Кругообіг вуглецю
Кругообіг вуглецю (рис. 4.2) відносять до круговорот газоподібних речовин з невеликим обмінним фондом в атмосфері (вміст вуглекислого газу в атмосфері оцінюється приблизно в 2.3-1012 т). Кругообіг вуглецю починається з фіксації вуглекислого газу в процесі фотосинтезу (близько 60 млрд. Т вуглецю на рік). Частина вуглецю (48 млрд. Т) повертається в атмосферу у вигляді вуглекислого газу в процесі дихання. Вуглець, що знаходився в живих організмах, після їх відмирання переходить в результаті діяльності мікроорганізмів в гумусовий речовина (близько 10 млрд. Т вуглецю на рік). Гумус, в свою чергу, з часом остаточно минерализуется до вуглекислого газу або карбонатів, і вуглець повертається в атмосферу. Лише невелика частина вуглецю (близько 1 млрд. Т на рік) виводиться з круговороту при похованні в осадової товщі літосфери, в тому числі і в результаті взаємодії вуглекислого газу з гірськими породами. Важливо відзначити, що в результаті діяльності людини з’явилося нове джерело надходження вуглецю в атмосферу (4 млрд. Т на рік) – спалювання органічного палива (вугілля, нафти, газу тощо).
Кругообіг вуглецю в гідросфері більш складний, ніж на суші. Справа в тому, що освіта вуглекислого газу регулюється надходженням кисню у верхні шари води з атмосфери і глибинних шарів. У процесі фотосинтезу захоплюється з атмосфери близько 30 млрд. Т вуглецю за рік. Майже весь цей вуглець повертається при диханні і розкладанні органічних останків у водне середовище (26 млрд. Т) у вигляді карбонатів. Ще 1.5 млрд. Т потрапляє в донні карбонатні відкладення. Морська вода має практично постійне значення рН 8.1 ± 0.2 [5] (світовий океан, за термінологією чудового хіміка ХХ ст. Л. Г. Сіллах – це навіть не рН-буферна система, а “рН-стат”). При такому рН вуглець знаходиться у вигляді гідрокарбонат-аніону. Тому не дивно, що вуглекислий газ з атмосфери розчиняється у воді, переходячи в сольову форму, а зворотний процес – надходження вуглекислого газу з океану в атмосферу практично не відбувається. Зміст вуглецю (у перерахунку на вуглекислий газ) в океані більш ніж в 50 разів перевищує його вміст в атмосфері. Кругообіг вуглецю у Світовому океані і на суші пов’язані між собою, причому переважає винос цього елементу з суші в океан.
Сформувався десятки мільйонів років тому круговорот вуглецю підтримував постійний рівень вмісту вуглекислого газу в атмосфері завдяки наявності двох факторів: стійкості фотосинтезу в лісах “зеленого поясу” Землі (джунглі Амазонії, сибірська тайга) і карбонатної системі Світового океану. Діяльність людини призводить до збільшення викидів вуглекислого газу в атмосферу з вихлопами та промисловими газами, відома лісів – Важливо накопичувачів вуглецю, прискоренню мінералізації та окислення гумусового компонента грунту. Можливо, що “буферна ємність” біосфери по відношенню до надмірного вступу вуглекислого газу вже перевищена. Як результат, спостерігається постійне збільшення вмісту СО2 в атмосфері. Починаючи з J958 р, коли було розпочато систематичні вимірювання, це зміст виросло на J0%. При збереженні швидкості цього процесу вже в середині XXI століття вміст СО2 в атмосфері подвоїться. Через парникового ефекту це викличе глобальне потепління на Землі (в середньому на J.5-4.5 оС), причому найбільший вплив випробують області біля полюсів Землі (там підвищення температури, за деякими прогнозами, досягне J0 оС).
Це, в свою чергу, загрожує глобальними змінами клімату (у вологих районах кількість опадів стане ще більше; районам степів та лісостепу, таким, як територія України, загрожує опустелювання) і затопленням прибережних районів. Ці ефекти можуть мати лавиноподібний взаємно підсилює (синергічний) характер: чим більше СО2 в атмосфері, тим вище температура, тим менше зв’язування вуглекислого газу і т. д. Зрештою біосферу чекає екологічний колапс. Такий сценарій дуже серйозно обговорюють багато відповідальних вчені. Разом з тим, далеко не всі фахівці настільки песимістично оцінюють майбутнє індустріальної цивілізації. Ці вчені відзначають, що для більшості рослин інтенсивність фотосинтезу із зростанням вмісту СО2 збільшується, і цей ефект може привести до стабілізації вмісту вуглекислого газу в атмосфері, хоча й на рівні, що перевищує нинішній.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)