Углерод в биосфере и почве

Углерод (С) - активный воздушный и водный мигрант, образующий в биосфере множество органических и минеральных соединений - углеводородов (СО2, СН4, C2H4, С2Н6, СО и др.) и их производных, карбонатов и гидрокарбонатов. Он является главным химическим элементом органического вещества. Углерод в биосфере (педосфере) может находиться в разных фазовых состояниях (твердом, жидком, газообразном), образующих динамическую систему, параметры которой определяются природными и антропогенно-техногенными факторами. Углерод в биосфере представлен наиболее подвижной формой СО2 (диоксид углерода, или углекислый газ).

В истории Земли основным источником СО2 является вулканическая деятельность, связанная с вековой дегазацией мантии и нижних горизонтов земной коры. Кларковое, или среднее, содержание углекислого газа в атмосфере 0,03 % и в настоящее время оно возрастает, достигая 0,035 %, в земной коре - 0,023, в почвах - 2 %; в биосфере: чистых известняках - 12 %, живом веществе - 18, древесине - 50, каменном угле - 80, нефти - 85 % по объему. В углях, нефти, известняках и других породах содержится около 3 х 1016 т углерода, в атмосфере - 6 х 1011, водах океанов и морей - 4 х 1013, литосфере - 2 х 1017, педосфере (углерод гумуса) - 1,5 х 1012 т. Полный оборот углекислого газа атмосферы Земли через фотосинтез оценивается в 300 лет.

Педосфера является одним из основных резервуаров диоксида углерода в биосфере. Почвы участвуют в балансе СО2, СН4, связывая их в различных формах или, наоборот, способствуя их высвобождению в атмосферу, т.е. почвенный покров играет большую роль в газово-атмосферном режиме планеты. Основным источником СО2 в атмосфере служит дыхание почвы, включающее дыхание корней, микроорганизмов и почвенных животных. Например, эмиссия СО2 (в процессе минерализации органического вещества) почвенного покрова в России составляет 3,12 млрд. т/год. Почвенное органическое вещество является хранилищем самых больших запасов (1395,3 Гт) углерода в наземных экосистемах. Таким образом, почвенный покров своей газовой функцией (по отношению к углероду) выполняет в биосфере важнейшую роль поддержания современного оптимального климата.

Одной из главных составных частей газовой фазы почвы (почвенного воздуха) является углекислый газ. Почвенный воздух существенно отличается от атмосферного, в нем в 10-100 раз больше СО2. Это связано с тем, что почва поглощает богатый кислородом (21 %) атмосферный воздух и выделяет СО2 (что характерно для процесса дыхания). Поэтому газообмен между почвой и атмосферой называют "дыханием" почвы. По количеству выделенного СО2 можно ориентировочно судить о биологической активности почвы (характеризует интенсивность биологических процессов, протекающих в почве). Чем интенсивнее биологические процессы в почве, тем больше она выделяет СО2. При одинаковых условиях (температуре, влажности и т.п.) чем выше содержание органического вещества в почве, тем больше она выделяет СО2. В лесных почвах воздух содержит значительно больше СО2 (за счет дыхания корней растений), чем в пахотных.

Диоксид углерода принимает непосредственное участие в процессах выветривания-почвообразования. Он является важным фактором химического выветривания пород и минералов (например, карбонаты переходят в бикарбонаты и т.п.), влияет на кислотность-щелочность почвенного раствора, увеличивает растворимость фосфатов, усиливает мобилизацию питательных элементов, т.е. переход их в доступное для растений состояние.

Диоксид углерода (непременный компонент атмосферного воздуха) в настоящее время рассматривается как загрязняющее вещество в связи с тем, что за последние десятилетия его поступление в атмосферу в результате сжигания горючих материалов (угля, нефти, газов, сланцев и др.) настолько велико, что не может полностью перерабатываться растениями планеты и растворяться водами Мирового океана.

Выводы по I главе

Вся земная жизнь основана на углероде. Каждая молекула живого организма построена на основе углеродного скелета. Атомы углерода постоянно мигрируют из одной части биосферы (узкой оболочки Земли, где существует жизнь) в другую. Известный географ И.М.Забелин высказал мысль, что природа создала сначала жизнь для ускорения круговорота углерода, а затем разум для того, чтобы ускорить развитие биосферы.

Основной источник углерода для живых организмов - это атмосфера Земли, где данный элемент присутствует в виде диоксида углерода (углекислого газа, СО2). Еще одним переносчиком углерода является метан. Однако из атмосферы происходит утечка метана в стратосферу и далее в космическое пространство.

Перейти на страницу: 1 2

Интересное по теме

Экономическая оценка воздействия на окружающую среду (на примере ОАО РУСАЛ-Красноярск)
Каждое предприятие, занимающееся производством какой-либо продукции, оказывает значительное влияние на природную окружающую среду. Поэтому в условиях развития промышленного произв ...

Разработка и исследование эффективности экотехнологии очистки и обеззараживания сточных вод на канализационных очистных сооружениях п. Белый Яр
Проблема защиты водоемов от загрязнений и сохранения водных ресурсов планеты стала одной из самых важных проблем для любой страны мира. Вопросы охраны природных водных объектов, т ...

Характеристика производственного процесса цементного завода и разработка проекта предельно-допустимого сброса вредных веществ в сточные воды
Среди загрязнений различных видов окружающей среды, химическое загрязнение природных вод имеет особое значение. Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней ср ...

Плазменные технологии: расширение возможности переработки отходов
Сжигание отходов является одной из наиболее распространенных и эффективных технологий, позволяющих значительно сокращать объем отходов. На сжигание направляются выделенные в результате со ...