Предисловие:
1. Тут кто-то просил меня на форум подготовить данную тему.
2. Некоторые люди на форуме высказали сомнение по моему докладу.
3. Читайте, доказывайте обратное, с радостью подискутирую.
Круговорот кислорода (свободного). Основные заблуждения.
В данном докладе рассматриваются основные заблуждения, связанные с круговоротом свободного кислоро-да на Земле.
Заблуждение №1 – леса являются «легкими планеты».
Подразумевается, что именно леса ответственны за поддержание в атмосфере кислорода.
Объясняется это тем, что согласно формуле (1) леса поглощают углекислый газ, а выделяют кислород.
nСО2 + nН2О = СnНmОn + nО2 (1)
Поглощенный углерод используется для роста растения. На этом рассмотрение данного процесса заканчи-вается. Однако, если полностью проследить жизненный путь растения, то необходимо отметить, что после гибели дерева наблюдается обратный процесс (гниение или горение), идущий по той же самой формуле, но в другом направлении
СnНmОn + nО2 = nСО2 + nН2О (2)
Итак, полный жизненный цикл растения, связанный с потреблением и выделением кислорода можно опи-сать так:
nСО2 + nН2О = СnНmОn + nО2 = nСО2 + nН2О (3)
Как видим, общее количество кислорода не увеличилось. Таким образом, леса сами по себе не являются «легкими планеты».
Из приведенной формулы (3) можно увидеть, что для того, чтобы леса являлись производителями кислоро-да, а не только его потребителями, необходимо либо, чтобы реакция разложения целлюлозы протекала бы по другому сценарию, либо вообще исключить целлюлозу из данной цепочки.
Рассмотрим первый вариант.
Вот реакции, где происходит меньшее потребление кислорода, на примере глюкозы:
С6H12O6 + O2 = 5C + CO2 + 6H2O (4)
С6Н12О6 = 3С + 3О2 + 3СН4 (5)
Вроде бы все нормально, но необходимо отметить, что данные реакции требует специфических условий (например, реакция (4) идет при недостатке кислорода), что в естественной среде происходит крайне редко и маловероятно.
Рассмотрим второй вариант.
Исключить целлюлозу можно путем захоронения растений либо искусственно (полигоны) либо естествен-но (болота). Данные варианты и реализуются в настоящий момент на Земле, однако леса здесь являются лишь поставщиком сырья, а не конечным его потребителем.
Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что леса не являются необходимым звеном в поддержа-нии уровня кислорода на Земле, если только не происходит постоянное захоронение отмерших растений.
Заблуждение №2 – кроме лесов, только фитопланктон выделяет кислород.
Очень большое значение в производстве дополнительного кислорода на Земле имеет фотохимическое раз-ложение водяного пара в верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетовых лучей солнца
2H2O = 2H2 + O2 (6)
А так как кислород после разложения водяных паров, более тяжелый газ, то он опускается к земной поверх-ности, а вот водород, как самый легкий газ, поднимается в верхние слои атмосферы, и часть атомов водорода мигрируют в околоземное космическое пространство.
Чтобы показать не только механизм, но и возможный объем проведем небольшие расчеты.
На 1 квадратный метр обращенной к Солнцу поверхности площадки в окрестностях Земли ежесекундно по-ступает 1400 Дж энергии, переносимой солнечным электромагнитным излучением Из них не менее 10% при-ходится на ультрафиолетовую часть солнечного излучения, или 140 Дж. На квадратный километр земной по-верхности приходится 140 000 кДж. Перемножим площадь земной поверхности, на которую падает ежесе-кундно солнечный свет (она равна не менее половины поверхности Земли), и получим общее количество энергии. Площадь земной поверхности – примерно 510 млн. км2. Значит, площадь земли ежесекундно осве-щаемой Солнцем составляет 510 : 2 = 255 млн. км2.
255 млн. км2 • 140 000 кДж = 35,7•1012 кДж
Конечно, не вся энергия расходуется, на разложение воды, поэтому предположим, что на это затрачивается только 1% энергии (0,357•1012 кДж).
