Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Вуглеце́вий цикл — колообіг вуглецю (у різних формах, наприклад, у вигляді двоокису вуглецю) між атмосферою, океаном, біосферою та надрами Землі.
Колообіг вуглецю у природі охоплює біологічний цикл, виділення СО2 в атмосферу під час згоряння палива, із вулканічних газів, гарячих мінеральних джерел, із поверхневих шарів океанічних вод та інше.
Біологічний колообіг
Біологічний колообіг вуглецю пов'язаний з життєдіяльністю організмів. Біологічний цикл полягає в тому, що вуглець у вигляді СО2 поглинається із тропосфери рослинами. Потім із біосфери знову повертається в геосферу: з рослинами вуглець потрапляє до організму тварин та людини, а потім під час гниття тваринних та рослинних матеріалів — до ґрунту, і у вигляді СО2 — до атмосфери.
Вуглець — основний біогенний елемент. Він відіграє важливу роль в утворенні живої речовини біосфери. Вуглекислий газ з атмосфери в процесі фотосинтезу, який здійснюють зелені рослини, асимілюється і перетворюється на численні різноманітні органічні сполуки рослин. Рослинні організми, особливо нижчі мікроорганізми, морський фітопланктон, завдяки винятковій швидкості розмноження, виробляють на рік близько 1,5• 107 т вуглецю у вигляді органічної маси.
Рослини часто поїдаються тваринами. При цьому утворюються більш або менш складні трофічні зв'язки. В остаточному підсумку органічна речовина внаслідок дихання організмів, розкладу їхніх трупів, процесів шумування, гниття та горіння перетворюється на вуглекислий газ або відкладається у вигляді сапропелю, гумусу, торфу, які своєю чергою, дають початок багатьом іншим каустобіолітам — кам'яному вугіллю, нафті, горючим газам. Біологічний цикл вуглецю закінчується або окисненням і поверненням до атмосфери, або відкладенням у вигляді вугілля чи нафти.
В процесах розпаду органічних речовин величезну роль відіграють бактерії та гриби. В активному колообігу вуглецю бере участь дуже невелика частка всієї його маси. Величезну кількість вугільної кислоти законсервовано у вигляді вапняків та інших порід. Між вуглекислим газом атмосфери та води океану, так само, існує рухома рівновага.
Водні організми поглинають вуглекислий кальцій, утворюють свої кістяки, а потім з них утворюються пласти вапняків. З атмосфери було вилучено і поховано в десятки тисяч разів більше вуглекислого газу, ніж в ній перебуває зараз. Атмосфера поповнюється вуглекислим газом завдяки процесам розкладу органічної речовини, карбонатів тощо, а також в підсумку індустріальної діяльності людини. Особливо потужним джерелом є вулкани, гази яких складаються головним чином із вуглекислого газу та водяної пари. Деяка частина вуглекислого газу і води, що виділяються під час виверження вулканів, виділяється з осадових порід, зокрема вапняків, при контакті магми з ними і їх асиміляції магмою. В процесі колообігу вуглецю відбувається неодноразове його фракціонування по ізотопному складу, особливо у магматогенному процесі (утворення СО2, алмазів, карбонатів), при біогенному перетворенні органічної речовини (вугілля, нафти, тканин організмів тощо).
Життя на Землі та газовий баланс атмосфери підтримуються відносно невеликою кількістю вуглецю, що бере участь у малому колообігу і міститься в тканинах рослин (5*1011 т) тварин (5*1016 т).
Геологічний колообіг
Основна маса вуглецю акумульована в карбонатних відкладах дна океану (1,3·1016 т), кристалічних породах (1,0·1016 т), кам'яному вугіллі і нафті (3.4·1015 т).
Саме цей вуглець бере участь у повільному геологічному колообігу.
За останні 200 років відбулися значні зміни в континентальних екосистемах внаслідок зростання антропогенного впливу. Коли землі, зайняті лісами і травами перетворюються на сільськогосподарські угіддя, органічна речовина, тобто жива речовина рослин і мертва органічна речовина ґрунтів, окиснюється і потрапляє в атмосферу в формі СО2. Якась кількість елементарного вуглецю може бути похована в ґрунті у вигляді деревного вугілля (як продукт, що залишився від згоряння лісу) і, таким чином, вилучатися із швидкого обігу в вуглецевому циклі. Вміст вуглецю в різних компонентах екосистем змінюється, оскільки відновлення і деструкція органічної речовини залежать від географічної широти і типу рослинності. Були проведені численні дослідження, які мали на меті розв'язати наявну невизначеність в оцінці змін запасів вуглецю в континентальних екосистемах. Очевидно, інтенсивність фотосинтезу зростає зі збільшенням концентрації СО2 в атмосфері. Основні характеристики глобального вуглецевого циклу добре вивчені. Стало можливим створення кількісних моделей, які можуть бути покладені в основу прогнозів підвищення концентрації в атмосфері при використанні певних сценаріїв викиду.
