Bevezetés
A szén-dioxid egy szénatomból (C) áll, amely két oxigénatomhoz (O) kétszeresen kötődve O=C=O molekuláris vegyületet alkot, melynek kémiai jele CO2. Nincs színe vagy szaga, de a szén-dioxidnak enyhe savanyú íze van. Ez a savanykás íz a szénsavas italokban található meg, mivel a szén-dioxid adja az ilyen folyadékok pezsgését. A Földön szokásos hőmérsékleten és nyomáson a szén-dioxid gáz halmazállapotú, de folyékony és szilárd halmazállapotban is megtalálható.
A tudósok megtudták, hogy a szén-dioxid a Föld légkörében körülbelül 300-400 ppm (parts per million) arányban található. A globális éghajlat tanulmányozása során azonban a tudósok a szén-dioxid koncentrációjának évente körülbelül 0,4%-os növekedését észlelték. Ez a koncentrációnövekedés azért fontos az éghajlatváltozás tanulmányozása szempontjából, mert a tudósok azt állítják, hogy ennek a növekedésnek egy része a fosszilis tüzelőanyagok és a növényzet, például a fa, a kőolaj és a szén elégetésének köszönhető.
Történeti háttér és tudományos alapok
A flamand kémikus Johannes van Helmont (1580-1644) megfigyelte, hogy a végső tömeg kisebb, mint a kezdeti tömeg, amikor a faszén egy zárt tartályban elégett. Van Helmont
feltételezte, hogy a különbség egy láthatatlan anyag (amelyet végül szén-dioxidként azonosítottak) eltávolításából adódott.
Később Joseph Black (1728-1799) skót kémikus kréta és mészkő bontásakor egy ismeretlen anyagot – úgynevezett “rögzített levegőt” – állított elő. Általában Blacket tartják az első tudósnak, aki felfedezte a szén-dioxidot.
TUDNIVALÓ SZÓK
BIOSZFÉRIA: A Földön található összes életforma összessége és az ezek közötti kölcsönhatás.
SZÉNCIKLUS: A szén minden része (tározója) és áramlása. A körforgást általában úgy képzeljük el, mint a szén négy fő tározóját, amelyeket csereutak kötnek össze. A tározók a légkör, a szárazföldi bioszféra (általában az édesvízi rendszereket is beleértve), az óceánok és az üledékek (beleértve a fosszilis tüzelőanyagokat). A szén éves mozgása, a tározók közötti széncsere különböző kémiai, fizikai, geológiai és biológiai folyamatok miatt történik. Az óceán tartalmazza a legnagyobb szénkészletet a Föld felszíne közelében, de ennek a készletnek a nagy része nem vesz részt a légkörrel való gyors cserében.
FOSZIL KÁTVÁNYOK: Biológiai folyamatok által képződött és a földtörténeti idők során szilárd vagy folyékony ásványokká alakult tüzelőanyagok. A fosszilis tüzelőanyagok közé tartozik a szén, a kőolaj és a földgáz. A fosszilis tüzelőanyagok az emberi civilizáció időskáláján nem újulnak meg, mivel természetes újratermelődésük sok millió évet venne igénybe.
GÖLCSGÁZ: A légkör gáznemű összetevője, amely hozzájárul az üvegházhatáshoz. Az üvegházhatású gázok a napsugárzás energiájának bizonyos hullámhosszai számára átlátszóak, így mélyen behatolnak a légkörbe vagy egészen a Föld felszínéig. Az üvegházhatású gázok és a felhők megakadályozzák az infravörös sugárzás egy részének távozását, így a hő a Föld felszínének közelében reked, ahol felmelegíti az alsó légkört. A légköri gázok e természetes gátjának megváltoztatása növelheti vagy csökkentheti a Föld globális átlaghőmérsékletét.
INDUSZTRIÁLIS FORDULÁS: A 18. század közepe táján kezdődő időszak, amikor az emberek elkezdték a gőzgépeket fő energiaforrásként használni.
