Один известный западный исследователь как-то в сердцах сказал: - Либо люди смогут сделать так, чтобы на нашей планете стало поменьше дыма, либо же дым сделает так, что на ней станет значительно меньше людей!..
Ученые из ООН провели исследование и подсчитали: население планеты расходует сегодня столько кислорода, сколько могло хватить для дыхания сорока восьми миллиардам людей.
Кто же все-таки виновен в этом страшном «преступлении»? Виной тому - выхлопные газы автомобилей. В Киеве, как и в другом современном и очень развитом городе нашей планеты, так много машин, что прохожему не продохнуть. Тысяча современных автомобилей способна выбросить в атмосферу за день более трех тонн угарного газа. Он обладает неприятным свойством, в двести - триста раз быстрее попадает в кровь, чем кислород, и вызывает отравление.
Города мира живут, по выражению одного ученого, «присев на корточки». Возникла даже новая разновидность малокровия - «анемия привратников» . Тяжелые газы и копоть, оседая на землю, держатся на уровне первых этажей. На высоте третьего - четвертого этажа воздух уже почище. И люди, которым приходится работать многие часы у ворот или подъездов гостиниц, куда непрерывно подъезжают автомобили, чаще других заболевают от «грязного» воздуха. Именно по этому мы настоятельно рекомендуем купить кислородный концентратор домой или в офис.
Чтобы помочь своему организму насытить ткани кислородом, можно купить кислородные коктейлеры . Кислородный коктейль - это немного сладковатая пена, полученная из обогащенной смеси, приготовленной на основе растительных экстрактов шиповника и аскорбиновой кислоты с добавлением воды.
Постоянство атмосферы - важное условие жизни и развития её на Земле. Это постоянство обусловлено физическими законами. Но в недавнем времени возникли сомнения - не нарушены ли эти законы? Некоторые исследователи полагают, что кислород исчезает из нашей атмосферы. По расчетам его количество в атмосфере планеты снижается каждый год более чем на 10 миллиардов тонн.
На каждого жителя планеты приходится около 2-х миллионов тон воздуха, из которых 400 тысяч тонн - кислород. Как всем известно, земные растения планеты ежегодно пополняют запас атмосферы солидной порцией в 400 миллиардов тонн. Значит, 10 миллиардов тонн - сущий пустяк и по этому поводу можно бы не очень волноваться. Чего уж там загадывать на 100 тысяч лет вперед! Но темпы «утечки» возрастают. И очень возможно, что нехватка живительного газа начнет ощущаться уже в конце века.
Потребление кислорода на нашей планете быстро увеличивается с каждым годом. Куда же его он уходит? На дыхание возрастающего в числе населения? Нет, такое предположение было бы уж очень наивно. Кислорода в атмосфере хватит для дыхания многих десятков миллиардов людей. Пожирают кислород в неизмеримых количествах все те же автомобили, фабрики и заводы. В замен они оставляют атмосфере вредные газы.
Автомобиль, проехав 900 километров, «съест» такое количество кислорода, сколько обычный человек израсходует на дыхание за один год. А по земле на данный момент ездят более 1 млрд. автомобилей. 1 млрд. выхлопных труб!
Все перемены климата на Земле совершались до сего времени самой природой, без участия человека. Но влияние человека на климат всей планеты, до недавнего времени незначительное, быстро усиливается.
И уже через несколько десятков лет климат на больших территориях может претерпеть изменения под воздействием современной цивилизации. Какие же перемены ожидаются - дурные или благотворные? Вряд ли найдется сейчас на свете ученый, который даст прямой ответ на этот вопрос. Так как приходится иметь дело с чрезвычайно сложными и малоизученными явлениями…
Говорят так: если планету нашу уменьшить до размеров апельсина, то атмосфера Земли соответственно не превысит толщины папиросной бумаги, в которую апельсин заворачивают. Рвать и портить такую драгоценную обертку очень опасно.
Всего лишь 2,3 миллиарда лет назад воздух, окружавший Землю, совершенно не содержал кислорода. Для тогдашних примитивных форм жизни это обстоятельство было сущим подарком.
Одноклеточные бактерии, обитавшие в первобытном океане, не нуждались в кислороде для поддержания своей жизнедеятельности. Затем что – то произошло.
