Mats Björkman - Biogeokemiska kretslopp

Question 1

Biogeokemi

Answer 1

Den vetenskapliga disciplin som studerar de kemiska, fysikaliska, geologiska och biologiska processer och reaktioner som styr sammansättningen av den naturliga miljön. Hur ämnen transporteras runt i system.

Question 2

Sfärer

Answer 2

Atmosfär (luft), hydrosfär (vatten), lithosfär (jord) och biosfär.

Question 3

Typer av processer

Answer 3

Biologiska (växter och mikroorganismer) , geologiska (långsamma, påverkar jordens struktur), kemiska (frigörs eller formas genom vittring, omvandling i atmosfären), fysiska.

Question 4

Kväve i atmosfären

Answer 4

Nästan 80% kväve. Kan ej tas upp av växter, stark molekyl, behövs stora krafter för att bryta upp den. Nästan bara kvävgas, väldigt lite reaktivt kväve. Mängden förändras inte.

Question 5

Kol i atmosfären

Answer 5

Extremt liten andel, 0,04%. Koldioxid, metan, kolmonoxid. Förändras av oss människor.

Question 6

Fixera kväve från atmosfären

Answer 6

Blixt har tillräckligt med energi för att bryta sönder kvävgas. Även vid en väldigt intensiv skogsbrand bryts en del. N2 blir till NO och NO2 (ammonium eller nitrat).
Biologisk fixering. Tex cyanobakterier, olika bakterieformer som lever i symbios med bla ärtväxter. Använder enzymer. Blir nitrit eller nitrat. Växter kan ta upp nitrat.

Question 7

Läckage i kvävecykeln

Answer 7

Vi förlorar kväve gemom att det förs bort med vatten. Det är mycket vattenlösligt, transporteras bort vid regn. Blir till olika kvävehaltiga gaser. Kallas leaky pipe. Ammonium äts upp av bakterier, blir nitrit, N2 blir biprodukt. Nitrat försvinner ner i vatten.

Question 8

Kväve i atmosfär reaktion

Answer 8

Väldigt reaktivt, med i många processer. Är med och skapar aerosoler och ozon.

Question 9

SOM

Answer 9

Soil organic matter. Formation from above and below ground litter input.

Question 10

DOC

Answer 10

Dissolved organic carbon, försvinner från cykeln i vattnet.

Question 11

Metan i jorden

Answer 11

Bildas i marken där det inte finns tillgång till syre främst våtmarker men även långt ner i jorden, kan ej bli koldioxid. Finns mikroorganismer som äter metan.

Question 12

Kvävecykel i havet

Answer 12

Kan diffundera in i vatten, cyanobakterier bryter ner till ammonium, samma cykel som i mark, till nitrat och nitrit, kan användas av växtplankton. Dör, nedbrytning. Leaky pipe. Är det syrefritt är det en annan process, bildas kvävgas i slutet.

Question 13

Kolcykel i havet

Answer 13

Koldioxid löses i vatten, kan gå in i fotosyntesen. Löst koldioxid bildar också kolsyra, blir balans mellan alla steg: kolsyra, bikarbonat och karbonatjoner. Blir biprodukt av vätejoner som gör haven surare. Processen är temperaturberoende.

Question 14

Säsongsvariation havsförsurning

Answer 14

Koldioxid löslighet beroende på temperatur. Mindre lösligt på sommaren, och mer fotosyntes, tvärtom på vintern. pH sjunker på vintern. Surhetscykel.

Question 15

Intern cykel eller inte

Answer 15

Hos kväve är den interna cykel den viktigaste, hos kol är det väldigt liten intern cykel, arbetar mest mot atmosfären.

Question 16

Hur länge stannar kolmolekyler

Answer 16

Blad och rötter: 1-2 år. De flesta lövträd tappar bladen.
Stam på träd: mycket längre, hela trädets livstid?
Marken: olika skikt, ju längre ner i marken, ju längre tid lagras det.

