Романкевич Е.А. Органическое вещество Земли
реклама
Российская Академия Наук Институт Океанологии им.П.П.Ширшова Е.А.Романкевич, А.А.Ветров ОРГАНИЧЕСКИЙ УГЛЕРОД ЗЕМЛИ. МАССЫ, ПОТОКИ, ЭНЕРГИЯ Цель доклада. Изложить современные представления о появлении углерода на Земле, массах, потоках в основных геосферах и слагающих их резервуарах Москва 2010 г. Геосферы Земли Литосфера (1, 2) Атмосфера Массы, т * Атмосфера – 5.2 ⋅ 1015 (0.000087%) Гидросфера – 1590 ⋅ 1015 (0.024%) Земная кора – 28600 ⋅ 1015 (0.48%) Мантия – 4070 ⋅ 1018 (68.1%) Ядро – 1867 ⋅ 1018 (31.4%) Земля в целом ~ 5974 ⋅ 1018 (100%) * Жарков, 2006, 2008 Биосфера – сфера жизни, область Земли, содержащая все живое вещество, включает атмосферу, гидросферу, почву и часть земной коры. Хаин, 2007, 2008 Гидросфера (3) Методология Эмблема отражает методологический подход. Многодисциплинарное рассмотрение резервуаров углерода в системе океан-атмосфера-литосфера. Получение сопоставимых данных по распределению, массам, потокам углерода и обмена веществом между резервуарами. термины и их смысл «Определяйте значения слов и вы избавите свет от половины его заблуждений» (Рене Декарт, первая половина 17-го века). Цитировалось А.С.Пушкиным (Полное собр. соч. т. 9, М: АН СССР, 1949, с. 434) Все понятия о предметах и явлениях определяются терминами, в которые ученые часто вкладывают разный смысл и объем. • Биогенное вещество – вещество, созданное организмами в процессе биосинтеза (аббревиатура БВ) • Органическое вещество – некарбонатное вещество биосинтеза (ОВ или ОВнк) • Термокаталитическое органическое вещество – вещество, образованное в процессе термокатализа из биогенных веществ (ТОВ). • Абиогенное органическое вещество – углеродистое вещество, созданное в абиогенезе без участия организмов (АОВ). Распространенность химических элементов во Вселенной (Chang, 2007) Элемент Долей на миллион Водород 739000 Гелий 240000 Кислород 10700 Углерод 4600 Неон 1340 Железо 1090 Азот 950 Кремний 650 Магний 580 Сера 440 Фосфор 14 Все прочие 650 Соединения углерода абиогенного и биогенного (?) синтеза в межзвездном, околозвездном и кометном веществе (Бочкарев, 2009) Число атомов в молекуле C2 CO+ CH CP CH+ CS C2H C2O C2S CH2 CO2 HCN HCO HCS+ HCO HNC MgCN MgNC NaCN OCS c-C3H l-C3H C3N C3O C3S C2H2 CH3 HCCN HCNH+ HNCO HNCS HOCO+ H2CO H2CN H2CS SiC3 C5 C4H C4Si l-C3H2 c-C3H2 CH2CN CH4 HC3N HC2NC HCOOH H2CHN H2COH+ H2C2O H2NCN HNC3 C5H C2H4 CH3CN CH3NC CH3OH CH3SH HC4H HC3NH+ HC3HO HCONH2 l-H2C4 C5N 7 C6H C6H- CH2CHCN CH3C2H HC5N HCOCH5 NH2CH3 c-C2H4O 8 CH2OHCHO CH3COOH CH3C3N HCOOCH3 C7H HC6H H2C6 CH2CCHCN CH3C4H CH3CH2CN (CH3)2O CH3CH2OH HC7N C8H C8H- 10 (CH3)2CO CH3C5N 11 HC9N CH3C6N 13 HC11N 2 3 CN+ CO CN CSi C3 HCO+ C-SiC2 4 5 6 CH3CCCN 9 Органические вещества в кометах (Bockelee-Morvan et al., 2000, цит. Мухин, 2009) Молеку лы Относитель ное обилие Молеку лы Относитель ное обилие H2O 100 HCN 0.25 CO 23 HNC 0.04 CO2 6 HNCO 0.1 CH4 0.6 CH3CN 0.02 C2H2 0.1 H2S 1.5 C2H6 0.3 CS2 0.2 CH3OH 2.4 CS 0.2 H2CO3 1.1 SO2 0.2 HCOOH 0.1 SO 0.3 CH3CHO 0.02 OCS 0.41 HCOOCH3 0.08 H2CS 