Le dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre a atteint sa concentration la plus élevée. Résumé : Effet du dioxyde de carbone Le dioxyde de carbone est rejeté dans l'atmosphère
L'atmosphère est la coque gazeuse de la Terre, une matière naturelle inépuisable
ressource. L'atmosphère a une structure en couches et comprend la troposphère,
stratosphère, mésosphère, ionosphère (thermosphère), exosphère.
La troposphère, adjacente à la surface de la Terre, est l'endroit où se concentre la majeure partie de
des gaz qui représentent 75 % de la masse de l’atmosphère. Hauteur de la bordure supérieure
se trouve à 8-10 km au-dessus des pôles et à 16-18 km au-dessus de l'équateur. Ici
un mélange vertical intensif d'air se produit et
horizontalement, la majeure partie de la vapeur d'eau est concentrée et
impuretés qui contribuent à la formation des nuages.
La couche suivante est la stratosphère. Il se caractérise par un air faible
des flux, peu de nuages et des températures constantes.
À une altitude de 9 à 10 km aux pôles et de 17 à 18 km au-dessus de l'équateur, il est situé
bouclier d'ozone (couche d'ozone), qui s'étend jusqu'à 35 km d'altitude.
Au-dessus de la stratosphère se trouve la mésosphère (d'une altitude de 55 à 80 km). Elle
caractérisé par une diminution de la température
La mésosphère se transforme en thermosphère (ionosphère), caractérisée par une augmentation de la température. Dans cette couche, l'ionisation des gaz se produit avec la formation.
Dans l’exosphère, qui s’étend jusqu’à une altitude de 1 000 à 2 000 km, l’hydrogène et l’hélium s’échappent dans l’espace.
L'air atmosphérique contient toujours de l'eau (vapeur d'eau et humidité des gouttelettes) à raison de 3 à 4 %, ainsi que divers polluants atmosphériques (oxydes de soufre, azote, méthane, monoxyde de carbone, fréons, poussière, suie) qui composent le total. la masse de l’atmosphère constitue une part insignifiante.
L'air atmosphérique a grande valeur dans la vie de la biosphère.
1. L'oxygène de l'air est nécessaire à la respiration des organismes aérobies.
2. L'atmosphère joue un rôle climatologique. Des courants d'air s'y forment, de grandes masses d'air s'y mélangent et des substances chimiques libérées par diverses sources à la surface de la Terre sont redistribuées sur des distances considérables.
3. L'atmosphère remplit une fonction protectrice en absorbant le rayonnement ultraviolet dur du Soleil par les molécules d'ozone de la stratosphère et empêche également le bombardement de la surface de la Terre par des météorites qui brûlent dans les couches supérieures.
4. L'atmosphère joue un rôle important dans la circulation des substances dans environnement. Cela concerne principalement l’oxygène, le carbone, l’azote et le soufre.
35 Composition gazeuse de l'atmosphère
La composition des gaz dans l'atmosphère est assez constante (en % en volume) : azote -78,084 ; oxygène - 20,946 ; dioxyde de carbone - 0,033; argon - 0,93; autres gaz inertes et autres (N20, NO2, CH4) - millièmes de pour cent.
L'importance des gaz individuels pour la biosphère
Oxygène. La constance de la teneur en oxygène est due au processus de photosynthèse qui se déroule dans les plantes, à la suite duquel se forment de la matière organique et de l'oxygène. L'oxygène participe aux réactions biologiques d'oxydation qui fournissent
l'énergie des organismes vivants.
Azote. Il constitue la majeure partie de l'atmosphère. La vie doit beaucoup à l’azote, puisqu’on le trouve dans les acides aminés, les protéines et autres molécules organiques. Dans l'atmosphère terrestre, la présence d'azote libre est due à des processus vitaux, à la suite desquels il s'est formé à partir de l'ammoniac présent dans l'atmosphère primaire de la Terre.
Dioxyde de carbone. Participe au processus de photosynthèse. Il est classé parmi les gaz dits « à effet de serre » qui peuvent réduire le rayonnement thermique de la surface de la Terre vers l’espace. Augmentation de la concentration de dioxyde de carbone due à la combustion
carburant, travail des entreprises industrielles, transports, thermique
centrales électriques, etc. conduit à l’émergence de « l’effet de serre »,
associé à une augmentation de la température des couches inférieures de l'atmosphère et au réchauffement climatique. Participer à la formation de l’effet de serre
également de la vapeur d'eau, du méthane, des oxydes d'azote (N20, N02), quelques autres gaz.
1 L'homme et le climat.
2 Introduction.
Relation entre la consommation d'énergie, l'activité économique et le revenu dans l'atmosphère.
Consommation d'énergie et émissions de dioxyde de carbone.
3 Carbone dans la nature.
Isotopes du carbone.
4 Carbone dans l'atmosphère.
Dioxyde de carbone atmosphérique.
