Anglies sekvestracija

Anglies dioksido kiekis atmosferoje išaugo nuo priešindustrinio lygmens - 280 dalių milijonui iki 375 dalių milijonui. Anglies dioksido kiekio padidėjimas pirmiausia susijęs su nuolat didėjančiu iškastinio kuro naudojimu energijai. CO ₂ koncentracija atmosferoje ir toliau didėja, nes energijos naudojimas yra daug kartų didesnis. Vis didėjantis pasaulinio anglies ciklo sutrikimų įrodymas, kuris prisidėjo prie visuotinio atšilimo. Stebimi temperatūros, kritulių, sniego dangos, jūros lygio ir ekstremalių oro sąlygų pokyčiai patvirtina, kad visuotinis atšilimas yra realybė.

Šį atmosferos atšilimą geriausiai paaiškino šiltnamio efektas. Tai reiškinys, kuriuo anglies dioksidas, vandens garai, atmosferos metanas, azoto oksidas, ozonas ir aerozoliai gaudo daugiau šilumos nuo saulės, todėl žemė tampa šiltesnė. Anglies dioksidas sudaro 60% viso šiltnamio efekto.

Arrhenius (1859-1927) pirmą kartą pristatė šį reiškinį kaip „karštųjų namų teoriją“, kuri vėliau tapo žinoma kaip „šiltnamio teorija“, siekiant kiekybiškai modeliuoti atmosferos anglies dioksido koncentracijos pokyčių poveikį klimatui. Padidėjus visuotiniam atšilimui, esminiai sausumos anglies kriauklės, pvz., Miškai ir dirvožemiai, buvo nuosekliai susilpnėję, degraduoti ir išeikvoti, dėl to sumažėjo dirvožemio organinis kiekis, mažėja dirvožemio derlingumas ir gerokai sumažėjo našumas.

Vis daugiau įrodymų rodo, kad pastarojo meto klimato ir atmosferos tendencijos jau daro poveikį rūšių fiziologijai, pasiskirstymui ir fenologijai. Rūšių geografinių ribų išplėtimas vyksta į polius arba į aukštesnius. Vyksta vietinių gyventojų išnykimas išilgai ribų, esant mažesnėms platumoms ar žemesniems pakilimams.

Akivaizdu, kad auga oportunistinių, piktžolių ir (arba) konkurencingų judančių rūšių invazija. Vyksta laipsniškas atsiejimas - rūšies sąveika, pavyzdžiui, tarp augalų ir apdulkintojų dėl nesuderintos fenologijos.

Klimato kaita, jei nebus sušvelninta, sukurs didelius iššūkius. Pandey (2004) aprašė kai kuriuos iššūkius. Vaikų atveju aplinkos pokyčiai sukelia kvėpavimo takų ligas, nudegimą, melanomą ir imuninę slopinimą; klimato kaita gali tiesiogiai sukelti karščio insultą, skendimą, virškinimo trakto ligas ir psichosocialinį vystymąsi; ir ekologiniai pokyčiai, kuriuos sukelia klimato kaita, gali padidinti mitybos, alergijos ir mikotoksinų poveikio, vektorinių ligų, pvz., maliarijos, dengės, encefalito ir naujų infekcinių ligų, skaičių.

Jaunų gyventojų atveju aplinkos pokyčiai kelia pavojų sveikatai, todėl jie tampa neproduktyvūs ir pablogina skurdą. Be to, dėl klimato kaitos pasaulinės pramonės ir politinės realijos kontekste kyla jūros lygio kilimas ir pakrančių potvyniai, trukdo musonui ir kritulių kiekiui, taip pat pailgėja sausros laikotarpis.

Jungtinių Tautų bendrosios klimato kaitos konvencijos Kioto protokolas 1997 m. Suprato, kad tai yra katastrofiška problema ir skatino anglies sekvestraciją, siekiant kontroliuoti šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį atmosferoje. Tai rodo, kad, norint kontroliuoti anglies dvideginio išmetimą, reikia gaminti ir naudoti energiją.

