Кругообіг вуглецю. Парниковий ефект

Размещено на http://allbest.ru/

ПЛАН

Вступ

1. Кругообіг вуглецю

2. Антропогенний вплив людини

3. Явище парникового ефекту

Висновок

Список використаної літератури

ВСТУП

Карбон - хімічний елемент IV групи періодичної системи Менделєєва. Відомі два стабільних ізотопи 12 С(98,892 %) і 13С(1,108%).

Щодо численності і різноманітності своїх сполук вуглець займає серед інших елементів особливе місце. Число вивчених сполук Карбону оцінюють тепер приблизно в два мільйони. Різноманітність сполук вуглецю пояснюється здатністю його атомів зв'язуватися між собою з утворенням довгих ланцюгів або кілець. Карбон відомий з глибокої старовини. Деревне вугілля служило для відновлення металів з руд, алмаз - як коштовний камінь. Значно пізніше стали застосовуватися графіт для виготовлення олівців. Також для синтезу протоплазми живими організмами необхідно близько 40 елементів,з яких карбон є одним із найважливіших. Природні сполуки, до складу яких входить Карбон, постійно зазнають змін, внаслідок яких здійснюється кругообіг Карбону. Важлива роль у кругообігу Карбону належить оксиду карбону(IV), що входить до складу атмосфери Землі. Цей газ надходить в атмосферу внаслідок багатьох процесів-виверження вулканів, горіння палива, розкладання вапняку, дихання людини, тварин і рослин, процесів бродіння і гниття.

1. Кругообіг вуглецю

Самий інтенсивний біогеохімічний цикл - кругообіг вуглецю. В природі вуглець існує в двох основних формах - в карбонатах (вапняках) та вуглекислому газі. Вміст останнього в 50 раз більше, ніж в атмосфері. Вуглець бере участь в утворенні вуглеводів, жирів, білків та нуклеїнових кислот. Основна маса акумульована в карбонатах на дні океану (10¹⁶ т), в кристалічних породах (10¹⁶ т), кам'яному вугіллі та нафті (10¹⁶ т) і бере участь в великому циклі кругообігу. Основна ланка великого кругообігу вуглецю - взаємозв'язок процесів фотосинтезу і анаеробного дихання. З повітря С0₂ у значних кількостях поглинається наземними рослинами та фітопланктоном Світового океану. Процес поглинання С0₂ відбувається тільки на світлі -- фотосинтез, внаслідок якого утворюються органічні сполуки, що містять Карбон. Внаслідок фотосинтезу в атмосферу виділяється кисень 0_2.Із рослин, які поїдаються тваринами, Карбон переходить у тваринні організми. Тварини виділяють Карбон у вигляді вуглекислого газу під час дихання. Рослини і тварини з часом відмирають, починають гнисти, окиснюватись і частково перетворюватись на С0₂, що повертається у повітря й знову поглинається рослинами. А частково рослинні та тваринні рештки у ґрунті перетворюються на горючі копалини -- кам'яне вугілля, нафту, природний газ. Горючі копалини використовують як паливо, внаслідок згоряння якого С0₂ знову повертається в атмосферу.

Вуглекислий газ із атмосфери поглинається також водою Світового океану й реагує з гірськими породами під час їх руйнування. Відтак утворюються вапняки, доломіти та інші карбонати. Така різноманітність процесів забезпечує постійний кругообіг Карбону в природі. Інша ланка великого циклу кругообігу вуглецю уявляє собою анаеробне дихання (без доступу кисню); різноманітні види анаеробних бактерій перетворюють органічні сполуки в метан та інші речовини (наприклад, в болотних екосистемах, на смітниках відходів).В малому циклі кругообігу бере участь вуглець, що міститься в рослинних тканинах (около 10¹¹ т) та тканинах тваринних (около 10⁹ т).

Кругообіг вуглецю в процесах фотосинтезу і анаеробного дихання

2. Антропогенний вплив людини

За останні 200 років відбулися значні зміни в континентальних екосистемах в результаті збільшуючогося антропогенного впливу. Коли землі, зайняті лісами та, пертворюються в сільськогосподарські угіддя, органічна речовина, тобто жива речовина рослин і мертва органічна речовина ґрунтів, окислюється і потрапляє до атмосфери у вигляді . Деяка кількість елементарного вуглецю може також захоронюватись в ґрунті у вигляді древесного вугілля (як продукт, що залишився від спалювання лісу) і, таким чином, вилучається зі швидкого обігу в вуглецевому циклі. Вміст вуглецю в різних компонентах екосистем змінюється, оскільки поновлення органічної речовини залежить від географічної широти та типа рослинності.

Були проведені численні дослідження, що мали своєю метою розв'язати існуючу невизначеність в оцінці змін запасів вуглецю в континентальних екосистемах. Базуючись на даних цих досліджень, можна прийти до висновку, що надходження до атмосфери з 1860 по 1990 рік склало г С і що в 1990 році біотичний викид вуглецю був рівний г С /рік.

Відомо, що головним регулятором співвідношення вуглекислого газу і кисню в атмосфері Землі є фотосинтез. Ще 50 років тому це співвідношення було оптимальним: об'ємна частка кисню в атмосфері становила 21 %, вуглекислого газу -- 0,03 %. Нині нормальне співвідношення порушується. Господарська діяльність людини, з одного боку, призводить до посилення викидів С0₂ в атмосферу, а з другого -- до знищення «природних лабораторій», в яких здійснюється фотосинтез, тобто поглинається вуглекислий газ (вирубування лісів).

