Kogu maailma meedias ning teadus- ja poliitikaringkondades räägitakse palju süsihappegaasi ja metaani heitest kui ohust elu jätkumisele Maal. Enamik kasvuhoonegaasidest tulenevaid probleeme on tihedalt seotud õhuhapniku tarbimisega. Hapnikku, meie planeedi olulisimat loodusvara, peetakse ammendamatuks varuks. Kas see aga on nii?

Inimeste arv maailmas suureneb pidevalt ja kiirenevas tempos. Kui möödunud aastatuhande alguses ulatus maailma rahvastik vaevalt 288 miljonini, siis aastal 1900 oli see juba 1617 ja 2000. aastal 6080 miljonit ning kasv jätkub [14]. Katsed piirata inimkonna kasvutempot ei ole seni andnud märgatavaid tulemusi. Tarvidus rahuldada inimkonna kasvavaid vajadusi kiirendab majanduse globaliseerumist ning energia ja tarbekaupade tootmist, need aga omakorda suurendavad nõudlust kütuste ning mineraalse, taimse ja loomse toorme järele. Aastal 2000 ületas kogu maailmas kaevandatava mäemassi hulk 60 miljardit tonni. Kütused moodustasid sellest viiendiku [9].

Hapnikuvaru on piiratud. Õhuhapnik on meie planeedi tähtsaim loodusvara. Hoolimata sellest ei uurita ega kontrollita hapniku tarbimist ja taastootmist üldse, rääkimata statistilisest arvestusest. Ainsana teiste loodusvarade seas puudub hapnikul hind ning kasutust ja kaitset korraldavad juriidilised ja majanduslikud hoovad. Ilmselt on põhjus sügavalt juurdunud väärarvamuses hapnikuvaru ammendamatusest. Enamik inimesi viibib kogu elu ühtlaselt hapnikurikkas keskkonnas ega tea, mis on hapnikunappus. Nii on aastatuhandete jooksul tekkinud veendumus, et hapnikukogusest Maal jätkub nii meile kui ka tulevastele põlvedele, kuidas me seda ka ei tarbi.

Tõsi, meie planeedi hapnikutagavara on väga suur, kuid siiski mitte lõpmatu. Kui kujutada maakera ette kahemeetrise läbimõõduga gloobusena, siis õhukiht e. troposfäär oleks selle pinnal keskmiselt ainult kahe millimeetri paksune. Hapniku osarõhu poolest inimestele elamiskõlbliku troposfääri osa oleks säärasel gloobusel vaid kuni 0,7 millimeetrit. Seega pole alust rääkida piiramatust hapnikuvarust. Probleem ei seisne mitte niivõrd hapnikutagavara ammendumises kui hapnikubilansi tasakaalu rikkumises inimtegevuse tõttu ja sellest tulenevates tagajärgedes ning keskkonnamuutustes.

Hapniku teke looduses. Elu on isereguleeruv bioloogiline protsess: see püsib energia varal, mis eraldub orgaaniliste ainete oksüdeerumisel õhuhapnikuga madalal temperatuuril. Elu on katkematu ja stabiilne, põlvkonnast põlvkonda edasi kantav. Protsessi tagajärjel erituvad süsihappegaas ja vesi ning tekivad uued ja taastuvad senised koed. Päikeseenergia toimel taastekib taimedes fotosünteesil süsihappegaasist ja veest primaarne orgaaniline aine. Seejuures vabaneb molekulaarne hapnik.

[tekstikast]

Looduslikes protsessides on vaba hapniku tarbimine ja taasteke omavahel väga täpselt tasakaalus [11]. Aastast Maa biomassi hapnikutoodangut fotosünteesis on hinnatud erinevalt –150–400 miljardit tonni –, kuid enim levinud hinnang on umbes 200 miljardit tonni [7]. Nii suur erinevus näitab, et hapniku tootmises on veel palju ebaselget.

