องค์ประกอบทางเคมี

ชั้นบรรยากาศของโลกเกิดขึ้นจากการปล่อยก๊าซระหว่างการระเบิดของภูเขาไฟ ด้วยการถือกำเนิดของมหาสมุทรและชีวมณฑล ก๊าซดังกล่าวก่อตัวขึ้นจากการแลกเปลี่ยนก๊าซกับน้ำ พืช สัตว์ และผลผลิตจากการย่อยสลายในดินและหนองน้ำ

ปัจจุบันชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยก๊าซและสิ่งสกปรกต่างๆ เป็นหลัก (ฝุ่น หยดน้ำ ผลึกน้ำแข็ง เกลือทะเล ผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้)

ความเข้มข้นของก๊าซที่ประกอบเป็นบรรยากาศแทบจะคงที่ ยกเว้นน้ำ (H 2 O) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2)

นอกจากก๊าซที่ระบุในตารางแล้ว บรรยากาศยังประกอบด้วย SO 2, NH 3, CO, โอโซน, ไฮโดรคาร์บอน, HCl, HF, ไอปรอท, I 2 รวมถึง NO และก๊าซอื่น ๆ อีกมากมายในปริมาณเล็กน้อย โทรโพสเฟียร์ประกอบด้วยอนุภาคของแข็งและของเหลวแขวนลอย (ละอองลอย) จำนวนมากอย่างต่อเนื่อง

คาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของโลกณ ปี 2554 มีจำนวน 392 ppm หรือ 0.0392% บทบาทของคาร์บอนไดออกไซด์ ( คาร์บอนไดออกไซด์ 2 ไดออกไซด์หรือ คาร์บอนไดออกไซด์) ในชีวิตของชีวมณฑลประกอบด้วยการรักษากระบวนการสังเคราะห์แสงเป็นหลักซึ่งดำเนินการโดยพืช เนื่องจากก๊าซเรือนกระจก คาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศส่งผลต่อการแลกเปลี่ยนความร้อนของโลกกับพื้นที่โดยรอบ ปิดกั้นความร้อนที่แผ่รังสีซ้ำที่ความถี่ต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และมีส่วนร่วมในการกำหนดสภาพอากาศของดาวเคราะห์ด้วย

เนื่องจากมนุษยชาติมีการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นเชื้อเพลิงอย่างแข็งขัน ความเข้มข้นของก๊าซนี้ในชั้นบรรยากาศจึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว อิทธิพลของมนุษย์ที่มีต่อความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นเป็นครั้งแรกตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 19 ตั้งแต่นั้นมา อัตราการเติบโตก็เพิ่มขึ้น และในช่วงปลายทศวรรษ 2000 ก็เกิดขึ้นในอัตรา 2.20 ± 0.01 ppm/ปี หรือ 1.7% ต่อปี จากการศึกษาแยกกัน ระดับปัจจุบันของ CO 2 ในชั้นบรรยากาศสูงที่สุดในรอบ 800,000 ปีที่ผ่านมา และอาจเป็นไปได้ในช่วง 20 ล้านปีที่ผ่านมา

บทบาทต่อภาวะเรือนกระจก

แม้ว่าความเข้มข้นในอากาศจะค่อนข้างต่ำ แต่ CO 2 ก็เป็นองค์ประกอบสำคัญของชั้นบรรยากาศของโลก เพราะมันดูดซับและปล่อยรังสีอินฟราเรดอีกครั้งที่ความยาวคลื่นต่างๆ รวมถึงความยาวคลื่น 4.26 μm (โหมดการสั่นสะเทือน - การยืดโมเลกุลแบบอสมมาตร) และ 14.99 μm (ความผันผวนของแรงดัดงอ) กระบวนการนี้กำจัดหรือลดรังสีจากโลกสู่อวกาศที่ความยาวคลื่นเหล่านี้ ส่งผลให้เกิดภาวะเรือนกระจก การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของ CO 2 ในบรรยากาศในปัจจุบันสะท้อนให้เห็นในแถบการดูดกลืนแสง โดยที่อิทธิพลในปัจจุบันต่อสเปกตรัมการปล่อยก๊าซใหม่ของโลกทำให้เกิดการดูดซับเพียงบางส่วนเท่านั้น

นอกจากคุณสมบัติเรือนกระจกของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แล้ว ยังเป็นก๊าซที่หนักกว่าเมื่อเทียบกับอากาศอีกด้วย เนื่องจากมวลโมลาร์สัมพัทธ์เฉลี่ยของอากาศคือ 28.98 กรัม/โมล และมวลโมลาร์ของ CO 2 เท่ากับ 44.01 กรัม/โมล การเพิ่มขึ้นของสัดส่วนของคาร์บอนไดออกไซด์ทำให้ความหนาแน่นของอากาศเพิ่มขึ้น และด้วยเหตุนี้ การเปลี่ยนแปลงใน โปรไฟล์แรงกดขึ้นอยู่กับความสูง เนื่องจากธรรมชาติทางกายภาพของปรากฏการณ์เรือนกระจก การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของบรรยากาศส่งผลให้อุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ยเพิ่มขึ้น

โดยรวมแล้ว ความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นจากระดับก่อนยุคอุตสาหกรรมที่ 280 ppm เป็นระดับสมัยใหม่ที่ 392 ppm เทียบเท่ากับการปล่อยพลังงานเพิ่มเติม 1.8 วัตต์ต่อตารางเมตรของพื้นผิวดาวเคราะห์ ก๊าซนี้ยังมีคุณสมบัติเฉพาะตัวของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในระยะยาว ซึ่งเมื่อการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เป็นสาเหตุยุติลง จะยังคงคงที่เป็นเวลาถึงพันปีเป็นส่วนใหญ่ ก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ เช่น มีเธนและไนตรัสออกไซด์ จะดำรงอยู่ในชั้นบรรยากาศอย่างอิสระในช่วงเวลาที่สั้นกว่า

แหล่งที่มาของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

แหล่งที่มาตามธรรมชาติของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ ได้แก่ การระเบิดของภูเขาไฟ การเผาไหม้ของสารอินทรีย์ในอากาศ และการหายใจของตัวแทนของสัตว์โลก (สิ่งมีชีวิตแบบแอโรบิก) ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ยังผลิตโดยจุลินทรีย์บางชนิดอันเป็นผลมาจากกระบวนการหมัก การหายใจของเซลล์ และในกระบวนการสลายสารอินทรีย์ที่ตกค้างในอากาศ แหล่งที่มาของมนุษย์ในการปล่อย CO 2 สู่ชั้นบรรยากาศ ได้แก่ การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อผลิตความร้อน ผลิตกระแสไฟฟ้า และการขนส่งผู้คนและสินค้า กิจกรรมทางอุตสาหกรรมบางอย่าง เช่น การผลิตปูนซีเมนต์และการกำจัดก๊าซโดยการเผา ทำให้เกิดการปล่อยก๊าซ CO 2 อย่างมีนัยสำคัญ

พืชจะเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นให้เป็นคาร์โบไฮเดรตในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งดำเนินการผ่านเม็ดสีคลอโรฟิลล์ซึ่งใช้พลังงานจากรังสีดวงอาทิตย์ ก๊าซและออกซิเจนที่เกิดขึ้นจะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศของโลกและนำไปใช้ในการหายใจของสิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิคและพืชอื่นๆ ซึ่งก่อให้เกิดวัฏจักรคาร์บอน

การปล่อยก๊าซเรือนกระจกโดยมนุษย์

การปล่อยก๊าซคาร์บอนสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากกิจกรรมทางอุตสาหกรรม กิจกรรมในช่วง พ.ศ. 2343 – 2547

ด้วยการมาถึงของการปฏิวัติอุตสาหกรรมในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่ชั้นบรรยากาศโดยมนุษย์เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งนำไปสู่ความไม่สมดุลในวัฏจักรคาร์บอนและความเข้มข้นของ CO 2 เพิ่มขึ้น ปัจจุบัน ประมาณ 57% ของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มนุษย์ผลิตโดยถูกกำจัดออกจากชั้นบรรยากาศโดยพืชและมหาสมุทร อัตราส่วนของการเพิ่มขึ้นของปริมาณ CO 2 ในชั้นบรรยากาศต่อปริมาณ CO 2 ที่ปล่อยออกมาทั้งหมดมีค่าคงที่ประมาณ 45% และผ่านความผันผวนและความผันผวนในระยะสั้นในระยะเวลาห้าปี

การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ เป็นสาเหตุหลักของการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการกระทำของมนุษย์ โดยการตัดไม้ทำลายป่าเป็นสาเหตุหลักอันดับที่สอง ในปี 2551 การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลปล่อยคาร์บอน 8.67 พันล้านตันสู่ชั้นบรรยากาศ (31.8 พันล้านตันของ CO2) เพิ่มขึ้นจากการปล่อยก๊าซคาร์บอน 6.14 พันล้านตันต่อปีในปี 1990 การเปลี่ยนป่าไม้ไปใช้ที่ดินส่งผลให้คาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้น เทียบเท่ากับการเผาไหม้ถ่านหิน 1.2 พันล้านตันในปี พ.ศ. 2551 (1.64 พันล้านตันในปี พ.ศ. 2533) การเพิ่มขึ้นสะสมในช่วง 18 ปีคือ 3% ของวงจร CO 2 ตามธรรมชาติประจำปี ซึ่งเพียงพอแล้วที่จะทำให้ระบบไม่สมดุลและทำให้ระดับ CO 2 เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ค่อยๆ สะสมในชั้นบรรยากาศ และในปี 2552 ความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ก็สูงกว่าระดับก่อนยุคอุตสาหกรรมถึง 39%

ดังนั้น แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่า (ณ ปี 2011) การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากกิจกรรมของมนุษย์ทั้งหมดจะไม่เกิน 8% ของรอบปีตามธรรมชาติ แต่ก็มีความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากไม่เพียงแต่ระดับการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการกระทำของมนุษย์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องใน ระดับการปล่อยก๊าซในช่วงเวลาหนึ่ง

1 มนุษย์และสภาพอากาศ

2 การแนะนำ.

ความสัมพันธ์ระหว่างการใช้พลังงาน กิจกรรมทางเศรษฐกิจ และรายได้ ในบรรยากาศ

การใช้พลังงานและการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

3 คาร์บอนในธรรมชาติ

ไอโซโทปคาร์บอน

4 คาร์บอนในชั้นบรรยากาศ

คาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ

คาร์บอนในดิน

5 การคาดการณ์ความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศในอนาคต ข้อสรุปหลัก

6 บรรณานุกรม.

การแนะนำ.

กิจกรรมของมนุษย์ได้มาถึงระดับของการพัฒนาแล้วซึ่งอิทธิพลที่มีต่อธรรมชาติกำลังกลายเป็นระดับโลก ระบบธรรมชาติ เช่น ชั้นบรรยากาศ ผืนดิน มหาสมุทร ตลอดจนสิ่งมีชีวิตบนโลกโดยรวมล้วนอยู่ภายใต้อิทธิพลเหล่านี้ เป็นที่ทราบกันว่าในช่วงศตวรรษที่ผ่านมาเนื้อหาของส่วนประกอบก๊าซบางชนิดในชั้นบรรยากาศ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ () ไนตรัสออกไซด์ () มีเทน () และโอโซนโทรโพสเฟียร์ () เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ก๊าซอื่นๆ ที่ไม่ใช่ส่วนประกอบตามธรรมชาติของระบบนิเวศโลกก็เข้าสู่ชั้นบรรยากาศด้วย สารหลักคือคลอโรฟลูออโรคาร์บอน ก๊าซติดตามเหล่านี้ดูดซับและปล่อยรังสีจึงสามารถมีอิทธิพลต่อสภาพอากาศของโลกได้ ก๊าซทั้งหมดนี้รวมกันเรียกว่าก๊าซเรือนกระจก

แนวคิดที่ว่าสภาพอากาศอาจเปลี่ยนแปลงอันเป็นผลมาจากการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศไม่ปรากฏเมื่อเร็วๆ นี้ อาร์เรเนียสชี้ให้เห็นว่าการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลสามารถเพิ่มความเข้มข้นของชั้นบรรยากาศ และด้วยเหตุนี้จึงเปลี่ยนสมดุลการแผ่รังสีของโลก ตอนนี้เรารู้โดยประมาณแล้วว่ามีการเติมเข้าไปในชั้นบรรยากาศเท่าใดเนื่องจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลและการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน (การตัดไม้ทำลายป่าและการขยายตัวทางการเกษตร) และการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นในชั้นบรรยากาศที่สังเกตได้สามารถเชื่อมโยงกับกิจกรรมของมนุษย์

กลไกที่มีอิทธิพลต่อสภาพภูมิอากาศเรียกว่าภาวะเรือนกระจก แม้ว่าจะโปร่งใสต่อรังสีดวงอาทิตย์คลื่นสั้น แต่ก๊าซนี้จะดูดซับรังสีคลื่นยาวออกจากพื้นผิวโลกและแผ่พลังงานที่ดูดซับไปทุกทิศทาง ผลจากผลกระทบนี้ ความเข้มข้นของชั้นบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้พื้นผิวโลกและบรรยากาศชั้นล่างร้อนขึ้น ความเข้มข้นของบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องอาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก ดังนั้นการทำนายความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอนาคตจึงเป็นงานที่สำคัญ

การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่ชั้นบรรยากาศ

อันเป็นผลมาจากอุตสาหกรรม

การปล่อยมลพิษ

แหล่งที่มาหลักของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากมนุษย์คือการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีคาร์บอนทุกชนิด ในปัจจุบัน การพัฒนาเศรษฐกิจมักเกี่ยวข้องกับการเพิ่มอุตสาหกรรม ในอดีต การเติบโตทางเศรษฐกิจขึ้นอยู่กับแหล่งพลังงานที่มีอยู่และปริมาณเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ถูกเผา ข้อมูลการพัฒนาเศรษฐกิจและพลังงานของประเทศส่วนใหญ่ในช่วงปี พ.ศ. 2403-2516 สิ่งเหล่านี้บ่งชี้ไม่เพียงแต่การเติบโตทางเศรษฐกิจ แต่ยังรวมถึงการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นอีกด้วย อย่างไรก็ตาม สิ่งหนึ่งไม่ได้เป็นผลมาจากอีกสิ่งหนึ่ง ตั้งแต่ปี 1973 เป็นต้นมา หลายประเทศพบว่าต้นทุนพลังงานเฉพาะลดลง ในขณะที่ราคาพลังงานที่แท้จริงกลับสูงขึ้น การศึกษาล่าสุดเกี่ยวกับการใช้พลังงานทางอุตสาหกรรมในสหรัฐอเมริกาแสดงให้เห็นว่าตั้งแต่ปี 1920 อัตราส่วนของพลังงานป้อนเข้าปฐมภูมิต่อความเทียบเท่าทางเศรษฐกิจของสินค้าที่ผลิตได้ลดลงอย่างต่อเนื่อง การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเกิดขึ้นได้จากการปรับปรุงเทคโนโลยีอุตสาหกรรม ยานพาหนะ และการออกแบบอาคาร นอกจากนี้ ในหลายประเทศอุตสาหกรรมมีการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างเศรษฐกิจ แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงจากการพัฒนาวัตถุดิบและอุตสาหกรรมแปรรูปไปสู่การขยายตัวของอุตสาหกรรมที่ผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

ระดับการใช้พลังงานขั้นต่ำต่อหัวในปัจจุบันที่จำเป็นเพื่อตอบสนองความต้องการทางการแพทย์ การศึกษา และการพักผ่อนหย่อนใจจะแตกต่างกันไปอย่างมากในแต่ละภูมิภาคและในแต่ละประเทศ ในประเทศกำลังพัฒนาหลายประเทศ การบริโภคเชื้อเพลิงคุณภาพสูงต่อหัวที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญถือเป็นสิ่งสำคัญในการบรรลุมาตรฐานการครองชีพที่สูงขึ้น ขณะนี้ดูเหมือนว่าการเติบโตทางเศรษฐกิจอย่างต่อเนื่องและการบรรลุมาตรฐานการครองชีพที่ต้องการจะไม่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานต่อหัว แต่กระบวนการนี้ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอ

สันนิษฐานได้ว่าก่อนกลางศตวรรษหน้าเศรษฐกิจของประเทศส่วนใหญ่จะสามารถปรับตัวตามราคาพลังงานที่เพิ่มขึ้นโดยลดความต้องการแรงงานและทรัพยากรประเภทอื่น ๆ พร้อมทั้งเพิ่มความเร็วในการประมวลผลและส่งข้อมูล หรืออาจเปลี่ยนโครงสร้างสมดุลทางเศรษฐกิจระหว่างการผลิตสินค้าและการให้บริการ ดังนั้นการเลือกกลยุทธ์การพัฒนาพลังงานโดยการใช้ถ่านหินหรือเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในระบบพลังงานอย่างน้อยหนึ่งส่วนจะเป็นตัวกำหนดอัตราการปล่อยก๊าซทางอุตสาหกรรมโดยตรง

การใช้พลังงานและการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

คาร์บอนไดออกไซด์.

