Korta anteckningar om kolcykeln, kvävecykeln och svavelcykeln (2158 ord)

Korta anteckningar om kolsyra, kvävecykeln och svavelcykeln!

Olika material som innehåller olika näringsämnen och metaller rör sig i ekosystemet på ett cykliskt sätt. Huvudreserverna eller förvaringsfacket av materialen är kända som reservoarer. När huvudämnet i ett näringsämne är i atmosfären är det känt som en gascykel, t.ex. kvävecykel, som har sin reservoar i form av kvävegas (N2) som utgör ca 78% av atmosfären.

När reservoaren är i jordskorpan eller sedimentet är det känt som en sedimentärcykel, t.ex. fosforcykel, som har sin reserv som fosfatstenar. Svavelcykeln är ett exempel på en mellanliggande typ, som har reservoar både i mark och atmosfär.

Rörelse av material från en reservoar till en annan kan drivas av fysiska agenter som vindkraft eller gravitationskraften. Det kan också bero på kemisk energi, t.ex. när vattenkroppen når mättnad - behållaren är kemiskt full och kan därför inte längre hålla den som sådan.

Sedan utfälls materialet vanligtvis ut. Den genomsnittliga tid för vilken ett material (molekyl av ett ämne) förblir i en behållare är känd som dess uppehållstid.

Näringsämnen som kol, kväve, svavel, syre, väte, fosfor etc. rör sig i cirkulära vägar genom biotiska och abiotiska komponenter och är kända som biogeokemiska cykler.

Vatten rör sig också i en cykel, kallad hydrologisk cykel. Näringsämnena går genom matkedjan och når till slut detritusfacket (innehållande död organiskt material) där olika mikroorganismer utför sönderdelning.

Olika organiskt bundna näringsämnen av döda växter och djur omvandlas till oorganiska ämnen genom mikrobiell nedbrytning som lätt används av växter (primära producenter) och cykeln börjar på nytt.

1. Kolsyra:

Kolscykeln är den biogeokemiska cykeln genom vilken kol utbyts mellan biosfären, pedosfären, geosfären, hydrokfären och jordens atmosfär. Det är en av jordens viktigaste cykler och möjliggör återvinning av kol och återanvändning i hela biosfären och alla dess organismer.

Kolcykeln är en komplex serie processer genom vilka alla kolatomer som existerar roterar. Veden brände bara några decennier sedan kunde ha producerat koldioxid som genom fotosyntes blev en del av en växt. När du äter den växten, kan samma kol från träet som brändes bli en del av dig. Koldioxidcykeln är den stora naturliga återvinningen av kolatomer.

Utan att kolcykeln fungerar korrekt kan varje aspekt av livet förändras dramatiskt. Växter, djur och jord samverkar för att förbereda naturens grundläggande cykler. I kolcykeln absorberar växter koldioxid från atmosfären och använder den, i kombination med vatten som de kommer från jorden, för att göra de ämnen de behöver för tillväxt. Processen för fotosyntes inkorporerar kolatomerna från koldioxid till sockerarter.

Djur, som kaninen äter växterna och använder kolet för att bygga sina egna vävnader. Andra djur, som räven, äter kaninen och använder sedan kolet för sina egna behov. Dessa djur returnerar koldioxid till luften när de andas och när de dör, eftersom kolet återvänder till jorden under sönderdelning. Kolatomerna i jord kan sedan användas i en ny växt eller små mikroorganismer. Följande huvudkolare av kol sammanhängande genom växlingsvägar:

jag. Atmosfären.

ii. Den markbundna biosfären, som vanligtvis definieras inkluderar färskvattensystem och icke-levande organiskt material, såsom jordkol.

III. Haven, inklusive upplöst oorganiskt kol och levande och icke levande marina biota.

iv. Sedimenten inklusive fossila bränslen

v. Jordens inre, kol från jordens mantel och jordskorpa släpps ut till atmosfären och hydrokärnan av vulkaner och geotermiska system.

Den årliga rörelsen av kol, kolutbytet mellan reservoarer uppstår på grund av olika kemiska, fysiska, geologiska och biologiska processer. Havet innehåller den största aktiva kolstrålen nära jordens yta, men den djupa havsdelen av denna pool växlar inte snabbt med atmosfären utan att det påverkar yttre påverkan, såsom en okontrollerad oljebrunnslek.

Den globala koldioxidbudgeten är balansen i utbytet (inkomster och förluster) av kol mellan kolbehållarna eller mellan en specifik slinga koldioxidcykeln.

Kol utsläpps i atmosfären på flera sätt:

jag. Genom andning utförs av växter och djur. Detta är en exoterm reaktion och det innebär att glukos (eller andra organiska molekyler) bryts ner i koldioxid och vatten.

ii. Genom sönderfall av djur och växter. Svampar och bakterier bryter ner kolföreningarna i döda djur och växter och omvandlar kolet till koldioxid om syre är närvarande, eller metan, om inte.

