Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Wylesianie tropików nierozpoznanym źródłem dwutlenku węgla

Recommended Posts

Liczące sobie tysiąclecia tropikalne gleby, które zostały odsłonięte w wyniku wycinki lasu i przeznaczenia terenów na działalność rolniczą mogą być nierozpoznanym dotychczas źródłem dwutlenku węgla. Naukowcy z Florida State University (FSU) prowadzili badania w 19 miejscach we wschodnich regionach Demokratycznej Republiki Kongo i odkryli, że takie pozbawione lasu obszary emitują CO2, który jest znacznie starszy i łatwiej biodegradowalny niż gaz emitowany z gęsto zalesionych obszarów.

Ten starszy dwutlenek węgla jest wymywany przez deszcze z głębszych warstw gleby i trafia do wody. Jest chemicznie niestabilny i z czasem zostaje przetworzony przez mikroorgamizmy znajdujące się w wodzie, które uwalniają go do atmosfery. To proces podobny do tego, co wydarzyło się w Basenie Mississippi przed 100 laty i w ostatnich dziesięcioleciach w Amazonii. W Kongo zachodzi obecnie proces zamiany dziewiczych lasów w pola uprawne. Chcemy dowiedzieć się, co to oznacza dla cyklu obiegu węgla, mówi autor badań, profesor Rob Spencer z FSU.

Sam wpływ wylesiania na obieg węgla jest dobrze poznany, jednak badania przeprowadzone przez Spencera sugerują, że mamy tutaj do czynienia z nieznanym mechanizmem przedostawania się węgla do rzek.

Obecnie trudno jest oszacować wielkość tej emisji, dlatego jest takie ważne, by umieć ją umiejscowić wśród innych źródeł antropogenicznego CO2. Można przypuszczać, że wraz z postępującym wylesianiem i zamianą tych terenów na rolnicze, emisja będzie rosła, stwierdza doktorant Travis Drake.

Zespół z FSU przeprowadził bardzo szczegółowe specjalistyczne analizy gleb i CO2, wykorzystując w tym celu najnowocześniejsze techniki spektrometrii mas. Naukowcy odkryli, że ze starszych gleb uwalnia się gaz o większej energii, który ponadto jest bardziej chemicznie zróżnicowany niż gaz uwalniany z terenów zalesionych. Ogólnie rzecz biorąc z terenów zalesionych uwalnia się więcej CO2 niż z obszarów, na których las wycięto. Jednak gaz pochodzący z obszarów pozbawionych lasu jest bardziej biolabilny, co oznacza, że jest łatwiej przyswajalny przez mikroorganizmy. Uczeni uważają, że to właśnie ta biolabilność częściowo wyjaśnia, dlaczego na obszarach z których wycięto las obserwuje się wyższe stężenie CO2.

Większa biolabilność to zła informacja. Nie dość, że mówimy tutaj o obszarach, które już zostały zdegradowane poprzez wycinkę lasu, to jeszcze dochodzi tam do szybszej utraty składników odżywczych z gleby, utraty żyzności gleb, a co za tym idzie utraty składników odżywczych, które zasilają strumienie i rzeki. Oznacza to również, że węgiel, który przez tysiące lat był bezpieczne składowany w glebie zostaje teraz uwolniony i wchodzi we współczesny cykl obiegu węgla. Jeśli węgiel ten zostanie przetworzony na dwutlenek węgla i trafi do atmosfery, dodatkowo przyczyni się do efektu cieplarnianego.

Oczywiście najlepszym rozwiązaniem zapobiegającym niekorzystnym zjawiskom byłoby zaprzestanie wycinki lasów. Jednak patrząc na całość realistycznie, naukowcy zwracają uwagę, że można wykorzystywać takie techniki uprawy roli, by ograniczyć utratę składników odżywczych. Gdy już dojdzie do zamiany terenu z leśnego na rolniczy można wykorzystać takie techniki jak stosowanie tarasów czy stref buforowych, które pozwolą na zmniejszenie wycieków węgla, wyjaśnia Drake.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Powietrze wokół nas staje się coraz bardziej zanieczyszczone. Nic dziwnego, że wielu naukowców głowi się, jak można by je oczyścić. Praca międzynarodowego zespołu pod kierownictwem prof. Juana Carlosa Colmenaresa z Instytutu Chemii Fizycznej PAN przybliża nas do tego celu. Naukowcom udało się stworzyć efektywny i tani adsorbent, zdolny oczyszczać powietrze z różnych toksycznych związków.