พลังงานไม่ได้ผลิตขึ้นเพื่อประโยชน์ในการผลิตพลังงาน ในประเทศอุตสาหกรรม พลังงานส่วนใหญ่ที่สร้างขึ้นมาจากอุตสาหกรรม การขนส่ง และการทำความร้อนและความเย็นในอาคาร การศึกษาล่าสุดหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าระดับการใช้พลังงานในปัจจุบันในประเทศอุตสาหกรรมสามารถลดลงได้อย่างมากผ่านการใช้เทคโนโลยีประหยัดพลังงาน มีการคำนวณว่าหากสหรัฐอเมริกาเปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยีที่ใช้พลังงานน้อยที่สุดในการผลิตสินค้าและบริการสำหรับปริมาณการผลิตเท่ากัน ปริมาณที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศจะลดลง 25% ผลการลดการปล่อยก๊าซทั่วโลกจะอยู่ที่ 7% ผลที่คล้ายกันนี้จะเกิดขึ้นในประเทศอุตสาหกรรมอื่นๆ การลดอัตราการปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศเพิ่มเติมสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนโครงสร้างของเศรษฐกิจอันเป็นผลมาจากการแนะนำวิธีการผลิตสินค้าที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและการปรับปรุงการให้บริการแก่ประชากร

คาร์บอนในธรรมชาติ

ในบรรดาองค์ประกอบทางเคมีจำนวนมากซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะมีชีวิตอยู่บนโลกคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลักการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารอินทรีย์มีความเกี่ยวข้องกับความสามารถของอะตอมคาร์บอนในการสร้างโซ่และวงแหวนโควาเลนต์ยาว วัฏจักรคาร์บอนทางชีวชีวเคมีมีความซับซ้อนมากตามธรรมชาติ เนื่องจากไม่เพียงเกี่ยวข้องกับการทำงานของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดบนโลกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการถ่ายโอนสารอนินทรีย์ทั้งระหว่างและภายในแหล่งกักเก็บคาร์บอนต่างๆ แหล่งกักเก็บคาร์บอนหลัก ได้แก่ ชั้นบรรยากาศ ชีวมวลภาคพื้นทวีป รวมถึงดิน ไฮโดรสเฟียร์ที่มีสิ่งมีชีวิตในทะเล และเปลือกโลก ในช่วงสองศตวรรษที่ผ่านมา การเปลี่ยนแปลงของการไหลของคาร์บอนเกิดขึ้นในระบบบรรยากาศ - ชีวมณฑล - ไฮโดรสเฟียร์ ซึ่งมีความเข้มข้นประมาณลำดับความสำคัญที่มากกว่าความเข้มของกระบวนการทางธรณีวิทยาในการถ่ายโอนองค์ประกอบนี้ ด้วยเหตุผลนี้ เราจึงควรจำกัดตัวเองอยู่เพียงการวิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์ภายในระบบนี้ รวมถึงดินด้วย

สารประกอบและปฏิกิริยาเคมีพื้นฐาน

ทราบสารประกอบคาร์บอนมากกว่าหนึ่งล้านชนิด ซึ่งหลายพันชนิดเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางชีววิทยา อะตอมของคาร์บอนสามารถอยู่ในสถานะออกซิเดชันที่เป็นไปได้หนึ่งในเก้า: +IV ถึง -IV ปรากฏการณ์ที่พบบ่อยที่สุดคือการเกิดออกซิเดชันโดยสมบูรณ์ เช่น +IV ตัวอย่างของสารประกอบดังกล่าวรวมถึงและ คาร์บอนมากกว่า 99% ในบรรยากาศมีอยู่ในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนประมาณ 97% ในมหาสมุทรมีอยู่ในรูปแบบที่ละลาย () และในเปลือกโลก - อยู่ในรูปแบบของแร่ธาตุ ตัวอย่างของสถานะออกซิเดชัน +II คือส่วนประกอบก๊าซขนาดเล็กในบรรยากาศ ซึ่งออกซิไดซ์ค่อนข้างเร็ว ธาตุคาร์บอนมีอยู่ในชั้นบรรยากาศในปริมาณเล็กน้อยในรูปของกราไฟท์และเพชร และในดินในรูปของถ่าน การดูดซึมของคาร์บอนผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงส่งผลให้เกิดการก่อตัวของคาร์บอนรีดิวซ์ซึ่งมีอยู่ในสิ่งมีชีวิต สารอินทรีย์ที่ตายแล้วในดิน ในตะกอนชั้นบนในรูปของถ่านหิน น้ำมันและก๊าซที่ฝังอยู่ลึกมาก และใน เปลือกโลกในรูปของคาร์บอนภายใต้ออกซิไดซ์ที่กระจายตัว สารประกอบก๊าซบางชนิดที่มีคาร์บอนภายใต้ออกซิไดซ์โดยเฉพาะมีเทน จะเข้าสู่บรรยากาศในระหว่างการรีดักชันของสารที่เกิดขึ้นในกระบวนการไร้ออกซิเจน แม้ว่าการสลายตัวของแบคทีเรียจะทำให้เกิดสารประกอบก๊าซหลายชนิด แต่พวกมันก็ออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วและถือว่าเข้าสู่ระบบได้ ข้อยกเว้นคือมีเธน เนื่องจากมีส่วนทำให้เกิดภาวะเรือนกระจกด้วย มหาสมุทรมีสารประกอบคาร์บอนอินทรีย์ที่ละลายอยู่จำนวนมาก ซึ่งกระบวนการออกซิเดชันยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด

ไอโซโทปคาร์บอน

มีไอโซโทปของคาร์บอนที่รู้จักอยู่เจ็ดชนิดในธรรมชาติ ซึ่งมีสามไอโซโทปที่มีบทบาทสำคัญ สองอัน - และ - มีความเสถียร และหนึ่งอัน - มีกัมมันตภาพรังสีโดยมีครึ่งชีวิต 5,730 ปี ความจำเป็นในการศึกษาไอโซโทปคาร์บอนต่างๆ เกิดจากการที่อัตราการถ่ายโอนของสารประกอบคาร์บอนและสภาวะสมดุลในปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับไอโซโทปของคาร์บอนที่สารประกอบเหล่านี้มีอยู่ ด้วยเหตุนี้ จึงสังเกตการกระจายตัวของไอโซโทปคาร์บอนเสถียรที่แตกต่างกันในธรรมชาติ การกระจายตัวของไอโซโทปนั้นขึ้นอยู่กับการก่อตัวของปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกี่ยวข้องกับนิวตรอนและอะตอมไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศ และอีกด้านหนึ่งขึ้นอยู่กับการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี

คาร์บอนในชั้นบรรยากาศ

การวัดปริมาณบรรยากาศอย่างระมัดระวังเริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2500 โดยการสังหารที่หอดูดาวเมานาโลอา การตรวจวัดปริมาณบรรยากาศเป็นประจำยังดำเนินการที่สถานีอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งด้วย จากการวิเคราะห์ข้อสังเกต เราสามารถสรุปได้ว่าการแปรผันของความเข้มข้นในแต่ละปีมีสาเหตุหลักมาจากการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลในวงจรการสังเคราะห์ด้วยแสงและการทำลายพืชบนบก มันยังได้รับอิทธิพลจากความแปรผันของอุณหภูมิพื้นผิวมหาสมุทรในแต่ละปี แม้จะในระดับที่น้อยกว่า ซึ่งขึ้นอยู่กับความสามารถในการละลายของน้ำทะเลด้วย ปัจจัยที่สามและอาจมีความสำคัญน้อยที่สุดคืออัตราการสังเคราะห์แสงต่อปีในมหาสมุทร ปริมาณบรรยากาศโดยเฉลี่ยในแต่ละปีจะสูงขึ้นเล็กน้อยในซีกโลกเหนือ เนื่องจากแหล่งที่มาของปัจจัยที่มนุษย์สร้างขึ้นส่วนใหญ่อยู่ในซีกโลกเหนือ นอกจากนี้ยังพบการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยระหว่างปีในเนื้อหาซึ่งอาจถูกกำหนดโดยลักษณะของการไหลเวียนทั่วไปของบรรยากาศ จากข้อมูลที่มีอยู่เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของบรรยากาศ ข้อมูลการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นในบรรยากาศอย่างสม่ำเสมอที่สังเกตได้ในช่วง 25 ปีที่ผ่านมามีความสำคัญอันดับแรก ตามกฎแล้วการวัดคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศก่อนหน้านี้ (เริ่มตั้งแต่กลางศตวรรษที่ผ่านมา) ยังไม่สมบูรณ์เพียงพอ เก็บตัวอย่างอากาศโดยไม่ได้รับการดูแลที่จำเป็น และไม่มีการประเมินความไม่แน่นอนของผลลัพธ์ ด้วยการวิเคราะห์องค์ประกอบของฟองอากาศจากแกนน้ำแข็ง ทำให้สามารถรับข้อมูลในช่วงปี 1750 ถึง 1960 ได้ นอกจากนี้ยังพบว่าค่าความเข้มข้นของบรรยากาศในช่วงทศวรรษที่ 50 ที่กำหนดโดยการวิเคราะห์การรวมตัวของธารน้ำแข็งในอากาศนั้นสอดคล้องกับข้อมูลจากหอดูดาว Mauna Loa ความเข้มข้นในช่วงปี 1750-1800 กลายเป็นเกือบ 280 ล้านคน หลังจากนั้นเริ่มเติบโตอย่างช้าๆ และในปี 1984 ก็มีจำนวน 3431 ล้านคน

