Концентрация кислорода в атмосфере, зарегистрированная в обсерватории Мауна-Лоа ( ссылка ). Это идет вниз, и очевидное объяснение состоит в том, что это результат нашего сжигания ископаемого топлива. Но можем ли мы задушить себя таким образом? К счастью, это очень маловероятно, по крайней мере, в краткосрочной перспективе. Однако, глядя на «другую сторону» истории выброса углекислого газа, мы хорошо понимаем, что происходит с экосистемой в результате человеческой деятельности.
Все беспокоятся о глобальном потеплении, и правильно. Тем не менее, есть и другая сторона к вопросу потепления: для каждой дополнительной молекулы двуокиси углерода (CO2) , генерируемого за счет сжигания ископаемого топлива, одна молекула кислорода (O2) должен быть потреблен. Это означает, что в атмосфере все меньше и меньше кислорода. Итак, не будет ли удушение дополнительной проблемой для глобального потепления? ( некоторые люди, похоже, действительно обеспокоены тем, что это может быть)
К счастью, ответ «нет». Мы не рискуем исчерпать кислород; по крайней мере, в краткосрочной перспективе. Но история не простая, и мы можем много узнать о том, что происходит с нашей атмосферой, климатом и нашей экосистемой, если мы рассмотрим вопрос в деталях.
Прежде всего, что мы называем «удушением»? Текущая концентрация кислорода в атмосфере составляет 21% по объему. Мы эволюционировали, чтобы жить с этим уровнем кислорода, и минимальный уровень для людей, чтобы нормально функционировать, составляет около 19% ( см. Здесь ). Мы уже находимся в беде ниже 17% и просто не можем выжить ниже 10%. Поэтому мы должны быть осторожны с тем, что мы делаем с нашей атмосферой; мы не можем позволить себе потерять более 10% кислорода, имеющегося у нас, или около 1% -2% по объему, присутствующего в атмосфере.
Теперь, сколько кислорода мы потребляли сжиганием ископаемого топлива, до сих пор? Не очень, правда. Данные показывают 0,075% объемной потери кислорода с 1990 по 2013 год. Очевидно, что мы не задыхаемся, по крайней мере, сейчас. Однако
нам нужно больше углублятьсяв этом вопросе. Считаем, что мы сжигали ископаемое топливо в течение длительного времени до 1990 года. Мы можем грубо рассчитать общую потерю, учитывая, что концентрация углекислого газа в атмосфере увеличилась примерно на 120 частей на миллион в объеме за прошлый век. Подобное количество было поглощено в океанах, поэтому мы можем сказать, что мы произвели эквивалент ок. 250 ppm CO2 и, следовательно, около 250 частей на миллион кислорода (0,025% от общего объема атмосферы), должно быть, прошло более ста лет. Но мы все еще находимся в пределах безопасности.
Как насчет будущего? Результаты Keeling говорят нам, что при нынешних расценках мы потребляем около 0,02% нашего кислорода каждые десять лет. Чтобы прибыть, чтобы потерять 1 %, чтопредставляет собой порог безопасности, который нам понадобится в течение столетий, но , конечно, мы не сможем продолжать сжигание ископаемого топлива по текущим ставкам в течение столь длительного времени. Когда мы катимся по другой стороне кривой Хабберта, мы, вероятно, не сможем сделать больше, чем удвоить уже испущенную сумму (и, возможно, намного меньше, согласно сценарию Сенеки, который видит снижение намного быстрее, чем рост). Даже в самых крайних предположениях мы могли бы испустить не более чем в четыре раза больше суммы, полученной до сих пор. Это соответствовало бы потере около 0,2% общего количества кислорода. Не пренебрежимо мало, но, насколько нам известно, не вредно для человека.