      Najistotniejszy jest, rzecz jasna, stworzony przez nas w laboratorium materiał - mówi prof. Colmenares. Nie tylko adsorbuje z powietrza toksyczne opary, lecz dzięki właściwościom fotokatalitycznym również rozbija je na mniej toksyczne związki. Stworzony przez zespół materiał składa się z dwóch stosunkowo tanich i łatwych do pozyskania substancji: dwutlenku tytanu i tlenku grafitu. Chcieliśmy, żeby nasz wynalazek był powszechnie dostępny - wyjaśnia profesor - a do tego przyjazny środowisku. Absolutną innowacją było w tym przypadku zastosowanie ultradźwięków. To one zmusiły dwa składniki – organiczny i nieorganiczny – do współpracy. Tlenek grafitu wyłapuje cząstki toksyn, a dwutlenek tytanu unieszkodliwia je dzięki fotokatalizie. Dodatkowo zastosowanie ultradźwięków znacząco zwiększa aktywną powierzchnię nowego materiału i wprowadza do niej defekty, co sprawia, że skuteczność w unieszkodliwianiu toksyn z powietrza znamiennie rośnie. Dzięki falom ultradźwiękowym udało nam się uzyskać świetne rozproszenie cząstek, a warstwa tlenku grafitu szczelnie otula powierzchnię dwutlenku tytanu - opowiada prof. Colmenares. Pierwotnie materiał miał być wykorzystywany jako dodatkowa warstwa w maskach przeciwgazowych dla żołnierzy. Można go także wbudować w tekstylia, tworząc mundury chroniące noszących je żołnierzy przed gazowymi toksynami na polu walki. Sam wychwyt zachodzi równie dobrze przy świetle, jak i po ciemku, ale unieszkodliwianie gazów bojowych wymaga oświetlenia. Dzień bitwy musiałby zatem być słoneczny albo mundur musiałby mieć dodatkowe LED-owe oświetlenie uaktywniające fotokatalizę.
      Choć badanie przeprowadzono na środkach bojowych, potencjalne zastosowania wynalazku mogą być o wiele szersze i... bardziej pokojowe.
      Można by, na przykład, szyć uniformy chroniące pracowników fabryk przed toksycznymi wyziewami. Na jeden kombinezon wystarczyłyby miligramowe ilości - wyjaśnia profesor - o ile byłyby one równomiernie rozproszone w materiale. Jedyny minus jest taki, że potencjalne tkaniny nośnikowe musiałyby być raczej poliestrem niż lnem czy bawełną - dodaje. Naukowcy musieliby też znaleźć sposób na trwalsze zespolenie swojego nanomateriału z nośnikiem, bo ubrania trzeba prać, a wiadomo, że niemal 35% mikroplastiku w środowisku pochodzi z pranych syntetyków. Nie chcemy, żeby nasz wynalazek skończył w rzekach i morzach - mówi prof. Colmenares. Chcemy, żeby był ekologiczny na każdym etapie, nie tylko wtedy, kiedy rozprawia się z toksynami. Na szczęście współautorzy niniejszej pracy, dr Dimitrios A. Giannakoudakis i inni członkowie zespołu, już wcześniej wykazali, że dzięki sonifikacji, czyli działaniu ultradźwięków, substancję aktywną można w łatwy sposób trwale łączyć zarówno z bawełną, jak i ze sztucznym włóknem.
