Углерод содержание в атмосфере, океане

Американский ученый Дональд Карр считает, что через несколько десятков лет уровень воды в Мировом океане повысится настолько, что Нью-Йорк, Лондон и другие города, низко расположенные у побережья, окажутся затопленными. Есть и другие прогнозы, но не столь угрожающие условиям жизни, однако очевидно, что тенденция к росту содержания двуокиси углерода в атмосфере весьма неблагоприятна и может повлечь за собой серьезные последствия для будущих поколений. [c.21]

Отметим, что четвертое уравнение системы (4.2.1) устанавливает динамическое равновесие между парциальным давлением диоксида углерода в атмосфере и его содержанием в гидросфере. С ростом температуры растворимость газа в океане уменьшается и он накапливается в атмосфере, что приводит к ее разогреву и к зависимости [c.134]

Учитывая интенсивность нейтронного потока, поглощаемого атмосферой, и общее количество обменивающегося с ней углерода биосферы и океанов, можно найти, что в них содержание должно отвечать около 10 распадам в минуту на 1 г углерода. Неточность этой величины вызвана неточным знанием общего количества обменивающегося углерода и интенсивности нейтронного потока. Измерения дали 10,5 р-распадов в минуту для свеже-образующегося метана биологического происхождения (из канализационных газов) и гораздо меньше для метана из нефтяных скважин. Термодиффузионное концентрирование тяжелого изотопа из первого дало одновременно значительное увеличение радиоактивности тяжелой фракции, закономерно растущее с увеличением содержания О , тогда как тяжелая фракция из метана нефтяных скважин, изолированного от изотопного обмена, такого роста но обнаруживала. Таким образом, теоретические предположения получили достаточно надежное опытное подтверждение. [c.62]

Учитывая интенсивность нейтронного потока, поглощаемого атмосферой, и общее количество обменивающегося с ней углерода биосферы и океанов, можно найти, что в них содержание С должно отвечать около 17 распадам в минуту на 1 г углерода [201]. Неточность этой величины вызвана неточным знанием общего количества обменивающегося углерода и интенсивности нейтронного потока. Измерения дали в среднем 15 -распадов в минуту для углерода современного происхождения. Таким образом, теоретические предположения получили достаточно надежное опытное подтверждение. [c.47]

Время пребывания углерода в атмосфере в форме СОг можно оценить следующим образом СОг, образующийся при сжигании ископаемых топлив (веществ древнего происхождения, не содержащих С ), разбавляет С Юг, находящийся в атмосфере. К 1950 г. количество мертвого СОг, выделенного в атмосферу при сжигании такого топлива (главным образом начиная с 1900 г.), составило около 12% общего содержания СОг в современной атмосфере. Однако удельная активность углерода растений, выросших в 1950 г., не на 12%, а лишь на 1,75% ниже, чем для деревьев девятнадцатого столетия (с учетом радиоактивного распада). Отсюда следует, что время пребывания углерода в атмосфере значительно меньше 50 лет и составляет в среднем 5—10 лет. Обмен с океанами является, вероятно, основным механизмом удаления СОг из атмосферы. Начиная примерно с 1950 г. разбавление атмосферного С мертвой двуокисью углерода было перекрыто противоположным эффектом увеличением содержания G за счет реакций нейтронов, выделяющихся при испытаниях ядерного оружия. К началу шестидесятых годов удельная активность атмосферного углерода увеличилась по этой причине более чем в два раза. Это, несомненно, будет чрезвычайно сильно искажать результаты последующих работ по определению возраста радиоуглеродным методом. [c.502]

