Вулканы выброс углекислого газа. Почему выбросы CO2 — возможно, не самая большая проблема с климатом

Основным загрязнителем атмосферы является СО 2 , образующийся в результате сжигания органического топлива при выработке электроэнергии и тепла. Для комплексной оценки общей нагрузки на окружающую среду от строительства объектов жилищно-гражданского назначения необходимо оценить уровень вредного воздействия эмиссии углекислого газа (СО 2) в атмосферу на отдельных этапах жизненного цикла здания, а именно: производство строительных материалов, возведение объекта, эксплуатация, реконструкция и снос. В связи с обширностью данного вопроса, оценим уровень неблагоприятного воздействии на стадии эксплуатации, как наиболее продолжительного периода жизненного цикла, объектов строительства г. Красноярска.

Расчеты выбросов углекислого газа (СО 2) лучше всего поддаются контролю, поскольку они базируются на уравнении окисления углерода:

С + О 2 = СО 2

или в молярных массах: 12 + 2 * 16 = 12 + 16 * 2 = 44

Следовательно, на 12 молярных масс углерода приходится 44 массы двуокиси углерода. Соответственно, на одну молярную массу углерода приходится массы двуокиси углерода, т.е. на каждую сожженную тонну углерода выбрасывается или примерно 3,67 т двуокиси углерода.

Формулой для расчета выбросов СО 2 , образующегося при сжигании органического топлива за определенный период времени является формула (1):

– объем годового выброса СО 2 , т.;

– масса сожженного топлива, т.;

– низшая теплотворная способность данного вида топлива, ГДж.;

– коэффициент выбросов углерода для данного вида топлива т С/Гдж.;

– коэффициент фракции окисленного углерода для данного вида топлива;

– коэффициент преобразования углерода в диоксид углерода, равный 44/12, или 3,67.

При анализе вредного воздействия на этапе эксплуатации в расчетах используются различные виды топлива. В таблице 1 представлены, подготовленные Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК), коэффициенты выбросов углерода, выделяемого при сжигании различных видов топлив , коэффициенты низшей теплотворной способности и удельной теплоты сгорания отдельных видов топлив.

Таблица 1.

Расчетные коэффициенты

Подставив данные в формулу (1) получаем результаты по объемам выбросов двуокиси углерода при сжигании 1 т топлива (табл. 2).

Таблица 2.

Количество выбросов СО 2 в атмосферу при сжигании топлива

Объем топлива, требуемого для отопления жилого дома определяется по формуле (2):

где – количество выделившейся теплоты (МДж),

q - удельная теплота сгорания, табл. 20 (МДж/кг),

m - масса сгоревшего топлива (кг).

На основании полученных данных можно оценить нагрузку на окружающую среду от эксплуатации данного объекта недвижимости за весь расчетный период по формуле (3):

, (3)

где – общий объем выброса СО 2 , т.;

Q co2 – объем годового выброса СО 2 , т.;

m – масса сгоревшего топлива, т.

В работе проведена оценка нагрузки на окружающую среду от эксплуатации следующих объектов жилищно-гражданского назначения:

1. Многоэтажный жилой дом №12 в микрорайоне «Белые росы» в районе Абаканской протоки, жилого района «Пашенный», Свердловского района г. Красноярска (далее – Объект №1):

• 24-этажное здание;
• конструктивное решение – кирпичное;

1. Комплекс многоэтажных жилых домов 5-го микрорайона жилого района «Нанжуль-Солнечный» по адресу: г. Красноярск, жилой массив индивидуальной застройки «Нанжуль-Солнечный», уч. №ХХI. Жилой дом №6 (далее – Объект №2):

• 10-этажное здание;
• каркасное конструктивное решение;
• класс энергетической эффективности – В «Высокий».

1. 1-й квартал V микрорайона жилого массива «Слобода Весны». IV очередь строительства: 5 этап - многоэтажный жилой дом №4.2 со встроенными нежилыми помещениями и инженерным обеспечением (далее – Объект №3):

• 26-этажное здание;
• конструктивное решение – монолитно-каркасное;
• класс энергетической эффективности – В «Высокий».