      Przy odpowiedniej modyfikacji technologię opisaną w Chemical Engineering Journal można by wykorzystać nie tylko do oczyszczania powietrza, ale i wody czy gleby. Jeszcze nie badaliśmy tych możliwości - mówi prof. Colmenares - ale powodzenie zależy głównie od tego, czy będziemy w stanie bezpiecznie osadzać nasz nanomateriał na potencjalnych nośnikach. W końcu, oczyszczając wodę np. z fenolu, nie chcielibyśmy „wzbogacić jej” w nasze tlenki, choć w teorii ani TiO2, ani tlenek grafitu nie są toksyczne dla ludzi - wyjaśnia naukowiec. W końcu kto z nas w dzieciństwie nie żuł ołówka - dodaje z uśmiechem.
      Gdyby udało się usunąć tę przeszkodę, możliwości stałyby się praktycznie nieograniczone. Nowy materiał mógłby oczyszczać ścieki w zakładach papierniczych i koksowniach, a nawet neutralizować zalegające na dnie Bałtyku chemikalia z II wojny światowej. Na razie celujemy w oczyszczalnie ścieków - opowiada profesor. Fotokataliza i nanokompozyty mogą działać tam, gdzie dla mikrobów otoczenie jest zbyt toksyczne.
      Największym wyzwaniem byłaby fotokataliza gleby, ale przy odpowiednim mieszaniu, napowietrzaniu, naświetlaniu i właściwym fotokatalizatorze, opracowanym np. tylko do rozkładania herbicydów albo pestycydów, nawet i to można sobie z łatwością wyobrazić.
      Czystsze powietrze jest w zasięgu ręki. Na czystszą wodę i glebę trzeba nam będzie poczekać nieco dłużej, ale naukowcy z IChF PAN są dopiero na początku krucjaty o lepsze, czystsze, środowisko.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Oceany są tak czułe na poziom dwutlenku węgla w atmosferze, że zmniejszenie jego emisji szybko prowadzi do mniejszego pochłaniania go przez wodę. Autorzy najnowszych studiów uważają, że w bieżącym roku oceany pochłoną mniej CO2, gdyż w związku z epidemią COVID-19 ludzkość mniej go wyemitowała.
      Galen McKinley z należącego do Columbia University Lamont-Doherty Earth Observatory uważa, że w bieżącym roku oceany nie będą kontynuowały obserwowanego od wielu lat trendu, zgodnie z którym każdego roku pochłaniają więcej węgla niż roku poprzedniego. Nie zdawaliśmy sobie sprawy z tego zjawiska, dopóki nie przeprowadziliśmy badań na temat wymuszania zewnętrznego. Sprawdzaliśmy w ich ramach, jak zmiany wzrostu koncentracji atmosferycznego dwutlenku węgla wpływają na zmiany jego pochłaniania przez ocean. Uzyskane wyniki nas zaskoczyły. Gdy zmniejszyliśmy emisję i tempo wzrostu koncentracji CO2, oceany wolniej go pochłaniały.
      Autorzy raportu, którego wyniki opublikowano właśnie w AGU Advances, chcieli sprawdzić, co powoduje, że w ciągu ostatnich 30 lat oceany pochłaniały różną ilość dwutlenku węgla. Takie badania pozwalają lepiej przewidywać zmiany klimatyczne i reakcję oceanów na nie.
      Oceany są tym środowiskiem, które absorbuje największą ilość CO2 z atmosfery. Odgrywają więc kluczową rolę w ochronie planety przed ociepleniem spowodowanym antropogeniczną emisją dwutlenku węgla. Szacuje się, że oceany pochłonęły niemal 40% całego CO2 wyemitowanego przez ludzkość od początku epoki przemysłowej. Naukowcy nie rozumieją jednak, skąd bierze się zmienne tempo pochłaniania węgla. Od dawna zastanawiają się np., dlaczego na początku lat 90. przez krótki czas pochłaniały więcej CO2, a później tempo pochłaniania zwolniało do roku 2001.
