Название: Основы биогеохимии - Добровольский В.В.

Жанр: Химия

Рейтинг:

Просмотров: 1517


Таким образом, на протяжении тысячелетия за счет образования устойчивых гумусовых веществ в педосфере связывается масса углерода, соизмеримая с массой этого элемента в атмосфере.

Синтез и разрушение органического вещества в океане существенно отличаются от того, как протекают эти процессы на суше. Преобладающую часть фотосинтезированного органического вещества обеспечивает фитопланктон. Его сухая масса почти на три порядка меньше массы растительности Мировой суши, но годовая продукция имеет близкие значения. Это объясняется значительно более быстрыми жизненными циклами главных фотосинтетиков океана — планктонных организмов — по сравнению с наземными растениями.

Из соотношения биомассы растительности суши (2500×109 т) и ее продукции (172,5×109 т/год сухого органического вещества) следует, что полная замена массы растительности Мировой суши происходит за период около 15 лет. В океане ситуация иная. Несмотря на то, что оценка биомассы и продуктивности фитопланктона разных авторов расходится в 10 раз, можно считать, что оборот массы фитопланктона происходит за 1 — 2 сут, а обновление всей биомассы океана примерно за 1 мес. По расчетам разных авторов, продукция фотосинтеза в океане составляетот 20×109 до 100×109 т/год Сорг и более, в среднем около (50 — 60)×109 т/год. В силу того что синтезированное планктоном органическое вещество практически полностью захватывается и разлагается последующими трофическими циклами, в осадок уходит не более 0,1×109 т/год, что соответствует около 0,05×109 т/год углерода. Таким образом, на протяжении года живое вещество суши и океана поглощает около 440×109 т СО2 или 120×109 т Сорг, большая часть которого вновь возвращается в океан и атмосферу.

Второй крупный биогеохимический цикл углерода связан с взаимодействием СО2 атмосферы и природных вод. Между газами тропосферы и поверхностным слоем океана существует подвижное равновесие.

Растворимость газов в воде зависит от давления, температуры, а также от количества растворенных солей. Увеличение растворимости происходит по мере роста парциального давления согласно зависимости Дальтона — Генри. В пресной воде газов растворяется больше, чем в соленой, но количество пресной воды на поверхности Земли неизмеримо меньше, чем соленой. Поэтому в глобальном балансе СО2 пресные воды играют скромную роль. Растворимость СО2 уменьшается с возрастанием температуры следующим образом:

 

Температура, °С.......................0     10      20      25

Растворимость, мл/л.............1,71    1,19   0,80   0,76

 

Среднее содержание углекислого газа, растворенного в морской воде, принято равным 0,75 мл/л (Лисицин А. П., 1983). Но углекислый газ в отличие от других газов вступает в химическое взаимодействие с водой. При этом образуется угольная кислота: СО2 + Н2О ⇄ Н2СО3. Эта кислота двухосновная и диссоциирует ступенчато, образуя карбонат-гидрокарбонатную систему:

С учетом всех компонентов системы можно считать, что в 1 л океанической воды содержится в растворенном состоянии до 50 см3 СО2. В результате химического взаимодействия СО2 и Н2О в Мировом океане содержится огромное количество угольной кислоты.

Масса гидрокарбонат-иона в Мировом океане — 196×1012 т, в пересчете на СО2 — 141×10'2 т. Это количество почти в 60 раз превышает массу углекислого газа, находящегося в атмосфере. Таким образом, океан является основным резервуаром СО2 на поверхности Земли.

Благодаря процессу растворения — выделения углекислого газа с поверхности океана и карбонат-гидрокарбонатной системе происходит массообмен СО2 между атмосферой и океаном.

Движение масс СО2 схематично можно представить следующим образом. Углекислый газ активно растворяется в холодной воде приполярных районов океана. При охлаждении возрастает плотность воды. Массы холодной воды опускаются на глубину и в виде мощных холодных течений перемещаются к экватору. Они постепенно нагреваются, уменьшают плотность, поднимаются и освобождаются от избытка СО2.

По выражению А.П.Виноградова (1967), океан действует как грандиозный насос, забирая СО2 из атмосферы в холодных областях и отдавая ее в тропических областях.

На массообмен СО2 между поверхностным слоем океана и тропосферой весьма активно влияют планктон, освещенность, се-зонно-термические условия.

Американский геохимик Б.Болин (1979) на основании определения скорости уменьшения содержания радиоактивного изотопа |4С после крупных испытаний ядерного оружия в атмосфере в 1963 г. пришел к заключению, что в цикл растворения — выделения СО2 с поверхности Мирового океана вовлекается примерно 100×109 т/год СО2 или около 30×109 т/год.


Оцените книгу: 1 2 3 4 5