1. 1-й квартал V микрорайона жилого массива «Слобода Весны». IV очередь строительства: 4-й этап - многоэтажный жилой дом №4.3 со встроенными нежилыми помещениями и инженерным обеспечением», почтовый адрес - г. Красноярск, ул. 9 Мая, 83 (далее – Объект №4):

• 26-этажное здание;
• конструктивное решение - монолитный железобетон с несущими поперечными и продольными стенами;
• класс энергетической эффективности – В «Высокий».

За расчетный период примем минимальный срок эксплуатации объектов жилищно-гражданского назначения – 50 лет.

Исходные данные принимаем согласно фактическим данным энергетического паспорта каждого объекта. Информация по потребности в тепловой энергии приведена в сводной таблице 3.

Таблица 3.

Расчетные характеристики энергетических паспортов

На основании исходных данных по формуле (2) определим кол-во необходимого топлива на отопление помещений рассматриваемых объектов жилищно-гражданского назначения в течение расчетного периода - 50 лет (табл. 4).

Таблица 4.

Потребность в топливе для отопления объектов

На основании данных таблиц 2, 4 определим нагрузку на окружающую среду от эксплуатации объектов жилищно-гражданского назначения за весь расчетный период по формуле (3).

Т.к. рассматриваемые объекты недвижимости имеют различную площадь, для проведения сравнительной характеристики приведем полученные данные по выбросам СО 2 к единообразию, т.е. определим кол-во выделенного СО 2 за расчетный период на 1 м 2 , результаты представлены в таблице 6.

Таблица 6.

Объемы выбросов СО 2 от сжигания топлива на стадии эксплуатации объектов недвижимости за 50 лет на 1 м 2

Наибольшие теплопотери приходятся на объект №2 (рис.1) (Комплекс многоэтажных жилых домов 5-го микрорайона жилого района «Нанжуль-Солнечный» по адресу: г. Красноярск, жилой массив индивидуальной застройки «Нанжуль-Солнечный», уч. №ХХI. Жилой дом №6), в результате чего требуется больше энергии и топлива для отопления 1м 2 на протяжении периода эксплуатации объекта, и, как следствие, наибольшее количество выбросов двуокиси углерода в атмосферу.

Рисунок 1. Объем выделения СО 2 на стадии эксплуатации объектов недвижимости за 50 лет на 1 м 2

Таким образом, в результате проведенных расчетов наиболее экологически чистым топливом для отопления жилого дома является природный газ. При отоплении природным газом выделяется СО 2 почти в половину меньше от количества выделяемого СО 2 при отоплении бурым углем.

Список литературы:

1. Белоусов, В. Н. Энергосбережение и выбросы парниковых газов (СО2): уче. пособие/ В. Н. Белоусов, С. Н. Смородин, В. Ю. Лакомкин. – Санкт –Петербург, 2014. – 53 с.
2. ГОСТ Р 54257-2010. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования – Введ. 01.09.2011. – Москва: Стандартинформ, 2011. – 14 с.
3. Жусип, Ж. А. Оценка загрязнения окрестностей города Алматы при сжигании угля [Электронный ресурс] / Ж. А. Жусип, А. В. Омарова // Научное сообщество студентов XXI столетия. – 2013. – № 12..
4. РНД Методические указания по расчету выбросов парниковых газов от тепловых электростанций и котельных Введ. 2010. – Астана, 2010. – 15 с.

Двуокись углерода (CO2) – это бесцветный газ, который присутствует в воздухе. Хотя выбросы происходят из многих природных источников, проблематичным является CO2, производимый в результате технологических процессов. Например, сжигание ископаемого топлива и выбросы электростанций вредят окружающей среде нашей планеты и существенно влияют на изменение климата. Поэтому очень важно стремиться максимально уменьшить выбросы этого газа.

Сократить объемы автомобильных выхлопов

Одним из крупнейших производителей CO2, насыщающих нашу атмосферу, являются автомобили, на которых многие из нас ездят каждый день. Это – второй по величине источник углекислого газа, на который приходится 31 процент общего объема выбросов. Однако эта проблема связана не только с личными транспортными средствами. Все, что работает на бензиновом или дизельном двигателе, выбрасывает в атмосферу двуокись углерода.

