Углекислый газ природного происхождения

Углекислый газ

Углекислый газ содержится практически везде вокруг нас. Он представляет собой химическое соединение, которое не горит, останавливает процесс горения и делает невозможным дыхание. Однако в малых количествах он всегда присутствует в окружающей среде, не нанося никакого вреда. Рассмотрим, какие виды углекислого газа бывают на основе мест его содержания и способа происхождения.

Что такое углекислый газ

Данный газ входит в естественный состав атмосферы Земли. Относится к категории парниковых, то есть, способствует удержанию тепла у поверхности планеты. Он не обладает ни цветом, ни запахом, из-за чего вовремя почувствовать чрезмерную концентрацию сложно. Между тем, при наличии в воздухе 10% и более углекислого газа, начинается затруднение дыхания, вплоть до летального исхода.

Тем не менее, углекислый газ широко применяется в промышленности. Например, с его помощью делают соду, сахар, пиво, газировку и прочие пищевые продукты. Интересным применением является создание «сухого льда». Так называется углекислый газ, охлажденный до очень низкой температуры. При этом он переходит в твердое состояние, так, что его можно спрессовать в брикеты. «Сухой лед» используется для быстрого охлаждения продуктов питания.

Откуда же появляется углекислый газ

Почва

Данный вид газа активно образуется в результате химических процессов в толще Земли. Он способен выходить через трещины и разломы в земной коре, что представляет большую опасность для работников шахт горнодобывающей промышленности. Как правило, в шахтном воздухе углекислый газ присутствует практически всегда в повышенном количестве.

В некоторых видах горных выработок, например, на угольных и калийных месторождениях, газ способен накапливаться с большой скоростью. Повышенная концентрация приводит к ухудшению самочувствия и удушению, поэтому максимальное значение не должно превышать 1% от общего объема воздуха в шахте.

Промышленность и транспорт

Одним из крупнейших источников образования углекислого газа являются различные заводы. Промышленные предприятия в ходе выполнения технологических процессов вырабатывают его в огромном количестве, выбрасывая в атмосферу. Такое же влияние оказывает транспорт. В богатом составе выхлопных газов имеется также и углекислый газ. При этом большую долю его выбросов в атмосферу планеты вносят самолеты. На втором месте идет наземный транспорт. Наибольшая концентрация создается над крупным городами, которым присущи не только большое количество автомобилей, но и затяжные «пробки».

Дыхание

Практически все живые существа планеты, при выдыхании выделяют углекислый газ. Он образуется в результате химических обменных процессов в легких и тканях. Это количество в масштабах планеты, даже с учетом миллиардов существ, весьма незначительно. Однако есть обстоятельства, когда о выделении углекислого газа с дыханием необходимо помнить.

В первую очередь, это замкнутые пространства, комнаты, аудитории, лифты и т.д. При скоплении достаточного количества людей на ограниченной территории достаточно быстро наступает духота. Она является недостатком кислорода из-за того, что он замещается выдыхаемым углекислым газом, который непригоден для дыхания. Чтобы избежать этого, необходимо осуществлять естественную или принудительную вентиляцию, с целью введения в помещение нового воздуха с улицы. Вентилирование помещений может производиться как при помощи обычных форточек, так и сложных систем с системой воздуховодов и нагнетающими турбинами.

Видео об углекислом газе

Источник

Происхождение и открытие углекислого газа, круговорот его в природе и промышленности.

Статья ставит перед собой цель довести до сведения людей информацию о газе, который необходим человеку для жизнедеятельности и поддержания важных процессов в природе на земле. Но его воздействие, при увеличении, дестабилизирует окружающую среду и может привести к глобальным и необратимым процессам разрушения для планеты. В настоящее время мы уже можем наблюдать изменение климатических условий на разных континентах, связанные с одним из значимых газов на земле – диоксидом углерода.

Происхождение

Образование диоксида углерода носит естественный характер. Основная часть углерода на Земле миллионы лет хранится в надежных кладовых карбонатных горных пород, вроде той, из которых состоят известные «Белые Скалы Дувра» на побережье Ла-Манша.

В создании этих скал участвовали существа, в тысячу раз меньше булавочной головки. Триллионы подобных, микроскопических существ — одноклеточные водоросли.

Вулканы, горячие источники и гейзеры выбрасывали CO₂ в атмосферу, а океаны осуществляли его медленное поглощение. Сотни миллионов лет одноклеточные водоросли растворяли в себе двуокись углерода и формировали из нее крошечные раковины. Обилие этих раковин образовывало огромные залежи мела или известняка на дне океана. В результате смещения тектонических плит, земля подняла морское дно из глубины и высекла из него большие «Белые Скалы Дувра». Полипы и водоросли, которые умеют из воды извлекать известь, использовали двуокись углерода для постройки гигантских коралловых рифов. Сами же океаны превращали в известняк поглощенный диоксид углерода, без помощи со стороны живых существ.