Таким образом, сжигание ископаемого топлива определенно не задушит нас; по крайней мере, не напрямую. Но есть косвенные последствия. Одна из них - потеря биомассы, вызванная деятельностью человека. Когда растения и животные умирают, содержащийся в них углерод обычно окисляется до углекислого газа, потребляя кислород в процессе. Общее количество углерода, содержащегося в живых существах и почве , оценивается примерно в 2100 миллиардов тонн (Gtons). Если бы весь этот углерод реагировал с кислородом, он потреблял бы около 5600 тонн кислорода (принимая во внимание, что атом кислорода весит больше, чем атом углерода и один атом углерода потребляет два атома кислорода). Суммарная масса кислорода в атмосфере рассчитывается как порядка 1,2 · 10 ~ 9 Гтн ( см. Также эту ссылку). Таким образом, даже полное сжигание планетной экосистемы создало бы лишь небольшую вмятину в общей концентрации кислорода; около 0,4% потерь. И это, конечно, крайняя гипотеза, которая бы уничтожила всю биосферу - в этом случае удушение было бы наименее важной проблемой.
Мы могли бы рассмотреть также выпуск гидратов метана, хранящихся в вечной мерзлоте; что может произойти в результате глобального потепления. Метан - сильный парниковый газ, и поэтому процесс усиливается, это происхождение так называемой «метановой катастрофы», которая приведет к катастрофическому эффекту тепличного течения. Общая масса метана, хранящегося в вечной мерзлоте, оценивается порядка 500-2500 галлоновуглерода. В худшем случае, метан может потреблять еще ок . 0,4% атмосферного кислорода.
Подводя итог всему, что мы рассмотрели до сих пор, метан, органическое вещество, ископаемое топливо, мы видим, что мы не преодолеваем 1% -ный порог, даже делая довольно экстремальные гипотезы. Таким образом, мы, похоже, находимся в безопасности. Однако следует также учитывать, что самый большой запас органического (и, следовательно, горючего) углерода в земной коре находится в форме « керогена », что является результатом частичного разложения органического вещества. (Рисунок ниже от Manicore.com ).
10 16 тонн керогена является такой большой величиной, что если все это должно сочетаться с кислородом (около 10-9 тонн), то в атмосфере не останется кислорода. Это было бы, действительно, «великое удушение».
К счастью, это вряд ли произойдет. Кероген может реагировать с кислородом, и это, на самом деле, оригинальный источник нефти, которую мы добываем и сжигаем сегодня. Но естественный процесс очень медленный, а человеческий - очень дорогой. С наилучшими пожеланиями, Кероген - очень плохое топливо. Таким образом, люди никогда не смогут сжечь больше, чем микроскопическую долю керогена земной коры.
Таким образом, потеря кислорода, большое удушение, не то, о чем нас беспокоит, потому что у нас в атмосфере гораздо больше кислорода, чем то, что мы могли бы потреблять даже в наихудшей возможной гипотезе. У нас есть этот запас прочности, потому что свободный кислород является результатом миллиардов лет активности фотосинтеза, который перекачивал много кислорода в атмосферу. Из этого кислорода большинство было поглощено неорганическими оксидами; главным образом оксидов железа. Как видно на следующем рисунке, в атмосфере постепенно накапливается лишь небольшая фракция. ( из Википедии - учитывать, что в этих оценках существует большая неопределенность)
Обратите внимание, что пик концентрации кислорода был достигнут в далеком прошлом, возможно, в соответствии с пиком в биологической продуктивности планет . На пике концентрация кислорода, возможно, достигла значения более 30% в объеме - люди не могли бы выжить в этих условиях! Тогда это, возможно, снизилось примерно до 15%, и, опять же, мы бы не смогли выжить с такой концентрацией.
Таким образом, кислород не просто накапливается в атмосфере, чтобы оставаться там навсегда. Это реактивный газ, и его концентрация связана с эволюцией экосистемы. Есть факторы, которые могут сильно изменить его концентрацию, возможно, связанную с реакцией с запасом керогена . Мы не можем точно знать, какие факторы вызывают эту реакцию, ноновое падение концентрации кислорода в результате происходящих изменений планет не может быть исключено - хотя это, вероятно, будет чрезвычайно медленным по стандартам человека. Мы можем быть уверены в том, что мы должны быть осторожны в том, как мы относимся к экосистеме Земли - мы являемся ее частью