Якщо інтенсивність викидів в атмосферу залишиться постійною, або буде зростати дуже повільно, то до кінця XXI століття концентрація атмосферного СО2 не більше, ніж на 60% перевищить доіндустріальний рівень. Якщо інтенсивність викидів протягом найближчих чотирьох десятиріч зростатиме в середньому на 1-2 % на рік в майбутньому темпи і зростання сповільняться, то подвоєння вмісту СО2 в атмосфері порівняно з доіндустріальним рівнем відбудеться до кінця XXI століття.
Карбонати, або солі вуглецевої кислоти Н2СО3 — один із головних компонентів земної кори. Карбонати становлять 14 % осадової оболонки Землі. З неорганічних сполук вуглецю в природі відомо близько 100 мінералів, але головним породотвірним мінералом є кальцит, або карбонат кальцію. Кальцитові породи складають багатокілометрові шари на просторах континентів, утворюючи цілі гірські системи.
При взаємодії Cu2+ та СО2-3 осаджуються важкорозчинні основні карбонати, що зустрічаються в природі у вигляді дуже красивих мінералів — зеленого малахіту [CuCO3•Cu(OH)2] та синього азуриту [2CuCO3•Cu(OH)2].
Карбонати відіграють важливу роль у складі земної кори, будові ландшафтів, формуванні корисних копалин. Найпоширенішими є кальцит, магнезит, сидерит, малахіт, церусит та інше. Карбонати утворюють осадові (вапняк, доломіт, мергель тощо) та метаморфічні (мармур та інше) гірські породи, що складають більше, ніж 20 % усіх осадових порід на Землі.
Вапняк — осадова порода, складена переважно карбонатом кальцію — кальцитом. Завдяки масовому поширенню, легкості обробки та хімічним властивостям вапняк добувається і використовується частіше, ніж інші породи, поступаючись тільки піщано-гравійним відкладенням. Вапняки бувають різних кольорів, в тому числі — чорного, але найчастіше зустрічаються породи білого та сірого кольору часто з коричневим відтінком. Густина 2,2-2,7 г/см3. Це м'яка порода, лезо ножа легко залишає подряпини. Як і ряд інших гірських порід осадового походження вапняки мають шарувату будову. Чистий вапняк складається тільки з кальциту (іноді з невеликим вмістом іншої форми карбонату кальцію — арагоніту). Мають місце і домішки. Подвійний карбонат кальцію та магнію — доломіт — як правило міститься в змінних кількостях, і можливі всі переходи між вапняком, глинистим вапняком і доломітом.
У процесі відкладення вапняку вода приносить також глинисті частинки, порода стає глинистою, стираються чіткі межі між вапняком, глинистим вапняком і глинистим сланцем. Кремінь також є звичайною домішкою. При метаморфізмі в міру того, як перекристалізація кальциту охоплює всю породу, виникає мозаїчна структура (агрегат із чітко обмежених, щільно розташованих ізометричних зерен приблизно однакового розміру).
Див. також
Література
- В. І. Саранчук, М. О. Ільяшов, В. В. Ошовський, В. С. Білецький. Хімія і фізика горючих копалин. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. — с. 600.