III. Genom förbränning av organiskt material som oxiderar kolet som det innehåller, producerar koldioxid (och andra saker som vattenånga). Bränna fossila bränslen som kol, petroleumprodukter släpper ut koldioxid. Bränna agrobränslen släpper också koldioxid ut

iv. Vulkanutbrott och metamorfism släpper ut gaser i atmosfären. Vulkaniska gaser är främst vattenånga, koldioxid och svaveldioxid.

v. Karbon överförs inom biosfären som heterotrofer som matas på andra organismer eller deras delar (t.ex. frukter). Detta inkluderar upptag av död organiskt material (detritus) av svampar och bakterier för jäsning eller sönderfall.

vi. Det mesta kolet lämnar biosfären genom andning. När syre är närvarande uppstår aerob andning som frigör koldioxid i omgivande luft eller vatten, efter reaktionen C 6 H 12 O 6 + 60 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O. Annars sker anaerob andning och frigör metan till den omgivande miljön, som så småningom väger in i atmosfären eller hydrosfären (t.ex. som marshgas eller flatulens).

Cirkulation av koldioxid:

jag. Växter absorberar koldioxiden från atmosfären.

ii. Under processen med fotosyntes införlivar växterna kolatomerna från koldioxid till sockerarter.

III. Djur, som kaninen äter växterna och använder kolet för att bygga sina egna vävnader, kedja kolhalten

iv. Genom matkedjan överförs kol till rävar, lejon etc.

v. Djuren returnerar koldioxid till luften när de andas och när de dör, eftersom kolet återvänder till jorden under sönderdelning

I fall av Ocean:

I områden med oceanisk uppvällning frigörs kol till atmosfären. Omvänt överför regioner av nedbrunnsbrott kol (CO 2 ) från atmosfären till havet. När CO 2 kommer in i havet deltar den i en serie reaktioner som är lokalt i jämvikt:

jag. Omvandling av CO2 (atmosfärisk) till CO2 (upplöst).

ii. Omvandling av CO2 (upplöst) till kolsyra (H2CO3).

III. Omvandling av kolsyra (H2CO3) till bikarbonatjon.

iv. Omvandling av bikarbonatjon till karbonatjon.

I oceanerna kan upplöst karbonat kombinera med upplöst kalcium för utfällning av fast kalciumkarbonat, CaCO3, främst som skal av mikroskopiska organismer. När dessa organismer dör, sjunker deras skal och ackumuleras på havsbotten. Med tiden bildar dessa karbonat sedimenter kalksten som är den största kolbehållaren i kolcykeln.

Det upplösta kalciumet i oceanerna kommer från kemiska väderförhållandena av kalciumsilikatklippor, under vilka kolsyra och andra syror i grundvattnet reagerar med kalciumbärande mineraler som frigör kalciumjoner till lösning och lämnar kvar en återstod av nybildade aluminiumrika lermineraler och olösliga mineraler som kvarts.

Flödet eller absorptionen av koldioxid i världens oceaner påverkas av förekomsten av utbredda virus inom havsvatten som infekterar många bakteriearter. De resulterande bakteriedödarna orsakar en följd av händelser som leder till kraftigt ökad andning av koldioxid, vilket förbättrar oceanens roll som kolavlopp.

2. kvävecykel :

Kvävecykeln är uppsättningen biogeokemiska processer genom vilka kväve genomgår kemiska reaktioner, förändrar form och rör sig genom olika reservoarer på jorden, inklusive levande organismer.

Kväve krävs för att alla organismer ska kunna leva och växa eftersom det är den väsentliga komponenten av DNA, RNA och protein. Men de flesta organismer kan inte använda atmosfäriskt kväve, den största reservoaren. De fem processerna i kvävecykeln

jag. Kvävefixering

ii. Kväveupptagning

III. Kväve mineralisering

iv. nitrifikation

v. de-nitrifikation

Människor påverkar den globala kvävecykeln främst genom användning av kvävebaserade gödningsmedel.

I. Kvävefixering: N2 -> NH4 +

Kvävefixering är processen där N2 omvandlas till ammonium, väsentligt eftersom det är det enda sättet att organismer kan uppnå kväve direkt från atmosfären. Vissa bakterier, till exempel de bland släktet Rhizobium, är de enda organismerna som fixar kväve genom metaboliska processer.

