A légkör

I.rész

A Föld légkörének tömege: 5,6x10¹⁵ tonna

     Nagyon fontos a légkör összetétele, mert ettől is függ az élet a Földön. Ha nem lenne oxigén, akkor élet sem lenne. Ezért nagyon fontos, hogy megfelelő módon figyeljünk oda erre az állapotra. Éppen aktuális, hiszen számtalan hír jelenik meg, hogy milyen erdőtüzek alakultak ki a világ különböző pontjain, és azok mennyire károsak. Sajnos ebben az esetben is sok olyan cikk jelenik meg, ami nem feltétlenül tárja fel a valós helyzetet. Igen sokat kell olvasni ahhoz, hogy aránylag reális képet kapjunk arról, vajon mi is történik ezeken a helyeken. Tény az, hogy sok tűzfészek alakult ki az egyes földrészeken. Van, amelyik nagyobb hírként jelenik meg, van olyan, amit egyáltalán nem is említenek. Szerencsére vannak műholdak, melyek aránylag pontos felvételeket készítenek ezekről a helyekről. Sajnos azt nem tudni, hogy ezek a gócok mekkora kiterjedéssel rendelkeznek. Tudjuk, hogy hihetetlen részletes felvételek is készülnek, szinte egy házhelyet is meg lehet különböztetni az egyes képeken. A légkör klasszikus összetétele:

Nitrogén: 78 % Oxigén: 21 % Egyéb gázok: 1 %

    A mai pontosabb mérések szerint a szennyező gázok mennyiségi jelenléte nőtt. A légkör más egyéb gázai: neon, hélium, kripton, xenon, hidrogén, dinitrogén-oxid, szénmonoxid. Mivel ezeknek a gázoknak a mennyisége nagyon kevés, így egy más mértékegységben, az un. ppm-ben adják meg az értékeket.

   Mit jelent a ppm? Röviden úgy lehetne leírni, hogy vegyél egyet az egyikből, és vegyél hozzá a másikból 999 999-et, azaz, a ppm azt jelenti, hogy egy millió egységben, 1 darab más részecske van. Ne tévesszenek meg senkit a kis értékek. Ezek is jelentősek, hiszen el lehet képzelni az egy millió részecskét egy adott térfogatban. Kiterjesztve az egész légkörre már számottevő. Megtalálható egy erősen romboló hatású gáz a légkörben, ez pedig a metán. Azért veszélyes, mert állandósul a levegőben, ugyanis a képlete CH₄, azaz, pontosan olyan súlyú, mint az oxigén, így erőteljesebben hozzájárul az üvegházhatású gázok okozta változásokért. Legnagyobb veszélyforrás a tundraövezetek kiolvadása következtében kiszabaduló metán. Minden egyéb gáz erőteljesen hígítja a légkör oxigén tartalmát. Egy legutóbbi mérés szerint a légkör oxigén tartalma annyival csökkent, amennyivel a szén-dioxid mennyisége nőtt. Értéke 0,0423 százalék. Nem jelentős? Lehet, de érdemes odafigyelni rá, hiszen a szennyező anyagok egyre nagyobb mértékben kerülnek a légkörbe annak ellenére, hogy különböző megállapodásokat kötnek annak érdekében, hogy kevesebb szennyező anyagokat bocsátanak a levegőbe. Ez egy nagyon is figyelmeztető jel. Az oxigén jelenléte biztosítja a földi életet. Most ne foglalkozzunk azzal, hogy milyen volt a földi légkör a korábbi időszakokban. A jelenlegi a lényeges. Annyi bizonyos, hogy amióta élőlények vannak bolygónkon, hasonló összetételű légkört lehet feltételezni. Azt azért meg kell jegyezni, hogy a változás a fent írtaknak megfelelően elindult, és rohamosan tart a módosulat. Nézzük meg, hogy ebben a légköri óceánban milyen töménységű éltető oxigénnel találkozunk. Miképpen változik ennek mennyisége a különböző magasságokban? Miért lényeges ez? Azon egyszerű oknál fogva, mert az élőlények által használt nélkülözhetetlen oxigén tartós hígulása komoly gondot jelent. Az oxigén tartalom a szerint változik, hogy milyen magasságban vagyunk. A légköri oxigén nyomása 3000 méteres magasságban 31%-kal, 5000 méteres magasságban 44%-kal, 8000 méteres magasságban 65%-kal csökken. A tengerszinten a légkör oxigén tartalma 20,946%.