Лучший способ решить эту проблему – снизить объемы CO2, производимые вашим автомобилем. Вы можете воспользоваться одной машиной с коллегами или друзьями или общественным транспортом. Таким образом число автомобилей, ездящих по улицам, сократится

Уменьшить потребление энергии

При производстве электроэнергии вырабатывается в целом больше углекислого газа, чем от авто. Многие из наших электростанций сжигают ископаемое топливо для выработки энергии, которую мы используем. Очевидно, чем больше электричества мы потребляем, тем больше энергии нужно производить.

Делайте акцент на покупку энергосберегающих приборов и всегда ищите новые способы сбережения энергии.

Сократить количество отходов

Промышленность задействует огромные объемы энергии для производства всего, что мы используем в нашей повседневной жизни. Из этого следует, что, если мы сможем переработать наши отходы, потребуется меньше энергии для производства новых материалов. Обязательно всегда сдавайте в переработку все, что можете, от бумаги и пластика до батарей.

Восстановить природные ресурсы

Океаны играют жизненно важную роль в поглощении углекислого газа, присутствующего в атмосфере. Поскольку поглощение диоксида углерода океаном является медленным процессом и может занимать сотни лет, это явление не может обезвредить то огромное количество газа, которое выбрасывается каждый день.

Тем не менее, растения и деревья также используют углекислый газ во время фотосинтеза для производства кислорода. Мы не можем увеличить площадь океанов на планете, однако в наших силах стремиться к восстановлению и сохранению лесов для большей переработки вредного газа.

Другие решения

Есть и другие вещи, которые можно сделать, чтобы помочь улучшить ситуацию с углекислым газом, даже если они непосильны одному обычному человеку. Например, как общество, мы должны продолжать стремиться к совершенствованию технологий на наших электростанциях, чтобы потребление энергии не приводило к таким большим выбросам углекислого газа.

Казалось бы, вклад одного человека не столь существенен, но если каждый из нас сделает все возможное, это в конечном итоге приведет к значительному улучшению окружающей среды.

В цивилизованных странах показатель выбросов двуокиси углерода в последние три-четыре года вошел в число основных характеристик автомобиля. Ирония в том, что сократить количество вылетающего из трубы углекислого газа можно лишь одним путем - урезать аппетит двигателя. Ведь масса выплюнутого автомобилем CO2 и литры съеденного топлива напрямую зависят друг от друга.

Поэтому на передовой в войне с опасным врагом стоят отряды мотористов и инженеров автомобильных компаний. Основные средства борьбы за чистоту выхлопа известны еще с середины 90-х годов прошлого века: изменяемые фазы газораспределения, впускные тракты с изменяемой длиной, облегченные детали и узлы, не говоря уже о различных материалах и технологиях, снижающих потери на трение. Кроме того, по оценкам инженеров компании «Бош», выпускающей топливную аппаратуру для большей части европейских моделей, одно только взаимодействие турбонаддува (или механического нагнетателя) с непосредственным впрыском снижает вредные выбросы на величину до 4%. А если взять эту парочку и снять ту же мощность с меньшего объема (популярный нынче принцип даунсайзинга), то выбросы можно сократить на треть.

«Если машина не может коптить, то и ехать не может», - радостно констатировал главный герой чешского мультфильма «Крот в городе», закупоривая сардельками выхлопные трубы. Действительно, самый дешевый и действенный способ снизить выбросы углекислого газа - заглушить двигатель. Сейчас за водителя это делает электроника. Например, система «старт-стоп», которой оснащают уже не только дорогие модели, выключает мотор на светофорах, снижая выбросы на 4–8%. Различные гибридные схемы вносят еще более ощутимый вклад - аж до 25% в определенных режимах движения. Наконец, двигатель можно заглушить частично. Отключение половины цилиндров до недавнего времени было прерогативой многоцилиндровых V-образных двигателей, но такую систему начинают устанавливать и на более компактные моторы. Например, концерн «Фольксваген» оснастил ею новые «четверки» с турбонаддувом.