Kvävebindande bakterier bildar ofta symbiotiska relationer med värdväxter. Denna symbios är välkänd för att förekomma i plantornas benfamilj (t.ex. bönor, ärter och klöver). I detta förhållande bevarar kvävefixerande bakterier knutarrotknuder och får kolhydrater och en gynnsam miljö från sin värdväxt i utbyte mot något av kvävet som de fixar. Det finns också kvävefixerande bakterier som existerar utan växtvärdar, kända som kvicksilverfixare med fritt liv. I vattenmiljöer är blågröna alger (egentligen en bakterie som heter cyanobakterier) en viktig fria levande kvävefixare.

II. Kväveupptag: NH4 + -> Organisk N

Ammoniak producerad av kvävefixerande bakterier införlivas vanligtvis snabbt i protein och andra organiska kväveföreningar, antingen genom en värdväxt, själva bakterierna eller en annan jordorganisme.

III. Kvävemineralisering: Organisk N -> NH4 +

Efter att kväve inkorporeras i organiskt material omvandlas det ofta till oorganiskt kväve genom en process som kallas kvävemineralisering, annars känd som förfall. När organismer dör, sönderdelas sönderdelare (som bakterier och svampar) det organiska materialet och leder till sönderdelningsprocessen.

Under denna process omvandlas en signifikant mängd kväve som ingår i den döda organismen till ammonium. En gång i form av ammonium är kväve tillgängligt för användning av växter eller för vidare omvandling till nitrat (NO 3 - ) genom processen kallad nitrifikation.

IV. Nitrifikation: NH4 + -> NO3 -

Några av ammoniumproduktet som bildas genom sönderdelning omvandlas till nitrat via en process som kallas nitrifiering. De bakterier som utför denna reaktion får energi från det. Nitrifikation kräver närvaro av syre, så nitrifiering kan bara ske i syrerika miljöer som cirkulerande eller flytande vatten och de mycket ytskiktet av mark och sediment. Nitrifikationsprocessen har några viktiga konsekvenser.

Ammoniumjoner är positivt laddade och sticker därför (sorberas) till negativt laddade lerpartiklar och organiska organiska ämnen. Den positiva laddningen hindrar ammonium kväve från att tvättas ut ur marken (eller lakas) genom regn.

Däremot hålls den negativt laddade nitratjonen inte av jordpartiklar och kan därför tvättas ner i markprofilen, vilket leder till minskad jordfruktbarhet och nitratberikning av nedströms yta och grundvatten.

V. De-nitrifikation: NEJ 3 - -> N2 + N2O

Genom nitrifikation omvandlas oxiderade kväveformer som nitrat och nitrit (NO 2 ) till di-kväve (N 2 ) och i mindre utsträckning kväveoxidgas. Deitrifiering är en anaerob process som utförs av denitrifierande bakterier, som omvandlar nitrat till kväve i följande sekvens:

NO 3 - -> NO 2 - -> NO -> N2O -> N2

Kväveoxid och kväveoxid är både miljömässigt viktiga gaser. Kväveoxid (NO) bidrar till smog och kväveoxid (N 2 O) är en viktig växthusgas och bidrar därmed till globala klimatförändringar.

3. Svavelcykel:

Svavel är en av de komponenter som utgör proteiner och vitaminer. Proteiner består av aminosyror som innehåller svavelatomer. Svavel är viktigt för att proteiner och enzymer fungerar i växter och hos djur som är beroende av växter för svavel.

Det går in i atmosfären genom både naturliga och mänskliga källor. Naturliga resurser kan exempelvis vara vulkanutbrott, bakterieprocesser, avdunstning från vatten eller sönderfallande organismer. När svavel inträder i atmosfären genom mänsklig aktivitet är detta främst en följd av industriella processer där gaser av svaveldioxid (SO2) och vätesulfid (H2S) utsätts i stor skala.

När svaveldioxid kommer in i atmosfären kommer den att reagera med syre för att producera svaveltrioxidgas (SO3) eller med andra kemikalier i atmosfären för att producera svavelsalter. Svaveldioxid kan också reagera med vatten för att producera svavelsyra (H2S04). Svavelsyra kan också framställas från demetylsulfid, som emitteras till atmosfären av planktonarter.

Alla dessa partiklar kommer att sätta sig tillbaka på jorden, eller reagera med regn och falla tillbaka på jorden som surt deponering. Partiklarna absorberas sedan av växter igen och släpps tillbaka i atmosfären, så att svavelcykeln börjar om igen.

jag. Fossila bränslen som kol och petroleum är extremt viktiga energiresurser som blir uttömda.

ii. Kolvätebaserade resurser skapar föroreningsnivåer och växthusgaser. Deras ledning är relaterad till förbättrad teknik och att hitta alternativa energikällor med hänsyn till detta.

III. En övergripande försiktig och hållbar användning av resurser både på individ och kollektiv nivå kan gynna ett brett tvärsnitt av samhället samt träffa de kommande generationerna.