Svarbūs būdai, kaip valdyti anglies energiją, efektyviau naudoja energiją, kad sumažintų pagrindinio energijos ir anglies šaltinio poreikį ir vis daugiau naudojančių mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančių ir anglies dioksido neturinčių degalų ir technologijų, pvz., Branduolinės energijos ar atsinaujinančių šaltinių, pvz., Saulės, vėjo ir biomasės energijos. Po anglies išmetimo į atmosferą anglies sekvestracijos procesas yra svarbus būdas kontroliuoti anglies kiekį atmosferoje.

Anglies dioksido sekvestracija - tai anglies dioksido emisijų surinkimo procesas ir jų saugojimas požeminėse geologinėse formacijose, naftos ir dujų rezervuaruose, neišmatuojamose anglies siūluose ir giliuose fiziologiniuose tirpaluose), sausumos biosferoje (miškuose, pasėlių ir žemės ūkio paskirties žemėse ir šlapžemėse). vandenynuose, kad anglies dioksido koncentracija atmosferoje sumažėtų arba sulėtėtų.

Šis procesas apima visą surinkimo, atskyrimo, transportavimo ir saugojimo ar pakartotinio naudojimo „gyvavimo ciklą“, taip pat gebėjimą matuoti ir stebėti saugomą anglies dioksido kiekį. Tai pasiekiama palaikant arba stiprinant natūralų procesą arba kuriant naujus metodus, kaip išmesti anglies.

Viena iš galimybių anglies kaupimui požeminėse geologinėse saugyklose yra geografinių mokslų tyrimas, susijęs su galimų anglies dioksido sekvestracijai tinkamų rezervuarų geofizikos ir geochemijos supratimu. Siekiant nustatyti natūralų sausumos ciklą, neišvengiami būdai nustatyti sausumos biosferos anglies sekvestraciją per anglies dioksido pašalinimą iš atmosferos augalijos ir biomasės bei dirvožemio saugojimo metu.

Anglies sekvestracija vandenynuose yra dar vienas svarbus aspektas, siekiant padidinti neto vandenyno įsisavinimą iš atmosferos, tręšiant fitoplanktoną su maistinėmis medžiagomis, ir įleidžiant anglies dioksidą į vandenyną, didesnį nei tūkstantis metrų.

Naujausia anglies dioksido valdymo koncepcija yra mikrobų, gaminančių kurą, pvz., Metaną ir vandenilį, genomas arba pagalba anglies sekvestracijai, kad būtų galima įvertinti jų galimą naudojimą kuriant kurą iš iškastinio kuro ar biomasės ar atliekų produktų.

Sausumos anglies sekvestracija yra svarbus būdas sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį. Miškai, medžiai ir kita augmenija tarnauja kaip antžeminės anglies dvideginio absorbentai, kad absorbuotų anglies dioksido emisijas ir sušvelnintų klimato kaitą. Bendra antžeminė biomasė pasaulio miškuose yra 421 × 10 ⁹ tonos, paskirstyta 3869 mln. Hektarų.

Iš jų 3682 × 10 ⁶ ha arba 95% yra natūralus miškas, o 187 × 10 ⁶ ha arba 5% - plantacijų plotas. Miškai yra 100 m ³ ha ^-1 (kubinių metrų vienam hektarui) medienos ir 100 t ha ^-1 (tonos vienam hektarui) medienos biomasės. Jie saugo 1200 GtC augalijoje ir dirvožemyje visame pasaulyje. Anglies kiekis miškuose sudaro 54 proc. Visų sausumos ekosistemų bendro anglies dioksido kiekio.

Kiekvienais metais jie suskirsto 1–3 GtC per bendrą miškų atkūrimo, regeneracijos ir didesnio esamų miškų augimo poveikį, kompensuodami pasaulinius anglies dvideginio išmetimus dėl miškų naikinimo. Indijoje dirvožemyje saugomas anglies kiekis yra 23, 4-27, 1 Gt arba 1, 6–1, 8% pasaulio dirvožemyje saugomos anglies. Bendra žemės ir žem ÷ s žem ÷ s vertinama miškų biomas ÷ yra 6, 865, 1 ir 1, 818, 7 mln. Tonų, o tai sudaro atitinkamai 79 ir 21% visos biomas ÷ s.