Akadeemik Vassili Bgatov on oma raamatus “Maa õhuhapniku ajalugu” väitnud, et kogu Fanerosoikumi, s.o. viimase viiesaja miljoni aasta jooksul on aastane hapnikutoodang aeglaselt muutudes kõikunud 200 ja 240 miljardi tonni vahel [1]. Kui hapnikuhulk on eelnevate miljonite aastate jooksul suurenenud või vähenenud kas või ainult neli-viis protsenti, on see põhjustanud olulisi muutusi loomastikus ja taimestikus.

Geokeemia rajaja akadeemik Vladimir Vernadski on kirjutanud, et vaba hapniku hulk biosfääris on püsiv ja geokeemiliselt igavene, kuigi leidub tuhandeid pidevalt kulgevaid reaktsioone, mis tarbivad ja seovad hapnikku. Nende toimet tasakaalustab rohelistes taimedes toimuv fotosünteesi reaktsioon [17]. Sügavpuurimiste tulemused näitavad, et kogu praegu teada oleva geoloogilise ajaloo vältel (umbkaudu 3,6–4 miljardit aastat) kuni tänapäevani on ühtlaselt ja püsivalt maapõue ladestunud orgaanilist süsinikku keskmiselt 3·107 t aastas [13]. See kinnitab Vernadski oletust, mille kohaselt on elusaine hulk Arhaikumist alates, s.o. kogu geoloogilise ajaloo jooksul olnud Maal konstantne [16]. Järelikult pidi Maa atmosfäär juba esialgu hapnikurikas olema. Kuid selle fossiliseeruva süsiniku arvel saab hapniku hulk Maa atmosfääris suureneda vaid ligi kaheksakümne miljoni tonni võrra aastas. See moodustab umbes 0,04 protsenti praegu aastas taimestiku toodetud hapnikuhulgast. Seda on liiga vähe, et luua Maale hapnikurikas atmosfäär ja ühtlasi korvata maakoore kivimite porsumiseks kuluvat tohutut hapnikukogust. Sellepärast on meil alust oletada, et leidub veel mingi võimas mittebioloogilise hapniku allikas.

Radiolüüs – kivimites ja vees sisalduvate radioaktiivsete elementide radiolüütiline lagunemine vesinikuks ja hapnikuks α- ja β-kiirguse toimel – on tõenäoliselt fotosünteesi kõrval ainus võimalik viis toota hapnikku [8].

Kui võrrelda Fanerosoikumi jooksul fotosünteesi käigus toodetud hapniku hulka – 24,3·1015 tonni – samal ajavahemikul vee radiolüüsil maakoores (180·1015 tonni) ja ookeanides (8,5·1011 tonni) toodetud hulgaga [7], siis näeme, et radiolüüsi hapnikuhulk ületab fotosünteesi hapnikukoguse ligi seitse korda. Nüüdisatmosfääri hapnikuhulk 1,158·1015 tonni moodustab ainult 0,6 protsenti Fanerosoikumi jooksul fotosünteesis ja vee radiolüüsil toodetust. Ülejäänud on kulunud maakoores toimuvatele oksüdeerumisprotsessidele. Fotosüntees üksi ei suuda radiolüütilise hapniku juurdevooluta tagada atmosfääri stabiilset koostist ja veel vähem koguda atmosfääri sellist suurt hapnikuhulka. Et radioaktiivsed elemendid lagunevad aeglaselt, on radiolüüs ajas stabiilne, väga pikkamööda aeglustuv protsess. Kinnitamaks ülaltoodud hüpoteesi ja koostamaks õiget Maa hapnikubilanssi, tuleb vee ja jää radiolüüsi põhjalikult teaduslikult uurida nii laboris kui ka geoloogiliste uuringutega.

