Sinds de industriele revolutie worden steeds meer fossiele brandstoffen gebruikt en verbrand. De CO2 concentratie is daardoor gestegen van 290 ppm (parts per million) rond 1900 tot boven de 410 ppm in 2020, wat overeen komt met 0,04 % CO2 in de lucht (zie ook deze blog). De productie van CO2 resulteert in het gebruiken van O2. De vraag is wat de invloed van deze CO2 stijging is op de concentratie van de O2. Daar gaat deze blog over.
|
| Bron: http://dougrobbins.blogspot.nl/2012/03/long-term-trends-in-atmospheric-co2.html |
De huidige situatie
De zuurstofconcentratie is niet altijd hetzelfde geweest. Gedurende de afgelopen 500 miljoen jaar heeft deze gevarieerd tussen 10 en 35% (bron). Op dit moment is de zuurstofconcentratie rond de 21%.
De zuurstofconcentratie wordt op dit moment op redelijk wat plaatsen gemeten. Dit wordt uitgedrukt in O2/N2 verhouding (omdat N2 als constant wordt gezien), de eenheid daarvoor is "per meg", soms wordt het ook als O2/N2 verhouding weergegeven. Dit gaat echter te ver om hier op in te gaan (zie ook deze uitleg), het gaat om de trend die zichtbaar wordt in de metingen.
De metingen laten een dalende trend zien, met daarbij een duidelijk seizoenale invloed: fotosynthese staat in de winter stil, terwijl dan de kachels mogelijk aanstaan, waardoor zuurstofproductie stil staat en het zuurstofgebruik hoger is.
 |
| Bron: https://twitter.com/dougrbbns/status/1128751236012838912 |
In deze studie uit 2018 is gekeken naar het globale zuurstof budget over de periode 1990 tot 2005. Op basis van de verschillende bronnen van zuurstofgebruik (vooral door oxidatie van koolstof) en zuurstofproductie komen ze op een jaarlijkse afname van de zuurstofconcentratie van 21,23 Gt O2 per jaar.
Als tweede hebben ze gekeken naar de impact van de RCP-scenarios op de toekomstige zuurstof concentratie. Op basis van het klimaatscenario RCP8.5 wordt verwacht dat er per jaar 100 Gt O2 uit de lucht wordt gebruikt door CO2 productie. Dit heeft een daling van de O2 concentratie tot gevolg van 20.946% (wat overeenkomt met 209.460 ppm) in 2018 naar 20.825% (RCP8.5) of 20.89% (RCP4.5) aan het einde van de 21e eeuw.
Op de website van de United States department of Labour staat een brief, waarin het volgende staat over de invloed van zuurstof (bij normale luchtdruk rond zeeniveau):
"er kunnen nadelige gezondheidseffecten optreden als het zuurstofniveau van de ingeademde lucht onder 19,5 procent zuurstof daalt. Lucht met minder dan 19,5 procent zuurstof wordt beschouwd als lucht met onvoldoende zuurstof.
Bij concentraties van 16 tot 19,5 procent kunnen werknemers die zich bezighouden met enige vorm van inspanning snel symptomatisch worden, omdat hun weefsels niet de zuurstof krijg die nodig is om goed te functioneren. Verhoogde ademhaling, versnelde hartslag en verminderd denken of coördinatie treden sneller op in een zuurstofarme(re) omgeving. Zelfs een tijdelijk verlies van coördinatie kan verwoestend zijn voor een werknemer als het zich voordoet terwijl de werknemer een potentieel gevaarlijke activiteit uitvoert, zoals het beklimmen van een ladder.
Concentraties van 12 tot 16 procent zuurstof veroorzaken tachypneu (versnelde ademhaling), tachycardie (versnelde hartslag) en verminderde aandacht, denken en coördinatie, zelfs bij mensen die rusten.
Bij zuurstofniveaus van 10 tot 14 procent kan een onjuist beoordelingsvermogen, intermitterende ademhaling en uitputting worden verwacht, zelfs bij minimale inspanning.
Inademen van lucht die 6 tot 10 procent zuurstof bevat, leidt tot misselijkheid, braken, lethargische bewegingen en misschien bewusteloosheid.
Ademlucht die minder dan 6 procent zuurstof bevat, veroorzaakt stuiptrekkingen, vervolgens apneu (ademstilstand), gevolgd door hartstilstand. Deze symptomen treden onmiddellijk op. Zelfs als een werknemer de hypoxische aanval overleeft, kunnen organen tekenen van hypoxische schade vertonen, die onomkeerbaar kan zijn."
