Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Эффект Зюсс , также упоминается как 13 эффекта С Зюсс , [1] [2] является изменение соотношения атмосферных концентраций тяжелых изотопов углерода ( 13 С и 14 С) в смеси большого количества ископаемого CO 2 , производный от топлива , который обеднен 13 CO 2 и не содержит 14 CO 2 . [3] Он назван в честь австрийского химика Ганса Зюсса , [4] который отметил влияние этого эффекта на точность радиоуглеродного датирования.. Совсем недавно эффект Зюсса использовался в исследованиях изменения климата . Первоначально этот термин относился только к разбавлению атмосферного 14 CO 2 . Позднее эта концепция была распространена на разбавление 13 CO 2 и на другие резервуары углерода, такие как океаны и почвы. [5]

Изотопы углерода [ править ]

Углерод имеет три встречающихся в природе изотопа . Около 99% углерода на Земле составляет углерод- 12 ( 12 C ), около 1% - углерод-13 ( 13 C ), и следовое количество - углерод-14 ( 14 C ). 12 ° С и 13 изотопов C являются стабильными, в то время как 14 С распадается радиоактивно на азот -14 ( 14 N ) с периодом полураспада в 5730 лет. 14 C на Земле создается почти исключительно за счет взаимодействия космического излучения с верхними слоями атмосферы. 14 атома С создается , когда тепловые нейтронывытесняет протон на 14 Н. Незначительные количества 14 C производятся другими радиоактивными процессами, и значительное количество было выброшено в атмосферу во время ядерных испытаний до Договора об ограниченном запрещении испытаний . Производство 14 C в естественных условиях и, следовательно, его концентрация в атмосфере со временем изменяется незначительно.

Растения поглощают 14 ° C, фиксируя атмосферный углерод посредством фотосинтеза . Затем животные получают 14 C в свое тело, когда они потребляют растения (или других животных, которые потребляют растения). Таким образом, живые растения и животные имеют такое же отношение 14 С до 12 С в качестве атмосферного СО 2 . Когда организмы умирают, они перестают обмениваться углеродом с атмосферой и, таким образом, больше не поглощают новые 14 C. Затем радиоактивный распад постепенно истощает 14 C в организме. Этот эффект лежит в основе радиоуглеродного датирования .

Фотосинтетически фиксированный углерод в наземных растениях обеднен до 13 C по сравнению с атмосферным CO 2 . [6] Это истощение незначительно у растений C4, но намного больше у растений C3, которые составляют основную часть наземной биомассы во всем мире. Истощение CAM- растений варьируется между значениями, наблюдаемыми для растений C3 и C4. Кроме того, большинство ископаемых видов топлива происходит из биологического материала C3, произведенного от десятков до сотен миллионов лет назад. C4 растения не стали обычной практикой вплоть до около 6 до 8 миллионов лет назад, и хотя САМОГО фотосинтез присутствует в современных родственниках этих Lepidodendrales в каменноугольном равнинные леса, даже если эти растения также имели фотосинтез CAM, они не были основным компонентом общей биомассы.

Ископаемые виды топлива, такие как уголь и нефть , в основном состоят из растительного материала, отложившегося миллионы лет назад. Этот период времени равен тысячам периодов полураспада 14 C, поэтому практически весь 14 C в ископаемом топливе распался. [7] Ископаемое топливо также обеднено 13 C по сравнению с атмосферой, потому что изначально они были сформированы из живых организмов. Следовательно, углерод из ископаемого топлива, который возвращается в атмосферу в результате сгорания, обеднен как до 13 C, так и до 14 C по сравнению с атмосферным углекислым газом.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Килинг, РФ; Graven, HD; Welp, LR; и другие. (2017). «Атмосферные свидетельства глобального векового увеличения дискриминации изотопов углерода при фотосинтезе суши» . Труды Национальной академии наук . 114 (39): 10361–10366. DOI : 10.1073 / pnas.1619240114 .
  2. ^ Sonnerup, RE; Набережная, ПД; McNichol, AP; и другие. (1999). «Реконструкция океанического эффекта 13 C Suess» . Глобальные биогеохимические циклы . 13 (4): 857–872. DOI : 10.1029 / 1999GB900027 .
  3. ^ Танс, ПП; де Йонг, AFM; Мук, WG (30 августа 1979 г.). «Естественное изменение 14 C в атмосфере и эффект Зюсса». Природа . 280 (5725): 826–828. Bibcode : 1979Natur.280..826T . DOI : 10.1038 / 280826a0 .
  4. ^ "КАРТА: Что такое эффект Зюсса?" . Канадская археологическая база данных радиоактивных веществ. Архивировано из оригинала на 2007-09-29 . Проверено 19 октября 2007 .
  5. Перейти ↑ Keeling, CD (1979). «Эффект Зюсса: 13 углеродных - 14 углеродных взаимосвязей». Environment International . 2 (4–6): 229–300. DOI : 10.1016 / 0160-4120 (79) 90005-9 .
  6. ^ Фаркуар, GD; Элерингер, младший; Хубик, К.Т. (1989). «Дискриминация изотопов углерода и фотосинтез». Анну. Rev. Plant Physiol. Завод Мол. Биол . 40 : 503–537. DOI : 10.1146 / annurev.pp.40.060189.002443 .
  7. ^ Божинова, Д .; ван дер Молен, МК; van der Velde, IR; Крол, MC; van der Laan, S .; Meijer, HAJ; Петерс, В. (17 июля 2014 г.). «Моделирование интегрированной летней сигнатуры Δ14CO2 от антропогенных выбросов над Западной Европой» . Атмос. Chem. Phys . 14 (14): 7273–7290. DOI : 10,5194 / ACP-14-7273-2014 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Cabaneiro, A .; Фернандес, И. (октябрь 2015 г.). «Раскрытие чувствительности биома к атмосферным изменениям: экофизиологические зависимости стабильного изотопа углерода во время фотосинтетического поглощения CO 2 в экосистемах приморской сосны и сосны обыкновенной из юго-западной Европы». Экологические технологии и инновации . 4 : 52–61. DOI : 10.1016 / j.eti.2015.04.007 .(25-летнее дендрохронологическое исследование (1978-2002 гг.) с использованием масс-спектрометрии стабильного отношения изотопов C в годичных кольцах многолетних деревьев из Южной Атлантики в Европе, в котором изучаются взаимосвязи эффекта Зюсса и экосистемы для изучения чувствительности биома к 13 C-CO 2 атмосферных изменения)
  • Suess, HE (сентябрь 1955 г.). «Концентрация радиоуглерода в современной древесине». Наука . 122 (3166): 415–417. Bibcode : 1955Sci ... 122..415S . DOI : 10.1126 / science.122.3166.415-а . (в Северном полушарии)
  • Lerman, JC; Мук, Вим ; Фогель, JC (1970). Ольссон, Ингрид У. (ред.). Радиоуглеродные вариации и абсолютная хронология: материалы Двенадцатого Нобелевского симпозиума, проведенного в Институте физики Упсальского университета . Нью-Йорк: Вили. С. 275–301. LCCN  73115769 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка ) (в Южном полушарии)

Внешние ссылки [ править ]

  • Аномальный эффект Зюсса над Европой
  • Масштабы и происхождение антропогенного увеличения выбросов CO 2 и эффекта 13 ° C в северных морях с 1981 г.
  • Подвержены ли атмосферному эффекту Зюсса пахотные почвы городских территорий?
  • Необходимость корректировки эффекта Зюсса при применении δ 13 C в донных отложениях автотрофного озера Танганьика в качестве показателя продуктивности в антропоцене.