Углерод и его соединения
США выбросы углекислого газа на 1
млрд. долларов национального продукта за последние 10 лет уменьшились с 470
до 350 тыс. м3. Сокращение выбросов углекислого газа на 60% обойдется
примерно в 21012$.
В ФРГ валовый национальный продукт с 1973 г. по 1985 г. увеличился на
26%, а выбросы углекислого газа сократились на 11%.
Океаническая вода как пожиратель углекислого газа.
Согласно подсчетам специалистов, примерно на 60% углекислого газа,
ежегодно поступающего в атмосферу Земли, надолго остается в воздушном
пространстве, способствуя парниковому эффекту, остальное количество
поглощается на суше и в Мировом океане. Однако механизм и активные
участники этого процесса все еще вызывают дискуссии среди специалистов.
Недавно группа сотрудников Плимутской морской лаборатории
(Великобритания) во главе с Уотсоном исследовала влияние скоплений
планктона в северо-восточной части Атлантического океана на поглощение
углекислого газа его поверхностными водами. Как показали измерения, это
влияние очень существенно, причем содержание углекислого газа в воде,
обусловленное активностью этих микроорганизмов, может различаться на 10% в
пунктах, отстоящих друг от друга всего на 20 км. Все прежние оценки
интенсивности поглощения углекислого газа Мировым океаном не учитывали
подобный биологический фактор и, следовательно, были ошибочны. В течение
длительного времени специалисты основным поглотителем углекислого газа
считали Южный океан, и лишь в 1990 г. появились свидетельства, что и в
Северном полушарии существуют районы, где этот процесс идет весьма активно.
Процесс растворения углекислого газа – в приложении 13.
Колоссальное значение океана состоит и в том, что он, будучи “легкими”
планеты, пробуцирует своим фитопланктоном почти половину всего кислорода
атмосферы. В обменном процессе между атмосферой и океаном, то есть в
“дыхании” океана участвует 100 млрд тонн CO2. При этой жизнь, населяющая
океан, ассимилирует в год в среднем 126 млрд. тонн CO2. Против 20 млрд.
тонн, ассимилируемых жизнью суши. Океан, как насос, поглощает своими
холодными водами CO2 в полярных широтах и отдает его в нагретых
экваториальных и тропических зонах. Именно поэтому давление CO2 в области
тропиков всегда несколько выше, чем в высоких широтах. Мировой океан как
среда жизни представляет интерес прежде всего потому, что именно здесь, по
мнению многих ученых, зародилась жизнь, которая в длительном процессе
эволюции дала колоссальное многообразие форм. Разнообразие форм жизни на
земле поразительно, хотя оно основано на одном типе химического процесса –
фотосинтезе, в результате которого в растениях из неорганических веществ
создается органическое. Большое часть растительного мира океана это
микроскопические фитопланктоновые организмы прикрепленные ко дну водные
растения занимают очень небольшую часть), которые в основном и являются
первичной продукцией моря. Объем ежегодной продукции фитопланктона в
Мировом океане оценивается величиной 500 млрд. тонн. На основе первичной
продукции развиваются все другие морские организмы – бактерии, зоопланктон,
рыбы, морские звери. Для развития фитопланктона кроме энергии солнечного
света необходимы неорганические компоненты. В состав организмов входит до
60 химических элементов, однако 90–95% массы организмов состоит из 6
элементов, называемых биофильными (жизнелюбивыми) или биогенными. Это
углерод, кислород, водород, фосфор, кремний.
Схема обмена углерода между его соединениями в океане
Атмосфера
CO2
водные CO2 H2CO3
HCO3- CO32-
растения
растворенные
органические вода
вещества
остатки животные CaCO3
CaCO3
организмов
крист. раст.
органические CaCO3
тв. CaCO3 тв.
вещества
На больших глубинах, где фотосинтез из-за недостатка света
прекращается, идет образование CO2 за счет разложения органического
вещества в результате распада. В верхнем 500 метровом слое окисляется в
среднем до 87% первичной продукции. В донные осадки попадает 0,1%
органического вещества. В океане ежегодно оседает все вносимое реками
количество гидрокарбонатов 1,7 млрд. тонн кальция (0,5 млрд. тонн) и
частично магния (0,36 млрд. тонн).
Неравномерное потребление углекислоты наземными системами.
