Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

CIKLUSOK (KÖRFORGÁSOK) A FÖLDÖN ÉS A BIOSZFÉRÁBAN A Föld zárt rendszer: - környezetével energiacserét folytat, - de anyagcserét lényegében nem. Energiacsere:

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "CIKLUSOK (KÖRFORGÁSOK) A FÖLDÖN ÉS A BIOSZFÉRÁBAN A Föld zárt rendszer: - környezetével energiacserét folytat, - de anyagcserét lényegében nem. Energiacsere:"— Előadás másolata:

1 CIKLUSOK (KÖRFORGÁSOK) A FÖLDÖN ÉS A BIOSZFÉRÁBAN A Föld zárt rendszer: - környezetével energiacserét folytat, - de anyagcserét lényegében nem. Energiacsere: beérkező napsugárzás vs. emittált hősugárzás Anyagcsere: elhanyagolható beérkezés (meteor- rajok, kozmikus porok) vs. elhanyagolható gáz emisszió

2 A KÖRFORGÁSOK (CIKLUSOK)  Energiaciklus – folytonos (Nap – Föld – világűr) korábban tárgyaltuk (üvegházhatás)  Anyagciklusok (anyagmegmaradás elve): -C, H, O, N, P, S (kémiai átalakulásokkal) -H 2 O, minden más (mérgező elemek) -levegő- és tengeráramlatok  Időbeli (mozgás) ciklusok: -a Föld keringése: évek és évszakok (növények) -a Föld forgása: nappalok és éjszakák -Hold keringése: ár-apály -Napciklusok: kevés földi hatásuk van

3 A bioszféra körfolyamatainak állomásai: (források, nyelők vagy raktározók): litoszféra (talaj és kőzetek) hidroszféra (álló- és folyóvizek) atmoszféra (alul cserélő, felül raktározó) növényzet (élő és lebomló) állatok (élő és lebomló) az emberi tevékenység (termelés, …) A körfolyamatok jellemzői: a kémiai formák és folyamatok az átmenő mennyiségek értéke (tömeg/év) a gyorsaság: átlagos tartózkodási idő (lifetime) az energiamérleg (források / nyelők)

4  Anyagciklusok (anyagmegmaradás elve): Levegő- (szélrendszerek) és tengeráramlatok - rendszeresen, folyamatosan működnek - dimenziójuk óriási (több ezer km) - anyagi átalakulással nem járnak - de hozzá járulnak a többi körforgalomhoz. Az anyagmegmaradás törvénye miatt a földi „anyagmozgások” ciklusosak: az egyes anyagok körforgalomban vesznek részt.

5 A nagy földi légkörzés A forgó Földön az eltérítő erő módosítja az áramló légtö- megek irányát, az Egyenlítő és a sarkok között pedig további állandó légnyomású övezetek alakultak ki. A térítők mentén létrejött magas légnyomású zónát rész- ben a kisodródó anticiklonok, részben az Egyenlítő felől a magasban érkező és leszálló légtömegek hozták létre. A sarkkörök vidékének alacsony légnyomású övezetét egyrészt a kisodródó ciklonok, másrészt a sarkok felől a felszínen érkező és a felmelegedés miatt felszálló légáramlatok alakították ki.

6 Tengeráramlatok

7 A VÍZ KÖRFORGÁSA A BIOSZFÉRÁBAN Eredendő forrás és tározó: a tenger Hajtóerő: a napsugárzás energiája. Az élő szervezetek számára a víz létkérdés, de azok hatása a víz körforgalomára elhanyagolható. A víz körforgása a H és és az O körforgásának is része, mivel az élővilág H és O igényét nagyrészt vízből fedezi (jelentős még a levegő oxigénje). A víz „hordozó” (oldószer) a többi elem esetében is. A víz körforgását számos helyen tárgyalják, itt nem részletezzük.

8 A SZÉN KÖRFORGÁSA A C az élet alapvető fontosságú eleme. A C (is) vegyületeiben „forog”: - in vivo rengeteg ilyen van (cukor!), - in vitro főleg CO 2 (hidro-, karbonátok, kevés CH 4, CO, HCN, … ) Az életműködés két alapfolyamata: Fotoszintézis: 6 CO H 2 O  hv  C 6 H 12 O O 2 A biomassza lebomlása (beleértve a légzést is): C 6 H 12 O O 2  6 H 2 O + 6 CO 2 + energia

9 Szén tározókMéret: ∼ Gt atmoszféra 750 erdők 600 talajok óceánok felsőrétege óceánok mélyrétege fosszilis tüzelőanyagok szén4.000 olaj 500 földgáz 500

10 A CO 2 körforgása

11

12

13 Antropogén CO 2 emisszió ∼ Gt/év égetések és cementgyártás ∼ 5,5 trópusi erdőirtás ∼ 1,6 CO 2 források – összesen ∼ 7,1 atmoszféra-tárolás ∼ 3,3 óceánok CO 2 felvétele ∼ 2,0 erdőtelepítés az É-i fg-ön ∼ 0,5 más földi elnyelések (trágyázás, éghajlati hatások) ∼ 1,3 CO 2 nyelők – összesen ∼ 7,1

14 A NITROGÉN KÖRFORGÁSA – I. Nagyrészt az élőlények és a talaj (litoszféra) között zajlik. A hidroszférának a vízi élőlények, az atmoszférá- nak a villámlás révén van kisebb szerepe. Az antropogén hatás ige jelentős. A NO x probléma nem mennyiségi tétel a nitrogén- körforgalomban: viszont már kis mennyiségben is súlyos problémát jelent (l. korábban!)

