

    Из-за определенных химических свойств углекислого газа, он гораздо более растворим в крови человека, чем кислород. Это свойство очень удобно для удаления углекислого газа из клеток, в которых он образовался. Растворенный диоксид углерода переносится в легкие, где альвеолы ​​выводят его из крови, после чего мы выдыхаем его в атмосферу.

    2. Удаление двуокиси углерода с помощью гемоглобина.

    Молекулы углекислого газа также могут проникать в эритроциты и связываться с гемоглобином – белком в крови, который переносит кислород по всему телу.

    Когда углекислый газ связывается с гемоглобином , то образуется молекула, называемая карбаминогемоглобином. Он отвечает за 30% от общего количества диоксида углерода, присутствующего в организме человека. Поскольку такая связь углекислого газа и гемоглобина является обратимым процессом, молекулы углекислого газа отделяются от гемоглобина, когда они достигают легких. Тут снова, газообмен происходит в альвеолах – они насыщают кровь кислородом и удаляют из нее углекислый газ, который в последствии мы выдыхаем.

    Еще около 60% углекислого газа в организме транспортируется в крови в виде бикарбонатных ионов (гидрокарбонат) в составе бикарбонатной буферной системы, которая регулирует баланс ионов двуокиси углерода, угольной кислоты и бикарбоната.

    Бикарбонатная буферная система поддерживает на должном уровне рН крови для нормального протекания различных метаболических процессов в организме.

    Таким образом, углекислый газ вырабатывается в организме в результате клеточного дыхания, при котором жизненно важные питательные вещества в присутствии кислорода преобразуются в энергию. Выделенный CO2 затем удаляется из тела путем растворения в крови и связывания с гемоглобином. После этого вместе с кровью он переносится в легкие, откуда уже при выдохе он удаляется через нос и рот.

    В заключение, несколько фактов о дыхании:

    Ежедневно мы делаем около 23000 вдохов и еще столько же выдохов.

    За час вы выдыхаете от 5 до 20 литров СО2 (зависит от скорости обмена веществ) и около пятидесяти граммов воды.

    Вместимость левого легкого ниже, чем у правого.

    Если часто выдыхать через рот, а вдохи делать через нос, то в организме может произойти нарушение баланса СО2.

    А что вам интересного известно о дыхании? 

    Изменение климата: двуокись углерода в атмосфере

    Глобальное среднее значение двуокиси углерода в атмосфере в 2019 году составило 409,8 частей на миллион (для краткости частей на миллион ) с диапазоном неопределенности плюс-минус 0,1 частей на миллион. Уровни углекислого газа сегодня выше, чем когда-либо за последние 800 000 лет.

    Фактически, в последний раз такое высокое содержание CO₂ в атмосфере было более 3 миллионов лет назад, когда температура была на 2–3 ° C (3,6–5,4 ° F) выше, чем в доиндустриальную эпоху, а морская уровень был на 15–25 метров (50–80 футов) выше, чем сегодня.

    Концентрация углекислого газа растет в основном из-за ископаемого топлива, которое люди сжигают для получения энергии. Ископаемые виды топлива, такие как уголь и нефть, содержат углерод, который растения извлекали из атмосферы в процессе фотосинтеза в течение многих миллионов лет; мы возвращаем этот углерод в атмосферу всего за несколько сотен лет. По данным Состояние климата в 2019 г. от NOAA и Американского метеорологического общества,

    С 1850 по 2018 год в результате сжигания ископаемого топлива было выброшено 440 ± 20 Пг C (1 Пг C = 10¹⁵ г C) в виде CO₂ (Friedlingstein et al.2019). Только за 2018 год глобальные выбросы от ископаемого топлива впервые в истории достигли 10 ± 0,5 Пг С / год (Friedlingstein et al.2019). Около половины CO₂, выброшенного с 1850 г., остается в атмосфере. Остальная часть частично растворилась в Мировом океане…. Хотя наземная биосфера в настоящее время также является поглотителем CO из ископаемого топлива, совокупные выбросы CO₂ в результате изменений в землепользовании, таких как вырубка лесов, отменяют его поглощение землей в период 1850–2018 годов (Friedlingstein et al. 2019).

    Уровень двуокиси углерода в атмосфере в 2019 году составил 409,8 ± 0,1 ppm, что стало новым рекордом. Это увеличение на 2,5 ± 0,1 частей на миллион по сравнению с 2018 годом, такое же, как увеличение в период с 2017 по 2018 год. В 1960-х годах глобальные темпы роста содержания двуокиси углерода в атмосфере составляли примерно 0,6 ± 0,1 частей на миллион в год. Однако в период с 2009 по 18 год темпы роста составляли 2,3 промилле в год. Ежегодные темпы увеличения содержания углекислого газа в атмосфере за последние 60 лет примерно в 100 раз быстрее, чем предыдущие естественные приросты, такие как те, которые произошли в конце последнего ледникового периода 11 000-17 000 лет назад.

    Сожмите или растяните график в любом направлении, удерживая клавишу Shift при щелчке и перетаскивании. Ярко-красная линия (исходные данные) показывает среднемесячное содержание углекислого газа в обсерватории NOAA Мауна-Лоа на Гавайях в частях на миллион (ppm): количество молекул углекислого газа на миллион молекул сухого воздуха. В течение года значения выше зимой в Северном полушарии и ниже летом. Темно-красная линия показывает годовой тренд, рассчитанный как 12-месячное скользящее среднее.

    Почему диоксид углерода имеет значение

    Двуокись углерода - это парниковый газ: газ, который поглощает и излучает тепло. Согреваемые солнечным светом, поверхность земли и океана постоянно излучает тепловую инфракрасную энергию (тепло). В отличие от кислорода или азота (которые составляют большую часть нашей атмосферы), парниковые газы поглощают это тепло и постепенно выделяют его, как кирпичи в камине после того, как огонь погас. Без этого естественного парникового эффекта средняя годовая температура на Земле была бы ниже нуля, а не около 60 ° F.Но увеличение количества парниковых газов нарушило баланс энергетического баланса Земли, задерживая дополнительное тепло и повышая среднюю температуру Земли.

    Двуокись углерода - самый важный из долгоживущих парниковых газов Земли. Он поглощает меньше тепла на молекулу, чем парниковый газ метан или закись азота, но его больше, и он остается в атмосфере намного дольше. И хотя углекислый газ менее распространен и менее мощный, чем водяной пар в соотношении молекула на молекулу, он поглощает тепловую энергию с длиной волны, которой нет у водяного пара, что означает, что он уникальным образом усиливает парниковый эффект.Увеличение содержания углекислого газа в атмосфере является причиной примерно двух третей общего энергетического дисбаланса, вызывающего повышение температуры Земли.

    Другая причина, по которой углекислый газ играет важную роль в системе Земля, заключается в том, что он растворяется в океане, как газировка в банке с газировкой. Он вступает в реакцию с молекулами воды, образуя углекислоту и понижая pH океана. С начала промышленной революции pH поверхностных вод океана упал с 8,21 до 8,10. Это падение pH называется закисление океана .

    Падение 0,1 может показаться не таким уж большим, но шкала pH логарифмическая; снижение pH на 1 единицу означает десятикратное увеличение кислотности. Изменение на 0,1 означает увеличение кислотности примерно на 30%. Повышенная кислотность препятствует способности морских обитателей извлекать кальций из воды для создания своих раковин и скелетов.

    Прошлое и будущее Углекислый газ

    Естественное увеличение концентрации углекислого газа периодически приводило к повышению температуры Земли во время циклов ледникового периода на протяжении последних миллионов лет или более.Эпизоды тепла (межледниковья) начались с небольшого увеличения солнечного света из-за крошечного колебания оси вращения Земли или на пути ее орбиты вокруг Солнца.

    Это немного дополнительного солнечного света вызвало небольшое потепление. По мере того как океаны нагреваются, они выделяют углекислый газ - как банка газировки, развалившаяся в жаркий летний день. Дополнительный углекислый газ в атмосфере усилил первоначальное потепление.

    Основываясь на пузырьках воздуха, захваченных в ледяных кернах толщиной в милю (и других палеоклиматических свидетельствах), мы знаем, что во время циклов ледникового периода за последний миллион лет или около того углекислый газ никогда не превышал 300 ppm.До начала промышленной революции в середине 1700-х годов среднее количество углекислого газа в мире составляло около 280 частей на миллион.

