Чи викликано підвищення вмісту вуглекислого газу і інших парникових газів в атмосфері в індустріальну епоху діяльністю людини?

Так, підвищення вмісту в атмосфері вуглекислого газу (CO2) та інших парникових газів в індустріальну епоху викликано діяльністю людини. По суті справи, що спостерігається підвищення концентрацій CO2 в атмосфері не розкриває весь масштаб викидів, викликаних діяльністю людини, оскільки на нього припадає лише 55% CO2, викинутого внаслідок діяльності людини починаючи з 1959 року. Решта поглинули дерева на суші і океани. У всіх випадках концентрації парникових газів в атмосфері і їх збільшення визначаються балансом між джерелами (викидами газу внаслідок діяльності людини і природними системами) і поглиначами (видаленням газу з атмосфери шляхом перетворення його в інше хімічне з’єднання). Більше 75% викидів CO2 від діяльності людини припадає на спалювання викопних видів палива (плюс трохи менший внесок виробництва цементу). Інша частина – результат змін в землекористуванні (головним чином збезлісення). Що стосується метану, ще одного важливого парникового газу, то його викиди через діяльність людини за останні 25 років перевищили природні викиди. Викиди закису азоту внаслідок діяльності людини рівні природним викидів в атмосферу. Більшість довгоживучих галогенсодержащих газів (таких як фреони) виробляють люди, і до індустріальної епохи їх в атмосфері не було. В середньому вміст тропосферного озону зараз підвищилася на 38% в порівнянні з доіндустріальної часом, причому воно є результатом атмосферних реакцій нестійких забруднювачів, що випускаються внаслідок діяльності людини. Концентрація CO2 зараз становить 379 частин на мільйон (ppm), а метану – понад 1774 частин на мільярд (ppb); вельми схоже, що обидві ці цифри набагато вище, ніж в будь-який момент за мінімум 650 тис. років (протягом яких CO2 залишався в межах 180-300 ppm, а метан – 320-790 ppb). Такі темпи змін – різкі і безпрецедентні; зростання концентрації CO2 ніколи не перевищував 30 ppm за тисячу років – а зараз його концентрація зросла на 30 ppm всього лише за останні 17 років.

Вуглекислий газ
Викиди CO2 (рис. 1a) при горінні викопних видів палива, а також при виробництві цементу є причиною більш ніж 75% зростання концентрації CO2 в атмосфері з доіндустріальних часів. Інша частина – результат змін в землекористуванні, головним чином збезлісення (і пов’язаного з ним спалювання біомаси), а також змін в методах ведення сільського господарства. Все це збільшення викликано діяльністю людини. Природний вуглецевий цикл не може пояснити бачимо за останні 25 років підвищення вмісту CO2 в атмосфері на 3,2-4,1 ГТС / рік. (Одна ГТС дорівнює 1015 р вуглецю, тобто одному мільярду тонн.)

Природні процеси, такі як фотосинтез, дихання, гниття і газообмін на морській поверхні, ведуть до масового обміну, джерел і поглиначів CO2 між землею і атмосферою, які становлять, за оцінками, ~ 120 ГТС / рік) і між океаном і атмосферою (за оцінками – ~ 90 ГтC / рік; див. рис. 7.3). Природні поглиначі вуглецю забезпечують незначне чисте поглинання CO2, приблизно 3,3 ГТС / рік за останні 15 років, частково компенсуючи викиди від діяльності людини. Якби природні поглиначі не поглинула майже половину створеного людиною CO2 за останні 15 років, то концентрації в атмосфері зросли б ще вагомішими.

Відомо, що підвищення концентрації CO2 викликано діяльністю людини, тому що характер CO2 в атмосфері, зокрема відношення між важкими і легкими атомами вуглецю в ньому, змінилося так, що це можна віднести на рахунок викидів вуглецю з викопного палива. Крім того, співвідношення між киснем і азотом в атмосфері впало в міру підвищення концентрації вуглекислого газу; це – очікуваний результат, тому що кисень виснажується, коли спалюються копалини палива. Важка форма вуглецю, ізотоп вуглець-13, менше присутній в рослинності і в копалин видах палива, які утворилися з рослинності, і більше присутнє в вуглеці в океанах, вулканічних і геотермальних викидах. Відносний вміст ізотопу вуглець-13 в атмосфері знижується, показуючи, що додаткові кількості вуглецю надходять з викопних палив і рослинності. Вуглець також має рідкісний радіоактивний ізотоп, вуглець-14, який присутній в атмосферному CO2, але відсутня в викопному паливі. До випробувань атомної зброї в атмосфері зменшення відносного вмісту вуглецю-14 показало, що в атмосферу надходить вуглець з викопного палива.

