:: OSEL.CZ :: - Nový zdroj globálního dusíku
Nový zdroj globálního dusíku  
Klimatické předpovědi už déle než sto let vycházejí z předpokladu, že veškerý dusík na Zemi, který je rostlinám k dispozici, pochází z atmosféry. Teď nám američtí výzkumníci naší dlouho tradovanou představu zbořili. A protože dostupnost dusíku je stěžejní pro ukládání uhlíku, nejspíš se brzo dočkáme změn v prognózách klimatu.

Houlton, Benjamin Z., profesor na UC Davis, ředitel John Muir Institute of the Environment, první autor studie. Kredit: UC Davis.
Houlton, Benjamin Z., profesor na UC Davis, ředitel John Muir Institute of the Environment, první autor studie. Kredit: UC Davis.

Ve studii, která vyšla minulý týden v časopise Science, se uvádí, že až 26 procent dusíku v přírodních ekosystémech pochází z hornin. Přeloženo do lidštiny to znamená průšvih, neboť s více než čtvrtinou dusíku vstupujícího do globálního půdního systému, stávající modelování vývoje klimatu neuvažovalo.

 

Podle autora studie Bena Houltona, profesora na UC Davis, jsou jejich výsledky v rozporu s dosavadním paradigmatem, na jehož základě vznikaly environmentální vědy. Odhalený zdroj dusíků mění náš pohled v mnoha směrech. Například na lesy i travnatý pažit, neboť díky z podloží uvolňovanému dusíku mohou absorbovat a ukládat více emisí CO2 z fosilních paliv, než kolik si kdo dosud uměl představit.

 

Proč se nyní začalo mluvit o přepisování učebnic ekologie?

Aby ekosystémy byly schopny absorbovat znečištění oxidem uhličitým, potřebují k tomu dusík. Pochopitelně, že i další živiny, ale množství dusíku se považovalo za limitní. Když se teď provalilo, že velké množství dusíku pochází z hornin, vrhá to na přírodní ekosystémy zcela nové světlo. Odhady, kolik jsou boreální lesy schopny pojmout oxidu uhličitého, se tím pádem ukazují být značně podhodnocené. Ředitelka divize biologie životního prostředí Kendra McLauchlanová uvádí dvě věci, v nichž učební texty, ze dne na den, zastaraly. Neuvádějí například, že by rostliny mohly využívat dusík ze zvětralých hornin. Za zdroj dostupného dusíku označují jen atmosféru, případně v půdě uložený dusík, který ale také měl pocházet jen z rozkladu organických látek. Na nynější nový poznatek ještě nestačila zareagovat ani Wikipedie.

 

Objev hornin v Severní Kalifornii uvolňujících dusík zásadně mění představy o tom, kde se bere dusík v atmosféře. Kredit: Scott Morford / UC Davis
Objev hornin v Severní Kalifornii uvolňujících dusík zásadně mění představy o tom, kde se bere dusík v atmosféře. Kredit: Scott Morford / UC Davis

Americké výzkumníky k objevu dovedly stromy v Klamathských horách severní Kalifornie. Obsahují totiž velké množství dusíku. Měření ukázala, že ho získávají z podložní horniny, která eroduje a zvětrává. Geologové v hantýrce hovoří o „zvětrávání dusíku“. K takové formulaci ale chemikové brzo začnou mít výhrady. Spoluautor studie Scott Morford, který se terénního výzkumu účastnil, hovoří o množství uvolňovaného dusíku, které v produkci rostlin má představovat až celou čtvrtinu. Na celé zemi by uvolňování z podpovrchových hornin mělo představovat 19 až 31 teragramů dusíku (milionů tun dusíku).

 

Nový poznatek se dotkne celé řady oborů. Hnojení dusíkem se totiž dotýká potřeby zajistit dostatek potravin pro množící se lidstvo a v zemědělství a jeho fortifikace hraje čím dál tím větší roli. Ne všichni se ale na hnojení dusíkem dívají jako na „živinu“ pro rostliny. Pro klimatology to je znečišťující látka a jejich snahou je hnojení omezit. Z hnojiv se totiž dusík  uvolňuje v podobě oxidu dusného a ten je 300krát účinnější skleníkovým plynem, než obávaný CO2. N2O je navíc záludný, prostupuje do stratosféry a ve výšce okolo 25 kilometrů, za přispění slunečního záření, ničí ochranou ozónovou vrstvu a jeho molekuly tam mají škodit 130 let.

 

Spoluautor Scott Morford při práci v terénu při níž vyšlo najevo, že zvětrávání hornin je významný zdroj dusíku, který rozhoduje o koloběhu uhlíku na Zemi. Kredit: Scott Morford
Spoluautor Scott Morford při práci v terénu při níž vyšlo najevo, že zvětrávání hornin je významný zdroj dusíku, který rozhoduje o koloběhu uhlíku na Zemi. Kredit: Scott Morford

Geologům se jejich nynějším objevem podařil husarský kousek. Rostlinářům odhalili viníka, který jim už delší dobu dělal zmatek v bilancích. Pletiva kytiček už delší dobu signalizovala, že hromadí více dusíku, než kolik ho teoreticky mohou získávat ze vzduchu. Odhalení má vedlejší efekt - zemědělci a průmysl už v průšvihu znečišťovatelů dusíkem nejedou sami. Je tu další mocný hráč na poli „oteplování“. A je to protivník, s nímž nebude lehké zatočit. Jednak proto, že toho o něm  zatím moc nevíme. Jen to, že uvolňování dusíku zvětráváním nebude všude stejné. Studie uvádí, že velké oblasti Afriky budou na tento zdroj dusíku skoupé, ale severní zeměpisné šířky si to zase mají vynahradit.

