Обмен двуокисью углерода между атмосферой и океаном
Обмен двуокисью углерода между атмосферой и океаном
Обмен двуокисью углерода между атмосферой и океаном
Атмосферный воздух в среднем содержит 0, 03 об %
углекислоты. Общее содержание двуокиси углерода в атмосфере оценивается в 0,
0233 х 1020 г. В океане двуокись углерода присутствует в виде Н2СО3, НСО-3,
СО2-3, органического вещества; общее ее содержание оценивается в 1, 4 х 1020 г,
что примерно в 60 раз превосходит ее количество в атмосфере.
По расчетным данным наибольшее количество углекислоты
производится живыми организмами, в то же время предполагается, что количество
углекислоты, расходующееся при эрозии и седиментации, сопровождаемых
преобразованием силикатов в карбонаты, приблизительно равно ее количеству,
поступающему за счет вулканической деятельности, деятельности фумарол, горячих
источников и т. п.
Количество углерода, содержащегося в организмах,
будучи выражено через СО2, составляет около 0, 145 х 1020 г, что в 6 или 7 раз
превышает содержание СО2 в атмосфере. Как указывал В. И. Вернадский, организмы
являются важным звеном в геохимическом цикле углерода.
Другой важный момент заключается в том, что в океане в
растворенном состоянии также находится колоссальное количество углекислоты.
Средняя общая концентрация СО2 в морской воде составляет 2, 3 миллимоля/л. У
поверхности моря, где вода соприкасается с воздухом, наблюдается тенденция к
установлению одинакового парциального давления СО2 в атмосфере и в морской
воде. Таким образом, океаном может контролироваться содержание СО2 в атмосфере.
Эта идея впервые была высказана Шлезингом еще в XIX столетии.
Как будет сказано ниже, скорость обмена молекулами
углекислоты между морской водой и атмосферой может быть легко установлена на
основании имеющихся определений радиоуглеродного возраста морских осадков и
организмов.
Величина отношения С13/С12 в морских карбонатах
примерно на 2, 5% выше этой величины у наземной флоры. Соответственно фактор
обогащения С14 в них два раза больше, чем фактор обогащения С13. С учетом
влияния эффекта изотопного фракционирования концентрация С14 в морских
материалах, пониженная относительно его концентрации в стандартах, должна быть
целиком отнесена за счет радиоактивного распада, по которому может быть
определен абсолютный возраст вещества.
Крэг [1954] установил, что хотя ожидаемая величина
обогащения современных морских раковин С14 равна 5%; что соответствует 400
годам абсолютного возраста углерода в поверхностных водах океана. Крэг высказал
предположение, что это, возможно, результат медленного обмена двуокисью
углерода, между океаном и атмосферой.
По данным Зюсса [1954, 1955], средний радиоуглеродный
возраст морских организмов (по пробам из Атлантического океана) составляет 430
лет.
Распределение двуокиси углерода в океане
В свежей воде угольная кислота диссоциирует следующим
образом:
Где К1 и К2 - соответственно первая и вторая константы
дисоциации, величина которых изменяется в зависимости от температуры, солености
и хлорности воды. При 20о С К1=4, 15 х 10-7, рК1=6, 38 и К2= 4, 20 х 10-11, рК2=10,
38.
Скорость обмена двуокиси углерода между атмосферой и
океаном. В связи с возможным накоплением двуокиси углерода в результате
сжигания больших количеств ископаемого топлива значительное внимание уделяется
вопросам о распределении углекислоты на Земле в целом и о скорости обмена
двуокисью углерода между воздухом и морской водой. Если количество атмосферной
двуокиси углерода действительно увеличивается, то должно происходить и
повышение температуры воздуха, обусловленное абсорбцией инфракрасного излучения,
что должно повлечь за собой существенные изменения в климате Земли. Такая
возможность в значительной степени будет зависеть от скорость обмена
углекислотой между атмосферой и гидросферой.
Исходя из наблюдений за поведением С14 в атмосфере и
океане Ревель и Зюсс [1957] оценивают время пребывания углекислоты в атмосфере
14-30 лет.
Определение парционального давления углекислоты в
воздухе и в поверхностных водах Атлантического океана Такахаши [1959]
установили, что концентрация двуокиси углерода в воздухе непосредственно над
поверхностью моря довольно постоянна, в среднем около 317, 4 ррm, и что океан
абсорбирует углекислоту всей площадью своей поверхности. По данным Такахаши,
средняя концентрация углекислоты в атмосферном воздухе 320, 8 ррm.
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы
материалы с сайта http://www.o8ode.ru/
|