Radiolüütilise hapniku hüpoteesi paikapidavuse kasuks räägib hapniku leidumine

Päikesesüsteemis Marsil (0,1–0,15 protsenti) ning Jupiteri kuudel Ganimedesel ja Europal [8]. USA kosmiline sond Galileo leidis Iol, samuti Ganimedesel ja Europal, meresid (sulavett), jäälaamu ja vulkanismi, mis ühtlasi viitavad radioaktiivsusele [15]. Niisiis on radiolüüsi jaoks vajalikud tingimused seal olemas. Oletatavasti leitakse ka Iol peatselt hapnikku. Seetõttu on väga aktuaalne uurida vee radiolüüsi kui üht Maa ja teiste taevakehade atmosfääride hapniku võimalikku tekkeprotsessi; see aitaks selgusele jõuda ka paljudes elu tekke ja arengu algstaadiumi probleemides. Näiteks akadeemik Endel Lippmaa väitel on Maa geoloogiline vanus liiga väike selleks, et siin oleks jõudnud välja kujuneda elu. See võib olla välja arenenud kusagil mujal kosmoses ning Maale sisse toodud [4].

Kuhu hapnik kaob? Hapnikku kulub nii maapinnal, maapõues kui ka kivimikihtide aeratsioonitsoonis toimuvates madala temperatuuriga looduslikes protsessides, nagu kivimite porsumine, maakide, söe, metallide, orgaanilise aine oksüdeerumine, hingamine jne. Kõrgetemperatuurilised oksüdeerumisprotsessid on looduses vähem levinud: lämmastikoksiidide teke välkude lahenduskanalites, metsatulekahjud, tulise laava ja vulkaaniliste gaaside oksüdeerumine, põlevate maavarade isekuumenemine ja -süttimine looduslikes lademetes ja rusukalletes.

Inimene kasutab hapnikku tööstuses peamiselt kõrgel temperatuuril: kütuste põletamine, tootmisprotsessid energeetikas, metallurgias, keemiatööstuses jne. Nii suur hapniku tarbimine pole tasakaalus loodusliku tekkega ning toimub atmosfääris talletatud hapnikuvarude arvel.

Eeldused hapnikuprobleemide tekkeks lõi inimene, kui ta ületas hirmu tule ees ja õppis seda kasutama. Juba 300 000–400 000 aasta vanustest heidelbergi inimese laagripaikadest on leitud mõningaid tuleasemete jälgi. Oskus teha tuld ja seda kasutada on üks inimkonna suurimaid saavutusi. Oma tähtsuselt on sellega võrreldav ainult tuumaenergia rakendamine. Kõigi seni eksisteerinud tsivilisatsioonide ja kultuuride teke ning areng sai võimalikuks ja rajaneb enamasti praegugi põlemisprotsessides seotava hapniku energia tarvitamisel.

Peasüüdlane: energia tootmine. Inimesele on kättesaadav ainult see hulk vaba hapnikku, mida saame siduda oksüdeerumisprotsessides (põlemine, hingamine jne.), ja see hulk hapnikuga seotud energiat, mis nendes protsessides vabaneb, arvestamata alternatiivsetest allikatest saadavat energiat. Energiat toodetakse enamasti fossiilseid või muid orgaanilisi kütuseid põletades, s.t. oksüdeerides neid õhuhapnikuga kõrgel temperatuuril. Selleks kuluv hapniku hulk ületab põleva kütuse massi keskmiselt kaks ja pool korda. Niisiis ei ole põlevsegude põhikomponent mitte kütus, vaid hapnik. Kõikide kütuste põletamisel, sõltumata liigist, eritub iga tarbitud kilogrammi hapniku kohta alati väga lähedane hulk energiat, keskmiselt QO2 = 12632 ± 541 kJ/kg O2 = 3,51 ± 0,15 kWh/kg O2. Seega, põletamisel (oksüdeerimisel) saadav energia hulk sõltub ainult tarbitud hapniku hulgast (1. tabel). Ühe kilogrammi või kuupmeetri kütuse põletamiseks kulub olenevalt selle koostisest erisugune hulk hapnikku ja nende kaloriväärtus on sedavõrd suurem või väiksem [9]. Ka seejuures vabanev energiahulk ja ühtlasi ka tekkivad süsihappegaasi, vääveldioksiidi ja vee kogused üheselt määratud orgaaniliste kütuste varudega.

