Сколько в воздухе со2: Что такое СО2 и нормы уровня углекислого газа в помещениях

Важнейшее наблюдение, которое климатологи пытаются донести до общественности — это повышение нынешнего содержания CO₂ в атмосфере до уровня, превышающего тенденции длительного геологического прошлого. Сейчас концентрация этого газа составляет 412 ppm (частей на миллион), и ранее ученые уже установили, что это рекорд для периода не менее 800 тысяч лет: для этого периода наука располагает данными прямых измерений количества углекислого газа в пузырьках воздуха, заключенных в древние ледяные щиты Антарктиды.

Ученые под руководством Ин Цуй (Ying Cui) из Государственного университета Монтклер исследовали динамику концентрации углекислого газа в атмосфере в миоцене, плиоцене и плейстоцене, охватив последние 23 миллиона лет земной истории. Для этого они использовали опубликованные данные почти 700 измерений изотопа ¹³C: 441 измерение относилось к древнему органическому веществу почвы, а еще 259 — к липидам ископаемых остатков сосудистых растений, осуществлявших С3-фотосинтез. Этот подход позволил впервые построить непрерывные медианные кривые для

Сопоставление результатов исследования с данными, полученными из образцов китайских лёссов и древних ледяных щитов.

Ying Cui et al. / Geology, 2020.

Концентрация 13C в миоцене, плиоцене и плейстоцене.

Ying Cui et al. / Geology, 2020.

Климатологи пришли к выводу, что минимальных значений за последние 23 миллиона лет концентрация углекислого газа в атмосфере достигла в ледниковый период плейстоцена (около 170 ppm). Также они выделили две точки максимума: средние миоцен (350 ppm) и плиоцен (~ 400 ppm). Эти отметки могут рассматриваться в качестве аналогов современной эпохи (>400 ppm в начале XXI века), однако стоит учитывать, что доверительный интервал тех измерений слишком велик (200-600 ppm), да и обнадеживающей эта информация не выглядит: в среднем плиоцене уровень моря был на 25 метров выше нынешней отметки.

Важнейшая тенденция, выявленная авторами исследования, выглядит следующим образом: на протяжении 23 миллионов лет в атмосфере Земли наблюдалось линейное снижение концентрации СО₂, равное в среднем пяти ppm за миллион лет (р <0,0001), однако примерно два столетия назад этот тренд сменился на рост концентрации углекислого газа со скоростью порядка пяти ppm за десятилетие — вероятно, именно антропогенные выбросы парниковых газов повернули вспять геологические тенденции.

Увеличение концентрации углекислого газа в воздухе отражается не только на климатических изменениях, но и на когнитивных способностях людей: Homo sapiens еще не сталкивался с концентрацией CO₂ в открытом воздухе, превышающей 300 ppm, но сейчас над городами ее уровень уже превысил 460 ppm. Если текущие тенденции сохранятся, через несколько десятилетий это приведет к снижению нашей способности принимать решения ослаблению стратегического мышления.

Марина Попова

В первоначальной версии статьи упоминалось, что ученые проводили измерения концентраций радиоуглерода. На самом деле изотоп ¹³С является стабильным. Редакция приносит свои извинения за допущенную неточность.

Концентрация CO2 в атмосфере выросла до максимума за 800 тыс.

Фото: Peter Andrews / Reuters

Концентрация углекислого газа (CO2) в атмосфере Земли достигла самого высокого за последние 800 тыс. лет уровня, следует из отчета Всемирной метеорологической организации (ВМО, специализированное межправительственное учреждение ООН).

Проведенные ее экспертами исследования показали, что по итогам 2016 года средняя концентрация CO2 достигла уровня 403,3 части на млн (в каждом кубометре воздуха 403,3 мл занимает углекислый газ), что на 45% превышает его концентрацию в доиндустриальный период (1750 год).

В отчете ВМО отмечается, что в 2016 году прирост концентрации CO2 в атмосфере установил новый рекорд, что отчасти объясняется сильными засухами в тропических регионах, из-за которых снизилась способность тропических лесов поглощать углекислый газ.

«Темпы роста концентраций CO2 в атмосфере за последние 70 лет почти в 100 раз превысили аналогичные темпы роста в конце последнего ледникового периода. Насколько можно судить по данным прямых и косвенных наблюдений, такие резкие изменения уровней CO2 в атмосфере никогда ранее не наблюдались», — подчеркивается в отчете ВМО.

Росгидромет сообщил о рекордной концентрации углекислого газа в атмосфере :: Общество :: РБК

Читайте на РБК Pro

«Даже если у вас сжигание в какой-то год меньше, как в 2020-м, все равно это добавка в атмосферу. Человек поставляет CO₂ в атмосферу с такой скоростью, что океаны и наземные экосистемы не успевают поглотить его целиком, они поглощают только примерно половину. Исключения составляют годы аномальные по тем или иным океанским процессам», — заявил РБК Кокорин.

Эксперт отметил, что прямого влияния углекислого газа на человека нет, но рост его концентрации в атмосфере неизбежно ведет к усилению парникового эффекта и «раскачиванию» климатической системы.

«Это большее число опасных метеорологических явлений, более нервный климат, что мы и видим. Когда у вас, например, такое-то количество осадков не за десять приятных дождичков, а за два ливня. А это по цепочке влияет на все и вся. Если говорить о здоровье, то, конечно, волны жары на первом месте: насколько они плохи для людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями, вещь совершенно очевидная», — пояснил Кокорин.

«Все чаще фиксируются волны жары, которые негативно влияют на здоровье людей, особенно тех, кто страдает сердечно-сосудистыми заболеваниями. Когда происходят какие-то скачки температур большие — это негативно влияет на здоровье людей, и с этим связана повышенная дополнительная смертность», — пояснил он.

Чтобы изменить ситуацию, нужно перевести экономику на низкоуглеродный путь развития, отметил Яблоков.

«По исследованиям ученых, мы должны достичь углеродной нейтральности к 2050 году, то есть поступающий в атмосферу углекислый газ и другие парниковые газы не должны превышать поглощающие способности экосистем Земли. Это достигается и прямым сокращением выбросов, заменой бензиновых и дизельных двигателей на электромобили, угольных газовых электростанций — на солнечные ветровые и другие возобновляемые источники энергии, увеличением площади лесов, снижением количества поголовья скота», — сказал он, добавив, что «это должна быть системная работа государства».

В конце мая стало известно, что содержание углекислого газа в атмосфере Земли достигло 412 ppm и стало рекордным за последние 23 млн лет. Об этом говорится в совместном исследовании ученых США и Норвегии, опубликованном в журнале Geology. За все это время концентрация CO₂ постепенно снижалась на 5 ppm в миллион лет, но последние два столетия, напротив, начала расти на 5 ppm , но уже за десять лет, отмечают эксперты.

Повышение содержания углекислого газа в атмосфере может негативно повлиять на когнитивные функции людей, предупреждают ученые из США. Если концентрация CO₂ в воздухе достигнет 930 ppm, способность реагировать на раздражители у людей снизится на четверть, а способность принимать решения и стратегически мыслить — на 50%, говорится в их статье, опубликованной в журнале GeoHealth.

Авторы

Мониторинг CO2 и качество воздуха в помещении

Мониторинг CO2 и качество воздуха в помещении

Углекислый газ не имеет цвета и запаха. Он является естественным компонентом окружающего воздуха, с концентрацией примерно 400 ppm (миллионных долей). CO₂ формируется при полном сгорании углеродосодержащих веществ с достаточным притоком кислорода.

Он также формируется в организмах живых существ как продукт клеточного дыхания. При высоких концентрациях до 1000 ppm CO₂ может оказывать значительное негативное воздействие на общее самочувствие (головные боли, усталость, недостаток концентрации).

Формирование CO

Углекислый газ образуется в клетках организма (в количестве 0,7 кг в день) и из них распространяется по окружающим капиллярам. Он передается через кровь химически связанным в составе белков, таких как гемоглобин, или в растворенном виде. Большая часть CO₂ физически растворяется, и лишь незначительная его часть преобразуется карбоангидразой эритроцитов в углекислоту, которая в водной среде распадается на водород и ионы гидрокарбоната. Углекислый газ выделяется через альвеолярную мембрану в лёгких.

Главная физиологическая функция улекислого газа в организме состоит в регулировании дыхания через химические рецепторы аорты и продолговатого мозга, который стимулирует дыхательный центр в стволовой части мозга. Повышенное содержание CO₂ во вдыхаемом воздухе учащает дыхание, повышая дыхательный объём. При этом CO₂ оказывает отложенный эффект на бронхиолы, что приводит к увеличению объёма неиспользуемого пространства (пространства дыхательной системы, не задействованного в газообмене).

Однако отложенный эффект CO₂ на периферийные и центральные артериолы не приводит к снижению кровяного давления, поскольку повышенная выработка адреналина вызывает компенсирующее сужение сосудов.

Эффект различных концентраций CO₂

Концентрация	Эффект
350 . .. 450 ppm	Типичная атмосферная концентрация
600 … 800 ppm	Нормальное качество воздуха в помещении
1000 ppm	Верхний предел нормы для помещения
5000 ppm	Максимум на рабочем месте более 8 часов
6000 … 30 000 ppm	Критический, кратковременное пребывание
3 … 8 %	Повышенная частота дыхания, головные боли
> 10 %	Тошнота, рвота, потеря сознания
> 20 %	Быстрая потеря сознания, смерть

CO

CO₂ считается основным параметром антропогенного загрязнения воздуха, поскольку повышение концентрации CO₂ в помещении коррелирует с ростом интенсивности запахов, являющихся продуктом человеческого метаболизма. Таким образом, содержание CO₂ в воздухе помещения прямо отражает интенсивность его использования. Оно также может служит ориентировочным маркером для других регулируемых областей, таких как планирование размеров систем вентиляции и кондиционирования или инструкции по проветриванию в таких активно используемых помещениях с естественной вентиляцией, как школьные классы или залы собраний.

