تاثیر افزایش گاز کربن دی اکسید روی دمای زمین
اصلی‌ترین فعالیت انسانی که منجر به گرمای زمین می‌شود، سوزاندن سوخت‌های فسیلی (زغال‌سنگ، نفت و گاز طبیعی) و از بین بردن جنگل‌ها است. بیشتر سوخت فسیلی در اتومبیل‌ها، کارخانه‌ها و نیروگاه‌ها به مصرف می‌رسد. سوزاندن این سوخت‌ها گازی به نام دی اکسید کربن با علامت اختصاری CO2تولید می‌کند.
کربن دی اکسید از گازهای گلخانه ایست که روند فرار گرما از جو به فضا را بسیار کند می‌کند. درختان و دیگر گیاهان در روند فتوسنتز، گاز کربن دی اکسید را از هوا جذب می‌کنند. با از بین بردن گیاهان، میزان گاز کربن دی اکسید در هوا افزایش می‌یابد. تجزیه شدن گیاهان نیز منجر به افزایش این گاز می‌شود.
افزایش دمای زمین نام پدیده‌ای است که منجر به افزایش میانگین دمای سطح زمین و اقیانوس‌ها گردیده است. طی ۱۰۰ سال گذشته، کره زمین به طور غیرطبیعی حدود ۴۱/۰ درجه سانتی‌گراد گرم‌تر شده که این موضوع دانشمندان را نگران کرده است. برخی از دانشمندان معتقدند که دهه‌های پایانی قرن بیستم، گرم‌ترین سال‌های ۴۰۰ سال اخیر بوده است. گزارش‌ها حاکی از آن است که ۱۰ مورد از گرم‌ترین سال‌های جهان تنها از سال ۱۹۹۰ تا سال ۲۰۰۷ به ثبت رسیده است که این میزان در ۱۵۰ سال گذشته بی‌سابقه بوده است.
به نظر می‌رسد فعالیت‌های صنعتی در ایجاد این مشکل بسیار مۆثر است و به گرم شدن زمین کمک می‌کند. برخی از دانشمندان معتقدند که افزایش گازهای گلخانه‌ایی عامل اصلی این افزایش دما نیست بلکه افزایش انرژی تابیده‌شده از خورشید عامل اصلی است؛ اما بیشتر کارشناسان هواشناسی تأثیر این عامل را در روند افزایش دمای عمومی کره زمین بسیار ناچیز می‌دانند.
عواقب افزایش دما
ادامه این افزایش دما آثار مخرب زیادی در بر دارد. ممکن است زندگی گیاهان و جانداران دریایی به مخاطره جدی بیفتد. زیستگاه‌های گیاهان و حیوانات دچار تغییرات اساسی می‌شوند. الگوهای آب و هوا دست خوش تغییرات می‌شوند؛ نتیجه آن وقوع سیل، خشک سالی و طوفان‌های شدید مخرب خواهد بود. افزایش دما با ذوب نمودن یخ‌های قطبی، باعث بالا آمدن سطح آب دریاها می‌شود. در مناطق خاصی از زمین، بیماری‌های انسانی گسترش می‌یابد و محصولات کشاورزی نابود می‌گردد. تکرار وقوع شرایط بحرانی آب و هوا منجر به خسارات زیادی می‌شود. تغییرات الگوهای بارش باعث افزایش سیلاب‌ها و خشک‌سالی در نواحی مختلف می‌شود. طوفان‌ها و تندبادها، بیشتر و قدرتمندتر به وقوع خواهند پیوست.
بالا آمدن سطح آب‌ها
افزایش دمای زمین
ادامه گرم شدن هوا، در طی چند قرن، مقادیر زیادی از یخ‌های موجود در سطح زمین را ذوب می‌کند. در نتیجه سطح آب‌ها در کل زمین بالاتر می‌آید. بسیاری از مناطق ساحلی ممکن است دچار سیل‌زدگی، فرسایش، از بین رفتن زمین‌های خشک و ورود آب دریاها به آب‌های شیرین شوند. بالا آمدن آب دریاها ممکن است منجر به غرق شدن شهرها، جزایر کوچک و دیگر مناطق زیستی شود. به حتم در محل‌های طبیعی مسکونی حیوانات و گیاهان تغییرات شدیدی روی می‌دهد. بسیاری از گونه‌های زیستی مشکلات زیادی برای ادامه حیات در شرایط جدید خواهند داشت. برای مثال بسیاری از گیاهان گل‌دار بدون طی کردن زمستانی سرد شکوفه نخواهند کرد.
تهدید سلامت انسان‌ها
بیماری‌های گرمسیری نظیر مالاریا و تب دنگی به مناطق زیادی شیوع پیدا می‌کند. ادامه یافتن گرما و شدت یافتن آن می‌تواند عامل مرگ و میرهای زیاد و بیماری‌های گوناگون شود. سیل و قحطی، گرسنگی و سوء تغذیه را افزایش خواهد داد. در نتیجه کارشناسان هواشناسی به دنبال افزایش بی‌رویه دما، راه‌حل‌های مختلفی برای جلوگیری از افزایش دما ارائه داده‌اند که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از: محدود کردن گاز کربن دی‌اکسید و تصفیه هوا.