Как на Земле появился кислород?
Ученые считают, что по мере развития некоторые бактерии «научились» извлекать из воды водород. Известно, что вода - это соединение водорода и кислорода, поэтому побочным продуктом реакции извлечения водорода было образование кислорода, выделение его в воду, а за тем и в атмосферу.
Некоторые организмы с течением времени приспособились жить в атмосфере с новым газом. Организм нашел способ обуздывать разрушительную энергию кислорода и использовать ее для управляемого распада питательных веществ, в процессе которого выделяется энергия, используемая организмом для поддержания своей жизнедеятельности.
Материалы по теме:
Что такое озоновый слой и почему его разрушение вредно?
Такой способ применения кислорода называется дыханием, которым мы пользуемся ежедневно, и посей день. Дыхание - это способ отвести от себя кислородную угрозу: оно сделало возможным развитие на Земле более крупных организмов - многоклеточных, имеющих уже сложное строение. В конце концов, именно благодаря появлению дыхания эволюция породила человека.
Откуда появился кислород на Земле?
За миллионы прошедших лет количество кислорода на земле увеличилось с 0,2 процента до нынешнего 21 процента атмосферы. Но в увеличении кислорода в воздухе атмосферы виноваты не только бактерии океанов. Ученые считают, что другим источником кислорода были сталкивающиеся континенты. По их мнению, при столкновении, а затем при последующем расхождении континентов в атмосферу выделялись большие количества кислорода.
Тропосфера - нижний очень тонкий слой атмосферы высотой 8-18 км, в котором сосредоточено 80% массы атмосферы Земли
Важность атмосферного O 2 для биологических и геохимических процессов на Земле чрезвычайно высока. Поэтому учёные давно изучают, как изменялось содержание кислорода в истории нашей планеты. Это можно понять из расчёта парциального давления O 2 и N 2 в общем атмосферном давлении.
Несмотря на долгую историю вопроса, у специалистов до сих пор нет единого мнения об изменении атмосферного давления на протяжении последних 500 млн лет. Расчёты отличаются до 0,2 атм (см. диаграмму внизу). Даже за последние несколько миллионов лет нет ясной картины, как именно менялось атмосферное давление, парциальное давление и, следовательно, концентрация O 2 .
Вопрос непростой, ведь кислород из атмосферы постоянно потребляют животные, растения и даже камни. Группа учёных из Принстонского университета прояснила этот вопрос, изучив концентрацию воздушных пузырьков в ледяных кернах Гренландии и Антарктиды .
Ледяной керн с глубины 1837 м с видимыми годовыми слоями
На сегодняшний день ледяные керны - самый надёжный и точный источник данных об атмосферном давлении. Максимальный возраст льда в кернах - 800 тыс. лет, поэтому исследования ограничены этим временным интервалом.
Добыча ледяных кернов на научной станции «Восток» в Антарктиде
Оказалось, что в течение этого времени с Земли происходит довольно стабильная утечка кислорода со скоростью примерно 8,4 промилле за миллион лет. В частности, за последние 800 000 лет в атмосфере стало примерно на 0,7% меньше кислорода.
На диаграмме слева показано, как отличаются результаты научного моделирования соотношения O 2 /N 2 в атмосфере и парциального давления. На диаграмме справа - изменение парциального давления по результатам измерения воздушных пузырьков в ледяных кернах за 800 тыс. лет
«Мы проделали эти измерения больше из интереса, чем для подтверждения теории, - один из авторов научной работы Дэниель Столпер (Daniel Stolper). - Мы не знали, что получится: будет кислород увеличиваться с годами, уменьшаться или оставаться на постоянном уровне».
Уменьшение количества кислорода в атмосфере происходит довольно медленно. Вероятно, в ближайшие миллионы лет оно не угрожает человеческой жизни. Но информация о природе таких циклов очень важна для науки. Нам нужно знать, под влиянием каких факторов происходят изменения. Эту информацию можно использовать, в том числе, при терраформировании Марса, когда люди начнут заселение Красной планеты. Вероятно, нам придётся повышать количество кислорода в марсианской атмосфере.
На Земле тоже не было кислорода в первые пару миллиардов лет. Согласно наиболее вероятной теории, примерно 2,4 млрд лет назад уровень кислорода резко подскочил благодаря активности цианобактерий , известных также как сине-зелёные водоросли. Этот период резкого изменения состава атмосферы с последующей перестройкой биосферы и глобальным гуронским оледенением в истории Земли известен как кислородная катастрофа .
Сине-зелёные водоросли - причина, по которой 2,4 млрд лет назад на Земле появился кислород в большом количестве и возникла более продвинутая жизнь
Такую же кислородную катастрофу можно устроить на Марсе.
Учёные ещё не пришли к единому мнению, почему атмосфера Земли медленно теряет кислород. Есть две гипотезы . Одна из них - это происходит из-за увеличения скорости эрозии, в результате которой из почвы извлекается больше горных пород, которые окисляются и связывают больше кислорода. Другая теория связана с изменением климата: за последние несколько миллионов лет температура немного снизилась, несмотря на резкий рост в последние десятилетия. Из-за снижения температуры могла инициироваться цепочка экологических реакций, в результате которой больше кислорода стало растворяться и связываться в Мировом океане.
Пока что всё это лишь гипотезы, которые следует проверить.
В данный момент атмосфера Земли содержит 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,039% углекислого газа и небольшие примеси других газов. В ней также постоянно изменяется концентрация водяного пара, который считается одним из основных парниковых газов. На уровне океана концентрация H 2 O в атмосфере составляет около 1%, а в среднем - около 0,4%. Общая масса атмосферы - 5,5×10 18 кг, то есть 5,5 зеттаграммов или 5,5 петатонн.
Накопление кислорода в атмосфере Земли . Зелёный график - нижняя оценка уровня кислорода, красный - верхняя оценка. 1. 3,85-2,45 млрд лет назад. 2. 2,45-1,85 млрд лет назад: начало производства кислорода и поглощение его океаном и породами морского дна. 3. 1,85-0,85 млрд лет назад: окисление горных пород на суше. 4. 0,85-0,54 млрд лет назад: все горные породы на суше окислены, начинается накопление кислорода в атмосфере. 5. 0,54 млрд лет назад - настоящее время
Утечка кислорода из земной атмосферы происходит медленно. Но учёные подчёркивают, что в их исследовании нет данных по изменению уровня кислорода за последние 200 лет, после начала Индустриальной революции, когда люди начали активно окислять углеводороды из земных недр, получая энергию от этой химической реакции и связывая большое количество кислорода из атмосферы. «Мы потребляем кислород в тысячу раз активнее, чем раньше, - говорит Дэниель Столпер. - Человечество полностью замкнуло [кислородный] цикл, сжигая тысячи тонн углерода… Это ещё одно свидетельство, что совместными усилиями люди способны значительно ускорить естественные процессы на Земле».
Ни для кого не секрет насколько полезен фитопланктон для экологии. Немаловажную роль играет он и в атмосфере. Ведь именно ему мы обязаны выделением кислорода в воздух. Помимо этого, он состоит в основании пищевой пирамиды, и, по сути, кормит все море.
Современная наука не отстает в изучении космоса, а вот наша планета до сих пор до конца не изучена.
Ученые рассчитали, что через 80 лет на Земле полностью исчезнет кислород. Сотрудники университета в Мичигане, высчитали, что в 2100 году окончательно прекратит свое существование фитопланктон - основной источник кислорода. Причина тому - глобальное потепление.
Как сообщает журнал «Биржевой Лидер», больше всего ученых интересует при какой температуре организмы способны выжить.
В результате многочисленных анализов 130 видов фитопланктона ученые выяснили, что в водах приполярного края и морях умеренных поясов фитопланктон размножается лучше. Так как температура там выше, чем среднегодичная, которая характерна для его обитания.
Тропический планктон, наоборот, хорошо размножается при среднегодичной или даже более низкой температуре. Получается, что именно тропический фитопланктон окажется более чувствительным к глобальному потеплению.
До сих пор ученые всего мира не осведомлены до конца, как фитопланктон распределяется по мировым водам, и как будет себя вести во время глобального потепления.