Carbone dans le sol.
5 Prévisions des concentrations de dioxyde de carbone dans l'atmosphère pour l'avenir. Principales conclusions.
6 Références.
Introduction.
L'activité humaine a déjà atteint un niveau de développement auquel son influence sur la nature devient mondiale. Les systèmes naturels – l’atmosphère, la terre, l’océan – ainsi que la vie sur la planète dans son ensemble sont soumis à ces influences. On sait qu'au cours du siècle dernier, la teneur de certains composants gazeux dans l'atmosphère, tels que le dioxyde de carbone (), l'oxyde nitreux (), le méthane () et l'ozone troposphérique (), a augmenté. De plus, d’autres gaz qui n’étaient pas des composants naturels de l’écosystème mondial ont également pénétré dans l’atmosphère. Les principaux sont les chlorofluorocarbures. Ces gaz traces absorbent et émettent des rayonnements et sont donc capables d'influencer le climat terrestre. Tous ces gaz réunis peuvent être appelés gaz à effet de serre.
L’idée selon laquelle le climat pourrait changer en raison du rejet de dioxyde de carbone dans l’atmosphère n’est pas apparue récemment. Arrhenius a souligné que la combustion de combustibles fossiles pourrait augmenter les concentrations atmosphériques et ainsi modifier le bilan radiatif de la Terre. Nous savons désormais approximativement quelle quantité a été ajoutée à l’atmosphère du fait de la combustion de combustibles fossiles et des changements d’utilisation des terres (déforestation et expansion agricole), et nous pouvons attribuer l’augmentation observée des concentrations atmosphériques à l’activité humaine.
Le mécanisme d’influence sur le climat est ce qu’on appelle l’effet de serre. Bien qu'il soit transparent au rayonnement solaire à ondes courtes, ce gaz absorbe le rayonnement à ondes longues qui quitte la surface de la Terre et rayonne l'énergie absorbée dans toutes les directions. En raison de cet effet, une augmentation de la concentration atmosphérique entraîne un réchauffement de la surface de la Terre et de la basse atmosphère. L’augmentation continue des concentrations atmosphériques pourrait entraîner des changements dans le climat mondial. La prévision des concentrations futures de dioxyde de carbone constitue donc une tâche importante.
Le rejet de dioxyde de carbone dans l’atmosphère
à la suite de l'industrie
émissions.
La principale source d’émissions anthropiques est la combustion de toutes sortes de carburants contenant du carbone. Actuellement développement économique généralement associée à une industrialisation accrue. Historiquement, la croissance économique dépend de la disponibilité des sources d’énergie et de la quantité de combustibles fossiles brûlés. Données sur le développement économique et énergétique de la plupart des pays pour la période 1860-1973. Ils indiquent non seulement une croissance économique, mais également une augmentation de la consommation d'énergie. Mais l’un ne résulte pas de l’autre. Depuis 1973, de nombreux pays ont constaté une baisse des coûts spécifiques de l’énergie tandis que les prix réels de l’énergie ont augmenté. Une étude récente sur la consommation industrielle d’énergie aux États-Unis a montré que depuis 1920, le rapport entre l’énergie primaire et l’équivalent économique des biens produits a régulièrement diminué. Une utilisation plus efficace de l'énergie est obtenue grâce à une technologie industrielle améliorée, véhicules et la conception des bâtiments. En outre, dans un certain nombre de pays industrialisés, la structure de l'économie a connu des changements, qui se sont traduits par la transition du développement des industries de matières premières et de transformation à l'expansion des industries produisant des produits finis.
Le niveau minimum de consommation d'énergie par habitant actuellement requis pour répondre aux besoins médicaux, éducatifs et récréatifs varie considérablement d'une région à l'autre et d'un pays à l'autre. Dans de nombreux pays en développement, une augmentation significative de la consommation par habitant de carburants de haute qualité est essentielle pour atteindre un niveau de vie plus élevé. Il semble désormais probable que la poursuite de la croissance économique et l’atteinte du niveau de vie souhaité ne soient pas liées au niveau de consommation d’énergie par habitant, mais ce processus n’a pas encore été suffisamment étudié.
On peut supposer qu'avant le milieu du siècle prochain, les économies de la plupart des pays seront capables de s'adapter à la hausse des prix de l'énergie en réduisant les besoins en main-d'œuvre et en d'autres types de ressources, ainsi qu'en augmentant la vitesse de traitement et de transmission de l'information. , ou peut-être changer la structure de l’équilibre économique entre la production de biens et la fourniture de services. Ainsi, le choix d'une stratégie de développement énergétique avec l'une ou l'autre part de l'utilisation du charbon ou du combustible nucléaire dans le système énergétique déterminera directement le taux d'émissions industrielles.
Consommation d'énergie et émissions
dioxyde de carbone.