      McKinley i jej koledzy wykorzystali różne modele za pomocą których sprawdzali i analizowali różne scenariusza pochłaniania dwutlenku węgla i porównywali je z tym, co działo się w latach 1980–2017. Okazało się, że zmniejszenie pochłaniania dwutlenku węgla w latach 90. najlepiej można wyjaśnić przez zmniejszenie jego emisji. W tym bowiem czasie z jednej strony poprawiono wydajność procesów przemysłowych i doszło do upadku ZSRR, a gospodarki jego byłych satelitów przeżywały poważny kryzys. Stąd spowolnienie pochłaniania w latach 90. Skąd zaś wzięło się krótkotrwałe przyspieszenie tego procesu na początku lat 90? Przyczyną była wielka erupcja wulkanu Pinatubo na Filipinach z roku 1991.
      Jednym z kluczowych odkryć było stwierdzenie, że takie wydarzenia jak erupcja wulkanu Pinatubo mogą odgrywać ważną rolę w zmianach reakcji oceanów na obecność węgla w atmosferze, wyjaśnia współautor badań Yassir Eddebbar ze Scripps Institution of Oceanography.
      Erupcja Pinatubo była drugą największą erupcją wulkaniczną w XX wieku. Szacuje się, że wulkan wyrzucił 20 milionów ton gazów i popiołów. Naukowcy odkryli, że z tego powodu w latach 1992–1993 oceany pochłaniały więcej dwutlenku węgla. Później ta ilość zaczęła spadać i spadała do roku 2001, kiedy to ludzkość zwiększyła emisję, co pociągnęło za sobą też zwiększenie pochłaniania przez oceany.
      McKinley i jej zespół chcą teraz bardziej szczegółowo zbadać wpływ Pinatubo na światowy klimat i na oceany oraz przekonać się, czy rzeczywiście, zgodnie z ich przewidywaniami, zmniejszenie emisji z powodu COVID-19 będzie skutkowało zmniejszeniem pochłaniania CO2.
      Uczona zauważa, że z powyższych badań wynika jeszcze jeden, zaskakujący wniosek. Gdy obniżymy antropogeniczną emisję dwutlenku węgla, oceany będą mniej go wchłaniały, więc nie będą kompensowały emisji w tak dużym stopniu jak w przeszłości. Ten dodatkowy, niepochłonięty przez oceany, węgiel pozostanie w atmosferze i przyczyni się do dodatkowego ocieplenia.
      Musimy przedyskutować ten mechanizm. Ludzie muszą rozumieć, że po obniżeniu emisji nastąpi okres, gdy i ocean obniży swoją efektywność jako miejsce pochłaniania węgla, mówi McKinley.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Arktyka to jedno z najszybciej ocieplających się miejsc na Ziemi. Wiemy, że ocieplanie się przyspieszają roztapiające się śniegi i lody, że przyczynia się do niego zmiana cyrkulacji atmosferycznej. Jest wiele powodów, dla którego to w Arktyce ocieplenie zachodzi wyjątkowo szybko. Teraz naukowcy uważają, że znaleźli dodatkowy czynnik. A są nim... drzewa.
      Nie tylko zresztą drzewa, ale w ogóle rośliny mogą mieć niespodziewany wpływ na globalne ocieplenie.
      Gdy w atmosferze rośnie ilość dwutlenku węgla, rośliny bardziej wydajnie przeprowadzają fotosyntezę. Bardziej wydajny proces oznacza często mniejsze straty wody, czyli mniejsze parowanie z roślin. Parowanie zaś jest procesem powiązanym z chłodzeniem. Jeśli się ono zmniejsza, otoczenie ogrzewa się. I właśnie na ten proces zwrócili uwagę naukowcy z University of Edinburgh na łamach Nature Communications.
      Dotychczas przegapiano wpływy roślin. To badanie pokazuje wpływ roślinności na ocieplanie się Arktyki w warunkach zwiększonej koncentracji CO2 w atmosferze, mówi współautor badań Jin-Soo Kim.
      Naukowcy wykorzystali modele klimatyczne, w których uwzględnili parowanie z roślin. Modele te wykazały, że wraz z rosnącym poziomem atmosferycznego dwutlenku węgla rośliny na półkuli północnej tracą mniej wody. W wyniku tego procesu poszczególne regiony ocieplają się bardziej niż wynikałoby z samej tylko zmiany klimatu.