Впрочем, экономить топливо и снижать выбросы можно, улучшая и другие показатели. Подсчеты конструкторов показывают, что снижение коэффициента аэродинамического сопротивления всего на 0,02 экономит 0,4 л/100 км при скорости 130 км/ч. Применительно к CO2 получается 3–6%. Еще столько же спишут шины с пониженным сопротивлением качению. Недаром именно такими оснащают все модели из экономичных линеек вроде «Блюэффишнс» у «Мерседес-Бенца» и «Блюмоушн» у «Фольксвагена».

В итоге новое поколение машин по сравнению с предшественниками на 13–30% экологичнее и экономичнее. По крайней мере, так утверждают производители. Автомобили с литровыми двигателями уже перешагнули психологическую черту выбросов CO2 в 100 г/км или вплотную приблизились к ней. И это без гибридных технологий, сулящих большую выгоду.

Есть у этой медали и неприглядная сторона: расплачиваться за все достижения придется потребителю. Во-первых, при покупке - производителю охота вернуть сумму, потраченную на разработку, внедрение и производство всех ноу-хау. Во-вторых, частенько и в ходе эксплуатации. Увы, надежность не самая сильная сторона современных автомобилей. А ведь даже некрупный ремонт порой больно бьет по карману. Помнят ли об этом те, кто неутомимо ужесточает нормы выбросов?

НЕ БЕНЗИНОМ ЕДИНЫМ

С точки зрения выбросов СО2 все виды автомобильного топлива предпочтительнее бензина. Даже более «грязная» (как полагают многие) солярка: легковые турбодизели, особенно большого объема, сдержаннее бензиновых моторов сопоставимой мощности на 5–15%. Но это не повод призывать к скорейшей дизелизации. Иначе возникнут проблемы со сбытом горючего, ведь при переработке нефти получается примерно равное количество бензина и дизтоплива. Кроме того, по выбросам сажи ДТ впереди планеты всей.

Альтернативные виды топлива менее щедры на выброс СО2 (г/км), чем давно знакомый бензин. Но у каждого есть как плюсы, так и минусы. За основу при расчетах немецкие исследователи взяли атмосферный двигатель со средним расходом 7 л/100 км:

Другая альтернатива - биотопливо. Вдумайтесь: двигатель, работающий на биометане, выделяет СО2 примерно в 30 раз меньше, чем бензиновый (ЗР, 2012, № 4 ). Весомое преимущество! Однако массовое применение сдерживает неразвитая инфраструктура, а вкладываться в ее развитие никто не спешит. Вдобавок производство биодизельного топлива ограничено посевными площадями, на которых выращивают сырье.

Наконец, самое модное направление - использование электричества. Сюда направляют больше всего средств, а стоит ли? Выработка электрической энергии одаривает природу углекислым газом в два-три раза щедрее, чем весь транспорт, вместе взятый! Даже маленький «Смарт» с электрическим двигателем, если высчитать вред от потребляемой им электроэнергии, выделяет 71 г/км СО2. Немало, учитывая размеры машины! Так что агитировать за массовый и быстрый переход на электротягу, пожалуй, рановато. По крайней мере, пока большую часть энергии не будут вырабатывать возобновляемые источники вроде ветряков или солнечных батарей.

Примерные доли эмиссии СО2, приходящиеся на различные источники. Они зависят от уровня развития конкретной страны:

ПОД ПРИСМОТРОМ СТАРШИХ

В Европе автомобилям разрешено выбрасывать 130 г/км CO2 (в среднем по модельному ряду для каждого производителя). Норма действует до 2015 года, а к 2020-му порог снизят до 95 г/км. Однако роль государства не ограничивается лишь введением более строгих экологических норм. Оно должно стимулировать граждан покупать новые автомобили, которые извергают значительно меньше вредных газов. Например, за 15 лет БМВ 7-й серии при прежней мощности двигателя стал чадить на треть скромнее. Наряду с кнутом, каким служат высокие налоги на старые машины, есть и пряник: программа утилизации при поддержке правительства.

