ЗМІСТ
Введення
Глава I. Джерела вуглецю на Землі
1.1 Джерела та резерви вуглецю на Землі
1.2 Вуглець в біосфері та грунті
Висновки по I чолі
Глава II. Глобальний кругообіг вуглецю
2.1 Круговороти хімічних елементів в біосфері
2.2 Біогеохімічні кругообіги вуглецю: ландшафтний, малий та біосферний
Висновки по II главі
Глава III. Вплив кругообігу вуглецю на глобальний клімат
3.1 Концентрація вуглецю в системі літосфера - гідросфера - атмосфера
3.2 Зміна змісту вуглецю в атмосфері в різні геологічні періоди
3.3 Парникові гази і атмосферні аерозолі та клімат
3.4 Парниковий ефект і клімат
Висновки по III розділі
Глава IV. Способи пониження концентрації вуглекислого газу в атмосфері
4.1 Глобальне потепління клімату і протокол Кіото
4.2 Способи скорочення парникових газів в атмосфері
Висновки по IV чолі
Висновок
Література
Введення
Тема даної випускний кваліфікаційної роботи: В«Глобальний кругообіг вуглецю та кліматВ».
Актуальність. Людська діяльність призвела до разомкнутости біогеохімічного кругообігу діоксиду вуглецю (СО 2 ) в наземних екосистемах. Особливе місце в сучасних біогеохімічних циклах вуглецю займають спалювання горючих копалин (вугілля, нафти, газу та ін), випалювання вапна, лісові пожежі, вирубка лісів, розорювання земель. Наслідком чого з'явився прогресуючий зростання його вмісту в атмосфері, що каталізує парниковий ефект і може призвести до непередбачуваних наслідків - це в першу чергу незворотні глобальні зміни клімату в бік потепління, в результаті яких відбудеться танення льодовикових покривів, багаторічної мерзлоти і, як наслідок, підвищення рівня Світового океану. Буде порушена екологічна стабільність планети. Зниження викидів парникових газів можливо шляхом використання альтернативної енергетики, зниження енергоємності та загальної потужності господарської діяльності людини, а також відновлення природних лісів.
Мета роботи: виявити значення кругообігу вуглецю в глобальну зміну клімату та визначити шляхи вирішення пов'язаних з цим екологічних проблем.
Об'єкт дослідження: глобальний круговорот вуглецю.
Предмет дослідження: вплив концентрації вуглецю в атмосфері на зміну клімату.
Завдання дослідження:
1. Вивчити, проаналізувати літературу по даній темі;
2. Визначити джерела вуглецю на Землі;
3. Розглянути його біогеохімічні кругообіги;
4. Описати вплив концентрації вуглекислого газу на парниковий ефект;
5. Визначити механізм перерозподілу вуглецю між сферами географічної оболонки в різні геологічні епохи;
6. Виявити основні невизначеності впливу антропогенного вуглецю на клімат;
7. Виявити способи пониження концентрації вуглекислого газу в атмосфері.
Глава I. Джерела вуглецю на Землі
1.1 Джерела та резерви вуглецю на Землі
Як показують новітні дослідження виникнення Землі як планети пов'язано з існуванням у минулому подвійної зірки Юпітер-Сонце. Вона утворилася з 6-ї скинутої Юпітером оболонки в процесі його зоряної еволюції, яка закінчилася 3.3 млрд. Л.Н.
Цим зумовлений первинний склад речовини Землі, що включає всі елементи шести періодів таблиці Менделєєва, синтезовані Юпітером, в тому числі такі важливі для існування життя, як вуглець - основа біогеохімії.
Основний джерело вуглецю для живих організмів - це атмосфера Землі, де даний елемент присутній у вигляді діоксиду вуглецю (вуглекислого газу, СО 2 ). Маса цієї речовини в атмосфері оцінюється астрономічної цифрою 4 В· 10 11 тонн! У процесі вивітрювання і фотосинтезу щорічно з атмосфери поглинається більш 8 В· 10 8 тонн СО 2 . Якби не було механізму кругообігу, то за кілька тисяч років вуглець повністю зник би з атмосфери, виявився "похованим" в гірських породах. За сучасними оцінками, маса діоксиду вуглецю, "захованого" в гірських породах, приблизно в 500 разів перевищує його запаси в атмосфері. В атмосфері СО 2 переноситься вітрами як у вертикальному, так і в горизонтальному напрямках.
