Wiele ostatnio mówi się o dwutlenku w kontekście zmian gospodarczych w naszym kraju i nie tylko. Pełni on jednak różne role w całym ekosystemie oraz w organizmie człowieka. Jakie?
Chemia i historia
Dwutlenek, ditlenek, tlenek węgla (IV) to inne nazwy na gaz o kwaskowatym smaku, który jest ok. 1,5 razy cięższy od wody. Występował w przyrodzie od zawsze w niezaburzonym przez działalność człowieka ekosystemie, jednak od wynalezienia maszyny parowej (1769 r.) ta równowaga zaczęła być coraz mocniej zaburzona. Nadmiar ditlenku węgla w atmosferze jest przyczyną między innymi zakwaszania pochłaniającej go wody, co ma znaczenie dla wielu ekosystemów morskich. Przede wszystkim jednak wzrost koncentracji dwutlenku węgla powoduje wzmocnienie efektu cieplarnianego. To prowadzi nie tylko do wzrostu temperatury powierzchni ziemi, ale także wielu innych konsekwencji.
Ludziom zasiedlającym strefy nadbrzeżne zagraża wzrost poziomu morza. Zanikają lodowce, co z kolei oznacza problemy z zaopatrzeniem w wodę dla setek milionów mieszkańców całego świata. Poszczególne gatunki roślin i zwierząt wymierają szybciej niż kiedykolwiek w historii. Sir David Attenborough, znany pisarz, przyrodnik i badacz zasobów ziemskich, ostrzega i podkreśla ogromne zmiany klimatyczne, które na przestrzeni kilku dziesięcioleci jego pracy zaczęły przybierać ogromne tempo. Mówimy tu o zmianach związanych z globalnym ociepleniem ziemi, czyli wzrostem stężenia dwutlenku węgla.
David Attenborough mówi dziś: Miałem wspaniałe życie. I podkreśla, że był świadkiem, jak człowiek zmienia świat naturalny. Być może najlepszym (można dodać, bo przez kilkadziesiąt lat telewizyjnej kariery przemierzał cały glob), by obserwować przyrodę. Robił to świadomie, obserwując zmiany. – Zespół kamerzystów przybył do miejsc, w których spodziewał się znaleźć obszary morskiego lodu, ale znajdował wodę. Do wysp, które zaledwie kilka lat wcześniej były stale otoczone lodem, można było dotrzeć łodzią. Zdjęcia satelitarne pokazywały, że zasięg letniego lądolodu w Arktyce w 30 lat zmniejszył się o 30 procent. Lodowce w wielu częściach świata wycofywały się w tempie najszybszym odkąd prowadzimy pomiary – mówi świadek zmian.
Przemysł
Warto wspomnieć o zupełnie innym zastosowaniu dwutlenku węgla. Grupa Azoty, której siedziba znajduje się w Tarnowie, stale monitoruje poziom cen surowców wykorzystywanych do produkcji oraz rentowność procesów produkcyjnych. Brak CO2 w największym stopniu odbiłby się na branży spożywczej. Gaz ten jest m. in. wykorzystywany w produkcji napojów, ale także w pakowaniu. Problem z jego dostępnością uderzyłby również w branżę mleczarską. W przemyśle spożywczym dwutlenek węgla stosuje się do chłodzenia i mrożenia żywności, pakowania w atmosferze ochronnej, karbonizacji napojów, sterowania temperaturą oraz do transportu w temperaturze kontrolowanej. Co ciekawe, na szeroką skalę stosuje się go także w branży piwowarskiej. Dwutlenek węgla jest używany w browarnictwie zarówno jako składnik, jak i pomoc w procesie warzenia piwa. Wiele z browarów jest samowystarczalnych pod względem produkcji dwutlenku węgla powstającego podczas fermentacji. Po oczyszczeniu strumień gazu CO2 jest używany do poprawiania smaku produktu, ochrony piwa przed zanieczyszczeniami z powietrza w czasie transportu, podczas pakowania do puszek i do dostarczania do sklepów. Jak widać zastosowań jest znacznie więcej niż mogłoby się wydawać.
Zdrowie
Jak już wcześniej wspomniałem, zwiększone stężeniu tlenku węgla (IV) w powietrzu jest groźne nie tylko dla klimatu i roślin, lecz także bezpośrednio dla człowieka. Obniżone pH krwi, na które wpływa między innymi koncentracja CO2, pobudza chemoreceptory obwodowe, a impulsy z receptorów docierają do centrum wdechowego. Wywołana stresem hiperwentylacja, prowadząca do obniżenia stężenia dwutlenku węgla we krwi, powoduje zaburzenia takie jak: oszołomienie, osłabienie, bóle głowy, zaburzenia wzrokowe, a nawet omdlenie. Można mieć do czynienia z tym zjawiskiem w niesprawnych, już rzadziej – na szczęście – używanych piecach gazowych w łazienkach. Dwutlenek węgla zawarty w powietrzu, w stężeniu do około 500 ppm (ilość cząsteczek CO2 przypadających na milion cząsteczek powietrza) nie jest szkodliwy dla ludzi. W większych stężeniach zaś uniemożliwione zostaje usuwanie ditlenku węgla z organizmu, dlatego jest on szkodliwy dla zdrowia, a nawet zabójczy.
Jego działanie wywołuje duszności, powoduje powstawanie hiperkapnii, a co za tym idzie kwasicy oddechowej i w rezultacie obrzęku mózgu. Ciężka kwasica nasila działanie przywspółczulnej aktywności nerwowej, co powoduje osłabienie oddychania i krążenia. Stężenie powyżej 1000 ppm skutkuje znacznym upośledzeniem zdolności intelektualnych, z kolei stężenie 2500 ppm niemal całkowicie pozbawia człowieka wyższych zdolności umysłowych, a także znacznie zmniejsza zdolności fizyczne, również w prostych czynnościach. Wysokie stężenia dwutlenku węgla mogą powodować także drgawki, śpiączkę i śmierć. W stężeniu przekraczającym 30% CO2 zawartego w powietrzu gaz działa szybko, prowadząc do utraty przytomności w ciągu kilku sekund. Stężenia w powietrzu śmiertelnych przypadków zatrucia CO2 wahają się między 14,1 a 26% tego gazu, co ważne: tolerancja na stężenie dwutlenku węgla spada wraz z wiekiem, a aktywność fizyczna – znów ma tu znaczenie!
___________
Zdrowie i uroda, CO2 Dawid Remian, dwutlenek węgla Dawid Remian
