Karbon Döngüsü, Azot Döngüsü ve Kükürt Döngüsü Üzerine Kısa Notlar (2158 Kelime)
Karbon döngüsü, azot döngüsü ve kükürt döngüsü hakkında kısa notlar!
Farklı besinler ve metaller dahil olmak üzere çeşitli malzemeler ekosistemde döngüsel bir şekilde hareket eder. Malzemelerin ana rezervleri veya saklama bölmesi, rezervuar olarak bilinir. Bir besinin ana rezervuarı atmosferde olduğunda, gazlı bir döngü, örneğin rezervuarını atmosferin yaklaşık% 78'ini oluşturan azot gazı (N2) şeklinde olan azot çevrimi olarak bilinir.
Hazne yer kabuğunda veya çökeltilerdeyken, çökelme döngüsü olarak bilinir; örneğin, fosfat kayağı olarak kendi rezervine sahip olan fosfor döngüsü. Kükürt döngüsü, hem toprakta hem de atmosferde rezervuara sahip olan bir ara tip örneğidir.
Malzemelerin bir rezervuardan diğerine hareketi rüzgar veya yerçekimi enerjisi gibi fiziksel maddeler tarafından tahrik edilebilir. Kimyasal su nedeniyle de olabilir, örneğin su kütlesi doygunluğa ulaştığında - rezervuar kimyasal olarak doludur ve bu nedenle artık böyle tutamaz.
Daha sonra malzeme genellikle çökeltilir. Bir malzemenin (bir maddenin molekülü) bir haznede kaldığı ortalama süre, kalma süresi olarak bilinir.
Karbon, azot, kükürt, oksijen, hidrojen, fosfor vb. Gibi besinler dairesel yollarda biyotik ve abiyotik bileşenlerden geçerler ve biyojeokimyasal döngü olarak bilinirler.
Su ayrıca hidrolojik döngü olarak bilinen bir döngüde hareket eder. Besin zincirinde hareket etmek ve nihayetinde çeşitli mikroorganizmaların ayrışma gerçekleştirdiği detritus bölmesine (ölü organik madde içeren) ulaşmak için besinler.
Ölü bitkilerin ve hayvanların organik olarak bağlanmış çeşitli besinleri, bitkiler (hali hazırda üreticiler) tarafından kolaylıkla kullanılan mikrobiyal ayrışma yoluyla inorganik maddelere dönüştürülür ve döngü yeniden başlar.
1. Karbon Döngüsü:
Karbon döngüsü, karbonun biyosfer, pedosfer, jeofer, hidrosfer ve Dünya atmosferi arasında değiştirildiği biyogeokimyasal döngüdür. Dünyanın en önemli döngülerinden biridir ve karbonun biyosfer boyunca ve tüm organizmaları boyunca geri dönüşümüne ve yeniden kullanılmasına izin verir.
Karbon Döngüsü, var olan tüm karbon atomlarının döndüğü karmaşık bir süreçler serisidir. Birkaç yıl önce yakılan odun, fotosentez yoluyla bitkinin bir parçası haline gelen karbondioksit üretebilirdi. O bitkiyi yediğinde, yakılan tahtadan gelen aynı karbon senin parçan haline gelebilir. Karbon döngüsü, karbon atomlarının büyük doğal geri dönüştürücüsüdür.
Karbon döngüsünün doğru işleyişi olmadan, yaşamın her yönü çarpıcı biçimde değiştirilebilirdi. Bitkiler, hayvanlar ve toprak, doğanın temel çevrimlerini oluşturmak için etkileşime girer. Karbon döngüsünde, bitkiler atmosferden karbon dioksiti emer ve topraktan aldıkları suyla birlikte, büyümek için ihtiyaç duydukları maddeleri yapmak için kullanırlar. Fotosentez işlemi, karbon atomlarını karbon dioksitten şekerlere içerir.