В результате, примерно через 80 лет по подсчетам специалистов, тропический фитопланктон, который составляет значительную часть Мирового океана, будет вытеснен к полюсам или вовсе вымрет. При обоих исходах гибель фитопланктона станет большим ударом для морских экосистем. Однако, все же есть надежда, что фитопланктону как-то удастся приспособиться к новым условиям.
Ученые затрудняются сказать, почему у некоторых видов планктона не оказалось способов приспособления к новому температурному режиму, тем более, что северные виды фитопланктона должны не плохо адаптироваться к суровым условиям. Помимо этого, исследователи не исключают того, что у морских водорослей возможно была такая возможность, но по истечении времени она была израсходована. Это позволяет все же надеяться, что планктон все же будет способен приспособиться к меняющимся климатическим условиям. Задача на ближайшее будущее как раз состоит в том, чтобы выяснить с какой скоростью фитопланктон будет приспосабливаться к изменениям в природе.
Атмосфера Земли не имеет четких ограничений. Внешние слои простираются до нескольких тысяч километров. но 90% ее массы сосредоточено в 16-километровом приземном слое.
Несмотря на отсутствие точных геометрических границ между атмосферой и пространством, это может быть определено физическим термином граница. Физической границей атмосферы является высота, на которой воздух еще достаточно плотный. чтобы зарегистрироваться порядке физические явления, имеющие отношение к земле, а нее пространстве.
Физические свойства атмосферы неоднородны - не только вертикальные; но и горизонтальные. С увеличением высоты изменяется состав и количество других его свойств и параметров. Есть несколько подразделений в атмосфере, например температура разделения.
В качестве основы принято брать среднее изменение температуры воздуха с высотой в восхождении (г = - дТ 1 дг). По их разным знаками (изменение температуры по высоте. состав атмосферы и наличие заряженных частиц) в атмосфере разделена на пять основных слоев называются полями. Между каждый переход имеет тонкий слой, называемый перерывов. Их имена в зависимости от их расположения; как это тропосферы выше тропопаузы, и т.д.
Воздух, который образует земная атмосфера представляет собой смесь различных газов. Газы, которые не вступают в химическую реакцию друг с другом, называется механической смессью. В состав воздуха у поверхности земли установлена с большей точностью. Помимо основных газов - азота, кислорода и аргона смеси, участвующих е механических и других газообразных примесей с гораздо меньшими концентрациями. В состав воздуха не то же самое на разных высотах.
До высоты около 800 км в атмосфере преобладает азот и кислород. Более 400 км начали увеличивать содержание легких газов - гелия в начале: а затем водород. 800 км выше основного содержания в атмосфере в основном водорода.
Чистый план можно предположить, что примерно до 200 км воздуха; окружающего Землю является тонким и равномерным покрытием их физических характеристик. С ростом выше поверхностная плотность уменьшается неравномерность плотности приводит к неравномерному распределению массы атмосферы. Около половины таблицы в слоях до 5 км над поверхностью Земли; на высоте 30 км составляет около 99 процентов содержится. Выше 35 км атмосферная масса составляет менее 1%л. Тем не менее; есть ряд процессов и явлений. которые возникают в результате прямого воздействия солнечной радиации. На самом деле это 1°/л промежуточное звено, отзывчивые солнечной радиации и передавать их в нижние слои атмосферы.
Глобальная катастрофа неизбежна?
Трагедия человечества заключается в том, что в природе не существует естественных процессов обратного разложения воды и окислов железа на составляющие, когда кислород возвращался бы в атмосферу, а водород и железо оставались бы в природе в чистом виде.
Согласно заключению специалистов Римского клуба, с 1970 года вырабатываемый всей растительностью Земли кислород не компенсирует его техногенное потребление, и дефицит кислорода на Земле с каждым годом возрастает.
Если
бы такие процессы были, мы могли бы утверждать, что его объем постоянен. Но этого нет. Поэтому одной из возможных причин будущей глобальной катастрофы может быть именно безвозвратное уничтожение кислорода атмосферы водородом нефти и газа, а также окислами железа; при этом образуются трудно разлагаемые соединения, такие как ржавчина и вода.
Беда человечества состоит в том, что ученые вовремя не увидели опасность использования углеводородов и железа, добыча которых выдавалась за "прогресс".