0.02 NH2CHO 0.02 NS 0.02 NH3 0.7 Углерод метеоритов Классификация по составу Насыщенные углеводороды Изопреноиды Н-Алканы Циклоалканы Ароматические углеводороды Нафталин Алкибензолы Аценафткны Пирены каменные хондриты углистые обыкновенные энстатитовые ахондриты железо-каменные паласиты мезосидериты Карбоновые кислоты Жирные кислоты Бензолкарбоновые кислоты Оксибензойные кислоты Азотистые соединения Пиримидины Пурины Гуанилмочевина Триазины Порфирины железные Содержание углерода в хондритах Класс Энстатитовые (Е) Группа Углерод, вес. % 0.43 0.84 Обыкновенные (О) Углистые (С) Н L(LL) I M O V Следы Следы 3.61 2.30 0.31 1.08 Додд, 1986; Розанов, 1996, 2009; Галимов, 2009 Живое вещество Земли • Живое вещество возникло ~ 3.8 млрд. лет назад, когда еще не было скопления воды в виде океанов. Скорее всего оно появилось в пустотах пород с влагой, которая днем исчезала, а ночью появлялась. В этих суровых условиях возникла первичная биосфера – сфера жизни, развившаяся в мощную оболочку. В нее входит человек, стремящийся изменить биосферу, как правило, в худшую сторону. • С самого начала появления примитивной биосферы как особой специфической экосистемы (не отдельных живых структур типа мира РНК, а именно живого вещества). Оно стало главным фактором направленного изменения всех геосфер и циклов химических веществ на Земле. • Фундаментальное свойство цикла углерода всех масштабов является их незамкнутость в результате поступления химических веществ из внешней среды (литосферы, а оно было неравномерным) и фотохимической диссоциации молекул углеродистых веществ и водяного пара в верхних частях атмосферы. Циклическая миграция химических элементов, обмен между геосферами и незамкнутые круговороты – характерная черта развития Земли как Планеты. Проблемы происхождения жизни, 2009; Галимов, 2008 Живое вещество Земли Геохимическая и биогеохимическая роль живого вещества (ЖВ) выражается в сопряжении биотических и глобального циклов через систему синтез-деструкция органического вещества. Биомасса – 750 109 т Сорг Суша – 746 109, Океан – 4 109 т Сорг Продукция (чистая) – 120 109 т Сорг. Суша – 50% , Океан – 50% . Элементный состав биомассы Суша: С – 48.2, Н – 7, О – 41.3, N – 3, S – 0.5 вес. % сух. в-во Океан: С – 50.1, Н – 7.4, О – 29.1, N – 10.4, S – 2.0 вес. % сух. в-во Земля в целом С – 48.2, Н – 7.0, О – 41.3, N – 3, S – 0.5 вес. % сух. в-во Состав биомассы Земли, 109 т 5 Протеины Лигнин Состав продукции Земли, 109 т Лигнин 14 28 Протеины 27 Липиды 8 Липиды 6 62 Углеводы Романкевич и др., 2008 (с изменениями) 50 Углеводы Принципиальная схема биогеохимических циклов C, N. P в Мировом океане Потоки из атмосферы и суши в океан Р А Р Пс Аб Биосинте з Живо е А Биосинтез в ещество Д ВАС Аб Аф Р А Б иосинте з Живое вещес тво Живое вещество Д ВАС ВАС Д Д Д ГП РМ Д ГБ Г АМ Зах ороне ние в донны х осадках РМ ГБ Захоронение в донных оса дках РМ ГБ АМ За хороне ние в донны х осадках Потоки из нижних частей литосферы и мантии C N P Р - речной сток; А - атмосферный сток; Аб - абразия; Пс - подземный сток; Аф - азотфиксация; Д - деструкция; РМ растворение, минерализация; ГП - гидротермальный поток; ГБ - гидротермальный биосинтез; АМ - аутигенное минералообразование; Г -гальмиролиз (подводное выветривание); ВАС - верхний активный слой; Романкевич и др., 2008 Углерод Мирового океана. Модель потоков и масс. Массы углерода в океане, млрд т неорганический С - 38500 растворенный Со р г-- 1000 взвешеный Сор г - 50 фитопланктон - 1.0 животные и бактерии - 2.3 фитобентос - 0.6 ОКЕАН Валовая первичная продукция, 100 млрд т Сорг /год Фитопланктон Ледовая флора (чистая) 17.3 млн т С/год 60 млрд т С/год Макрофитобентос Микрофитобентос 14.2 млн т С/год живое: взвешенное : растворенное 0.6 млрд т С/год 1 : 13 : 250 Хемосинтез < 0.3 млн т С/год Вынос в атмосферу 8-60(16) млн т/год, в т.ч. СН4 5-18 млн т/год Потоки с суши 700 млн т Сорг /год Речной сток 580 млн т С/год Эоловые выносы 96 млн т С/год Абразия и термоабразия 25 млн т С/год Вторичная продукция 6.4 млрд т Сорг /год Зоопланктон Зообентос 6 млрд т С/год 0.4 млрд т С/год Минерализация до СО2 в толще воды 97% Поступление на дно 3% 1.5 млрд т/год 4 СН Минерализация Поток СН4 из осадков на поверхности дна в придонную воду 85% Захороненение в осадках 300-400 млн т 0.25 млрд т Сорг/год Коэффициент фоссилизации -0.35% Лаборатория в т.ч. Ложе океана - 0.025% приконтинентальная область - 1.1% химии океана. Романкевич и др., 2008, 2009 2010 г. Органическое вещество атмосферы Органические соединения обнаруживаются во всех слоях атмосферы Земли. Удаление соединений углерода происходит фотохимически при реакции с ОН- радикалом. Масса атмосферы 5.15 · 1021 г Масса углерода 762 · 1015 г Сорг ~ 4.1 1015 г CO2 – рост с 280 ppm (19 век) до 385 (2009 г.) 5лет 1.8 ppm 4 года CH4 – → 0.7 ppm → СО - содержание 0.12 ppm 4 мес 50-100 лет Фреоны – n 10-4 ppm Хлориды, бромиды CH4 1.5 года Терпены - 0.05 ppm Диметилсульфид, метилмеркаптан Гомологи метана С2 – С5 Более 500 различных органических соединений природного и антропогенного происхождения Особую группу органических соединений составляют частицы аэрозоля, содержащие пыльцу, бактерии и вирусы Голицын, Зайцев, 2007; Будыко, Ронов, Яншин, 1985; Зеленин, 1998; Заварзин, 1984; IPCC Fourth Assessment Report, 2007 Emission to atmosphere of CO2 – 800 109 t (=218 Gt C) Absorption by land and ocean - 788 109 t (=215 Gt C) Increase of CO2 in the atmosphere 12 109 t/yr (40% of human emission) IPCC Fourth Assessment Report, 2007 Почвенный резервуар углерода Площадь - 144 106 км 2 Объем педосферы – 122 103 км 3 Масса – 165 1012 т Потери за два тысячелетия 500 109 т Масса Сорг – 1600 109 т (в том числе : 109 т С бактерий) Среднее содержание Сорг ~ 1%, N – 0.1%, P – 0.08, S – 0/09% Возраст почвообразовательного процесса – n 10-106 лет Эмиссия СО2 в атмосферу – (68 -77) 109 т С/год (почвенное дыхание – 30 109 т С/год) Основные деструкторы – бактерии и грибы. В составе почвы обнаружены все основные классы соединений биосинтеза, а также гуминовые (ГК) и фульвовые (ФК) кислоты. Мм ГК – 20-80 kDa, ФК - 4 - 15 kDa. С - 50%, H – 4, O – 40, N – 5, другие – 1% ОВ почв