Дополнительным, причем более мощным, выводом углерода ИЗ круговорота является неорганический процесс выветривания горных пород (7). При их выветривании содержащиеся в них металлы под действием СО2 атмосферы переходят в углекислые соли, вымываемые затем водой и переносимые реками в океан с последующим частичным осаждением. По ориентировочным подсчетам, ежегодно при выветривании горных пород из атмосферы связывается до 2 млрд тонн углерода. Такой грандиозный расход СО2 не может быть скомпенсирован различными свободно протекающими природными процессами (извержения вулканов, газовые источники, действие образующейся при грозах НЫОз на известняки и т. д.), ведущими к обратному переводу углерода из минералов в атмосферу (<5). Таким образом, как неорганическая, так и органическая части круговорота углерода являются процессами, направленными на уменьшение содержания СО2 в атмосфере. В этой связи следует отметить, что сознательная деятельность человека оказывает существенное влияние на общий круговорот углерода и, затрагивая по существу все направления процессов, протекающих при естественном круговороте, в конечном счете компенсирует утечку СО2 из атмосферы. Так, за счет сжигания только одного каменного угля атмосфере ежегодно (в середине нашего века) возвращалось в виде СО2 более 1 млрд тонн углерода. Принимая во внимание потребление и других видов ископаемого горючего (торфа, нефти и др.), а также ряд промышленных процессов, ведущих к выделению СО2, можно полагать, что эта цифра в действительности еще более высокая. [c.603]

Для резервуаров, относящихся к сравнительно хорошо перемешанным атмосфере и поверхностным слоям океанов, поток углерода между ними считается пропорциональным содержанию в них углерода. [c.224]

В истории, человечества наступил период, когда любую свою деятельность оно должно соизмерять с возможностями природы. Уже после того, как человек уничтожил сотни видов животных и птиц, свел около двух третей лесов, в недавнем прошлом покрывавших Землю, нарушил многие естественные равновесия в биосфере, этот факт, казалось бы, стал очевидным для всех. Однако, несмотря на всю очевидность этого факта, несмотря на повсеместно проявляемое беспокойство по поводу загрязнения окружающей среды, по-прежнему ежегодно многие миллионы тонн различных экологически вредных веществ выбрасываются в атмосферу, в океан, заносятся во внешние слои земной поверхности. По-прежнему растет запыленность верхних слоев атмосферы, содержание в ней углекислоты, окиси углерода, фторорганических и других соединений, не уменьшается и губительная для живых организмов нефтяная пленка на поверхности морей и океанов. Цивилизация, которая прежде несла человечеству одни лишь блага, сегодня оборачивается для него своей другой стороной . Это очень короткая и четкая характеристика важных проблем, стоящих перед человечеством и настоятельно требующих своего разрешения, принадлежит академику А. П. Виноградову. Загрязнение окружающей среды — глобальная проблема. Поскольку перемещение воздушных масс, масс воды происходит независимо от воли правительств и выдачи виз, то решение этой проблемы может быть успешным только при условии, что все государства примут активное участие в ее разработке и в выполнении принятых международных соглашений. Для изучения этой проблемы и разработки оптимальных мероприятий, правильного диагноза состояния и контроля окружающей среды в различных точках нашей планеты необходимо владеть эффективными методами определения концентрации загрязнителей. Что такое загрязнитель Согласно принятому ООН определению, вещество считается загрязнителем, если оно встречается в ненадлежащем месте, в ненадлежащее время и в ненадлежащем количестве. Промышленность и транспорт в форме различных выбросов, а также сельское хозяйство при внесении удобрений и использовании ядохимикатов непрерывно увеличивают число реальных и потенциальных загрязнителей, поэтому задача определения загрязнителей усложняется с каждым годом. [c.14]

Баланс углерода в атмосфере поддерживается организмами, поглощающими СО2 в качестве источника углерода и выделяющими его в ходе дыхания и других метаболических процессов. Помимо биологических (биотических или биогенных) процессов, на содержание СО2 в атмосфере влияют абиотические (химические и физические) и антропогенные (от греч. anthropos - человек, genos - происхождение) процессы. Основным абиотическим процессом является обмен диоксидом углерода между атмосферой и океаном. За год примерно 10% атмосферного СО2 обменивается с СО2 океана. В естественных условиях потребление СО2 из атмосферы и поступление его в атмосферу близки. Однако возможно антропогенное нарушение этого баланса. [c.15]