    Miért fontos ez? Az emberi test tengerszinti magasságon működik a legjobban, ahol a légnyomás 1 atmoszféra. Jelenleg a mérőeszközökön hPa /hektopaszkál/ formájában adják meg, ami 1013hPa van feltüntetve. Ezen a nyomáson a vérben található hemoglobin megköti az oxigént, és elszállítja a test minden részébe. A magasság növelésével az oxigén nyomás csökken, ami azt eredményezi, hogy szaporábban kell levegőt venni ahhoz, hogy megfelelő mennyiségű oxigén kerüljön a test minden pontjára. Fontos megjegyezni, hogy a  levegő nyomása a lényeges, hiszen az emberi test 1 atmoszféra nyomáson működik tökéletesen, ha ez csökken, akkor csak több levegővétellel tudjuk biztosítani a szállítandó oxigén mennyiségét. Csak gondoljunk bele. Több mint nyolc milliárd ember él a Földön. Ehhez jönnek még az állatok. Itt merül fel egy lényeges kérdés. Vajon hol van még szükség oxigénre? Hát persze, az égés során. Mivel az oxigén nemcsak a létfenntartást biztosítja, hanem az égést is, ezért igen sok oxigén fogy el. Mik a nagy oxigén fogyasztók? Erdőtüzek, repülők, hordozó rakéták, járművek, vulkánkitörések, háztartási tüzelő berendezések, stb. Az ipar évente 100 millió tonna oxigént állít elő. Valamit érdemes tisztázni. Az égés során nem a levegő biztosítja az égést, hanem a levegőben található oxigén. A levegő egy keverék, melyen több összetevő van. Csak egy példa. Egy kilogramm szén elégetéséhez 2,6kg /12köbméter/ oxigénre van szükségünk, ami 60köbméter levegőben található. A végtermék 2,6kg /12köbméter/ szén-dioxid. Amint látható, igen nagy mennyiségű oxigén fogy el az égés során. El lehet képzelni, hogy mennyi oxigén fogy el a Földön egy nap. Kísérletet sem teszek a kiszámolására. Rengeteg. A bioszféra a Föld kőzetburkának, /litoszféra/, a vízburkának, /hidroszféra/, és levegőburkának, /atmoszféra/ azon része, ahol van élet, és biológiai folyamatok mennek végbe. Ha a Föld levegőburkának azt a részét vesszük, ahol még lehetséges az élet /maximum 10km-es magasságig/, azaz, van annyi oxigén, hogy életben lehessen maradni, akkor érdekes szám jön ki. Ez a szám 5,1 milliárd km³. Hangsúlyozom, ez a szám az oxigén mennyiségét jelöli, nem a levegőét. A fennmaradó kicsivel több, mint 8milliárd km³-t, a többi gázok foglalják el. Egyáltalán nem szabad elfelejteni, annak ellenére, hogy aránylag kis számokról beszélünk a levegő alkotó részeivel kapcsolatban, ezek aránya rohamosan nő. Ez azért is veszélyes, mert legtöbbje olyan helyen koncentrálódik, ahol az ember is él. Legnagyobb ilyen veszély a járművek által keletkező gázok, illetve a háztartásokban fellelhető fosszilis tüzelőanyagok még jelenleg is nagy mennyiségű felhasználása. Addig nincs baj, amíg a természet gondoskodik arról, hogy ezeket a szennyeződéseket valahogy semlegesítse. A baj akkor kezdődik, amikor olyan töménység áll elő, lásd azokat a helyzeteket, amikor szmogriadót jelentenek be, hogy a légkör nem képes megújulni, vagy csak nehezen. Ezek mellé még fontos megemlíteni egy másik szennyező anyagot, amely mindenhol jelen van. Ez nem más, mint a szálló por. Ennek is az un. PM_2,5-es változata. Ugyanis ez a por már annyira finom, hogy bekerül az emberek tüdejébe, és ott is marad. A következménye légúti megbetegedés. Sajnos ezekkel a betegségekkel egyre több ember küszködik a világon. Hazánkban is jelentősen megnőtt az ilyen egészségkárosító szennyező anyagok által okozott megbetegedések száma.

