در مصرف اکسیژن صرفه‌جویی نکنید!

یک روز تعطیل، صبح زود از خواب بیدار می‌شوید و عزم کوهنوردی می‌کنید. هنگام بالا رفتن با کمال تعجب متوجه می‌شوید که دچار تنگی نفس شده‌اید ولی این اتفاق قبلا برای شما نمی‌افتاد. با خودتان فکر می‌کنید که علت چیست؟ شاید به خاطر تمرین اندک است یا شاید توانایی شما کمتر شده باشد. اما یک توضیح دیگر نیز وجود دارد: این روزها اکسیژن کافی در هوا وجود ندارد! شاید شما سایت‌ها یا مجلات مختلفی را که به تبلیغ مکمل‌ها، اکسیژن‌سازهای شخصی یا کرم‌های پوستی برای مقابله با کمبود اکسیژن می‌پردازند، دیده باشید. البته این مساله چیزی جز بدفهمی نیست و در واقع برخی افراد این باور اشتباه را شایعه کرده‌اند که فعالیـت‌های کارخانه‌ای بیشتر اکسیژن هوا را از بین برده و ما را با کمبود اکسیژن مواجه کرده‌اند.

کد خبر: ۳۵۲۴۸۴

چقدر اکسیژن باقی مانده است؟

برخی مدعی شده‌اند که چند صدسال قبل سطح طبیعی اکسیژن در هوا 38 درصد بوده است ولی امروز شهرهای بزرگی چون توکیو سطح اکسیژنی معادل 5 درصد دارند. اما باید دانست که در حقیقت سطح اکسیژن هوا در کل کره خاکی معادل 21 درصد است و این مقدار در زمان سلطنت ملکه ویکتوریا، رومیان باستان و زمانی که انسان‌ها در غارها زندگی می‌کرده‌اند نیز همین قدر بوده است. تقریبا همه ادعاهایی که می‌گویند اکسیژن هوا در حال از بین رفتن است، نادرست هستند. درست است که فعالیت انسان‌ها میزان اکسیژن زمین را به میزان ثابت و قابل اندازه‌گیری کاهش می‌دهد ولی این کاهش ناچیز و قابل چشم‌پوشی است. اما اگر به سوزاندن سوخت‌های فسیلی برای چند قرن ادامه دهیم، سطح اکسیژن کاهش بیشتری می‌یابد. حالا آیا این مسأله باید ما را نگران کند؟

در سال 1990، رالف کیلینگ سطح اکسیژن کره زمین را مورد بررسی قرار داد. او علاوه بر اندازه‌گیری مداوم در ایستگاه‌های دائمی، کپسول‌هایی از هوا را نیز از نقاط خشن‌تر طبیعت مانند آلاسکا و تاسمانی جمع‌آوری کرد و به آزمایشگاه کیلینگ فرستاد تا در آنجا مورد بررسی قرار گیرد.

کیلینگ سرعت نور را توسط پرتو لیزر در نمونه‌های هوا مورد سنجش قرار داد. از آنجا که نور در اکسیژن سریع‌تر از نیتروژن عبور می‌کند با این کار می‌توان محتوای اکسیژن نمونه‌ها را اندازه‌گیری کرد. علاوه بر آن روش‌های دیگری نیز مورد استفاده قرار گرفت. همه این روش‌ها نتایج مشابهی را در پی داشتند: غلظت اکسیژن در همه جا به یک میزان در حال کاهش است، به عبارتی به ازای هر یک میلیون مولکول اکسیژن در هوا در سال 1990 هم اکنون حدود 999 هزار و 600 مولکول اکسیژن وجود دارد.

این مقدار کاهش اصلا جای تعجب ندارد، وقتی شما سوخت هیدروکربنی مانند نفت را می‌سوزانید اتم‌های هیدروژن و کربن آن با اکسیژن هوا ترکیب می‌شوند و آب و دی اکسیدکربن می‌سازند. همان طور که ما با سوزاندن سوخت‌های فسیلی محتوای دی‌اکسیدکربن هوا را افزایش می‌دهیم، از مقدار اکسیژن آن می‌کاهیم.

اکسیژن تمام شدنی نیست

اندازه‌گیری‌های کیلینگ نشان می‌دهد که کاهش اکسیژن کندتر از آن است که فکر می‌کردیم، شاید این به خاطر ثروت بادآورده‌ای باشد که نصیب گیاهان شده است. آنها از مقادیر افزایش‌یافته دی‌اکسیدکربن استفاده می‌کنند و از آنجا که مقدار توده زیستی زمین افزایش یافته است اکسیژن تولیدشده وارد جو می‌شود.

به احتمال زیاد این فرآیند پایدار نخواهد بود. مطالعاتی که روی زمین صورت گرفته است نشان می‌دهد که توده زیستی کلی زمین به زودی به مقدار ثابتی می‌رسد یا این که کاهش می‌یابد، یعنی مقدار کاهش اکسیژن به میزان زیادی به مقدار سوخت فسیلی مصرفی بستگی پیدا خواهد کرد.