Кислород и двуокись углерода сильно различаются по своим геохимическим свойствам. Полезно будет кратко повторить то, что Мы уже знаем об этих веществах. Прежде всего большая часть свободного кислорода находится в атмосфере, тогда как двуокись углерода в основном присутствует в гидросфере, растворенная в морской воде. Кроме того, кислород, входящий в состав атмосферы, сравнительно независим от других атмосферных газов. Разумеется, он влияет на живые существа, на экзогенные геологические процессы, но изменения в содержании атмосферного кислорода не могут иметь значительных последствий для других составляющих атмосферы. Взаимоотношения двуокиси углерода с другими веществами более сложны. Снижение содержания СОг в атмосфере будет сначала компенсироваться высвобождением ее из океанов. [c.350]

Запасы углерода в виде СО2 в атмосфере (7 10 т) ниже его запасов в виде ископаемого топлива (1 10 т углерода) и запасов карбонатов в океанах (до 9,6 10 т). Содержание углерода в живых организмах составляет 8 10 т, в почвенном гумусе - 2 10 т. [c.55]

Рис. 13-1. Круговорот двуокиси углерода и круговорот кислорода между двумя областями биосферы Земли-фотосинтезирующей и гетеротрофной. Масштабы этого круговорота огромны. За год в биосфере совершает круговорот свыше 3,5 10 т углерода. Баланс между образоваю1ем и потреблеш1ем СОг-один из важных факторов, определяющих климат на Земле. Содержание СО2 в атмосфере возросло за последние 100 лет примерно на 25% из-за все более усиливающегося сжигания угля и нефти. Некоторые ученые утверждают, что дальнейшее увеличение количества атмосферной СОг повлечет за собой повышение средней температуры атмосферы ( парниковый эффект ) не все, однако, согласны с этим, поскольку трудно определить точно количества СОг, образующейся и вовлекаемой в повторные циклы в биосфере, а также поглощаемой океанами. Для того чтобы вся атмосферная СОг была пропущена через растения, требуется около 300 лет.

Углекислый газ не является основным компонентом атмосферы н воды океанов, Однако значение его в различных природных равновесиях и процессах развития жизни иа нашей планете огромно. Современная геохимическая эволюция атмосферы характеризуется повышением содержания СОг в воздухе в результате интенсивного нспользования человеком ископаемого топлива, т. е. постепенно увеличивается количество антропогенного. углерода. [c.219]

Но допускают ли такую "апокалиптическую картину всеоб-ш ей гибели грешников в раскаленных пустынях и кипящих океанах" фундаментальные законы механики и термодинамики Эмпирические знания о климатах прошлого не свидетельствуют в пользу парниковой катастрофы. В истории Земли неоднократно наступали теплые эпохи с высоким содержанием диоксида углерода в атмосфере, более благоприятные для катастрофического роста температуры, чем нынешняя. Например, по данным доктора геолого-минералогических наук Н.М. Чумакова, в эпоху теплых биосфер (меловая Земля) максимальный подъем уровня Мирового океана составлял более 250 м (за счет исчезновения материковых льдов). Среднепланетарная температура была на 10-15 °С выше, чем современная планетарное альбедо было высоким, тропосфера характеризовалась повышенным содержанием СОг и метана (СН4). Почему же земная климатическая система не сорвалась в режим прогрессирующего разогрева по Карнаухову [c.274]

Фотосинтез является непременным условием жизни растений и животных, будучи фактически самым крупномасштабным синтетическим процессом на Земле. Как считает П. Нобел, за год фотосинтезирующими организмами фиксируется и переводится в форму органических соединений около 5-10 г (50 млрд. т) углерода, причем большая часть его фиксируется фитопланктоном, живущим вблизи поверхности океанов. Это количество соответствует параллелепипеду, сложенному из фотосинтетиче-ских продуктов, с основанием 1 км и высотой несколько более 100 км. Источником углерода для фотосинтеза служит атмосферный СО2 (содержание в атмосфере составляет 0,03%), а также СО2 и НСОз растворенные в воде озер и океанов. Из продуктов фотосинтеза, кроме органических соединений, очень важное значение имеет кислород, необходимый для всех организмов, обладающих дыханием. Весь кислород, содержащийся в атмосфере, был образован путем фотосинтеза за несколько тысячелетий. [c.161]