Другое направление деятельности государства помимо гораздо больших финансовых затрат требует и привлечения грамотных специалистов - это планирование дорожной сети. Автомобиль на крейсерской скорости выбрасывает гораздо меньше СО2, чем толкающийся в многокилометровых заторах. В идеале надо закладывать новые трассы на ранних стадиях застройки, но иногда приходится вписывать дорогу в уже существующую инфраструктуру. И как ни дико это звучит, лучшим выходом для экологии может иногда стать вырубка леса под новую магистраль.

Полсотни квадратных метров леса нейтрализуют углекислый газ от дыхания одного человека. В пробке на этой же площади помещаются три легковые машины, источающие двуокись углерода в самом неэкономичном режиме. Получается, вырубка деревьев - порой логичный и разумный способ снизить выбросы парниковых газов:

Как видите, существует множество вариантов для снижения выбросов этого парникового газа. Важно выбрать решения, которые будут не только красивыми, но и по-настоящему действенными. Только тогда удастся сберечь и деньги, и здоровье.

Углекислый газ выполняет важную функцию в атмосфере Земли. Он вовлечен в процессы появления и разложения всех живых организмов и образования органических соединений из неорганических.
В биосфере СО 2 поддерживает процесс фотосинтеза, который образовывает растительный мир суши и поверхности океана.
Совместно с молекулами воды, метана и озона он формирует « ».

Диоксид углерода — это парниковый газ, который в воздухе воздействует на теплообмен земли и является ключевым элементом в формировании земного климата.
На сегодняшний день прослеживается повышение концентрации двуокиси углерода в атмосфере из-за появления новых искусственных и естественных его источников. Это значит, что климат планеты будет меняться.

Большая часть диоксида углерода планеты естественного происхождения. Но также источниками СО 2 являются промышленные предприятия и транспорт, которые обеспечивают выброс в атмосферу углекислого газа искусственного происхождения.

Природные источники

При перегнивании деревьев и травы каждый год выделяется 220 миллиардов тонн углекислого газа. Океанами выделяется 330 миллиардов тонн. Пожары, которые образовались в связи с природными факторами приводят к выбросу СО 2 , равному по количеству антропогенной эмиссии.

Естественными источниками углекислоты являются:

• Дыхание флоры и фауны. Растения и животные поглощают и вырабатывают СО 2 , так устроено их дыхание.
• Извержение вулканов. Вулканические газы содержат двуокись углерода. В тех регионах, где есть активные вулканы, углекислый газ способен выходить из земных трещин и разломов.
• Разложение органических элементов. Когда органические элементы горят и перегнивают появляется СО 2 .

Диоксид углерода хранится в углеродных комбинациях: угле, торфе, нефти, известняке. В качестве резервных хранилищ можно назвать океаны, в которых содержатся большие резервы углекислоты и вечную мерзлоту. Однако, вечная мерзлота начинает таять, это можно заметить по уменьшению снежных шапок самых высоких гор мира. При разложении органики наблюдается рост выделения в атмосферу углекислого газа. В результате чего хранилище преобразуется в источник.

Северные районы Аляски, Сибири и Канады — это в основном вечная мерзлота. В ней содержится много органического вещества. Из-за нагрева арктических регионов вечная мерзлота тает и происходит гниение ее содержимого.

Антропогенные источники

Главными искусственными источниками CO 2 считаются:

• Выбросы предприятий, которые происходят в процессе сгорания. Результатом является .
• Транспорт.
• Превращение хозяйственных земель из лесов в пастбища и пахотные земли.

В мире растет количество экологических машин, но их процент по отношению к машинам внутреннего сгорания очень мал. Стоимость электрокаров выше обычных машин, поэтому многие не имеют финансовой возможности приобрести такой вид транспорта.

Интенсивное сокращение лесов для промышленности и сельского хозяйства относится к антропогенным источникам CO 2 не в прямом смысле. Деятельность по уменьшению лесных массивов является причиной неучастия диоксида углерода в процессе фотосинтеза. Что приводит к его накоплению в атмосфере.