Tavşan gibi hayvanlar bitkileri yerler ve kendi dokularını oluşturmak için karbonu kullanırlar. Tilki gibi diğer hayvanlar da tavşanı yer ve karbonu kendi ihtiyaçları için kullanır. Bu hayvanlar soluduklarında ve öldüklerinde havaya karbondioksit geri verirler, çünkü karbon ayrışma sırasında toprağa geri döner. Topraktaki karbon atomları daha sonra yeni bir tesiste veya küçük mikroorganizmalarda kullanılabilir. Aşağıdaki büyük karbon rezervleri değişim yolları ile birbirine bağlıdır:
ben. Atmosfer.
ii. Genellikle tatlı su sistemlerini ve toprak karbonu gibi canlı olmayan organik maddeleri içerdiği tanımlanan karasal biyosfer.
iii. Çözünmüş inorganik karbon ve canlı ve canlı olmayan deniz biyotası dahil okyanuslar.
iv. Fosil yakıtlar dahil sedimanlar
v. Dünyanın iç kısmı, Dünya'nın mantosundan ve kabuğundan çıkan karbon, atmosfere ve hidrosfere volkanlar ve jeotermal sistemler tarafından salınır.
Yıllık karbon hareketleri, rezervuarlar arasındaki karbon değişimi, çeşitli kimyasal, fiziksel, jeolojik ve biyolojik süreçlerden kaynaklanmaktadır. Okyanus, Dünya yüzeyine yakın en büyük aktif karbon havuzunu içerir, ancak bu havuzun derin okyanus kısmı, kontrolsüz bir derin su kuyusu sızıntısı gibi harici bir etkinin olmadığı atmosferde hızla değişmez.
Küresel karbon bütçesi, karbon rezervuarları arasındaki veya karbon döngüsündeki belirli bir döngü arasındaki karbon borsalarının (gelir ve kayıp) dengesidir.
Karbon atmosfere çeşitli şekillerde salınır:
ben. Bitkiler ve hayvanlar tarafından yapılan solunum yoluyla. Bu ekzotermik bir reaksiyondur ve glikozun (veya diğer organik moleküllerin) karbon dioksit ve suya parçalanmasını içerir.
ii. Hayvan ve bitki maddelerinin çürümesi ile. Mantarlar ve bakteriler, ölü hayvanlarda ve bitkilerde bulunan karbon bileşiklerini parçalar ve oksijen varsa karbonu karbondioksite, yoksa metanı dönüştürür.
iii. İçerdiği karbonu oksitleyen organik malzemenin yanması ile karbondioksit (ve su buharı gibi diğer şeyler) üretilir. Kömür, petrol ürünleri gibi yanan fosil yakıtlar karbondioksit salmaktadır. Yanan tarımsal yakıtlar ayrıca karbondioksit salmaktadır.
iv. Volkanik püskürmeler ve metamorfizma atmosfere gaz verir. Volkanik gazlar öncelikle su buharı, karbon dioksit ve kükürt dioksittir.
v. Karbon, diğer organizmalar veya bunların parçaları (örneğin meyveler) üzerinde beslenen heterotroflar biyosfer içinde aktarılır. Bu, fermentasyon veya çürüme için mantarlar ve bakteriler tarafından ölü organik maddenin (detritus) alımını içerir.
vi. Çoğu karbon, biyosferi solunum yoluyla bırakır. Oksijen mevcut olduğunda, C6H12O6 + 60 2 -> 6C02 + 6H2O reaksiyonunu takiben karbon dioksiti çevreleyen hava veya suya salıveren aerobik solunum meydana gelir. Aksi halde, anaerobik solunum meydana gelir ve metan içerisine metan salgılar. nihayetinde atmosfere veya hidrosfere (örneğin, bataklık gazı veya gaz gibi) giden çevre.
Karbondioksit dolaşımı:
ben. Bitkiler, karbondioksiti atmosferden emer.
ii. Fotosentez işlemi sırasında, bitkiler karbon atomlarını karbon dioksitten şekerlere birleştirir.
iii. Tavşan gibi hayvanlar bitkileri yiyor ve kendi dokularını oluşturmak için karbonu kullanıyor, karbon içeriğini zincirliyor
iv. Besin zinciri sayesinde karbon tilkilere, aslanlara vb. Aktarılır.
v. Hayvanlar soluduğunda ve öldüklerinde havaya karbondioksiti geri döndürür, çünkü ayrışma sırasında karbon toprağa geri döner.
Okyanus Durumunda:
Okyanuslardaki yükselme bölgelerinde, atmosfere karbon salınır. Tersine, aşağı kuyu bölgeleri atmosferden okyanusa karbon (CO2) aktarır. CO 2 okyanusa girdiğinde, yerel olarak dengede olan bir dizi reaksiyona katılır:
ben. C02 (atmosferik) 'nin C02' ye (çözünmüş) dönüşümü.
ii. C02'nin (çözünmüş) karbonik aside (H2C03) dönüşümü.
iii. Karbonik asidin (H2C03) bikarbonat iyonuna dönüşümü.
iv. Bikarbonat iyonunun karbonat iyonuna dönüşümü.