Другой важной функцией океанов и морей является регулирование содержания в атмосфере углекислого газа (диоксида углерода). Его относительное содержание в атмосфере невелико и составляет всего лишь 0,03— 0,04 %. Однако общая масса, заключающаяся в атмосфере, очень большая — 2000—2500 млрд. т. В связи с развитием энергетики, промышленности и транспорта сжигается огромное количество угля н нефтепродуктов. Основным продуктом их окисления является СО2. Учеными установлено, что атмосферный СО2 обладает способностью задерживать, т. е. не пропускать в космическое пространство, тепловое излучение Земли ( парниковый эффект ). Чем больше СО2 в атмосфере, тем теплее климат Земли. Общее потепление климата может привести к катастрофическим последствиям. В результате потепления усилится таяние льдов на полюсах планеты и в горных районах, что приведет к повышению уровня Мирового океана и к затоплению огромных площадей суши. Подсчитано, что если расплавить все ледники Гренлан-дии и Антарктиды, то уровень океана поднимется почти на 60 м. Нетрудно догадаться, что тогда Санкт-Петербург и многие приморские города окажутся под водой. [c.10]

Из приведенных величин видно, что суммарный выброс в 1860-1981 гг. составил примерно 236 Рг С. Между тем прирост содержания СО2 в атмосфере за это время исчисляется в 127 Гт С (около 54 % от величины антропогенной эмиссии). Следовательно, значительная часть "избыточного" углерода (около 109 Гт С) была выведена из атмосферы. Можно предположить, что основным каналом стока стал переход его в океаносферу. Высокая емкость океанов по отношению к СО2 определяется их гидрокарбонатной системой и огромной ассимилирующей способностью фитопланктона, обеспечивающей около 30 % первичной продукции планетарной биоты. Некоторые исследователи считают, что сток 109 Гт С антропогенного углерода распределился следующим образом около 60 % было поглощено океанами, а остальное количество - биотой континентов. [c.89]

Важное значение имеет газообмен атмосферы с гидросферой, имеющей в общих чертах сходный газовый состав, но с относительно повышенным содержанием более растворимых в воде кислых газов (кислорода и углекислого газа) по сравнению с азотом. Если в атмосфере (имеется в виду, конечно, гомосфера) содержание азота приблизительно в 4 раза превосходит содержание кислорода, то в океане соотношение этих газов примерно 2 1. Двуокиси углерода в гидросфере тоже гораздо больше, чем в воздухе. Важное различие между газовым составом океана и атмосферы состоит также в том, что в первом он отличается значительным непостоянством в пространстве и во времени (естественно, что вода труднее перемешивается, чем воздух). На некоторых придонных участках гидросферы появляется, как извостпо, сероиодород. [c.185]

Используя эту модель, захват СО2 ископаемых топлив океанами можно оценить, продлевая вперед во времени предполагаемую до-индустриальную величину устойчивого состояния и в то же время прибавляя к модельной атмосфере ежегодное поступление СОз от сжигания ископаемых топлив. На каждой временнйй ступени рассчитываются потоки углерода между различными резервуарами, и соответственно, изменяются профили содержания и концентраций углерода. С помощью подобных моделей рассчитано, что в настоящее время океанами поглощается около 35% антропогенного СО . [c.225]

