Біогеохімічний цикл кисню.

Кисень - найпоширеніший елемент земної кори: його кларк дорівнює 47.

Ще вище концентрація кисню у світовому океані - 85,7% і в живій речовині -70%.

Завдяки винятково високій хімічній активності, кисень грає особливо важливу роль у земній корі. Він визначає окислювально-відновні й луго-кислотні умови розчинів і розплавів, формування геохімічних об'єктів. Для нього характерна як іонна, так і не іонна форма міграції в розчинах.

Еволюція процесів на Земній кулі супроводжувалась збільшенням вмісту кисню. Наявність органічної речовини встановлено в древніх осадових відкладеннях, вік яких обчислюється в 3,8 млрд. років. Отже, виділення кисню в процесі фотосинтезу тривають мільярди років.

У наш час кількість кисню в атмосфері дорівнює 1,185*10¹⁵ тонн. Масштаби продукування кисню такі, що зазначена кількість при збереженні швидкості могло б бути подвоєна приблизно за 4 000 років. Але цього не відбувається, тому що протягом року різними шляхами розкладається приблизно така ж кількість органічної речовини, яке утвориться в ході фотосинтезу, і при цьому поглинається майже весь кисень, що виділився. Проте, завдяки збереженню частини органічної речовини, вільний кисень поступово накопичується в атмосфері.

В атмосфері міститься близько 1,1 х 10²¹ г кисню у молекулярному вигляді, або у вигляді вуглекислого газу .

Більша його частина на Землі знаходиться в складі інших речовин – у воді, в солях, в окислах та в інших хімічних речовинах, що складають тверді породи земної кори.

У воді кисень знаходиться в розчиненій формі та входить до складу молекули води.

В літосфері найчастіше кисень входить до складу окислів заліза та солей карбонату кальцію у вигляді вапняків.

Проте екосистеми до цього зв’язаного фонду не мають безпосереднього доступу.

Кругообіг кисню проходить через всі шари біосфери, оскільки кисень - головний структурний та функціональний хімічний елемент, що забезпечує життєві процеси біологічних систем.

У біосфері в результаті безупинно протікаючих процесів біологічного круговороту спостерігається різка диференціація вмісту О₂ в різних природних оболонках. Якщо в живій речовині кларк концентрації кисню становить 1,5%, у гідросфері - 1,8, то у вивержених породах земної кори тільки 0,8-1,03, а в антрациті всього 0,02%.

Реакції утворення кисню в земній корі досить різноманітні, але головне його джерело фотосинтез рослин (джерелом кисню є вода, що розкладається в результаті фотосинтезу).

Частина кисню під впливом ультрафіолетової радіації перетворюється в озон.

Кисень витрачається у величезній кількості окисних реакцій, більшість із яких має біохімічну природу. У ґрунтах, мулах, водоносних горизонтах розвиваються мікроорганізми, що використовують кисень для окислювання органічних сполук.

Запаси кисню на планеті величезні. Він входить до складу кристалічних решіток мінералів і вивільняється з них живою речовиною.

Другий міграційний цикл вільного кисню пов'язаний з масообміном у системі природні води - тропосфера. У воді океану перебуває від 3*10⁹ до 10*10⁹ кубічних метрів розчиненого кисню.

Холодна вода високих широт поглинає кисень, надходячи з океанічними плинами в тропічний пояс, вона виділяє кисень.

Поглинання й виділення кисню відбуваються й при зміні сезонів року, що супроводжуються зміною температури води. По розрахунках А. П. Виноградова (1967), у річний обіг між тропосферою й океаном залучається приблизно 5900*10⁹ тонн кисню.

Таким чином, загальна схема круговороту кисню в біосфері складається із двох основних гілок:

- утворення вільного кисню при фотосинтезі;

- поглинання кисню в окисних реакціях.

Рис. 3. Біологічний цикл кисню в біосфері.

У сучасних умовах сталі в біосфері потоки кисню й кисневмісних сполук порушуються техногенними міграціями. Хімічні сполуки, скинуті підприємствами в природні води, зв'язують розчинений у воді кисень, порушуючи природні потоки цього елемента.

В атмосферу викидається велика кількість вуглекислого газу, різних аерозолів, що також погіршує кисневий обмін.

Забруднення ґрунтів, вирубка лісів, спустелювання земель на величезних територіях зменшують обмін киснем і вуглекислим газом між атмосферою й сушею.

Величезна кількість атмосферного кисню витрачається при спалюванні палива. У деяких промислово розвинених країнах кисню спалюють більше, ніж його утвориться за рахунок фотосинтезу.