L’énergie n’est pas produite dans le seul but de produire de l’énergie. Dans l'industrie pays développés La majeure partie de l’énergie produite provient de l’industrie, des transports ainsi que du chauffage et de la climatisation des bâtiments. De nombreuses études récentes ont montré que le niveau actuel de consommation d'énergie dans les pays industrialisés peut être considérablement réduit grâce à l'utilisation de technologies économes en énergie. Il a été calculé que si les États-Unis adoptaient les technologies les moins gourmandes en énergie pour la production de biens de consommation et de services pour le même volume de production, la quantité rejetée dans l'atmosphère diminuerait de 25 %. La réduction des émissions mondiales qui en résulterait serait de 7 %. Un effet similaire se produirait dans d’autres pays industrialisés. Une réduction supplémentaire du taux de rejets dans l'atmosphère peut être obtenue en modifiant la structure de l'économie en introduisant davantage de méthodes efficaces production de biens et amélioration de la fourniture de services à la population.
Carbone dans la nature.
Parmi les nombreux éléments chimiques sans lesquels l’existence de la vie sur Terre est impossible, le carbone est le principal des transformations chimiques. matière organique associé à la capacité d’un atome de carbone à former de longues chaînes et anneaux covalents. Le cycle biogéochimique du carbone est naturellement très complexe, puisqu'il implique non seulement le fonctionnement de toutes les formes de vie sur Terre, mais aussi le transfert substances inorganiquesà la fois entre et au sein des différents réservoirs de carbone. Les principaux réservoirs de carbone sont l'atmosphère, la biomasse continentale, y compris les sols, l'hydrosphère avec le biote marin et la lithosphère. Au cours des deux derniers siècles, des changements dans les flux de carbone se sont produits dans le système atmosphère-biosphère-hydrosphère, dont l'intensité est d'environ un ordre de grandeur supérieure à l'intensité processus géologiques déplacer cet élément. C’est pourquoi il convient de se limiter à l’analyse des interactions au sein de ce système, y compris les sols.
Basique composés chimiques et les réactions.
Plus d’un million de composés carbonés sont connus, dont des milliers sont impliqués dans des processus biologiques. Les atomes de carbone peuvent être dans l'un des neuf états d'oxydation possibles : +IV à -IV. Le phénomène le plus courant est l'oxydation complète, c'est-à-dire +IV, des exemples de tels composés comprennent et. Plus de 99 % du carbone présent dans l’atmosphère est contenu sous forme de dioxyde de carbone. Environ 97 % du carbone des océans existe sous forme dissoute () et dans la lithosphère, sous forme de minéraux. Un exemple de l'état d'oxydation +II est le petit composant gazeux de l'atmosphère, qui s'oxyde assez rapidement. Le carbone élémentaire est présent dans l’atmosphère en petites quantités sous forme de graphite et de diamant, et dans le sol sous forme de charbon de bois. L'assimilation du carbone par photosynthèse entraîne la formation de carbone réduit, présent dans le biote, la matière organique morte du sol, dans les couches supérieures de sédiments sous forme de charbon, de pétrole et de gaz enfouis à de grandes profondeurs, et dans la lithosphère sous forme de carbone dispersé sous-oxydé. Certains composés gazeux contenant du carbone sous-oxydé, en particulier le méthane, pénètrent dans l'atmosphère lors de la réduction de substances qui se produit dans les processus anaérobies. Bien que la décomposition bactérienne produise plusieurs composés gazeux différents, ils s’oxydent rapidement et peuvent être considérés comme pénétrant dans le système. L’exception est le méthane, car il contribue également à l’effet de serre. Les océans contiennent une quantité importante de composés carbonés organiques dissous, dont les processus d’oxydation ne sont pas encore bien connus.
Isotopes du carbone.
Il existe sept isotopes connus du carbone dans la nature, dont trois jouent un rôle important. Deux d'entre eux - et - sont stables, et un - - est radioactif avec une demi-vie de 5 730 ans. La nécessité d'étudier divers isotopes du carbone est due au fait que les taux de transfert des composés carbonés et les conditions d'équilibre dans les réactions chimiques dépendent des isotopes du carbone contenus dans ces composés. Pour cette raison, différentes distributions d’isotopes stables du carbone sont observées dans la nature. La distribution de l'isotope dépend, d'une part, de sa formation lors de réactions nucléaires impliquant des neutrons et des atomes d'azote dans l'atmosphère et, d'autre part, de la désintégration radioactive.
Carbone dans l'atmosphère.