Question 17

Kväve andelar inbundet

Answer 17

4% i växter, 96% i marken. Väldigt lite tillgängligt i havet.

Question 18

Kol andelar inbundet

Answer 18

21% i växter, 79% i marken. Väldigt lite tillgängligt i havet.

Question 19

Primärprod i förhållande till breddgrad

Answer 19

Högst på land runt ekvatorn, även totala är högst vid ekvatorn. Mer primärprod norrut, för att det är så lite land söderut.

Question 20

Primärprod olika ekosystem

Answer 20

Haven tar upp lite per yta, tropiska skogar och algbäddar tar upp mycket kol per yta. Totalt tar hav och regnskogar upp ungefär lika mycket.

Question 21

Kolförråd i biomassa

Answer 21

Terrestert: mest i regnskogarna vid latitud 0. Längre norrut är det ganska lite ovan land, men väldigt mycket inlagrat i marken. Vid tropikerna bryts dött material ner väldigt fort, snabb cirkulation, kol i marken hinner inte byggas upp. Tunt kollager, sedan minerallager. Längre norrut finns ganska stor produktion, men det är kallt, så nedbrytningsprocessen tar lång tid, särskilt om det är blött. Därför lagras det mycket kol. Torv. Inga stora landmassor söderut. Stor del av kol långt norrut ligger inlagrat fruset i permafrost.

Question 22

Terrestrial vegetation distribution, klimatförändringar.

Answer 22

Klimatzoner. Tropiska regnskogar, öken, medelhavsklimat, boreala områden, polarområden. Öknar breder ut sig, saker rör sig från ekvatorn. Regnskogarna stabila.

Question 23

Varför sprider sig inte regnskogarna?

Answer 23

Öknar ca 30 grader norr och söder. Mest inkommande energi vid ekvatorn, luft lyfter, börjar regna vid ekvatorn, luft rör sig norr och söder ut. Jorden snurrar, luftströmmar böjs, vid 30 grader går den rakt åt sidan. Luften innehåller väldigt lite vatten, det som sjunker ner är förhållandevis kall luft. Detta skapar öknar och sätter gränser för regnskogarna.

Question 24

Tropical forest kol framtid

Answer 24

Näst intill perfekt balans med kolupptag och utsläpp.
Idag är medel temp för regnskog ca 20 grader vid netto 0. Ökar temperaturen kommer mer kol att förloras.

Question 25

Boreal forest kol framtid

Answer 25

Medel runt 10 grader. I framtiden kommer man fortfarande lagra in mer kol än vad som släpps ut.

Question 26

Kol och temperatur

Answer 26

Temperatur: respiration (nedbrytning) kommer öka eftersom temperaturen ökar. Fotosyntesen ökar ett tag till ca 15 grader, sedan går det ner. Nettoeffekt blir att man ökar inlagring av kolsänkan med temperatur till ca 15 grader, sedan sjunker det.

Question 27

Koldioxid atmosfär över ett år

Answer 27

Ingen fotosyntes på vintern, men alltid respiration. Det gör att det byggs upp koldioxid i atmosfären under vintern.

Question 28

Hur påverkar vi kvävebalansen?

Answer 28

Börjar odal ärtväxter och ris 4500 fkr, mer kvävefixering.
Får det lite bättre. Håller i sig till 1900-talet, man kan skapa ammonium som man använder som gödsel, mer kväve i ekosystem, mycket mer mat. Naturlig kvävefixering konstant, mänsklig har gått om denna under 1900-talet.
Börjar använda mer högenergiprocesser som gör tillräckligt med energi för att ha sönder kväve från atmosfären.

Question 29

Varför är det dåligt med kväve?

Answer 29

Mer kväve gör att växterna växer mer, kan kanske då ta upp mer koldioxid. Men även mikroorganismerna får mer kväve, och bryter ner saker snabbare. Netto kol är osäkert.
Mer kväve genom hela processen, mer genom leaky pipe. Osäkra effekter.
Genom mer kväve har vi byggt in mer kol, men vi får mer lustgas i atmosfären. Lustgas har 300 ggr större effekt i atmosfären än koldioxid.