Поглотители двуокиси углерода

Поглотителями называют любые искусственные или природные системы, которые впитывают из воздуха углекислый газ. Поглотитель — это структура, которая вбирает из воздуха больше CO 2 чем выбрасывает в него.

Природные поглотители

Леса способны воздействовать на количество двуокиси углерода в воздухе. Они могут быть и поглотителями, и источниками выбросов параллельно (при вырубке). Когда деревья увеличиваются, а лес растет, то углекислый газ поглощается. Данный процесс считается основой развития биомассы. Выходит, что прогрессирующий лес выступает поглотителем.

Лес северного полушария

При сжигании и уничтожении леса основная доля накопленного углерода опять преобразуется в углекислый газ. В итоге лес снова является источником СО 2 .
Фитопланктон также является поглотителем углекислого газа на земле. При этом большая часть поглощенного углерода, передаваясь по пищевой цепочке, остается в океане.

Искусственные поглотители

Самыми известными поглотителями СО 2 считаются: раствор едкого калия, натронная известь и асбест, едкий натр.
Эти соединения при , преобразовывая ее в другие соединения. Существуют установки, которые улавливают углекислый газ из выбросов электростанций и преобразуют его в жидкое или твердое состояние с последующим применением в промышленности. Производятся испытания закачки углекислого газа, растворенного в воде, в базальтовые породы под землей. В процессе реакции образуется твердый минерал.

Станция закачки углекислого газа под землю

Взаимодействие с океаном

В океанах углекислота по наличию превышает атмосферное содержание, если пересчитать на углерод, то выйдет примерно 36 триллионов тонн. находится в виде гидрокарбонатов и карбонатов. Эти соединения образуются в процессе химических реакций между подводными скальными породами, водой и двуокисью углерода. Реакции эти обратимы, они вызывают образование известняковых и других карбонатных пород с высвобождением половины гидрокарбонатов в виде диоксида углерода.

Круговорот углекислого газа в океане

Протекая сотни миллионов лет, этот круговорот реакций привёл к связыванию в карбонатных породах большей части диоксида углерода из атмосферы Земли. По итогу большинство двуокиси углерода, полученной в результате интенсивных выбросов углекислого газа в атмосферу человеком, будет растворено в океанах. Но скорость, с которой будет протекать этот процесс в дальнейшем, остается неизвестной.
Наличие фитопланктона на поверхности океанов помогает поглощать СО 2 из воздуха в океан. Некоторое количество углекислого газа фитопланктон поглощает при , приобретая энергию и источник для развития клеток. Когда он погибает и спускается на дно, углерод остается с ним.

Взаимодействие с землей

Углекислый газ воздуха на генетическом уровне взаимосвязан с землей. Постоянно протекающие почвенные движения увеличивают резервы СО 2 в воздухе, где он используется растениями на образование органических элементов. Углекислота выполняет важную функцию в формировании и проветривании почвы. Он принимает участие в разрушении основных минералов, увеличении растворяемости, перемещении карбонатов и фосфатов.

Значительная доля диоксида углерода грунтового воздуха появляется в результате деятельности почвенных организмов, во время распада и окисления органического элемента. До 1/3 части СО 2 вырабатывается корнями высоких растений. Также происходит поступление углекислого газа с газами ювенильного и вадозного происхождения из глубочайших шаров земли. В почвах, сформированных на известковых породах, СО 2 способен выступать продуктом разрушения углекислого кальция почвенными кислотами.

СО 2 грунтового воздуха имеет огромную биологическую значимость. Ее излишек (больше 1%) подавляет проращивание семян и рост корневой системы. Если убрать углекислоту все равно ее кратковременный излишек приведет к медленному росту семян.

В почвах с большим содержанием органического вещества концентрация СО 2 летом и весной увеличивается до 3-9 %. Черноземные грунты вырабатывают от 2 до 6 кг углекислого газа на протяжении 24 часов. В почвенном воздухе на глубине 75-150 см в два раза больше содержание СО 2 нежели в верхних слоях. В теплые времена содержание СО 2 в почвенном воздухе в два раз больше чем в зимний период. Объяснить это можно увеличением активности организмов в грунте.
Необходимо понимать, что многочисленные способы земледелия приводят к повышению концентрации углекислоты в грунте. Среди них можно выделить:

1. органические удобрения;
2. травосеяние;
3. сжатие катками.