    К моменту начала непрерывных наблюдений в вулканической обсерватории Мауна-Лоа в 1958 году уровень двуокиси углерода в атмосфере уже составлял 315 ppm. 9 мая 2013 года среднесуточное значение двуокиси углерода, измеренное на Мауна-Лоа, впервые за всю историю превысило 400 ppm. Менее чем через два года, в 2015 году, глобальное количество впервые превысило 400 частей на миллион. Если глобальный спрос на энергию продолжит расти и будет удовлетворяться в основном за счет ископаемого топлива, к концу этого столетия уровень двуокиси углерода в атмосфере, по прогнозам, превысит 900 ppm.

    Подробнее о диоксиде углерода

    Наблюдения за двуокисью углерода NOAA

    Информационный бюллетень по углеродному циклу

    Выбросы двуокиси углерода по странам в динамике

    Сравнение парниковых газов по их потенциалу глобального потепления

    Список литературы

    Коллинз, М., Р. Кнутти, Дж. Арбластер, Ж.-Л. Dufresne, T. Fichefet, P. Friedlingstein, X. Gao, W.J. Gutowski, T. Johns, G. Krinner, M. Shongwe, C. Tebaldi, A.J. Уивер и М. Венер, 2013 г .: Долгосрочное изменение климата: прогнозы, обязательства и необратимость.В: Изменение климата 2013: основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тиньор, С.К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П.М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

    X. Lan, B. D. Hall, G. Dutton, J. Mühle и J. W. Elkins. (2020). Состав атмосферы [в Состояние климата в 2018 г., Глава 2: Глобальный климат].Специальное онлайн-приложение к бюллетеню Американского метеорологического общества, том 101, № 8, август 2020 г.

    Lüthi, D., M. Le Floch, B. Bereiter, T. Blunier, J.-M. Барнола, У. Зигенталер, Д. Рейно, Ж. Жузель, Х. Фишер, К. Кавамура и Т.Ф. Stocker. (2008). Рекордная концентрация углекислого газа с высоким разрешением 650 000-800 000 лет назад. Природа , Том. 453, с. 379-382. DOI: 10,1038 / природа06949.

    Океанографическое учреждение Вудс-Хоул. (2015).Введение в закисление океана. По состоянию на 4 октября 2017 г.

    Линдси Р. (2009). Климат и энергетический бюджет Земли. По состоянию на 4 октября 2017 г.

    .

    Двуокись углерода

    Что такое двуокись углерода и как она обнаруживается?

    Джозеф Блэк, шотландский химик и врач, впервые обнаружил углекислый газ в 1750-х годах. При комнатной температуре (20-25 o C) углекислый газ представляет собой бесцветный газ без запаха, слабокислый и негорючий.
    Углекислый газ - это молекула с молекулярной формулой CO 2 . Линейная молекула состоит из атома углерода, который дважды связан с двумя атомами кислорода, O = C = O.
    Хотя диоксид углерода в основном находится в газообразной форме, он также имеет твердую и жидкую формы. Он может быть твердым только при температуре ниже -78 o C. Жидкая двуокись углерода существует в основном, когда двуокись углерода растворяется в воде. Углекислый газ растворяется в воде только при поддержании давления. После падения давления газ CO2 попытается уйти в воздух. Это событие характеризуется образованием пузырьков CO2 в воде.

    CO 2 -молекула

    [../_adsense/adlink hori uk general.htm]

    Свойства диоксида углерода

    Диоксид углерода обладает несколькими физическими и химическими свойствами.
    Здесь мы суммируем их в таблице.

    Свойство

    Значение

    Молекулярный вес

    44,01

    Удельный вес

    1.53 при 21 o C

    Критическая плотность

    468 кг / м 3

    Концентрация в воздухе

    370,3 * 10 7 ppm

    Стабильность

    Высокая

    Жидкость

    Давление <415.8 кПа

    Твердое вещество

    Температура <-78 o C

    Константа Генри для растворимости

    298,15 моль / кг * бар

    Растворимость в воде

    0,9 об. / Об. При 20 o C

    Где на Земле мы находим диоксид углерода?

    Двуокись углерода содержится в основном в воздухе, но также и в воде как часть углеродного цикла.Мы можем показать вам, как работает углеродный цикл, с помощью объяснения и схематического изображения. -> Перейти к углеродному циклу.

    Применение углекислого газа людьми

    Люди используют углекислый газ по-разному. Самый известный пример - его использование в безалкогольных напитках и пиве, чтобы сделать их газированными. Двуокись углерода, выделяемая разрыхлителем или дрожжами, поднимает тесто для торта.
    В некоторых огнетушителях используется углекислый газ, потому что он плотнее воздуха. Углекислый газ может покрыть огонь из-за своей тяжести.Это предотвращает попадание кислорода в огонь, и в результате горящий материал лишается кислорода, необходимого для продолжения горения.
    Двуокись углерода также используется в технологии, называемой сверхкритической жидкостной экстракцией, которая используется для удаления кофеина из кофе. Твердая форма углекислого газа, широко известная как сухой лед, используется в театрах для создания сценических туманов и создания пузырей вроде «волшебных зелий».

    Роль двуокиси углерода в экологических процессах

    Двуокись углерода - один из наиболее распространенных газов в атмосфере.Углекислый газ играет важную роль в жизненно важных процессах растений и животных, таких как фотосинтез и дыхание. Эти процессы будут кратко объяснены здесь.

    Зеленые растения превращают углекислый газ и воду в пищевые соединения, такие как глюкоза и кислород. Этот процесс называется фотосинтезом.

    Реакция фотосинтеза следующая:
    6 CO 2 + 6 H 2 O -> C 6 H 12 O 6 + 6 O 2

    Растения и животные, в свою очередь, преобразовывают пищевые соединения, объединяя их с кислородом, чтобы высвободить энергию для роста и другой жизнедеятельности.Это процесс дыхания, обратный фотосинтезу.

    Реакция дыхания следующая:
    C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 -> 6 CO 2 + 6 H 2 O

    Фотосинтез и дыхание важную роль в углеродном цикле и находятся в равновесии друг с другом.
    Фотосинтез преобладает в более теплое время года, а дыхание - в более холодное время года. Однако оба процесса происходят круглый год.Таким образом, в целом содержание углекислого газа в атмосфере уменьшается в течение вегетационного периода и увеличивается в остальное время года.
    Поскольку сезоны в северном и южном полушариях противоположны, углекислый газ в атмосфере увеличивается на севере и уменьшается на юге, и наоборот. Цикл более отчетливо присутствует в северном полушарии; потому что здесь относительно больше суши и наземной растительности. Океаны доминируют в южном полушарии.

    Влияние двуокиси углерода на щелочность

    Двуокись углерода может изменять pH воды.Вот как это работает:

    Диоксид углерода слегка растворяется в воде с образованием слабой кислоты, называемой угольной кислотой, H 2 CO 3 , в соответствии со следующей реакцией:
    CO 2 + H 2 O - -> H 2 CO 3

    После этого углекислота слабо и обратимо реагирует в воде с образованием катиона гидроксония H 3 O + и бикарбонат-иона HCO 3 - согласно следующему реакция:
    H 2 CO 3 + H 2 O -> HCO 3 - + H 3 O +

    Это химическое поведение объясняет, почему вода, которая обычно имеет нейтральный pH 7 имеет кислый pH приблизительно 5.5 при контакте с воздухом.

    Выбросы углекислого газа людьми

    В результате деятельности человека количество CO 2 , выбрасываемое в атмосферу, за последние 150 лет значительно увеличилось. В результате он превысил количество, поглощенное биомассой, океанами и другими стоками.
    Концентрация углекислого газа в атмосфере увеличилась с 280 ppm в 1850 году до 364 ppm в 1998 году, в основном из-за деятельности человека во время и после промышленной революции, которая началась в 1850 году.
    Люди увеличивают количество углекислого газа в воздухе за счет сжигания ископаемого топлива, производства цемента, расчистки земель и сжигания лесов. Около 22% нынешних концентраций CO 2 в атмосфере существует из-за этой деятельности человека, учитывая, что естественные количества диоксида углерода не меняются. Мы более подробно рассмотрим эти эффекты в следующем абзаце.