Des mesures minutieuses du contenu atmosphérique ont été commencées en 1957 par Killing à l'observatoire du Mauna Loa. Des mesures régulières du contenu atmosphérique sont également effectuées dans un certain nombre d'autres stations. De l'analyse des observations, nous pouvons conclure que la variation annuelle de la concentration est principalement due aux changements saisonniers du cycle de photosynthèse et à la destruction des plantes terrestres ; elle est également influencée, quoique dans une moindre mesure, par la variation annuelle de la température de surface des océans, dont dépend la solubilité dans l'eau de mer. Troisièmement, et probablement le moins facteur important est la variation annuelle du taux de photosynthèse dans l'océan. Moyenne pour chacun année donnée la teneur dans l'atmosphère est légèrement plus élevée dans l'hémisphère nord, puisque les sources d'apports anthropiques se situent principalement dans l'hémisphère nord. De plus, de légers changements interannuels dans le contenu sont observés, probablement déterminés par les caractéristiques de diffusion générale atmosphère. Parmi les données disponibles sur l'évolution des concentrations atmosphériques, celles sur l'augmentation régulière des concentrations atmosphériques observée au cours des 25 dernières années sont de première importance. Les mesures antérieures du dioxyde de carbone atmosphérique (à partir du milieu du siècle dernier) étaient en général insuffisamment complètes. Des échantillons d'air ont été prélevés sans le soin nécessaire et l'incertitude des résultats n'a pas été évaluée. En analysant la composition des bulles d'air provenant des carottes de glace, il a été possible d'obtenir des données pour la période de 1750 à 1960. Il a également été constaté que les valeurs des concentrations atmosphériques pour les années 50 déterminées par l'analyse des inclusions atmosphériques des glaciers sont en bon accord avec les données de l'Observatoire du Mauna Loa. La concentration entre 1750 et 1800 s'est avérée proche de 280 millions, après quoi elle a commencé à croître lentement pour atteindre 3 431 millions en 1984.
Carbone dans le sol.
Selon diverses estimations, la teneur totale en carbone est d'environ
G S. Principale incertitude les estimations existantes sont dues à un manque d’informations sur les superficies et la teneur en carbone des tourbières de la planète.
Une décomposition plus lente du carbone dans les sols des climats froids entraîne des concentrations de carbone dans le sol (par superficie) plus élevées dans les forêts boréales et les communautés herbacées des latitudes moyennes que dans les écosystèmes tropicaux. Cependant, ce n'est tout simplement pas le cas grand nombre(plusieurs pour cent, voire moins) des détritus entrant chaque année dans le réservoir du sol y restent longtemps. La plupart des matières organiques mortes s’oxydent en quelques années. Dans les chernozems, environ 98 % du carbone de la litière a un temps de renouvellement d'environ 5 mois, et 2 % du carbone de la litière reste dans le sol pendant 500 à 1 000 ans en moyenne. Ce trait caractéristique Le processus de formation des sols se manifeste également par le fait que l'âge des sols aux latitudes moyennes, déterminé par la méthode des radio-isotopes, varie de plusieurs centaines à mille ans ou plus. Cependant, le taux de décomposition de la matière organique lors de la transformation des terres occupées par la végétation naturelle en terres agricoles est complètement différent. Par exemple, il a été suggéré que 50 % du carbone organique des sols utilisé dans agriculture L'Amérique du Nord a peut-être été perdue à cause de l'oxydation, puisque ces sols ont commencé à être exploités avant le début du siècle dernier ou au tout début de celui-ci.
Modifications de la teneur en carbone
continental écosystèmes.
Au cours des 200 dernières années, des changements importants se sont produits dans les écosystèmes continentaux en raison de la pression anthropique croissante. Lorsque des terres occupées par des forêts et des communautés herbacées sont converties en terres agricoles, la matière organique, par ex. la matière vivante des plantes et la matière organique morte des sols sont oxydées et pénètrent dans l'atmosphère sous forme. Une partie du carbone élémentaire peut également être enfouie dans le sol sous forme de charbon de bois (sous forme de résidu forestier) et ainsi retirée de la circulation rapide dans le cycle du carbone. La teneur en carbone des diverses composantes des écosystèmes varie dans la mesure où la récupération et la destruction de la matière organique dépendent de latitude géographique et le type de végétation.
De nombreuses études ont été menées pour lever l’incertitude actuelle liée à l’estimation des changements dans les stocks de carbone dans les écosystèmes continentaux. Sur la base de ces études, on peut conclure que les rejets dans l'atmosphère entre 1860 et 1980 ont été 
g. C et qu'en 1980 l'émission de carbone biotique était égale à 
g. C/an. De plus, l'augmentation des concentrations atmosphériques et des émissions de polluants, tels que et, peut influencer l'intensité de la photosynthèse et la destruction de la matière organique dans les écosystèmes continentaux. Apparemment, l’intensité de la photosynthèse augmente avec l’augmentation de la concentration dans l’atmosphère. Cette augmentation est très probablement limitée aux cultures agricoles et, dans les écosystèmes continentaux naturels, une meilleure efficacité de l’utilisation de l’eau pourrait conduire à une production accrue de matière organique.