Безусловно, не стоит говорить, что плодородность и качество земли зависит исключительно от углекислоты, есть и другие факторы, влияющие на это.
Чтобы регулировать динамику СО2 в почве и увеличивать его содержание до требуемого количества для извлечения хорошего урожая необходимо:

• активировать жизненные процессы в грунте при помощи аэрации;
• осуществлять правильное травосеяние для того чтобы поддерживался и обновлялся резерв органического вещества;
• делать сидерацию и вносить органические удобрения.

Заключение

Несомненно, что без углекислого газа существование на нашей Земле кардинально отличалось бы. Он вовлечен в важнейшие биологические, химические, геологические и климатические процессы. О них важно знать для объяснения многих явлений, происходящих вокруг нас.

Глобальное потепление вызвано выбросами CO2 в атмосферу. Замена автомашин на электромобили нужна здесь и сейчас. В изменениях климата виновата промышленность в развитых странах. За громом пропагандистских барабанов политиков и активистов "зеленых" движений почти не слышен спокойный голос специалистов, многие из которых полагают: дело не только и не столько в выхлопных газах. Возможно, все намного проще — и одновременно сложнее.

В середине октября этого года Национальное агентство по аэронавтике и изучению космического пространства США (NASA) опубликовало очередные материалы , посвященные анализу результатов, полученных научно-исследовательским спутником OCO-2 (Orbiting Carbon Observatory).

Эта космическая лаборатория вооружена спектрометрами высокого разрешения, которые позволяют оценивать содержание углекислого газа в атмосфере. Лаборатория изучает отражение солнечного света от поверхности Земли, и в том числе — так называемую солнечно-индуцированную флуоресценцию хлорофилла в растениях, связанную с процессом фотосинтеза. Это первая лаборатория, которая позволила узнать содержание углекислоты на огромном пространстве в режиме "здесь и сейчас", а также оценить поглощающую активность наземной растительности.

Зеленая Европа и "углекислая" Индонезия и Африка

Лаборатория была запущена летом 2014 года, и уже в декабре NASA представило первые карты распределения углекислого газа во всемирном масштабе (в период с 1 октября по 17 ноября) и активности растительности (с августа по октябрь). И если снижение активности растений в Северном полушарии в это время и активизация в Южном были ожидаемыми, то распределение мест с наиболее высокой концентрацией СО2 стало сюрпризом. Оказалось что его больше всего над Индонезией, южной частью Африки и Бразилией — то есть над местами, которые никак нельзя называть промышленными центрами. Среди промышленных центров более всего выделялся юго-восток Китая и восточное и западное побережье США (в значительно меньшей степени). Европа оказалась в "зеленой зоне".

Причину столь масштабных выбросов специалисты увидели в сезонных сжиганиях растительности местными жителями и сопутствующих этому пожарах. Однако могли быть и другие причины, например, засухи. Рост растений при засухе прекращается, а значит прекращается и поглощение углекислоты из атмосферы в результате фотосинтеза. Стало ясно, что контроль за выбросами углекислого газа в развитых странах Северного полушария дело нужное — но на планете есть и другие силы, которые могут свести на нет все наши старания.

Кому беда — кому еда

К осени 2015 года стало ясно, что природа имеет свои виды на динамику углекислого газа в атмосфере. Если весной в Северном полушарии практически повсеместно содержание углекислого газа в воздухе превышало 400 ppm (то есть 400 частей на миллион), то уже к лету, по мере того как стали активно развиваться растения на суше и фитопланктон в морях, его содержание стало заметно падать .

Особенно это падение заметно над пространствами южной части Восточной Европы, Украиной, южной частью России, Сибирью, Казахстаном и северной частью Китая. Растительность Италии и Греции в то лето тоже постаралась "поесть вволю" углекислого газа, а вот испанская и французская не оправдали ожиданий. Впрочем, леса и травы Балтийских стран, как и Скандинавских тоже были не вполне активны.