С течением времени в атмосфере планеты остались едва заметные следы CO₂, концентрация углекислого газа на данный момент составляет около 0,04 процента от общего объема воздуха. Сейчас наряду с азотом (N₂), кислородом (O₂) и аргоном (Ar) диоксид углерода образует составную часть воздуха планеты, которым мы дышим.

В массовом эквиваленте на кубометр воздуха приходится 760 миллиграмм CO₂. Однако в этом и заключается разница между бесплодной пустошью и буйством жизни в земном саду. При полном отсутствии углекислого газа Земля превратилась бы в ледяной шар. При увеличении его в 2 раза, а именно при 8 молекулах на каждые 10000, нам стало бы не комфортно при такой жаре.

Открытие

Первооткрывателем углекислого газа является шотландский физик и химик, Джозеф Блэк (Joseph Black). В 1756 году ученный проводил эксперимент, нагревая белую магнезию (MgCO₃). В результате нагрева он выявил, что карбонат магния разложился до жженой магнезии (оксида магния) с потерей массы и образованием так называемого «связанного воздуха». Этим воздухом, как не трудно догадаться, был диоксид углерода.

Впервые, при детальном изучении CO₂, Джозеф Блэк доказал что, окружающий нас воздух, это не единая субстанция, а смесь газов. До этого момента все ученные считали воздух одним газом.

Круговорот в природе

Организмам и растениям для поддержания жизненных процессов необходим углерод, круговорот которого в углеродном цикле планеты осуществляется двуокисью углерода. Регулирование концентрации CO₂, с конца докембрийского периода (540 млн. лет назад) и до начала индустриально-промышленной эпохи, производится происходящими в земной коре геологическими процессами и производящими фотосинтез организмами. Одни из них образуют и выбрасывают, другие поглощают и вдыхают.

Энергия света, попадая на растительные организмы, водоросли и некоторые виды бактерий, активирует процессы, производящие сложные органические соединения (углеводы) из простых неорганических (CO₂ и вода). При этом кислород образуется в качестве побочного продукта. Двуокись углерода также является побочным продуктом организмов, для дыхания которым необходим кислород. Газ попадает в воду через жабры рыб и в воздух через легкие людей и животных. Углекислый газ появляется в результате распада органики (гниение) и в процессе брожения. Вулканы производят выброс углекислого газа, океаны осуществляют его поглощение. Сжигая дрова и другие органические материалы, ископаемые виды топлива, также происходит выделение углекислоты.

Промышленность и CO₂

Диоксид углерода — востребованный промышленный материал, который используется во многих отраслях в твердом, жидком и газообразном состоянии.

• В качестве инертного газа при сварке.
• Является наполнителем для углекислотных огнетушителей.
• В качестве газа наддува в авиационных пушках и при добыче нефти.
• Его добавляют в питьевую воду, вино и газированные напитки.
• В твердом состоянии используется как хладагент.

Влияние на атмосферу

Наличие углекислоты регулировалось в течение длительного срока естественными процессами, происходящими на поверхности земли. К искусственным процессам увеличения содержания CO₂, в охватывающих весь земной шар масштабах, наша цивилизация приступила в середине 20 века. Человечество, сжигая уголь, нефть и природный газ, производит огромные выбросы диоксида углерода, как отработанного и ненужного продукта в крупномасштабных процессах окисления.

Увеличение населения земли за последние сто лет в 5 раз (1900 год — 1,6 миллиарда человек, 2018 год – 7,6 миллиарда человек) также вносит существенный вклад в накопление этого газа. Производство и использование транспорта увеличивается с ростом населения. Вместе с возрастанием промышленности это приводит к значительной эмиссии CO₂ в окружающий воздух. Естественные фильтровальные насосы (океаны и растения) не справляются с увеличением углекислого газа. Об этом говорят измерения, производимые постоянно в разных уголках земли. Так, наличие CO₂ в доиндустриальную эпоху составляло 280 ppm, в наше время 406 ppm.

Усугубляет ситуацию вырубка и горение лесов. Пропуская ультрафиолетовое и поглощая инфракрасное (отраженное от земли) излучение углекислота способствует нагреванию океанов и атмосферы земли, образуется парниковый эффект. Увеличение и хорошее проникновение в верхние слои океанов, приводит к образованию угольной кислоты. Данный процесс вызывает окисление, что в совокупности с повышенной температурой, приводит к гибели фитопланктона, важнейшего поставщика кислорода на земле и утилизатора CO₂.

Заключение

Хоть немного узнав об углекислом газе, вы осознаете его значимость практически во всей биосфере земли. Сформировав эти не большие, но важные знания, можете ознакомиться с остальными взаимодействиями диоксида углерода в других статьях. Рассказать об этом своим родственникам, знакомым и друзьям и быть может мы, все вместе продлим существование нашей планеты. Что вы об этом думаете?

Источник