      Autorzy badań szacują, że opisany przez nich wpływ roślin jest odpowiedzialny za niemal 10% ocieplenia w Arktyce i nawet 28% ocieplenia na niższych szerokościach półkuli północnej. Podkreślają jednocześnie, że ich szacunki obarczone są sporym marginesem błędu.
      Podczas badań naukowcy wykorzystali 8 modeli i porównali je między sobą. Okazało się, że istnieją spore różnice w uzyskiwanych wynikach dotyczących wpływu roślin na ocieplanie się Arktyki. Może się tak dziać zarówno z powodu sporej niepewności odnośnie reakcji lodu morskiego na ocieplający się klimat jak i z powodu braku zgody w środowisku naukowym odnośnie wpływu zwiększonej koncentracji CO2 na rośliny. Z jednej strony gdy mamy więcej dwutlenku węgla w atmosferze, rośliny nie muszą tak szeroko otwierać aparatów szparkowych, więc tracą mniej wody. Z drugiej strony CO2 może czasem przyspieszać wzrost roślin. A jeśli roślin jest więcej, to mamy i większe parowanie. Te oba zjawiska – większy wzrost roślin i mniejsze rozwarcie aparatów szparkowych – mogą mieć przeciwny wpływ na lokalne temperatury.
      Omawiane tutaj badanie sugeruje jednak, że silniejszy jest wpływ zmian w otwarciu aparatów szparkowych. W wielu ekosystemach nie obserwujemy takiego wzrostu roślin, jaki naiwnie założyliśmy myśląc o wzroście stężenia CO2, mówi doktor Leander Anderegg z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pod koniec triasu poziom atmosferycznego CO2 był podobny, jak ten, przewidywany dla poziomu w XXI wieku. Trias trwał od 252 do 201 milionów lat temu. Rozpoczął się i zakończył dużym wymieraniem gatunków. Na łamach Nature Communications naukowcy opisali wyniki badań nad bazaltami z formacji Central Atlantic Magmatic Province (CAMP).
      Naukowcy z Uniwersytetów w Padwie, Budapeszcie, Tomsku, Oslo, Leeds oraz z kanadyjskiego McGill University i z Sorbony przeanalizowali 200 skał, w których były uwięzione bąble powietrza. Najpierw upewnili się, że zawarty w nich dwutlenek węgla rzeczywiście pochodzi z atmosfery. Następnie przeprowadzili analizy, które pozwoliły im obliczyć stężenie CO2 w atmosferze, w czasie, gdy bąble zostały w magmie uwięzione.
      CAMP to największa na Ziemi wielka pokrywa lawowa. Pokrywa ona powierzchnię około 11 milionów kilometrów kwadratowych. CAMP powstała przed około 201 milionami lat. Doszło wówczas do serii czterech gigantycznych erupcji, z których każda trwała od kilkuset do kilku tysięcy lat. W wyniku tych wydarzeń na powierzchnię wydostały się nawet 3 miliony km3 magmy.
      Teraz dowiadujemy się, że podczas takich długotrwałych erupcji do atmosfery przedostało się wystarczająco dużo CO2, by zwiększyć średnie temperatury na Ziemi o 2 stopnie Celsjusza. Masowe wymieranie, które było następstwem tych erupcji, doprowadziło do wyginięcia około 75% gatunków i otworzyło drogę do dominacji dinozaurów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Tegoroczna emisja gazów cieplarnianych będzie prawdopodobnie najwyższa w historii, uważają naukowcy. Pobity zostanie więc niechlubny ubiegłoroczny rekord.
      Specjaliści prognozują, że ludzkość – spalając paliwa kopalne – wypuści do atmosfery 36,8 miliarda ton dwutlenku węgla. Całkowita emisja antropogeniczna, włącznie z rolnictwem i przekształceniami ziemi na jego potrzeby, wyniesie prawdopodobnie 43,1 miliarda ton.
      Takie prognozy znalazły się w najnowszym raporcie organizacji Global Carbon Project. To międzynarodowe konsorcjum badawcze, które śledzi globalną emisję gazów cieplarnianych.