    Hogy mi lenne a megoldás arra, hogy továbbra is megfelelő mennyiségű és minőségű oxigén álljon az emberiség rendelkezésére? Nemcsak elfogadni, hanem be is tartani azokat a rendelkezéseket, melyek arra irányulnak, hogy kevesebb szennyező anyag kerüljön a légkörbe. Többször elgondolkodtam már azon, hogy vajon a légkör korábbi összetételéhez képest  változott-e a mostani összetétel? Kérdezem mindezt azért, mert nagyon sok más anyag került az idők során a légkörbe, ami az emberi tevékenység nyomán keletkezett. Ha sorra vesszük, akkor a szén-dioxid, a szén-monoxid, kén-dioxid, nitrogén-dioxid, ózon, nitrogén-oxidok, és ne hagyjuk ki a szálló port. Ez hét olyan összetevő, amelyek az idők során keletkeztek, melyek korábban nem voltak jelen ilyen nagy arányban. Ezek hígítják a levegő oxigén tartalmát, mert ezeknek az anyagoknak is hely kell. Mik okozzák ezeknek az anyagoknak a feldúsulását a levegőben? Az emberi tevékenység során a fosszilis tüzelőanyagok közül a kőszenet ipari mértékben kb. 400 éve, a kőolajat kb. 100 éve használják. Csak gondoljunk bele. Ennyi ideje, hogy jelentősebb mennyiségű szennyező anyagok kerülnek a légkörbe. A világon a bányákból 5 milliárd tonna szenet bányásznak, és 2,5 milliárd tonna kőolajat égetnek el évente. Ez hatalmas mennyiség. Ennek a hatalmas mennyiségű fosszilis anyagnak a felhasználói a gépjárművek, repülők, a mesterséges holdakat pályára állító hordozórakéták, az erőművek, háztartások, stb. A szennyezéshez hozzájönnek még a vulkánkitörések, erdőtüzek, a metán a permafroszt következményeként.  Az itt felsoroltak csak a legnagyobbak, amelyek szennyeznek. Csak gondoljunk bele. Igaz, hatalmas a légkör köbtartalma, de hatalmas a szennyező anyagok mennyisége is. A földi légkör legalsó rétege a troposzféra. Ebben a rétegben található a teljes légkör tömegének 80 százaléka. A bioszféra a Föld kőzetburkának, /litoszféra/, a vízburkának, /hidroszféra/, és levegőburkának, /atmoszféra/ azon része, ahol van élet, és biológiai folyamatok mennek végbe. Ha a Föld levegőburkának azt részét vesszük, ahol még lehetséges az élet, azaz, van annyi oxigén, hogy életben lehessen maradni, akkor érdekes szám jön ki. Ez a szám 5,1 milliárd km³.

Egy adott gáz parciális térfogata egy gázelegyben az adott gáznak a térfogata az elegyben.