отличается от ОВ донных осадков большим содержанием ароматических соединений, включая лигнин, танины и продукты их разложения (фенолы и др.). Кудеяров, 2006; Орлов, 1985; БРЭ, 2008; Кононова, 1963; Ковда, 1985; Добровольский и др., 1999; Buring, 1984; Заварзин, 1984; Кобак, 1988; Добровольский, 2003; Почвенные процессы, 2006 Органическое вещество болот Площадь болот Земли – 6.4 106 км2 (4.5% от суши) Болота России 1.4 106 км2, 8% территории, 100 109 т С Масса углерода болот Земли – 230 109 т С ~70 кг C м−2 (болота и марши) Прирост торфа – 0.1 – 0.8 мм/год, 5-20 % от фитомассы болот, Первичная продукция – 2.2 109 т С/год Состав торфа: 80-95% воды, 2-20% растительных остатков разной стадии разложения Сорг – 50-60%, Н – 5-6.5, N – 1-3%, S – 0.1-1.5% Водорастворимые в-ва – 1-5% Легкогидролизуемые – 20-40% Битумы – 2-10% Целлюлоза – 4-10% Лигнин – 5-20% Гуминовые в-ва – 15-50% Вомперский, 1994, 2005; Bramryd, 1979; Валеева, Московченко, 2001; Копенкина и др., 1977 Углерод речной системы • • • • • • Длина речной сети - > 40 млн. км Площадь вод – 149 106 км2 Объем - ~2000 км3 Сток воды в Мировой океан – (35.3 - 38.2) 103 км3/год Период водообмена - ~1 мес. Сток взвеси в Мировой океан – 19.2 109 т/год • Сток в океан Сорг – 580 106 т/год • РОУ – 5.7 мг/л, сток в океан 210 106 т/год • ВОУ – 10.1 мг/л, сток в океан 370 106 т/год • Сток в океан Скарб – 1130 106 т/год • РНУ – 9.6 мг/л, сток в океан 386 106 т/год • ВНУ – 18.4 мг/л, сток в океан 744 106 т/год • Сорг/N отношение в ВВ >10. Успенский, 1956; Romankevich, 1984; Савенко, 2006; Романкевич и др., 2008, 2009; Гордеев, 2009 Общая масса углерода Земли Собщ , т Сорг,т Атмосфера 0.768 · 1012 0.0041·1012 Подвижный Гидросфера 40 · 1012 1.1 ·1012 1012 Живое вещество 0.758 · Почвы, Озера, болота 3.2 · 1012 0.754 ·1012 1.8 ·1012 Донные осадки океана 5.6 1012 т, а с гидратами метана 15.6 1012 т 2 ·1012 Гидраты метана 10 · 1012 10 ·1012 Земная кора 128 1015 20 1015 Мантия 0.3 1015 - Ядро Земли (29-250) Общая масса 230 1015 Настоящая работа углерод 1015 33 1012 Консервативный углерод 20 1015 т ~ 4000 : 1 Время оборота углерода Резервуар Масса С, 109 т Время оборота, годы * Атмосфера 762 ~ 3-5 Растения 750 50 Океан 39200 РОУ (DOC) 1000 ~ 3000 - 6000 ВОУ (POC) 50 1 - 16 в живом веществе 4 0.1-1 РНУ (DIC) 38100 2000 1600 800 торф 360 > 1000 микробиальный С 15-30 < 10 промежуточная 250-500 < 100 нижнего горизонта 600-800 0.1-100 тыс. Почвы Литосфера 75011150 известняки 60000000 >> 1 млн. кероген 15000000 >> 1 млн. газогидраты 11000 >> 1 млн. «активные» осадки 150 0.1-1000 * Масса углерода в резервуаре деленная на суммарный поток Hedges, 1992; Eswaran et al., 1993; Siegerthler, Sarmiento, 1993; Schimel et al., 1994;Volker, 2009 (с изменениями) Общие выводы За последние 50 лет многие «фундаментальные параметры» углеродного цикла и оценки масс углерода изменились в 22 -5 раз. Изменения за последующие 50 лет, видимо, составят 4040 -50%. К концу 21 века мы вряд ли выйдем на биогеохимически приемлемые оценки 1515 -20%. Изменяющиеся параметры углеродного цикла будут создавать