Ligikaudsel hinnangul, arvutatuna kütuste, lämmastik- ja väävelhapete tootmise ning raua korrosioonikadude järgi, moodustas maksimaalne tööstuslik hapniku tarbimine maailmas 1965. aastal ligi 13,2 miljardit tonni, 1980. aastal umbes 25,3 ja 1995. aastal 30,7 miljardit tonni [14]. Järelikult on hapniku tööstuslik tarbimine kolmekümne aasta jooksul suurenenud 2,3 korda ja moodustab 15,4 protsenti hapniku bioloogilisest aastatoodangust, mis on umbes kakssada miljardit tonni. Muidugi ei hõlma need andmed kõiki hapnikku tarbivaid tööstusprotsesse. Nõnda võib tegelik hapnikutarve osutuda veelgi suuremaks. Ka ei põle kogu orgaaniline kütus täielikult ära ning osa fossiilseid maavarasid töötatakse ümber mitmesugusteks keemiatoodeteks, plastiks, paberiks jne., mistõttu hapniku tarbimine on tegelikust suurem. Kõik maapõuest välja toodu, metsast raiutu või põllult koristatu jääb maapealsesse hapnikurikkasse keskkonda ning oksüdeerub. Ka mittetäieliku põlemise jäägid ja töötlemissaadused osalevad porsumis- ja madala temperatuuriga oksüdeerumisprotsessides, mis enamasti kulgevad aeglaselt, kuid mille käigus tarbitakse hapnikku ja mis lagunevad ikkagi süsihappegaasiks, veeks jt. ühenditeks.

Nende protsesside tohutust võimsusest kõnelevad mitme kilomeetri paksused sette- ja moondekivimite lademed – kunagi olemas olnud, mäeahelikke moodustanud kivimite porsumise ja madalatemperatuurilise oksüdeerumise tulemus. Seepärast on siinkirjutaja oma ligikaudsetes hinnangutes lähtunud nende kütuste täielikul põlemisel tarbitavast hapnikust ning süsihappegaasi, vääveldioksiidi ja vee emissioonist.

Nimetatud protsessid on olulised hapnikutarbijad, kuid praegu pole veel metoodikat ja lähteandmeid, et hinnata nende osatähtsust. Kahjuks on selles valdkonnas teinud uurimistööd vaid vähesed teadlased, põhiliselt professor Vsevolod Veselovski ja tema õpilased, kelle hulka kuulub ka autor.

Hirmutav statistika. Kahekümne aasta vältel, 1975–1995, suurenes Maa rahvaarv 4077 miljonilt 5176 miljonini. Ühtaegu kasutas inimkond hingamisel hapnikku 1073 miljonit tonni rohkem – aastas 3379 miljonit tonni, mis moodustab 1,7 protsenti hapniku bioloogilisest aastatoodangust [9].

Tuumaenergeetika intensiivse arendamise aastatel 1980–1985 oli hapniku tarbimise kasv märkimisväärselt aeglasem, kui enne ja pärast seda. Tðernobõli tuumareaktori plahvatuse järel 1986. aasta kevadel sattus tuumaenergeetika põlu alla. Hapnikutarve hakkas taas kiiresti kasvama, sest rohkem arendati orgaaniliste kütuste põletamisel põhinevat energeetikat [9].

Üks suurimaid hapnikutarbijaid on autotransport. 1995. aastal oli maailmas 473 miljonit sõiduautot ja 150 miljonit kaubaveokit, mis kulutasid ligikaudu 797 miljonit tonni bensiini ja 866 miljonit tonni diislikütust [2]. Selle põletamiseks kulus peaaegu kuus miljardit tonni õhuhapnikku. See hulk moodustab samal aastal toodetud nafta põletamiseks kulutatud hapnikuhulgast üle poole, kogu tööstuslikult tarbitud hapnikuhulgast ligi viiendiku ning umbes kolm protsenti fotosünteesis toodetud hapnikukogusest [10].