- http://bluemoon.ucsd.edu/data.html
- https://cdiac.ess-dive.lbl.gov/trends/oxygen/modern_records.html
- http://dougrobbins.blogspot.nl/2012/03/long-term-trends-in-atmospheric-co2.html
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC28490/
-https://www.osha.gov/pls/oshaweb/owadisp.show_document?p_id=25743&p_table=INTERPRETATIONS
- https://www.oxygenlevels.org/
|
| Bron: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S209592731830375X#f0025 |
Als tweede hebben ze gekeken naar de impact van de RCP-scenarios op de toekomstige zuurstof concentratie. Op basis van het klimaatscenario RCP8.5 wordt verwacht dat er per jaar 100 Gt O2 uit de lucht wordt gebruikt door CO2 productie. Dit heeft een daling van de O2 concentratie tot gevolg van 20.946% (wat overeenkomt met 209.460 ppm) in 2018 naar 20.825% (RCP8.5) of 20.89% (RCP4.5) aan het einde van de 21e eeuw.
|
| Bron: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S209592731830375X#f0025 |
Heeft de daling invloed op de mens?
Allereerst wordt opgemerkt dat gegevens op jaarbasis niet veel over lokale concentraties. Dichtbij elektriciteitscentrales op gas of kolen kan de daling sterker zijn, en ook moet rekening worden gehouden met de invloed van de seizoenen: hoe verder van de evenaar, hoe sterker de seizoenale invloed is, fotosynthese en dus de zuurstofproductie staat in de winter stil, terwijl dan de kachels aanstaan. De seizoenale fluctuatie lijkt echter beperkt: zoals bovenstaande grafiek van de zuurstofconcentratie laat zien, is de daling die is opgetreden tussen 1992 en 2018 groter dan de ieder jaar optredende seizoenale fluctuatie.Op de website van de United States department of Labour staat een brief, waarin het volgende staat over de invloed van zuurstof (bij normale luchtdruk rond zeeniveau):
"er kunnen nadelige gezondheidseffecten optreden als het zuurstofniveau van de ingeademde lucht onder 19,5 procent zuurstof daalt. Lucht met minder dan 19,5 procent zuurstof wordt beschouwd als lucht met onvoldoende zuurstof.
Bij concentraties van 16 tot 19,5 procent kunnen werknemers die zich bezighouden met enige vorm van inspanning snel symptomatisch worden, omdat hun weefsels niet de zuurstof krijg die nodig is om goed te functioneren. Verhoogde ademhaling, versnelde hartslag en verminderd denken of coördinatie treden sneller op in een zuurstofarme(re) omgeving. Zelfs een tijdelijk verlies van coördinatie kan verwoestend zijn voor een werknemer als het zich voordoet terwijl de werknemer een potentieel gevaarlijke activiteit uitvoert, zoals het beklimmen van een ladder.
Concentraties van 12 tot 16 procent zuurstof veroorzaken tachypneu (versnelde ademhaling), tachycardie (versnelde hartslag) en verminderde aandacht, denken en coördinatie, zelfs bij mensen die rusten.
Bij zuurstofniveaus van 10 tot 14 procent kan een onjuist beoordelingsvermogen, intermitterende ademhaling en uitputting worden verwacht, zelfs bij minimale inspanning.
Inademen van lucht die 6 tot 10 procent zuurstof bevat, leidt tot misselijkheid, braken, lethargische bewegingen en misschien bewusteloosheid.
Ademlucht die minder dan 6 procent zuurstof bevat, veroorzaakt stuiptrekkingen, vervolgens apneu (ademstilstand), gevolgd door hartstilstand. Deze symptomen treden onmiddellijk op. Zelfs als een werknemer de hypoxische aanval overleeft, kunnen organen tekenen van hypoxische schade vertonen, die onomkeerbaar kan zijn."
Conclusie
Als gevolg van het gebruik van onder andere fossiele brandstoffen wordt er heel veel CO2 geproduceerd, waardoor O2 wordt gebruikt. De CO2 concentraties zijn gestegen van 290 ppm naar 410 ppm. Op dit moment is de O2 concentratie rond de 21% (210.000 ppm). De verwachting is dat de O2 concentratie rond 2100 zal zijn gedaald tot ca 20,8%. Een O2 onder de 19,5% heeft invloed op het functioneren van de mens. De daling zal gemiddeld genomen op de grond weinig invloed hebben op ons functioneren. Lokaal kan gedurende strenge winters de O2 concentratie sterker dalen waardoor het invloed zou kunnen hebben, goede data hierover is echter schaars. De stijging van de CO2 lijkt echter veel eerder invloed te hebben, zoals in een eerdere blog is aangegeven.Bronnen:
- https://www.ad.nl/wetenschap/elk-jaar-25-miljard-ton-minder-zuurstof-in-atmosfeer~aff67930/- http://bluemoon.ucsd.edu/data.html
- https://cdiac.ess-dive.lbl.gov/trends/oxygen/modern_records.html
- http://dougrobbins.blogspot.nl/2012/03/long-term-trends-in-atmospheric-co2.html
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC28490/
-https://www.osha.gov/pls/oshaweb/owadisp.show_document?p_id=25743&p_table=INTERPRETATIONS
- https://www.oxygenlevels.org/
- https://phys.org/news/2015-06-variations-atmospheric-oxygen-earth-climate.html
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S209592731830375X#f0025
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S209592731830375X#f0025
Geen opmerkingen:
Een reactie posten