В используемых помещениях концентрация CO₂ в основном зависит от следующих факторов:

• Число людей в помещении, объем помещения
• Активность пользователей помещения
• Время, которые пользователи проводят в помещении
• Процессы сгорания в помещении
• Воздухообмен и объёмный расход наружного воздуха

Быстрый рост концентрации CO₂ в помещении — типичное следствие присутствия множества людей в относительно небольших пространствах (например, в залах для собраний, конференций или в школьных классах) с низкой кратностью воздухообмена.

Критические концентрации CO₂ обычно соседствуют с другими факторами загрязнения воздуха, особенно с неприятными запахами пота или косметики, а также микроорганизмами. В герметичных помещениях с очень низкой кратностью воздухообмена концентрация CO₂ может расти даже в присутствии совсем небольшого количества людей (например, в квартирах или офисах).

В обоих случаях CO₂ прямо влияет на ощущение комфорта от нахождения в помещении. Европейские совместные действия (ECA) определяют следующие уровни недовольства микроклиматом на основе модельных расчётов. Начиная с 1000 ppm, примерно 20 % пользователей помещения могут быть недовольны, и это число вырастет примерно до 36 % при 2000 ppm.

В то время как залы для собраний и конференций обычно используются от случая к случаю и кратковременно, в школьных классах ученики и учителя регулярно находятся на протяжении многих часов, поэтому концентрация CO₂ в их воздухе имеет критическое значение. Текущие и прошедшие исследования в разных частях Германии, посвященные концентрации углекислого газа в школьных классах неизменно демонстрируют недостаточное качество воздуха, связанное с этим параметром.

Объёмный расход наружного воздуха, кратность вентиляции и оценка концентрации CO

Объёмный расход наружного воздуха или кратность вентиляции описывает объём потока (в л/с или м³/ч) наружного воздуха, поступающего в помещение или здание через систему вентиляции или каркас здания. Для помещений, в которых присутствуют люди, требуемый объёмный расход наружного воздуха устанавливается исходя из количества людей, например, л/с или м³/ч на человека. Кратность воздухообмена (n на 1/ч) — соотношение объёмного расхода наружного воздуха в м³/ч и объёма помещения в м³.

Микроклимат в помещении воспринимается как комфортный при температуре от 20 до 23 °C и влажности воздуха от 30 до 70 % ОВ. Однако для людей с аллергией на пылевых клещей рекомендуется максимум 50 % ОВ. При этом рекомендуются контрольные замеры официально поверенным гигрометром. Скорость воздуха в помещении не должна превышать 0,16 м/с (зимой) и 0,25 м/с (летом). Когда вы входите в комнату, где есть люди, иногда возникает ощущение “спёртого воздуха”. Причиной может быть выдыхаемый углекислый газ, пар и запах пота.

Макс фот Петтенкофер

150 лет назад немецкий химик Макс фон Петтенкофер уже указывал “плохой воздух” как негативный фактор долгого пребывания в жилых кварталах и образовательных учреждениях, и идентифицировал CO₂ как важнейший компонент оценки качества воздуха.

Он установил 0,1 % об. (= 1000 ppm) как стандарт концентрации CO₂ в помещении – так называемое число Петтенкофера, которое долго оставалось действующей нормой.

Симптомы плохого самочувствия, такие как головная боль, усталость и потеря внимания, проявляются при её повышении. 

Три уровня опасности при оценке концентрации CO₂ в воздухе в помещении

	Концентрация углекислого газа (ppm)	Уровень опасности	Гигиеническая оценка	Рекомендации
Концентрации ниже 1000 ppm углекислого газа в помещении: Некритично	< 1000	Зелёный	Гигиенически некритично (расчётное значение)	Никаких дальнейших действий не требуется
Концентрации от 1000 до 2000 ppm: Критично	1000 . .. 2000	Жёлтый	Гигиенически критично	Меры по улучшению вентиляции (повышение количества наружного воздуха/воздухообмена) Проверить и улучшить работу вентиляции
Концентрации выше 2000 ppm: Неприемлемо	> 2000	Красный	Гигиенически неприемлемо	Изучить дополнительные возможности вентиляции помещения Изучить возможные дальнейшие действия

Синдром больного здания

Термин “синдром больного здания” можно трактовать двумя способами. С одной стороны, он относится к зданиям, в которых люди во время работы чувствуют себя больными, а с другой стороны, сами здания можно назвать “больными”.

Причиной возникновения синдрома больного здания обычно является система кондиционирования или недостаточная гигиена воздуха в здании. При этом наблюдается множество симптомов, таких как: раздражение глаз, носа и горла; ощущение сухости кожи и слизистой оболочки; психологическая усталость; частые респираторные заболевания и кашель; хрипота, одышка, зуд и неспецифическая гиперчувствительность.

Американское исследование. проводившееся в зданиях с системами кондиционирования и вентиляции, позволило на основе статистических данных продемонстрировать сильную прямую зависимость между жалобами на сухость в горле или раздражение слизистой оболочки и повышенной концентрацией CO₂, даже если она была ниже 1000 ppm в абсолютном выражении.

Более поздние исследования показали, что затраты на устранение проблем, связанных с неблагоприятным микроклиматом в здании, часто оказываются для работодателя, владельца здания и государства выше, чем затраты на энергообеспечение этого здания.

Также было доказано, что хороший микроклимат может повысить общую работоспособность и эффективность обучения, при этом снизив коэффициент отсутствия на рабочем месте.

Качество воздуха в школах

В одной только Германии насчитывается 34 000 общеобразовательных школ и 10 000 школ профессионального обучения. Соответственно, мониторинг концентрации CO₂ в них очень важен. При этом среднее содержание углекислого газа в атмосфере составляет 400 ppm.

Всего за один учебный час в классе этот показатель только за счёт воздуха, выдыхаемого учениками и учителями, повышается до 1500 ppm и более, а после 90 минут занятий фиксировались значения порядка 2700 ppm. В конце занятия это вызывает повышенную усталость и ослабление внимания – симптомы, которые прямо мешают обучению и преподаванию.

Исследование, проведённое в США, позволило сделать вывод, что концентрация CO₂ в учебных классах прямо влияет на посещаемость учеников. Повышение концентрации CO₂ до 1000 ppm ведёт к снижению посещаемости на 10 … 20 %. Согласно другому исследованию, каждые лишние 100 ppm CO₂ снижают годовую посещаемость учеников на 0,2 %. 14 Также было установлено, что повышение кратности вентиляции может снизить отсутствие по болезни на 10 … 17 %. Таким образом, CO₂ влияет на посещаемость занятий в исследуемых школах. Однако степень этого влияния остаётся неясной, не в последнюю очередь из-за того, что нужно принимать во внимание индивидуальные обстоятельства в каждой школе.

С принятием в Германии в 2002 году Закона об энергосбережении (переработанного в 2007 году) все, кто занимается переоборудованием школьных зданий, столкнулись с новыми задачами. Ограждающие конструкции и окна стали намеренно делать герметичными для выполнения требований по сбережению энергии. В случае недостаточной вентиляции это может привести к таким негативным последствиям, как накопление химических и биологических вубстанций в воздухе в помещениях.

Хотя проблема с углекислым газом в помещениях с большим числом людей известна уже давно, убедительных решений её в образовательной сфере пока так и не найдено. В то же время не существует чётких правил насчёт того, кто и когда должен открывать окна в классах, особенно в зимние месяцы. В результате концентрация CO₂ там ожидаемо оказывается очень высокой (3000 ppm и более). Это прямо влияет на риск инфекционных заболеваний в школах: при большом количестве CO₂ число микробов также резко возрастает.

Например, в 2003 году американские учёные Радник и Милтон изучали риск заболевания гриппом в классе. На протяжении четырёх часов в классе присутствовало 30 человек, один из которых страдал от острого гриппа. В результате при концентрации CO₂ в 1000 ppm заразились пять человек, при 2000 ppm заразившихся было двенадцать, а при 3000 ppm уже 15.

Текущая ситуация во многих школах демонстрирует: в некоторых случаях требования регулярно и интенсивно проветривать классы недостаточно, чтобы решить проблему CO₂. Неизбежны технологические меры по организации вентиляции, позволяющие достичь постоянного качества воздуха с низким содержанием CO₂ при любой интенсивности использования.

Нормы по содержанию CO

В Германии и Европе нет всесторонних юридически обязательных норм по качеству воздуха в помещениях. Вместо этого существует множество оценочных величин, которые называются ориентировочными или целевыми. В Германии в качестве гигиенической ориентировочной величины согласно стандарту DIN 1946 часть 2 применяется значение CO₂ 0,15 % об. (= 1500 ppm).

Ориентировочные значения по концентрации CO2 в помещениях были опубликованы Комиссией по гигиене воздуха в помещении (IRK) Федерального министерства окружающей среды и Государственным ограном по здравоохранению. Ряд соседних стран опубликовал нормы и рекомендации по вентиляции в зданиях, включая школы, в которые входят положения об ограничении концентрации CO₂ в воздухе помещений.

В Финляндии максимально допустимая концентрация CO₂ в используемом помещении при нормальных погодных условиях составляет 1200 ppm. В норвежских и шведских нормах для жилых помещений, школ и офисов установлена максимальная концентрация CO₂ 1000 ppm. В Дании, согласно нормам органа по охране труда, содержание углекислого газа в детских садах, школах и офисах не должно превышать 1000 ppm. Воздухообмен считается недостаточным, если несколько раз в день на короткое время концентрация CO₂ превышает значение 2000 ppm.

