Er CO2 koncentrationen størst i nærheden af store vejanlæg, kraftværksskorstene....? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Geofysik > Er CO2 koncentrationen...

14. februar 2008

Er CO2 koncentrationen størst i nærheden af store vejanlæg, kraftværksskorstene....?

Hej Spørg om fysik
Det er angivet, at CO2 har en massefylde ca. 1,5 gange større end atm. luft.

Betyder det, at koncentrationen af CO2 er meget stor omkring kilderne: Går vi i CO2 til op over begge ører i nærheden af store vejanlæg, kraftværksskorstene og andre steder, hvor der brændes store mængder fossilt brændstof, - og hvad følger deraf? 

Med venlig hilsen
E J

Kuldioxid (Carbondioxid) har en molmasse på 44, luftens gennemsnitsmolmasse er ca. 29, så CO2 er som det angives ca. 1,5 gange tungere end luften.

Et mol af en gas fylder 24 l (20 grader, 1 atm) så molmasser og densitet er direkte sammenlignelige, altså 1 l  CO2 vejer ca 1,5 gange som 1 l luft ved samme tryk og temperatur.

Forskere undersøger mængden af
kuldioxid der er i havet med en
vandhenter. Vandhenteren sendes flere 1000 meter ned i dybhavet og henter vandprøver op.

Kilderne for CO2 er afbrænding af kul, gas, organisk stof (f.eks. træ) og olie, geologiske kilder f.eks. kommer det op af den midtatlantiske revne og vulkaner i enorme mængder, udånding fra alt dyreliv, samt forrådnelse af alt dødt, hvad enten det er planter eller dyr. Der kommer også andre kulstofforbindelser ved nedbrydning f.eks. metan, som også er en drivhusgas og som er 22 gange mere effektiv end CO2, nitrogenoxider, som er drivhusgasser og giftige samt ikke mindst vanddamp, som også er en drivhusgas og er ansvarlig for imellem 1/3 og 2/3 af den samlede drivhuseffekt). 

Vanddamp har altid været den væsentligste årsag til drivhuseffekt også i den menneskestyrede via feed-back mekanismer. Skyer virker også som drivhuseffekt især de høje, fordi de reflekterer sollyset dårligt men holder på varmen. Lave skyer virker modsat fordi de kaster sollyset tilbage. I alt virker skymassen afkølende i alt.

Desuden kommer væsentlige mængder af CO2 fra skovbrande og udkørsel og omsætning af gødningsstoffer. De fordelte kilder er forrådnelse, geologiske forekomster mm. , hvor der næppe er sket noget nyt igennem årtusinder. Det påvirker ikke de lokale koncentrationen væsentligt. Tilbage er de menneske­skabte kilder, som kan være lokale.

Metan er en del af kulstofkredsløbet, og dannes ofte i forbindelse med dårlig luftfornyelse i vådområder (f.eks. nær tundraen). Om kullet i de rådnende dele bliver til CO2 eller metan (CH4) er meget vigtigt for drivhuseffekten. Man ved, at det er fossilt materiale, der er årsag til de sidste 100 - 200 års ophobning af  CO2  i atmosfæren: isotopfordelingen svarer til gammelt kul og koncentrationsforskellene geografisk svarer til kildefordelingen og endelig viser modelberegninger, at stigningen passer med de menneskeskabte.

Billedkilde: galathea3.emu.dk

I Danmark er vor største produktion af CO2 koncentreret om opvarmning, den næststørste er trafik (regner vi skibsfart med er transport den største, skibsfarten er større end hele resten), dernæst energiproduktion (elektricitet) og så industri (på verdensplan er f.eks. cementindustrien ansvarlig for ca. 3% af CO2 udledningerne). Sammen med CO2 produceres næsten altid også små mængder af det meget giftige CO (kulilte) og en række nitrogenoxider, hvor nogen er drivhusgasser 

Forbrændings-, el- og fjernvarmeanlæg er naturligvis meget store producenter. De fordeler problemet med meget høje skorstene, så udledningen sker i stor højde /op til flere hundrede meter), hvor vindhastigheden er større, og hvor fordelingen i store luftmasser så sker hurtigere.

