Węgiel w środowisku


    Gdzie możemy znaleźć węgiel? Pierwsze nasuwające się odpowiedzi to: "w kopalni", "w piwnicy". A tymczasem znajdujące się tam czarne bryły, w sensie chemicznym mieszanina związków węgla, to tylko jedna z form obecności tego pierwiastka w środowisku. Węgiel jest wokół nas - w powietrzu, wodzie, roślinach - a także w naszych własnych organizmach.



    W stanie czystym węgiel występuje w dwóch postaciach: diamentu i grafitu. Ta druga odmiana jest znacznie częściej spotykana w środowisku. Największe złoża grafitu znajdują się na Cejlonie, Madagaskarze, wschodniej Syberii i w Stanach Zjednoczonych. Pod względem własności fizycznych grafit jest zupełnie niepodobny do diamentu - bardzo miękki, lekki, stanowi dość dobry przewodnik ciepła i elektryczności. Grafit ma wiele różnorodnych zastosowań, ale najczęściej spotykamy się z nim w ołówkach.

    Liczba zbadanych związków węgla z innymi pierwiastkami jest tak wielka, że  przeszło dziesięciokrotnie przewyższa sumę związków wszystkich innych pierwiastków. Wynika to z pewnej szczególnej właściwości węgla - dużej zdolności łączenia się atomów tego pierwiastka pomiędzy sobą, zarówno za pomocą wiązań pojedynczych, jak i wielokrotnych. Powstające w ten sposób łańcuchy i pierścienie liczą nieraz po kilkadziesiąt atomów węgla i tworzą szkielet, do którego przyłączają się atomy innych pierwiastków.
    Tak zbudowane cząsteczki stanowią całą grupę związków chemicznych, zwanych związkami organicznymi. To właśnie te związki są głównym budulcem organizmów żywych, wchodząc w skład białek, tłuszczów, cukrów oraz szeregu substancji pełniących różnorodne funkcje w organizmach. Śmiało można więc powiedzieć, że cały świat roślin i zwierząt zbudowany jest na węglu, który stanowi średnio 18 procent składu organizmów żywych.

    W rankingu rozpowszechnienia pierwiastków w środowisku węgiel znajduje się na trzynastym miejscu, nie tylko z uwagi na obecność w organizmach roślinnych i zwierzęcych. Jego związki (węglan wapniowy i magnezowy) stanowią podstawowy budulec powszechnie występujących skał wapiennych, takich jak marmur, wapień, kreda, dolomit, magnezyt. Niezanieczyszczone powietrze zawiera 0,03% objętościowych dwutlenku węgla. Z kolei w wodach mórz i oceanów węgiel występuje jako kwas węglowy oraz w postaci węglanów i wodorowęglanów. Nie można również pominąć obecności związków węgla w surowcach mineralnych, takich jak węgle kopalne, ropa naftowa i gaz ziemny.

    Atomy węgla pod postacią różnego rodzaju połączeń chemicznych nieustannie wędrują w środowisku. Dwutlenek węgla obecny w powietrzu jest pochłaniany przez rośliny zielone i w procesie fotosyntezy przekształcany w węglowodany. Każdego roku łan bujnie rosnących roślin o powierzchni 1 ha może zużyć z atmosfery aż 50 ton dwutlenku węgla na wytworzenie masy roślinnej.

    Zwierzęta spożywając rośliny przerabiają zawarte w nich związki węgla na budulec własnego organizmu. W ten sposób węgiel wędruje przez cały łańcuch pokarmowy, zaś na każdym jego etapie część atomów jest uwalniana w procesie oddychania i w postaci dwutlenku węgla dostaje się z powrotem do atmosfery. Pozostała część węgla zakumulowana w organizmach, zostaje po ich śmierci uwolniona do atmosfery w wyniku działania bakterii gnilnych i grzybów.

    Jeżeli obumarłe rośliny znajdą się w wodzie, nie są rozkładane przez bakterie, lecz przechodzą szereg przemian chemicznych, w wyniku których z ich ciał powstaje najpierw torf, potem węgiel brunatny, a w końcu węgiel kamienny. W rezultacie podobnych procesów z pewnych roślin i zwierząt morskich powstać może ropa naftowa. Zjawiska te powodują wyłączenie części atomów węgla z obiegu w środowisku, a "odzyskanie" ich w warunkach naturalnych (bez uwzględnienia ingerencji człowieka) jest możliwe w wyniku procesów geologicznych.

    Jak już wspomniałam, węgle kopalne nie są "czystymi" formami węgla, jak grafit czy diament, lecz stanowią mieszaninę związków węgla z wodorem, tlenem, azotem i siarką. Związki węgla z wodorem tworzą również ropę naftową i gaz ziemny.
Również związki węgla zawarte w skałach wapiennych włączają się w jego obieg w środowisku w wyniku procesów rozpadu tych skał (wietrzenie, wymywanie). Jednakże równocześnie na dnie mórz tworzą się inne skały ze skorup obumarłych zwierząt morskich.

    Działalność człowieka zakłóca naturalną wędrówkę węgla i burzy proporcje w jego zawartości w poszczególnych elementach środowiska. Eksploatacja węgli kopalnych, ropy naftowej i gazu ziemnego jako podstawowych surowców energetycznych, a następnie ich spalanie, powoduje emisję do środowiska ogromnych ilości dwutlenku węgla. Z drugiej strony masowa wycinka rozległych obszarów leśnych, zwłaszcza tropikalnych lasów deszczowych ogranicza możliwość wiązania dwutlenku węgla w procesie fotosyntezy.

    Nadmierna koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze może powodować powstawanie tzw. efektu cieplarnianego. Warstwa dwutlenku węgla działa jak dach cieplarni - przepuszczając promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni ziemi, ale nie pozwalając wydostać się tej części promieniowania, która w normalnych warunkach zostałaby odbita przez powierzchnię naszej planety. Tym samym, wskutek niemożności odprowadzenia ciepła, następowałby wzrost temperatury na powierzchni ziemi. 

    Różnego rodzaju prognozy przewidują, że to zjawisko może być przyczyną zmian klimatycznych na ziemi, a - jak twierdzą niektórzy - obserwowane w ostatnich latach anomalie klimatyczne mogą być efektem tych procesów. Słuchając tego typu prognoz nie zapominajmy jednak, że procesy klimatyczne uwarunkowane są wieloma różnorodnymi, często do dziś dokładnie nie poznanymi czynnikami, zaś przyczyną zmian pogody w danym miejscu mogą być zjawiska z pozoru bardzo odległe w czasie i przestrzeni. Wpływ efektu cieplarnianego na zjawiska klimatyczne to w dalszym ciągu teoria, nie pewnik.
 

{jos_sb_discuss:22}

Komentarze (5)

Zapisz się do RRS feed tego komentarza

Pokaz/Ukryj Komentarze

Napisz Komentarz

mniejsze | większe

Powered by Azrul's Jom Comment for Joomla!
busy
 
}

info dla autorów

Szanowny Autorze, zapraszamy do współpracy z magazynem pinezka.pl. 
> Tutaj znajdziesz informację < dotyczącą warunków publikacji tekstów oraz współpracy z nami. 

Info i kontakt


 

Kontakt:  
{
logowanie dostępne tylko dla członków redakcji Pinezka.pl