محدود کردن انتشار گاز کربن دی‌اکسید
دو تکنیک تأثیرگذار برای محدود کردن تولید CO2وجود دارد:
جایگزین کردن منابع دیگر انرژی به جای سوخت‌های فسیلی.
استفاده بهتر از سوخت‌های فسیلی.
منابع انرژی جایگزین سوخت فسیلی، کربن دی اکسید تولید نمی‌کنند. این منابع شامل باد، نور خورشید، انرژی هسته‌ای و حرارت زیرزمین می‌باشند. دستگاه‌هایی به نام توربین بادی می‌توانند انرژی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند، باطری‌های خورشیدی نیز می‌توانند نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل نمایند.
نیروگاه‌های حرارت زیر زمین می‌توانند از گرمای موجود در لایه‌های زیرین خاک انرژی الکتریکی به دست آورند.
استفاده از این منابع هزینه‌های بیشتری را نسبت به سوخت‌های فسیلی در بر دارند. با این حال پیشرفت تحقیقات درباره استفاده از آن‌ها می‌تواند منجر به کاهش هزینه‌ها شود.
تصفیه هوا به دو شکل صورت‌پذیر است:
انبارهای زیرزمین یا زیر آب.
ذخیره‌سازی در گیاهان زنده.
افزایش دمای زمین
با تزریق و ورود CO2تولیدشده در صنعت به زیرزمین یا در اقیانوس می‌توان این گاز را ذخیره کرد. مناسب‌ترین مکان در اعماق زمین برای انجام این کار، انبارهای طبیعی نفت و گازی است که بیشتر ذخایر آن‌ها استخراج شده است. با ورود این گاز به این‌گونه انبارهای طبیعی، استخراج بازمانده ذخایر آن‌ها بسیار آسان‌تر می‌شود. سود ناشی از تسهیل بهره‌برداری، هزینه‌های این روش تصفیه را جبران می‌نماید.
رسوبات عمیق نمک و زغال‌سنگ نیز مکان مناسبی برای انجام ذخیره‌سازی کربن دی اکسید می‌باشند. اقیانوس‌ها می‌توانند کربن دی اکسید بیشتری ذخیره کنند اما دانشمندان هنوز موفق به تخمین آثار محیطی این ذخیره‌سازی نشده‌اند.
ذخیره‌سازی در گیاهان
گیاهان سبز به هنگام رشد، کربن دی اکسید موجود در جو را جذب می‌کنند. آن‌ها کربن موجود در کربن دی اکسید را با هیدروژن ترکیب کرده، قند ساده تولید می‌کنند و آن را در بافت خود ذخیره می‌نمایند. پس از مرگ گیاه، با تجزیه آن، گاز کربن دی اکسید از آن متساطع می‌شود. اکوسیستم هایی بازندگی گیاهی غنی، می‌توانند کربن دی اکسید بیشتری را در خود حبس نمایند.
غلظت دی اکسید کربن در جو در حدود ۲۸۰ ppm در سال ۱۸۵۰ و ۳۶۴ ppm در سال ۱۹۹۸ که عمدتاً به دلیل فعالیت های انسانی در طول و بعد از انقلاب صنعتی، که در سال ۱۸۵۰ آغاز شد وجود دارد. انسان ها مقدار دی اکسید کربن در هوا را با سوزاندن سوخت های فسیلی، تولید سیمان و با انجام پاکسازی زمین و احتراق جنگل افزایش می دهند.
- کربن دی اکسید است از کربن و اکسیژن است.
- این گاز بی رنگ و بی بو چهارمین گاز فراوان که یکنواخت در سراسر جو زمین توزیع شده است.
- موارد استفاده دی اکسید کربن عبارت از ماده سرد کننده ( یخ خشک )، کربنات آشامیدنی و خاموش کننده آتش می باشد.
- دی اکسید کربن غیر قابل اشتعال است.
- کربن راست فعال ظرفیت محدودی برای دی اکسید کربن است.
سطح CO2 نرمال
اثرات افزایش سطح CO2 در بزرگسالان در سلامت خوب را می توان خلاصه کرد:
سطح نرمال در فضای باز: ۴۵۰ – ۳۵۰ پی پی ام
سطح قابل قبول: کمتر از ۶۰۰ پی پی ام
شکایت از خشکی و بو: ۶۰۰ – ۱۰۰۰ پی پی ام
ASHRAE وOSHA استاندارد ۱۰۰۰ پی پی ام
خواب آلودگی کلی: ۱۰۰۰ – ۲۵۰۰ پی پی ام
اثرات مضر سلامتی: ۲۵۰۰ – ۵۰۰۰ پی پی ام
حداکثر غلظت مجاز در یک دوره کاری ۸ ساعته: ۵۰۰۰ پی پی ام
سطح بالای کاملا نرمال و حداکثر سطح ممکن است گاهی اوقات از زمان به زمان اتفاق افتد.