Maailma metsade pindala vähenes aastatel 1980–1995 umbes kahesaja miljoni hektari võrra. Sellest 85 protsenti langeb troopiliste metsade lausraie arvele. Tagajärg: fotosünteesiga taastoodetava hapniku hulk väheneb ligi kümne miljoni tonni võrra aastas. Peale selle puhkevad kõigil mandritel järjest sagedamini suured metsatulekahjud. Ka nii hävib miljoneid hektareid hapnikku tootvat metsa. Samas ajavahemikus kasvas õhuhapniku tööstuslik tarbimine 5,4 miljoni tonni võrra. Nende kahe protsessi summaarne mõju on võrreldav hapniku bioloogilise aastatoodangu vähenemisega 15,5 miljoni tonni võrra.

Kuna tööstus saab tarbida vaid atmosfääris talletatud õhuhapniku tagavara, väheneb hapnikuhulk praegu kiirusega 3,8–3,85 ppm aastas [5]. Enamikus teatmikes toodud hapnikusisaldus õhus – 20,95 protsenti – ei vasta tänapäeval enam tegelikkusele, olles vähenenud kuni 20,6–20,7 mahuprotsendini [3].

Tsivilisatsioon kriisi äärel. Lähtudes akadeemik Mihhail Budõko arvestatud hapniku bioloogilisest toodangust aastas – 200 miljardit tonni –, moodustavad hapniku aastased kaod 7,8 protsenti, mis on ligi kaks korda suurem kui Vassili Bgatovi määratud oletatav kriitiline piir neli protsenti [1]. Kui see piir osutub õigeks, siis oleme kontrollimatult õhuhapnikku raisates põhjustanud ülemaailmse katastroofi alguse. Selle ulatust ja tagajärgi ei oska me isegi mitte aimata, kuid see annab endast juba praegu mitmel moel märku: süsihappegaasi sisaldus õhus suureneb, paljud loomaliigid surevad välja, kliima muutub jne.

Kogu maailmas aset leidvad loodusõnnetused vältavad geoloogilisel ajaskaalal näiliselt ühe hetke, kuid inimese jaoks kulgevad nad vaevumärgatavalt, nagu aegluubis. Aeglased muutused võivad lõpuks vallandada ka inimestele märgatavaid järske muutusi, kuid siis on juba hilja midagi ette võtta. Kütuste kaevandamine ja põletamine kui peamised hapnikku tarbivad inimtegevused võib aga üsna peatselt meid seada küsimuse ette: kuidas edasi? Tabelist 2 näeme, et kütuste tarbevarusid kaevandades ammutatakse atmosfäärist 1637 miljardit tonni õhuhapnikku ja saadakse 3237,6·1019 dþauli energiat; praeguseid tagavarasid arvestades võib veel kasutada 2594 miljardit tonni hapnikku ja saada 2040,5·1019 dþauli energiat. Kui kütuste tarbimise kasv jätkub samas tempos, siis lõpevad tarbevarud aastaks 2038 ja aastas tarbitava õhuhapniku hulk ulatub umbkaudu 46 miljardi tonnini, moodustades ligi neljandiku praegu fotosünteesis toodetavast hapnikuhulgast. Kui tarbimine suureneks ka edaspidi samamoodi, ammendub kütuste tagavara 2087. aastaks. Sel ajal tarbitaks aastas hapnikku juba 64 miljardit tonni, mis moodustaks kolmandiku praegu aastas toodetavast hapnikuhulgast.

Praegu ei ole selge, kas niisuguse hapnikukoguse tarbimine ja sellega seotud süsihappegaasi heide on siis üldse lubatud, kuna olukord võib olla muutunud hukatuslikuks. Kahekümne esimese sajandi lõpuks on inimesi oletatavasti üle kahe korra rohkem kui praegu. Et neid kõige vajalikuga varustada, peaks tööstuslik kogutoodang samuti suurenema vähemalt kaks korda. Toorainete ja kütuste ning nende varal saadava hapniku energiavaru lõppemine tähendaks kogu meie tsivilisatsiooni hukku. Tsivilisatsiooni kriis paiskaks inimkonna kiiresti mitu sajandit tagasi eksisteerinud eelindustriaalse ühiskonna tasemele, koos paratamatult kaasnevate majanduslike, ökoloogiliste ja sotsiaalsete katastroofidega. Need hinnangud on heas kooskõlas akadeemikute Ilja Moissejevi, Nikolai Melnikovi ja professor Gorski hinnangutega, mis lähtuvad hoopis teistest vaatepunktidest. Nende prognoosi järgi algab kogu maailma ökoloogiline katastroof ja inimkonna tsivilisatsiooni häving samuti aastatel 2020–2050 [6].