неопределенности в решении проблем: климата, ресурсов возобновляемых и невозобновляемых (нефти, газа, газогидратов, угля, торфа), а также для происхождения жизни и развития биосферы. Химически активный, подвижный и используемый биотой фонд органического углерода составляет ничтожную массу органического углерода Земли. Все резервуары углерода обмениваются веществом и химической энергией между собой. Состав и потоки этих веществ мы знаем плохо и это является важной задачей будущего. Концентрированная форма нахождения органического углерода (нефть, УВУВ-газы, уголь, сланцы, торф, частично газогидраты) составляет ничтожную часть общего содержания органического углерода биосферы и Земли. Природная эмиссия СО2 в атмосферу за счет разложения органического вещества резко преобладает над антропогенной и составляет 9595 -96% от суммарной. Спасибо всем, особенно кто слушал. слушал. Мы не агностики, но ползёт… Основные типы существования углерода (C) (C) в океане Типы углерода • Неорганический углерод (СО2, HCO3-, CaCO3 и др.) m ~ 38.5×1012 т • Углерод живого вещества m ~ 4×109 т фитопланктона + фитобентоса m ~ 1.7×109 т зоопланктона m ~ 1.6×109 т зообентос m ~ 0.7х109 т • Углерод органических соединений (их несколько миллионов, а с изомерами многократно больше) m ≥ 1000×109 т полисахариды, другие углеводы; белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты; липиды в т.ч. углеводороды, фенолы; стерины, стераны и др.; гуминовые и фульвовые кислоты; кероген (древнее остаточное ОВ). Формы органического углерода в океане • Растворенная (истинные растворенные соединения, частицы <1нм) • Коллоидная форма наносистемы 1-10 нм высокодисперсные 10-1000 нм грубодисперсные 1-100 μм • Взвешенная форма (>0.45 μм) • Углерод донных осадков голоцена • Углерод иловой воды голоцена • Газогидраты Углерод подземной гидросферы • • • • • • • • • Различаются воды активного водообмена (0-16 км), замедленного (16-25) и мантии, подвижные воды верхней гидродинамической зоны, часть которых (2200 км3), минуя реки, стекают в Мировой океан. Сорг в подземных водах активного водообмена 25-35 мг/л Сорг в глубоких напорных горизонтах – 40 мг/л Сорг в области нефтяных и газоконденсатных месторождениях – сотни мг/л (до 800 мг/л). Состав ОВ близок к составу ОВ почв. Наиболее распространены жирные кислоты, нафтеновые кислоты, битумы, фенолы. Источниками органических соединений являются почвы, породы с высоким содержанием слабо литифицированного ОВ, залежи битумов и нефти. ОВ разделяют на стойкие и нестойкие к разложению, низко- и высокомолекулярные, био- и геополимеры, неспецифические и специфические (ГК и ФК). Газовая составляющая подземных вод представлена парагенезисом СН4, тяжелых углеводородов, H2S, N2, CO2 (нефтегазоносные области). В областях современного магматизма парагенезис включает H2S, CO2, CH4, SO2, CO, HCl, HF и др. Содержание метана, который мало растворим в воде, - 21-56 мг/л при 56-0оС, резко возрастает в термальных высоконапорных водах земной коры. Крайнов, Рыженко, Швец, 2004; Подземные воды Мира, 2007; Успенский, 