|
Praktik 31 октября 2006 |
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. |
|
step 31 октября 2006 |
Прочитал. Много букв. Суперотжиг. |
ultra 14 ноября 2006 |
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. 
|
|
Maut 14 ноября 2006 |
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. |
|
danger 14 ноября 2006 |
Maut, БРАВО!!!  Забавны шутки у природы: Звенит сундук, спасая воздух, Вот если б все звенящие уроды Такую приносили пользу! простите, не удержался 
|
|
Cement 14 ноября 2006 |
danger, БРАВО- 2 (раза)!!!!!!!!!!!! 
|
|
ultra 14 ноября 2006 |
danger, БРАВО - 3 раза. А кто эти звенящие уроды?  Жаль вот #%Praktik%#у тему испохабили. 
|
|
MVD 14 ноября 2006 |
Да ладно, тема-то уже не нова. Все, что об этом достаточно знать, написано в учебнике Одума. |
|
Maut 15 ноября 2006 |
danger, не можешь петь - не пей. |
greenfrog 15 ноября 2006 |
danger писал(а) Maut, БРАВО!!! Забавны шутки у природы: Звенит сундук, спасая воздух, Вот если б все звенящие уроды Такую приносили пользу! простите, не удержался  отдельное спасибо 
|
|
Praktik 15 ноября 2006 |
ultra писал(а) 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. :4: 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? |
|
Praktik 15 ноября 2006 |
MVD писал(а) Да ладно, тема-то уже не нова. Все, что об этом достаточно знать, написано в учебнике Одума. 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. |
|
ultra 15 ноября 2006 |
Praktik писал(а) 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. 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. Praktik писал(а) 2. Когда на Земле появилась вода? Думаю, что раньше, чем сформировался состав нынешней атмосферы. Praktik писал(а) 3. Сколько кислорода растворенов воде? Не понятен вопрос. В литре? В тонне? Или в мировом океане? |
|
Praktik 16 ноября 2006 |
ultra писал(а) 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. 1. Миллион лет = 10^6, т.е. примерно разница между образованием в год кислорода 10^9 и общим количеством кислорода в атмосфере 10^15. Пояснения требуются? 2. Не могу понять откуда сделан вывод, что "если фотохимическое разложение водяного пара под влиянием ультрафиолетовых лучей имеет место быть, то эти процессы не могли являться превалирующими в накоплении кислорода в атмосфере". ultra писал(а) Praktik писал(а) 2. Когда на Земле появилась вода? Думаю, что раньше, чем сформировался состав нынешней атмосферы. Точно, где-то на 300 млн. лет раньше, как только появилась вода начался процесс ее разложения атмосфере. ultra писал(а) Praktik писал(а) 3. Сколько кислорода растворенов воде? Не понятен вопрос. В литре? В тонне? Или в мировом океане? В мировом океане. Имеется ввиду, что часть кислорода при образовании была поглощена мировым океаном. |
|
Usak 16 ноября 2006 |
Praktik писал(а) Не вся органическая масса после гибели растения (мортмасса) окисляется кислородом воздуха до углекислого газа. Значительная ее часть переходит в другую форму существования органики - почвенный гумус и каустобиолиты (торф, сапропель, уголь и т.п). В результате, часть углерода изымается из глобального круговорота и не попадает в атмосферу. Поэтому, в данная формула не совсем корректна.
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) . |
|
vaselich 16 ноября 2006 |
А как появилась на земле вода? Создатель напИсал?  Или он сжег атомарный водород выделяющийся из ядра. Но где он тогда взял кислород?
|
|
vaselich 16 ноября 2006 |
[quote="Usak#16.11.2006 09:39"][ Не вся органическая масса после гибели растения (мортмасса) окисляется кислородом воздуха до углекислого газа. Значительная ее часть переходит в другую форму существования органики - почвенный гумус и каустобиолиты (торф, сапропель, уголь и т.п). В результате, часть углерода изымается из глобального круговорота и не попадает в атмосферу. Поэтому, в данная формула не совсем корректна. Представляется, что именно в этом корренное отличие реакций протекающих в тропических и сибирских лесах. В сибирских органическая масса в течении 9 месяцев находится под снегом и имеет меньше доступа к кислороду. Полагаю, что кроме "дыхания" океана именно этим объясняется пилообразный график ежегодного содержания углекислоты в атмосфере - "дыхание" сибирских лесов зимой и летом. |
|
Praktik 16 ноября 2006 |
Usak писал(а) Praktik писал(а) Не вся органическая масса после гибели растения (мортмасса) окисляется кислородом воздуха до углекислого газа. Значительная ее часть переходит в другую форму существования органики - почвенный гумус и каустобиолиты (торф, сапропель, уголь и т.п). В результате, часть углерода изымается из глобального круговорота и не попадает в атмосферу. Поэтому, в данная формула не совсем корректна. 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) . Уважаемый, читайте статью полностью, ниже об этом говорится (про болота и т.п.). Кстати, очень интересно, много ли гумуса в тайге? |
|
Maut 16 ноября 2006 |
vaselich, Создатель не смог бы столько напИсать, однозначно. |
|
Praktik 16 ноября 2006 |
vaselich писал(а) А как появилась на земле вода? Создатель напИсал? Или он сжег атомарный водород выделяющийся из ядра. Но где он тогда взял кислород? :11: "Катархейский этап (5,0-4,5 млрд. лет) ознаменовался формированием первичной океанической коры. В течение этого этапа в результате деятельности многочисленных вулканов и трещинных излияний образовалась первичная базальтовая оболочка Земли. Эта оболочка, по мнению ученых, была похожа на современную кору Луны. Однако этот наиболее ранний земной ландшафт уже тогда существенно отличался от лунного. Земля на этом этапе приобрела и затем, в отличие от Луны, сохранила водную и газовую оболочки. Водная оболочка первоначально могла покрывать всю поверхность Земли, кроме вулканических архипелагов, т. е. создавалась картина, похожая на современную центральную часть Тихого океана. При этом первичный океан напоминал современные океаны, но отличался меньшей глубиной - порядка 1,5-2 км. " Отсюда ссылка |