คาร์บอนในดิน

ตามการประมาณการต่างๆ ปริมาณคาร์บอนทั้งหมดอยู่ที่ประมาณ

G.S. ความไม่แน่นอนหลักของการประมาณการที่มีอยู่นั้นเนื่องมาจากความไม่เพียงพอของข้อมูลเกี่ยวกับพื้นที่และปริมาณคาร์บอนในพื้นที่พรุของโลก

การสลายตัวของคาร์บอนที่ช้าลงในดินที่มีอากาศเย็นส่งผลให้ความเข้มข้นของคาร์บอนในดิน (ต่อพื้นที่ผิว) ในป่าเหนือและชุมชนสมุนไพรละติจูดกลางเพิ่มมากขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับระบบนิเวศเขตร้อน อย่างไรก็ตาม เศษซากที่เข้าไปในแหล่งกักเก็บดินในแต่ละปีจะมีเพียงเล็กน้อย (เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์หรือน้อยกว่านั้น) ที่ยังคงอยู่ในนั้นเป็นเวลานาน สารอินทรีย์ที่ตายแล้วส่วนใหญ่จะออกซิไดซ์ภายในเวลาไม่กี่ปี ในเชอร์โนเซม คาร์บอนขยะประมาณ 98% มีเวลาหมุนเวียนประมาณ 5 เดือน และคาร์บอนขยะ 2% ยังคงอยู่ในดินโดยเฉลี่ย 500-1,000 ปี คุณลักษณะที่เป็นลักษณะเฉพาะของกระบวนการก่อรูปดินยังแสดงให้เห็นด้วยความจริงที่ว่าอายุของดินในละติจูดกลางซึ่งกำหนดโดยวิธีไอโซโทปรังสีนั้นมีตั้งแต่หลายร้อยถึงพันปีหรือมากกว่านั้น อย่างไรก็ตาม อัตราการสลายตัวของอินทรียวัตถุระหว่างการเปลี่ยนแปลงที่ดินที่พืชพรรณธรรมชาติครอบครองเป็นพื้นที่เกษตรกรรมนั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่น มีข้อเสนอแนะว่า 50% ของคาร์บอนอินทรีย์ในดินที่ใช้ในการเกษตรในอเมริกาเหนืออาจสูญเสียไปจากการเกิดออกซิเดชันเนื่องจากดินเหล่านี้เริ่มถูกนำมาใช้ประโยชน์ก่อนหรือต้นศตวรรษที่ผ่านมา

การเปลี่ยนแปลงปริมาณคาร์บอน

ทวีป ระบบนิเวศ

ในช่วง 200 ปีที่ผ่านมา มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในระบบนิเวศของทวีปอันเป็นผลมาจากแรงกดดันที่เพิ่มขึ้นจากมานุษยวิทยา เมื่อที่ดินที่ครอบครองโดยป่าไม้และชุมชนสมุนไพรถูกแปลงเป็นพื้นที่เกษตรกรรม สารอินทรีย์ เช่น สิ่งมีชีวิตของพืชและอินทรียวัตถุที่ตายแล้วของดินจะถูกออกซิไดซ์และเข้าสู่ชั้นบรรยากาศในรูปแบบ ธาตุคาร์บอนบางชนิดอาจถูกฝังอยู่ในดินเป็นถ่าน (เป็นเศษซากป่า) และกำจัดออกจากการหมุนเวียนอย่างรวดเร็วในวัฏจักรคาร์บอน ปริมาณคาร์บอนในองค์ประกอบระบบนิเวศที่แตกต่างกันจะแตกต่างกันไปเนื่องจากการฟื้นตัวและการทำลายอินทรียวัตถุขึ้นอยู่กับละติจูดและชนิดของพืชพรรณ

มีการศึกษาจำนวนมากเพื่อแก้ไขความไม่แน่นอนในปัจจุบันในการประมาณการเปลี่ยนแปลงของปริมาณคาร์บอนในระบบนิเวศของทวีป จากการศึกษาเหล่านี้สรุปได้ว่าการปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศระหว่างปี พ.ศ. 2403 ถึง พ.ศ. 2523 เป็น g.C และในปี 1980 ปริมาณการปล่อยคาร์บอนทางชีวภาพก็เท่ากับ กรัม C/ปี นอกจากนี้ การเพิ่มความเข้มข้นในชั้นบรรยากาศและการปล่อยมลพิษ เช่น และ อาจส่งผลต่อความเข้มข้นของการสังเคราะห์ด้วยแสงและการทำลายอินทรียวัตถุในระบบนิเวศของทวีป เห็นได้ชัดว่าความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นในบรรยากาศ การเพิ่มขึ้นนี้มีแนวโน้มที่จะจำกัดอยู่ในพืชผลทางการเกษตร และในระบบนิเวศตามธรรมชาติของทวีป ประสิทธิภาพการใช้น้ำที่ดีขึ้นอาจนำไปสู่การผลิตอินทรียวัตถุที่เพิ่มขึ้น

การคาดการณ์ความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

ก๊าซในชั้นบรรยากาศในอนาคต

ข้อสรุปหลัก

ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา มีการสร้างแบบจำลองจำนวนมากของวัฏจักรคาร์บอนทั่วโลกซึ่งดูเหมือนจะไม่เหมาะสมที่จะพิจารณาในงานนี้เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่ามันค่อนข้างซับซ้อนและมีขนาดใหญ่ ให้เราพิจารณาข้อสรุปหลักสั้น ๆ เท่านั้น สถานการณ์ต่างๆ ที่ใช้ในการพยากรณ์ระดับบรรยากาศในอนาคตก็ให้ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกัน ด้านล่างนี้เป็นความพยายามที่จะสรุปความรู้และสมมติฐานในปัจจุบันของเราเกี่ยวกับปัญหาการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของบรรยากาศโดยมนุษย์

· ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2403 ถึง พ.ศ. 2527 ได้เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ g. เนื่องจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล อัตราการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในปัจจุบัน (ณ ปี 1984) เท่ากับ g. C/ปี

· ในช่วงเวลาเดียวกัน มีการปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศเนื่องจากการตัดไม้ทำลายป่าและการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน g. C ความเข้มข้นของการบริโภคนี้ปัจจุบันเท่ากับ กรัม C/ปี

· ตั้งแต่กลางศตวรรษที่ผ่านมา ความเข้มข้นในบรรยากาศเพิ่มขึ้นจากหนึ่งล้านคนในปี พ.ศ. 2527

· ลักษณะพื้นฐานของวัฏจักรคาร์บอนทั่วโลกเป็นที่เข้าใจกันดี เป็นไปได้ที่จะสร้างแบบจำลองเชิงปริมาณที่สามารถใช้เป็นพื้นฐานในการพยากรณ์การเติบโตของความเข้มข้นของบรรยากาศโดยใช้สถานการณ์การปล่อยก๊าซเรือนกระจกบางอย่าง

· ความไม่แน่นอนในการพยากรณ์การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นในอนาคตที่อาจเกิดขึ้นจากสถานการณ์การปล่อยก๊าซเรือนกระจกนั้นน้อยกว่าความไม่แน่นอนในสถานการณ์การปล่อยก๊าซเรือนกระจกอย่างมีนัยสำคัญ

· หากความเข้มข้นของการปล่อยก๊าซบรรยากาศยังคงคงที่ตลอดสี่ทศวรรษข้างหน้าหรือเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ (ไม่เกิน 0.5% ต่อปี) และในอนาคตอันไกลโพ้นจะเติบโตอย่างช้าๆ เช่นกัน เมื่อนั้นภายในสิ้นศตวรรษที่ 21 ความเข้มข้นของบรรยากาศจะ ประมาณ 440 ppm. เช่น สูงกว่าระดับก่อนอุตสาหกรรมไม่เกิน 60%