Forrás: Wikipédia

    A magasság növekedésével az oxigén térfogat százaléka csökken. Ez azt jelenti, hogy 10 000 méter felett már annyira kevés az oxigén térfogat százaléka a légkörben, hogy az ember már nem tud annyit levegővétellel felvenni, amennyire szüksége lenne. Mondhatjuk, hogy az életfenntartásra alkalmas légréteg kb. 10 000 méterig terjed. Ez a levegőmennyiség szennyeződik. Ennek legnagyobb százalékát a szén-dioxid teszi ki. 2023-as adat szerint ez az érték 423,68 ppm. Ez annyit jelent, hogy egy millió molekulából 423,68 molekula szén-dioxid.  Ez csak egy anyag részegysége a levegőben. Érdekes módon a mért értékek /mérőállomások/ között nem szerepel a szén-dioxid, holott ez a gáz van jelen legnagyobb százalékban a légkörben.

     Miket mérnek? Kén-dioxid, nitrogén-dioxid, nitrogén-oxidok, ózon, PM₁₀ szálló por. Ha ezeket összeadjuk, igen jelentős mennyiségű szennyező anyag érték jön ki.  A grafikonon van egy összesített érték. E szerint 1061,97 gigatonna szén-dioxid hiányzik. Valószínű, hogy a többi anyagra is el lehet mondani ugyanezt. Figyelemre méltó a szálló por jelenléte a légkörben. Viharok alkalmával ennek a mennyisége jelentősen megnövekedik. Legveszélyesebb egysége a PM_2,5. Ez már komoly károsodást okoz a tüdőben, hiszen méreténél fogva le tud jutni erre a szintre.  Valamikor úgy tanultuk, hogy a légkör összetétele 78 százalék nitrogén, 21 százalék oxigén, 1 százalék nemesgázok. A mostani kimutatás szerint a légkör főbb összetevői: 78,084 százalék nitrogént, 20,946 százalék oxigént, 0,934 százalék argont, és 0,0423 százalék szén-dioxidot tartalmaz. Jelentős az argon jelenléte. Ennek fényében a többi nemesgáz elenyésző. Ami figyelemre méltó, az a szén-dioxid jelenléte. Minden gáz, ami a légkörben van, nehezebb az oxigénnél. Ez azt jelenti, hogy pontosan az a réteg a legszennyezettebb, ahol élünk, és amit belélegzünk. Vajon mennyire hígult föl az oxigén töménysége, vajon mennyivel csökkent az oxigén jelenléte a légkörben? Felhívnám a figyelmet a következő értékre és az idézetre. Ausztrál kutatók eredménye.  

„Húsz év alatt az oxigén tartalom 0,03 százalékkal csökkent”.

Forrás: Természet Világa

     Van egy általam érdekesnek tűnő összefüggés. A szén-dioxid 0,0423 százalékkal nőtt, a levegő oxigén tartalma 0,03 százalékkel csökkent. Véletlen? Lehet. Csak azért gondoljunk bele. Mennyi ideje engedjük ki ezt a gázt a levegőbe, nem beszélve arról, mekkora mennyiségben. Ennek valahol el kell férnie, még akkor is, ha a természet nagy részét elnyeli. Ugyanúgy, a többi gáznak is hely kell. Van még valami, ami igazából a közelmúltban került a figyelem középpontjába. Ez a gáz a metán.  A metán részegysége a légkörben 1980-ban 1630 ppb, 2019-es értéke 1874,7 ppb, vagyis egymilliárd légköri részecskéből ennyi a metán molekula. 2023-ban ez az érték 1908,2 volt. Talán a szám szerint nem nagy emelkedés, de a mennyiségét tekintve igen jelentős. Honnan kerül a légkörbe ez a gáz? A klímaváltozással, és a vele járó hőmérséklet emelkedéssel a sarki vidékek fagyott talaja kezd felengedni. Kialakulnak az ingoványok, lápok, és ezek alól kiszabadul a felgyülemlett metán gáz. Aztán a kérődző állatok is jelentős mennyiségű metánnal dúsítják a légkört. A metán erősebb szennyező, mint a szén-dioxid. Jelenléte még jobban fokozza a légkör szennyezését, illetve a melegedés ütemét. 

