Круговорот углерода в природе
Углерод является важнейшим биогенным химическим элементом,
составляющим основу всех органических и биоорганических соединений. Круговорот
углерода в природе тесно связан с круговоротом кислорода и водорода как
обязательными составляющими биоорганических веществ. Тесно взаимосвязаны с
круговоротом углерода и циклы азота, фосфора и серы, так как эти элементы
являются обязательными компонентами белков и нуклеиновых кислот.
Условно круговорот углерода в природе можно начать с углекислого газа, который находится частично в виде газа в атмосфере Земли (до 0,04% по объему), а частично в растворенном состоянии в водах Мирового океана и других водоемов, при этом реализуется постоянный газообмен между атмосферой и гидросферой Земли. Углекислый газ образуется в процессе дыхания аэробных организмов, что является источником его появления как в атмосфере, так и в гидросфере.
Свободный и растворенный СO2 подвергается процессам
связывания. Так, большое количество этого газа вступает в процессы фотосинтеза,
в результате которого образуется органическое вещество растительного
происхождения. Этим процессом СO2 вступает в круговорот и вновь возвращается в
исходное состояние, когда органические вещества окисляются либо в процессах
дыхания, либо в процессах медленного окисления (гниения), либо в процессах
горения (пожары, сжигание в результате антропогенного воздействия):
6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2 – формула фотосинтеза.
На этом процессы связывания углекислого газа не завершаются.
Водные растворы СO2 могут взаимодействовать с карбонатными породами как на
суше, так и в воде:
СаСО3 + СO2 + Н2O = Са(НСO3)2
В этом процессе образуются растворимые гидрокарбонаты,
которые с водным потоком (реки, морские течения) могут перемещаться по планете.
Эти процессы (образование гидрокарбонатов) протекают при относительно низких
температурах (в холодных водах). При нагревании природных вод гидрокарбонаты
разлагаются с образованием нерастворимых карбонатов и углекислого газа, который
может либо оставаться в растворенном состоянии, либо удаляться в атмосферу (это
еще один источник поступления СO2 в атмосферу или гидросферу:
Са(НСO3)2 = СаСO3↓ + СO2↑ + Н2O
Получившиеся нерастворимые карбонаты участвуют в образовании
осадочных горных пород, что выводит углекислый газ, а вместе с ним и углерод из
круговорота на длительное время, если местная концентрация СO2 будет невелика и
не произойдет перехода карбонатов в гидрокарбонаты:
СаСО3 + СО2 + Н2О = Са(НСО3)2
Итак, круговорот углерода в природе является системой
динамических, достаточно устойчивых процессов, при этом локальные изменения
происходят относительно легко, а глобальные процессы легко компенсируют
локальные воздействия. И тем не менее необходимо корректировать
производственную деятельность человека с целью снижения возможностей нарушения
естественного хода процессов круговорота углерода и других элементов, с ним
связанных.
Комментариев нет:
Отправить комментарий