اگر همه سوخت‌هایی که ساده در دسترس قرار می‌گیرند را مصرف کنیم چه اتفاقی می‌افتد، یعنی همه زغال سنگ، نفت و گازی که با توجه به مسائل اقتصادی می‌توان امروز از زمین استخراج کرد. در کل میزان آن، تقریباً 1200 میلیارد تن کربن که بیشتر آن به فرم زغال سنگ است، تخمین زده شده است. با سوزاندن همه آنها حدود PPm 3600 اکسیژن را از دست می‌دهیم، یعنی مقدار اکسیژن از 95‌/‌20 درصد که امروز در جو وجود دارد به 87‌/‌20 درصد خواهد رسید. البته این پایان داستان نیست. انواع دیگری از سوخت‌ها هم وجود دارند اما با وجود این، تخمین زده شده است که نهایتا اگر تا 2 قرن دیگر 3700 میلیارد تن کربن سوخته شود، 1‌/‌1 درصد از اکسیژن موجود کاسته خواهد شد یعنی در آن موقع هم 7‌/‌20 درصد هوا اکسیژن خواهد بود.

درطبیعت چه می‌گذرد؟

در نظر داشته باشید که مقدار اکسیژن در حجم معینی از هوا با فشار جو تغییر می‌کند و فشار محلی جو تابع تغییرات آب و هواست. هوای بارانی نسبت به حالت معمول اکسیژن کمتری دارد و این مقدار از تخمین فوق کمتر است. همین مقدار کاهش وقتی از سطح دریا فقط به اندازه 100 متر بالاتر می‌رویم نیز وجود دارد. به عبارت دیگر، کاهش اکسیژن تا 7‌/‌20 درصد به شدت می‌تواند تفاوتی را پدید آورد.

برخی افراد این باور اشتباه را شایع کرده‌اند که فعالیـت‌های صنعتی بیشتر اکسیژن هوا را از بین برده و ما را با کمبود اکسیژن مواجه کرده است

نکته دیگر این که کربن موجود در طبیعت در واقع خیلی بیشتر از آنچه هست که ما در ذخیره سوختی تخمین زدیم و اگر همه این کربن‌ها را می‌توانستیم بسوزانیم تا ذره آخر اکسیژن موجود را از دست می‌دادیم. خوشبختانه قسمت عمده این کربن به صورت ذخایر اندک در طبیعت پخش شده و قسمت کمی از سنگ‌ها را به خود اختصاص داده است و انرژی‌ای که برای استخراج آنها لازم است خیلی بیشتر از انرژی‌ای خواهد بود که از سوزاندن آن به دست می‌آید. با توجه به برخی محاسبات 25 هزار تن از کربن بازیافتنی است. البته این محاسبه برپایه داده‌های قدیمی استوار است و امروز زیاد به نظر می‌رسد. ولی بگذارید بدبینانه فکر و فرض کنیم که ما همه این مقدار را نیز بسوزانیم در این صورت نزدیک به 8 درصد اکسیژن مصرف شده و مقدار آن به 4‌/‌19 درصد خواهد رسید. حالا آیا این مقدار اکسیژن باعث بروز مشکل می‌شود؟

احتمالاً خیر، این نظر فیزیولوژیستی به نام مایک گروکان از دانشگاه لندن است که اثر کمبود اکسیژن را بر بیماران در بیمارستان و در کوهنوردان مورد مطالعه قرار داده است. او می‌گوید این حالت اثرات زیادی نخواهد داشت و فقط ممکن است بیمارانی که به علت وضعیت ناگوار قلبی یا تنفسی دچار سطح اکسیژن خونی پایین هستند را دچار مشکل کند و ورزشکاران کوهنورد دیگر نتوانند قله‌های بلندی همچون اورست را فتح کنند‌.

البته باید دانست که با وجود مشکلات عمده دیگری مانند آب شدن صخره‌های یخی و تبدیل شدن زمین به صحرا هیچ وقت فرصت سوزاندن این همه کربن را پیدا نخواهیم کرد!

بیشتر نگرانی ما از افزایش دی‌اکسیدکربن است نه کاهش اکسیژن. اگر هم فاجعه‌ای برای اکسیژن رخ دهد در خشکی نیست بلکه در اقیانوس‌ها خواهد بود. با کاهش اکسیژن جو، اکسیژن کمتری در آب حل می‌شود و به مرور مقدار آن در آب کاهش می‌یابد. بدتر از آن هر چه آب اقیانوس‌ها گرم‌تر شود اکسیژن کمتری را در خود نگه می‌دارد. به نظر دانشمندان در بدترین حالت اگر 3700 میلیارد تن کربن بسوزد، سطح اکسیژن 500 متر فوقانی اقیانوس‌ها تا سال 4000 بیش از 20 درصد کاهش خواهد یافت. ماهی‌ها می‌توانند از نواحی بی‌اکسیژن اقیانوس فرار کنند ولی محل زندگی آنها محدودتر می‌شود. سطح کم اکسیژن منجر به رشد باکتری‌هایی می‌شود که نیترات را از بین می‌برند. نیترات ماده مغذی حیاتی برای فیتوپلانکتون‌ها یا گیاهان میکروسکوپی آبزی است که با از بین رفتن آنها زنجیره غذایی دریا از بین می‌رود و اکوسیستم به خطر می‌افتد. بعلاوه این نوع باکتری‌ها گازی را از خود متصاعد می‌کنند که نیتروس اکسید نام دارد و باعث اثر گلخانه‌ای می‌شود. این که آیا چنین اتفاقی خواهد افتاد و آیا دریا از بشر انتقام خواهد گرفت، چیزی است که فقط با گذشت زمان معلوم خواهد شد.