Обмін двоокисом вуглецю між атмосферою й океаном
Атмосферне повітря в середньому містить 0, 03% про
вуглекислоти. Загальний вміст двоокису вуглецю в атмосфері оцінюється в 0,
0233 х 1020 р. В океані двоокис вуглецю присутня у вигляді Н2СО3, НСО-3,
СО2-3, органічної речовини; загальне її зміст оцінюється в 1, 4 х 1020 г,
що приблизно в 60 разів перевищує її кількість в атмосфері.
За розрахунковими даними найбільшу кількість вуглекислоти
виробляється живими організмами, в той же час передбачається, що кількість
вуглекислоти, витрат при ерозії і седиментації, супроводжуваних
перетворенням силікатів у карбонати, приблизно дорівнює її кількості,
хто ходить за рахунок вулканічної діяльності, діяльності фумароли, гарячих
джерел і т. п.
Кількість вуглецю, що міститься в організмах,
будучи виражено через СО2, складає близько 0, 145 х 1020 г, що в 6 або 7 разів
перевищує вміст СО2 в атмосфері. Як вказував В. І. Вернадський, організми
є важливою ланкою в геохімічному циклі вуглецю.
Інший важливий момент полягає в тому, що в океані в
розчиненому стані також знаходиться колосальна кількість вуглекислоти.
Середня загальна концентрація СО2 в морській воді складає 2, 3 міллімоля/л. У
поверхні моря, де вода стикається з повітрям, спостерігається тенденція до
встановлення однакового парціального тиску СО2 в атмосфері і в морській
воді. Таким чином, океаном може контролюватися вміст СО2 в атмосфері.
Ця ідея вперше була висловлена Шлезінгом ще в XIX столітті.
Як буде сказано нижче, швидкість обміну молекулами
вуглекислоти між морською водою і атмосферою може бути легко встановлена на
підставі наявних визначень радіовуглецевого віку морських опадів і
організмів.
Величина відносини С13/С12 в морських карбонатах
приблизно на 2, 5% вище цієї величини у наземної флори. Відповідно фактор
збагачення С14 в них два рази більше, ніж фактор збагачення С13. З урахуванням
впливу ізотопного ефекту фракціонування концентрація С14 в морських
матеріалах, знижена щодо його концентрації в стандартах, повинна бути
цілком віднесена за рахунок радіоактивного розпаду, за яким може бути
визначений абсолютний вік речовини.
Крег [1954] встановив, що хоча очікувана величина
збагачення сучасних морських раковин С14 дорівнює 5%; що відповідає 400
років абсолютного віку вуглецю в поверхневих водах океану. Крег висловив
припущення, що це, можливо, результат повільного обміну двоокисом
вуглецю, між океаном і атмосферою.
За даними Зюсс [1954, 1955], середній радіовуглецевий
вік морських організмів (по пробах з Атлантичного океану) складає 430
років.
Розподіл двоокису вуглецю в океані
У свіжій воді вугільна кислота дисоціюють наступним
так:
Де К1 і К2 - відповідно перша і друга константи
дісоціаціі, величина яких змінюється в залежності від температури, солоності
і хлорності води. При 20о С К1 = 4, 15 х 10-7, рК1 = 6, 38 і К2 = 4, 20 х 10-11, рК2 = 10,
38.
Швидкість обміну двоокису вуглецю між атмосферою і
океаном. У зв'язку з можливим накопиченням двоокису вуглецю в результаті
спалювання великих кількостей викопного палива значна увага приділяється
питань про розподіл вуглекислоти на Землі в цілому і про швидкість обміну
двоокисом вуглецю між повітрям і морською водою. Якщо кількість атмосферної
двоокису вуглецю дійсно збільшується, то повинно відбуватися і
підвищення температури повітря, обумовлене абсорбцією інфрачервоного випромінювання,
що повинно спричинити за собою істотні зміни в кліматі Землі. Така
можливість в значній мірі буде залежати від швидкість обміну
вуглекислотою між атмосферою і гідросферою.
Виходячи зі спостережень за поведінкою С14 в атмосфері і
океані Ревель і Зюсс [1957] оцінюють час перебування вуглекислоти в атмосфері
14-30 років.
Визначення парціонального тиску вуглекислоти в
повітрі і в поверхневих водах Атлантичного океану Такахаші [1959]
встановили, що концентрація двоокису вуглецю в повітрі безпосередньо над
поверхнею моря досить постійна, в середньому близько 317, 4 ррm, і що океан
абсорбує вуглекислоту всій площею своїй поверхні. За даними Такахаші,
середня концентрація вуглекислоти в атмосферному повітрі 320, 8 ррm.
Список літератури
Для підготовки даної роботи були використані
матеріали з сайту http://www.o8ode.ru/