Но уничтожение крайне редкого во Вселенной кислорода, а через него уничтожение биологической жизни - это не прогресс, а преступление перед человечеством и жизнью.
Примечание А.Колтыпина
.
Представленные в статье И.Г.Катюхина данные не могут оставить равнодушным ни одного жителя Земли. Если они верные, то человечеству, действительно, в скором времени может грозить очень серьезная экологическая катастрофа .
Специалисты, знакомые с балансом минерального сырья в недрах Земли, могут возразить. Их доводы будут примерно следующими: "Через 70-100 лет запасы нефти и газа на Земле иссякнут. Людям просто нечего будет сжигать. Значит, баланс кислорода на Земле восстановится
".
Но так ли это. Во-первых, к этому времени еще больше уменьшится (если не будет принято радикальных запретительных мер в масштабе всей планеты) количество площадей, занятых зеленой растительностью. Значит, кислорода все-таки не будет вырабатываться столько,
сколько
в предыдущие годы.
Во-вторых, пришедшие на смену двигателям, работающих на бензине, водородные двигатели (их разработка и испытание сейчас активно проводится во многих автомобилестроительных компаниях) будут нести в себе гораздо большую угрозу для дальнейшего уничтожения кислорода (эту тревогу несколько лет назад "забили" экологи многих стран мира). Дело в том, что выделяемый в процессе их эксплуатации "экологически чистый" водород будет незамедлительно реагировать с кислородом атмосферы и переводить его в не разлагаемую воду.
Одним словом проблема не уменьшится, а только усугубится. О том, насколько она серьезна, Вы можете сами судить из заключения Российской Академии наук, любезно предоставленного И.Г. Катюхиным, и из разъяснения по нему самого И.Г.Катюхина.
Заключение Российской Академии наук по материалам Катюхина И.Г
(с небольшими не существенными сокращениями)
.... Из...(представленных выше И.Г.Катюхиным данных) можно извлечь вполне разумное предостережение о глобальной экологической проблеме, с которой столкнулась современная цивилизация.
Поскольку неуклонно возрастающая энерговооруженность человечества обеспечивается, в основном, за счет сжигания ископаемого топлива (нефть, газ, уголь и т.д.), прогрессивно растет и скорость техногенного потребления атмосферного кислорода. Так, например, для сжигания 1 т природного газа необходимо израсходовать около 4 т кислорода (для нефти-около 3 т и т.д.), который, переходя в состав Н2О и СО2, теряется безвозвратно (особенно, преобразуясь в воду).
Проблема неоправданно высокого техногенного потребления кислорода поднималась нами перед научной общественностью неоднократно. Как показали оценки, проведенные совместно с сотрудниками Минприроды и Отдела лесных технологий Миннауки, ежегодное мировое техногенное потребление кислорода составляет примерно 3х10
в
10
ст.
т. Такой расход кислорода с учетом гетеротрофного дыхания не полностью компенсируется за счет фотосинтеза в фитосфере Земли, где определяющую роль играет лесная экосистема, содержащая до 70-90 % биосферного углерода. Уже сегодня дефицит кислорода составляет около 10
в
10
ст.
т/год, в результате чего запасы атмосферного кислорода неуклонно уменьшаются. Учитывая непрерывно прогрессирующий рост энергопотребления (и, соответственно, техногенного потребления кислорода), а также непрерывное хищническое уничтожение лесопокрытых территорий (в среднем лес восстанавливается лишь на 5 % вырубок), темпы уменьшения запасов кислорода в атмосфере Земли при современном состоянии дел будут возрастать. Эту роковую черту неспособности компенсировать техногенное потребление кислорода за счет фитосферного фотосинтеза наша цивилизация прошла еще в 70-е годы, когда Римский клуб констатировал нулевой баланс.
Хотя убыль запасов кислорода в атмосфере мы ощутим не в самом ближайшем будущем, уже сейчас, пока еще не слишком поздно, человечество должно проявить политическую волю и изменить свое отношение к средо - и ресурсообразующим функциям фитосферы (в основном, леса).... Каждый техногенный мегаполис (и прежде всего, Москва) должен иметь "в своей заботе" кислородную фитофабрику - лесные массивы, компенсирующие его потребности в кислороде.
Loading...