인간 호흡은 영양소(탄수화물, 지방, 단백질)와 산소를 결합(물 + 이산화탄소 )시켜 생활하는 데 필요한 에너지를 만들어 내는 과정입니다. 반대로 식물은 이산화탄소를 흡수하여 에너지를 만들고 있습니다. 지금 지구에는 77억의 인간들이 호흡 시 이산화 탄소를 방출하고 있습니다. 이 인간들이 배출하는 이산화 탄소는 지구온난화에 어떤 영향을 미칠까요?
분명히, 우리는 호흡 시 이산화 탄소를 토해내고 있습니다. 그러나, 그 이산화 탄소는 우리가 취한 음식이 체내에 취한 유기물 분해 시 에너지를 발산하는 과정에서 최종적으로 배출되는 것으로, 결국 그 음식은 식물이 광합성에 의해 대기 중의 이산화 탄소와 물로 만들어 낸 유기물이란 것을 알게 됩니다. 기원이 대기 중의 탄소였다는 것이지요.
결국, 우리의 호흡 때문에 토해내는 이산화 탄소는 원래 대기 중에 존재하던 것입니다. 따라서, 아무리 호흡을 해도 대기 중의 이산화 탄소를 증가하거나 삭감하지 않습니다. 이처럼, 자연의 탄소 순환은 대기 중의 이산화 탄소 농도에 거의 영향을 주지 않습니다. 우리가 호흡 외로 배출하는 이산화 탄소가 문제입니다.
증가하고 있는 대기 중 이산화 탄소 농도
현재 과학으로 최근의 밝혀진 대기 중 이산화 탄소의 수지 관계를 확인해 보면 산업혁명 이후 우리 인류는 석탄이나 석유, 천연가스 등 화석연료 소비를 가속적으로 증가시켜 대량의 이산화 탄소 배출은 대기 중의 이산화 탄소 농도를 상승시켜 왔습니다. (이산화 탄소의 동위원소는 자연에 존재해왔던 이산화 탄소와 인간이 배출하는 이산화 탄소 간의 차이가 있고 식물이 탄소동화 작용에서 흡수하기 쉬운 이산화 탄소는 원래 자연에 존재하고 있는 동위원소의 이산화 탄소입니다)
그러나, 대기 중의 이산화 탄소 농도의 정밀 관측한 결과, 그 증가율이 화석연료의 소비량으로부터 예상되는 증가율보다 작은 것이 밝혀졌습니다. 이 결과는 해양이나 육상 생물권이 이산화 탄소를 흡수하고 있는 것이 확실해 지고 있습니다.
해양은 이산화 탄소를 녹여 흡수원이 되고 육상 생물권은 산림 감소 등으로 이산화 탄소를 방출하는 배출원과 산림의 성장으로 바이오매스나 토양 유기물을 증가시키며 이산화 탄소의 흡수원도 될 수 있습니다.
현재의 화석연료 기원의 이산화 탄소의 배출량과 대기에의 축적량, 해양·육상 식물 권의 흡수량은 과거 10년 정도의 평균적인 이산화 탄소의 흐름을 나타내고 있습니다.
화석연료로 인한 이산화 탄소는 매년 약 400억 톤 정도배출되고 대기 중에 매년 190억 톤을 축적하고 있습니다. 이 양자의 차인 210억 톤은 해양과 육상 식물이 흡수하게 됩니다. 덧붙여 해양과 육상 식물 각각의 흡수량의 추정치에는 20억 톤 이상의 애매함이 있어, 그러한 추정 정도를 높이기 위한 연구가 현재도 계속되고 있습니다.
그렇다면 인간은 호흡 시 어느 정도 이산화 탄소를 배출하고 있는가
그러면, 전 인류가 호흡 시 어느 정도의 이산화 탄소를 배출하고 있을까요? 호흡 시 포함되는 이산화 탄소의 양은 조건에 따라 여러 가지로 바뀌기 때문에 정확한 값을 구하는 것은 곤란하지만, 지구 규모의 이산화 탄소 수지와 대략적인 비교를 해보겠습니다.
사람의 호흡 중의 이산화 탄소 농도는 운동량과 함께 증가하며, 안정 때 약 1%로부터 중 작업 시의 9%까지 변화합니다. 여기에는, 경 작업 시의 호흡 중의 이산화 탄소 농도인 약 3%를 하루의 평균치로서 채택하기로 하겠습니다.
사람이 평균 생활 행동을 했을 때 하루에 호흡하는 공기의 양은 약 19 m3/day와 추정되고 있습니다. 이산화 탄소 1 m3의 무게는 약 1.8 kg로, 인간 호흡 시 배출하는 이산화 탄소 농도는 평균치 3%이 정도기 때문에, 사람이 하루에 배출하는 이산화 탄소량은 약 1 kg가 됩니다.
2021년 시점에서의 세계 인구는 대략 78억 명으로 추정되고 사람이 하루에 토해내는 이산화 탄소를 1 kg로서 1년간에 전 인류가 토해내는 이산화 탄소의 양을 계산하면 약 26억 톤이 됩니다. 이 양은 화석연료의 소비 때문에 전 세계로부터 배출(일변 배출 400억톤)되는 이산화탄소량의 약 6%에 상당합니다. 이렇게 만은 양을 배출하는데 왜 온실가스가 급격히 증가하지 않을까요?
이것은 먼저 이야기한 대기 중의 탄소 순환의 경이로움(?) 중의 하나입니다. 절대량은 증가하지 않고 여러 개체를 통해 다양한 행태로 변해 순환하고 있다는.
이러한 변화는 물도 마찬가지이지요. 다음은 지구온난화 원인 중 가장 크게 영향을 미치는 물의 순환에 대한 재미있는 이야기를 해볼까 합니다.