Для рабочих мест, подпадающих под положения Директивы об опасных веществах, согласно TRGS 900 установлено предельное значение 5000 ppm CO₂.

Технология измерения CO

Существуют три типа приборов для измерения и мониторинга концентрации углекислого газа в помещениях:

Приборы для измерения CO2 (например, testo 535):	Логгеры данных CO2 (testo 160 IAQ):	Многофункциональные приборы (например, testo 440):
Портативные, но также подходящие для долгосрочных измерений, они быстро и точно измеряют содержание CO2 в воздухе.	Помимо CO2 они непрерывно регистрируют температуру и влажность. Результаты по WiFi передаются в облако, что позволяет рассылать уведомления о нарушениях граничных значений по e-mail или SMS. Наглядная система оценки по типу “светофора” позволяет ответственным сотрудникам моментально видеть текущее состояние качества воздуха.	Помимо CO2, они измеряют все параметры вентиляции и кондиционирования, такие как скорость воздуха, температуру, влажность, степень турбулентности, CO или освещенность.

Логгеры Testo 160 IAQ недавно внесены в Государственный реестр СИ РФ под № 74221-19. Электронную версию свидетельства найти на официальном сайте Testo в России.

Загрузить Экспертную статью в PDF

≡ 【Предельно допустимая концентрация СО2】 (ПДК со2) в воздухе ♻ Iceoom

Предельно допустимая концентрация (пдк углекислого газа) какого-либо вещества в воздухе является гигиеническим нормативом, который на законном основании утверждается Министерством здравоохранения. Предельно допустимой концентрацией считается такое значение, которое не влияет на здоровье человека, на здоровье будущих поколений, на самочувствие и работоспособность людей.

Ещё несколько лет назад в нормативных документах в Украине при проектировании вентиляции в офисах концентрация углекислого газа учитывалась только косвенно, в то время как в Европе этот показатель является важным уже много лет.

Согласно исследований, при превышении ПДК норм углекислого газа в 2-3 раза по сравнению с чистым воздухом негативно сказывается на здоровье людей. Именно поэтому наблюдение за ПДК СО2 в воздухе рабочей зоны стало такой важной процедурой.

Влияение СО2 на организм человека

Одним из факторов, описывающий качество воздуха в помещении, являетсяя у именно концентрациглекислого газа. СО2 постоянно выделяется людьми в процессе всей жизнедеятельности.

Так, например, при спокойной работе в офисе человек потребляет, примерно, 27 литров кислорода в час, а выделяет 22 литра углекислого газа. Во время занятий спортом количество потребления кислорода, как и выделение углекислого газа, увеличивается. Выделение СО2 во время физических нагрузок может достигать 36 литров в час.

В обычном воздухе, которым мы дышим, содержится 0,03% углекислого газа, а в выдыхаемом 3,6%. То есть, на лицо увеличение концентрации CO2 больше, чем в 100 раз. Повышенное содержание углекислого газа в воздухе напрямую влияет на состояние человека, его работоспособность и здоровье в целом. Повышенная концентрация co2 в воздухе может привести к дремотному состоянию, головным болям, тошноте, чувству удушья и окислительному стрессу.

В таблице приведены современные нормативы воздухообмена в помещениях:

Тип помещения	Необходимый приток воздуха на одного человека в помещении
	cfm (кубических футов в минуту)	м³/час
аудитории, переговорные, коференцзалы и т. п.	15	25,5
офисные помещения, рестораны и т.п.	20	34
больницы	25	42,5

СО2 оказывает постепенное влияние на организм человека, причём для каждого человека скорость влияния индивидуальна. Также важно учитывать пол и возраст человека.

Специалисты рекомендуют следующие уровни CO2 в помещении, указанные в м3/час:

ПДК СО2 в воздухе мг/м3, указанные в таблицах, являются обязательными к выполнению для комфортной и безопасной работы каждого сотрудника офиса или любого другого производства.

Как соблюдать установленные нормы?

Чтобы соблюдать ПДК СО2 в воздухе рабочей зоны, нужно постоянно проветривать рабочее помещение. Однако работать с постоянно открытыми окнами не комфортно — мешает постоянный шум, сквозняк, запахи с улицы, а весь офис покрывается пылью.

Решить задачу может компактное устройство Бризер Tion О2, которое представляет собой систему приточной вентиляции. Благодаря системе 3-х ступенчатой фильтрации, в помещение поступает только очищенный от вредных веществ воздух. В холодное время года входящий в прибор воздух подогревается до комфортной температуры и подаётся в помещение.

Охота на душный воздух, часть 1. Сколько СО2 в Москве? / Блог компании Tion / Хабр

Почему СО2?

Является ли углекислый газ таким же загрязнителем воздуха, как автомобильные выхлопы или промышленные выбросы? Исследования на эту тему противоречивы. Есть много статей про вред СО2 (пример раз, пример два). Меньше исследований, согласно которым углекислый газ практически безвреден, но и такие есть (пример). Если вам интересна эта тема, пишите в комментариях. В будущем мы можем сделать подробный литобзор о влиянии СО2 на здоровье человека.

Наше мнение — углекислый газ однозначно влияет на самочувствие человека (вялость, утомляемость, сонливость). Вспомните, как вы чувствуете себя в душном офисе или квартире с закрытыми окнами. Усредненное влияние СО2 на человека выглядит примерно так:

Как измерить количество СО2 в воздухе?

В среднем по больнице получается такая картина:

• 300 ppm – норма на улице на природе
• 500 ppm – норма на улице в современном городе
• 700-1500 ppm – норма в помещении, причем ближе к 1500 ppm уже начинаются жалобы на духоту, головную боль, вялость и т.д.

Все, заканчиваем с введением. Приступаем непосредственно к измерением. Слово Михаилу Амелькину.

Транспорт

Трип начался с самолёта. Перелет Новосибирск-Москва, около 4 часов. Самолёт полный, аэробус А316. Весь полёт концентрация СО2 около 2000 ppm! Добавьте сюда слишком высокую температуру на борту (около 28°С) и пониженное давление (786 гПа против 1007 гПа на земле), и поймете, почему нас так «колбасит» после перелетов. Для сравнения, в аэропорту прилета около 700 ppm, то есть норма. На обратном пути летел в полупустом самолёте и ситуация была гораздо лучше – весь полёт до 1000 ppm, что приемлемо.

Далее был аэроэкспресс. Оказалось, что при полном вагоне вентиляция тоже не справляется – более 1800 ppm! А вот на пути обратно вагон был пустой и вентиляция справлялась – около 500 ppm.

В метро все гораздо лучше. На самой станции под землёй 600 ppm. В старых, «дырявых» вагонах около 700 ppm. Вот в новых вагонах метро, где кондиционеры гоняют воздух по кругу, уже хуже – при неполной загрузке 1200 ppm. В набитом вагоне следует ожидать больше 2000 ppm. Но здесь стоит иметь в виду, что обычно в таких вагонах мы проводим мало времени, 10-20 минут, так что это не очень критично.

Улица

Сделал замер прямо на Красной Площади. Уровень около 450 ppm. Это выше, чем за городом, что, скорее всего, объясняется обилием транспорта, котельных и промышленности, которые активно выделяют в воздух СО2, создавая над городом «пузырь» углекислого газа. Но это не страшно. Пока.

Дом и отель

Мне повезло, и в моём номере всю ночь концентрация СО2 была меньше 600 ppm. Отлично! Я спал не в духоте. Это потому, что попросил номер с окном во двор и смог держать окно на микропроветривании, не просыпаясь от шума машин. Но вентиляции в номере нет, поэтому плата за свежий воздух тоже не малая — московский смог. Была бы вентиляшка с профессиональными фильтрами — было бы на пятерочку!

Надо сказать, что замеры в квартирах с закрытыми окнами часто показывают очень плохие результаты, пара человек в комнате запросто могут «надышать» 2000 ppm минут за 40-60. А окна обычно закрыты, чтобы не было сквозняков и шума с улицы. Вывод тот же, что и в случае с отелем – дома вентиляция must have. При этом проще и дешевле поставить компактные бризеры, чем заморачиваться с полноценной вентиляцией.

Рестораны и кинотеатры

Тут картина сильно разная, но одно очевидно (кто-то скажет, что это ясно и без приборов) – любят наши рестораторы экономить на вентиляшке! Например, у меня была деловая встреча в кофейне «Хлеб насущный» на Никольской. Место хорошее, но вот с воздухом беда – 2000 ppm! В такой атмосфере очень сложно думать и решать деловые вопросы. В «Чайхоне №1» на Пушкинской было чуть лучше, до 1500 ppm.

Но есть и хорошие места: в «Старбакс» на Площади революции и в «Пять звёзд» на Павелецкой 700 ppm и 800 ppm соответственно. А вот в самом кинозале этого замечательного кинотеатра было «не айс» — до 1500 ppm весь сеанс. При этом администрация не поскупилась на кондиционеры – в залах было прохладно и это «скрашивало» ситуацию. Но кондеи не заменяют вентиляцию! Температура – температурой, а кислород – кислородом, должно быть и то, и другое.

Пока это вся информация по Москве. Обязуюсь сделать обзорный трип в Новосибирске. Что можно сказать по итогу?