    Экологические проблемы - парниковый эффект

    Тропосфера - это нижняя часть атмосферы толщиной около 10-15 километров.В тропосфере есть газы, называемые парниковыми газами. Когда солнечный свет достигает Земли, часть его превращается в тепло. Парниковые газы поглощают часть тепла и удерживают его у поверхности земли, так что земля нагревается. Этот процесс, широко известный как парниковый эффект, был открыт много лет назад и позднее подтвержден лабораторными экспериментами и атмосферными измерениями.
    Жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, существует только благодаря этому естественному парниковому эффекту, потому что этот процесс регулирует температуру земли.Когда не было бы парникового эффекта, вся земля была бы покрыта льдом.
    Количество тепла, удерживаемого в тропосфере, определяет температуру на Земле. Количество тепла в тропосфере зависит от концентрации парниковых газов в атмосфере и времени, в течение которого эти газы остаются в атмосфере. Наиболее важными парниковыми газами являются диоксид углерода, CFC (хлор-фторуглероды), оксиды азота и метан.

    С начала промышленной революции 1850 года человеческие процессы стали причиной выбросов парниковых газов, таких как CFC и диоксид углерода.Это вызвало экологическую проблему: количество парниковых газов выросло настолько сильно, что климат Земли меняется из-за повышения температуры. Это неестественное дополнение к парниковому эффекту известно как глобальное потепление. Предполагается, что глобальное потепление может вызвать усиление штормовой активности, таяние ледяных шапок на полюсах, что вызовет затопление обитаемых континентов, и другие экологические проблемы.

    Вместе с водородом основным парниковым газом является диоксид углерода.Однако водород не выделяется во время промышленных процессов. Люди не вносят свой вклад в количество водорода в воздухе, оно меняется естественным образом только в течение гидрологического цикла, и в результате не является причиной глобального потепления.
    Увеличение выбросов углекислого газа вызывает около 50-60% глобального потепления. Выбросы углекислого газа выросли с 280 ppm в 1850 году до 364 ppm в 1990-х годах.

    В предыдущем абзаце упоминались различные виды деятельности человека, которые способствуют выбросу углекислого газа.Из этих видов деятельности сжигание ископаемого топлива для производства энергии вызывает около 70-75% выбросов диоксида углерода, являясь основным источником выбросов диоксида углерода. Остальные 20-25% выбросов вызваны расчисткой и сжиганием земель, а также выбросами выхлопных газов автомобилей.
    Большая часть выбросов углекислого газа происходит в результате промышленных процессов в развитых странах, таких как США и Европа. Однако выбросы углекислого газа в развивающихся странах растут.Ожидается, что в этом столетии выбросы углекислого газа удвоятся, а после этого они будут продолжать расти и вызывать проблемы.
    Углекислый газ остается в тропосфере от пятидесяти до двухсот лет.

    Первым, кто предсказал, что выбросы углекислого газа в результате сжигания ископаемого топлива и других процессов горения вызовут глобальное потепление, был Сванте Аррениус, опубликовавший статью «О влиянии углекислоты в воздухе на температуру земли. »в 1896 году.
    В начале 1930 года было подтверждено, что содержание двуокиси углерода в атмосфере действительно увеличивается. В конце 1950-х годов, когда были разработаны высокоточные методы измерения, было найдено еще больше подтверждений. К 1990-м годам теория глобального потепления получила широкое признание, хотя и не всеми. Вопрос о том, действительно ли глобальное потепление вызвано увеличением содержания углекислого газа в атмосфере, все еще обсуждается.

    Рост концентрации углекислого газа в воздухе в последние десятилетия

    Киотский договор

    Мировые лидеры собрались в Киото, Япония, в декабре 1997 года, чтобы рассмотреть возможность заключения мирового договора, ограничивающего выбросы парниковых газов, в основном из углекислый газ, который, как считается, вызывает глобальное потепление.К сожалению, хотя Киотские договоры какое-то время работали, Америка теперь пытается их уклониться.

    Углекислый газ и здоровье

    Углекислый газ необходим для внутреннего дыхания в организме человека. Внутреннее дыхание - это процесс, при котором кислород транспортируется к тканям тела, а углекислый газ уносится от них.
    Углекислый газ обеспечивает уровень pH крови, необходимый для выживания.
    Буферная система, в которой диоксид углерода играет важную роль, называется карбонатным буфером.Он состоит из ионов бикарбоната и растворенного углекислого газа с угольной кислотой. Угольная кислота может нейтрализовать ионы гидроксида, которые при добавлении увеличивают pH крови. Ион бикарбоната может нейтрализовать ионы водорода, что может вызвать снижение pH крови при добавлении. Как увеличение, так и уменьшение pH опасно для жизни.

    Известно, что двуокись углерода не только является важным буфером в организме человека, но и оказывает воздействие на здоровье, когда его концентрации превышают определенный предел.

    Углекислый газ представляет собой основную опасность для здоровья:
    - Удушье . Вызвано выбросом углекислого газа в замкнутом или непроветриваемом помещении. Это может снизить концентрацию кислорода до уровня, непосредственно опасного для здоровья человека.
    - Обморожение . Температура твердого углекислого газа всегда ниже -78 o C при обычном атмосферном давлении, независимо от температуры воздуха. Работа с этим материалом более одной-двух секунд без надлежащей защиты может вызвать серьезные волдыри и другие нежелательные эффекты.Газообразный диоксид углерода, выделяющийся из стального баллона, такого как огнетушитель, вызывает аналогичные эффекты.
    - Поражение почек или кома . Это вызвано нарушением химического равновесия карбонатного буфера. Когда концентрация углекислого газа увеличивается или уменьшается, вызывая нарушение равновесия, может возникнуть ситуация, угрожающая жизни.
    [../_adsense/eng_hor.htm]

    Ресурсы:

    http://www.oism.org/pproject/s33p36.htm
    http://cdiac.ornl.gov/pns/faq.html
    http://www.ilpi.com/msds/ref/carbondioxide.html
    Жизнь в окружающей среде, книга Дж. Тайлера Миллера

    .

    Какие существуют способы сокращения выбросов углекислого газа?

    Двуокись углерода - это газ без цвета и запаха, необходимый для жизни и роста растений. Однако, когда его выделяется чрезмерное количество, он может накапливаться и повредить атмосферу. Выбросы в атмосферу называются выбросами. Есть несколько способов, которыми люди могут сократить выбросы углекислого газа в свою пользу и на благо планеты. К ним относятся использование альтернативных видов транспорта, альтернативных источников топлива и защита лесов.

    Чтобы сократить выбросы углекислого газа, страны могут искать более чистые источники электроэнергии, чем уголь.

    Сжигание ископаемого топлива является основной причиной выбросов углекислого газа. Одна из причин, по которой люди сжигают это топливо, заключается в том, что на нем полагается большинство автомобилей.Если бы люди изменили свои транспортные привычки, они могли бы внести свой вклад в усилия по сокращению выбросов углекислого газа.

    Совместное использование автомобилей помогает снизить выбросы двуокиси углерода.

    Изменить привычный образ передвижения можно разными способами.Во-первых, люди могут путешествовать вместе, а не так много людей, которые используют один автомобиль только для передвижения. Во-вторых, люди могут пользоваться общественным транспортом, который может перевозить большее количество людей, чем большинство транспортных средств, используемых в парковках. В-третьих, люди могут ходить или ездить на велосипедах, когда им не нужно преодолевать большие расстояния.

    Киотский протокол позволяет странам использовать достаточно большие поглотители углекислого газа в качестве ресурса, из которого они могут вычесть свои фактические выбросы углекислого газа.

    Другая причина сжигания ископаемого топлива - обеспечение энергией заводов, производящих продукцию. Пересмотр покупательских тенденций может помочь снизить выбросы углекислого газа. Если бы люди покупали меньше энергоемких товаров, таких как автомобили, фабрикам не нужно было бы потреблять столько энергии.

    Уголь входит в число различных видов ископаемого топлива, при сжигании которого выделяются опасные газы.

    Граждане могут оказывать давление на свои правительства, чтобы они предприняли ответственные действия. Правительства могут многое сделать, чтобы внести свой вклад в усилия по сокращению выбросов углекислого газа. Для начала они могут ввести более строгие правила в отношении тех, кто занимается деятельностью, которая способствует возникновению проблемы. Это включает требование к фабрикам снизить уровень выбросов. Это также включает ограничение всех производителей транспортных средств на продажу своих товаров, если эти товары не соответствуют определенным стандартам.

    Прекращение вырубки лесов - один из способов сокращения выбросов углекислого газа.

    Правительства также могут инвестировать в более чистые технологии, которые помогут людям удовлетворить их потребности. Например, страны, которые в значительной степени полагаются на уголь для производства электроэнергии, могут начать инвестировать в возобновляемые источники энергии, такие как солнечная, ветровая и гидроэнергетика.