Tiesioginis anglies dioksido pašalinimas iš atmosferos vyksta per žemės paskirties keitimą, apželdinimą mišku, miškų atkūrimą, vandenų tręšimą ir žemės ūkio praktiką, siekiant padidinti dirvožemio anglies dioksidą. Fosilinis kuras vienu metu buvo biomasė ir toliau saugo anglies dega iki degimo. Medžiai ir augalai sugeria anglies dioksidą, išskiria deguonį ir saugo anglies dioksidą.

Miškai ar kitos natūralios sistemos turi galimybę „nusausinti“ arba saugoti anglies dvideginį ir užkirsti kelią jo surinkimui į atmosferą kaip anglies dioksidas. Padidėjęs anglies dioksido kiekis padidina augimo tempus ir padidina azoto kiekį, kuris simbiotiškai pritvirtinamas ankštinių augalų, tokių kaip Akacijos rūšys, ir tai suteikia galimybę planuoti rūšių mišinį, kuris maksimaliai padidina daugiafunkcinių plantacijų augimą.

Neturtingame dirvožemyje esantys medžiai geriau reaguoja į padidėjusį anglies dioksido kiekį, todėl būtų naudinga strategija imtis didelės apimties atkūrimo pastangų degraduotuose miškuose ir dykvietėse kaip klimato kaitos švelninimo galimybė trumpuoju laikotarpiu. Siūlomos daugiafunkcinių miškų, galinčių vykdyti ekologines, ekonomines ir socialines funkcijas, miškininkystės sistemos, skatinančios anglies sekvestraciją ir kraštovaizdžio kontinuumą.

Miškų ekosistema gali užfiksuoti ir išlaikyti didelius anglies kiekius ilgą laiką, nes medžiai sugeria anglies fotosintezės procesą. Jaunas miškas, sparčiai augantis, gali suskirstyti palyginti didelį papildomos anglies kiekį, maždaug proporcingą miško biomasės augimui. Brandus miškas veikia kaip rezervuaras, turintis didelį anglies kiekį, net jei jis neturi grynojo augimo, taigi miškų tvarkymas turi įtakos anglies sekvestracijai.

Miškų naikinimo mažinimas, miškų ploto didinimas, miško biomasės ploto pailginimas ir ilgaamžių medienos gaminių inventoriaus išplėtimas - tai keletas veiksmų, kuriais siekiama įtikinti pasaulinę bendruomenę realizuoti miško ekosistemų anglies sekvestracijos potencialą.

Dirvožemis yra didelis organinės anglies rezervuaras, du kartus didesnis už atmosferą ir tris kartus daugiau nei augalai. Didelio biomasės kiekio panaudojimas dirvožemiui ir vandens bei maistinių medžiagų naudojimo efektyvumo didinimas didina dirvožemio organinės anglies koncentraciją. Žemės ūkio praktika, pvz., Mulčiuoti, išsaugoti žemės dirbimą, kompostų ir ūkių mėšlo naudojimą, sėjomainą, agrarinės miškininkystės sistemas ir biologinių kietųjų medžiagų naudojimą, yra svarbi priemonei pridedant biomasę.

Dirvožemio trikdymo laipsnis dėl žemės dirbimo operacijų neigiamai veikia dirvožemio agregaciją, padidina likučių skilimą ir sumažina galutinį anglies sulaikymą dirvožemyje. Žemės dirbimas žemės ūkyje yra perspektyvus variantas, leidžiantis ūkininkams auginti augalus ekonomiškai, mažinant eroziją ir gerinant dirvožemio organinės medžiagos kiekį ir kokybę.

Daugelyje šalių dideli kiekiai gaminami skystais pelenais, likučiais, susidarančiais deginant mažos kokybės anglis gamybos įmonėse, ir nuotekų dumblas. Šios dvi atliekos yra deponuojamos daugiausiai neapdorotų tiesiogiai į vandens sistemas; tai sukelia dumblo susidarymą, užtvindymą ir vandens šaltinių užterštumą.