Выводы

• Используйте обдув, он есть в каждом самолёте на потолке или «в спинке впереди стоящего кресла». Оттуда воздух идет тоже с превышением по СО2 (проверено), но он хотя бы раздувает тот «пузырь» углекислого газа, который вы вокруг себя «надышали».
• Если в салоне жарко, раздевайтесь. Пусть будет чуть прохладно. Чем ниже температура тела, тем лучше кровь насыщается кислородом и выводится углекислота.
• Сведите активность к минимуму. Лучше спать или «медитировать». Постарайтесь не нервничать, не брать в уме тройные интегралы. Помните, мозг потребляет около 20% всего кислорода в крови!
• Если курите, лучше не курить за несколько часов до полёта. Это позволит очистить кровь от угарного газа и улучшит снабжение мозга кислородом. Лучше используйте никотиновые жвачки/таблетки/пластыри.
• После прилета проведите часок на улице, продышитесь, сделайте дыхательную гимнастику, нормализуйте биохимию в крови. Дайте мозгу прийти в себя!

В этот раз не получилось «поохотиться» на СО2 в школах, детсадах и офисах, но есть основания считать, что и там регулярно наблюдаются превышенные концентрации углекислого газа. Немного заспойлерю: уже сделали замеры СО2 в классе одной из новосибирских школ – больше 2000 ppm! А дети же там должны учиться и работать головой. А как требовать от ребенка концентрации и успеваемости, когда голова не варит просто физиологически?

Примечание Tion: скоро будет материал про наше мини-исследование в школе.

Михаил Амелькин

Управление вентиляцией по уровню CO2 — Решения — WireGeo

Все люди и живльные существа дышат.

Поглащая при вдохе кислород (02) и выдыхая углекислый газ (СО2), пары воды (h3O) и примеси других газов являющимися продуктами процесса обмена веществ в организме.

Допустимые значения СО2

Для измерения концентрации углекислого газа в воздухе применяют единицы измерения ppm (parts per million или частиц СО2 на миллион частиц воздуха 1000 ppm = 0,1% содержания СО2. )

В чистом атмосферном воздухе концентрация углекислого газа составляет 350-400 ppm (0,035-0,04%). И это значение является оптимальным для жизни человека. Допустимым же является значение ниже 1000 ppm.

Сколько СО2 выделяет человек?

Один человек в течении часа при выдыхает от 18 до 25 л углекислого газа. Потребляя при этом 20-30 л кислорода. Если человек находится в комнате 20 м2 с высотой потолков 2,5 м и плохой вентиляции, то уровень СО2 будет расти на 580 ppm каждый час. Поэтому даже идеально проветренная перед этим комната за час станет источником головной боли, а через 8 часов концентрация в ней СО2 приблизится в критическому уровню. Если же в помещении будет больше одного человека то скорость выработки СО2 увеличится.

Содержание СО2 вразных помещениях:
В доме без вентиляции в разных комнатах значениеможеь быть от 850 до 1200 ppm
Утром в спальне до 2100 ppm
Вофисе уровень может достигать 800-2000 ppm

Избыток СО2 приводит к негативным изменениям в крови.

• Углекислый газ даже в невысоких концентрациях негативно влияет на клеточную мембрану человека.
• Cнижается рН крови, вызывая ацидиоз
• Как следствие состояние перевозбуждения и умеренная гипертензия.
• По мере возрастания степени ацидоза появляется сонливость и состояние беспокойства
• Следующим этапом становится снижение физической активности, и аппатия
• При сне человек не высыпается и просыпается уже уставшим
• При концентрации выше 800 ррм наблюдается рост количества маркеров окислительного стрессы в ДНК
• Появляется синдром больного здания, у проживающих в них людей в виде проблем с дыханием, затем — болей в суставах, бессонницы.
• При концентрации выше 1000 ppm интелектуальная деятельность становится невозможной

Источники проблеммы

Наши здания в большинстве своем спроектированны как системы с естественной вентиляцией. При которой свежий воздух должен поступать через щели между окнами и дверьми, а воздух содержащий вредные газы должен удаляться через вытяжку. Однако наше стремление к ситуации когда «не дует», с установкой пластиковых окон и дверей с уплотнительными резинками нарушает эту систему. Поэтому система вентиляции начинает работать крайне не эффективно или перестаёт работать вообще.

Другой причиной может быть неправильно спроектированная или неправильно управляемая система. Система основанная только на энергосбережении неспособна создать комфортные условия

Решение проблемы приточная вентиляция управляемая по уровню CO2

Для измерения уровня СО2 используется датчик WGCO2. При помощи датчиков температуры замеряется температура воздуха окружающей среды и температура в помещении. Полученное значения обрабатываются модулем сценария «Двухпозиционный регулятор». На основании этих показаний вычисляется необходимая скорость потока воздуха. И включается соответствующее число ступеней вентиляции модулем WG485SW6.

Какой уровень СО2 у вас?

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 State of the Climate in 2019 from 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. Согретые солнечным светом поверхности Земли и океана непрерывно излучают 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 парниковые газы, 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, который вызывает повышение температуры Земли.

Другая причина, по которой углекислый газ важен для системы Земля, заключается в том, что он растворяется в океане, как газированная вода в банке. Он вступает в реакцию с молекулами воды, производя 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 очень 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 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. Избыток углекислого газа в атмосфере усилил начальное 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 содержание углекислого газа никогда не превышало 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 наблюдений превысило 400 частей на миллион. 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 ископаемых видов 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: 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.

Люти Д., М. Ле Флок, Б. Берейтер, Т. Блунье, Ж.-М. 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, стр. 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.

CO2 составляет всего 0,04% атмосферы Земли. Вот почему его влияние так велико

Вопрос читателя: Я слышал, что углекислый газ составляет 0,04 процента атмосферы в мире. Не 0,4 процента или 4 процента, а 0,04 процента! Как это может быть так важно в глобальном потеплении, если это такой небольшой процент?

Меня часто спрашивают, как углекислый газ может иметь важное влияние на глобальный климат, когда его концентрация настолько мала — всего 0. 041 процент атмосферы Земли. И человеческая деятельность составляет всего 32 процента от этой суммы.

Я изучаю важность атмосферных газов для загрязнения воздуха и изменения климата. Ключом к сильному влиянию углекислого газа на климат является его способность поглощать тепло, излучаемое поверхностью нашей планеты, не давая ей уйти в космос.

«Кривая Килинга» отслеживает накопление CO2 в атмосфере Земли. (Институт океанографии Скриппса / CC BY 4.0)

Ранняя тепличная наука

Ученые, которые впервые определили важность углекислого газа для климата в 1850-х годах, также были удивлены его влиянием. Работая по отдельности, Джон Тиндалл в Англии и Юнис Фут в Соединенных Штатах обнаружили, что углекислый газ, водяной пар и метан поглощают тепло, тогда как более обильные газы — нет.

Ученые уже подсчитали, что Земля на 59 градусов по Фаренгейту (33 градуса по Цельсию) теплее, чем должна быть, учитывая количество солнечного света, достигающего ее поверхности. Лучшее объяснение этого несоответствия заключалось в том, что атмосфера удерживала тепло, чтобы нагреть планету.

Тиндалл и Фут показали, что азот и кислород, которые вместе составляют 99 процентов атмосферы, практически не влияют на температуру Земли, потому что они не поглощают тепло.

Скорее, они обнаружили, что газы, присутствующие в гораздо меньших концентрациях, полностью отвечают за поддержание температуры, делавшей Землю пригодной для жизни, удерживая тепло для создания естественного парникового эффекта.

Одеяло в атмосфере

Земля постоянно получает энергию от Солнца и излучает ее обратно в космос. Чтобы температура планеты оставалась постоянной, чистое тепло, которое она получает от Солнца, должно уравновешиваться исходящим теплом, которое оно выделяет.

Поскольку Солнце горячее, оно испускает энергию в виде коротковолнового излучения, в основном, в ультрафиолетовом и видимом диапазоне длин волн. Земля намного холоднее, поэтому она излучает тепло в виде инфракрасного излучения с более длинными волнами.

Углекислый газ и другие улавливающие тепло газы имеют молекулярную структуру, которая позволяет им поглощать инфракрасное излучение. Связи между атомами в молекуле могут колебаться определенным образом, например, высота струны фортепиано. Когда энергия фотона соответствует частоте молекулы, он поглощается, и его энергия передается молекуле.

Углекислый газ и другие улавливающие тепло газы содержат три или более атомов и частоты, соответствующие инфракрасному излучению, излучаемому Землей.Кислород и азот, в молекулах которых всего два атома, не поглощают инфракрасное излучение.

Большая часть приходящего коротковолнового излучения Солнца проходит через атмосферу, не поглощаясь.

Но большая часть уходящего инфракрасного излучения поглощается улавливающими тепло газами в атмосфере. Тогда они могут высвободить или повторно излучить это тепло. Некоторые возвращаются на поверхность Земли, сохраняя ее теплее, чем было бы в противном случае.

Солнечное излучение (желтый) и излучаемое тепло (красный) взаимодействуют с Землей. (NASA)

Исследования теплопередачи

Во время холодной войны поглощение инфракрасного излучения многими различными газами широко изучалось. Работой руководили ВВС США, которые разрабатывали ракеты с тепловым наведением, и им необходимо было понять, как определять тепло, проходящее через воздух.

Это исследование позволило ученым понять климат и состав атмосферы всех планет Солнечной системы, наблюдая за их инфракрасными сигнатурами. Например, температура Венеры составляет около 870 F (470 C), потому что ее толщина составляет 96 градусов.5 процентов углекислого газа.

Он также содержит информацию о прогнозах погоды и климатических моделях, что позволяет им количественно определять, сколько инфракрасного излучения сохраняется в атмосфере и возвращается на поверхность Земли.

Меня иногда спрашивают, почему диоксид углерода важен для климата, учитывая, что водяной пар поглощает больше инфракрасного излучения, а два газа поглощают на нескольких одинаковых длинах волн.