FOTOSZÍNHÁZ: Az a folyamat, amelynek során a zöld növények a fény segítségével szerves vegyületeket szintetizálnak szén-dioxidból és vízből. A folyamat során oxigén és víz szabadul fel. A megnövekedett széndioxidszint egyes növényeknél növelheti a nettó fotoszintézist. A növények nagyon fontos szén-dioxid-tartalékot képeznek.
RESZPIRÁCIÓ: Az a folyamat, amelynek során az állatok a raktározott táplálékot (oxigénnel történő elégetéssel) energia előállítására használják fel.
A svéd kémikus, Svante Arrhenius (1859-1927) volt az első tudós, aki a fosszilis tüzelőanyagok elégetéséből származó szén-dioxid-kibocsátásról publikált tanulmányt. Arrhenius 1896-ban publikálta “A levegőben lévő szénsavnak a talaj hőmérsékletére gyakorolt hatásáról” című írását.
Hatások és problémák
A szén-dioxid fontos szerepet játszik a szénkörforgásban, amely a szén-dioxid cseréjét jelenti a bioszféra (élőlények), a geoszféra (szárazföldek), a hidroszféra (víztestek) és a légkör (levegő) között.
A fotoszintézis során a zöld növények a szén-dioxidot és a vizet táplálékká, például oxigénné és glükózzá alakítják. Ezzel szemben a növények és az állatok a légzésnek nevezett folyamat során szén-dioxidot bocsátanak ki.
Az ember azonban mesterségesen előállított tevékenységeivel, például a fosszilis tüzelőanyagok elégetésével, az erdők kiirtásával és az üzemanyaggal hajtott járművek használatával befolyásolja a légkörbe kerülő szén-dioxid mennyiségét. Az ilyen tevékenységek miatt a légkör szén-dioxid-koncentrációja körülbelül 1850 óta, a második ipari forradalom kezdete óta folyamatosan növekszik. Az ENSZ Éghajlatváltozási Kormányközi Testülete (IPCC) jelentése szerint 1970 és 2004 között a CO2-kibocsátás növekedése mintegy 80%-kal nőtt.”
KONTEXTUSBAN: CO2 MEGKÖTÉS ÉS TÁROLÁS
“A földalatti geológiai formációkban történő CCS olyan új technológia, amely 2030-ig jelentős mértékben hozzájárulhat az éghajlatváltozás mérsékléséhez. A technikai, gazdasági és szabályozási fejlemények befolyásolni fogják a tényleges hozzájárulást.”
FORRÁS:Metz, B., et al. “IPCC, 2007: Summary for Policymakers.” In: Climate Change 2007: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change New York: Cambridge University Press. 2007.
A globális felmelegedésnek nevezett környezeti probléma az üvegházhatású gázok, például a szén-dioxid észlelt növekedése miatt aggasztja az embereket. A tudósok ezt az üvegházhatást vizsgálják, hogy kiderítsék, vajon a gleccserek és jéghegyek olvadása, a megnövekedett vihartevékenység és a normálisnál melegebb hőmérséklet a túlzott üvegházhatásnak köszönhető-e. Az IPCC előrejelzése szerint 2050-re a légkör szén-dioxid-tartalma elérheti a 450-550 ppm-et.
Szénkörforgás; szén-dioxid-koncentráció; éghajlatváltozás; üvegházhatás; üvegházhatású gázok; az éghajlatváltozással foglalkozó kormányközi munkacsoport (IPCC).
BIBLIOGRÁFIA
könyvek
Gunter, Valerie Jan. Volatile Places: A közösségek és környezeti viták szociológiája. Thousand Oaks, CA: Pine Forge Press, 2007.
Mackenzie, Fred T. Carbon in the Geobiosphere: Earth’s Outer Shell. Dordrecht, Hollandia: Springer, 2006.
National Academy of Engineering, National Research Council of the National Academies. The Carbon Dioxide Dilemma: Promising Technologies and Policies. Washington, DC: National Academies Press, 2003.
Web Sites
“Contributions of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the Intergovermental Panel on Climate Change”. Intergovermental Panel on Climate Change, 2007. május 4. < http://www.ipcc.h/SPM040507.pdf> (hozzáférés: 2007. november 5.)
.