Решение. Техногенные факторы представлены в цикле азота в биосфере (табл

Техногенные факторы представлены в цикле азота в биосфере (табл. П.3-11) следующими процессами:

- техногенная аккумуляция:

а) при сжигании топлива 22, 8 млн т/год;

б) при производстве удобрений 41, 8 млн т/год;

- антропогенные выбросы 15 млн т/год.

Общие запасы азота составляют: в атмосфере (38-40)∙ 10⁵ Гт (примем среднее значение 39∙ 10⁵ Гт или 39∙ 10¹⁴ т); в почве 280 Гт (280∙ 109 т); в фотическом слое океана 2800 Гт (2800∙ 10⁹ т); в глубинных слоях океана 36400 Гт или 36400∙ 10⁹ т.

Всего: 109(3900000 + 280 + 2800 + 36400) = 3, 93948∙ 10¹⁵ т.

Рассчитаем поступление азота в круговорот в связанном виде и вывод из круговорота в виде N₂. В расчете потоков не учитываем атмосферную фиксацию, обмены, стоки.

Поступление азота в круговорот, млн т/год:

- производство удобрений 41, 8;

- биофиксация на суше 20, 3; в океане 10; атмосфере 40;

- лизис детрита в океане в фотическом слое 5, глубоком 7, 8;

- антропогенные выбросы 15.

Всего: 139, 9 млн т/год.

Вывод азота из круговорота в виде N₂, млн т/год:

- сжигание топлива 22, 8;

- разложение организмов 42, 2;

- жизнедеятельность организмов в океане 0, 3, на суше 0, 1;

- денитрификация на суше 4, 0, в океане 3, 6;

- выпадение в осадки 0, 5.

Всего: 167, 7 млн т/год.

Превышение расхода азота над поступлением:

167, 7 – 139, 9 = 27, 8 млн т/год.

Поскольку запасы азота велики (3, 93948∙ 10¹⁵ т), то эта убыль не катастрофична, хотя и ведет к их расходу.

Техногенные факторы:

Поступление в круговорот, млн т/год – производство удобрений 41, 8; антропогенные выбросы 15.

Пример выбросов – синтез аммиака:

N₂ (г) + 3Н₂ (г) 2NH₃ (г).

Всего: 56, 8 млн т/год или общего поступления азота в цикл:

Вывод из круговорота – сжигание топлива, 22, 8 млн т/год. Потери азота в цикле вызываются сгоранием топлива, например, фурана в жидкостном реактивном двигателе:

С₄Н₄О + 3, 6 HNO₃ = 4СО₂ + 3, 8Н₂О + 1, 8N₂,

широким применением взрывчатых веществ, в частности амматола:

С₇Н_{113, 4}N_{57, 2}O_{87, 3}Al_{4, 7} → 7CO₂+ 56, 7H₂O + 28, 6N₂ + 2, 35Al₂O₃ + 4, 77O₂.

Доля техногенных потерь в общих потерях:

Но эта доля существенно выше в величине превышения расхода азота над поступлением:

Вывод: Техногенное влияние на цикл азота в биосфере: ввод в круговорот 40, 6 %; вывод 11, 1 %. Вывод из круговорота в целом превышает поступление на 27, 8 млн т и доля техногенной составляющей в нем 82, 0 %. Поэтому, хотя запасы азота в биосфере велики (3, 93948∙ 10¹⁵ т), их убыль нежелательна, так как ведет к нарушению природных циклов, поэтому желательно вводить альтернативные источники энергии, уменьшив сжигание топлива.

Задача 6.1. Для заданной схемы круговорота дайте ответы на вопросы 1–3 или 4–6, согласно задания:

1. Значение данного процесса для биосферы.

2. Движущая сила круговорота.

3. Опишите основные переходы в круговороте.

4. Объясните механизм физико-химических или биохимических превращений.

5. Антропогенный фактор.

6. Задачи перед человеком, связанные с рассматриваемым процессом.

Задача 6.2. Рассчитайте долю данных по заданному вопросу в общем круговороте, дайте характеристику их роли в этом процессе (по табл. П. 3-11).

Вопросы:

1. Поступление в круговорот.

2. Биологическая фиксация.

3. Денитрификация.

4. Атмосферная фиксация.

5. Обмен между фотическим и глубинным слоями океана.

6. Техногенные факторы.

7. Поглощение наземной растительностью.

8. Участие в дыхании.

9. Процессы в гидросфере.

10. Выбросы в атмосферу.

11. Выпадение с осадками.

12. Выделение при разложении органического мертвого вещества.

13. Выделение при разложении детрита в океане.

14. Обменные процессы в океане.

15. Биологическое разложение и выделение SO .

16. Фотосинтез в океане и на суше.

17. Окисление органики техногенное.

18. Испарение воды за счет культурной растительности.

19. Безвозвратное водопотребление населением.

20. Суммарный водоотбор на промышленные нужды.

22. Транзит влаги через континенты.

23. Усвоение растительностью.