CO2 и атмосфера: в чем угроза?

Вероятно, в последний год в связи с мировой пандемией проблема загрязнения воздуха стала второстепенной, однако это не означает, что она стала не такой актуальной для планеты. От последствий загрязнения воздуха каждый год умирают 7 млн человек. Лечение заболеваний, которые вызваны загазованностью, стоит примерно 1 триллион долларов ежегодно. 

Многие из нас знают что такое СО2, однако не понимают почему и как один из основообразующих газов нашей атмосферы вреден и в чем его угроза.

И так, СО2, углекислый газ – это бесцветный, не имеющий запаха, негорючий и слабокислотный сжиженный газ. Углекислый газ тяжелее воздуха и растворяется в воде.

Формируется он при соединении двух элементов: углерода и кислорода. Он образуется в процессе сжигания угля или углеводородных соединений, при ферментации жидкостей, а также как продукт дыхания людей и животных. В небольших количествах он содержится и в атмосфере, откуда он ассимилируется растениями, являясь "строительным материалом". Растения, в свою очередь, производят кислород.

Замерзает при температуре −78.5°C с образованием снега, состоящего из двуокиси углерода. В виде водного раствора он образует угольную кислоту, однако она не обладает достаточной стабильностью для того, чтобы ее можно было легко изолировать.

СО2 явлется основообразующим одного из слоев атмосферы планеты. Углекислый газ — это «одеяло» Земли. Концентрация диоксида углерода в атмосфере Земли составляет в среднем 0,04 %. Он легко пропускает ультрафиолетовые лучи, которые обогревают нашу планету, и отражает инфракрасные, излучаемые с ее поверхности в космическое пространство. И если вдруг углекислый газ исчезнет из атмосферы, то это в первую очередь скажется на климате. На Земле станет гораздо прохладнее, дожди будут выпадать очень редко. К чему это в конце концов приведет, догадаться нетрудно.

Правда, такая катастрофа нам пока еще не грозит. Скорее даже, наоборот. Человеческая деятельность которая в большинстве сфер подразумевает сжигание органических веществ: нефти, угля, природного газа, древесины – постепенно увеличивает содержание СО2 в атмосфере планеты. Значит, со временем надо ждать значительного потепления и увлажнения земного климата. Кстати, старожилы считают, что уже сейчас заметно теплее, чем было во времена их молодости. 

^{Рост температуры на планете, фото: bbc}

Свойство углекислого газа поглощать испускаемое Землёй инфракрасное излучение и является свойством которое делает его парниковым газом и, вследствие чего он принимает участие в процессе глобального потепления.

Таким образом рост концентрации СО2 в атмосфере, путем загрязнения воздуха в результате человеческой деятельности приводит к парниковому эффекту и росту средней температуры на планете.

По данным ЮНЕП, загрязнению воздуха, в основном, способствуют пять видов деятельности человека: сельское хозяйство, транспорт, промышленность, отходы и домашнее хозяйство. 

Сельское хозяйство является главным источником метана – углеводорода, который является одним из компонентом в образовании приземного озона – смога. Метан – не только один из факторов изменения климата, но и опасный загрязнитель воздуха, вызывающий астму и другие виды респираторных заболеваний.

^{Загрязнение воздуха, фото: rbc}

Метан стоит на втором месте после двуокиси углерода (CO2) и в ряду парниковых газов, которые выделяются в результате деятельности человека. Выбросы CO2 твердых частиц, которые еще более опасны с точки зрения глобального потепления на планете, в основном приходятся на промышленность.  

Особое место занимают выбросы, связанные с транспортом, которые также являются причиной преждевременной смерти людей. Несмотря на глобальный отказ от опасного этилированного бензина, транспортные средства продолжают выбрасывать в атмосферу мелкие твердые частицы, черный углерод и диоксид азота.

Многие, наверное, удивятся, узнав, что повседневная деятельность человека также приводит к загрязнению воздуха. Во многих странах люди все еще сжигают мусор во дворах, а также используют печи, выделяющие токсичные твердые частицы, оксид углерода, свинец и ртуть.

Совокупность загрязнения атмосферы в результате человеческой деятельности приводит к так называемому парниковому эффекту. Парниковый эффект это нагревание атмосферы Земли, вызванное увеличением концентрации атмосферных газов, например, водяных паров и, в большей степени, углекислого газа. Эти газы поглощают излучение Земли, замедляя, таким образом, передачу энергии от Земли в космос.

Вот, как устроен механизм образования парникового эффекта, вкратце: с момента первой промышленной революции, под воздействием человека начал стремительно меняться состав нижних слоёв атмосферы. Человек привнёс новые газы или повысил концентрацию уже содержащихся, — углекислого газа, водяного пара, озона и метана. Из-за этого изменился сам механизм парникового эффекта: атмосфера по-прежнему пропускает солнечную энергию, от Солнца поступает коротковолновое излучение и Земля по-прежнему нагревается. Однако когда Земля нагревается, от нее исходит длинноволновая радиация, а для этого вида излучения наша атмосфера уже непрозрачнано, образующееся тепло (из-за нового состава атмосферы) теперь задерживается, не возвращаясь в космос. Как результат — средняя температура планеты начинает расти. 

Длинноволновую радиацию задерживают некоторые газы: около 31 градуса разницы из 33 градусов парникового эффекта обеспечивается водяным паром. Деятельность человека усиливает парниковый эффект за счет выбросов CO2 — соответствующие измерения уровня CO2, которые ведутся с 1959 года, показывают постоянный рост этого параметра.