Посилання
- Ккоефіцієнт опадо–підстилковий // : навч.-метод. посіб. / уклад. О. Г. Лановенко, О. О. Остапішина. — Херсон : ПП Вишемирський В. С., 2013. — С. 107.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Vuglece vij cikl koloobig vuglecyu u riznih formah napriklad u viglyadi dvookisu vuglecyu mizh atmosferoyu okeanom biosferoyu ta nadrami Zemli Koloobig vuglecyu u prirodi ohoplyuye biologichnij cikl vidilennya SO2 v atmosferu pid chas zgoryannya paliva iz vulkanichnih gaziv garyachih mineralnih dzherel iz poverhnevih shariv okeanichnih vod ta inshe Biologichnij koloobigBiologichnij koloobig vuglecyu pov yazanij z zhittyediyalnistyu organizmiv Biologichnij cikl polyagaye v tomu sho vuglec u viglyadi SO2 poglinayetsya iz troposferi roslinami Potim iz biosferi znovu povertayetsya v geosferu z roslinami vuglec potraplyaye do organizmu tvarin ta lyudini a potim pid chas gnittya tvarinnih ta roslinnih materialiv do gruntu i u viglyadi SO2 do atmosferi Vuglec osnovnij biogennij element Vin vidigraye vazhlivu rol v utvorenni zhivoyi rechovini biosferi Vuglekislij gaz z atmosferi v procesi fotosintezu yakij zdijsnyuyut zeleni roslini asimilyuyetsya i peretvoryuyetsya na chislenni riznomanitni organichni spoluki roslin Roslinni organizmi osoblivo nizhchi mikroorganizmi morskij fitoplankton zavdyaki vinyatkovij shvidkosti rozmnozhennya viroblyayut na rik blizko 1 5 107 t vuglecyu u viglyadi organichnoyi masi Roslini chasto poyidayutsya tvarinami Pri comu utvoryuyutsya bilsh abo mensh skladni trofichni zv yazki V ostatochnomu pidsumku organichna rechovina vnaslidok dihannya organizmiv rozkladu yihnih trupiv procesiv shumuvannya gnittya ta gorinnya peretvoryuyetsya na vuglekislij gaz abo vidkladayetsya u viglyadi sapropelyu gumusu torfu yaki svoyeyu chergoyu dayut pochatok bagatom inshim kaustobiolitam kam yanomu vugillyu nafti goryuchim gazam Biologichnij cikl vuglecyu zakinchuyetsya abo okisnennyam i povernennyam do atmosferi abo vidkladennyam u viglyadi vugillya chi nafti V procesah rozpadu organichnih rechovin velicheznu rol vidigrayut bakteriyi ta gribi V aktivnomu koloobigu vuglecyu bere uchast duzhe nevelika chastka vsiyeyi jogo masi Velicheznu kilkist vugilnoyi kisloti zakonservovano u viglyadi vapnyakiv ta inshih porid Mizh vuglekislim gazom atmosferi ta vodi okeanu tak samo isnuye ruhoma rivnovaga Vodni organizmi poglinayut vuglekislij kalcij utvoryuyut svoyi kistyaki a potim z nih utvoryuyutsya plasti vapnyakiv Z atmosferi bulo vilucheno i pohovano v desyatki tisyach raziv bilshe vuglekislogo gazu nizh v nij perebuvaye zaraz Atmosfera popovnyuyetsya vuglekislim gazom zavdyaki procesam rozkladu organichnoyi rechovini karbonativ tosho a takozh v pidsumku industrialnoyi diyalnosti lyudini Osoblivo potuzhnim dzherelom ye vulkani gazi yakih skladayutsya golovnim chinom iz vuglekislogo gazu ta vodyanoyi pari Deyaka chastina vuglekislogo gazu i vodi sho vidilyayutsya pid chas viverzhennya vulkaniv vidilyayetsya z osadovih porid zokrema vapnyakiv pri kontakti magmi z nimi i yih asimilyaciyi magmoyu V procesi koloobigu vuglecyu vidbuvayetsya neodnorazove jogo frakcionuvannya po izotopnomu skladu osoblivo u magmatogennomu procesi utvorennya SO2 almaziv karbonativ pri biogennomu peretvorenni organichnoyi rechovini vugillya nafti tkanin organizmiv tosho Zhittya na Zemli ta gazovij balans atmosferi pidtrimuyutsya vidnosno nevelikoyu kilkistyu vuglecyu sho bere uchast u malomu koloobigu i mistitsya v tkaninah roslin 5 1011 t tvarin 5 1016 t Geologichnij koloobigOsnovna masa vuglecyu akumulovana v karbonatnih vidkladah dna okeanu 1 3 1016 t kristalichnih porodah 1 0 1016 t kam yanomu vugilli i nafti 3 4 1015 t Same cej vuglec bere uchast u povilnomu geologichnomu koloobigu Za ostanni 200 rokiv vidbulisya znachni zmini v kontinentalnih ekosistemah vnaslidok zrostannya antropogennogo vplivu Koli zemli zajnyati lisami i travami peretvoryuyutsya na silskogospodarski ugiddya organichna rechovina tobto zhiva rechovina roslin i