Okyanuslarda, çözünmüş karbonat, çoğunlukla mikroskobik organizmaların kabukları olarak katı kalsiyum karbonat, CaC03'ü çökeltmek için çözünmüş kalsiyum ile birleşebilir. Bu organizmalar öldüğünde, kabukları batar ve okyanus tabanında birikir. Zamanla bu karbonat çökeltileri, karbon döngüsündeki en büyük karbon rezervuarı olan kalkerleri oluşturur.
Okyanuslardaki çözünmüş kalsiyum kalsiyum-silikat kayaçlarının kimyasal olarak ayrışmasından gelir; bu sırada yer altı sularındaki karbonik ve diğer asitler kalsiyum iyonlarını serbest bırakan ve yeni oluşan alüminyum bakımından zengin kil minerallerinin bir tortusunu geride bırakarak kalsiyum içeren minerallerle reaksiyona girer ve kuvars gibi çözünmeyen mineraller.
Karbon dioksitin dünya okyanuslarına akması veya emilmesi, okyanus suyunda birçok bakteri türünü enfekte eden yaygın virüslerin varlığından etkilenir. Ortaya çıkan bakteriyel ölümler, okyanusların bir karbon lavabosu olarak rolünü artıran, büyük oranda karbondioksit solunmasına yol açan bir dizi olay ortaya çıkarır.
2. Azot Döngüsü :
Azot döngüsü, azotun kimyasal reaksiyonlara girdiği, form değiştirdiği ve canlı organizmalar da dahil olmak üzere dünyadaki farklı rezervuarlardan geçtiği biyojeokimyasal prosesler setidir.
DNA, RNA ve proteinin temel bileşeni olduğu için tüm organizmaların yaşaması ve büyümesi için azot gereklidir. Bununla birlikte, çoğu organizma, en büyük hazne olan atmosferik azot kullanamaz. Azot döngüsündeki beş işlem
ben. Azot fiksasyonu
ii. Azot alımı
iii. Azot mineralleşmesi
iv. azotlanma
v. nitrifikasyon
İnsanlar küresel azot döngüsünü temel olarak azot bazlı gübreler kullanarak etkiler.
I. Azot fiksasyonu: N 2 -> NH4 +
Azot fiksasyonu, N2'nin amonyuma dönüştürüldüğü, esastır, çünkü organizmaların azotu doğrudan atmosferden elde edebilmesinin tek yolu budur. Bazı bakteriler, örneğin Rhizobium cinsi arasındakiler, nitrojeni metabolik işlemlerle sabitleyen tek organizmalardır.
Azot sabitleme bakterileri sıklıkla konak bitkilerle sembiyotik ilişkiler oluşturur. Bu sembiyozun baklagil bitkileri ailesinde (örneğin fasulye, bezelye ve yonca) meydana geldiği iyi bilinmektedir. Bu ilişkide, azot sabitleme bakterileri baklagil kök nodüllerinde yaşar ve tuttukları azotun bir kısmı karşılığında karbonhidratlar ve konakçı tesislerinden elverişli bir ortam alırlar. Ayrıca serbest yaşayan azot sabitleyicileri olarak bilinen bitki konakçıları olmadan var olan azot sabitleyici bakteriler de vardır. Sucul ortamlarda, mavi-yeşil algler (gerçekten siyanobakteriler denilen bir bakteri) önemli bir serbest yaşayan azot fiksatörüdür.
II. Azot alımı: NH 4 + -> Organik N
Azot sabitleme bakterileri tarafından üretilen amonyak, genellikle bir konakçı bitki, bakteri kendisi veya başka bir toprak organizması tarafından protein ve diğer organik azot bileşiklerine hızlı bir şekilde dahil edilir.
III. Azot mineralizasyonu: Organik N -> NH4 +
Azot organik maddeye dahil edildikten sonra, genellikle çürüme olarak bilinen azot mineralizasyonu adı verilen bir işlemle, tekrar inorganik azot haline dönüştürülür. Organizmalar öldüğü zaman, ayrıştırıcılar (bakteri ve mantarlar gibi) organik maddeyi tüketir ve ayrışma sürecine yol açar.
Bu işlem sırasında, ölü organizma içinde bulunan azotun önemli bir kısmı amonyuma dönüştürülür. Bir kez amonyum formunda azot, bitkiler tarafından kullanılmak veya nitrifikasyon adı verilen işlem yoluyla nitrat (NO 3 - ) 'e daha fazla dönüşüm için kullanılabilir.