    Прекращение вырубки лесов - еще один способ сократить выбросы углекислого газа. Как люди вдыхают кислород, чтобы жить, деревья потребляют углекислый газ. Тем не менее, миллионы акров деревьев вырубаются каждый год, чтобы освободить место для других целей, таких как городское развитие и выпас скота. Если бы эта тенденция была обращена вспять и были предприняты проекты по пересадке, это помогло бы, потому что деревья впитали бы часть выделяемого углекислого газа.

    Многие автовладельцы используют свой автомобиль только для самостоятельного передвижения. .

    Увеличение углекислого газа и уменьшение количества кислорода затрудняют «дыхание» глубоководных животных

    Новое исследование морских химиков из MBARI предполагает, что глубоководные животные, такие как эта сова (Bathylagus milleri), могут страдать от увеличения углекислого газа и снижения концентрации кислорода в глубоком море. Изображение: © 2001 MBARI

    (PhysOrg.com) - Новые расчеты, сделанные морскими химиками из Исследовательского института аквариумов Монтерей-Бей (MBARI), показывают, что "мертвые зоны" с низким содержанием кислорода в океане могут значительно расшириться в течение следующего столетия.Эти прогнозы основаны на том факте, что по мере того, как все больше и больше углекислого газа растворяется из атмосферы в океан, морским животным для выживания потребуется больше кислорода.

    Концентрация углекислого газа в атмосфере Земли быстро увеличивается, в основном из-за деятельности человека. Около одной трети углекислого газа, производимого людьми при сжигании ископаемого топлива, поглощается мировым океаном, постепенно повышая кислотность морской воды.

    Однако такое «закисление океана» - не единственный способ, которым углекислый газ может нанести вред морским животным. В «Перспективе», опубликованной сегодня в журнале Science, Питер Брюэр и Эдвард Пельтцер объединяют опубликованные данные о повышающемся уровне углекислого газа и снижающемся уровне кислорода в океане в наборе новых и термодинамически строгих расчетов. Они показывают, что увеличение содержания углекислого газа может сделать морских животных более восприимчивыми к низким концентрациям кислорода и, таким образом, усугубить эффект «мертвых зон» с низким содержанием кислорода в океане.

    Расчеты

    Брюера и Пельтцера также показывают, что парциальное давление растворенного углекислого газа ( p CO 2 ) в зонах с низким содержанием кислорода повысится намного выше, чем предполагалось ранее. Это может иметь серьезные последствия для морской жизни в этих зонах.

    Более десяти лет Брюер и Пельтцер работали с морскими биологами над изучением воздействия углекислого газа на морские организмы. Высокая концентрация углекислого газа затрудняет дыхание морских животных (извлечение кислорода из морской воды).Это, в свою очередь, затрудняет для этих животных поиск пищи, избегание хищников и воспроизводство. Аналогичные эффекты могут иметь низкие концентрации кислорода.

    В настоящее время глубоководной жизни угрожает сочетание увеличения углекислого газа и снижения концентрации кислорода. Количество растворенного диоксида углерода увеличивается, поскольку океаны поглощают все больше и больше диоксида углерода из атмосферы. В то же время поверхностные воды океана нагреваются и становятся более стабильными, что позволяет переносить меньше кислорода с поверхности на глубину.

    Пытаясь количественно оценить воздействие этого «двойного удара» на морские организмы, Брюер и Пельтцер придумали концепцию «индекса дыхания». Этот индекс основан на соотношении кислорода и углекислого газа в данной пробе морской воды. Чем ниже индекс дыхания, тем тяжелее дышать морским животным.

    Брюэр приводит следующую аналогию: «Животные, столкнувшиеся со снижением уровня кислорода и повышением уровня CO. 2 пострадают примерно так же, как люди на поврежденной подводной лодке, когда концентрация этих газов достигнет критических уровней. эти критические уровни для морских животных и позволят количественно оценить и нанести на карту возникающий риск ».

    В прошлом морские биологи определяли «мертвые зоны» исключительно на основании низких концентраций растворенного кислорода.Брюэр и Пельтцер надеются, что их индекс дыхания предоставит океанографам более точный и количественный способ определения таких областей. Отслеживание изменений индекса дыхания также может помочь морским биологам понять и предсказать, какие океанические воды рискуют превратиться в мертвые зоны в будущем.

    Чтобы оценить такие эффекты в открытом океане, исследователи MBARI рассчитали индекс дыхания на разных глубинах океана для нескольких различных прогнозируемых концентраций двуокиси углерода в атмосфере.Они обнаружили, что наиболее серьезные эффекты будут иметь место в так называемых «зонах минимального содержания кислорода». Это глубины, обычно от 300 до 1000 метров от поверхности, где концентрация кислорода уже довольно низка во многих частях мирового океана.

    Ранее морские биологи предполагали, что воздействие увеличения содержания углекислого газа в океанах будет наибольшим на поверхности моря, где большая часть газа попадает в океан. Такие исследования предсказывают удвоение p CO 2 (примерно с 280 до 560 микроатмосфер) на поверхности моря в течение следующих 100 лет.Расчеты Брюера и Пельтцера показывают, что парциальное давление углекислого газа будет расти еще быстрее в зонах глубокого кислородного минимума, при этом p CO 2 увеличится в 2,5 раза, с 1000 до примерно 2500 микроматмосфер.

    Предыдущие исследования показали, что такие зоны кислородного минимума могут расшириться в течение следующего столетия. Исследования Брюера и Пельтцера показывают, что последствия этого расширения будут даже более серьезными, чем прогнозировалось ранее.

    По словам соавтора Пельтцера, «Суть в том, что мы считаем важным рассматривать как кислород, так и углекислый газ в океанах, а не только одно или другое.«Влияние этих химических изменений может быть минимальным в хорошо насыщенных кислородом районах океана, но, как указывают авторы в своей статье,« мы можем ожидать очень большого расширения мертвых зон океана ».

    Дополнительная информация: П. Г. Брюэр, Э. Т. Пельцер. Ограничения морской жизни. Наука . 2009. Том 324, Выпуск 5925. 16 апреля 2009 г.

    Источник: Исследовательский институт аквариума Монтерей-Бей (новости: в сети)


    Источник пищи под угрозой углекислого газа

    Ссылка : Увеличение углекислого газа и уменьшение количества кислорода затрудняют «дыхание» глубоководных животных (2009, 17 апреля) получено 28 декабря 2020 с https: // физ.org / news / 2009-04-углекислый газ-уменьшение-кислород-harder.html

    Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

    .Температура

    влияет на выброс CO2, а не наоборот

    Двуокись углерода и океан
    Эд Кэрил

    В моем последнем посте на рис. 1 показано, насколько годовой поток углекислого газа (красный график) менялся от года к году. Исследования (здесь, здесь и здесь, среди прочего) были проведены по годовому потоку углерода, но они игнорируют это изменение, используя средние значения или просто игнорируя данные во время периодов Эль-Ниньо. Это похоже на попытку избежать фактического изучения чего-либо.

    Рисунок 1 представляет собой график годового потока углерода в биосферу и из нее.

    Форма годового увеличения углерода напоминает форму глобальной температуры поверхности моря (HADSST3), особенно после того, как Килинг начал надежные измерения CO2 после марта 1958 года. Видны несколько известных событий. Обратный отсчет: Эль-Ниньо 1998 года, Эль-Ниньо 1994-5 годов, гора Пинатубо в 1991 году, Эль-Ниньо 1986-7 годов, гора Руис в 1985 году, извержение Эль-Чичон в 1982 году, Эль-Ниньо 1972-3 года и т. Д.Каждый положительный пик - это Эль-Ниньо, а каждый отрицательный пик связан с крупным извержением вулкана.

    Как видно на Рисунке 1, нет никакой связи между кривой выбросов ископаемого углерода и кривой годового увеличения углерода. Это потому, что весь углерод, выделяемый ископаемыми отходами, поглощается биосферой или океанами в соответствии с законом Генри, а затем улавливается там. Углерод в атмосфере контролируется температурой. Это было описано доктором Марри Салби в своих презентациях в Сиднее и Гамбурге.Он сравнивает кривую CO2 с интегралом температуры. Здесь я иду другим путем математически, принимая разность кривой CO2 как температуру и сравнивая ее с известными температурными данными, данными HADSST3.

    Рисунок 2 представляет собой график годового увеличения содержания углерода в атмосфере (разность данных Мауна-Лоа) и аномалии температуры поверхности моря HADSST3.

    Пики в SST соответствуют пикам увеличения CO2, и они идут в том же направлении.По мере того как поверхность океана нагревается, он выделяет больше CO2 (или поглощает меньше). Баланс меняется с температурой. Почему это должно быть?

    На рис. 3 показана растворимость CO2 в воде: 0,08 г / кг / градус C ниже 20 ° C. При температуре выше 20 ° C растворимость снижается наполовину до примерно 0,04 г / кг / ° C.

    Площадь поверхности океана составляет 360 миллионов квадратных километров, или 360 триллионов квадратных метров. Верхний счетчик - 360 триллионов тонн воды. Изменение температуры холодной воды на один градус изменяет растворимость на:

    360 X 10 12 тонн = 360 X 10 15 кг X 0.08 г / кг = 28,8 X 10 15 г CO2 или 28,8 петаграмм CO2. Изменение температуры на одну десятую градуса изменяет растворимость на 2,88 петаграмм CO2. Это примерно 780 гигатонн углеродного эквивалента. (3,7 грамма CO2 = 1 грамм углерода.)

    Температура тропических океанов значительно превышает 20 ° C, поэтому растворимость там будет примерно вдвое меньше указанного выше значения. Графики на рисунке 3 показывают изменение углерода примерно на 1 гигатонну при изменении температуры на одну десятую градуса. Линия тренда точечной диаграммы даст нам более точную цифру.

    Рисунок 4a представляет собой диаграмму разброса ТПО в зависимости от годового изменения CO2. На рисунке 4b используется формула линейного тренда из 4a для преобразования SST в углеродный эквивалент.

    Исследования выбросов и абсорбции CO2 показали, что тропические моря выделяют CO2, а холодные, тонущие северные части Тихого океана и Атлантического океана поглощают CO2. Это даже было нанесено на карту. Все это связано с изменением растворимости CO2 в зависимости от температуры.

    Рисунок 5: Ссылка на источник для рисунка и подписи выше.

    Парциальное давление CO2 на поверхности моря всегда очень близко к парциальному давлению CO2 в атмосфере над ним. Поверхность моря всегда находится в равновесии с атмосферой. Это означает, что по мере того, как мы добавляем CO2 при сжигании ископаемого топлива, часть его поглощается наземной биосферой. Остальной CO2 растворяется и добавляется в резервуар CO2 в поверхностных водах. Смешанный слой в океане составляет от 20 до 200 метров, в зависимости от количества волн и течения. Этот смешанный слой составляет примерно 1/50 -9 объема океана.Он содержит примерно такое же количество CO2, что и атмосфера, как и растворенный неорганический углерод (DIC). Разница в том, выделяет ли океан CO2 или поглощает его, зависит от температуры. Как видно из приведенных выше рисунков, Эль-Ниньо может выбросить 2 или 3 гигатонны углерода в атмосферу, а Ла-Нинья может снова выбросить его. Увеличение выбросов CO2 связано с ростом ТПО, а не с сжиганием ископаемого топлива.

    Рисунок 6 представляет собой график рисунка 4b и увеличение биосферы из предыдущей статьи о биосфере, вычтенное из годового увеличения углерода.

    Вышеуказанное является остатком. Но кривая кажется знакомой.

    Рисунок 7 - Рисунок 6 с инвертированным среднегодовым индексом AMO.

    Обратите внимание на карту, рисунок 5, что теплые тропические моря выделяют CO2, а прохладные северные моря поглощают CO2. Индекс AMO - это температурный индекс для Северной Атлантики. Он получается путем вычитания глобальной ТПМ от 60 ° с.ш. до 60 ° ю.ш. из общей ТПМ или, альтернативно, ТПО Атлантического умеренного и тропического поясов из всей Северной Атлантики.Это означает, что, поскольку тропический океан нагревается больше, чем средний глобальный океан, это приводит к отрицательному значению индекса AMO. Это сдвигает растворимость CO2 (рис. 2) вниз и вправо. Этот пик в 1970-х годах произошел из-за того, что тропические океаны были теплее, чем в среднем в этот период, и выделяли больше CO2. С того времени разница изменилась: биосфера поглощает все большее количество СО2, уменьшая количество СО2, остающегося в атмосфере. Вы также можете увидеть разницу в один год между AMO и углеродным потоком.Это потому, что AMO отстает от тропической части Тихого океана примерно на год.

    Смысл всего этого в том, что температура влияет на CO2, а не наоборот.

    У нас есть хорошие измерения атмосферного CO2 только с 1958 года. До этого времени наши измерения зависели от того, что лед делает с улавливанием CO2. У нас есть хорошие глобальные измерения температуры только с 1979 года, начала спутниковой эры. Это означает, что все наши периоды измерения короче естественных циклов.У нас есть намеки только на данные измерений на поверхности и с судов за 120 лет, что некоторые из природных циклов длится ~ 60 лет. В настоящее время мы находимся на стыке и на пике нескольких из этих природных циклов. Есть предположения, что мы прошли пик некоторых более длительных солнечных циклов. Я использую слова «подсказки» и «предложения» из-за больших ошибок, отсутствия глобального охвата и внесения желаемых изменений в эти измерения. Есть две возможности. Если CO2 влияет на температуру, температура должна продолжать расти.Если этого не произойдет, то температура упадет, а вскоре и CO2 тоже. Природа демонстрирует, что есть что. Мы можем просто смотреть.

    .

    Обзор парниковых газов | Выбросы парниковых газов (ПГ)

    Общий объем выбросов в 2018 году = 6,677 миллионов метрических тонн CO 2 эквивалента . Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

    Изображение большего размера для сохранения или печати Газы, улавливающие тепло в атмосфере, называются парниковыми газами. В этом разделе представлена ​​информация о выбросах и удалении основных парниковых газов в атмосферу и из нее. Для получения дополнительной информации о других факторах воздействия климата, таких как черный углерод, посетите страницу «Индикаторы изменения климата: воздействие на климат».

    6,457 миллионов метрических тонн CO 2 : Что это означает?

    Объяснение единиц:

    Миллион метрических тонн равен примерно 2,2 миллиардам фунтов или 1 триллиону граммов. Для сравнения: небольшой автомобиль, вероятно, будет весить чуть больше 1 метрической тонны. Таким образом, миллион метрических тонн примерно равен массе 1 миллиона небольших автомобилей!

    В реестре США используются метрические единицы для обеспечения согласованности и сопоставимости с другими странами.Для справки: метрическая тонна немного больше (примерно на 10%), чем «короткая» тонна США.

    Выбросы ПГ часто измеряются в эквиваленте двуокиси углерода (CO 2 ). Чтобы преобразовать выбросы газа в эквивалент CO 2 , его выбросы умножаются на потенциал глобального потепления (GWP) газа. ПГП учитывает тот факт, что многие газы более эффективно нагревают Землю, чем CO 2 на единицу массы.

    Значения GWP, отображаемые на веб-страницах Emissions, отражают значения, используемые в U.S. Инвентаризация, составленная из Четвертого оценочного доклада МГЭИК (AR4). Для дальнейшего обсуждения ПГП и оценки выбросов ПГ с использованием обновленных ПГП см. Приложение 6 Реестра США и обсуждение ПГП МГЭИК (PDF) (106 стр., 7,7 МБ). Выход

    • : Двуокись углерода попадает в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива (угля, природного газа и нефти), твердых отходов, деревьев и других биологических материалов, а также в результате определенных химических реакций (например, при производстве цемента).Углекислый газ удаляется из атмосферы (или «улавливается»), когда он поглощается растениями как часть биологического цикла углерода.
    • : Метан выделяется при добыче и транспортировке угля, природного газа и нефти. Выбросы метана также возникают в результате животноводства и других сельскохозяйственных работ, а также разложения органических отходов на полигонах твердых бытовых отходов.
    • : Закись азота выделяется во время сельскохозяйственной и промышленной деятельности, сжигания ископаемого топлива и твердых отходов, а также при очистке сточных вод.
    • : Гидрофторуглероды, перфторуглероды, гексафторид серы и трифторид азота представляют собой синтетические мощные парниковые газы, которые выбрасываются в результате различных промышленных процессов. Фторированные газы иногда используются в качестве заменителя стратосферных озоноразрушающих веществ (например, хлорфторуглеродов, гидрохлорфторуглеродов и галонов). Эти газы обычно выбрасываются в меньших количествах, но поскольку они являются сильнодействующими парниковыми газами, их иногда называют газами с высоким потенциалом глобального потепления («газы с высоким ПГП»).

    Воздействие каждого газа на изменение климата зависит от трех основных факторов:

    Сколько находится в атмосфере?