Искусственная составляющая радиоактивности осадков в основном связана с вымыванием космогенных и техногенных радионуклидов из атмосферы. Это является главным механизмом ее очищения от радиоактивности, так как выпадение аэрозолей из атмосферы по площадям обычно соответствует количеству выпавших осадков [32]. Так, Ве (53,3 суг.) и °Ве (1,5 10%ет), образующиеся при спаллации ядер азота и кислорода, сорбируются аэрозолями и затем вымываются из атмосферы осадками. Радионуклид Ве накапливается в снеге и льде (до Ю" атомов на 1 г вещества), проникает в озера и океаны, откладьшается в донных осадочных породах и часто является основой для определения возраста морских и океанических отложений. В грунте и в водах океанов его содержание достигает Ю атомов на 1 г вещества, что составляет по удельной активности 137 Бк/т. Образующийся по реакции ( , р) С радиоуглерод с, как и стабильный углерод С, входит в состав молекулы СОг, которая поглощается растениями, а затем и животными, питающимися этими растениями. Содержание С в живом веществе обусловливает его радиоактивность 16,6 распадов в минуту на 1 г природного углерода. В различных рассматриваемых объектах (деревья, животные, атмосфера) концентрация изотопа " с одинакова в любой точке планеты из-за процессов перемешивания, протекающих в атмосфере. Если живой организм погибает, то со временем равновесие нарушается, поскольку прекращается изотопный обмен, и содержание С понижается с периодом полу- [c.153]

Для ответа на вопрос, обусловлены ли изменения Ве в толще льда климатическими изменениями или скоростью формирования радиоизотопов, его распределение в гренландском керне сравнивалось с данными по S 1 С, полученными измерениями по древесным кольцам (Веег et al., 1988). Установлено, что около 1800 г. атмосферное содержание S было около 0%о. Как известно, формирование изотопов Ве и в атмосфере под воздействием космических лучей определяется энергетическим спектром первичных частиц. Следовательно, изменение активности космических лучей из-за солнечной и геомагнитной составляющих служит причиной колебаний скорости формирования радиоактивных изотопов в верхних слоях атмосферы. Если наблюдаемые изменения концентрации Ве происходят из-за изменений скорости продуцирования изотопов, то сходные вариации можно обнаружить и в распределении 5 С. Если же изменения концентрации Ве обусловлены климатическими изменениями, то обе кривые не будут параллельны. 1 Ве выпадает из атмосферы в течение 1-2 лет после формирования и, таким образом, скорость образования этого изотопа сразу же отражается в ледяной толще. Напротив, современный С, содержавшийся в молекулах СО2, сначала растворяется в атмосферном углекислом газе и лишь со временем поступает в океан и в атмосферу. Следовательно, атмосферная концентрация i в существенной мере отражает высокочастотные колебания скорости его формирования. С другой стороны, это сохраняет память об изменениях скорости формирования 1 С. Таким образом, для С колебаний глобальный обмен углерода действует как медленный фильтр. Сравнение кривых распределения 1°Ве и 1 С подтверждает, что скорость формирования этих радиоактивных изотопов была выше на 20% в течение последних 10-15 тыс. лет позднего плейстоцена, приводя соответственно, к повышению С концентраций во всех углеродных резервуарах (в атмосфере S С достигала 140%о). Таким образом, позднеплейстоценовые данные по распределению Ве существенны для интерпретации долговременных трендов концентрации i . К сожалению, 1 Ве сигнал в это время был почти полностью замаскирован климатическими эффектами. Однако имеются датировки по ленточным глинам, подтверждающие повышенную концентрацию С в атмосфере в конце позднего плейстоцена. Хорошая корреляция между содержанием Ве в полярном льду и 1 С в древесных кольцах за последние 5 тыс. лет указывает на то, что их кратковременные флуктуации обусловлены модуляцией галактических [c.582]

В земной коре-на долю углерода приходится всего лишь 0,001 доля всей ее массы. Наибольшая часть земного углерода содержится в земной коре в виде известняков СаСОз (кальцита) и доломита СаМ (СОз)2 — повсеместно распространенных горных пород, мощные отложения которых покрывают согни тысяч квадратных километров земной поверхности. Нефть и каменный уголь по сравнению с известняками— крайне редкие минералы. Окисел углерода СО2 примешан в количестве около 0,03% (по объему) к газам, образующим земную атмосферу, и содержится в растворенном виде в воде рек, морен и океанов в количестве, примерно в 60 раз превосходящем общее содержание углекислого газа в атмосфере. [c.372]