Prévisions de concentration de dioxyde de carbone
gaz dans l'atmosphère pour l'avenir.
Principales conclusions.
Au cours des dernières décennies, un grand nombre de modèles du cycle mondial du carbone ont été créés, qu'il ne semble pas approprié d'examiner dans ce travail en raison de leur complexité et de leur volume. Examinons seulement brièvement leurs principales conclusions. Divers scénarios utilisés pour prévoir les niveaux atmosphériques futurs ont produit des résultats similaires. Vous trouverez ci-dessous une tentative de résumer nos connaissances et hypothèses actuelles concernant le problème des changements anthropiques des concentrations atmosphériques.
· De 1860 à 1984, il entre dans l'atmosphère 
g. En raison de la combustion de combustibles fossiles, le taux d'émission est actuellement (à partir de 1984) égal à g C/an.
· Au cours de la même période, les émissions dues à la déforestation et aux changements d'affectation des terres se sont élevées à g. C, l'intensité de cet apport est actuellement égale à g. C/an.
· Depuis le milieu du siècle dernier, les concentrations dans l'atmosphère ont augmenté, passant à un million en 1984.
· Les caractéristiques fondamentales du cycle mondial du carbone sont bien comprises. Il est devenu possible de créer des modèles quantitatifs pouvant servir de base à la prévision de la croissance des concentrations atmosphériques à partir de certains scénarios d'émission.
· Les incertitudes des prévisions des changements probables de concentrations futures dérivées des scénarios d'émissions sont nettement inférieures aux incertitudes des scénarios d'émissions eux-mêmes.
· Si l'intensité des émissions atmosphériques reste constante au cours des quatre prochaines décennies ou augmente très lentement (pas plus de 0,5 % par an) et, dans un avenir plus lointain, augmente également très lentement, alors d'ici la fin du 21e siècle, la concentration atmosphérique être d'environ 440 millions, soit pas plus de 60 % de plus que les niveaux préindustriels.
· Si l'intensité des émissions au cours des quatre prochaines décennies augmente en moyenne de 1 à 2 % par an, c'est-à-dire De la même manière qu'elle a augmenté de 1973 à aujourd'hui et que, dans un avenir plus lointain, son taux de croissance ralentira, la teneur en atmosphère dans l'atmosphère doublera par rapport aux niveaux préindustriels d'ici la fin du 21e siècle.
L'activité humaine a déjà atteint une telle ampleur que la teneur totale en dioxyde de carbone de l'atmosphère terrestre a atteint les valeurs maximales admissibles. Les systèmes naturels – terre, atmosphère, océan – sont soumis à une influence destructrice.
Faits importants
Par exemple, ceux-ci incluent les chlorofluorocarbones. Ces impuretés gazeuses émettent et absorbent le rayonnement solaire, qui affecte le climat de la planète. Collectivement, le CO 2 et les autres composés gazeux présents dans l'atmosphère sont appelés gaz à effet de serre.
Contexte historique
Il a averti qu'une augmentation du volume de carburant brûlé pourrait entraîner une perturbation du bilan radiatif de la Terre.
Réalités modernes
Aujourd'hui, une plus grande quantité de dioxyde de carbone pénètre dans l'atmosphère à cause de la combustion de carburant, ainsi qu'en raison des changements qui se produisent dans la nature en raison de la déforestation des forêts et de l'augmentation des zones agricoles.
Le mécanisme de l'effet du dioxyde de carbone sur la faune
Une augmentation du dioxyde de carbone dans l’atmosphère provoque l’effet de serre. Si le monoxyde de carbone (IV) est transparent lors du rayonnement solaire à ondes courtes, il absorbe alors le rayonnement à ondes longues et émet de l'énergie dans toutes les directions. En conséquence, la teneur en dioxyde de carbone dans l'atmosphère augmente considérablement, la surface de la Terre se réchauffe et les couches inférieures de l'atmosphère deviennent chaudes. Avec une augmentation ultérieure de la quantité de dioxyde de carbone, un changement climatique mondial est possible.
C'est pourquoi il est important de prédire la teneur totale en dioxyde de carbone de l'atmosphère terrestre.
Sources de rejet dans l'atmosphère
Parmi eux figurent les émissions industrielles. La teneur en dioxyde de carbone dans l'atmosphère augmente en raison des émissions anthropiques. La croissance économique dépend directement de la quantité de ressources naturelles brûlées, car de nombreuses industries sont des entreprises consommatrices d’énergie.
Les résultats des études statistiques indiquent que depuis la fin du siècle dernier, dans de nombreux pays, on a assisté à une diminution des coûts spécifiques de l'énergie accompagnée d'une augmentation significative des prix de l'électricité.
Son utilisation efficace passe par la modernisation processus technologique, véhicules, utilisation des nouvelles technologies dans la construction ateliers de fabrication. Certains pays industrialisés développés sont passés du développement des industries de transformation et des matières premières au développement des domaines qui produisent le produit final.