15 A nitrogén körforgása

16

17 A nitrogén körforgalom fontosabb reakciói a) Mikroorganizmusok által kontrollált folyamatok: Nitrogénfixálás, nitrifikáció N2 N2 + 8H + + 6e - → 2NH NH O2 O2 → 4 NO H H2OH2O 4 NO O2 O2 → 4 NO mol N2 N2 redukálásához annyi energia szükséges, mint amennyi 3 mól glükóz oxidációjában keletkezik. Ammonifikáció (NH 2 ) 2 CO + H 2 O → 2 NH 3 + CO 2 Denitrifikáció 5 CH 2 O + 4 NO H+ H+ → 2 N CO H2OH2O

18 b) Antropogén nitrogénfixálás (a vegyipar) A teljes megkötött N 2 -mennyiség %-a. Ammóniaszintézis: N2 N2 + 3 H2 H2 → (kat) 2 NH 3 Salétromsav gy.: NH O2 O2 → HNO 3 + H2OH2O N-műtrágyák: NH 4 NO 3, ammóniumsók, nitrátok, karbamid, stb.

19 c) Az atmoszférában lejátszódó reakciók Magas hőmérsékleten [termikus] N2 N2 + O2 O2 → 2NO N2 N2 + 2O 2 → 2NO 2 Nagy magasságban (20 km fölött) – [fotokémiai] NO 2 → hv → NO + O N 2 O → hv → N2 N2 + O N 2 O +O → 2NO Reakció oxigénnel vagy ózonnal 2NO + O 2 → 2NO 2 NO + O 3 → NO 2 → H 2 O → HNO 3 A képződött HNO 3 szabad sav formájában vagy NH 3 -val reagálva NH 4 NO 3 -ként kerülhet az esővízbe.

20 Reakciók szénnel és széntartalmú gyökökkel: HC + N 2 → HCN + N HC + N 2 → 2CN A NO x reakciója HO·, HO 2 · és CH 3 -C-O-O· gyökökkel: a keletkező vegyületek szerepet játszanak a füstköd kialakulásában. Az NH 3 és a N-H kötést tartalmazó szerves vegyületek reakciói: karcinogén hatású nitrózaminok (R 2 -N-NO) keletkezhetnek.

21 A KÉN KÖRFORGÁSA A fő S forrás: litoszféra szulfátjai és szulfidjai, továbbá a fosszilis energiahordozók elégetése. Növények a szulfátot felveszik, proteinekbe beépítik, majd végig megy a táplálékláncon. Az elhalt szervezete lebomlásakor H 2 S keletkezik és bekerül az atmoszférába. Az égéskor keletkező SO 2 a levegőben SO 3 -má oxidálódik, s savas esőként lassan visszakerül a litoszférába (hidroszférába).

22 A H 2 S az atmoszférában oxidálódhat, vagy a talajba ill. a vízbe jutva fémionokkal oldhatatlan szulfidokat képez. 2 Fe(OH) H 2 S → FeS + S + 6 H 2 O FeS + S → FeS 2 Víz és oxigén jelenlétében a szulfidok szulfáttá alakulhatnak, mikroorganizmusok segítségével. 2 FeS H 2 O + 7 O 2 → 2 FeSO H 2 SO 4 A folyamat csökkenti a környezet pH-ját, amely csök- kenés a toxikus elemek oldhatóságát (mobilitását) növeli. A tiol → diszulfid átalakulás blokkolása összefügg egyes elemek toxikus hatásával.

23 Néhány mikroorganizmus elemi ként állít elő (a N2N2 előállításához hasonlóan). A mikroorganizmusok a SO 4 2- redukciójához szükséges energiát a szénhid-rátok lebontásával fedezik. SO H + + 8e - → HS - + 4H 2 O SO H+ H+ + 2CH 2 O → HS - + 2H 2 O +2CO 2

24 A kén körforgásának vázlata

25 Az SO 2 -eltávolítás egyik módszere CaCO 3 + SO 2 → CaSO 3 + CO 2 CaO + SO 2 → CaSO 3 2 CaSO 3 + O H 2 O → 2 CaSO 4 ·2 H 2 O

26 A FOSZFOR KÖRFORGÁSA A fő P források: apatitok Ca 10 (PO 4 ) 6 (Cl, F, OH) 2 Ca 3 (PO 4 ) 2 kalcium-foszfát AlPO 4 alumínium-foszfát FePO 4 vas-foszfát A bioszférában részben szerves vegyületek, részben a csontban foszfát formában fordul elő.

27 Szerves foszforvegyületek: ATP, ADP, AMP, DNS, RNS (a) Az ATP és (b) a nukleotidok felépítése

28 .

29 A

30


Letölteni ppt "CIKLUSOK (KÖRFORGÁSOK) A FÖLDÖN ÉS A BIOSZFÉRÁBAN A Föld zárt rendszer: - környezetével energiacserét folytat, - de anyagcserét lényegében nem. Energiacsere:"

Hasonló előadás


Google Hirdetések