    Концентрация или содержание - это количество определенного газа в воздухе. Более высокие выбросы парниковых газов приводят к более высоким концентрациям в атмосфере. Концентрации парниковых газов измеряются в частях на миллион, частей на миллиард и даже частей на триллион. Одна часть на миллион эквивалентна одной капле воды, растворенной примерно в 13 галлонах жидкости (примерно в топливном баке компактного автомобиля).Чтобы узнать больше о возрастающих концентрациях парниковых газов в атмосфере, посетите страницу «Индикаторы изменения климата: атмосферные концентрации парниковых газов».

    Как долго они остаются в атмосфере?

    Каждый из этих газов может оставаться в атмосфере в течение разного времени, от нескольких лет до тысяч лет. Все эти газы остаются в атмосфере достаточно долго, чтобы хорошо перемешаться, а это означает, что количество, измеряемое в атмосфере, примерно одинаково во всем мире, независимо от источника выбросов.

    Насколько сильно они влияют на атмосферу?

    Некоторые газы более эффективны, чем другие, согревая планету и «утолщая покрывало Земли».

    Для каждого парникового газа был рассчитан потенциал глобального потепления (ПГП), чтобы отразить, как долго он в среднем остается в атмосфере и насколько сильно он поглощает энергию. Газы с более высоким ПГП поглощают больше энергии на фунт, чем газы с более низким ПГП, и, таким образом, вносят больший вклад в нагревание Земли.

    Примечание. Все оценки выбросов взяты из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2018 гг.

    Начало страницы

    Выбросы двуокиси углерода

    Двуокись углерода (CO 2 ) является основным парниковым газом, выбрасываемым в результате деятельности человека. В 2018 году на CO 2 приходилось около 81,3 процента всех выбросов парниковых газов в США в результате деятельности человека. Двуокись углерода естественным образом присутствует в атмосфере как часть углеродного цикла Земли (естественная циркуляция углерода в атмосфере, океанах, почве, растениях и животных).Деятельность человека изменяет углеродный цикл - как путем добавления в атмосферу большего количества CO 2 , так и путем воздействия на способность естественных поглотителей, таких как леса и почвы, удалять и накапливать CO 2 из атмосферы. В то время как выбросы CO 2 происходят из различных естественных источников, выбросы, связанные с деятельностью человека, являются причиной увеличения выбросов в атмосферу после промышленной революции. 2

    Примечание: все оценки выбросов из реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов: 1990–2018 гг.

    Увеличенное изображение для сохранения или печати Основная деятельность человека, в результате которой выделяется CO 2 , - это сжигание ископаемого топлива (уголь, природный газ и нефть) для производства энергии и транспорта, хотя некоторые промышленные процессы и изменения в землепользовании также выделяют CO. 2 . Основные источники выбросов CO 2 в США описаны ниже.

    • Транспорт . Сжигание ископаемых видов топлива, таких как бензин и дизельное топливо, для перевозки людей и товаров было крупнейшим источником выбросов CO 2 в 2018 году, на долю которого приходилось около 33 выбросов.6 процентов от общих выбросов CO 2 в США и 27,3 процента от общих выбросов парниковых газов в США. В эту категорию входят такие источники транспорта, как автомобильные и легковые автомобили, авиаперелеты, морские перевозки и железнодорожные перевозки.
    • Электроэнергия . Электроэнергия - важный источник энергии в Соединенных Штатах, который используется для питания домов, бизнеса и промышленности. В 2018 году сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии было вторым по величине источником выбросов CO 2 в стране, что составляет около 32.3 процента от общих выбросов CO 2 в США и 26,3 процента от общих выбросов парниковых газов в США. Тип ископаемого топлива, используемого для производства электроэнергии, будет выделять разное количество CO 2 . Для производства определенного количества электроэнергии при сжигании угля будет выделяться больше CO 2 , чем природного газа или нефти.
    • Промышленность . Многие промышленные процессы выделяют CO 2 в результате потребления ископаемого топлива. Некоторые процессы также производят выбросы CO 2 в результате химических реакций, не связанных с горением; например, производство и потребление минеральных продуктов, таких как цемент, производство металлов, таких как железо и сталь, и производство химикатов.Сжигание ископаемого топлива в различных промышленных процессах составило около 15,4% от общих выбросов CO 2 в США и 12,5% от общих выбросов парниковых газов в США в 2018 году. Обратите внимание, что многие промышленные процессы также используют электричество и, следовательно, косвенно приводят к выбросам CO 2 от производства электроэнергии.

    Углекислый газ постоянно обменивается между атмосферой, океаном и поверхностью суши, поскольку он продуцируется и поглощается многими микроорганизмами, растениями и животными.Однако выбросы и удаление CO 2 в результате этих естественных процессов имеют тенденцию к уравновешиванию, без антропогенного воздействия. С начала промышленной революции около 1750 года деятельность человека внесла существенный вклад в изменение климата, добавив в атмосферу CO 2 и другие улавливающие тепло газы.

    В США с 1990 года управление лесами и другими землями (например, пахотные земли, луга и т. Д.) Действовало как чистый сток CO 2 , что означает, что больше CO 2 удаляется из атмосфере и хранится в растениях и деревьях, чем выбрасывается.Это компенсация поглотителя углерода составляет около 12 процентов от общего объема выбросов в 2018 году и более подробно обсуждается в разделе «Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство».

    Чтобы узнать больше о роли CO 2 в потеплении атмосферы и его источниках, посетите страницу «Индикаторы изменения климата».

    Выбросы и тенденции

    Выбросы углекислого газа в США увеличились примерно на 5,8 процента в период с 1990 по 2018 год. Поскольку сжигание ископаемого топлива является крупнейшим источником выбросов парниковых газов в Соединенных Штатах, изменения в выбросах от сжигания ископаемого топлива исторически были доминирующим фактором. влияющие на общий U.Тенденции выбросов S. На изменения выбросов CO 2 в результате сжигания ископаемого топлива влияют многие долгосрочные и краткосрочные факторы, включая рост населения, экономический рост, изменение цен на энергию, новые технологии, изменение поведения и сезонные температуры. В период с 1990 по 2018 год увеличение выбросов CO 2 соответствовало увеличению использования энергии растущей экономикой и населением, включая общий рост выбросов в результате увеличения спроса на поездки.

    Примечание: все оценки выбросов из реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов: 1990–2018 гг.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Снижение выбросов двуокиси углерода

    Самый эффективный способ сократить выбросы CO 2 - это снизить потребление ископаемого топлива. Многие стратегии по сокращению выбросов CO 2 от энергетики являются сквозными и применимы к домам, предприятиям, промышленности и транспорту.

    EPA принимает разумные регулирующие меры для сокращения выбросов парниковых газов.

    Примеры возможностей сокращения выбросов двуокиси углерода
    Стратегия Примеры сокращения выбросов
    Энергоэффективность

    Улучшение теплоизоляции зданий, использование более экономичных транспортных средств и использование более эффективных электроприборов - все это способы сократить потребление энергии и, следовательно, выбросы CO 2 .

    Энергосбережение

    Снижение личного потребления энергии за счет выключения света и электроники, когда они не используются, снижает потребность в электроэнергии.Сокращение пройденного расстояния в транспортных средствах снижает расход бензина. Оба способа сократить выбросы CO 2 за счет энергосбережения.

    Узнайте больше о том, чем вы можете заниматься дома, в школе, в офисе и в дороге, чтобы экономить энергию и сокращать выбросы углекислого газа.

    Переключение топлива

    Производство большего количества энергии из возобновляемых источников и использование топлива с более низким содержанием углерода являются способами сокращения выбросов углерода.

    Улавливание и секвестрация углерода (CCS)

    Улавливание и связывание углекислого газа - это набор технологий, которые потенциально могут значительно сократить выбросы CO 2 от новых и существующих угольных и газовых электростанций, промышленных процессов и других стационарных источников CO 2 . Например, улавливание CO 2 из дымовых труб угольной электростанции до его попадания в атмосферу, транспортировка CO 2 по трубопроводу и закачка CO 2 глубоко под землю в тщательно выбранные и подходящие геологические геологические условия. формация, такая как близлежащее заброшенное нефтяное месторождение, где она надежно хранится.

    Узнайте больше о CCS.

    Изменения в землепользовании и практике управления земельными ресурсами

    Узнайте больше о землепользовании, изменении землепользования и лесном хозяйстве.

