Надо Знать

добавить знаний



Углеродный цикл


Carbon cycle-cute diagram.svg

План:


Введение

Carbon cycle-cute diagram.svg

Углеродный цикл ( англ. Carbon cycle ) - Круговорот углерода (в различных формах, например, в виде двуокиси углерода) между атмосферой, океаном, биосферой и недрами Земли.

Круговорот углерода в природе включает биологический цикл, выделение СО 2 в атмосферу при сгорании топлива, из вулканических газов, горячих минеральных источников, из поверхностных слоев океанических вод и др..


1. Биологический круговорот

Биологический круговорот углерода связан с жизнедеятельностью организмов. Биологический цикл состоит в том, что углерод в виде СО 2 поглощается из тропосферы растениями. Затем с биосферы вновь возвращается в геосферу: с растениями углерод попадает в организм животных и человека, а затем при гниении животных и растительных материалов - грунта, и в виде СО 2 - в атмосферу.

Углерод - основной биогенный элемент. Он играет важную роль в образовании живого вещества биосферы. Углекислый газ из атмосферы в процессе фотосинтеза, осуществляемого зелеными растениями, ассимилируется и превращается в многочисленные разнообразные органические соединения растений. Растительные организмы, особенно низшие микроорганизмы, морской фитопланктон, благодаря исключительной скорости размножения, производят в год около 1,5 ? 10 7 т углерода в виде органической массы.

Растения часто поедаются животными. При этом образуются более или менее сложные трофические связи. В конечном итоге органическое вещество в результате дыхания организмов, разложения их трупов, процессов брожения, гниения и горения превращается в углекислый газ или откладывается в виде сапропеля, гумуса, торфа, которые, в свою очередь, дают начало многим другим каустобиолитов - каменному углю , нефти, горючим газам. Биологический цикл углерода заканчивается либо окислением и возвращением в атмосферу, или отложением в виде угля или нефти.

В процессах распада органических веществ огромную роль играют бактерии и грибы. В активном круговороте углерода участвует очень небольшая часть всей его массы. Огромное количество угольной кислоты законсервировано в виде известняков и других пород. Между углекислым газом атмосферы и воды океана, в свою очередь, существует подвижное равновесие.

Водные организмы поглощают углекислый кальций, образуют свои скелеты, а затем из них образуются пласты известняков. Из атмосферы было изъято и захоронено в десятки тысяч раз больше углекислого газа, чем в ней находится сейчас. Атмосфера пополняется углекислым газом благодаря процессам разложения органического вещества, карбонатов и т.д., а также в результате индустриальной деятельности человека. Особенно мощным источником являются вулканы, газы которых состоят главным образом из углекислого газа и водяного пара. Некоторая часть углекислого газа и воды, выделяющиеся при изверженные вулканов, выделяется из осадочных пород, в частности известняков, при контакте магмы с ними и их ассимиляции магмой. В процессе круговорота углерода происходит неоднократное его фракционирования по изотопному составу, особенно в магматогенных процессе (образование СО 2, алмазов, карбонатов), при биогенном преобразовании органического вещества (угля, нефти, тканей организмов и т.п.).

Жизнь на Земле и газовый баланс атмосферы поддерживаются относительно небольшим количеством углерода, участвующего в малом круговороте и содержится в тканях растений (5 * 10 11 т) животных (5 * 10 16 т).


2. Геологический круговорот

Основная масса углерода аккумулировано в карбонатных отложениях дна океана (1,3 ? 10 16 т), кристаллических породах (1,0 ? 10 16 т), каменном угле и нефти (3.4 ? 10 15 т).

Именно этот углерод принимает участие в медленном геологическом круговороте.

За последние 200 лет произошли значительные изменения в континентальных экосистемах вследствие роста антропогенного воздействия. Когда земли, занятые лесами и травами превращаются в сельскохозяйственные угодья, органическое вещество, т.е. живое вещество растений и мертвое органическое вещество почв, окисляется и попадает в атмосферу в форме СО 2. Какое-то количество элементарного углерода может быть похоронена в почве в виде древесного угля (как продукт, оставшийся от сгорания леса) и, таким образом, изыматься из быстрого оборота в углеродном цикле. Содержание углерода в различных компонентах экосистем изменяется, поскольку восстановление и деструкция органического вещества зависят от географической широты и типа растительности. Были проведены многочисленные исследования, имевшие целью решить существующую неопределенность в оценке изменений запасов углерода в континентальных экосистемах. Очевидно, интенсивность фотосинтеза возрастает с увеличением концентрации СО 2 в атмосфере. Основные характеристики глобального углеродного цикла хорошо изучены. Стало возможным создание количественных моделей, которые могут быть положены в основу прогнозов повышения концентрации в атмосфере при использовании определенных сценариев выброса.

Если интенсивность выбросов в атмосферу останется постоянной или будет возрастать очень медленно, то к концу XXI века концентрация атмосферного СО 2 не более, чем на 60% превысит доиндустриальный уровень. Если интенсивность выбросов в течение ближайших четырех десятилетий будет расти в среднем на 1-2% в год в будущем темпы и роста замедлятся, то удвоение содержания СО 2 в атмосфере по сравнению с доиндустриальным уровнем произойдет к концу XXI века.

Карбонаты, или соли угольной кислоты Н 2 СО 3 - один из главных компонентов земной коры. Карбонаты составляют 14% осадочной оболочки Земли. Из неорганических соединений углерода в природе известно около 100 минералов, но главным породообразующий минерал является кальцит, или карбонат кальция. Кальцитовые породы составляют многокилометровые слои на просторах континентов, образуя целые горные системы.

При взаимодействии Сu 2 + и СО 2-3 осаждаются труднорастворимые основные карбонаты, встречающихся в природе в виде очень красивых минералов - зеленого малахита [CuCO 3 ? Cu (OH) 2] и синего азурита [2CuCO 3 ? Cu (OH) 2].

Карбонаты играют важную роль в составе земной коры, строении ландшафтов, формировании полезных ископаемых. Наиболее распространенными являются кальцит, магнезит, сидерит, малахит, церуссит и др.. Карбонаты образуют осадочные ( известняк, доломит, мергель и др..) и метаморфические ( мрамор и др.). горные породы, составляют более чем 20% всех осадочных пород на Земле.

Известняк - осадочная порода, сложенная преимущественно карбонатом кальция - кальцитом. Благодаря массовому распространению, легкости обработки и химическим свойствам известняк добывается и используется чаще, чем другие породы, уступая только песчано-гравийным отложениям. Известняки бывают разных цветов, в том числе - черного, но чаще всего встречаются породы белого и серого цвета часто с коричневым оттенком. Плотность 2,2-2,7 г / см 3. Это мягкая порода, лезвие ножа легко оставляет царапины. Как и ряд других горных пород осадочного происхождения известняки имеют слоистое строение. Чистый известняк состоит только из кальцита (иногда с небольшим содержанием другой формы карбоната кальция - арагонита). Имеют место и примеси. Двойной карбонат кальция и магния - доломит - как правило содержится в переменных количествах, и возможны все переходы между известняком, глинистым известняком и доломитом.

В процессе отложения известняка вода приносит также глинистые частицы, порода становится глинистой, стираются четкие границы между известняком, глинистым известняком и глинистым сланцем. Кремень также является обычным примесью. При метаморфизме по мере того, как перекристаллизация кальцита охватывает всю породу, возникает мозаичная структура (агрегат из четко ограниченных, плотно расположенных изометрических зерен приблизительно одинакового размера).


См.. также

Литература


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам