水処理ソリューション

二酸化炭素の特性

二酸化炭素にはいくつかの物理・化学特性が存在します。
ここで、それらを表にまとめてみましょう。

〈8732〉圧力 < 415.8 kPa

Where on earth do we find carbon dioxide?

Carbon dioxide can be mainly in air and also in water as an part of the carbon cycle.The following carbon-dioxide is in water. 炭素循環の仕組みについて、説明と模式図によって紹介します。 –> 炭素循環のページへ移動します

人間による二酸化炭素の利用

人間はさまざまな方法で二酸化炭素を利用しています。 最も身近な例では、清涼飲料水やビールを発泡させるために利用されています。 ベーキングパウダーやイースト菌が放出する二酸化炭素は、ケーキの生地を膨らませます。
二酸化炭素は空気より密度が高いので、消火器にも使われています。 二酸化炭素は重いので、火を覆い隠すことができます。
二酸化炭素は、コーヒーのカフェイン除去に使用される超臨界流体抽出という技術にも使用されています。

環境プロセスにおける二酸化炭素の役割

二酸化炭素は大気中で最も豊富な気体の1つです。 二酸化炭素は、光合成や呼吸など、植物や動物の重要なプロセスで重要な役割を担っています。
緑色植物は、二酸化炭素と水をグルコースなどの食物化合物と酸素に変換します。 このプロセスを光合成といいます。
光合成の反応は次のとおりです。
6 CO2 + 6 H2O –> C6H12O6 + 6 O2
次に、植物や動物は、酸素と結合して食物化合物を変換し、成長や他の生命活動のためのエネルギーを放出させます。
呼吸反応は次のとおりです。
C6H12O6 + 6 O2 –> 6 CO2 + 6 H2O
光合成と呼吸は炭素循環において重要な役割を果たし、互いに平衡しています。
光合成は一年のうち暖かい時期に、呼吸は一年のうち寒い時期に優位になります。 しかし、どちらのプロセスも1年中起こっている。
北半球と南半球の季節は逆なので、大気中の二酸化炭素は北で増え、南で減り、その逆もあります。 北半球は比較的陸地が多く、陸上植物が多いため、このサイクルはより明確に存在する。 南半球は海が多い。

二酸化炭素のアルカリ性への影響

二酸化炭素は水のpHを変化させることができる。 3530＞CO2＋H2O–＜8049＞H2CO3＜3530＞その後、炭酸は水中でわずかに可逆的に反応して、次の反応に従ってヒドロニウムカチオンH3O＋と重炭酸イオンHCO3-を生成します。
H2CO3 + H2O –> HCO3- + H3O+
この化学反応により、通常中性pH7である水が約5の酸性pHになることが説明される。

Carbon dioxide emissions by humans

環境問題-温室効果

対流圏は大気の下層部で、厚さは10～15km程度です。 対流圏の中には、温室効果ガスと呼ばれる気体があります。 太陽光が地球に届くと、その一部は熱に変換される。 温室効果ガスはその熱の一部を吸収して地表付近に閉じ込めるので、地球は暖かくなる。 この温室効果は何年も前に発見され、その後、実験や大気観測によって確認されています。
私たちの生活は、この自然の温室効果によって成り立っており、このプロセスによって地球の温度が調節されているからです。 温室効果がなければ、地球全体が氷に覆われてしまう。
対流圏にこもる熱量が地球の温度を決めている。 対流圏の熱量は、大気中の温室効果ガスの濃度と、これらのガスが大気中に残っている時間によって決まります。 最も重要な温室効果ガスは、二酸化炭素、CFC（クロロフルオロカーボン）、窒素酸化物、メタンです。
1850年の産業革命が始まって以来、人間のプロセスによって、CFCや二酸化炭素などの温室効果ガスが排出されるようになりました。 このため、温室効果ガスの量が広範囲にわたって増加し、気温が上昇して地球の気候が変化するという環境問題が発生したのです。 このように温室効果ガスが不自然に増加することを地球温暖化と呼びます。 地球温暖化により、暴風雨の増加や極域の氷が溶けて大陸が水没するなどの環境問題が懸念されています。 しかし、水素は産業プロセスでは排出されない。 水素は水循環の中で自然に変化するもので、地球温暖化の原因にはなりません。
二酸化炭素の増加は、地球温暖化の約50-60%を引き起こします。
前項で、炭酸ガス排出の原因となるさまざまな人間活動が挙げられました。 このうち、エネルギー生成のための化石燃料の燃焼は、二酸化炭素排出量の約70-75%を占め、二酸化炭素の主な排出源となっている

。 残りの20-25%は、土地の開拓や焼畑、自動車の排気ガスによるものです。
二酸化炭素の排出のほとんどは、アメリカやヨーロッパなどの先進国の工業プロセスから生じているものです。 しかし、発展途上国からの二酸化炭素の排出量は増加している。 3530〉二酸化炭素は対流圏に50～200年程度とどまるため、今世紀中に2倍に増え、その後も増え続け、問題を起こすと予想されています。
化石燃料の燃焼などによる二酸化炭素の排出が地球温暖化を引き起こすと最初に予測したのはスヴァンテ・アレニウスで、1896年に「大気中の炭酸が地温に与える影響について」という論文を発表しました。
1930年代初めには、大気中の二酸化炭素が実際に増加していることが確認されました。 1930年代初頭には、大気中の二酸化炭素が増加していることが確認され、1950年代後半には、高精度な測定技術が開発され、さらに確認されるようになった。 1990年代には、地球温暖化説は広く受け入れられるようになったが、すべての人に受け入れられたわけではない。

過去数十年間の大気中の二酸化炭素濃度の上昇

京都条約

1997年12月に日本の京都に集まった世界のリーダーたちは、地球温暖化を引き起こすと考えられている二酸化炭素を中心とする温室効果ガスの排出を制限する世界条約を検討しました。 残念ながら、京都の条約はしばらくの間機能していましたが、アメリカは今、それを回避しようとしています。

二酸化炭素と健康

二酸化炭素は、人間の体内の呼吸に不可欠なものです。 体内呼吸とは、酸素が体内組織に運ばれ、二酸化炭素が体内組織から運び出される過程です。
二酸化炭素は、生存に不可欠な血液のpHを守っています。
二酸化炭素が重要な役割を果たしている緩衝系は、炭酸塩緩衝系と呼ばれています。 重炭酸イオンと炭酸ガスが溶けたもので、炭酸が含まれています。 炭酸は、添加すると血液のpHを上昇させる水酸化物イオンを中和することができます。 重炭酸イオンは水素イオンを中和することができるので、添加すると血液のpHが低下することになります。
二酸化炭素は、人体にとって不可欠な緩衝剤であるだけでなく、ある濃度を超えると健康に影響を及ぼすことが知られています。
二酸化炭素の主な健康上の危険は次のとおりです。 狭い場所や換気のない場所で二酸化炭素が放出されることによって引き起こされる。 これは、酸素濃度を人体にとって直ちに危険なレベルまで低下させます。
– 凍傷。 固体の二酸化炭素は、気温に関係なく通常の大気圧では常に-78 oC以下である。 この物質を適切な保護なしに1、2秒以上扱うと、深刻な水ぶくれなどの好ましくない影響が出ることがある。 消火器などの鉄製ボンベから放出される炭酸ガスも同様の影響を与える。
– 腎臓障害または昏睡状態。 炭酸塩緩衝液の化学平衡の乱れによって起こる。 炭酸ガス濃度が増減して平衡が乱れると、生命に危険を及ぼすことがあります

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