    1 Атмосферный CO 2 является частью глобального углеродного цикла, и поэтому его судьба является сложной функцией геохимических и биологических процессов. Часть избыточного углекислого газа будет быстро поглощаться (например, поверхностью океана), но часть останется в атмосфере в течение тысяч лет, отчасти из-за очень медленного процесса переноса углерода в океанические отложения.

    2 МГЭИК (2013). Изменение климата 2013: основы физических наук. Exit Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [Stocker, T. F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тиньор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.)]. Cambridge University Press, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 1585 стр.

    Начало страницы

    Выбросы метана

    В 2018 году метан (CH 4 ) составлял около 9.5 процентов всех выбросов парниковых газов в США в результате деятельности человека. Деятельность человека с выбросом метана включает утечки из систем природного газа и разведение домашнего скота. Метан также выделяется из природных источников, таких как естественные водно-болотные угодья. Кроме того, естественные процессы в почве и химические реакции в атмосфере помогают удалить из атмосферы CH 4 . Время жизни метана в атмосфере намного меньше, чем у диоксида углерода (CO 2 ), но CH 4 более эффективно улавливает радиацию, чем CO 2 .Фунт за фунт, сравнительное влияние CH 4 в 25 раз больше, чем CO 2 за 100-летний период. 1

    В глобальном масштабе 50-65 процентов общих выбросов CH 4 приходится на деятельность человека. 2, 3 Метан выделяется в результате деятельности в сфере энергетики, промышленности, сельского хозяйства и обращения с отходами, описанных ниже.

    • Сельское хозяйство . Домашний скот, такой как крупный рогатый скот, свиньи, овцы и козы, вырабатывает CH 4 как часть нормального процесса пищеварения.Кроме того, при хранении или обработке навоза в лагунах или резервуарах для хранения образуется CH 4 . Поскольку люди выращивают этих животных для еды и других продуктов, выбросы считаются связанными с деятельностью человека. При объединении выбросов домашнего скота и навоза сельскохозяйственный сектор является крупнейшим источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах. Для получения дополнительной информации см. Главу «Реестр выбросов парниковых газов США и их поглощения» «Сельское хозяйство».
    • Энергетика и промышленность .Системы природного газа и нефти являются вторым по величине источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах. Метан - это основной компонент природного газа. Метан выбрасывается в атмосферу при производстве, переработке, хранении, транспортировке и распределении природного газа, а также при производстве, переработке, транспортировке и хранении сырой нефти. Добыча угля также является источником выбросов CH 4 . Для получения дополнительной информации см. Раздел «Реестр выбросов и стоков парниковых газов США » , посвященный газовым и нефтяным системам.
    • Бытовые отходы и предприятия. Метан образуется на свалках при разложении отходов и при очистке сточных вод. Свалки являются третьим по величине источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах. Метан также образуется при очистке бытовых и промышленных сточных вод и при компостировании. Для получения дополнительной информации см. Главу «Реестр выбросов парниковых газов и сточных вод США ».

    Метан также выделяется из ряда природных источников.Природные водно-болотные угодья являются крупнейшим источником выбросов CH 4 от бактерий, разлагающих органические материалы в отсутствие кислорода. Меньшие источники включают термиты, океаны, отложения, вулканы и лесные пожары.

    Чтобы узнать больше о роли CH 4 в потеплении атмосферы и его источниках, посетите страницу «Индикаторы изменения климата».

    Выбросы и тенденции

    Выбросы метана в США сократились на 18,1 процента с 1990 по 2018 год.В течение этого периода выбросы увеличились из источников, связанных с сельскохозяйственной деятельностью, в то время как выбросы снизились из источников, связанных со свалками, добычей угля, а также из систем природного газа и нефти.

    Примечание: все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990-2018 . В этих оценках используется потенциал глобального потепления для метана, равный 25, на основании требований к отчетности в соответствии с Рамочной конвенцией Организации Объединенных Наций об изменении климата.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Снижение выбросов метана

    Есть несколько способов уменьшить выбросы CH 4 . Некоторые примеры обсуждаются ниже. EPA имеет ряд добровольных программ по сокращению выбросов CH 4 в дополнение к нормативным инициативам. EPA также поддерживает Global Methane Initiative Exit, международное партнерство, поощряющее глобальные стратегии сокращения выбросов метана.

    Примеры возможностей сокращения выбросов метана
    Источник выбросов Как снизить выбросы
    Промышленность

    Модернизация оборудования, используемого для добычи, хранения и транспортировки нефти и природного газа, может уменьшить многие утечки, которые способствуют выбросам CH 4 .Метан угольных шахт также можно улавливать и использовать для получения энергии. Узнайте больше о программе EPA Natural Gas STAR и программе охвата метана из угольных пластов.

    Сельское хозяйство

    Метан от методов обращения с навозом можно уменьшить и улавливать путем изменения стратегии обращения с навозом. Кроме того, изменение практики кормления животных может снизить выбросы в результате кишечной ферментации. Узнайте больше об улучшенных методах обращения с навозом в программе EPA AgSTAR.

    Домашние и деловые отходы

    Поскольку выбросы CH 4 из свалочного газа являются основным источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах, меры контроля выбросов, которые улавливают выбросы CH 4 на свалках, являются эффективной стратегией сокращения. Узнайте больше об этих возможностях и программе EPA по распространению метана на свалках.

    Список литературы

    1 МГЭИК (2007). Изменение климата 2007: основы физических наук Выход. Вклад Рабочей группы I в Четвертый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата . [С. Соломон, Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К.Б. Аверит, М. Тиньор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета. Кембридж, Соединенное Королевство 996 стр.
    2 МГЭИК (2013). Изменение климата 2013: основы физических наук. Exit Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [Stocker, T. F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тиньор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 1585 стр.
    3 The Global Carbon Project Exit (2019).

    Начало страницы

    Выбросы оксида азота

    В 2018 году на закись азота (N 2 O) приходилось около 6,5% всех выбросов парниковых газов в США в результате деятельности человека.Деятельность человека, такая как сельское хозяйство, сжигание топлива, очистка сточных вод и промышленные процессы, увеличивает количество N 2 O в атмосфере. Закись азота также естественным образом присутствует в атмосфере как часть азотного цикла Земли и имеет множество природных источников. Молекулы закиси азота остаются в атмосфере в среднем 114 лет, прежде чем удаляются стоком или разрушаются в результате химических реакций. Воздействие 1 фунта N 2 O на нагревание атмосферы почти в 300 раз превышает воздействие 1 фунта диоксида углерода. 1

    Примечание: все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2018 гг.

    Увеличить изображение для сохранения или печати В глобальном масштабе около 40 процентов общих выбросов N 2 O приходится на деятельность человека. 2 Закись азота выбрасывается в результате деятельности сельского хозяйства, транспорта, промышленности и других видов деятельности, описанных ниже.

    • Сельское хозяйство. Закись азота может образовываться в результате различных мероприятий по управлению сельскохозяйственными почвами, таких как внесение синтетических и органических удобрений и другие методы возделывания культур, обработка навоза или сжигание сельскохозяйственных остатков.Обработка сельскохозяйственных земель является крупнейшим источником выбросов N 2 O в Соединенных Штатах, что составляет около 77,8 процента от общих выбросов N 2 O в США в 2018 году.
    • Сгорание топлива. Закись азота выделяется при сжигании топлива. Количество N 2 O, выделяемое при сжигании топлива, зависит от типа топлива и технологии сжигания, технического обслуживания и методов эксплуатации.
    • Промышленность. Закись азота образуется как побочный продукт при производстве химических веществ, таких как азотная кислота, которая используется для производства синтетических коммерческих удобрений, и при производстве адипиновой кислоты, которая используется для производства волокон, таких как нейлон, и других синтетических продуктов.
    • Отходы. Закись азота также образуется при очистке бытовых сточных вод во время нитрификации и денитрификации присутствующего азота, обычно в форме мочевины, аммиака и белков.

    Выбросы закиси азота происходят естественным путем из многих источников, связанных с круговоротом азота, который представляет собой естественную циркуляцию азота в атмосфере, среди растений, животных и микроорганизмов, обитающих в почве и воде. Азот принимает различные химические формы на протяжении всего азотного цикла, включая N 2 O.Естественные выбросы N 2 O происходят в основном от бактерий, разлагающих азот в почвах и океанах. Закись азота удаляется из атмосферы, когда она поглощается определенными типами бактерий или разрушается ультрафиолетовым излучением или химическими реакциями.

    Чтобы узнать больше об источниках N 2 O и его роли в потеплении атмосферы, посетите страницу «Индикаторы изменения климата».