IV. Nitrifikasyon: NH4 + -> NO3 -
Ayrışma yoluyla üretilen amonyumun bir kısmı nitrifikasyon adı verilen bir işlemle nitrata dönüştürülür. Bu reaksiyonu gerçekleştiren bakteriler ondan enerji kazanır. Nitrifikasyon, oksijenin varlığını gerektirir, bu yüzden nitrifikasyon, yalnızca dolaşımdaki veya akan sular ve toprak ve tortuların çok yüzey katmanları gibi oksijen bakımından zengin ortamlarda gerçekleşebilir. Nitrifikasyon işleminin bazı önemli sonuçları vardır.
Amonyum iyonları pozitif yüklüdür ve bu nedenle negatif yüklü kil parçacıklarına ve toprak organik maddesine yapışır (emilir). Pozitif yük, amonyum azotunun yağmayla topraktan yıkanmasını (veya süzülmesini) önler.
Buna karşılık, negatif yüklü nitrat iyonu, toprak parçacıkları tarafından tutulmaz ve böylece toprak profilini yıkayarak toprağın verimliliğini düşürür ve aşağı akış yüzeyinin ve yer altı suyunun nitrat zenginleştirmesine yol açar.
V. De-nitrifikasyon: NO3 - -> N2 + N20
Nitrifikasyon yoluyla nitrat ve nitrit (N02) gibi oksitlenmiş nitrojen formları di-nitrojene (N2) ve daha az miktarda nitröz oksit gazına dönüştürülür. De-nitrifikasyon, nitratı nitrojene aşağıdaki sırayla dönüştüren bakterilerin denitrifiye edilmesiyle gerçekleştirilen bir anaerobik prosestir:
NO 3 - -> NO 2 - -> NO -> N 2 O -> N 2
Nitrik oksit ve azot oksit hem çevresel açıdan önemli gazlardır. Nitrik oksit (NO), smog'a katkıda bulunur ve nitröz oksit (N20) önemli bir sera gazıdır, bu nedenle küresel iklim değişikliğine katkıda bulunur.
3. Kükürt Döngüsü:
Kükürt, protein ve vitaminleri oluşturan bileşenlerden biridir. Proteinler, kükürt atomları içeren amino asitlerden oluşur. Kükürt, bitkilerde ve kükürt için bitkilere bağlı hayvanlarda protein ve enzimlerin işleyişi için önemlidir.
Hem doğal hem de insan kaynakları yoluyla atmosfere girer. Doğal kaynaklar, örneğin volkanik püskürmeler, bakteriyel prosesler, sudan buharlaşma veya çürüyen organizmalar olabilir. Kükürt atmosfere insan aktivitesiyle girdiğinde, bu esas olarak kükürt dioksit (S02) ve hidrojen sülfit (H2S) gazlarının geniş ölçekte yayıldığı endüstriyel işlemlerin bir sonucudur.
Sülfür dioksit atmosfere girdiğinde, sülfür trioksit gazı (S03) üretmek için oksijenle veya atmosferdeki diğer kimyasallarla sülfür tuzları üretmek için reaksiyona girer. Sülfür dioksit ayrıca sülfürik asit (H2S04) üretmek için suyla reaksiyona girebilir. Sülfürik asit ayrıca plankton türleri tarafından atmosfere yayılan demetil-sülfitten de üretilebilir.
Tüm bu parçacıklar toprağa geri yerleşecek ya da yağmura tepki gösterecek ve asit biriktirme olarak toprağa düşecektir. Ardından parçacıklar tekrar bitkiler tarafından emilir ve tekrar atmosfere salınır, böylece kükürt döngüsü tekrar başlar.
ben. Kömür ve petrol gibi fosil yakıtlar tükenmekte olan son derece önemli enerji kaynaklarıdır.
ii. Hidrokarbon yakıt bazlı kaynaklar kirlilik seviyeleri ve sera gazı oluşturur. Yönetim, gelişmiş teknoloji ve bunu dikkate alarak alternatif enerji kaynakları bulma ile ilgilidir.
iii. Kaynakların hem bireysel hem de kolektif düzeyde genel olarak sağduyulu ve sürdürülebilir kullanımı, toplumun geniş bir kesiti için faydalı olabilir ve gelecek nesiller ile tanışabilir.