Отже, нині проблема охорони навколишнього середовища, у тому числі й повітря, дуже гостра, без її розв'язання людство не зможе вижити. По видимому, інтенсивність фотосинтезу зростає із збільшенням концентрації в атмосфері. Найбільш імовірно, що це зростання характерне для сільськогосподарських культур, а в природних континентальних екосистемах підвищення ефективності використання води могло б призвести до прискорення утворення органічної речовини.

3. Явище парникового ефекту

Ще наприкінці минулого століття відомий американський фізик Вуд, замінивши в лабораторній моделі парника звичайне скло на кварцове і не виявивши при цьому ніяких змін у функціонуванні парника, показав, що справа не в затримці теплового випромінювання ґрунту склом, яке пропускає сонячну радіацію, роль скла в даному випадку полягає лише в "відсікання" турбулентного теплообміну між поверхнею ґрунту і атмосферою. Парниковий (оранжерейний) ефект атмосфери - це її властивість пропускати сонячну радіацію, але затримувати земне випромінювання сприяючи акумуляції тепла землею. Земна атмосфера порівняно добре пропускає короткохвильову сонячну радіацію, яка майже повністю поглинається земною поверхнею.

Нагріваючись за рахунок поглинання сонячної радіації, земна поверхня стає джерелом земного, в основному довгохвильового, випромінювання, частина якого йде в космічний простір. Вчені - дослідники продовжують сперечатися про склад так званих парникових газів. Найбільший інтерес у зв'язку з цим викликає вплив збільшується концентрації вуглекислого газу (СО₂) на парниковий ефект атмосфери.

Висловлюється думка, що відома схема: "зростання концентрації вуглекислого газу посилює парниковий ефект, що веде до потепління глобального клімату" - гранично спрощена і дуже далека від дійсності, тому що найбільш важливим "парниковим газом" є зовсім не СО₂, а водяна пара. При цьому застереження, що концентрація водяної пари в атмосфері визначається лише параметрами самої кліматичної системи, сьогодні вже не витримує критики, оскільки антропогенний вплив на глобальний кругообіг води переконливо доведено. У якості наукових гіпотез вкажемо на такі наслідки прийдешнього парникового ефекту. По-перше, згідно з найбільш поширеним оцінками, до кінця XXI століття вміст атмосферного СО₂ подвоїться, що неминуче призведе до підвищення середньої глобальної приземної температури на 3 - 5 ? С.

При цьому потепління очікується більш посушливим літом в помірних широтах Північної півкулі. По-друге, передбачається, що подібне зростання середньої глобальної приземної температури призведе до підвищення рівня Світового океану на 20 - 165 сантиметрів за рахунок термічного розширення води. Що стосується льодовикового щита Антарктиди, то його руйнування не є неминучим, так як для танення необхідно більш високі температури. У будь-якому разі, процес танення антарктичних льодів займе досить тривалий час. По-третє, концентрація атмосферного СО₂ може надати дуже сприятливий вплив на врожаї сільськогосподарських культур. Результати проведених експериментів дозволяють припускати, що в умовах прогресуючого зростання вмісту СО₂ в повітрі природна і культурна рослинність досягнуть оптимального стану; зросте листкова поверхня рослин.

Світлова енергія сонця, проникає крізь атмосферу, поглинається поверхнею землі та нагріває її. При цьому світлова енергія перетворюється на теплову, яка виділяється у вигляді інфрачервоного чи теплового випромінювання. Ось це інфрачервоне випромінювання, відбите від поверхні землі, і поглинається вуглекислим газом, при цьому він нагрівається сам і нагріває атмосферу. Виходить, чим більше в атмосфері вуглекислого газу, тим сильніше він вловлює клімат на планеті. Те ж саме відбувається і в парниках, тому це явище називається парниковим ефектом. Якщо так звані парникові гази будуть надходити з теперішньою швидкістю, то в наступному столітті середня температура Землі підвищиться на 4 - 5 ? С,що може призвести до потепління.

Потепління клімату Землі може викликати танення льодовиків і призвести до підвищення рівня Світового океану. В результаті позатоплюються всі низько розташовані частини материків -- низини, що межують з океаном і густозаселені. Почнеться танення вічної мерзлоти, що спричинить заболочування великих територій, випадання рясних дощів, а це позначиться на сільському господарстві тощо.

біогеохімічний кругообіг вуглець парниковий

ВИСНОВОК

Карбон-основний елемент тваринного і рослинного світу. Внаслідок життєдіяльності організмів людей і тварин карбоновмісні сполуки,що беруть участь у процесах обміну,окислюються і частково виводяться назовні у вигляді оксиду карбону,сечовини та інших продуктів.

Після відмирання живих організмів складні органічні речовини , розкладаючись,перетворюються на СО _2,воду та деякі інші сполуки.

Отже,Карбон у природі здійснює коло обіг:з атмосфери і води потрапляє у живі організми,а з них знову в атмосферу.

Як бачимо,в біологічному кругообігу вуглецю беруть участь тільки органічні сполуки і вуглекислий газ. Фотосинтез і дихання повністю комплементарні і взаємно відповідні:весь асимільований у процесі фотосинтезу карбон включається у вуглеводи,а в процесі дихання весь вуглець,який міститься в органічних сполуках,перетворюється на вуглекислий газ.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Болин Б. Круговорот углерода. /Биосфера. - М.:Мир, 1972.-С. 91-104.

2. Гаррелс Р.М. Круговорот углерода, кислорода и серы в течении геологического времени. - М.: Наука, 1975 - 48с.

3. Глинка Н.Л.Общая химия.-5-е узд.-Киев:Вища школа. Головное изд-во,1982.-608с.-Укр

4. Кучерявий В.П. Екологія.-Львів:Світ,2001-500с.

5. Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія:Підруч. для студ. вищ. навч. закл.-К.;Ірпінь:ВТФ «Перунь»,2002.-480с.

Размещено на Allbest.ru