Причина в том, что верхние слои атмосферы Земли контролируют излучение, уходящее в космос.Верхние слои атмосферы намного менее плотны и содержат намного меньше водяного пара, чем у земли, а это означает, что добавление большего количества углекислого газа значительно влияет на то, сколько инфракрасного излучения уходит в космос.

Наблюдение за парниковым эффектом

Вы когда-нибудь замечали, что в пустынях ночью зачастую холоднее, чем в лесах, даже если их средняя температура одинакова? Из-за отсутствия большого количества водяного пара в атмосфере над пустынями излучение, которое они излучают, легко уходит в космос.

В более влажных регионах излучение от поверхности задерживается водяным паром в воздухе. Точно так же облачные ночи имеют тенденцию быть теплее, чем ясные ночи, потому что присутствует больше водяного пара.

Влияние углекислого газа можно увидеть в прошлых изменениях климата. Ледяные керны за последний миллион лет показали, что концентрация углекислого газа была высокой в ​​теплые периоды — около 0,028 процента.

Во время ледниковых периодов, когда Земля была примерно на 7-13 F (4-7 C) холоднее, чем в 20-м веке, углекислый газ составлял только около 0.018 процентов атмосферы.

Хотя водяной пар более важен для естественного парникового эффекта, изменения в углекислом газе привели к изменениям температуры в прошлом. Напротив, уровень водяного пара в атмосфере зависит от температуры.

По мере того, как Земля становится теплее, ее атмосфера может удерживать больше водяного пара, что усиливает первоначальное потепление в процессе, называемом «обратной связью водяного пара». Таким образом, изменения содержания углекислого газа оказали контролирующее влияние на прошлые изменения климата.

Маленькие изменения, большие эффекты

Неудивительно, что небольшое количество углекислого газа в атмосфере может иметь большой эффект. Мы принимаем таблетки, которые составляют крошечную часть массы нашего тела, и ожидаем, что они повлияют на нас.

Сегодня уровень углекислого газа выше, чем когда-либо в истории человечества. Ученые в целом согласны с тем, что средняя температура поверхности Земли уже повысилась примерно на 2 F (1 C) с 1880-х годов, и что причиной этого, скорее всего, является антропогенное увеличение содержания углекислого газа и других газов, удерживающих тепло.

Без мер по контролю выбросов углекислый газ может достичь 0,1 процента атмосферы к 2100 году, что более чем втрое превышает уровень до промышленной революции. Это будет более быстрое изменение, чем переходы в прошлом Земли, имевшие огромные последствия.

Без действий эта маленькая полоска атмосферы вызовет большие проблемы.

Climate Explained — это результат сотрудничества между The Conversation, Stuff и Новозеландским научным медиа-центром, цель которого — ответить на ваши вопросы об изменении климата.

Джейсон Уэст, профессор наук об окружающей среде и инженерии, Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинальную статью.

Изменение климата: удаление CO2 из воздуха может быть бизнесом на триллион долларов

Это первая часть серии , состоящей из четырех частей, по улавливанию и утилизации углерода (CCU), развивающейся отрасли, специализирующейся на использовании двуокиси углерода, улавливаемой из атмосферы, для борьбы с изменением климата.Вторая часть — это примерно увеличенного нефтеотдачи как использование CO2, а часть третья — примерно других промышленных видов использования CO2 . Четвертый пост рассматривает , как политики должны подходить к технологиям CCU . Этот материал был первоначально опубликован в сентябре.

Ученые обычно считают, что для сдерживания роста средней глобальной температуры на 1,5 градуса Цельсия по сравнению с доиндустриальным уровнем — «безопасным» уровнем потепления — человечество должно стабилизировать концентрацию двуокиси углерода в атмосфере на уровне около 350 частей на миллион.

В этом году мы достигли примерно 410 промилле. В атмосфере уже слишком много СО2. На данном этапе, чтобы действительно гарантировать безопасный климат для будущих поколений, нам не просто нужно сокращать выбросы; мы должны вывести часть CO2 из атмосферы.

Учитывая, что глобальные выбросы углерода все еще растут, и существуют сотни гигатонн на пути от существующей инфраструктуры ископаемого топлива, почти каждая модель, используемая Межправительственной группой экспертов по изменению климата (IPCC), которая показывает, что мы достигаем безопасного климата, включает захоронение гигатонн CO2 , так называемые «отрицательные выбросы».”

Существует множество форм отрицательных выбросов, но, скорее всего, единственный способ удалить достаточного количества CO2 — это вытащить его прямо из воздуха и закопать под землей в солевых водоносных горизонтах, процесс, известный как улавливание и связывание углерода (CCS). . С помощью CCS CO2 обрабатывается как отходы, которые необходимо утилизировать надлежащим образом, так же, как мы обрабатываем сточные воды и многие другие опасности загрязнения.

Сколько CO2 нужно будет закопать? Очевидно, заранее знать невозможно; Модели МГЭИК различаются по тому, насколько быстро они показывают снижение выбросов.Чем быстрее и быстрее уменьшатся выбросы, тем меньше потребуется CCS. Чем медленнее и позже они падают, тем больше потребуется.

В статье, опубликованной в журнале «Nature Climate Change» за 2017 год, оценивается общая «нагрузка по смягчению последствий» — то есть общий объем выбросов, которых необходимо избежать в период до 2050 года, чтобы оставаться ниже 2 градусов — в 800 гигатонн. (Хотя IPCC утверждает, что 1,5 градуса — действительно безопасная цель, многие ученые считают это недостижимым; 2 градуса остается чрезвычайно амбициозной целью.В документе оценивается, что даже если сокращение выбросов будет успешным, в течение этого периода необходимо будет изолировать от 120 до 160 гигатонн.

Другими словами, даже с учетом оптимистических предположений о декарбонизации, мы, вероятно, в конечном итоге выбрасываем намного больше, чем наш углеродный бюджет, поэтому нам нужно будет закопать от 100 до 200 гигатонн CO2, чтобы вернуться в него. И, конечно же, после 2050 года нам придется закопать еще сотни гигатонн.

Чтобы дать представление о масштабе, это означает, что к 2030 году человечество должно сжимать, транспортировать и захоронить количество CO2, по объему, что в два-четыре раза превышает количество жидкостей, которые имеет мировая нефтегазовая промышленность с сегодняшнего дня. Чтобы к этому времени построить отрасль такого масштаба, нам нужно начать сегодня с крупномасштабных исследований и внедрения.Стоимость улавливания CO2 из воздуха необходимо быстро снизить.

Но есть проблема: закапывание CO2 не имеет краткосрочных экономических выгод. В отсутствие достаточно жесткой цены на углерод, призванной оценить его долгосрочные выгоды, CCS не подходит. У компаний нет стимула делать это, и, следовательно, нет стимула совершенствоваться в улавливании углерода.

Простым решением этой дилеммы была бы глобальная цена на углерод, но, похоже, этого не происходит.Итак, как же, при отсутствии цены на углерод, может развиваться промышленность по улавливанию углерода?

Вот одна идея: по крайней мере на время, вместо того, чтобы зарывать углерод, компании, улавливающие его, могли бы его продать.

Использование CO2 может стать толчком для улавливания углерода

Двуокись углерода — это товар, имеющий определенную ценность. Он используется как напрямую, так и в качестве сырья в целом ряде отраслей уже более века.

Большая часть CO2, используемого сегодня в промышленности, является побочным продуктом процессов сжигания ископаемого топлива, часто из природного газа или угольных электростанций, производящих аммиак; то есть он исходит из-под поверхности Земли.Как и при сжигании ископаемого топлива, он переносит CO2 из геосферы в атмосферу.

Но если выбросить CO2 из воздуха станет больше и дешевле, он сможет начать конкурировать с наземным CO2. Теоретически любая промышленность, которая использует углерод из-под земли — для топлива, напитков, непосредственно в производственных процессах, в качестве сырья для создания других продуктов или чего-то еще — может переключиться на улавливаемый воздухом CO2.

Использование CO2 из воздуха для производства продуктов и услуг известно как улавливание и утилизация углерода (CCU).По некоторым оценкам, к 2030 году это потенциальный рынок с оборотом в 1 триллион долларов. И он может иметь два важных преимущества.

Во-первых, это могло бы сократить выбросы CO2, частично за счет улавливания некоторого количества углерода в продуктах длительного пользования, а частично за счет замены углеродоемких процессов, что позволит избежать выбросов, которые в противном случае произошли бы.

Чтобы прояснить, CCU никогда не сократит достаточно CO2, чтобы избежать необходимости CCS (т. Е. Захоронения углерода). Даже не близко. Тоннаж CO2, выделяемого человечеством, просто превосходит объем потребляемых им продуктов на основе углерода.

Но CCU может быть полезным инструментом в поясе инструментов для обезуглероживания. Как говорится в одной недавней статье: «Каждый атом углерода, который мы можем переработать, — это атом ископаемого углерода, оставшийся в подземелье для следующих поколений, который не достигнет атмосферы сегодня». По оптимистической оценке, CCU может сократить до 10 процентов общих глобальных выбросов к 2030 году.

Во-вторых, спрос на CO2, обусловленный CCU, может обеспечить раннее рыночное притяжение, помогая расширить масштабы технологии улавливания углерода и снизить ее стоимость, чтобы она была готова, когда политики наконец приступят к серьезной поддержке CCS.Он мог бы служить переходом к CCS.

Путеводитель в сложный и запутанный мир использования углерода

Это горячая и быстро развивающаяся область в мире климата и энергетики. Ведутся всевозможные исследования новых способов использования CO2, всевозможные пилотные проекты, появляются всевозможные стартапы и разного рода запутанная информация и шумиха вокруг. Так что давайте посмотрим, сможем ли мы разобраться в этом.

