WikiDer > Эффект Suess

Suess effect

В Эффект Suess изменение соотношения атмосферный концентрации тяжелых изотопов углерода (13C и 14C) по примесь большого количества CO, полученного из ископаемого топлива2, который обеднен 13CO2 и не содержит 14CO2.[1] Он назван в честь австрийского химика. Ханс Зюсс,[2] кто отметил влияние этого эффекта на точность радиоуглеродное датирование. Совсем недавно эффект Зюсса использовался в исследованиях изменение климата. Первоначально термин относился только к разбавлению атмосферного 14CO2. Позже концепция была расширена до разбавления 13CO2 и в другие резервуары углерода, такие как океаны и почвы.[3]

Изотопы углерода

Углерод имеет три встречающихся в природе изотопы. Около 99% углерода на Земле углерод-12 (12C), около 1% - углерод-13 (13C), а следовое количество - углерод-14 (14C). В 12C и 13Изотопы C стабильны, а 14C радиоактивно распадается на азот-14 (14N) с период полураспада 5730 лет. 14C на Земле образуется почти исключительно в результате взаимодействия космического излучения с верхними слоями атмосферы. А 14Атом C создается, когда тепловой нейтрон вытесняет протон в 14N. Незначительные количества 14C производятся другими радиоактивными процессами, и значительное количество было выброшено в атмосферу во время ядерных испытаний до Договор об ограниченном запрещении испытаний. Естественный 14Производство углерода и, следовательно, его концентрация в атмосфере со временем меняется незначительно.

Растения занимают 14C путем фиксации атмосферного углерода через фотосинтез. Затем животные берут 14C попадает в их тела, когда они потребляют растения (или других животных, потребляющих растения). Таким образом, у живых растений и животных соотношение 14C к 12C как атмосферный CO2. Когда организмы умирают, они перестают обмениваться углеродом с атмосферой и, таким образом, больше не поглощают новые 14C. Радиоактивный распад постепенно истощает 14C в организме. Этот эффект лежит в основе радиоуглеродное датирование.

Фотосинтетически фиксированный углерод в наземных растениях обеднен 13C по сравнению с атмосферным CO2.[4] Это истощение незначительно в C4 растения, но гораздо больше в C3 растения, которые составляют основную часть наземной биомассы во всем мире. Истощение в CAM растения различаются 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. Растения C4 не стали обычным явлением примерно 6-8 миллионов лет назад, и хотя фотосинтез CAM присутствует в современные родственники из Lepidodendrales из Каменноугольный равнинные леса, даже если эти растения также имели фотосинтез CAM, они не были основным компонентом общей биомассы.

Ископаемое топливо, такое как каменный уголь и масло в основном состоят из растительного материала, отложившегося миллионы лет назад. Этот период равен тысячам периодов полураспада 14C, так что практически все 14C в ископаемом топливе разложился.[5] Ископаемое топливо также обеднено 13C относительно атмосферы, потому что изначально они образовались из живых организмов. Таким образом, углерод из ископаемого топлива, который возвращается в атмосферу при сгорании, обедняется как 13C и 14C по сравнению с атмосферным углекислым газом.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Tans, P.P .; de Jong, A.F.M .; Мук, В. Г. (30 августа 1979 г.). «Естественный атмосферный 14Вариация Си и эффект Зюсса ». Природа. 280 (5725): 826–828. Bibcode:1979Натура.280..826Т. Дои:10.1038 / 280826a0.
  2. ^ «КАРТА: Что такое эффект Зюсса?». Канадская археологическая база данных радиоактивных веществ. Архивировано из оригинал на 2007-09-29. Получено 2007-10-19.
  3. ^ Килинг, К. Д. (1979). "Эффект Зюсса: 13Углерод14Углеродные взаимосвязи ». Environment International. 2 (4–6): 229–300. Дои:10.1016/0160-4120(79)90005-9.
  4. ^ Farquhar, G.D .; Ehleringer, J. R .; Хубик, К. Т. (1989). «Дискриминация изотопов углерода и фотосинтез». Анну. Rev. Plant Physiol. Завод Мол. Биол. 40: 503–537. Дои:10.1146 / annurev.pp.40.060189.002443.
  5. ^ Божинова, Д .; ван дер Молен, М. К .; van der Velde, I.R .; Krol, M. C .; van der Laan, S .; Meijer, H.A.J .; Петерс, В. (17 июля 2014 г.). «Моделирование интегрированной летней сигнатуры Δ14CO2 от антропогенных выбросов над Западной Европой». Атмос. Chem. Phys. 14 (14): 7273–7290. Дои:10.5194 / acp-14-7273-2014.

дальнейшее чтение

  • Cabaneiro, A .; Фернандес, И. (октябрь 2015 г.). «Раскрытие чувствительности биома к атмосферным изменениям: экофизиологические зависимости стабильного изотопа углерода при фотосинтезе CO.2 поглощение экосистемами морской сосны и сосны обыкновенной из юго-западной Европы ». Экологические технологии и инновации. 4: 52–61. Дои: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 13C-CO2 атмосферные изменения)
  • Зюсс, Х. Э. (сентябрь 1955 г.). «Концентрация радиоуглерода в современной древесине». Наука. 122 (3166): 415–417. Bibcode:1955Sci ... 122..415S. Дои:10.1126 / science.122.3166.415-а. (в Северном полушарии)
  • Lerman, J.C .; Мук, Вим; Фогель, Дж. К. (1970). Ольссон, Ингрид У. (ред.). Радиоуглеродные вариации и абсолютная хронология: материалы двенадцатого Нобелевского симпозиума, проведенного в Институте физики Университета Упсалы. Нью-Йорк: Вили. С. 275–301. LCCN 73115769. (в Южном полушарии)

внешняя ссылка