    Выбросы и тенденции

    Выбросы закиси азота в США в период с 1990 по 2018 год оставались относительно неизменными.Выбросы закиси азота в результате мобильного сжигания снизились на 63,7 процента с 1990 по 2018 год в результате введения стандартов контроля выбросов для дорожных транспортных средств. Выбросы закиси азота от сельскохозяйственных почв в этот период варьировались и были примерно на 7,0% выше в 2018 году, чем в 1990 году, в основном за счет увеличения использования азотных удобрений.

    Примечание: все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2018 гг.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Снижение выбросов оксида азота

    Существует несколько способов снижения выбросов N 2 O, которые обсуждаются ниже.

    Примеры возможностей сокращения выбросов оксида азота
    Источник выбросов Примеры сокращения выбросов
    Сельское хозяйство

    На внесение азотных удобрений приходится большая часть выбросов N 2 O в Соединенных Штатах. Выбросы можно сократить за счет сокращения внесения азотных удобрений и более эффективного внесения этих удобрений, 3 , а также путем изменения практики использования навоза на ферме.

    Сгорание топлива
    • Закись азота является побочным продуктом сгорания топлива, поэтому снижение расхода топлива в автомобилях и вторичных источниках может снизить выбросы.
    • Кроме того, внедрение технологий борьбы с загрязнением (например, каталитических нейтрализаторов для снижения выбросов загрязняющих веществ в выхлопных газах легковых автомобилей) также может снизить выбросы N 2 O.

    Промышленность

    Список литературы

    1 IPCC (2007) Изменение климата 2007: основы физических наук Exit. Вклад Рабочей группы I в Четвертый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата . [С. Соломон, Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К.Б. Аверит, М. Тиньор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета. Кембридж, Соединенное Королевство 996 стр.
    2 МГЭИК (2013). Изменение климата 2013: выход из основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [Stocker, T.Ф., Цинь Д., Г.-К. Платтнер, М. Тиньор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.)]. Cambridge University Press, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 1585 стр.
    3 EPA (2005). Потенциал снижения выбросов парниковых газов в лесном и сельском хозяйстве США Exit. Агентство по охране окружающей среды США, Вашингтон, округ Колумбия, США.

    Начало страницы

    Выбросы фторированных газов

    В отличие от многих других парниковых газов, фторсодержащие газы не имеют естественных источников и образуются только в результате деятельности человека.Они выбрасываются в атмосферу при их использовании в качестве заменителей озоноразрушающих веществ (например, в качестве хладагентов) и в результате различных промышленных процессов, таких как производство алюминия и полупроводников. Многие фторированные газы имеют очень высокий потенциал глобального потепления (ПГП) по сравнению с другими парниковыми газами, поэтому небольшие атмосферные концентрации могут иметь непропорционально большое влияние на глобальную температуру. Они также могут иметь долгую жизнь в атмосфере - в некоторых случаях - тысячи лет. Как и другие долгоживущие парниковые газы, большинство фторированных газов хорошо перемешано в атмосфере и после выброса распространяется по всему миру.Многие фторированные газы удаляются из атмосферы только тогда, когда они разрушаются солнечным светом в дальних верхних слоях атмосферы. В целом, фторированные газы являются наиболее сильнодействующим и долговременным парниковым газом, выделяемым в результате деятельности человека.

    Существует четыре основных категории фторированных газов: гидрофторуглероды (ГФУ), перфторуглероды (ПФУ), гексафторид серы (SF 6 ) и трифторид азота (NF 3 ). Ниже описаны крупнейшие источники выбросов фторсодержащих газов.

    • Замена озоноразрушающих веществ. Гидрофторуглероды используются в качестве хладагентов, аэрозольных пропеллентов, пенообразователей, растворителей и антипиренов. Основным источником выбросов этих соединений является их использование в качестве хладагентов, например, в системах кондиционирования воздуха в транспортных средствах и зданиях. Эти химические вещества были разработаны в качестве замены хлорфторуглеродов (CFCs) и гидрохлорфторуглеродов (HCFCs), поскольку они не разрушают стратосферный озоновый слой.Хлорфторуглероды и ГХФУ постепенно сокращаются в соответствии с международным соглашением, называемым Монреальским протоколом. ГФУ являются мощными парниковыми газами с высоким ПГП, и они выбрасываются в атмосферу во время производственных процессов, а также в результате утечек, обслуживания и утилизации оборудования, в котором они используются. Недавно разработанные гидрофторолефины (ГФО) представляют собой подгруппу ГФУ и характеризуются коротким временем жизни в атмосфере и более низкими ПГП. В настоящее время HFO внедряются в качестве хладагентов, аэрозольных пропеллентов и пенообразователей.
    • Промышленность. Перфторуглероды производятся как побочный продукт при производстве алюминия и используются в производстве полупроводников. ПФУ обычно имеют длительный срок службы в атмосфере и ПГП около 10 000. Гексафторид серы используется при обработке магния и производстве полупроводников, а также в качестве индикаторного газа для обнаружения утечек. ГФУ-23 производится как побочный продукт производства ГХФУ-22 и используется в производстве полупроводников.
    • Передача и распределение электроэнергии. Гексафторид серы используется в качестве изоляционного газа в оборудовании для передачи электроэнергии, включая автоматические выключатели. ПГП SF 6 составляет 22 800, что делает его самым сильным парниковым газом, оцененным Межправительственной группой экспертов по изменению климата.

    Чтобы узнать больше о роли фторированных газов в нагревании атмосферы и их источниках, посетите страницу «Выбросы фторированных парниковых газов».

    Выбросы и тенденции

    В целом выбросы фторсодержащих газов в США увеличились примерно на 83.4 процента в период с 1990 по 2018 год. Это увеличение было обусловлено увеличением выбросов гидрофторуглеродов (ГФУ) с 1990 года на 268,8 процента, поскольку они широко использовались в качестве заменителя озоноразрушающих веществ. Выбросы перфторуглеродов (ПФУ) и гексафторида серы (SF 6 ) фактически снизились за это время благодаря усилиям по сокращению выбросов в промышленности по производству алюминия (ПФУ) и в сфере передачи и распределения электроэнергии (SF 6 ).

    Примечание: все оценки выбросов из реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов: 1990–2018 гг.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Снижение выбросов фторсодержащих газов

    Поскольку большинство фторированных газов имеют очень долгое время жизни в атмосфере, потребуется много лет, чтобы увидеть заметное снижение текущих концентраций. Однако существует ряд способов уменьшить выбросы фторированных газов, описанных ниже.

    Примеры возможностей восстановления фторированных газов
    Источник выбросов Примеры сокращения выбросов
    Замена озоноразрушающих веществ в домах и на предприятиях

    Хладагенты, используемые на предприятиях и в жилых домах, выделяют фторированные газы.Выбросы можно сократить за счет более эффективного обращения с этими газами и использования заменителей с более низким потенциалом глобального потепления и других технологических усовершенствований. Посетите сайт EPA по защите озонового слоя, чтобы узнать больше о возможностях сокращения выбросов в этом секторе.

    Промышленность

    Промышленные пользователи фторированных газов могут сократить выбросы за счет внедрения процессов рециркуляции и уничтожения фторированного газа, оптимизации производства для минимизации выбросов и замены этих газов альтернативными.EPA имеет следующие ресурсы для управления этими газами в промышленном секторе:

    Передача и распределение электроэнергии

    Гексафторид серы - это чрезвычайно сильный парниковый газ, который используется для нескольких целей при передаче электроэнергии по электросети. EPA работает с промышленностью над сокращением выбросов в рамках Партнерства по сокращению выбросов SF 6 для электроэнергетических систем, которое способствует обнаружению и ремонту утечек, использованию оборудования для рециркуляции и обучению сотрудников.

    Транспорт

    Гидрофторуглероды (ГФУ) выделяются в результате утечки хладагентов, используемых в системах кондиционирования воздуха транспортных средств. Утечку можно уменьшить за счет более совершенных компонентов системы и за счет использования альтернативных хладагентов с более низким потенциалом глобального потепления, чем те, которые используются в настоящее время. Стандарты EPA на легковые и тяжелые автомобили стимулировали производителей производить автомобили с более низким уровнем выбросов ГФУ.

    Начало страницы

    Список литературы

    1 IPCC (2007) Изменение климата 2007: Выход из основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Четвертый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [С. Соломон, Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К.Б. Аверит, М. Тиньор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета. Кембридж, Великобритания 996 с.

    .

    Смотрите также