سطح شدید و خطرناک CO2
کمی مست کننده ، افزایش تنفس و ضربان قلب ، تهوع: ۳۰۰۰۰ پی پی ام
سردرد همراه با اختلال بینایی: ۵۰۰۰۰ پی پی ام
بی هوش، قرار گرفتن در معرض مرگ: ۱۰۰،۰۰۰ پی پی ام
سطح استاندارد دی اکسید کربن
توصیه استاندارد آشار در سال های۶۲ – ۱۹۸۹ عبارتند از:
کلاس های درس و اتاق کنفرانس ۱۵ CFM در ازای هر ساکن
فضای اداری و رستوران ۲۰ CFM در ازای هر ساکن
بیمارستان ۲۵ CFM در ازای هر ساکن
مشکلات زیست محیطی – اثر گلخانه ای
تروپوسفر بخش پایین تر اتمسفر در حدود ۱۰- ۱۵ کیلومتر ضخامت است در تروپوسفر گازهای به نام گازهای گلخانه ای وجود دارد وقتی نور خورشید به زمین می رسد مقداری از آن که به گرما تبدیل می شود و گازهای گلخانه ای مقداری از این گرما را جذب و آن را در نزدیکی سطح زمین به تله می اندازد به طوری که زمین گرم می شود این فرایند، معمولاً به عنوان اثر گلخانه ای شناخته شده است که چندین سال پیش کشف شده است و بعد از آن با استفاده از آزمایش های آزمایشگاهی و اندازه گیری اتمسفر تایید شده است.
زندگی ما که وجود دارد تنها به خاطر این اثر گلخانه ای طبیعی است چرا که این فرایند دمای زمین را تنظیم می کند هنگامی که اثر گلخانه ای وجود نداشته باشد تمام زمین در یخ پوشیده می شود
مقدار حرارت به دام افتاده در تروپوسفر درجه حرارت بر روی زمین را تعیین می کند مقدار حرارت در تروپوسفر بستگی به غلظت گازهای گلخانه ای در جو و مدت زمانی که این گازها در جو باقی می مانند دارد مهم ترین گازهای گلخانه ای دی اکسید کربن، CFC’s ( کلر- فلورو- کربن ها( ، اکسیدهای نیتروژن و متان می باشند.
از زمانیکه که انقلاب صنعتی در سال ۱۸۵۰ آغاز شد فرآیندهای بشری باعث انتشار گازهای گلخانه ای مانند CFC و دی اکسید کربن شده است این موجب یک مشکل زیست محیطی شده است میزان گازهای گلخانه ای در حال افزایش است لذا آب و هوای زمین در حال تغییر است به این دلیل که درجه حرارت در حال افزایش است این علاوه بر حالت غیر طبیعی در اثر گلخانه ای به عنوان گرم شدن کره زمین شناخته شده است به نظر می رسد ممکن است گرم شدن کره زمین سبب افزایش در فعالیت طوفان، ذوب یخ در قطب، جاری شدن سیل و دیگر مشکلات زیست محیطی شود. افزایش انتشار دی اکسید کربن عامل ۵۰ – ۶۰ ٪ از گرم شدن کره زمین است.
همانطوریکه بیان شد فعالیت های مختلف انسانی به انتشار گاز دی اکسید کربن کمک کرده است. از این فعالیت احتراق سوخت های فسیلی برای تولید انرژی سبب ۷۰ – ۷۵٪ از تولید گازهای گلخانه ای دی اکسید کربن، که منبع اصلی انتشار دی اکسید کربن است و ۲۰ – ۲۵٪ باقی مانده از تولید گازهای گلخانه ای توسط پاکسازی زمین و سوختن و انتشار از اگزوز موتور خودرو ایجاد می شود.
اکثر تولید گازهای گلخانه ای دی اکسید کربن حاصل از فرآیندهای صنعتی در کشورهای در حال توسعه، از جمله در ایالات متحده و اروپا گرفته شده است. با این حال، انتشار دی اکسید کربن از کشورهای در حال توسعه در حال افزایش است. در این قرن، انتشار دی اکسید کربن دو برابر و انتظار می رود افزایش آن ادامه یافته و باعث مشکلات پس از آن شود. دی اکسید کربن در اتمسفر حدود پنجاه تا دویست سال باقی می ماند.
اولین کسی که تولید گازهای گلخانه ای دی اکسید کربن را از سوزاندن سوخت های فسیلی و دیگر فرآیندهای سوزاندن که سبب گرم شدن کره زمین می شود را پیش بینی کرد سوانت آرنیوس بود که مقاله ای در تاثیر دی اکسید کربن هوا بر دمای زمین در سال ۱۸۹۶ منتشر شد.
اینکه آیا واقعاً گرم شدن کره زمین است با افزایش دی اکسید کربن در جو رخ داده است هنوز هم مورد بحث است.