галогеновмісні гази

Діяльність людини – основна причина концентрації в атмосфері довгоживучих галогенсодержащих газів. До індустріалізації було лише кілька природних галогенсодержащих газів, наприклад, метилбромід і метилхлорид. Розробка нових методів хімічного синтезу привела в останні 50 років ХХ століття до поширення хімічно вироблюваних галогенсодержащих газів. Викиди основних галогенсодержащих газів, що виробляються людьми, показані на рис. 1b.

Для хлорфторуглеродів (ХФУ), показаних тут, час життя в атмосфері коливається від 45 до 100 років, для гідрохлорфторвуглеводів (ГХФУ) – 1-18 років, для гідрофторвуглеців (ДФУ) – 1-270 років. Перфторвуглеці (ПФУ, на графіку не показані) знаходяться в атмосфері тисячі років. Концентрації кількох важливих галогенсодержащих газів, в т.ч. фреонів, на поверхні Землі зараз стабілізуються і зменшуються в результаті підписання Монреальського протоколу про речовини, що руйнують озоновий шар, і поправок до нього. Концентрації ГХФУ, виробництво яких має бути припинено до 2030 року, і газів ДФУ і ПФУ, обумовлених в Кіотському протоколі, в даний час збільшуються.

метан

Викиди метану (CH4) в атмосферу із джерел, пов’язаних з діяльністю людини, перевищують його викиди з природних систем (рис. 1с). За 1960-1999 роки концентрації CH4 виросли в середньому мінімум в шість разів швидше, ніж за будь-який 40-річний період двох тисячоліть до 1800 року, незважаючи на майже нульове зростання з 1980 року. Основний природний джерело викидів CH4 в атмосферу – водно-болотні угіддя. Серед інших природних джерел – терміти, океани, рослинність і гідрати CH4. Види людської діяльності, при яких виробляється CH4, включають виробництво енергії з вугілля і природного газу, захоронення відходів на звалищах, вирощування жуйних тварин (наприклад, великої рогатої худоби та овець), рисівник і спалювання біомаси. Після викиду CH4 залишається в атмосфері приблизно 8,4 року, після чого видаляється, переважно шляхом хімічного окислення в тропосфері. Незначні стоки CH4 – поглинання ґрунтом і остаточне руйнування в стратосфері.

Оксид азоту

Обсяг викидів закису азоту (N2O) в атмосферу внаслідок діяльності людини приблизно дорівнює обсягу викидів з природних систем (рис. 1d). За 1960-1999 роки концентрації N2O зросли в середньому мінімум в два рази. швидше, ніж за будь-який 40-річний період двох тисячоліть до 1800 року. Природні джерела N2O – океани, хімічне окислення аміаку в атмосфері і грунту. Особливо важливе джерело викидів закису азоту в атмосферу – тропічні ґрунти. Серед видів діяльності людини, що призводять до викидів N2O, – переробка азоту добрив в N2O і її подальший викид з сільськогосподарських земель, спалювання біомаси, скотарство і деякі види промислової діяльності, в т. Ч. Виробництво нейлону. Після викиду N2O залишається в атмосфері приблизно 114 років, а потім віддаляється, головним чином шляхом руйнування в стратосфері.

тропосферний озон

Тропосферний озон утворюється в ході фотохімічних реакцій в атмосфері за участю хімікатів-прекурсорів, таких як окис вуглецю, CH4, леткі органічні сполуки і оксиди азоту. Ці хімікати утворюються в ході природних біологічних процесів і в результаті діяльності людини, в тому числі через зміни в землекористуванні і в ході згоряння палива. Оскільки тропосферний озон щодо короткоживучий (він зберігається в атмосфері від декількох днів до декількох тижнів), то його розподіл дуже мінливе і пов’язане з вмістом сполук-прекурсорів, водяної пари і сонячним світлом.

Концентрації тропосферного озону значно вище в міському повітрі, за вітром в міських районах і в регіонах спалювання біомаси. Зростання тропосферного озону на 38% (20-50%) у порівнянні з доіндустріальною епохою (рис. 1е) викликаний діяльністю людини.

Посилання на основну публікацію