Ugrás a tartalomhoz

"A" Tételű modul - Környezetvédelem

Szaktudás Kiadó Ház ZRt. (2008)

Szaktudás Kiadó Ház ZRt. a TÁMOP 4.1.2 pályázat keretein belül

Anyag és Energiaciklusok

Anyag és Energiaciklusok

Biogeokémiai ciklusok:

Kémiai ciklusok: a Földdel, mint zárt rendszerrel és a geoszférákkal, mint nyitott alrendszerekkel van összefüggésben.

Biogeokémiai ciklusok:

  • Az ember megjelenése előtt is léteztek

  • Természetes eredetűek

  • Az ember tevékenységével módosította, pl.: fosszilis tüzelőanyag égetés

  • Új anyagok megjelenése pl.: CFC-k

Az ember léte a természeti környezet elemeitől függ, és hatással van a környezetre, ugyanakkor a környezet nem függ az embertől. A Föld 88 természetes állapotban előforduló eleme közül mindössze 20-30 vesz részt az élőlények szervezetének felépítésében, melyek közül a legfontosabbak: a szén, az oxigén, a hidrogén, a nitrogén, a foszfor és a kén. Az élethez nélkülözhetetlen elemek és alkotórészek körforgását a biogeokémiai körfolyamatok biztosítják, melyek energiaigényét közvetlenül vagy közvetve a napsugárzás fedezi.

Létfontosságú elemek:

  • makroelemek: H, O, C, N, S, P, K, Na, Ca, Mg, Cl

  • mikroelemek: B, Zn, I, Co, Mn, Mo, Ni, Cu, Fe

Az ember előtt is léteztek anyag-, és energiaáramlások, de természetes körülmények között, ezek antropogén hatásra megváltoznak, vagy új jön létre.

  • Pl. ólom: ólmozott benzin -> ólomciklus megváltozása

  • Fosszilis tüzelőanyagok: C02 -> C-ciklus befolyásolása

  • Teljesen új anyagok: DDT, nem lebomló műanyagok

Modell: megadja a ciklus útvonalát és irányát, vannak rezervoárok (ahol egy ideig tartózkodnak az anyagok, pl. légkör)

Jellemzői:

  • Fluxus: az az anyagmennyiség, amely meghatározott tartózkodási idő alatt, egy adott szállítási útvonal mentén mozog.

  • Tartózkodási idő: ameddig az elem az adott rezervoárban tartózkodik.

  • Számítása: Az elem mennyisége a rezervoárban/az elem beérkező vagy távozó rátája (évi mennyiség).

Karbon-ciklus

  • Atmoszféra: a C egyik nagy rezervoárja (CO2)

  • 735 Md. tonna C

  • alapja a fotoszintézis: 6 CO2+ 6 H2O = C6H12O6 + 6 O2

  • fosszilis tüzelőanyagok égetése

  • karbon fixáció: a növények testében raktározódik

Két úton kerülhet vissza a légkörbe: légzés útján (állatok) és az elhalt élőlények talajban történő lebontása révén.

Szárazföldi élővilág rezervoár: 560 Md t C (élő és elhalt) képes tárolni.

Mivel a tengeri C-ciklus egy önálló zárt körnek tekinthető, a légkörbe juttatott C a szárazföldi ciklust terheli.

Üvegházhatású gáz: A víz hőmérsékletének emelkedését okozza, melynek következtében a víz CO2 felvevő képessége csökken, így a légkör CO2 koncentrációja nő -> pozitív visszacsatolás.

  1. Hidroszféra (C02, HCO3): 725 Md t

  2. Litoszféra (karbonátos, szerves-C vegyület): 1200-1400 Md t.

O2-ciklus:

A légköri oxigén egyedüli forrása az autotróf növények fotoszintézise. Az oxigén-ciklus kapcsolódik a karbon-ciklushoz a fotoszintézis révén. Vízciklushoz is kapcsolódik.

Rezervoárok: folyók, jég, tó, mocsár, talaj és rétegvíz, világóceán.

N-ciklus:

A nitrogén körfolyamata meghatározó jelentőségű a fehérjék, a DNS és néhány vitaminmolekula kialakításában. A növények a vízben oldható nitrátiont képesek gyökereikben keresztül felvenni. Maga a nitrogénmegkötés a légköri nitrogénnek a növények számára felvehető formába konvertálását jelenti, ami történhet talajbaktériumok, pillangósvirágok rhizobiumai, a talaj és a tenger kékalgái és a villámláskor keletkező nitrogénvegyületeknek a csapadékkal való bemosódása segítségével.

  • tropogén: fehérjebomlás, nitrifikáció, denitrifikáció

  • antropogén: közlekedés, földgázégetés, ammóniaszintézis, műtrágyázás

S-ciklus:

Az esszenciális aminosavakhoz nélkülözhetetlen kén az atmoszférába különböző természetes forrásokból kerülhet. Egy része kénhidrogén (H2S) formájában a magas szervesanyag-tartalmú mocsarakból, apály-dagály hatása alatt lévő területekről, másik része kén-dioxid (SO2) formájában a működő vulkánokból, harmadik része pedig szulfátok formájában a tengeri eredetű csapadékokból származik. Elsődleges forrása a talaj, ahonnan a növények közvetítésével kerül az ökoszisztémákba. A légköri kéntartalom csaknem egyharmada, kén-dioxid tartalmának pedig 99%-a az emberi tevékenységhez kapcsolódik.

  • Az atmoszférába: mállással, emberi tevékenység, vulkáni kitöréssel kerül.

  • A litoszférába (legnagyobb rezervoár): műtrágya, fehérjebomlás útján.

P-ciklus:

A foszfort, ami nélkülözhetetlen a DNS és a csontok felépítéséhez, a növények főként foszfátion formájában veszik fel. Az állatok szükségletüket növényi táplálékukból, a predátorok pedig a növényevők elfogyasztásából fedezik. A növényi és állati szervezetek pusztulásával és lebomlásával ismét mint szervetlen anyag jut vissza a talajba, vízfolyásokba, végül is az óceánokba, ahol egy része üledékes (mészkő, márga) és mélységi kőzetekben (gabbró) oldhatatlan formában tározódik, s csak lassan kerül vissza a körforgásba. A sekély tengerek élővilágának foszfáttartalma a hallal táplálkozó madarak trágyájának közvetítésével guanótelepek formájában visszajut a talajba.

  • tropogén: vulkánkitörés

  • antropogén: műtrágyázás. Legtöbb a litoszférába (kőzetek, édesvízi és mélytengeri üledékek).