Моря на первый взгляд кажутся огромным резервом углекислоты. Однако следует учесть, что скорость обмена СО2 атмосферы с СО2 морей, где более 90% этого вещества находится в форме НСО ", очень мала за один год таким образом обменивается только десятая часть атмосферной двуокиси углерода. К тому же в газообмене моря с атмосферой участвует лишь тонкий поверхностный слой воды. Огромные количества СО2, находящиеся в океанах ниже слоя температурного скачка, выходят на поверхность лишь в немногих областях (Западная Африка, Чили) и обогащают там атмосферу (до 0,05%). Уже на протяжении многих лет содержание двуокиси углерода в воздухе неуклонно возрастает. С одной стороны, это следует отнести за счет сжигания нефти и угля в 1976 г. на Земле было израсходовано (в основном сожжено) около 3,2 10 т нефти. С другой стороны, повышение концентрации СО2 в атмосфере связано, вероятно, с уменьшением фотосинте-тической фиксации углерода в результате сведения больших лесных массивов и деградации почвы. Следует подчеркнуть, что Мировой океан представляет собой мощную буферную систему, которая стремится поддерживать содержание СО2 в атмосфере на определенном уровне. [c.14]

Многие нейтроны, возникающие в космических лучах, замедляются до тепловых энергий и в результате реакций N (re, р)С образуют радиоактивный углерод — р-излучатель с периодом полураспада 5720 лет. Среднее значение скорости образования С в атмосфере, рассчитанное по данным о космических лучах, составляет приблизительно 2,41/сек на 1 см земной поверхности. Время жизни С достаточно велико для равномерного перемешивания этого изотопа со всем так называемым обменным углеродом [8] атмосферным СОг (1,6% обменивающегося углерода), бикарбонатами, растворенными в океане (88,1%), углеродом живых организмов (0,8%), растворенным органическим веществом (6,8%) и гумусом (2,7%). Общее содержание углерода в упомянутых объектах оценивается в 7,88 г на 1 см поверхности земли. Таким образом, удельная активность всего этого углерода должна составить 2,4/7,88 = 0,30 распад1сек-г, или 18,3 распад мин-г. Значение, наблюдаемое на опыте — около 16 распад мин-г,— находится в достаточно хорошем соответствии с предсказанным результатом. Эту величину нетрудно определить с помощью счетчика, если его фон существенно понизить при использовании защиты и схем антисовпадений. [c.501]

Содержание двуокиси углерода в океане может заметно измениться только при продолжительном снижении или повышении уровня этого газа в атмосфере. Тут проявится другое отличие геохимических свойств СОг от свойств кислорода, а именно двуокись углерода, растворенная в океанской воде, участвует в сложной системе реакций, в которой важную роль играют и другие соединения (гл. XIV, разд. 7). Сейчас на Земле так много свободного и связанного в окислах серы кислорода и так много углерода в ископаемых каустобиолитах (гл. XIV, разд. 4 и 5), что эти вещества не могли образоваться за счет СОг, высвободившейся в результате геохимических реакций. Остается предположить, что в течение всей геологической истории происходило более или менее постоянное поступление СОг в атмосферу и гидросферу из какого-то другого источника. Данные геохимии говорят, что содержание двуокиси углерода в океане никогда не могло более чем в 10 раз превышать современное, а некоторые геохимики считают, что и эта цифра преувеличена. В общем мы не вправе предположить, что в первичном океане и в примитивной атмосфере было чрезвычайно З1ного двуокиси углерода, которая за геологическое время израсхо- [c.350]

Преобразование энергии света в химическую энергию органических веществ. Поглощая солнечную энергию, фотосинтезирующие организмы участвуют в планетарном круговороте углерода (рис. 8.2). При этом Мировой океан играет роль регулятора содержания углекислого газа в атмосфере, где его находится в 50 раз меньше, чем в океане. На этом же рисунке показано перераспределение энергии, поглощаемой фотосинтезаторами, между различными потребителями морепродуктов . [c.189]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология