Пр.р. №4 Круговорот кислорода Рохтин Я.А. ИБ-21б

Круговорот кислорода. Продукционный процесс

Вариант 6.6

Задание 1: определите потребление углекислого газа, воды и выделение кислорода разными породами деревьев (см. табл. 4) при создании годового прироста древесины.

Дерево: Лиственница 15 лет.

Данные для лиственницы:

1. Химический состав древесины (таблица 1):

Углерод (C) = 50.1%

Водород (H) = 6.3%

Кислород (O) = 43.2%

2. Плотность древесины для лиственницы (таблица 2): 570 кг/м³.

3. Годовой прирост лиственницы (таблица 3) для 15 лет: 8.8 м³/га * год.

Шаг 1: Расчет коэффициентов x, у, z:

Шаг 2: Расчет коэффициента w:

Исходя из уравнения:

Шаг 3: Пересчет объема древесины на абсолютно сухой вес:

Масса древесины на 1 га: M_древ= 570 * 8,8=5.016 тонн

Шаг 4: Расчет потребленного углекислого газа (CO₂), воды (H₂O) и выделенного кислорода (O₂):

Масса CO₂: M_CO2 =

Масса Н₂O: M_H2O =

Масса O₂: M_O2 =

Ответ:

• Масса древесины на 1 га за год: 5.016 тонн.

• Поглощено CO₂: 9.24 тонн.

• Потреблено H₂O: 2.85 тонн.

• Выделено O₂: 7.02 тонн.

Задание 2: определите количество древесины, которое должно быть создано на 1 га, чтобы при этом было поглощено 3 т углекислого газа.

Шаг 1: используем формулу для расчета массы поглощенного CO₂:

M_CO2 =

• M_CO2​​ — масса поглощенного углекислого газа (в тоннах),

• x — количество углерода в древесине (в процентах),

• 44 — молекулярная масса углекислого газа.

Шаг 2: найдём M_древ ​— массу древесины, необходимую для поглощения 3 тонн CO₂.

Выразим M_древ из формулы:

M_{древ =}

Подставим значения: = 3тонны, x = 50.1% (процент углерода для лиственницы из таблицы)

Получим: M_{древ =}

Ответ: для того, чтобы поглотить 3 тонны CO₂, необходимо создать примерно 0.136 тонн древесины на 1 га.

Задание 3: определите количество древесины, которое должно быть создано на 1 га, чтобы при этом выделилось 3 т кислорода.

Шаг 1: используем формулу для расчета массы выделенного кислорода M_O2:

M_O2 =

• MO2​​ — масса выделенного кислорода (в тоннах),

• w — коэффициент для кислорода (рассчитанный ранее как 4.4),

• 32 — молекулярная масса кислорода.

Шаг 2: найдём M_древ​ — массу древесины, необходимую для выделения 3 тонн кислорода.

Выразим M_древ из формулы:

M_{древ =}

Подставим значения: = 3тонны, w = 4.4

Получим: M_{древ =}

Ответ: для того, чтобы выделить 3 тонны кислорода, необходимо создать примерно 2.13 тонн древесины на 1 га.

Задание 4: определите, какой объем древесины должен быть создан для выделения количества кислорода, необходимого человеку для дыхания в течение жизни? (Потребление кислорода в состоянии покоя 12 л/час, масса 1 л кислорода при нормальных условиях 1,43 г, средняя продолжительность жизни 70 лет).

Дано:

• Потребление кислорода человеком в состоянии покоя: 12 литров в час.

• Масса 1 литра кислорода: 1.43 г (или 0.00143 кг).

• Средняя продолжительность жизни: 70 лет.

Шаг 1: рассчитаем общее количество кислорода, которое потребляет человек за всю жизнь.

1. Количество часов в одном году:

24 часа * 365 дней = 8760 часов

2. Количество часов за 70 лет:

8760 часов * 70 лет = 613200 часов

2. Количество кислорода, потребляемого за 70 лет:

12 литров/час * 613200 часов = 7,358,400 литров

4. Масса этого количества кислорода:

7,358,400 литров * 0.00143 кг/литр = 10,525.5 кг = 10.53 тонн

Шаг 2: рассчитаем, сколько древесины нужно создать, чтобы выделить 10.53 тонны кислорода.

Используем формулу для расчета массы выделенного кислорода:

M_O2 =

Выразим M_древ из формулы:

M_{древ =}

Подставим значения: = 10.53тонны, w = 4.4

Получим: M_{древ =}

Ответ: чтобы выделить количество кислорода, необходимое человеку для дыхания в течение жизни, нужно создать примерно 7.48 тонн древесины на 1 га.

Контрольные вопросы

1. К каким последствиям приводит уничтожение лесов?

Уничтожение лесов ведет к сокращению объема кислорода, выделяемого в атмосферу, что может ухудшить качество воздуха и снизить доступность этого жизненно важного ресурса. Леса также предотвращают эрозию почвы, поддерживают биоразнообразие и регулируют водный цикл. Их уничтожение приводит к деградации экосистем, утрате местообитаний для многих видов и снижению продуктивности сельскохозяйственных земель.

2. Какие аспекты продукционного процесса в лесу не были рассмотрены в практической работе?

В практической работе не были детально рассмотрены такие аспекты, как роль микробов и почвенных процессов в круговороте веществ, влияние различных факторов (таких как климатические условия, состав почв и воздействие человека) на продуктивность лесных экосистем, а также биоразнообразие и его влияние на устойчивость лесных экосистем.

3. Представьте, что в мире введены квоты за дефицит потребления кислорода в пользу стран-доноров. К каким изменениям в мировой системе это могло бы привести?

Введение квот за потребление кислорода могло бы стимулировать страны-потребители (с высокими уровнями промышленного развития) снижать выбросы углекислого газа и увеличивать лесные площади, чтобы компенсировать свое влияние на атмосферу. Страны-доноры, обладающие большими лесными массивами, могли бы получить экономические выгоды от продажи квот, что способствовало бы их развитию и защите природных ресурсов. Однако также это также могло бы привести к экономическим и политическим конфликтам, если распределение квот окажется несправедливым, а также создать дополнительное давление на страны с дефицитом кислорода для быстрого внедрения экологически чистых технологий.