1956; Зорькин и др., 1984; Зекцер, 2001; Зверев, 2006, 2009 Резервуары органического (Сорг) и неорганического (Сно)углерода на Земле (в скобках наиболее вероятные оценки) Резервуар Атмосфера Ссн4 Ссо2 до 1850 г Ссо2 после 1978 г Ссо2 в 2001 – 2004г Масса,109т Сно/ Сорг > 754 (4)* 560 - 610 ( 600) 692 – 702 (700) (700) (75 750) 0) 187 Океан Сорг живого вещества (фото (фото-- и гетеротрофы) Сорг растворенный, коллоидный Сорг взвеси Сорг углеводородных газов и газогидратов Сорг донных осадков голоцена Сно растворенный * - ACIA Impact… Cambredge Univ. Press. 2004, 139p > 40 000 (без газогидратов) (4) 750 – 1300 (10 (1000) 30 – 60 (50) 1.5--2 1016 м3 1.5 1500 – 4000 (2500) (38500) 25 Резервуары органического (Сорг) и неорганического (Сно)углерода на Земле (в скобках наиболее вероятные оценки) Резервуар Масса, 109т Сно/ Сорг Суша Сорг живого вещества Сорг почв (лесная подстилка, торф, гумус) Сорг озерно озерно--болотно болотно--речных фаций Сорг газогидратов Сно живого вещества Сно почв Сно континентальных водоемов (ежегодные накопления) 560 – 1170 (750) 700 – 3000 (16 (1600) ? ? (7,5) 0.01 500 – 3000 (1000) 0,7 (0,4) Резервуары органического (Сорг) и неорганического (Сно) углерода на Земле Резервуар Масса, 109т Сно/ Сорг Литосфера Сорг осадочной оболочки Земли Сорг земной коры в целом Сорг континентальной и субконтинентальной коры Сорг океанической коры Сно осадочных пород Сно земной коры в целом Сно континентальной и субконтинентальной коры Сно океанической коры 15000 000 20 000 000 17 000 000 3 000 000 81 000 000 108 000 000 88 000 000 21 000 000 5.4 5.4 5.2 7.0 По данным данным:: Global Biogeochemical Cycles, vol. vol.1- 18 18((2004 2004)), Вассоевич, 1976 1976;; Романкевич, 1979;; Романкевич, Люцарев, 1983 1979 1983;; Зорькин и др др.., 1984 1984;; Будыко, Ронов, Яншин, 1985 1985;; Калинка, 1987 1987;; Романкевич, 1988 1988;; Бютнер, Кобак, 1990 1990;; Сидоренко, 1991 1991;; Бойченко, 1988;; Башкин, Касимов, 2004 1988 2004;; Романкевич, Ветров, 1997 1997,, 2004 2004;; Hedges, 1990 1990.. Основные нерешенные вопросы в круговороте углерода Ι. Причины роста рСО2 в атмосфере: 276 → 385 ppm Антропогеный фактор, поступление (~ 7×109 т/год) Природные процессы (термоабразия, роль СО2, СН4, СО) ΙΙ. При выветривании силикатов поглощается СО2 атмосферы, при метаморфизме и диагенезе, наоборот, выделяется свободный СО2: выветривание→ 2 NaAlSi 3 O 8 + 2CO 2 + 3H 2 O = Al 2Si 2 O 5 (OH) 4 + 2Na + + 2HCO −3 + 4SiO 2 ← диагенез, метаморфизм При выветривании силикатов связывается 405 млн т СО2 в год (прямая реакция) и время прохождения всего атмосферного СО2 через процессы выветривания силикатов составляет 5750 лет. Следовательно, должен существовать мощный поток регенерированного СО2, который предположительно связан с диагенезом осадков (обратная реакция). Биомасса, продукция и состав органического вещества Земли Характеристика Площадь 106 км 2 Биомасса, 1015 г Сорг*1 Продукция, 1015г. Сорг/год Состав ,% от общей биомассы Влажное вещество Сухое вещество Вода Органическое *2 Зола Органическое*2 Зола Суша 149 