     Összefoglalva. A légkörben fellelhető szennyező anyagok hígítják a levegőben lévő oxigén mennyiségét. A részecskék jelenléte a légkörben, amiket igen nagy számhoz viszonyítunk, csak emlékezzünk, hogy egymillió, illetve, egymilliárd részecskékkel számolunk, akkor is jelentős, ahhoz képest, amennyi volt. A kibocsátás üteme sajnos nem igazán lassult. Sőt! Valószínűsíthető, hogy a gazdaságok növekedésével, ami energia igény növekedésével is jár, ez a szám emelkedni fog. A több mint nyolcmilliárd embernek nagy igényei vannak, igen nagy a fogyasztás. Az energia kiváltás nem olyan ütemű, mint amennyi az energia igény emelkedési üteme. Ezáltal a szennyező anyagok jelenléte fokozódik. A másik ok az emelkedésre, hogy nincsenek megfelelő döntések annak érdekében, hogy csökkenjen a káros anyag kibocsátás. Ennek ékes bizonyítéka, hogy már kimutatható az oxigén csökkenésének mértéke. Persze ez még messze van attól, hogy veszély fenyegesse a légkör oxigén tartalmát. Emlékeznek a magasság növekedésével csökkenő oxigén térfogat egységére?  Ez jelenleg még nem áll fenn itt a talaj közelében, de intő jel, hogy fogy az oxigén. Nem is igazából a térfogat százalék a lényeg, hanem a szennyező anyagok egyre nagyobb jelenléte. Ugyanis a levegő hígul, éppen olyan formában, mint a magassággal. Utóbbinál az oxigén térfogat százaléka csökken, hígulás alkalmával a szennyező anyagok térfogat százaléka nő. Tehát egységnyi térfogatban több a káros anyag, amit belélegzünk. Talán érdemes lenne jobban odafigyelni arra, hogy jóval kevesebb szennyező anyag kerüljön a légkörbe, és ezáltal az emberek szervezetébe. Okos döntéseken múlik minden. Ideje lenne megtenni, addig, amíg nem késő. 

     A grafikonból is látható, hogy az elkövetkezendő időkben számolni kell a metán jelenlétével a légkörben.

    Csak egy megjegyzés. A mérések szerint jelenleg a légkörben található CO₂ mennyisége 0,0423 százalék. Viszont az alábbi diagram egy kis meglepetéssel szolgál. Ahogy látják, a százalékos érték 100 fölött van, ami nem lehetséges. Akkor, hogy értelmezzük ezeket az adatokat? A saját véleményem az, hogy a százalékos értékek az idők során alaposan megváltoztak. Egy tizedessel eltolódtak balra. A szén-dioxid értéke jelenleg 0,370 százalék. Hangsúlyozom, ez saját vélemény. Tudom, merész kijelentés. Viszont a légkör térfogata, valamint a légkörbe kerülő szén-dioxid aránya ezt mutatja. Ne feledjük el, hogy igen sok más összetevő is befolyásolja a légkör összetételét, nemcsak a szén-dioxid. Látható, hogy 3,56 százalék a többlet. Van egy tétel, ami nagyon bizonytalan. Ez a vízgőz, magyarul pára. Ennek értéke 0 és 4 közötti. Érdekes módon a légkör összetevői közül a nitrogén és a metán van megadva gigatonnában, a többi összetevő nem. Sőt! A legfontosabb sincs feltüntetve, mégpedig az oxigén. Pedig ez lenne a fontos. Ha elvégzünk egy számolást, természetesen ez csakis az én elméletem, akkor 20,58 százalékos jelenleg a Föld légkörének oxigén tartalma. Ez azt jelenti, annyira hígult a levegő oxigén mennyisége az elmúlt idők alatt, mintha 88,78 méter magasan élnénk. Nem számottevő, szerencsére.

 Forrás: ELTE Meteorológiai Tanszék