Im Jahre 2001 wurden weltweit ca. 24 Milliarden Tonnen CO2 durch die Verbrennung fossiler Energieträger in die Erdatmosphäre abgegeben. Durch Photosynthese können lebende Pflanzen umgekehrt der Luft Kohlendioxid entziehen und dabei Sauerstoff produzieren. Man schätzt, dass die Pflanzen aber nur noch 40% des durch Verbrennung entstandenen CO2 in Sauerstoff und Kohlenstoff wandeln können.
a)
Die Atmosphäre enthält ca. 770 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in Form von CO2. Wie viel Tonnen CO2 enthält dann die Atmosphäre ungefähr? Hinweis: Die Massen eines Sauerstoffatoms und eines Kohlenstoffatoms verhalten sich wie 16 : 12.
b)
Um wie viel Prozent nimmt dann pro Jahr die CO2-Masse in der Atmosphäre zu?
c)
Das CO2 nimmt zur Zeit von einem Luftvolumen ca. 0,038 Volumenprozent ein. Schätzen Sie die jährliche Steigerungsrate des CO2-Gehaltes der Luft in ppm (parts per million: 1/1000000) ab.
Das Sauerstoffatom hat die relative Massezahl 16, das Kohlenstoffatom 12. Für die Masse des CO2 gilt dann \[{m_{{\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = {m_{\rm{C}}} \cdot \frac{{12 + 2 \cdot 16}}{{12}} \Rightarrow {m_{{\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = 770 \cdot {10^9}{\rm{t}} \cdot \frac{{44}}{{12}} = 2,8 \cdot {10^{12}}{\rm{t}}\]
b)
Von den 24× 109t gelangen nur 60% in die Atmosphäre (Photosynthese!): \[\Delta {m_{{\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = 24 \cdot {10^9}{\rm{t}} \cdot 0,60 = 14 \cdot {10^9}{\rm{t}}\] Prozentuale Massenzunahme des CO2: \[p\% = \frac{{14 \cdot {{10}^9}{\rm{t}}}}{{2,8 \cdot {{10}^{12}}{\rm{t}}}} = 0,0050 = 0,50\% \]
c)
Annahme: Die Zunahme der Massenprozente entspricht der Zunahme der Volumenprozente.
Jährliche Zunahme der Volumenzunahme (in ppm) von CO2 in der Luft: \[{\Delta _{{\rm{ppm}}}} = \frac{{0,038}}{{100}} \cdot \frac{{0,50}}{{100}}{\rm{ppm}} = 1,9{\rm{ppm}}\]
