Ihmisen toiminta on jo saavuttanut sen mittakaavan, että maan ilmakehän hiilidioksidin kokonaispitoisuus on saavuttanut suurimmat sallitut arvot. Luonnolliset järjestelmät - maa, ilmakehä, v altameri - ovat tuhoisan vaikutuksen alaisia.
Tärkeitä faktoja
Maan ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on kasvanut jatkuvasti viimeisen vuosisadan aikana. CO2:n lisäksi sinne pääsee myös muita kaasuja, jotka eivät kuulu globaalin ekologisen järjestelmän luonnollisiin komponentteihin.
Näihin kuuluvat esimerkiksi fluorikloorihiilivedyt. Nämä kaasuepäpuhtaudet emittoivat ja absorboivat auringon säteilyä, joka vaikuttaa planeetan ilmastoon. Yhdessä CO2 muita ilmakehään joutuvia kaasumaisia yhdisteitä kutsutaan kasvihuonekaasuiksi.
Historiallista taustaa
Mikä on hiilidioksidin määrä ilmakehässä? Svante Arrhenius pohti tätä kysymystä aikoinaan. Hän pystyi todistamaan hiilidioksidipäästöjen ja ilmastonmuutoksen välisen suhteen. Tiedemies huomautti, että kun mineraaleja poltetaan, hiilidioksidipitoisuus ilmakehässä kasvaa dramaattisesti.
Hän varoitti, että poltetun polttoaineen määrän kasvu voi johtaa maapallon säteilytasapainon rikkomiseen.
Modernit realiteetit
Nykyään hiilidioksidia pääsee ilmakehään enemmän polttoainetta poltettaessa sekä luonnossa tapahtuvien muutosten vuoksi metsien häviämisen ja maatalousmaan lisääntymisen vuoksi.
Hiilidioksidin vaikutusmekanismi villieläimiin
Nousevat hiilidioksidipitoisuudet ilmakehässä aiheuttavat kasvihuoneilmiön. Jos hiilimonoksidi (IV) on läpinäkyvää lyhyta altoisen auringonsäteilyn aikana, se absorboi pitkäa altosäteilyä ja säteilee energiaa kaikkiin suuntiin. Tämän seurauksena ilmakehän hiilidioksidipitoisuus kasvaa merkittävästi, maan pinta lämpenee ja ilmakehän alemmat kerrokset kuumenevat. Hiilidioksidin määrän lisääntymisen myötä globaali ilmastonmuutos on mahdollista.
Tästä syystä on tärkeää ennustaa maan ilmakehän hiilidioksidin kokonaismäärä.
Lähteetilmakehän sisääntulo
Niiden joukossa ovat teollisuuden päästöt. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus kasvaa ihmisen toiminnasta johtuvien päästöjen vuoksi. Talouskasvu riippuu suoraan poltettujen luonnonvarojen määrästä, sillä monet toimialat ovat energiaintensiivisiä yrityksiä.
Tilastotutkimusten tulokset osoittavat, että viime vuosisadan lopusta lähtien monissa maissa energian ominaiskustannukset ovat laskeneet ja sähkön hinnat ovat nousseet merkittävästi.
Sen tehokas käyttö saavutetaan modernisoimalla teknologinen prosessi, ajoneuvot, uusien teknologioiden käyttö tuotantopajojen rakentamisessa. Jotkut kehittyneet teollisuusmaat ovat siirtyneet jalostus- ja raaka-aineteollisuuden kehittämisestä niiden alueiden kehittämiseen, jotka harjoittavat lopputuotteen valmistusta.
Hiilidioksidin prosenttiosuus ilmakehässä ei ole vakioarvo. Tuotantopohjan minimaalisella kehittämisellä ja tiheän metsän läsnäololla sen suorituskyky on minimaalinen.
Suurilla suurkaupunkialueilla, joilla on vakava teollinen perusta, hiilidioksidipäästöt ilmakehään ovat huomattavasti korkeammat, koska CO2 on usein sivutuote teollisuudesta, joiden toiminta tyydyttää koulutustarpeet, lääketiede.
Kehitysmaissa korkealaatuisen polttoaineen käytön merkittävää lisääntymistä yhtä asukasta kohden pidetään vakavana tekijänä siirtymisessä korkeampaan elintasoon. Ajatus on parhaillaan esillä, mukaanmissä jatkuva talouskasvu ja elintaso ovat mahdollisia lisäämättä poltetun polttoaineen määrää.