Aplinkos, ekonomikos ir socialinės išlaidos, susijusios su atliekų šalinimu, yra didelės ir šios išlaidos toliau didės, didėjant gyventojų ir pramonės veiklai. Atliekų mišinių naudojimas yra svarbus būdas padidinti dirvožemio derlingumą ir struktūrą bei padidinti augalų rūšių, ypač medžių daugiamečių augalų ir žolių, išlikimą ir augimo tempus. Kadangi atliekos nuolat susidaro, tai yra potencialus būdas gydyti dirvožemio ligas.

Mitra ir kt. (2005) paaiškino pelkių vaidmenį pasauliniame anglies cikle. Drėgmės gali paveikti atmosferos anglies ciklą keturiais skirtingais būdais. Pirma, daug šlapžemių, ypač borealinių ir tropinių durpių, yra labai labilūs anglies rezervuarai; jie gali išskirti anglies kiekį, jei vandens lygis sumažėja arba žemės valdymo praktika lemia dirvožemio oksidaciją.

Padidėjusi temperatūra gali ištirpinti permafrostinius dirvožemius ir išskirti metano hidratus, užsikabinusius šitose šlapžemėse. Antra, daugelis šlapžemių gali toliau išskirti anglies kiekį iš atmosferos fotosintezės būdu šlapžemių augaluose ir vėlesnį anglies kaupimąsi dirvožemyje. Trečia, šlapžemės yra sudėtingai susijusios su horizontaliais anglies transporto keliais tarp įvairių ekosistemų.

Jie yra linkę gaudyti anglies turtingąsias nuosėdas iš vandens telkinių šaltinių, bet taip pat gali išleisti ištirpusį anglies kiekį per vandens srautą į gretimas ekosistemas. Šie horizontalūs keliai gali turėti įtakos anglies sekvestracijai ir išmetamųjų teršalų kiekiui. Ketvirta, šlapžemių dirvožemiai gamina metaną, kuris reguliariai išmetamas į atmosferą net ir be klimato kaitos.

Jos išskiria daugiau kaip 10% viso metano šaltinio stiprumo dėl anoksinių sąlygų, atsiradusių užtvindytuose dirvožemiuose, ir dėl didelio pirminės gamybos lygio. Šlapžemių drenavimas perėjimo prie žemės ūkio ar miškininkystės metu sumažina metano išmetimą iki nulio ir netgi sunaudoja nedidelį kiekį metano iš atmosferos.

Klimato kaita gali turėti įtakos šlapžemių gebėjimui išmesti metaną ir išskirti anglies. Padidėjęs anglies dioksidas atmosferoje padidins pirminį produktyvumą daugumoje, jei ne visose, šlapžemėse. Anglies dioksido tręšimas atmosferoje gali sustiprinti nuolatines anglies atsargas kitose ekosistemose.

Didesnės anglies dioksido poveikio metu drėgnų ryžių laukai gamina daugiau nei metanas. Dėl padidėjusios temperatūros gali padidėti evapo transpiracija, todėl daugelyje šlapžemių gali sumažėti požeminio vandens ir paviršinio vandens lygis. Todėl anglies atsargų didinimas šlapžemėse klimato kaitos kontekste atitinka šlapžemių išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekio mažinimą ir jų anglies atsargų atkūrimą. Šlapžemių apsauga yra praktinis būdas išlaikyti esamus anglies išteklius ir taip išvengti anglies dioksido bei šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos.

Indijoje Aplinkos ir miškų ministerija 1990 m. Atliko šlapžemių inventorizaciją, ir ši apklausa rodo, kad apie 4, 1 mln. Be to, mangrovių-pakrantės šlapžemės užima apie 6 740 km plotą.

Atsižvelgdama į šlapžemių svarbą pasauliniame anglies cikle ir kitais tikslais, Vyriausybė 1991 m. Paskelbė pranešimą „Pakrančių reguliavimo zona“, draudžiantį vystymo veiklą ir atliekų šalinimą mangrovių ir koralų rifuose. Nustatyta penkiolika mangrovių zonų intensyviam išsaugojimui.