Тем не менее, исследования показали, что нельзя отмахиваться от доводов тех, кто говорит о важности учета поглощения растениями углекислого газа, и о естественных процессах его выделения. Тем более, что растительность планеты может приспособиться к скачкам концентрации CO2 в атмосфере.

Этот сложный баланс

Растительный мир, от микроскопического фитопланктона до грандиозных дубов, секвой и баобабов так же активен, как мир животных. Растения и питаются, и дышат. Как и животные, они вдыхают воздух, а выдыхают углекислый газ. Но на радость всем животным и человеку, для питания, и строительства своих тел им нужен тот же углекислый газ, вода и солнечный свет. А вот кислород для них в этом случае — излишек, отход жизнедеятельности.

Как и все живое, растения умирают и разлагаются на простые молекулы. В атмосферу при этом выделяется метан (СН4) и углекислый газ (СО2). Если мы сожжем траву или древесину — то снова освободим очередную порцию углекислого газа.

Долгое время считалось, что при повышении средней температуры растения в процессе дыхания будут испытывать стресс. В результате количество выброшенного в атмосферу углекислого газа заметно возрастет. Однако исследования показали , что в реальности, при повышении средней температуры на 6 градусов растения будут выбрасывать в пять раз меньше углекислоты чем рассчитывалось ранее.

Это очень существенные цифры, поскольку растения на нашей планете выдыхают в атмосферу в шесть раз больше углекислого газа, чем выбрасывает человечество, сжигая ископаемое топливо.

Сила "малыша" Эль-Ниньо

Однако на заре развития жизни, в палеозое, содержание углекислого газа в атмосфере было неизмеримо выше — как минимум в десять раз . Одна из причин — отсутствие на суше растительности. И, кстати, именно в девонском и каменноугольном периодах, когда растительность вышла на сушу и стала бурно размножаться, содержание СО2 в атмосфере стало стремительно падать. Уголь сегодня — это углекислый газ каменноугольного периода, связанный растениями более 300 млн. лет назад.

Судя по имеющимся материалам, циклическое течение Эль-Ниньо, периодически усиливающееся и ослабевающее в Тихом океане у берегов Южной Америки, привело к изменению погодных условий в экваториальной зоне планеты. В Индонезии были засухи и сильнейшие пожары, в Бразилии — засуха, прекращение фотосинтеза, и пожары, а в Африке — как раз дожди и массовое гниение растений, что также сопровождается выбросами углекислого газа в атмосферу.

Во времена динозавров юрского периода содержание углекислого газа было на уровне 1500-2000 ppm. И это тоже было время богатой, процветающей жизни. Так стоит ли бояться увеличения уровня СО2 в атмосфере, если углекислый газ — это необходимый продукт для питания всего растущего на Земле?

Электромобили? Деревья!

Все это приводит нас к одному выводу: взаимосвязи процессов на планете гораздо сложнее, чем это представлялось ранее. Если нас беспокоит увеличение содержания CO2 в атмосфере, то, возможно, директивный переход на электромобили (даешь электроавтомизацию до 2030 года!) — не самое эффективное решение. Может быть, нужно остановить безудержную рубку деревьев по всему миру. Ведь деревья — это и есть связанный углекислый газ. Большая часть жителей нашей планеты живет в бедности, и до сих пор потребление керосина в качестве горючего для ламп соизмеримо с количеством авиакеросина, которое потребляет вся гражданская авиация США. Может быть, надо учить людей обходиться без сжигания травы, вырубки леса? Снабжать их лампами с солнечными батарейками?

В мире около миллиарда автомобилей, добавьте к ним двигатели судов, поездов и самолетов. Реально ли все это перевести на электрическую тягу в обозримом будущем? Или стоит сосредоточиться на адаптации к реальным климатическим изменениям? Спасут ли нас от повышения уровня моря и суровых дождей ветряки и солнечные батареи, или нужно копать канавы и строить дамбы? А может, пора подумать о переселении повыше? Сегодня эти вопросы уже выходят за рамки научных дискуссий и приобретают вполне практический смысл.