CO2 forbliver længe nok i atmosfæren til, at det kan cirkuler rimeligt godt rundt, uanset udslips højden. Koncentrationen kan tages at være nogenlunde ens i hele atmosfæren op til 90 km højde.

Et vilkårligt CO2 molekyle er i atmosfæren i ca. 4 år, men da atmosfæren, oceanerne og økosystemerne er koblet til hinanden via hurtigt reagerende ligevægte, så vil 1 kg ekstra CO2 ind i atmosfæren tage imellem 100 og 200 år om at forsvinde effektivt ud af atmosfæren. Vi må derfor leve med vore selvskabte CO2 problemer i århundreder fremover.   

Går man rundt i et villakvarter en stille aften, er der i vinterperioden en ofte stærk luft af brænderøg fra brændeovne. Luftgener er delvis forbrændt træ, hvor temperaturen ikke har været høj nok til at nedbryde stofferne, der skabes i forbrændingen. Lugten følges givetvis af en række giftige stoffer i små koncentrationer og af CO2.  Koncentrationen svinger enormt ved overfladen, såvel på grund af kilder som dræn. F.eks. luften 1 m over en voksende hvedemark i maj vil indeholde klart mindre CO2 fra de koncentrerede kilder kraftværker, fjernvarmeværker osv. spredes normalt af en række naturlige effekter. For det første er CO2 fra disse kilder i reglen i varm luft, det betyder at luften er lettere og stiger op i atmosfæren (tænk blot på varmlufts balloner) og fordeles. Dernæst tager vinden sig af den øvrige spredning, så det fordeles ret jævnt i løbet af kort tid. Vinden fordeler gassen og hvirvler og blander luft og CO2.

Der kommer i skorstensgasser også store mængder af nitrogen (som stort set ikke deltager i forbrændingsprocesserne, det gør nitrogen dog i biler) og vanddamp, som kommer fra forbrændingen, så CO2 er allerede på forhånd meget fortyndet. Man får et godt indtryk af spredningen, hvis man ser på dampen der dannes når vanddamp fra forbrændingen kommer op i den kolde luft, man ser den spredes hurtigt, det gør røg normalt også. Ubehagelige effekter optræder mest, når der er inversionslag dvs. når temperaturen i luften stiger med højden modsat det normale. Det giver en meget stabil situation, som holder forbrændings­produkterne nede ved jorden.

Nær ved større veje ser man, at de forurenende stoffer, man måler på, har højere værdier end langt fra veje. De svinger kraftigt med trafikken op til 120 gange, så der er næppe tvivl om, at CO2 koncen­tra­tionen som jo følger med er væsentlig større f.eks. på H.C. Andersens Boulevard i København i myldretiden en stille dag end på Anholt. 

Energisektoren i Danmark lukker omkring 55 millioner tons CO2 ud pr. år (en del går til opvarmning), direkte udledning fra boliger ca. 10 millioner tons, industri 9 millioner tons, transport (uden skibsudledninger) ca. 17 millioner tons, landbrug ca. 3 millioner tons og så er der en række andre kilder ca. 6 millioner tons. Jeg har ingen lægelig kompetence, men jeg tvivler på at CO2 på steder, hvor man færdes udendørs, i de ret små koncentrationer normalt har helbredsmæssig betydning. Der er derimod medbestemmelser for antal personer der må være i lokaler indendørs bl.a. for at for at forhindre virkninger af CO2 ophobning fra udåndingsluft. 

En lang række andre stoffer såvel gasser som partikler, som skabes ved forbrænding, er imidlertid kendte som alvorlige sundhedsskadelige og nogen giver drivhuseffekt. Vores interesse er derfor af sundhedsmæssige grunde, at især disse stoffer renses fra røgen (og det er stort set muligt i større anlæg og til dels i transportsektoren). Af hensyn til drivhuseffekten er vi interesserede i at også CO2 og metan udslippet og flere andre stoffer mindskes, og at vi mindsker samt effektiviserer vor brug af fossile brændstoffer. 

Der forskes og undervises i Meteorologi på Niels Bohr Institutet.

Med venlig hilsen
Aksel Walløe Hansen, lektor
Malte Olsen