Діоксид вуглецю присутній у воді, де він легко розчиняється, утворюючи слабку вугільну кислоту Н 2 СО 3 . Ця кислота вступає в реакції з кальцієм та іншими елементами, утворюючи мінерали, звані карбонатами. Карбонатні породи, наприклад вапняк, знаходяться в рівновазі з діоксидом вуглецю, який міститься в контактує з ними воді. Аналогічним чином кількість СО 2 , розчиненого в океанах і прісних водах, визначається його концентрацією в атмосфері. Загальна кількість розчинених і осадових вуглецевмісних речовин оцінюється приблизно в 1,8 трлн. т.
Ще одним переносником вуглецю є метан. Його в атмосфері теж немало-близько 5 В· 10 9 тонн. Однак з атмосфери відбувається витік метану в стратосферу і далі в космічний простір. Крім того, метан витрачається і в результаті фотохімічних реакцій. Тривалість існування молекули метану в атмосфері в середньому становить 5 років.
Вуглець в з'єднанні з воднем та іншими елементами є одним з основних компонентів клітин рослин і тварин. Наприклад, в організмі людини він становить близько 18% маси тіла. Численність і дуже широке поширення живих організмів не дозволяють задовільно оцінити загальний зміст в них вуглецю. Можна, однак, приблизно оцінити сумарне кількість вуглецю, який пов'язують рослинами, а також виділяється у процесі дихання рослин, тварин і мікроорганізмів. Встановлено, що зелені рослини поглинають в рік близько 220 млрд. т CO 2 . Майже така ж кількість цієї речовини виділяється у неорганічне середовище в процесі дихання всіх живих організмів, а також в результаті розкладу і згоряння органічних речовин.
При певних умовах розкладання і згоранні створених живими організмами речовин не відбувається, що веде до накопичення вуглецевмісних сполук. Так, наприклад, деревина живих дерев може бути на 3-4 тисячоліття надійно захищена від мікробного розкладу і від пожежі корою, здатної протистояти дії мікробів та вогню. Деревина ж, потрапила в торф'яне болото, зберігається ще довше. В обох випадках пов'язаний в ній вуглець виявляється як би в пастці і надовго виводиться з кругообігу. В умовах, коли органічна речовина виявляється похованим і ізольованим від впливу повітря, воно розкладається тільки частково і що міститься в ньому вуглець зберігається. Якщо згодом протягом мільйонів років ці органічні залишки піддаються тиску вищерозміщених відкладень і нагріванню за допомогою земного тепла, значна частина його перетворюється на викопне паливо, наприклад в кам'яне вугілля або нафта. Викопне паливо утворює природний резерв вуглецю. Незважаючи на інтенсивне його спалювання, що почалося з 1700-х років, невитрачених ще залишаються приблизно 4,5 трлн. т.
Джерела поповнення вуглецю.
Якщо обмежитися традиційними рамками вуглецевого циклу, то весь резерв земної атмосфери, океану і біомаси вичерпався б в досить короткий термін-за 50-100 тисяч років. Однак цього не відбувається. Чому? Доводиться припустити, що запаси вуглецю на поверхні планети безперервно поповнюються. Основними джерелами надходження вуглецю вчені вважають космос і мантію Землі.
Космічний простір поставляє нам вуглець разом метеоритним речовиною. Точніше буде сказати: поставляло Нині надходження космічного вуглецю на планет незначно - всього 10 -10 від загальної кількості щорічно "складованого" в процесі опадонакопичення. Але, як вважають багато фахівців, так було далеко не завжди: в минулі геологічні епохи кількість метеоритів і космічного пилу було набагато більше.
Другий і на сьогоднішній день основний постачальник вуглецю - мантія планети, причому...