Süsihappegaasist ei saa üle ega ümber. Akadeemik Vassili Bgatov peab magma degaseerimist ning vulkaaniliste ja kuumaveeallikatest süsihappegaase sisaldavate gaaside eritumist üheks olulisemaks protsessiks, mis aitas tekkida Maa hapnikurikkal atmosfääril taimede fotosünteesi varal [1]. Praegu eritub aastas vulkaanilist süsihappegaasi keskmiselt kümme miljonit tonni aastas. Osas tootmisprotsessides, näiteks lubja põletamisel või kõrgahjudes malmi sulatamisel, vabastavad ka inimesed mineraaltoormes seotult leiduvat hapnikku süsihappegaasina.

Süsihappegaas ja vesi on orgaaniliste kütuste ja vääveldioksiid sulfiidimaakide ja kütuste nii madala- kui ka kõrgetemperatuurilise oksüdeerumise saadused. Nende kogused sõltuvad süsiniku, väävli ja vesiniku sisaldusest, põletatavate või termiliselt töödeldavate ainete koostisest ja kasutatud hapniku hulgast.

Süsihappegaasi, vääveldioksiidi, lämmastikoksiidide ja vee emissioone atmosfääri ei ole võimalik vähendada, kui orgaaniliste süsinikuühendite ja hapniku tarbimine jõujaamades, sisepõlemismootorites ja tootmisprotsessides ei kahane. Et tõepoolest saavutada ÜRO kliimamuutuste konventsiooni ja selle juurde kuuluva Kyoto protokolliga ette nähtud eesmärke – vähendada süsihappegaasi heidet 2010. aastaks kaheksa protsendi võrra, võrreldes 1990. aasta emissiooniga –, tuleks orgaaniliste kütuste põletamisel töötavad soojuselektrijaamad kiiresti asendada alternatiivseid energialiike kasutavatega, kontrollida rangelt toodetava energia ja õhuhapniku säästlikku tarbimist ning suurendada metsade pindala. Võib-olla jõuaks sihile hoopis lihtsamalt, kui vähendada sõiduautode hulka: autotranspordi aastane süsihappegaasi koguheide – 1995. aastal üle viie miljardi tonni – moodustab ju selle üldisest tööstusheitest ligi 18 protsenti [10].

Eeldades, et kütused põlevad täielikult, suurenes aastatel 1980–1995 tööstuslik süsihappegaasiheide 22–29 miljonit tonni aastas [9]. Süsihappegaasi heidet saab mõningal määral vähendada, kui asendada põletatav kivisüsi kas masuudi või maagaasiga. Üht ja sama energiahulka tootes (s.o. sama hapnikukogust tarbides) väheneb esimesel juhul süsihappegaasi heide 19,4 protsendi võrra, teisel 36,7 protsendi võrra. Kõige rohkem eritub süsihappegaasi hoopis puidu põletamisel: sama energiahulga tootmisel on süsihappegaasi emissioon kuus protsenti suurem kui kivisöe, 32 protsenti suurem kui masuudi ja 66 protsenti suurem kui maagaasi põletamisel.

Ehkki süsihappegaas on kasvuhoonegaas, mille heidet tuleb kindlasti vähendada, on see teatavas koguses siiski vajalik. Süsihappegaas on ainus tooraine, millest taimed saavad ammutada oma kudede ehitamiseks vajalikku süsinikku ja seejuures toota hapnikku. Sestap tuleks heitgaase puhastades vältida süsihappegaasi sidumist mingisse liikumatusse vormi, kus see jääb taimedele kättesaamatuks. Õhuhapniku taastootmise seisukohalt oleks see selge karuteene loodusele.