· หากความเข้มข้นของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในอีกสี่ทศวรรษข้างหน้าเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ย 1-2% ต่อปี เช่น เช่นเดียวกับที่เพิ่มขึ้นตั้งแต่ปี 1973 ถึงปัจจุบัน และในอนาคตอันไกลโพ้น อัตราการเติบโตของมันจะช้าลง จากนั้นปริมาณในชั้นบรรยากาศก็จะเพิ่มขึ้นสองเท่าเมื่อเทียบกับระดับก่อนยุคอุตสาหกรรมภายในสิ้นศตวรรษที่ 21

โซดา ภูเขาไฟ ดาวศุกร์ ตู้เย็น - มีอะไรเหมือนกัน? คาร์บอนไดออกไซด์. เราได้รวบรวมข้อมูลที่น่าสนใจที่สุดเกี่ยวกับหนึ่งในสารประกอบทางเคมีที่สำคัญที่สุดในโลกมาให้คุณ

คาร์บอนไดออกไซด์คืออะไร

คาร์บอนไดออกไซด์เป็นที่รู้จักส่วนใหญ่อยู่ในสถานะก๊าซเช่น เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยสูตรเคมีอย่างง่าย CO2 ในรูปแบบนี้จะมีอยู่ภายใต้สภาวะปกติ - ที่ความดันบรรยากาศและอุณหภูมิ "ปกติ" แต่ที่ความดันที่เพิ่มขึ้น ซึ่งมากกว่า 5,850 kPa (เช่น ความดันที่ระดับความลึกของทะเลประมาณ 600 เมตร) ก๊าซนี้จะกลายเป็นของเหลว และเมื่อเย็นลงอย่างมาก (ลบ 78.5°C) มันจะตกผลึกและเรียกว่าน้ำแข็งแห้ง ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการค้าขายเพื่อเก็บอาหารแช่แข็งในตู้เย็น

คาร์บอนไดออกไซด์เหลวและน้ำแข็งแห้งถูกผลิตและใช้ในกิจกรรมของมนุษย์ แต่รูปแบบเหล่านี้ไม่เสถียรและสลายตัวได้ง่าย

แต่ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มีอยู่ทั่วไป: มันถูกปล่อยออกมาระหว่างการหายใจของสัตว์และพืช และเป็นส่วนสำคัญขององค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศและมหาสมุทร

คุณสมบัติของคาร์บอนไดออกไซด์

คาร์บอนไดออกไซด์ CO2 ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น ภายใต้สภาวะปกติจะไม่มีรสชาติ อย่างไรก็ตาม หากคุณสูดดมคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีความเข้มข้นสูง คุณอาจได้รับรสเปรี้ยวในปาก ซึ่งเกิดจากการที่คาร์บอนไดออกไซด์ละลายบนเยื่อเมือกและในน้ำลาย ก่อให้เกิดสารละลายกรดคาร์บอนิกอย่างอ่อน

โดยวิธีการคือความสามารถของคาร์บอนไดออกไซด์ในการละลายในน้ำที่ใช้ทำน้ำอัดลม ฟองน้ำมะนาวก็มีคาร์บอนไดออกไซด์เท่ากัน อุปกรณ์แรกสำหรับการทำให้น้ำอิ่มตัวด้วย CO2 ถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี พ.ศ. 2313 และในปี พ.ศ. 2326 Jacob Schweppes ชาวสวิสผู้กล้าได้กล้าเสียเริ่มผลิตโซดาทางอุตสาหกรรม (แบรนด์ Schweppes ยังคงมีอยู่)

คาร์บอนไดออกไซด์หนักกว่าอากาศ 1.5 เท่า ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะ "ตกลง" ในชั้นล่างหากห้องมีการระบายอากาศไม่ดี เป็นที่ทราบกันดีว่าเอฟเฟกต์ "ถ้ำสุนัข" โดยที่ CO2 ถูกปล่อยลงมาจากพื้นดินโดยตรงและสะสมที่ความสูงประมาณครึ่งเมตร ผู้ใหญ่ที่เข้าไปในถ้ำที่ความสูงของการเติบโตไม่รู้สึกถึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนเกิน แต่สุนัขพบว่าตัวเองอยู่ในชั้นคาร์บอนไดออกไซด์หนาโดยตรงและถูกวางยาพิษ

CO2 ไม่สนับสนุนการเผาไหม้ ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมจึงถูกใช้ในถังดับเพลิงและระบบระงับอัคคีภัย เคล็ดลับในการดับเทียนที่ลุกไหม้ซึ่งมีปริมาณอยู่ในแก้วเปล่า (แต่ในความเป็นจริงแล้ว คาร์บอนไดออกไซด์) ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของคาร์บอนไดออกไซด์นี้อย่างแม่นยำ

คาร์บอนไดออกไซด์ในธรรมชาติ: แหล่งธรรมชาติ

คาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นตามธรรมชาติจากแหล่งต่างๆ:

• การหายใจของสัตว์และพืช
  เด็กนักเรียนทุกคนรู้ดีว่าพืชดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ CO2 จากอากาศและใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง แม่บ้านบางคนพยายามชดเชยข้อบกพร่องด้วยต้นไม้ในร่มมากมาย อย่างไรก็ตาม พืชไม่เพียงดูดซับเท่านั้น แต่ยังปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาหากไม่มีแสง ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการหายใจ ดังนั้น การอยู่ในป่าในห้องนอนที่มีการระบายอากาศไม่ดีจึงไม่ใช่ความคิดที่ดี เพราะระดับ CO2 จะเพิ่มขึ้นอีกในเวลากลางคืน
• กิจกรรมภูเขาไฟ
  คาร์บอนไดออกไซด์เป็นส่วนหนึ่งของก๊าซภูเขาไฟ ในพื้นที่ที่มีการปะทุของภูเขาไฟสูง CO2 สามารถถูกปล่อยออกมาจากพื้นดินได้โดยตรง - จากรอยแตกและรอยแยกที่เรียกว่าโมเฟต ความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในหุบเขาที่มีโมเฟ็ตนั้นสูงมากจนสัตว์ตัวเล็กจำนวนมากตายเมื่อไปถึงที่นั่น
• การสลายตัวของสารอินทรีย์
  คาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้และการสลายตัวของอินทรียวัตถุ การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ตามธรรมชาติจำนวนมากมาพร้อมกับไฟป่า

คาร์บอนไดออกไซด์ถูก "สะสม" ในธรรมชาติในรูปแบบของสารประกอบคาร์บอนในแร่ธาตุ: ถ่านหิน, น้ำมัน, พีท, หินปูน ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์สำรองมหาศาลพบอยู่ในรูปแบบที่ละลายในมหาสมุทรโลก

การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากอ่างเก็บน้ำแบบเปิดสามารถนำไปสู่ภัยพิบัติทางลิมโนวิทยา เช่น ที่เกิดขึ้นในปี 1984 และ 1986 ในทะเลสาบ Manoun และ Nyos ในแคเมอรูน ทะเลสาบทั้งสองก่อตัวในบริเวณปล่องภูเขาไฟ - ตอนนี้สูญพันธุ์แล้ว แต่ในส่วนลึกแมกมาภูเขาไฟยังคงปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งลอยขึ้นสู่น้ำในทะเลสาบและละลายในนั้น อันเป็นผลมาจากกระบวนการทางภูมิอากาศและธรณีวิทยาหลายประการ ความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำเกินค่าวิกฤต คาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมหาศาลถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งไหลลงไปตามเนินเขาราวกับหิมะถล่ม ผู้คนราว 1,800 คนตกเป็นเหยื่อของภัยพิบัติทางลิมโนวิทยาในทะเลสาบแคเมอรูน

แหล่งที่มาของคาร์บอนไดออกไซด์เทียม

แหล่งที่มาหลักของคาร์บอนไดออกไซด์ของมนุษย์คือ:

• การปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเผาไหม้
• การขนส่งทางรถยนต์

แม้ว่าส่วนแบ่งของการขนส่งที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในโลกจะเพิ่มขึ้น แต่ประชากรส่วนใหญ่ของโลกจะไม่มีโอกาส (หรือความปรารถนา) ที่จะเปลี่ยนมาใช้รถยนต์ใหม่ในไม่ช้า

การตัดไม้ทำลายป่าเพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมยังส่งผลให้ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ CO2 ในอากาศเพิ่มขึ้นอีกด้วย