Почвы – один из важнейших природных ресурсов, который человечество
активно использует с незапамятных времен. Почвы, почти сплошным ковром
покрывающие поверхность земной суши, представляют собой как бы “кожу
Земли”, которая предохраняет горные породы от интенсивного разрушения.
Почвы – не просто субстрат, на котором растут растения, в них происходят
активные биологические, химические и физические процессы, регулирующие
обмен веществом и энергией между литосферой, гидросферой, атмосферой.
Распределение почв, как и многих других биологических систем, подчиняются
закону природной зональности, во многом связанной с климатическими
параметрами. Как же поведут себя почвы в условия парникового эффекта?
Потеряют ли черноземы свое плодородие? Что будет с тундровыми почвами,
формирующимися на вечной мерзлоте, если она оттает на большую глубину?
Будет ли скорость изменения почв равна скорости изменения климата? Как в
условиях нарастающего парникового эффекта проявятся изменения почв
связанные с другими антропогенными воздействиями на природу – ирригаций,
сведением лесов, добычей полезных ископаемых, кислотными осадками?
Опыта по изучению данной проблемы мало. Но ясно, что локальные
изменения передаются на почвы смежных территорий через поверхностные и
грунтовые воды, однако со значительно меньшей скоростью и на меньшие
пространства, нежели это имеет место в других природных средах (в воздухе,
в воде).
Наиболее существенные сдвиги будут наблюдаться, видимо, в почвах
северных широт где по прогнозам, потепление климата и увеличение осадков
значительно превысят соответствующие средние и глобальные.
В тундре и лесотундре (севернее 70(с.ш.) где ожидается, что средняя
температура поднимется на 4-5(C (главным образом за счет зимних температур)
и возрастет количество осадков (на 50-100 мм) границы лесотундры и северной
тайги начнут медленно сдвигаться к северу, значит на щебнистых и песчаных
грунтах усилятся процессы подзолообразования, а на тяжелых глинистых
породах, особенно в низинах – глеевые процессы или заболачивание.
В таежной зоне Восточной Сибири могут усилиться протаивание почв и
грунтов, а также подзолистый процесс на равнинах в легких почвах,
заболачивание полей, расширение термокарстовых и солифлюкционных явлений,
приводящих к механическому перемещению почв, оползням, просадкам.
В южной тайге ожидается потепление зимой и летом на 2-3(C с
одновременным уменьшением количества осадков (до 25 мм). Можно представить,
что в хвойных лесах с подзолистыми почвами соответственно появятся
широколиственные породы и кустарники, усилится дерновый процесс в почвах, и
они приблизятся к серым лесным. На дерново-подзолистых почвах
сельскохозяйственных угодий количество влаги может заветно снизиться.
В лесостепной зоне серых лесных почв, оподзоленных, выщелоченных и
типичных черноземов – главной сельскохозяйственной зоне – прогнозируют
некоторое потепление (на 1-2(C)и уменьшение осадков на 15-20 мм. В связи с
этим в почвенном покрове весьма вероятна тенденция эволюции лугово-
черноземных и черноземовидных луговых почв в черноземы, а в плакорах – за
счет непромывного водного режима в последних – повысится уровень
карбонатов. Усиление сухости климата в лесостепной зоне потребует в
сельскохозяйственном производстве активизации мероприятий по сохранению
влаги в почвах, а вероятнее всего – расширение орошаемого земледелия.
Конечно, этот прогноз основывается на ожидаемых климатических
изменениях. Между тем в последние десятилетия наблюдается пока не нашедший
объяснения медленный подъем уровня почвенно-грунтовых вод в Черноземной
зоне Средней России и Украине, расширение площади так называемых
“мочалистых” переувлажненных почв. Эти факты свидетельствуют о сложности
динамики гидрологических режимов в почвах и ландшафтах, о многообразии
причин их изменений, а значит, и о трудностях долговременных прогнозов.
В зонах степных черноземов и сухостепных каштановых почв с повышением
среднегодовых температур на 1-2(C и с очень незначительным увеличением
годовых осадков не следует ожидать изменения активности почвенной биоты и
ухудшения водно-физических свойств почв; возможны локальные процессы
осолонцевания почв и некоторой аридизации ландшафтов.
В полупустынной зоне светлокаштановых и бурых почв Прикаспийской
низменности ожидается наряду с потеплением климата, увеличение атмосферных
осадков примерно на 100 мм, что существенно усилит увлажнение почв и
растительности в этой зоне.
| |  скачать работу |
Углерод и его соединения |