mertva organichna rechovina gruntiv okisnyuyetsya i potraplyaye v atmosferu v formi SO2 Yakas kilkist elementarnogo vuglecyu mozhe buti pohovana v grunti u viglyadi derevnogo vugillya yak produkt sho zalishivsya vid zgoryannya lisu i takim chinom viluchatisya iz shvidkogo obigu v vuglecevomu cikli Vmist vuglecyu v riznih komponentah ekosistem zminyuyetsya oskilki vidnovlennya i destrukciya organichnoyi rechovini zalezhat vid geografichnoyi shiroti i tipu roslinnosti Buli provedeni chislenni doslidzhennya yaki mali na meti rozv yazati nayavnu neviznachenist v ocinci zmin zapasiv vuglecyu v kontinentalnih ekosistemah Ochevidno intensivnist fotosintezu zrostaye zi zbilshennyam koncentraciyi SO2 v atmosferi Osnovni harakteristiki globalnogo vuglecevogo ciklu dobre vivcheni Stalo mozhlivim stvorennya kilkisnih modelej yaki mozhut buti pokladeni v osnovu prognoziv pidvishennya koncentraciyi v atmosferi pri vikoristanni pevnih scenariyiv vikidu Yaksho intensivnist vikidiv v atmosferu zalishitsya postijnoyu abo bude zrostati duzhe povilno to do kincya XXI stolittya koncentraciya atmosfernogo SO2 ne bilshe nizh na 60 perevishit doindustrialnij riven Yaksho intensivnist vikidiv protyagom najblizhchih chotiroh desyatirich zrostatime v serednomu na 1 2 na rik v majbutnomu tempi i zrostannya spovilnyatsya to podvoyennya vmistu SO2 v atmosferi porivnyano z doindustrialnim rivnem vidbudetsya do kincya XXI stolittya Karbonati abo soli vuglecevoyi kisloti N2SO3 odin iz golovnih komponentiv zemnoyi kori Karbonati stanovlyat 14 osadovoyi obolonki Zemli Z neorganichnih spoluk vuglecyu v prirodi vidomo blizko 100 mineraliv ale golovnim porodotvirnim mineralom ye kalcit abo karbonat kalciyu Kalcitovi porodi skladayut bagatokilometrovi shari na prostorah kontinentiv utvoryuyuchi cili girski sistemi Pri vzayemodiyi Cu2 ta SO2 3 osadzhuyutsya vazhkorozchinni osnovni karbonati sho zustrichayutsya v prirodi u viglyadi duzhe krasivih mineraliv zelenogo malahitu CuCO3 Cu OH 2 ta sinogo azuritu 2CuCO3 Cu OH 2 Karbonati vidigrayut vazhlivu rol u skladi zemnoyi kori budovi landshaftiv formuvanni korisnih kopalin Najposhirenishimi ye kalcit magnezit siderit malahit cerusit ta inshe Karbonati utvoryuyut osadovi vapnyak dolomit mergel tosho ta metamorfichni marmur ta inshe girski porodi sho skladayut bilshe nizh 20 usih osadovih porid na Zemli Vapnyak osadova poroda skladena perevazhno karbonatom kalciyu kalcitom Zavdyaki masovomu poshirennyu legkosti obrobki ta himichnim vlastivostyam vapnyak dobuvayetsya i vikoristovuyetsya chastishe nizh inshi porodi postupayuchis tilki pishano gravijnim vidkladennyam Vapnyaki buvayut riznih koloriv v tomu chisli chornogo ale najchastishe zustrichayutsya porodi bilogo ta sirogo koloru chasto z korichnevim vidtinkom Gustina 2 2 2 7 g sm3 Ce m yaka poroda lezo nozha legko zalishaye podryapini Yak i ryad inshih girskih porid osadovogo pohodzhennya vapnyaki mayut sharuvatu budovu Chistij vapnyak skladayetsya tilki z kalcitu inodi z nevelikim vmistom inshoyi formi karbonatu kalciyu aragonitu Mayut misce i domishki Podvijnij karbonat kalciyu ta magniyu dolomit yak pravilo mistitsya v zminnih kilkostyah i mozhlivi vsi perehodi mizh vapnyakom glinistim vapnyakom i dolomitom U procesi vidkladennya vapnyaku voda prinosit takozh glinisti chastinki poroda staye glinistoyu stirayutsya chitki mezhi mizh vapnyakom glinistim vapnyakom i glinistim slancem Kremin takozh ye zvichajnoyu domishkoyu Pri metamorfizmi v miru togo yak perekristalizaciya kalcitu ohoplyuye vsyu porodu vinikaye mozayichna struktura agregat iz chitko obmezhenih shilno roztashovanih izometrichnih zeren priblizno odnakovogo rozmiru Div takozhVuglec u prirodi Karbonatna sistemaLiteraturaV I Saranchuk M O Ilyashov V V Oshovskij V S Bileckij Himiya i fizika goryuchih kopalin Doneck Shidnij vidavnichij dim 2008 s 600 ISBN 978 966 317 024 4PosilannyaKkoeficiyent opado pidstilkovij navch metod posib uklad O G Lanovenko O O Ostapishina Herson PP Vishemirskij V S 2013 S 107