Väävel ja vesi samuti mängus. Kütuste põletamisel on vääveldioksiidi heide suhteliselt väike. Kuid koos kütuste ja hapniku tarbimisega on ka see suurenenud aastatel 1980–1995 umbes 75 miljoni tonni võrra, ulatudes praegu 305 miljoni tonnini aastas [9]. Tegelikult on see arv suurem, sest siin pole arvestatud vääveldioksiidi heidet metallurgiatööstusest. Maailma autotransport heitis 1995. aastal atmosfääri omakorda umbes 2,5 miljonit tonni vääveldioksiidi ja ligi 66,5 miljonit tonni lämmastikdioksiidi [10].

Oksüdeerumisel ja kütuste põletamisel tekkivatele ja atmosfääri lenduvatele veeaurudele ja veele pööratakse tähelepanu ainult niipalju, et tekkiva auru kondensaat, mis lahustab heitgaasides sisalduvaid väävli- ja lämmastikoksiide, langeb hiljem maapinnale kahjulike happeliste sademetena. Maailmas tekkiva kondensaadi kogus on suur (umbkaudu 10–12 miljardit tonni aastas) ja mahult täiesti võrreldav laevatatavate Dnestri või Seine’i jõe vee aastase äravooluga [9]. Autotranspordi atmosfääri heidetav veeauru kondensaadi hulk maailmas ulatus 1995. aastal kahe miljardi tonnini (kuupmeetrini), mis ligikaudu võrdub Emajõe või Pärnu jõe aastase äravooluga ja on natukene väiksem vee hulgast Pihkva järves [10].

Pilk tulevikku. Hoolimatu suhtumine õhuhapnikusse on väga tõsine probleem. Et suhtumist muuta, enne kui on hilja, tuleb välja selgitada õhuhapniku kontrollimatust tarbimisest tulenevad ohud. Ühtse kooskõlastatud metoodika järgi tuleks uurida kõiki looduslikke ja tööstuslikke hapniku tootmise ja tarbimise protsesse kogu maailmas ning eri tootmisharude ja kogu Maa hapnikubilansse. Samuti on vaja korraldada õhuhapniku ülemaailmne seire ning kehtestada selle tarbimise ja taastootmise statistiline arvestus nagu kõigi muude loodusvarade ning toodete kohta. Sellise rahvusvahelise koostöö esimene samm oli Tallinnas 2001. aasta mais kokku kutsutud rahvusvaheline nõupidamine, mille eesmärk oli panna alus- ja rakendusuuringute piirkondlik programm “Hapnik ja keskkond” tööle UNESCO projektina [12].

Hapniku problemaatika haarab eriteadlasi kõigilt elu- ja erialadelt, sest hapnikku tarbitakse kõikjal. Erilised kohustused on mäetööstusel, metsa-, kala- ja põllumajandusel, kust saavad alguse kõigi inimkonna kasutatavate ja töödeldavate loodusvarade vood. Mäetööstus on ehk kõige paremini ettevalmistatud selleks, et õhuhapniku seiret juurutada ning uurida ja arvestada selle tarbimist. On ju kõigis kaevandustes olemas ventilatsiooni-, tehnilise kontrolli ja geoloogiaosakond, mis on suutelised isegi senise metoodika alusel [11] kindlaks määrama kaevanduses tarbitud õhuhapniku hulka ning kaevandatava kütuse keemilise koostise, geoloogiliste varude ja jooksva toodangu andmetele tuginedes hindama põletamisel seotava hapniku ja erituvate süsihappegaasi, vääveldioksiidi ja vee potentsiaalselt maksimaalseid koguseid.

Kui hapniku tarbimist tööstusprotsessides saab üsna kergesti hinnata, siis metsanduses ja põllumajanduses kasutatavat ja toodetavat hapnikukogust on tunduvalt keerulisem määrata. Esialgu puudub selleks isegi rahvusvaheliselt tunnustatud metoodika.

Tööstuses ja looduses tarbitava ning toodetava hapnikukoguse hinnangute alusel oleks vaja kõikides riikides pidada korrapäraselt statistilist arvestust. Praegu seiratakse hapniku sisaldust õhus järjepidevalt kolmes USA Vaikse ookeani vaatlusjaamas (Havai, San Diego ja Samoa) ning Austraalias (Cape-Grim). Ilmselt tuleb välja arendada ülemaailmne õhuhapniku seirevõrk, mis hõlmaks kõiki mandreid ja kliimavöötmeid ning võimaldaks koguda tõetruid üldandmeid õhuhapnikus toimuvate muudatuste kohta.

Eriti huvitav ülesanne on välja selgitada radiolüütilise hapniku tekkimise võimalik osa Maa hapnikubilansis tänapäeval, et koostatavad õhuhapniku bilansid oleksid täpsed.

1. Бгатов, Ваccили 1985. История кислорода земной атмосферы. – Недра, Mocква: 88.

2. Energy Statistics Yearbook 1995, 1997. – New York, United Nations.

3. Johnsen, Makfort 1990. The greenhouse effect. – Aerosol Agel. 35 (1): 38–42.

4. Lippmaa, Endel 1979. Elu olemusest, mõttest ja tekkest. – Kivi, Juhan (koost.). Teadus ja tänapäev. Eesti Raamat, Tallinn: 113–124.

5. Manning, Andrew C. et al. 2001. Interpreting Seasonal Cycles of Atmospheric Oxygen and Carbon Dioxide Concentration at American Samoa Observatory. Climate monitoring and Diagnostics Laboratory. Report No 25 (1998–1999). Boulder, Col.: 121–127.

6. Мельников, Никoлай 2001. Экологические проблемы ХХI века и освоение недр. – Kит, E. И. (ред.) Освоение недр и экологические проблемы – взгляд в ХХI век. Издательство Академии горных наук: 26–45.

7. Pihlak, Arno 1986. Meie igapäevane hapnik. – Eesti Loodus 37 (29), 2: 85–90.

8. Pihlak, Arno 1991. Vaba hapnik maasügavusest. – Eesti Loodus 42 (34), 3: 170–171.

9. Pihlak, Arno 2000. Problem of oxygen: consumption, reproduction, and recources. –Ecological Chemistry 9: 123–142.

10. Pihlak, Arno-Toomas 2001. Miks ei tohi lubada asendada trollisid bussidega? – Inimmõju Tallinna keskkonnale IV. Teaduslik-rakendusliku konverentsi (22. november 2001. a.) materjalid. Tallinna Botaanikaaed, Tallinn: 23–25.

11. Пихлак, Aрнo-Tooмac 2001. Проблема изучения и учета потребления кислорода атмосферы в промышленностию – Открытые горные работы 1: 12–18.

12. Pihlak, Arno-Toomas; Rattasepp, Malle 2002. Rahvusvahelise regionaalse koordinatsiooninõupidamise “Hapnik ja keskkond” materjalid. Maailma Hapnikufond, Tallinn: 125.

13. Сидоренко, Светлана 1991. Органическое вещество и биолитогенные процессы в докембрии. (Труды ГИН АН СССР; Вып. 463) – Наука, Mocква: 104.

14. Statistical Yearbook (1965–1995) 1997. New York, United Nations.

15. Thanaka, Kenneth 2000. Fountains of Youth. – Science 288: 23–25.

16. Вернадский, Владимир 1983. Очерки геохимии. – Наука, Mocква: 422.

17. Вернадский, Владимир 1985. Проблемы биогеохимии. – Труды биогеохимической лаборатории. Т. ХVI. Наука, Mocква: 320.

Arno-Toomas Pihlak (1926) on filosoofiadoktor, töötab keemilise ja bioloogilise füüsika instituudis ning uurib maavarade isesüttimist ja õhuhapniku probleeme.