CO2 เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการเผาผลาญ (การสลายกลูโคสและไขมัน) มันถูกหลั่งออกมาในเนื้อเยื่อและขนส่งโดยฮีโมโกลบินไปยังปอดและหายใจออก อากาศที่บุคคลหายใจออกประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 4.5% (45,000 ppm) ซึ่งมากกว่าอากาศที่หายใจเข้าถึง 60-110 เท่า

คาร์บอนไดออกไซด์มีบทบาทสำคัญในการควบคุมการไหลเวียนของเลือดและการหายใจ การเพิ่มขึ้นของระดับ CO2 ในเลือดทำให้เส้นเลือดฝอยขยายตัว ทำให้เลือดไหลผ่านได้มากขึ้น ซึ่งจะส่งออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อและกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

ระบบทางเดินหายใจยังถูกกระตุ้นโดยการเพิ่มขึ้นของคาร์บอนไดออกไซด์ ไม่ใช่จากการขาดออกซิเจนอย่างที่คิด ในความเป็นจริงร่างกายไม่ได้รู้สึกถึงการขาดออกซิเจนเป็นเวลานานและค่อนข้างเป็นไปได้ที่ในอากาศบริสุทธิ์บุคคลจะหมดสติก่อนที่เขาจะรู้สึกว่าขาดอากาศ คุณสมบัติการกระตุ้นของ CO2 ถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์ช่วยหายใจ โดยที่คาร์บอนไดออกไซด์ผสมกับออกซิเจนเพื่อ "เริ่มต้น" ระบบทางเดินหายใจ

คาร์บอนไดออกไซด์และเรา: ทำไม CO2 ถึงเป็นอันตราย

คาร์บอนไดออกไซด์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับร่างกายมนุษย์เช่นเดียวกับออกซิเจน แต่เช่นเดียวกับออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ที่มากเกินไปก็ส่งผลเสียต่อความเป็นอยู่ที่ดีของเรา

ความเข้มข้นของ CO2 ในอากาศสูงทำให้ร่างกายมึนเมาและทำให้เกิดภาวะไขมันในเลือดสูง เมื่อมีภาวะไขมันในเลือดสูง บุคคลจะหายใจลำบาก คลื่นไส้ ปวดศีรษะ และอาจถึงขั้นหมดสติได้ หากปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ไม่ลดลง จะเกิดภาวะขาดออกซิเจน ความจริงก็คือทั้งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจนเคลื่อนที่ไปทั่วร่างกายด้วย "การขนส่ง" เดียวกัน - เฮโมโกลบิน โดยปกติแล้วพวกมันจะ "เดินทาง" ด้วยกันและไปเกาะที่ตำแหน่งต่างๆ บนโมเลกุลฮีโมโกลบิน อย่างไรก็ตาม ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดที่เพิ่มขึ้นจะลดความสามารถของออกซิเจนในการจับกับเฮโมโกลบิน ปริมาณออกซิเจนในเลือดลดลงและเกิดภาวะขาดออกซิเจน

ผลที่ตามมาที่ไม่ดีต่อสุขภาพต่อร่างกายเกิดขึ้นเมื่อสูดอากาศที่มีปริมาณ CO2 มากกว่า 5,000 ppm (เช่น อาจเป็นอากาศในเหมือง เป็นต้น) พูดตามตรงว่าในชีวิตปกติเราแทบไม่เคยเจออากาศแบบนี้เลย อย่างไรก็ตาม ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ต่ำกว่ามากไม่ได้ส่งผลดีต่อสุขภาพมากที่สุด

จากการค้นพบบางอย่าง แม้แต่ CO2 1,000 ppm ก็ทำให้เกิดความเหนื่อยล้าและปวดหัวในอาสาสมัครครึ่งหนึ่ง หลายๆ คนเริ่มรู้สึกอึดอัดและไม่สบายตั้งแต่เนิ่นๆ ด้วยความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นอีกเป็น 1,500 – 2,500 ppm ในช่วงวิกฤต สมองจะ “ขี้เกียจ” ที่จะริเริ่ม ประมวลผลข้อมูล และตัดสินใจ

และหากระดับ 5,000 ppm แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยในชีวิตประจำวัน 1,000 และแม้แต่ 2,500 ppm ก็สามารถเป็นส่วนหนึ่งของความเป็นจริงของมนุษย์ยุคใหม่ได้อย่างง่ายดาย ผลการวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าในห้องเรียนที่ไม่ค่อยมีการระบายอากาศ ระดับ CO2 จะยังคงสูงกว่า 1,500 ppm โดยส่วนใหญ่ และบางครั้งก็สูงกว่า 2,000 ppm มีเหตุผลทุกประการที่เชื่อได้ว่าสถานการณ์จะคล้ายคลึงกันในสำนักงานและอพาร์ตเมนต์หลายแห่ง

นักสรีรวิทยาพิจารณาว่า 800 ppm เป็นระดับคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปลอดภัยสำหรับความเป็นอยู่ที่ดีของมนุษย์

การศึกษาอื่นพบความเชื่อมโยงระหว่างระดับ CO2 และความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่น ยิ่งระดับคาร์บอนไดออกไซด์สูงเท่าไร เราก็ยิ่งต้องทนทุกข์ทรมานจากความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่น ซึ่งทำลายเซลล์ของร่างกายเรามากขึ้น

คาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของโลก

มี CO2 เพียงประมาณ 0.04% ในชั้นบรรยากาศของโลกของเรา (ซึ่งก็คือประมาณ 400 ppm) และยิ่งน้อยลงไปอีก: ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เกินเครื่องหมาย 400 ppm ในฤดูใบไม้ร่วงปี 2559 เท่านั้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการเพิ่มขึ้นของระดับ CO2 ในชั้นบรรยากาศเป็นผลมาจากการพัฒนาอุตสาหกรรม ในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 ก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรม มีปริมาณเพียงประมาณ 270 ppm

ดูเหมือนว่าโลกได้ก้าวข้ามขีดจำกัดที่สำคัญท่ามกลางภาวะโลกร้อน

โดยปกติในเดือนกันยายน ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ในบรรยากาศจะมีน้อยมาก ความเข้มข้นนี้เป็นเกณฑ์มาตรฐานในการวัดความผันผวนของระดับก๊าซเรือนกระจกตลอดทั้งปีหน้า แต่ระดับ CO2 ยังคงอยู่ในระดับสูงในเดือนกันยายนนี้ ที่ประมาณ 400 ppm และนักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่าความเข้มข้นของก๊าซเรือนกระจกจะไม่ลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ดังกล่าวในช่วงชีวิตของเรา

โลกมีการสะสม CO2 ในชั้นบรรยากาศอย่างต่อเนื่องนับตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรม แต่ระดับ 400 ppm ทำให้เกิดภาวะปกติใหม่ที่ไม่เคยเห็นบนโลกของเราในรอบหลายล้านปี

“ครั้งสุดท้ายที่ชั้นบรรยากาศโลกของเรามีคาร์บอนไดออกไซด์ 400 ส่วนต่อล้านส่วนคือเมื่อประมาณสามล้านห้าล้านปีก่อน และสภาพอากาศในเวลานั้นแตกต่างไปจากปัจจุบันอย่างมาก” รองศาสตราจารย์จาก School of Marine and Atmospheric Sciences กล่าวกับชาวคริสเตียน Science Monitor ทางอีเมล ปรากฏการณ์ที่ State University of New York ที่ Stony Brook, David Black

“โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อาร์กติก (ทางเหนือของละติจูดที่ 60) นั้นอุ่นกว่าวันนี้อย่างมาก และระดับน้ำทะเลบนโลกก็สูงกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน 5-27 เมตร” แบล็กกล่าว

“ต้องใช้เวลาหลายล้านปีกว่าที่บรรยากาศจะมี CO2 ถึง 400 ppm และการที่จะลดลงเหลือ 280 ppm (ตัวเลขนี้เกิดขึ้นก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรม) ต้องใช้เวลาอีกหลายล้านปี เป็นเรื่องน่าตกใจมากสำหรับนักวิทยาศาสตร์ภูมิอากาศที่มนุษย์ได้ทำสิ่งที่ธรรมชาติทำในรอบหลายล้านปีในเวลาเพียงไม่กี่ศตวรรษ โดยการเปลี่ยนแปลงส่วนใหญ่เกิดขึ้นใน 50-60 ปีที่ผ่านมา”

ความเข้มข้นของ CO2 ทั่วโลกเพิ่มขึ้นเป็นระยะๆ มากกว่า 400 ppm เป็นเวลาหลายปี แต่ในช่วงฤดูร้อน ฤดูปลูก ส่วนสำคัญของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศจะถูกดูดซับผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง ดังนั้นระดับ CO2 จึงต่ำกว่าระดับนี้เกือบตลอดทั้งปี

บริบท

ความบ้าคลั่งปรากฏการณ์เรือนกระจก

วันที่ 15/12/2558

โลกไม่พร้อมรับภาวะโลกร้อน

The Globe And Mail 05/09/2016

ภัยพิบัติทางภูมิอากาศในยุโรป

แด็กเบลดท์ 05/02/2016

ถึงเวลาจัดการกับสภาพอากาศแล้ว

โครงการซินดิเคท 26/04/2559

ภูมิอากาศที่เป็นพิษ

ดายเวลท์ 18/01/2559
แต่เนื่องจากกิจกรรมของมนุษย์ (โดยหลักแล้วคือการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล) จึงมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศเพิ่มมากขึ้น และปริมาณขั้นต่ำต่อปีก็เข้าใกล้เครื่องหมาย 400 ppm มากขึ้นเรื่อยๆ นักวิทยาศาสตร์กลัวว่าโลกจะถึงจุดที่ไม่สามารถหวนกลับได้ในปีนี้

“เป็นไปได้ไหมว่าในเดือนตุลาคม 2559 อัตรารายเดือนต่ำกว่าเดือนกันยายน ซึ่งลดลงต่ำกว่า 400 ppm? แทบไม่มีเลย” ผู้อำนวยการโครงการจากสถาบันสมุทรศาสตร์เขียน สคริปส์ ราล์ฟ คีลลิ่ง.

มีหลายกรณีที่ระดับ CO2 ลดลงต่ำกว่าระดับเดือนกันยายนก่อนหน้า แต่กรณีเหล่านี้เกิดขึ้นได้ยากมาก ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวไว้ แม้ว่าโลกจะหยุดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศโดยสมบูรณ์ตั้งแต่วันพรุ่งนี้เป็นต้นไป แต่ความเข้มข้นของก๊าซจะยังคงสูงกว่า 400 ppm ต่อไปอีกหลายปี

“อย่างดีที่สุด (ในสถานการณ์นี้) เราสามารถคาดหวังเสถียรภาพได้ในอนาคตอันใกล้นี้ ดังนั้นระดับ CO2 จึงไม่น่าจะเปลี่ยนแปลงมากนัก แต่ในอีก 10 ปีข้างหน้า มันจะเริ่มลดลง Gavin Schmidt หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพอากาศของ NASA บอกกับ Climate Central “ในความคิดของฉัน เราจะไม่เห็นการอ่านรายเดือนต่ำกว่า 400 ppm อีกครั้ง”

แม้ว่าความเข้มข้นของ CO2 ในชั้นบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นจะเป็นเหตุให้เกิดความกังวล แต่ควรสังเกตว่าระดับ 400 ppm นั้นเป็นเพียงแนวทางมากกว่าตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนที่สื่อถึงโลกที่วิบัติของสภาพภูมิอากาศ

“ผู้คนชอบตัวเลขที่ปัดเศษ” เดมอน แมทธิวส์ ศาสตราจารย์ด้านนิเวศวิทยาที่มหาวิทยาลัยคอนคอร์เดีย ในมอนทรีออล กล่าว “เป็นสัญลักษณ์อย่างยิ่งที่ควบคู่ไปกับการเพิ่มขึ้นของ CO2 อุณหภูมิโลกได้สูงขึ้นเหนือระดับก่อนอุตสาหกรรมหนึ่งองศา”

แน่นอนว่าตัวบ่งชี้เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นสัญลักษณ์ แต่เป็นตัวอย่างที่แท้จริงของวิถีที่สภาพอากาศของโลกกำลังติดตาม

“ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ค่อนข้างจะย้อนกลับได้ เนื่องจากพืชดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์” ดร.แมทธิวส์กล่าว “แต่อุณหภูมิที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวไม่สามารถย้อนกลับได้หากไม่มีความพยายามของมนุษย์”

คาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกไม่เพียงแต่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อนเท่านั้น แต่ยังส่งผลเสียต่อสุขภาพของมหาสมุทรโลกผ่านการทำให้เป็นกรดอีกด้วย เมื่อคาร์บอนไดออกไซด์ละลายในน้ำในปริมาณมาก บางส่วนจะกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำเพื่อผลิตไอออนไฮโดรเจน ซึ่งจะเพิ่มความเป็นกรดของสภาพแวดล้อมในมหาสมุทร สิ่งนี้จะนำไปสู่การฟอกขาวของปะการังและรบกวนวงจรชีวิตของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ซึ่งส่งผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ที่อยู่ต่อไปในห่วงโซ่อาหารอีกด้วย

ข่าวเกี่ยวกับเกณฑ์ 400 ppm เกิดขึ้นในขณะที่ผู้นำโลกดำเนินการเพื่อให้สัตยาบันข้อตกลงปารีสว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ซึ่งมีเป้าหมายที่จะลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนทั่วโลกอย่างเป็นระบบเริ่มในปี 2020

ประเทศที่ให้สัตยาบันข้อตกลงยังมีงานอีกมากรออยู่ข้างหน้า

“เพื่อลดระดับ CO2 ในชั้นบรรยากาศในช่วงเวลาหลายศตวรรษ เราไม่เพียงแต่จำเป็นต้องใช้และพัฒนาแหล่งพลังงานที่ไม่ใช่คาร์บอนเท่านั้น เรายังจำเป็นต้องใช้วิธีทางกายภาพ เคมี และชีวภาพเพื่อกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศ” แบล็กกล่าว “มีเทคโนโลยีในการกำจัด CO2 ในชั้นบรรยากาศ แต่ยังไม่สามารถนำมาใช้กับขนาดของปัญหาที่มีอยู่ได้”

องค์ประกอบและโครงสร้างของบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศคือเปลือกก๊าซของโลก ขอบเขตแนวตั้งของชั้นบรรยากาศมากกว่าสามรัศมีโลก (รัศมีเฉลี่ย 6,371 กม.) และมีมวล 5.157x10 15 ตัน ซึ่งประมาณหนึ่งในล้านของมวลโลก

การแบ่งชั้นบรรยากาศออกเป็นชั้นต่างๆ ในแนวตั้ง มีดังนี้

องค์ประกอบของอากาศในชั้นบรรยากาศ

กระบวนการฟิสิกส์เคมี

การกระจายอุณหภูมิตามความสูง

ปฏิสัมพันธ์ของบรรยากาศกับพื้นผิวด้านล่าง

ชั้นบรรยากาศของโลกของเราเป็นส่วนผสมทางกลของก๊าซหลายชนิด รวมถึงไอน้ำ และละอองลอยจำนวนหนึ่ง องค์ประกอบของอากาศแห้งในระยะทาง 100 กม. ด้านล่างยังคงเกือบคงที่ อากาศที่สะอาดและแห้ง ปราศจากไอน้ำ ฝุ่น และสิ่งสกปรกอื่นๆ เป็นส่วนผสมของก๊าซ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไนโตรเจน (78% ของปริมาตรอากาศ) และออกซิเจน (21%) อาร์กอนน้อยกว่าหนึ่งเปอร์เซ็นต์เล็กน้อยและมีก๊าซอื่น ๆ อีกมากมายในปริมาณที่น้อยมาก - ซีนอน, คริปทอน, คาร์บอนไดออกไซด์, ไฮโดรเจน, ฮีเลียม ฯลฯ (ตารางที่ 1.1)

ไนโตรเจน ออกซิเจน และส่วนประกอบอื่น ๆ ของอากาศในบรรยากาศจะอยู่ในสถานะก๊าซในบรรยากาศเสมอ เนื่องจากอุณหภูมิวิกฤตซึ่งก็คืออุณหภูมิที่สามารถอยู่ในสถานะของเหลวนั้นต่ำกว่าอุณหภูมิที่สังเกตได้บนพื้นผิวของ โลก. ข้อยกเว้นคือคาร์บอนไดออกไซด์ อย่างไรก็ตาม เพื่อที่จะเปลี่ยนเป็นสถานะของเหลว นอกเหนือจากอุณหภูมิแล้ว จำเป็นต้องบรรลุสถานะความอิ่มตัวด้วย ในชั้นบรรยากาศมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพียงเล็กน้อย (0.03%) และพบอยู่ในรูปของโมเลกุลเดี่ยว ๆ ซึ่งกระจายอย่างเท่าเทียมกันระหว่างโมเลกุลของก๊าซในบรรยากาศอื่น ๆ ในช่วง 60-70 ปีที่ผ่านมาเนื้อหาเพิ่มขึ้น 10-12% ภายใต้อิทธิพลของกิจกรรมของมนุษย์

สิ่งที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงมากที่สุดคือปริมาณไอน้ำ ซึ่งความเข้มข้นของไอน้ำที่พื้นผิวโลกที่อุณหภูมิสูงสามารถเข้าถึง 4% ด้วยระดับความสูงที่เพิ่มขึ้นและอุณหภูมิที่ลดลง ปริมาณไอน้ำจะลดลงอย่างรวดเร็ว (ที่ระดับความสูง 1.5-2.0 กม. - ครึ่งหนึ่งและ 10-15 เท่าจากเส้นศูนย์สูตรถึงขั้วโลก)

มวลของสิ่งเจือปนที่เป็นของแข็งในช่วง 70 ปีที่ผ่านมาในชั้นบรรยากาศของซีกโลกเหนือเพิ่มขึ้นประมาณ 1.5 เท่า

ความสม่ำเสมอขององค์ประกอบก๊าซในอากาศทำให้มั่นใจได้โดยการผสมอากาศชั้นล่างอย่างเข้มข้น

องค์ประกอบของก๊าซในชั้นล่างของอากาศแห้ง (ไม่มีไอน้ำ)

บทบาทและความสำคัญของก๊าซหลักของอากาศในชั้นบรรยากาศ

ออกซิเจน (เกี่ยวกับ)สำคัญสำหรับประชากรเกือบทั้งหมดของโลก นี่คือก๊าซที่ใช้งานอยู่ มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีกับก๊าซในชั้นบรรยากาศอื่นๆ ออกซิเจนดูดซับพลังงานรังสีอย่างแข็งขัน โดยเฉพาะความยาวคลื่นสั้นมากที่น้อยกว่า 2.4 ไมครอน ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์ (เอ็กซ์< 03 µm) โมเลกุลออกซิเจนจะสลายตัวเป็นอะตอม ออกซิเจนอะตอมมิกเมื่อรวมกับโมเลกุลออกซิเจนจะเกิดเป็นสารใหม่ - ออกซิเจนไตรอะตอมหรือ โอโซน(ออนซ์). โอโซนส่วนใหญ่พบที่ระดับความสูง ที่นั่น ของเขาบทบาทของโลกนี้เป็นประโยชน์อย่างมาก ที่พื้นผิวโลก โอโซนจะเกิดขึ้นระหว่างการปล่อยฟ้าผ่า

โอโซนมีกลิ่นเฉพาะตัวต่างจากก๊าซอื่นๆ ในบรรยากาศซึ่งไม่มีรสและไม่มีกลิ่น คำว่า "โอโซน" แปลมาจากภาษากรีก แปลว่า "มีกลิ่นฉุน" หลังพายุฝนฟ้าคะนอง กลิ่นนี้ช่างน่าชื่นใจ ถือเป็นกลิ่นแห่งความสดชื่น โอโซนในปริมาณมากถือเป็นสารพิษ ในเมืองที่มีรถยนต์จำนวนมาก และด้วยเหตุนี้จึงมีการปล่อยก๊าซรถยนต์จำนวนมาก โอโซนจึงก่อตัวขึ้นภายใต้อิทธิพลของแสงแดดในสภาพอากาศที่ชัดเจนหรือมีเมฆบางส่วน เมืองถูกปกคลุมไปด้วยเมฆสีเหลืองฟ้า ทัศนวิสัยแย่ลง นี่คือหมอกควันเคมีโฟโตเคมี

ไนโตรเจน (N2) เป็นก๊าซที่เป็นกลาง ไม่ทำปฏิกิริยากับก๊าซในบรรยากาศอื่นๆ และไม่มีส่วนร่วมในการดูดซับพลังงานรังสี

ขึ้นไปที่ระดับความสูง 500 กม. บรรยากาศส่วนใหญ่ประกอบด้วยออกซิเจนและไนโตรเจน ยิ่งไปกว่านั้น หากไนโตรเจนมีอิทธิพลเหนือในชั้นล่างของบรรยากาศ ที่ระดับความสูงก็จะมีออกซิเจนมากกว่าไนโตรเจน

ARGON (Ar) เป็นก๊าซที่เป็นกลาง ไม่ทำปฏิกิริยา และไม่มีส่วนร่วมในการดูดซับหรือปล่อยพลังงานรังสี ในทำนองเดียวกัน - ซีนอน, คริปทอนและก๊าซอื่น ๆ อีกมากมาย อาร์กอนเป็นสารหนักซึ่งมีน้อยมากในชั้นบรรยากาศสูง

คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ในบรรยากาศเฉลี่ยอยู่ที่ 0.03% ก๊าซนี้จำเป็นมากสำหรับพืชและถูกดูดซับอย่างแข็งขัน ปริมาณที่แท้จริงในอากาศอาจแตกต่างกันเล็กน้อย ในเขตอุตสาหกรรมสามารถเพิ่มปริมาณได้ถึง 0.05% ในพื้นที่ชนบท เหนือป่าไม้และทุ่งนามีน้อย เหนือทวีปแอนตาร์กติกามีคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 0.02% ซึ่งก็คือเกือบ อูซน้อยกว่าปริมาณเฉลี่ยในบรรยากาศ ปริมาณเท่ากันและน้อยกว่าในทะเล - 0.01 - 0.02% เนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์ถูกน้ำดูดซับอย่างเข้มข้น

ในชั้นอากาศที่อยู่ติดกับพื้นผิวโลกโดยตรง ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ก็มีความผันผวนในแต่ละวันเช่นกัน

มีมากขึ้นในเวลากลางคืน น้อยลงในระหว่างวัน สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในช่วงเวลากลางวันพืชจะดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ไม่ใช่ในเวลากลางคืน พืชบนโลกนี้ใช้ออกซิเจนจากชั้นบรรยากาศประมาณ 550 พันล้านตันตลอดทั้งปีและส่งออกซิเจนกลับคืนมาประมาณ 400 พันล้านตัน

คาร์บอนไดออกไซด์มีความโปร่งใสโดยสมบูรณ์ต่อรังสีคลื่นสั้นของดวงอาทิตย์ แต่จะดูดซับรังสีอินฟราเรดความร้อนของโลกอย่างเข้มข้น ที่เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้คือปัญหาภาวะเรือนกระจกซึ่งมีการถกเถียงกันเป็นระยะ ๆ ในหน้าหนังสือพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์และในสื่อมวลชนเป็นหลัก

ฮีเลียม (He) เป็นก๊าซที่เบามาก มันเข้าสู่ชั้นบรรยากาศจากเปลือกโลกอันเป็นผลมาจากการสลายกัมมันตภาพรังสีของทอเรียมและยูเรเนียม ฮีเลียมหลุดออกไปนอกอวกาศ อัตราการลดลงของฮีเลียมสอดคล้องกับอัตราการเข้าสู่บาดาลของโลก จากระดับความสูง 600 กม. ถึง 16,000 กม. บรรยากาศของเราประกอบด้วยฮีเลียมเป็นส่วนใหญ่ นี่คือ "มงกุฎฮีเลียมของโลก" ตามที่ Vernadsky กล่าว ฮีเลียมไม่ทำปฏิกิริยากับก๊าซในชั้นบรรยากาศอื่นๆ และไม่มีส่วนร่วมในการถ่ายเทความร้อนแบบแผ่รังสี

ไฮโดรเจน (Hg) ยังเป็นก๊าซที่เบากว่าอีกด้วย มีน้อยมากที่อยู่ใกล้พื้นผิวโลก มันขึ้นไปถึงชั้นบนของชั้นบรรยากาศ ในเทอร์โมสเฟียร์และเอ็กโซสเฟียร์ อะตอมไฮโดรเจนกลายเป็นองค์ประกอบหลัก ไฮโดรเจนเป็นเปลือกชั้นบนสุดและชั้นนอกสุดของโลกของเรา เหนือ 16,000 กม. จนถึงขอบเขตด้านบนของบรรยากาศนั่นคือสูงถึงระดับความสูง 30 - 40,000 กม. ไฮโดรเจนมีอิทธิพลเหนือกว่า ดังนั้นองค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศของเราที่มีระดับความสูงจึงเข้าใกล้องค์ประกอบทางเคมีของจักรวาลซึ่งมีไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุด ในชั้นนอกสุดซึ่งเป็นส่วนที่หายากอย่างยิ่งของชั้นบรรยากาศชั้นบน ไฮโดรเจนและฮีเลียมจะหลุดออกจากชั้นบรรยากาศ อะตอมแต่ละตัวมีความเร็วสูงเพียงพอสำหรับสิ่งนี้