Question 30

Nitrogen cascade

Answer 30

Atmosfärsprocess, terrestra och vattenprocesser hänger ihop. Extra kvävemolekyler måste gå igenom alla processer innan det blir N2. Tusentals reaktioner. Det är mycket färre steg för kolmolekylerna.

Question 31

Miljöproblem förändringar i kvävets kretslopp

Answer 31

Övergödning, syrebrist på havsbotten, toxiska luftföroreningar, försurning, nitrat i dricksvatten, lustgasbildning, misskörd vid kvävebrist.

Question 32

Hur påverkar vi kol kretsloppet?

Answer 32

Vi släpper ut koldioxid sedan vi började använda förbränningsmotorer.

Question 33

Personliga val för att minska påverkan

Answer 33

Skaffa färre barn, ha inte bil, flyg mindre, köp grön energi, ät växtbaserat, tvätta i kallt vatten, återvinn, häng kläder på tork, använd led-lampor.

Question 34

Fosforcykeln

Answer 34

Essentiellt för fotosyntes, ingår i protein.
Växter tar upp fosfat via rötter. Intern cykel med kompostering, en del läcker ut till vatten. Det som inte används internt blir sediment på botten, blir bergskedjor, vittrar, åker in i cykeln igen.
Får det från gruvor, vittring, guano.
Finns nästan ingen gasform, ingen atmosfärscykel.

Question 35

Fosfor och svamp

Answer 35

Växtrot kan ta upp nitrat på 40 mm avstånd, men bara 1 mm från fosfat. Det blir mycket jobbigt att ha så mycket rötter. Kommer istället från symbios med svampar som har mer mycel och letar upp fosfatet. Får glukos i gengäld.

Question 36

Fosfor mänsklig påverkan

Answer 36

Skog och mark användning. Hur mycket vi tar ut via gruvdrift. Hur mycket vi läcker ut när vi dränerar mark mm.

Question 37

Var släpps fosfor ut

Answer 37

Vid berg. Ingenting vid öknar. Shielding effect: när berg har vittrat tillräckligt mycket kommer det inte in vatten och kemikalier som kan vittra på det som ligger under. Starkt vid tropiska regnskogar, lite vid polarområdena.

Question 38

Tillverkning av P gödsel

Answer 38

Ökat mycket sedan den industriella revolutionen. Guano och fosforrika bergarter. Börjar idag minska på fosfor-innehållet för vi redan har hällt ut mer än vad växterna kan ta upp på många ställen.

Question 39

Ökad fosfor problem

Answer 39

Stora övergödningsproblem. Algblomning, igenväxta sjöar. Behövs kväve också. Finns redan så mycket kväve och fosfor adderat till systemet, att det inte hjälper att sluta släppa ut en komponent. Måste minska utsläpp av båda.

Question 40

Svavelcykeln

Answer 40

Svavel i atmosfär från vulkaner, från damm, biomassa (förbränning, restkomponent) och framför allt vår egen tillförsel. Förråd för svavel (sjunkande): berg, havsvatten, organiskt material, terrestra växter, atmosfär.

Question 41

Svavelcykel och miljöproblem

Answer 41

Svavelnedfall från atmosfären beror till stor del på fossilt bränsle. Kan bli försurningsproblematik, framför allt under 80-talet. Puls av surt vid snösmältning, dödar insekter vid bäckar.

Om vi tar bort allt från skörd, skövlar allt vid skogsbruk, så lämnar vi inte kvar någon svavel, bli obalans mellan joner i marken. Växer sämre.

Vid syrefattiga områden skapas sulfid, giftigt.

Svaveldioxid i atmosfär bildar aerosoler med ammonium, speglar ljus, gör det kallare.