560-170(738) 4 -11(8) 53-80 (70) 60 38 (18) 2 95 5 Океан 316 0.9-1.9(1.7) 2.1-3.2(2.3) 30-187 (71)*4 77 13 (7) 10 56 (30) 44 740 ⎯–– (~750) 10..3 83-196 (141) 60; 70 38; 25 2; 5 95; 83 5; 17 Земля в 510 целом *3 *1 Над чертой – растения, под чертой – животные и бактерии, в скобках среднее значение *2 в скобках содержание Сорг (48-49% от общей концентрации органического вещества) *3 точкой с запятой отделены биомасса (первое значение) и годовая первичная продукция (второе значение) *4 продукция фитопланктона и фитобентоса без учета "скляночного эффекта". Если учитывать "скляночный эффект", то чистая первичная продукция фотофторов составляет 104 х 109 т Сорг в год. Романкевич, 1990, 2008 Биомасса и состав органического вещества Земли Характеристика Площадь 106 км 2 Биомасса, 1015 г Сорг*1 Состав ,% от общей биомассы Протеины Углево Липиды ды*2 Лигнин C H O N S 27 ---(27) - 48.2 7 41.3 2 0.5 50.1 7.4 29.1 10. 4 2.0 48.2; 48.2 7.0; 7.2 41.3; 37.2 2; 5.4 0.5; 0.9 Суша 149 560-170(738) 4 -11(8) 5 ----(5) 60 62 ---(62) 20 27 ---(6) - Океан 316 0.9-1.9(1.7) 2.1-3.2(2.3) 51 ---- (62) 71 39 --- (25) 13 10 --- (13) 16 Нет 740 ⎯–– (~750) 10..3 5; 28 62; 50 6; 8 27; 14 Земля в целом 510 Элементный состав органического вещества в % от общего *3 *1 Над чертой – растения, под чертой – животные и бактерии, в скобках среднее значение *2 включая хитин *3 точкой с запятой отделены биомасса (первое значение) и годовая первичная продукция (второе значение) Романкевич, 1990, 2008 World greenhouse gas emission IPCC Fourth Assessment Report, 2007 Океанический резервуар углерода • В океане резко преобладает неорганический углерод 38100 109 т, находящийся в динамическом равновесии с углеродом живого вещества и органическим углеродом. • Основной формой нахождения ОВ в океане является растворенная (< 0.45 μм), которая находится в рассеянном состоянии и содержится в n 10-4 % (= n ppm). • Аналитическая проблема сжигания ОВ и определения по углероду его содержания трудна и до сих пор вызывает много вопросов. • Резервуар органического углерода в океане оценивался в трех десятках обстоятельных работ и оценки колеблются от (1.8-2) 1012 т = (1.8-2) 1018 г до (1.0-0.7) 1018 г, т.е. различаются в 2-3 раза. Новые методы позволяют считать, что масса РОУ в Мировом океане составляет около 1.0 1018 г = 1000 109 т. Романкевич и др., 2008, 2009 Трансформация важнейших классов органических соединений в системе: планктон, взвесь, донные осадки 13 ев од Тр и 25 Диатомовы е водоросли Уг л П олярные липиды ор гл иц оды ер ин Ж ир ы ны е ки С сл те от ри ы ны Изменение состава Изменение концентраций Водная взвесь 0м П еридинеивые водоросли 0-50 м 27 Зоопланктон 46 2-3 Фитобентос 19.5 Водная взвесь 0 м 43 500-3800 м Водная взвесь глу бже 500-1000 м 15.5 Водная взвесь 0м Водная взвесь 1000 м 11.1 Терригенные осадки подводных окраин 12.4 17 0-15 м Морская вода 200-3000 м 22 6.3 2.3 47.2 25.6 Красные глуб. Глины Иловая вода Терригеные осадки подводных окраин Гемипелагич еские осадки Красны е глуб. Глины 10.6 Иловая вода 0 20 40 0 60 % 20 40 60 80 100 %