Для разложения 36 грамм воды и получения 32 грамм кислорода, необходимо затратить 285,4 кДж.
Итак, ежесекундно на Земле под влиянием ультрафиолетовых лучей образуется следующее количество ки-слорода:
(0,357•1012 кДж • 32 грамма)/285,4 кДж = 4•1010 грамм = 0,04 млн. тонн кислорода в секунду.
В год это будет составлять 52•109 тонн кислорода. При этом считается, что поступление кислорода от фито-планктона и растений равно 1,55•109 тонн/год. Разница, что называется, ощутима.
Дополнение: во втором тезисе есть некторые допущения, которые хотя и не совсем объективно отражают ситуацию, но в качестве черновой версии пойдут, а именно:
а) количество энергии подсчитывалось так, что считалось будто вся поверхность Земли освещается под прямым углом (известно, что Земля имеет форму приплюснутого шара, поэтому количество энергии ею получаемой будет ниже)
б) не расчитано количество воды в тех слоях атмосферы, где идут процессы разложения воды
Данные недостатки будут исправлены впоследствии, поэтому прошу их не обсуждать.
Прочитал. Много букв. Суперотжиг.
Praktik,
По поводу первого заблуждения согласен. За год тропические леса потребляют практически столько же кислорода, сколько образуют. Расходуется он на дыхание организмов, разлагающих готовое органическое вещество, в первую очередь на жизнедеятельность бактерий и грибов.
По поводу второго утверждения.
А где доказательство, что фотохимическое разложение водяного пара в верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетовых лучей Солнца привело к заметному увеличению содержания свободного кислорода в атмосфере Земли 2,4 млрд лет назад?
Ведь считается, что заметное увеличение содержания кислорода, так называемое «Великое окисление атмосферы» (Great Oxidation), произошло только 2,4 млрд лет назад.
Значит следует предположить, что более чем 2,4 млрд лет назад воды в свободном виде (мировой океан) на Земле не было. А это не соответствует действительности.
Praktik,
еще не учел, сколько древесины спасает от гниения сам человек. Сундуку моей бабушки скоро сто лет, а он звенит как новенький. И тем самым сберегает кислород.
Maut, БРАВО!!!
Забавны шутки у природы:
Звенит сундук, спасая воздух,
Вот если б все звенящие уроды
Такую приносили пользу!
простите, не удержался
danger, БРАВО- 2 (раза)!!!!!!!!!!!!
danger, БРАВО - 3 раза. А кто эти звенящие уроды?
Жаль вот Praktikу тему испохабили.
Да ладно, тема-то уже не нова. Все, что об этом достаточно знать, написано в учебнике Одума.
danger,
не можешь петь - не пей.
|
отдельное спасибо
|
1. Объемы образования кислорода не так уж велики по сравнению с его общим содержанием в атмосфере (1,18*10^15). Цифра на 6 порядков больше. Соответственно, накопление кислорода в атмосфере было весьма длительным процессом.
2. Когда на Земле появилась вода?
3. Сколько кислорода растворенов воде?
|
В принципе, верно. Лишь повторил известные истины. Однако, т.к. нет у меня учебника Одума просьба:
1. На сколько подробно в книге разобран механизм образования кислорода из воды под действием ультрафиолета?
2. Нет ли у Вас учебника Одума в электронном виде?
Заранее спсибо.
|
Наука считает, что увеличение свободного кислорода на Земле происходило по геологическим меркам довольно быстро, всего лишь в течение 300 млн лет, что в свою очередь явилось результатом очень быстрого перехода от одного равновесного состояния к другому.
Поэтому если фотохимическое разложение водяного пара под влиянием ультрафиолетовых лучей имеет место быть, то эти процессы не могли являться превалирующими в накоплении кислорода в атмосфере.
|
Думаю, что раньше, чем сформировался состав нынешней атмосферы.
|
Не понятен вопрос. В литре? В тонне? Или в мировом океане?