Anglies dioksidas yra naudinga strategija žemės ūkiui ir aplinkai. Tai padeda sušvelninti pasaulio klimato kaitą, saugant anglies dioksidą dirvožemyje. Dirvožemio atkūrimo priemonės didina biomasės gamybą. Sekvestracija pagerina dirvožemio kokybę ir žemės ūkio gamybą. Išsaugojimo praktika, kuri išskiria anglies dvideginį vienu metu, pagerina vandens kokybę, padėdama mažinti nuotėkį arba taršos šaltinį.

Seneviratne (2002) ėmėsi dar vieno anglies sekvestracijos aspekto ir pasiūlė keletą svarbių anglies sekvestracijos veiksmų. JTVP prognozavo, kad visuotinis atšilimas sumažins grūdų gamybą, o tai savo ruožtu lemtų tolesnę natūralių ekosistemų konversiją į agroekosistemas. Iš tikrųjų pirmenybė būtų teikiama maisto pasėliams sodinti, o ne sodinti medžius.

Dėl žemės ūkio plėtros anglies kriauklė, kurią sukelia tyčiniai veiksmai, nepakankamai prisidėtų prie anglies sekvestracijos. Todėl dirvožemio augalų inokuliacija yra perspektyvi galimybė padidinti anglies kriauklės stiprumą žemės ūkio dirvožemiuose, taip pat miškų medžiuose, siekiant didesnio našumo. Dar viena galimybė padidinti anglies kriauklę, nes ji turi keletą privalumų, yra maistinių medžiagų lapų taikymas miško baldakimuose naudojant lėktuvus.

Siekiant veiksmingai naudoti maistines medžiagas, svarbu padidinti augalų maistinių medžiagų naudojimo efektyvumą, išvengiant maistinių medžiagų ribojimo. Tai padeda išsaugoti dirvožemio anglies atsargas, lėtinant mikrobų skaidymą per tiesioginį dirvožemio naudojimą. Jis neleidžia pertraukoms, atsiradusioms dėl šiukšlių apyvartos, augalų anglies sekvestracijos.

Sahrawat (2003) paaiškino neorganinės anglies svarbą išskiriant anglis sausų regionų dirvožemiuose. Sausesnių tropikų regionų dirvožemiuose yra mažai organinių medžiagų ir augalų maistinių medžiagų. Dirvožemio anglies baseinas, sudarytas iš organinės ir neorganinės anglies, yra labai svarbus dirvožemio produktyvumui ir aplinkos funkcijoms atlikti ir vaidina svarbų vaidmenį pasauliniame anglies cikle.

Kalcio karbonatas yra bendras sausųjų pasaulio regionų dirvožemio mineralas ir vaidina pagrindinį vaidmenį keičiant fizines, chemines ir biologines augalų maistinių medžiagų savybes dirvožemyje. Sausieji ir pusiau sausieji regionai sudaro daugiau kaip 50% visos Indijos geografinės vietovės. Šių regionų dirvožemiai yra kalkingi ir turi nuo 2 iki 5 kartų daugiau dirvožemio neorganinių anglies nei dirvožemio organinė anglis viršutiniame 1 m dirvožemio sluoksnyje.

Dirvožemio neorganinis anglies baseinas susideda iš pirminių neorganinių karbonatų arba litogeninių neorganinių karbonatų ir antrinių neorganinių karbonatų arba pedogeninių neorganinių karbonatų. Antriniai karbonatai susidaro ištirpinant pirminius karbonatus ir pakartotinai nusodinant atmosferos produktus. Atmosferos anglies dioksido ir vandens bei kalcio ir magnio reakcija viršutiniuose dirvožemio sluoksniuose, išplovimas į požeminį gruntą ir vėlesnis pakartotinis nusodinimas sukelia antrinių karbonatų susidarymą ir atmosferos anglies dioksido sekvestraciją.