Вот как пойдет эта серия постов.В этом посте мы кратко рассмотрим два основных источника промышленного улавливания углерода и основные способы использования CO2 в промышленности в настоящее время, просто для того, чтобы ориентироваться.

Во втором посте мы обсудим неприятную тему увеличения нефтеотдачи (МУН), которая на сегодняшний день является самым крупным промышленным использованием CO2 в настоящее время.

В третьем посте мы более подробно рассмотрим основные рынки выбросов CO2, не связанные с ПНП, такие как строительные материалы и топливо, а также их общий потенциал как с экономической точки зрения, так и с точки зрения выбросов углерода.

И в последнем посте мы рассмотрим дальнейший путь CCU, какие виды поддерживающей политики он требует, и, сделав шаг назад, мы рассмотрим, как правильно рассматривать его в общем контексте борьбы за климат.

Будет весело! Вы больше никогда не увидите СО2 таким же образом.

Разновидности улавливания углерода

Во-первых, давайте проясним, что я имею в виду, когда говорю о создании промышленной индустрии улавливания углерода.

Широкое разнообразие «естественных» процессов поглощает и связывает углерод на суше (леса и почва), на побережьях (заболоченные земли и мангровые заросли) и в океане.Способность этих процессов к поглощению углерода может быть увеличена за счет грамотного управления людьми — например, программы LandCarbon Геологической службы США — и они могут сыграть большую роль в борьбе с изменением климата.

Но в этих сообщениях мы вместо этого будем обсуждать промышленный улавливание углерода, машины, созданные для поглощения CO2 из воздуха посредством химических реакций. Мы не будем вдаваться в подробности различных химических процессов и технологий (их много, и они сложные), но стоит помнить об одном различии.

CO2 может быть извлечен из дымовых газов — потоков отходов, образующихся при производстве электроэнергии или других промышленных процессах, — или он может быть извлечен из окружающего воздуха с помощью процесса, известного как прямой захват воздуха (DAC). У каждого есть свои преимущества и недостатки.

Огромным преимуществом использования дымовых газов является то, что CO2 сконцентрирован, примерно одна молекула из каждых 10, тогда как в окружающем воздухе это одна молекула из каждых 2500.Поскольку законы химии таковы, каковы они есть, всегда требуется меньше энергии, чтобы получить материал из уже концентрированного источника. Исходя из цен на сырье, CO2 из дымовых газов, вероятно, всегда будет дешевле, чем CO2, производимый DAC.

Но у ЦАП есть свои преимущества. Во-первых, он не зависит от географического положения. Его не нужно ни к чему прикреплять или строить в каком-то конкретном месте. CO2 одинаково концентрируется в воздухе повсюду в мире, поэтому DAC можно построить в любой точке мира, где требуется CO2, что устраняет транспортные расходы. Он меньше по размеру, более модульный и более адаптируемый.

Во-вторых, в отличие от любой другой формы улавливания углерода, наземной или промышленной, DAC ограничен только затратами. Его можно масштабировать до любого размера, в зависимости только от нашего желания тратить на него деньги. Вот почему многие специалисты считают DAC наиболее перспективной технологией с отрицательными выбросами в долгосрочной перспективе.

(NB: есть такие компании, как Global Thermostat, с технологиями, которые, по их утверждениям, могут улавливать углерод из любого источника.)

Как мы увидим, различные варианты CCU могут лучше подходить для той или иной формы захвата.

Использование CO2 и его потенциал

Итак, давайте посмотрим, как в настоящее время используется CO2.

Вот рисунок Королевского общества Великобритании, на котором показаны основные варианты:

Начиная снизу: CO2 можно использовать напрямую, в теплицах, для газирования напитков или для увеличения нефтеотдачи (самое большое текущее использование), или он может быть преобразован с помощью самых разных химических процессов в материалы или сырье. Одно из химических преобразований с наибольшим потенциалом, наверху, — это соединение CO2 с водородом для получения синтетического углеводородного топлива.

На этом графике из Глобальной инициативы Мичиганского университета по выбросам CO2 более детально показаны конечные продукты:

Некоторые из этих процессов и продуктов развиваются дальше, чем другие; некоторые имеют больший потенциал сокращения выбросов углерода, чем другие; у некоторых общий рыночный потенциал больше, чем у других.(Мы рассмотрим все это более подробно в третьем посте.)

Одно различие, о котором следует помнить, касается того, как долго каждый из этих вариантов улавливает CO2.

Для большинства из них это относительно короткий срок. Например, если улавливаемый СО2 используется для производства синтетического топлива, топливо затем сжигается, после чего СО2 выбрасывается обратно в атмосферу. Это переработка углерода (или вторичная переработка), а не связывание углерода.

Повышение нефтеотдачи пластов может осуществляться одновременно с постоянным геологическим связыванием углерода, но сегодня это редко.(Мы рассмотрим это более подробно во втором посте.)

Из различных других категорий CCU только строительные материалы (и, возможно, новые материалы, такие как углеродное волокно) могут утверждать, что они частично изолируют CO2. Когда вы вводите CO2 в бетон, бетон затем используется в здании, которое может прослужить до века; затем, если здание обрушится, бетон можно будет разбить и использовать повторно. CO2 остается на месте, химически связанным.

Это различие имеет значение при рассмотрении общего потенциала уменьшения воздействия CCU.Лишь небольшая его часть может утверждать, что она не содержит углерода; его потенциал секвестрации ограничен. По большей части его выгода будет заключаться в замене углеродоемких процессов углеродно-нейтральными, что позволит избежать выбросов углерода. (И даже этот потенциал может быть ограничен; подробнее об этом в четвертом посте. )

Все это снова означает, что CCU никогда не заменит CCS. В лучшем случае это поможет заложить основу CCS.

В своей знаменательной дорожной карте для отраслей CCU на 2016 год Глобальная инициатива по выбросам CO2 крайне оптимистична в отношении потенциала CCU по смягчению последствий, утверждая, что она может существенно помочь в достижении климатических целей Парижа.

Стоит отметить, что эти оптимистические прогнозы разделяются не всеми; оценка потенциала смягчения последствий в дорожной карте находится на верхнем уровне последних исследований. Оценка МГЭИК 2005 года мрачно пришла к выводу, что «масштабы использования уловленного CO2 в промышленных процессах слишком малы, время хранения слишком короткое, а энергетический баланс слишком неблагоприятен для промышленного использования CO2, чтобы стать значимым средством смягчения последствий изменения климата. . ”

Тем не менее, с 2005 года многое изменилось. Возобновляемые источники энергии стали дешевле, а конверсия CO2 улучшилась. По крайней мере, CCU является одной из многих технологий, потенциально снижающих выбросы углерода, которая заслуживает гораздо большего внимания и поддержки, чем она в настоящее время получает от политиков.

Политика не совсем способствует долгосрочному мышлению, но 2050 год не так уж и далек, а 2030 год еще ближе. Удержание температуры «значительно ниже» 2 градусов, цель ООН, не означает просто нулевые выбросы к 2050 году, что сейчас поддерживает большинство кандидатов от Демократической партии в президенты.Это также означает создание потенциала для захоронения сотен гигатонн углерода. Поскольку CCU может помочь в этом (пока открытый вопрос), этим стоит заняться.

Во второй части мы более подробно рассмотрим увеличение нефтеотдачи, которое является основным видом использования CO2 в настоящее время. С одной стороны, он использует инфраструктуру, которую можно легко перепрофилировать для связывания углерода в областях, которые обычно подходят для связывания углерода. С другой стороны, это дает возможность нефтяным компаниям. Мы будем решать эту дилемму.

Поддержите объяснительную журналистику Vox

Каждый день в Vox мы стремимся отвечать на ваши самые важные вопросы и предоставлять вам и нашей аудитории во всем мире информацию, которая поможет вам понять. Работа Vox охватывает больше людей, чем когда-либо, но наш отличительный бренд объяснительной журналистики требует ресурсов. Ваш финансовый вклад не будет представлять собой пожертвование, но он позволит нашим сотрудникам продолжать предлагать бесплатные статьи, видео и подкасты всем, кто в них нуждается.Пожалуйста, подумайте о том, чтобы сделать взнос в Vox уже сегодня, всего от 3 долларов.

Уровни углекислого газа достигли высшей отметки в истории человечества, несмотря на коронавирус

Продолжающийся рост концентрации CO2 в атмосфере может показаться удивительным в свете недавних выводов о том, что пандемия и связанные с ней блокировки привели к резкому падению глобального парникового эффекта. выбросы газа, снизившись до 17% в начале апреля.

Но общее количество CO2, которое попадает в атмосферу, определяется не только уровнями выбросов человека, но и процессами на поверхности суши (особенно в лесах) и в океанах, которые колеблются ежегодно.

Согласно пресс-релизу Scripps, в котором объявляются результаты, сокращение выбросов CO2 на уровне от 20 до 30 процентов необходимо будет поддерживать в течение 6–12 месяцев, чтобы увеличение выбросов CO2 в атмосфере замедлилось поддающимся обнаружению способом.

«Накопление CO2 немного похоже на мусор на свалке. Поскольку мы продолжаем излучать, они накапливаются », — сказал Ральф Килинг, который руководит программой мониторинга углекислого газа Скриппса, и чей покойный отец, Чарльз Дэвид Килинг, начал измерения в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайях в 1958 году.

«Кризис снизил выбросы, но не настолько, чтобы заметно проявиться на Мауна-Лоа. Гораздо большее значение будет иметь траектория, по которой мы выйдем из этой ситуации », — сказал он.

Скорость увеличения содержания этого долгоживущего парникового газа в атмосфере ускоряется.

