Состав изменённой атмосферы

Опубликовал admin в июля 24, 2012 в рубрике Океан

В прошлом столетии было сожжено такое количество ископаемого топлива, что содержание углекислого газа в атмосфере могло повыситься с 290 до 350 частей на миллион. Поскольку в настоящее время это содержание находится на уровне 320 частей на миллион, около половины двуокиси углерода, выброшенной в воздух, впоследствии было из него удалено. Несмотря на отсутствие строгого доказательства, не вызывает сомнения, что главным очищающим агентом являются антарктические придонные воды. Однако процесс протекает так медленно, что к концу настоящего столетия содержание углекислоты в атмосфере может достигнуть уровня 480 частей на миллион. К тому времени должно будет выясниться, окажет ли этот неосторожный глобальный «эксперимент» человечества (изменение содержания двуокиси углерода в атмосфере) такое влияние на изменение климата Земли, как это предсказывают сегодня. В принципе увеличение количества углекислоты в атмосфере должно уменьшить долю длинноволновой радиации, отражаемой Землей обратно в космос, что должно вызвать парниковый эффект, незначительно повышающий среднюю температуру воздуха на земном шаре.



Описав равновесную модель океана, в которой я пренебрег атмосферными азотом и кислородом, я не хочу, чтобы у читателя осталось впечатление, что постоянное наличие этих двух газов в атмосфере не зависит от океана. Если бы между океаном и атмосферой существовало истинное равновесие, то весь атмосферный кислород давно уже был бы захвачен океаном в форме нитратов, растворенных в воде или входящих в состав донных осадков. Такая катастрофа предотвращается, по-видимому, благодаря деятельности некоторых морских бактерий, обладающих, по счастью, способностью освобождать азот из соединений нитратов и переводить кислород в такую форму, что в дальнейшем он может выделяться в свободном виде фитопланктоном. Дело в следующем: в результате различных процессов с высоким энергетическим уровнем в атмосфере постоянно разрушается тройная химическая связь между двумя атомами в молекуле азота (N2). Эта связь разрушается ультрафиолетовыми фотонами, космическими лучами, молниями, а также при взрывах в двигателях внутреннего сгорания. Будучи диссоциированными, атомы азота могут реагировать с кислородом, образуя разнообразные окислы, опускающиеся на землю с дождевыми каплями. В почве эти окислы приносят большую пользу как удобрения. В конечном счете, они в большом количестве выносятся в океан. Однако в нем эти вещества не накапливаются, и никто не может с уверенностью объяснить, почему этого не происходит.
Самая лучшая догадка состоит в том, что находящиеся в океанских осадках денитрифицирующие бактерии используют кислород нитратов для окисления органических молекул, когда они испытывают нехватку свободного кислорода. Азот высвобождается непосредственно в форме газа, который переходит затем в раствор, но способен вернуться в атмосферу. Кислород проявляется в молекулах воды и двуокиси углерода. Двуокись углерода ассимилируется фитопланктоном, включающим углерод в органические соединения и выделяющим кислород в виде растворенного газа, также способного вернуться в атмосферу. Если бы этих сопряженных биологических процессов не происходило, то вследствие фиксации азота атмосферы все мировые запасы кислорода, вероятно, были бы исчерпаны менее чем за десять миллионов лет. Тем не менее, количество азота, возвращающегося в атмосферу из осадков, столь невелико, что нам никогда не удается измерить его непосредственно: за год в атмосферу возвращается менее одной двухтысячной общего количества азота, растворенного в океане.
Еще один малоизученный «эпицикл» глобального цикла круговорота кислорода, по-видимому, приводит к резкому ограничению аккумуляции углерода в форме нефтеносных сланцев гудронных песков и нефти. После того как денитрифицирующие бактерии уничтожат все нитраты в молодых осадках, начинается окисление органического вещества сульфатными бактериями за счет кислорода, содержащегося в сульфатах. Продуктом этой реакции, помимо воды и двуокиси углерода, является сероводород – соединение, обладающее неприятным запахом и характерное для среды, бедной кислородом. Сероводород, содержащийся в ненарушенном иле, никогда не достигает поверхности океана, потому что он снова окисляется до сульфата неорганическим путем, как только вступает в контакт со свободным кислородом. Вполне вероятно, что перевод кислорода бактериями в сульфаты протекает так быстро, что половина мирового кислорода проходит через этот «эпицикл» приблизительно за 50000 лет.

Оставить комментарий