      Są też i dobre wiadomości. Specjaliści GCP prognozują też znaczące spowolnienie wzrostu emisji z paliw kopalnych. Jeszcze w 2018 emisja ze spalania węgla, ropy i gazu wzrosła o 2% w porównaniu z rokiem poprzednim. Tegoroczny wzrost emisji z tych źródeł nie powinien przekroczyć 0,6%.
      Część z tego spowolnienia spowodowana jest zmniejszającym się zużyciem węgla w USA, Europie oraz wolniejszym niż się spodziewano wzrostem jego użycia w innych częściach świata. Okazało się na przykład, że w USA ilość użytego węgla spadła aż o 10%. To znacznie więcej, niż prognozowano. Podobny spadek nastąpił też w Europie. Tymczasem w Indiach i Chinach doszło do dużych wzrostów konsumpcji węgla, ale wzrosty te były mniejsze niż w przeszłości.
      Wciąż jednak nie wiadomo, czy ten spadek użycia węgla będzie trendem długoterminowym. W ostatnich latach mieliśmy już do czynienia z kilkoma przypadkami nadmiernego optymizmu w związku z odchodzeniem od paliw kopalnych i za każdym razem okazywało się, że to krótkookresowe zjawisko. Na przykład w latach 2014–2016 emisja niemal przestała rosnąć, pojawiła się więc nadzieja, że ludzkość osiągnęła szczyt emisji i zacznie pompować do atmosfery coraz mniej gazów cieplarnianych. Jak wiemy, prognozy takie się nie sprawdziły.
      Z najnowszych opracowań wiemy, że jeśli ludzkość chce powstrzymać globalne ocieplenie na poziomie 2 stopni Celsjusza powyżej poziomu sprzed epoki przemysłowej, to w ciągu nadchodzącej dekady emisja CO2 musi spaść o 25%. Jeśli zaś spełniony ma być bardziej ambitny cel – 1,5 stopnia Celsjusza – to spadek emisji musiałby sięgnąć 55%.
      Dyrektor Global Carbon Project, Pep Canadell, mówi, że on i jego koledzy zgadzają się z wyrażoną przez ONZ opinią, iż koncentracja CO2 w atmosferze rośnie zbyt szybko, by można było zatrzymać wzrost temperatury na poziomie 1,5 stopnia Celsjusza. Mieliśmy kolejny rok wzrostu antropogenicznej koncentracji CO2. Czas najwyższy uznać, że każdy kolejny rok wzrostu oznacza, iż osiągnięcie założeń Porozumienia Paryskiego będzie znacznie trudniejsze.
      Przypomnijmy w tym miejscu, że niedawno Światowa Organizacja Meteorologiczne oznajmiła, iż tegoroczna średnia temperatura na Ziemi była o 1,1 stopnia Celsjusza wyższa, niż w czasach sprzed rewolucji przemysłowej. Po tym raporcie pojawiły się głosy, że bez drastycznych cięć emisji nie uda się zatrzymać ocieplenia przed osiągnięciem poziomu 3 stopni Celsjusza. Nie ma takiej możliwości, by beż olbrzymiego zmniejszenia emisji oraz wdrożenia masowych programów przechwytywania i składowania CO2 globalne ocieplenie pozostało na poziomie poniżej 3 stopni Celsjusza, mówi profesor Pete Strutton z Uniwersytetu Tasmanii.
      Dobrą wiadomością jest spadek emisji w USA. Pomimo głośnych wypowiedzi prezydenta Trumpa, który podkreśla rolę węgla, tegoroczna amerykańska emisji zmniejszyła się o 1,7%. Od 15 lat spada ona średnio o 1% rocznie. To w dużej mierze zasługa odchodzenia USA od węgla. Spadki mogłyby być jeszcze większe, gdyby nie rosnąca konsumpcja gazu. To zresztą trend widoczny na całym świecie. Od roku 2012 gaz staje się coraz ważniejszym źródłem emisji CO2. Z raportu GCP dowiadujemy się, że w bieżącym roku globalna emisja ze spalania węgla zmniejszy się o 0,9%, a wzrosną emisje ze spalania ropy (+0,9%) i gazu (+2,6%).

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...