Pedogeninė neorganinė anglis, susidariusi iš ne karbonato medžiagos, yra anglies kriauklė ir veda prie anglies sekvestracijos, o susidariusi iš kalkių medžiagos gali nebūti anglies sekvestracijos dirvožemyje. Tai rodo, kad karbonatų ištirpinimas ir išplovimas dirvožemio profilyje gali sukelti anglies sekvestraciją. Bikarbonatų išplovimas į požeminį vandenį yra pagrindinis neorganinio anglies sekvestracijos mechanizmas.

Padidėjęs pirminis augalijos produktyvumas ir druskingumo kontrolės priemonių, susijusių su gipso ir organinių pakeitimų taikymu, priėmimas gali paskatinti kalcio bikarbonatą į drėkinamąjį profilį; tai sukeltų anglies išskyrimą ir druskos paveiktų dirvožemių gerinimą.

Dirvožemio neorganinės anglies sekvestracija turi įtakos, kai drėkinimui naudojami kalcio bikarbonatu nesotieji gruntiniai vandenys. Laikoma, kad klimatas yra atsakingas už pedogeninio kalcio bikarbonato susidarymą, o tai yra atvirkštinis procesas siekiant pagerinti dirvožemio organinę anglies dioksidą.

Anglies sekvestracijos padidėjimas dirvožemio organinės anglies stiprinimo dėka sukeltų natūralaus kalcio karbonato ištirpinimą ir jo išplovimą, o tai lemtų neorganinį anglies sekvestravimą. Reikia suprasti neorganinio anglies sekvestracijos dirvožemyje vaidmenį anglies sekvestracijos procese, siekiant padidinti anglies atsargas skurdžiuose ir degraduotuose kalkiniuose dirvožemiuose sausuose ir pusiau sausuose regionuose ir švelninti šiltnamio efektą.

Manoma, kad besivystantis pasaulis yra atsakingas už didžiąją dalį pastarojo meto miškų naikinimo ir miško gaisrų sukeltų anglies dioksido emisijų. Tai tiesa, tačiau, jei ji yra visapusiškai lygi išmetamųjų teršalų kiekiui dėl dabartinių ir istorinių žemės naudojimo pokyčių ir iškastinio kuro emisijos vidutinio dydžio platumose, emisija besivystančiame pasaulyje yra labai maža.

Dauguma pastarųjų šimtmečių kraštovaizdžio pokyčių įvyko vidutinio dydžio platumose, kuriose miškai ir pievos paverčiamos labai produktyviomis kultūromis ir ganyklomis, išskiriančiomis didelį kiekį anglies dioksido atmosferoje. Naujausi tyrimai rodo, kad miško padengimo tropinėse platumose padėtis nėra bloga.

Indija yra labiau pažeidžiama klimato kaitos poveikiui nei išsivysčiusioms šalims, nes joje trūksta išteklių prisitaikyti prie tolesnių pokyčių. Be to, žmonių sveikatos ir socialinės ir ekonominės sistemos yra labiau pažeidžiamos atsižvelgiant į ribotus šalies žemės išteklius. Anglies sekvestracija yra gyvybingiausia ir perspektyviausia galimybė pakeisti dabartinę skirtingų žemės ir ekosistemų išteklių būklę.

Indija perkelia politiką ir programas, siekdama įgyvendinti nacionalinį miškų politikos tikslą - 33 proc. Miško ir medžio padengimo, iš viso medžio dengia 109 mln. Hektarų plotą iš viso šalies 328 mln. Dabartinis Indijos miškų plotas šiuo metu yra 67, 83 mln. Hektarų, be to, už miškų yra jau 16 mln.

Bendrai miško / medžio užimama žemė šiuo metu yra 79, 73 mln. Hektarų. Papildomas 29, 27 mln. Be to, apie 31 mln. Hektarų iš 63, 73 mln. Hektarų reikės atstatyti, kad būtų padidintas nykstančių miškų produktyvumas, o 29 mln. Hektarų medžių gali būti įrengta ne miško žemėse ir agroekosistemose.

Apskaičiuota, kad Indijoje apie 60 mln. Hektarų žemės bus apželdinta mišku / mišku. Tikimasi, kad ši veikla papildys anglies dioksido kiekį nuo 83, 2 mln. Tonų anglies iki 202 mln. Tonų, o kasmet - 67 mln. Tonų anglies.