Dans les grandes villes dotées d'une base industrielle importante, les émissions de dioxyde de carbone dans l'atmosphère sont nettement plus élevées, car le CO 2 est souvent un sous-produit d'industries dont les activités satisfont aux besoins de l'éducation et de la médecine.
Dans les pays en développement, une augmentation significative de la consommation de carburants de haute qualité par habitant est considérée comme un facteur sérieux pour la transition vers un niveau de vie plus élevé. Actuellement, l’idée est avancée qu’une croissance économique continue et une augmentation du niveau de vie sont possibles sans augmenter la quantité de carburant brûlée.
Selon les régions, la teneur en dioxyde de carbone de l'atmosphère varie de 10 à 35 %.
Relation entre la consommation d'énergie et les émissions de CO2
Commençons par le fait que l’énergie n’est pas produite uniquement pour la recevoir. Dans les pays industrialisés développés, la majeure partie est utilisée dans l’industrie, pour le chauffage et la climatisation des bâtiments et pour les transports. Des recherches menées par des majors centres scientifiques, ont montré qu’en utilisant des technologies économes en énergie, il est possible d’obtenir une réduction significative des émissions de dioxyde de carbone dans l’atmosphère terrestre.
Par exemple, les scientifiques ont pu calculer que si les États-Unis passaient à des technologies moins gourmandes en énergie dans la production de biens de consommation, cela réduirait la quantité de dioxyde de carbone entrant dans l'atmosphère de 25 %. À l'échelle globe Cela réduirait le problème de l'effet de serre de 7 %.
Le carbone dans la nature
En analysant le problème des émissions de dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre, nous constatons que le carbone qui entre dans sa composition est vital pour l'existence des organismes biologiques. Sa capacité à former des chaînes carbonées complexes (liaisons covalentes) conduit à l’apparition de molécules protéiques nécessaires à la vie. Le cycle du carbone biogénique est un processus complexe car il implique non seulement le fonctionnement des êtres vivants, mais également le transfert de composés inorganiques entre et au sein de différents réservoirs de carbone.
Ceux-ci comprennent l'atmosphère, la masse continentale, y compris les sols, ainsi que l'hydrosphère et la lithosphère. Au cours des deux derniers siècles, des modifications des flux de carbone ont été observées dans le système biosphère-atmosphère-hydrosphère, dont l'intensité dépasse largement le taux des processus géologiques de transfert de cet élément. C’est pourquoi il faut se limiter à considérer les relations au sein du système, y compris le sol.
Des recherches sérieuses concernant la détermination de la teneur quantitative en dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre ont commencé à être menées à partir du milieu du siècle dernier. Le pionnier de ces calculs fut Killing, travaillant au célèbre observatoire du Mauna Loa.
Une analyse des observations a montré que les changements dans la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère sont influencés par le cycle de photosynthèse, la destruction des plantes terrestres ainsi que les changements annuels de température dans l'océan mondial. Au cours des expériences, il a été possible de découvrir que la teneur quantitative en dioxyde de carbone dans l'hémisphère nord est nettement plus élevée. Les scientifiques suggèrent que cela est dû au fait que la plupart des apports anthropiques se produisent dans cet hémisphère.
Pour l'analyse, ils ont été pris sans techniques particulières et l'erreur relative et absolue des calculs n'a pas été prise en compte. Grâce à l'analyse des bulles d'air contenues dans les carottes de glace, les chercheurs ont pu établir des données sur la teneur en dioxyde de carbone de l'atmosphère terrestre entre 1750 et 1960.
Conclusion
Au cours des siècles passés, des changements importants se sont produits dans les écosystèmes continentaux, provoqués par une augmentation de l'impact anthropique. Avec une augmentation de la teneur quantitative en dioxyde de carbone dans l'atmosphère de notre planète, l'effet de serre augmente, ce qui affecte négativement l'existence des organismes vivants. C'est pourquoi il est important de passer à des technologies économes en énergie qui réduisent l'entrée de CO 2 dans l'atmosphère.
Cela a provoqué un débat féroce dans les commentaires sur la question de savoir si la civilisation humaine est la principale source de gaz à effet de serre sur la planète. Cher dims12 a fourni un lien intéressant qui dit que les volcans émettent 100 à 500 fois moins de dioxyde de carbone que la civilisation moderne :
En réponse à cela, cher vladimir000
apporté le vôtre. En conséquence, il a reçu ces émissions CO2 la civilisation humaine est bien plus petite : environ 600 millions de tonnes :
L'ordre de vos numéros est étrange. La recherche donne la puissance totale de toutes les centrales électriques sur Terre à 2*10^12 watts, c'est-à-dire en supposant qu'elles fonctionnent toutes aux combustibles fossiles. toute l'année, nous obtenons environ 2*10^16 wattheures de consommation annuelle, soit 6*10^15 KJoules.