В 1960-е годы годовой темп роста составлял около 0,8 промилле в год. Он удвоился в 1980-х годах и в конечном итоге вырос до 2,4 частей на миллион в год в течение последнего десятилетия. По словам Питера Танса, руководителя группы NOAA по выбросам парниковых газов углеродного цикла, многочисленные доказательства показывают, что причиной этого увеличения являются выбросы парниковых газов в результате деятельности человека.

Исследователи Скриппса обнаружили, что средняя концентрация CO2 в атмосфере на май 2020 года составляла 417,16 частей на миллион. Используя расчеты, отличные от расчетов команды Скриппса, исследователи NOAA обнаружили, что пиковое месячное значение было немного ниже — 417,1 частей на миллион.

Годовой максимум обычно наступает в мае перед временным отливом уровня CO2, поскольку деревья и растения в Северном полушарии поглощают огромное количество согревающего планету газа в течение летнего вегетационного периода. Хотя уровни CO2 имеют сезонный цикл, общая тенденция к повышению очевидна.

Темпы роста с мая прошлого года по май этого года были ниже, чем в сопоставимый период с 2018 по 2019 год, но природные факторы, такие как явления Эль-Ниньо в тропической зоне Тихого океана и изменения в земных стоках углерода, таких как леса, может иметь большое влияние на это из года в год, сказал Танс.

Эль-Ниньо может способствовать засухе и экстремальной жаре на больших территориях мира, говорит Танс, отмечая, что они могут ослабить способность лесов и других земель поглощать углекислый газ, что приводит к более высокому естественному вкладу в уровни СО2 в атмосфере.

Сочетание рекордного использования ископаемого топлива и мягких условий Эль-Ниньо в период с мая 2018 по 2019 год может объяснить вышеупомянутое среднее увеличение атмосферного CO2 на 3,5 ppm в этом году.

Лесные пожары и вырубка лесов также могут способствовать увеличению атмосферного CO2, хотя их влияние в конечном итоге подавляется глобальным сжиганием ископаемого топлива.

По словам Роба Джексона, эксперта по выбросам из Стэнфордского университета и Глобального углеродного проекта, выбросы от лесных пожаров выросли в 2019 и 2020 годах, что способствовало майскому пику, как и выбросы земель в Бразилии из-за обезлесения и сжигания.

Майский пик выбросов CO2 в этом году ознаменовал увеличение примерно на 2,4 ppm по сравнению с прошлым годом. По данным NOAA, средняя скорость роста с 2010 по 2019 год точно такая же — 2,4 промилле в год. По словам Танса, снижение уровня Эль-Ниньо в прошлом году может помочь объяснить, почему рост в прошлом году был не таким большим, как в предыдущем.

Поскольку уровни CO2 в атмосфере являются кумулятивными, они будут продолжать расти, пока чистые выбросы не будут сведены к нулю. Они не уменьшатся до тех пор, пока деятельность человека и природные экосистемы не удалит больше парниковых газов, чем уходит в воздух.

Молекулы CO2, агента глобального потепления, могут оставаться в атмосфере до 1000 лет.

Ученые предупреждают, что мы на пути к достижению 450 ppm к середине века, когда уровни должны перестать расти, чтобы иметь приличные шансы на достижение целей Парижского соглашения по климату, которое направлено на ограничение климата. изменится на значительно ниже 3.К 2100 году на 6 градусов (2 Цельсия) выше доиндустриального уровня.

Ким Кобб, климатолог из Технологического института Джорджии, говорит, что новые результаты подчеркивают необходимость действовать сейчас. «Это напоминание о том, что изменение климата никоим образом не приостанавливается, форма или форма», — сказала она.

Килинг говорит, что потребуется устойчивое снижение выбросов, а не внезапное снижение, связанное с пандемией коронавируса, чтобы более четко отобразиться в измерениях атмосферного CO2. «Что действительно важно, так это то, что мы задаем новую траекторию», — сказал он.

Джексон, который вместе с коллегами из Глобального углеродного проекта проводил анализ снижения выбросов из-за пандемии, сказал, что полученные данные не удивительны, учитывая, как устроен углеродный цикл планеты.

«Этот результат неутешителен, но ожидается в такой большой и разнообразной атмосфере», — сказал он по электронной почте.

«По нашим оценкам, выбросы ископаемого углерода упали на 8 процентов [в течение] января по апрель, с 12 миллиардов метрических тонн в 2019 году до 11 миллиардов в 2020 году», — сказал он.«Миллиард тонн — это много, но не настолько, чтобы мы могли найти его со статистической достоверностью по шумовому сигналу».

«Важно не принять неверный вывод из текущего открытия», — подчеркнул Джексон. «Мы не должны попадаться в ловушку, полагая, что влияние covid-19 на выбросы незначительно или что климатический прогресс невозможен», — сказал он. «Это не так. Краткосрочные изменения чего-либо трудно обнаружить в таком большом, как атмосфера ».

Сколько углекислого газа содержится в атмосфере

Ученые измеряли повышение уровня углекислого газа в атмосфере с 1950-х годов.Углеродные часы Bloomberg — это оценка месячного уровня CO ₂ в реальном времени.

Источники: NOAA, Институт океанографии Скриппса

Почему этот номер

Загрязнение углекислым газом от людей — в основном сжигание ископаемого топлива и вырубка лесов — является основной движущей силой глобального потепления. Не весь CO ₂ , выделяемый людьми, остается в атмосфере. Около четверти поглощается океанами, а еще четверть — растениями.Остальное осталось, и этот подсчет атмосферного углекислого газа стал фундаментальным для открытия и мониторинга изменения климата. Геологические данные свидетельствуют о том, что в последний раз CO ₂ на Земле находился на этом уровне примерно 3 миллиона лет назад — эпоха, когда мир был на 2 или 3 ° C теплее, а океаны, возможно, были более чем на 65 футов выше.

Внутри метрики

Ученые обычно не думают о CO ₂ как о проценте от атмосферы Земли.Лучше представить себе образец атмосферного газа, разделенный на миллион равных частей. Уровень CO ₂ — это мировой термостат. Чем выше он поднимется, тем теплее будет. С такой скоростью к 2100 году планета может нагреться на опасные 3 ° C по сравнению с доиндустриальным уровнем.

Уровень CO ₂ в атмосфере имеет годовой цикл. Он повышается осенью и зимой в Северном полушарии, где обитает большинство растений и деревьев, и падает весной и летом, когда эти организмы поглощают углекислый газ во время фотосинтеза.Вот почему счетчик здесь будет двигаться вверх и вниз по сезону, даже если линия тренда указывает вверх из года в год.

Как мы знаем

Институт океанографии Скриппса впервые ввел мониторинг CO ₂ в 1950-х годах. Национальное управление океанических и атмосферных исследований США отслеживает его с 1974 года. Углеродные часы Bloomberg предоставляют в реальном времени оценку текущего среднемесячного глобального показателя, основанного на исторических данных из этих источников.

Как выглядит прогресс

Углеродные часы будут индикатором прогресса.Если завтра закончатся новые выбросы парниковых газов, CO ₂ в атмосфере начнет смываться в океан, откатывая счет в миллионных долях назад за пределы сезонного цикла роста и уменьшения. Это положило бы начало очень долгому процессу. Чтобы вернуть его к доиндустриальному уровню, потребуются тысячи лет — если мы не развернем технологии, которые могут всасывать огромное количество CO ₂ из воздуха.

NOAA ESRL Глобальная лаборатория мониторинга

Лаборатория измерения парниковых газов измеряет четыре парниковых газа и два других следовых газа.Каждая проба воздуха измеряется четырьмя специализированными приборами для получения измерений для шести газов. Почему эти шесть газов? Взгляд на каждый газ должен помочь в этом!

Когда вы узнаете основные характеристики измеряемых нами парниковых газов, давайте отправимся в измерительную лабораторию и посмотрим, как мы их измеряем.

Двуокись углерода (CO

Вероятно, это газ, о котором вы много слышали. Ну … так что в этом такого?

График количества углерода, ежегодно выбрасываемого в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива.
Источник: CDIAC и BP, 2011 г.

В 2010 году при сжигании ископаемого топлива было выброшено около 9 гигатонн углерода (ГтУ) в виде 33 гигатонны газа CO ₂ .

Сколько это 9 гигатонны? 9 миллиардов тонн или 9 000 000 000 000 000 граммов, или 19 800 000 000 000 фунтов.

Представляете … 9 Гигатонн — это вес около 132 миллиардов человек. Количество углерода, которое мы выбрасываем в атмосферу каждый год, в 20 раз превышает вес нынешнего населения мира.

В CCGG мы измеряем CO ₂ на объектах по всему миру, чтобы составить картину того, сколько CO ₂ находится в атмосфере. Ключевые вопросы: Сколько углекислого газа в атмосфере? Что контролирует количество углекислого газа в атмосфере? Как мы можем предсказать, как концентрация углекислого газа может измениться в будущем?

Это график измерений, проведенных на вершине горы на участке с чистым воздухом в Мауна-Лоа, Гавайи. По оси ординат (вертикальная ось) на этом графике указаны доли на миллион (ppm) или один моль CO ₂ на миллион моль газа.Крот, а не животное, — это 602 000 000 000 000 000 000 000 молекул. (Молекула — это группа связанных вместе атомов, которая представляет собой наименьшую единицу химического соединения или элемента). Ученые используют единичный моль для сравнения количества разных вещей. Очевиден рост на 74 ppm с 316 в 1959 году до 390 ppm в 2010 году. Также заметны сезонные колебания в каждом году. Содержание углекислого газа ниже в северном полушарии летом, когда растения используют CO ₂ из атмосферы для фотосинтеза, и выше зимой, когда фотосинтез происходит мало, а дыхание высвобождает CO ₂ обратно в атмосферу.Сезонный тренд коррелирует с сезонами в северном полушарии, потому что большая часть земли и растений находится в северном полушарии. Мы видим эти тенденции и в остальном мире.