^{Парниковый эффект, фото mozaweb}

Человек использует парниковый эффект в сельском хозяйстве. Наглядной демонстрацией механизма работы парникового эффекта являются «парники» и «теплицы», которые используют многих из нас на дачах. Лучи солнца проникают сквозь прозрачную крышу и стены, нагревают почву внутри, но тепло обратно не возвращается — физические барьеры парника его задерживают. Как результат — в теплицах температура всегда выше, чем снаружи при отсутствии искусственного обогрева.

Повышение температуры в свою очередь запускает новые и изменяет привычные нам процессы. Как мы уже убедились, в природе всё взаимосвязано. Следует опасаться не конкретно повышения температуры на доли градусов, а последствий, которые это небольшое (казалось бы) явление принесёт с собой. Главное из этих последствий — глобально потепление, которое может нанести колоссальный урон бедным странам. Цепочка такая: глобальное потепление приводит к масштабным засухам (или наоборот, потопам) — погибают сельхозугодья (а с ними и урожай) и пастбища (а с ними — и животные) — люди остаются без пропитания. Засуха на территории стран Африки грозит масштабным голодом и волнами миграций населения.

Серьезному риску подвержены также территориально маленькие страны с однородным климатом, у которых экономика построена с ориентиром на одну отрасль и у которых не будет «запасного варианта» в случае радикальных и быстрых климатических изменений. При возникновении подобных аномалий, целые отрасли экономик окажутся под угрозой исчезновения, — то же сельское хозяйство, например. Подобным рискам подвержены государства, значительная часть которых расположена на воде, в случае значительного подъема уровня воды, они пострадают первыми. 

Усиление парникового эффекта и следующее за ним глобальное потепление наносит серьёзных урон по здравоохранительной системе, и масштаб негативного влияния в будущем будет только расти. Из-за аномальной жары повышается риск сердечно-сосудистых заболеваний, тепловых ударов, обмороков и приступов эпилепсии.

^{Последствия глобального потепления, фото: tion}

Повышенная температура стимулирует размножение и распространение животных, являющихся переносчиками болезней, — малярийных комаров, мух Цеце, энцефалитных клещей. Такие животные могут начать заселять территории, на которых у людей ещё нет иммунитета к подобным заболеваниям.

Глобальное потепление также может спровоцировать вспышки и целые эпидемии инфекционных заболеваний.

Понимая глобальные риски, государствами были подписаны ряд соглашений направленных на сокращение выбросов парниковых газов: Рамочная конвенция ООН об изменении климата (1994 год), Киотский протокол (2005 год) и Парижское соглашение (2015 год).

Однако руководствуясь экономической выгодой страны не сильно хотя ограничивать свою деятельность и либо не выполняют договоренности либо покидают соглашения, как,  например, США вышли из Парижского соглашения.

Ученые говорят о неизбежности роста средней температуры на планете и продолжают мониторинг изменений.

Концентрация основных загрязняющих веществ в воздухе во многих странах ЕС продолжает превышать нормы, об этом говорится в отчете Европейского агентства по окружающей среде, обнародованного 21 сентября.

Отчет охватывает данные за 2019 и предыдущие данные 2020 года. Мониторинг осуществлялся более чем 4500 станциях в 40 странах Европы. В большинстве стран ЕС показатели по 2019 превышают европейские нормативы для по меньшей мере одного, или нескольких загрязнителей.

В 21 стране, в том числе 16 стран ЕС, превышает нормативы концентрация твердых частиц (PM10), а за строгими критериями Всемирной организации здравоохранения - в 31.

Концентрация мелких твердых частиц (PM2.5) по европейским нормативам превышена в 7 странах, в том числе в 4 странах ЕС.

Концентрация приземного озона превышена в 22 странах, в том числе 18 странах ЕС, а диоксида азота - в 22 странах, в том числе 18 странах ЕС.

В странах Центральной и Восточной Европы использование твердого топлива для отопления домов и нужд промышленности приводит к повышенной концентрации в атмосфере мелких и крупных частиц, а также канцерогенного вещества бензопирена. Это может вызвать развитие сердечно-сосудистых заболеваний, рака легких и других болезней, приводящих к преждевременной смерти.

Для крупных городов типичной проблемой является повышенная концентрация диоксида азота - из-за насыщенности дорожного движения, что может приводить к астме и других проблем с дыхательной системой.

^{ЮНЕСКО, международная организация по охране всемирного культурного и природного наследия, фото: vyvoz}

Директивы ЕС определяют предельные показатели для 13 загрязнителей воздуха. Хотя учитываются и подходы ВОЗ, европейские критерии учитывают техническую и экономическую возможность и целесообразность достижения нормативов, поэтому в большинстве случаев эти нормативы менее строгие, чем установленные ВОЗ.

Загрязнение атмосферы – серьезная угроза как здоровью человека, так и всей окружающей среде. Следствием загрязнения является снижение содержание кислорода в водах мирового океана, приводит к уменьшению биологического разнообразия, провоцирует изменения климата. Все существующие климатические соглашения направлены на регулирование деятельности человека с целью снижения влияния на состав воздуха и загрязнение атмосферы. 

К таким мерам относятся:

регламентирование и жёсткий контроль над потреблением природных (ископаемых) источников энергии: угля, газа, нефти;

оптимизация потребления энергии и её экономия на действующих предприятиях;

внедрение и модернизация технологий по сбережению энергии;

популяризация велотранспорта, общественного транспорта, электромобилей и личного электротранспорта через государственные льготы и субсидии;

внедрение и популяризация альтернативных видов энергетики, создание государственных программ и инициатив, поддерживающих предприятия, перешедшие на возобновляемые источники энергии — солнце, ветер, воду;

изобретение и внедрение новых экологических, безопасных хладагентов;

экологические и природозащитные инициативы по защите лесов и предотвращению лесных пожаров.