Là encore, la recherche donne la chaleur spécifique de combustion dans les premières dizaines de milliers de KJoules par kilogramme de combustible fossile. Pour simplifier, prenons 10 000 et supposons que tout le combustible traité s'envole dans la cheminée sans laisser de trace.
Ensuite, pour couvrir intégralement les besoins énergétiques de l’humanité, il s’avère qu’il suffit de brûler 6*10^15 / 10^4 kilogrammes de carbone par an, soit 6*10^8 tonnes. 600 mégatonnes par an. Sachant qu’il existe également des centrales nucléaires, hydroélectriques et autres centrales renouvelables, je ne vois pas pourquoi la consommation finale serait multipliée par 500.
La différence était énorme : 500 fois. Mais en même temps, je ne comprenais pas très bien d’où venait cette différence de 500 fois. Si l’on divise 29 milliards de tonnes par 600 millions de tonnes, il y aura une différence de 50 fois. En revanche, cette différence n'est probablement pas due à 100% Efficacité centrale électrique, et avec le fait que les combustibles fossiles sont consommés non seulement par les centrales électriques, mais aussi pour les transports, le chauffage des habitations ou la production de ciment.
Ce calcul peut donc être effectué avec plus de précision. Pour ce faire, nous utilisons simplement la citation suivante : " lors de la combustion de charbon à raison d'une tonne de combustible équivalent, 2,3 tonnes d'oxygène sont consommées et 2,76 tonnes de dioxyde de carbone sont émises, et lors de la combustion de gaz naturel, 1,62 tonnes de dioxyde de carbone sont émises, et les mêmes 2,35 tonnes d'oxygène sont consommé ".
Quelle quantité de carburant équivalent l’humanité consomme-t-elle actuellement par an ? Ces statistiques sont fournies dans les rapports des entreprises B.P.. Environ 13 milliards de tonnes de carburant standard. Ainsi, l’humanité émet environ 26 milliards de tonnes de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. De plus, les mêmes données fournissent des statistiques détaillées sur les émissions CO2 pour chaque année. Il en résulte que ces émissions sont en constante augmentation :
Dans le même temps, seule la moitié de ces émissions pénètrent dans l’atmosphère. L'autre moitié
La formation d'une grande quantité de N2 est due à l'oxydation de l'atmosphère ammoniac-hydrogène par l'O2 moléculaire, qui a commencé à provenir de la surface de la planète à la suite de la photosynthèse, il y a 3 milliards d'années. Le N2 est également rejeté dans l'atmosphère à la suite de la dénitrification des nitrates et d'autres composés contenant de l'azote. L'azote est oxydé par l'ozone en NO dans la haute atmosphère.
L'azote N2 ne réagit que dans des conditions spécifiques (par exemple lors d'une décharge de foudre). L'oxydation de l'azote moléculaire par l'ozone lors de décharges électriques est utilisée dans la production industrielle d'engrais azotés. Les cyanobactéries (algues bleu-vert) et les bactéries nodulaires qui forment une symbiose rhizobienne avec les légumineuses, appelées, peuvent l'oxyder avec une faible consommation d'énergie et la transformer en une forme biologiquement active. engrais vert.
Oxygène
La composition de l'atmosphère a commencé à changer radicalement avec l'apparition d'organismes vivants sur Terre, du fait de la photosynthèse, accompagnée de la libération d'oxygène et de l'absorption de dioxyde de carbone. Initialement, l'oxygène était dépensé pour l'oxydation de composés réduits - ammoniac, hydrocarbures, fer ferreux contenu dans les océans, etc. À la fin de cette étape, la teneur en oxygène de l'atmosphère a commencé à augmenter. Peu à peu, une atmosphère moderne aux propriétés oxydantes se forme. Étant donné que cela a provoqué des changements graves et brusques dans de nombreux processus se produisant dans l'atmosphère, la lithosphère et la biosphère, cet événement a été appelé la catastrophe de l'oxygène.
Au cours du Phanérozoïque, la composition de l'atmosphère et la teneur en oxygène ont subi des changements. Ils étaient principalement corrélés à la vitesse de dépôt des sédiments organiques. Ainsi, pendant les périodes d'accumulation de charbon, la teneur en oxygène de l'atmosphère dépassait apparemment largement le niveau moderne.
Dioxyde de carbone
L'une des composantes les plus importantes de l'air est le dioxyde de carbone. À la surface de la Terre, le dioxyde de carbone est contenu en quantités variables, en moyenne 0,03 % en volume.
Le dioxyde de carbone pénètre dans l'atmosphère à la suite de l'activité volcanique, de la décomposition et de la dégradation de la matière organique, de la respiration des animaux et des plantes et de la combustion de combustibles. Les océans sont le principal régulateur de la teneur en dioxyde de carbone de l’atmosphère. Il absorbe et rejette dans l'atmosphère environ 20 % de la teneur moyenne de l'atmosphère.