Alueesta riippuen ilmakehän hiilidioksidipitoisuus vaihtelee välillä 10-35 %.
Energiankulutuksen ja CO2-päästöjen välinen suhde
Aloitetaan siitä, että energiaa ei tuoteta vain sen vastaanottamisen vuoksi. Kehittyneissä teollisuusmaissa suurin osa siitä käytetään teollisuudessa, rakennusten lämmitykseen ja jäähdytykseen sekä liikenteeseen. Suurten tieteellisten keskusten tekemät tutkimukset ovat osoittaneet, että energiaa säästävien teknologioiden avulla voidaan saavuttaa merkittävä vähennys maan ilmakehään joutuvissa hiilidioksidipäästöissä.
Tutkijat pystyivät esimerkiksi laskemaan, että jos Yhdysvallat siirtyisi vähemmän energiaa kuluttaviin teknologioihin kulutustavaroiden tuotannossa, tämä vähentäisi ilmakehään joutuvan hiilidioksidin määrää 25 %. Globaalissa mittakaavassa tämä vähentäisi kasvihuoneilmiön ongelmaa 7 %.
Hiiltä luonnossa
Analysoitaessa maapallon ilmakehään joutuvien hiilidioksidipäästöjen ongelmaa huomaamme, että hiili, joka on osa sitä, on elintärkeää biologisten organismien olemassaololle. Sen kyky muodostaa monimutkaisia hiiliketjuja (kovalenttisia sidoksia) johtaa elämälle välttämättömien proteiinimolekyylien ilmestymiseen. Biogeeninen hiilen kierto on monimutkainen prosessi,koska se ei sisällä vain elävien olentojen toimintaa, vaan myös epäorgaanisten yhdisteiden siirtymistä eri hiilivarastojen välillä sekä niiden sisällä.
Näitä ovat ilmakehä, mannermassa, mukaan lukien maaperä, sekä hydrosfääri, litosfääri. Kahden viime vuosisadan aikana biosfääri-ilmakehä-hydrosfäärijärjestelmässä on havaittu muutoksia hiilivirroissa, jotka intensiteetissään ylittävät merkittävästi tämän elementin geologisten prosessien siirtonopeuden. Siksi meidän on rajoituttava tarkastelemaan järjestelmän sisäisiä suhteita, myös maaperää.
Vakavia tutkimuksia maapallon ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden määrittämisestä alettiin tehdä viime vuosisadan puolivälistä lähtien. Tällaisten laskelmien edelläkävijä oli Killing, joka työskentelee kuuluisassa Mauna Loan observatoriossa.
Havaintojen analyysi osoitti, että ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden muutoksiin vaikuttavat fotosynteesin kiertokulku, kasvien tuhoutuminen maalla sekä v altamerten vuotuinen lämpötilan muutos. Kokeiden aikana saatiin selville, että pohjoisella pallonpuoliskolla hiilidioksidin määrä on huomattavasti korkeampi. Tiedemiehet ovat ehdottaneet, että tämä johtuu siitä tosiasiasta, että suurin osa ihmisen tuottamista tuloista putoaa tälle pallonpuoliskolle.
Analysointia varten ilmanäytteet otettiin ilman erikoismenetelmiä, lisäksi suhteellisia ja absoluuttisia laskentavirheitä ei otettu huomioon. Tutkijat pystyivät analysoimalla jäätiköiden sisältämiä ilmakuplialaskea tietoja maan ilmakehän hiilidioksidipitoisuudesta välillä 1750-1960
Johtopäätös
Viime vuosisatojen aikana mannerten ekosysteemeissä on tapahtunut merkittäviä muutoksia, syynä oli ihmisen aiheuttaman vaikutuksen lisääntyminen. Hiilidioksidin määrällisen pitoisuuden kasvaessa planeettamme ilmakehässä kasvihuoneilmiö lisääntyy, mikä vaikuttaa negatiivisesti elävien organismien olemassaoloon. Siksi on tärkeää siirtyä energiaa säästäviin teknologioihin, jotka mahdollistavat CO2-päästöjen vähentämisen2.