Этот движущийся график CO ₂ , созданный с использованием данных, измеренных в Лаборатории измерения парниковых газов, начался в 1979 году и имеет ось x широты и ось y ppm CO ₂ .Вы можете видеть, как время идет, весь график увеличивается. Большая синяя точка представляет среднее значение по Антарктиде, и оно постоянно увеличивается. Большая красная точка — это Мауна-Лоа, Гавайи, то же место, что и на предыдущем графике. В южном полушарии сезонного цикла практически нет, а средняя концентрация CO ₂ немного ниже, чем концентрация в северном полушарии. Почти все ископаемое топливо CO ₂ производится в северном полушарии, и требуется около года для того, чтобы вновь добавленный CO ₂ смешался с южным полушарием. Чем дальше на север, тем заметнее сезонные колебания.

В атмосфере около 5 100 000 000 000 000 000 000 грамм воздуха, и, используя преобразование единиц и некоторую алгебру, мы знаем, что 9 гигатонн углерода в год примерно равны 4 ppm в год. Но подождите, ежегодное увеличение на этих графиках в настоящее время составляет всего около 2 ppm, или 4 гигатонны. Это примерно половина от 9 гигатонн выбросов CO ₂ ископаемого топлива. Куда делась вторая половина? Углеродный цикл состоит из 3 основных резервуаров: атмосферы, океанов и земной биосферы (наземные растения и животные).

Половина ископаемого топлива CO ₂ , которое, кажется, исчезло из атмосферы, оказалась в океанах и земной биосфере.История того, как и почему это происходит, является предметом множества научных исследований. Понимание того, где и почему это происходит, является ключом к ответу на поставленные выше вопросы. Чтобы ответить на эти вопросы, компания CCGG использует глобальные измерения концентраций CO ₂ . Вы можете узнать больше о том, как наши измерения отвечают на эти вопросы в Набор инструментов углеродного цикла (обзор в не слишком технических терминах) и Страницы науки о углеродном цикле (научное описание).

Вы можете просматривать графики измерений, сделанных в CCGG.

Метан (CH

С метаном все обстоит иначе. Метан — бесцветный горючий (без запаха) газ без запаха, имеющий множество природных и антропогенных источников. Природные источники метана включают водно-болотные угодья, термитов и океаны, а человеческие источники включают рисовые поля, жвачных животных (например, коров) и природный газ (ископаемое топливо).

В среднем каждая молекула метана остается в атмосфере в течение 9 лет, что намного меньше времени жизни, чем CO ₂ в атмосфере и океанах, потому что она разрушается в результате химической реакции в атмосфере с гидроксильным радикалом (ОН).В настоящее время метан является вторым по величине вкладом парниковых газов в радиационное воздействие. Хотя концентрация метана (около 1,8 ppm) мала по сравнению с CO ₂ , он в 25 раз мощнее на килограмм газа. Общий вклад метана в парниковый эффект составляет около 0,5 Вт / м ² , то есть около 28% эффекта CO ₂ .

Так в чем же дело?

Это измерения метана, проведенные на CCGG из мест размещения пробоотборных колб.По оси ординат (вертикальная ось) на этом графике даны доли на миллиард (ppb). (Частей на миллиард — это еще один способ записать количество молей CH ₄ на миллиард молей воздуха). Метан неуклонно рос с 1750 по 1990-е годы, когда был короткий период постоянных концентраций, но теперь концентрации метана снова увеличиваются.

Все еще ведется работа, чтобы более точно определить, насколько разные источники метана влияют на общую концентрацию в атмосфере и как эти источники меняются с течением времени.Также проводятся исследования мельчайших деталей реакции метана с ОН, чтобы определить, как время жизни метана изменяется во времени и пространстве.

Концентрации метана снова начали расти в 2007 году после многих лет стабильных значений. Зачем? Может быть, глобальное потепление привело к потеплению водно-болотных угодий в Арктике и выделению большего количества метана, чем раньше? Или, возможно, что-то изменилось в тропиках, что привело к выбросу большего количества метана из водно-болотных угодий и рисовых полей? Глобальные измерения метана CCGG использовались исследователями всего мира, чтобы понять это.

Закись азота — N

В следующий раз, когда вы пойдете к стоматологу, подумайте о закиси азота, более известной как веселящий газ. Вы не поверите, но N ₂ O также является мощным парниковым газом! Хотя его концентрация при 0,32 ppm намного меньше, чем CO ₂ и CH ₄ , он в 200 раз мощнее, чем CO ₂ , если в одно и то же время было выпущено такое же количество газа. N ₂ O имеет долгий срок службы 120 лет.Это означает, что в среднем выделяющийся N ₂ O остается в атмосфере дольше, чем живет большинство из нас.

Основным источником выбросов человека N ₂ O являются удобрения, используемые для выращивания сельскохозяйственных культур в сельском хозяйстве. Когда вы хихикаете в кресле стоматолога, вы тоже вносите свой вклад, но оказывается, что это очень небольшая сумма по сравнению с сельскохозяйственными выбросами. Есть также естественные источники N ₂ O, включая почву и океан.N ₂ O удаляется из атмосферы в результате химической реакции в стратосфере. В стратосфере N ₂ O реагирует с образованием безвредных N2 и O2, но иногда он реагирует с возбужденным атомом кислорода с образованием оксида азота (NO), который влияет на количество озона в стратосфере, а также может реагировать с кислородом. с образованием двуокиси азота (NO2), коричневого токсичного загрязнителя.

Измерения CCGG N ₂ O в атмосфере показывают, что в отличие от многих других газов, N ₂ O во всем мире очень похож.Это потому, что он имеет такой долгий срок службы и небольшие источники. Измерения CCGG производятся на чистых участках вдали от любых источников и используются в качестве основы для более подробных исследований.

Гексафторид серы — SF

Гексафторид серы полностью создан человеком и используется в основном для тушения искр (предотвращения возгорания) внутри трансформаторов и другого электрического оборудования в электроэнергетике. Со временем он просачивается в атмосферу. Текущие концентрации SF ₆ в атмосфере невелики, но SF ₆ имеет срок службы 3000 лет, и на килограмм он в 36000 раз мощнее, чем CO ₂ как парниковый газ !! SF ₆ не имеет раковины из-за его инертных свойств, поэтому измерение SF ₆ имеет другое назначение в качестве индикаторного газа.

Измерения SF ₆ CCGG показывают, что в атмосфере он увеличивается. Поскольку мы знаем, что он не реагирует, скорость роста говорит нам, сколько излучается в глобальном масштабе. Согласно Киотскому протоколу, правительства сообщают, сколько SF ₆ выбрасывается из их страны. Текущие темпы увеличения атмосферы выше, чем ожидалось из этих отчетов. Исследователи CCGG использовали измерения со всего мира, чтобы определить, откуда происходят дополнительные выбросы.

Окись углерода — CO

Окись углерода — это бесцветный токсичный газ без запаха. Хотя CO сам по себе не является парниковым газом, важно, чтобы мы его измерили по многим причинам:

1. Подобно CH ₄ , CO реагирует с гидроксильным радикалом (OH). Больше CO в атмосфере означает, что меньше ОН доступно для реакции с CH ₄ . Это ограничивает эффективность ключевого поглотителя для CH ₄ , а это означает, что избыток CO может способствовать увеличению CH ₄ .
2. Как и SF ₆ , CO является индикаторным газом и используется для определения различных источников CO ₂ . Основным источником CO является горение, но некоторое количество CO также образуется в результате окисления летучих органических соединений. (Большинство летучих органических соединений создается растениями, но небольшая часть также создается промышленностью.) Когда что-либо горит, оно производит много CO ₂ и небольшое количество CO. Вы когда-нибудь замечали желтое пламя когда вы сжигаете дрова в камине? Желтое пламя означает, что горение неэффективно и производит много сажи и CO.С другой стороны, когда вы запускаете газовый гриль, вы видите более горячее, более эффективное синее пламя, которое производит очень мало CO. Природный источник, такой как лесной пожар, неэффективен и производит относительно большое количество CO. Большая электрическая мощность Установки, сжигающие уголь и природный газ, очень эффективны и практически не производят CO. Автомобили и другие транспортные средства менее эффективны и производят промежуточное количество CO. Зная количество CO, производимое каждым источником, мы можем помочь различить разные CO ₂ источников путем измерения и сравнения относительных количеств CO и CO ₂ в атмосфере.
3. Это ядовито. Когда концентрация превышает 35 частей на миллион, это может нас убить. Я уверен, что вы слышали о детекторах угарного газа для дома. Эти сигналы предупреждают вас, если концентрация CO в вашем доме слишком высока. Взгляните на график ниже. Каковы типичные концентрации CO в атмосфере?

Концентрация CO в атмосфере намного, намного ниже токсичного уровня, но все же важно следить за этим, не так ли?

Двухатомный водород — H

Хотя он не поглощает непосредственно инфракрасное излучение, водород является еще одним газом, который вступает в реакцию с гидроксильным радикалом (ОН) и, следовательно, снижает эффективность стока CH ₄ .

Опасения по поводу H ₂ теперь смещаются в будущее. Даже при обсуждении водородной энергетики утечки в производстве и транспортировке все равно будут существовать, и важно понимать, как водород взаимодействует в атмосфере и что увеличение количества водорода может сделать с другими газами, такими как CH ₄ .

Человечество не существовало в последний раз, когда в воздухе было столько CO2