Malgré sa teneur relativement faible dans l'atmosphère, le dioxyde de carbone a grande influenceà ce qu’on appelle « l’effet de serre ». En transmettant le rayonnement solaire à ondes courtes à la surface de la Terre et en absorbant le rayonnement (thermique) à ondes longues provenant de la surface de la Terre, il contribue à une augmentation de la température de l'air dans les couches sous-jacentes de l'atmosphère.
À l'ère de l'industrialisation, la teneur en dioxyde de carbone d'origine anthropique augmente.
Sous l'influence de l'activité humaine, la teneur en gaz d'origine technogène dans l'atmosphère, tels que le dioxyde de soufre, le monoxyde de carbone et divers oxydes d'azote, augmente dans l'atmosphère.
L'ozone joue un rôle extrêmement important en absorbant une partie du rayonnement ultraviolet du Soleil défavorable aux organismes vivants et aux plantes. À la surface de la Terre, l'ozone est contenu en petites quantités : il se forme à la suite de décharges de foudre. Sa plus grande quantité se situe dans la stratosphère (ozonosphère) de 10 à 50 km avec un maximum dans la couche à des altitudes de 20 à 25 km. Dans cette couche, sous l'influence du rayonnement ultraviolet du Soleil, les molécules d'oxygène diatomique se désintègrent partiellement en atomes, ces derniers, rejoignant les molécules d'oxygène diatomique non décomposées, forment de l'ozone triatomique. Simultanément à la formation d’ozone, le processus inverse se produit.
La concentration d'ozone dépend de l'intensité de la formation et de la destruction des molécules d'ozone. La teneur en ozone augmente de l'équateur jusqu'aux hautes latitudes.
Important composant air - vapeur d'eau qui pénètre dans l'atmosphère à la suite de l'évaporation de la surface de l'eau, de la terre et lors d'éruptions volcaniques. Les couches inférieures de l'atmosphère contiennent de 0,1 à 4 % de vapeur d'eau. Son contenu diminue fortement avec la hauteur.
La vapeur d'eau participe activement à de nombreux processus thermodynamiques associés à la formation de nuages et de brouillards.
Les aérosols sont présents dans l'atmosphère : ce sont des particules solides et liquides en suspension dans l'air. Certains d’entre eux, étant des noyaux de condensation, participent à la formation des nuages et des brouillards.
Les aérosols naturels comprennent les gouttelettes d'eau et les cristaux de glace formés par la condensation de la vapeur d'eau ; poussière, suie provenant des incendies de forêt, sol, poussière cosmique, volcanique, sels eau de mer. En outre, un grand nombre d'aérosols d'origine artificielle pénètrent dans l'atmosphère - émissions des entreprises industrielles, des véhicules, etc.
La plus grande quantité d’aérosols se trouve dans les couches inférieures de l’atmosphère.
4. La structure de l'atmosphère.
La masse de l'atmosphère est de 5,3 * 105 tonnes dans une couche allant jusqu'à 5,5 km.
contient 50%, jusqu'à 25 km - 95% et jusqu'à 30 km - 99% de la masse totale de l'atmosphère. La couche de trente kilomètres de l'atmosphère représente 1/200 ou 0,05 du rayon de la Terre. Sur un globe de 40 cm de diamètre, cette couche de 30 kilomètres a une épaisseur d'environ 1 mm, soit L'atmosphère est une fine pellicule recouvrant la surface de la Terre.
Limite inférieure de l'atmosphère est la surface de la Terre, appelée surface sous-jacente en météorologie. L'atmosphère n'a pas de limite supérieure clairement définie. Il passe en douceur dans l’espace interplanétaire.
Pour limite supérieure de l'atmosphère Classiquement, ils acceptent une altitude de 1 500 à 2 000 km, au-dessus de laquelle se situe la couronne terrestre.
La pression et la densité diminuent avec l'altitude : à une pression près du sol de 1013 hPa, la densité est de 1,27 * 103 g/m3, et à une altitude de 750 km, la densité est de 10 à 10 g/m3.
Distribution propriétés physiques dans l'atmosphère a un caractère en couches, car leur changement de hauteur se produit plusieurs fois plus intensément que dans la direction horizontale. Ainsi, les gradients de température verticaux sont plusieurs centaines de fois supérieurs aux gradients horizontaux.
La division de l'atmosphère en couches se fait en fonction de diverses propriétés de l'air : température, humidité, teneur en ozone, conductivité électrique, etc. La différence entre les couches de l'atmosphère se manifeste le plus clairement dans la nature de la répartition de la température de l'air en fonction de l'altitude. Sur la base de cette caractéristique, cinq couches principales sont distinguées.