 

Dosavadní představu o koloběhu dusíku v přírodě bude nutné přepracovat. Kredit: Johann Dréo,Wikipedia
Dosavadní představu o koloběhu dusíku v přírodě bude nutné přepracovat. Kredit: Johann Dréo,Wikipedia

Je tu ale ještě něco zarážejícího

Velkými producenty dusíku mají být i horské oblasti. Například Himaláje, nebo Andy. Tam se přitom nejedná o zatím zmiňované zvětrávání hornin a uvolňování dusíku následkem povětrnostních vlivů. Konečný dusíkový účet v horských oblastech nám tedy  budou vystavovat horotvorné pochody. Při mocných dějích se rovněž má uvolňovat velké množství dusíku. Kolik, to se nyní výzkumníci budou snažit zjistit.

 

Nejde jen o horniny v Americe. I z vápencových skalních věží Gunung Mulu na Borneu jsou rázem klimatičtí zloduši zhoršující klima planety. Kredit: Paul White, Flickr (Creative Commons).
Nejde jen o horniny v Americe. I z vápencových skalních věží Gunung Mulu na Borneu jsou rázem klimatičtí zloduši zhoršující klima planety. Kredit: Paul White, Flickr (Creative Commons).

Zamyšlení

Konsensus tisíců expertů sdružených okolo IPCC vychází mimo jiné z předpokladu, že v dobách globálního oteplení v eocénu se koncentrace CO2 měla pohybovat někde okolo hodnoty 2000 ppm. V loňském roce ale pracovníci z Dartmouth College a University of Louisiana upozornili, že taková představa je nejspíš špatná a upozornili na to v časopise Earth and Planetary Science Letters. Jejich závěr je, že se klimatologové nejspíš s koncentrací CO2 „sekli“ až o 50 %. Tato informace v přetlaku jiných zpráv zapadla. Není ale na škodu si ji nyní připomenout, a to přesto, že se výzkumníci z východu USA věnovali zcela jinému skleníkovému plynu.

Pokud nyní mají pravdu i jejich západní kolegové z Kalifornie, tak už nejde jen o CO2, ale v dosavadních předpokladech koloběhu dění na Zemi nám začala „lítat v luftu“ možná i celá čtvrtina dusíku. Z obojího začíná tak trochu mrazit - kolik asi podobných  zásadních neznalostí se ještě objeví? A na jakých základech stojí onen, tak často skloňovaný, konsensus klimatologů. Jakou vypovídací schopnost mají předpovědi klimatu na stovky a tisíce let, když se ukazuje, že základem prognóz jsou modely krmené vstupními daty, z nichž některé mají padesátiprocentní chybu?


Závěr

Jen aby teď správce prázdných státních pokladen nenapadlo zavést daň i na snižování dusíku v atmosféře. A když, tak aspoň aby se klimatičtí inženýři nezačali snažit kontinentům bránit v jejich hrátkách na přetlačování.


Literatura

B.Z. Houlton el al., "Convergent evidence for widespread rock nitrogen sources in Earth's surface environment," Science (2018). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aan4399
Kat Kerlin: UC Davis News
Ying Cui, Brian A.Schubert.: Atmospheric pCO2 reconstructed across five early Eocene global warming events. Earth and Planetary Science Letters (2017) doi.org/10.1016/j.epsl.2017.08.038 UC Davis

Datum: 10.04.2018
Tisk článku

Maturitní otázky - ekologie - Mudrych Karel, Mudrychová Jitka
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 129 Kč
cena: 108 Kč
Maturitní otázky - ekologie
Mudrych Karel, Mudrychová Jitka
Související články:

Po přidání živin do ekosystému se uhlík....?     Autor: Josef Pazdera (07.03.2015)
(Eko)logické zemědělství I     Autor: Jan Kašinský (21.03.2016)
(Eko)logické zemědělství II     Autor: Jan Kašinský (23.03.2016)
Dovezená dřevní hmota nahrazuje uhlí nejen v Dánsku     Autor: Vladimír Wagner (13.02.2017)
Zemský ráj to na pohled IV     Autor: Jan Kašinský (09.03.2017)
Zemský ráj to na pohled - dodatek     Autor: Jan Kašinský (15.03.2017)
Amazonský prales produkuje tolik metanu jako všechny oceány dohromady     Autor: Josef Pazdera (16.12.2017)



Diskuze:

objev Ameriky bo je úplně mimo

Jenda Benda,2018-04-16 18:23:41

Dle mě z hornin toho moc nezvětrá.A když už by to "zvětrávalo" tak povětšinou schválně podobně mechům. To co se popisuje v článku je dle mě "podzemní cyklus" dusíku.O mršiny a výkaly je zájem.
Většina vyšších rostlin neumí pracovat s horninami, na to používají houby.A cykleju spousta dusíku v tomhle hmyzo-houbo světě. Bohužel si ho systematicky ničíme, nechápeme vůbec nic :(

Odpovědět

No nevím jak by mohl

Mojmir Kosco,2018-04-12 23:38:55

Tento objev cokoli změnit z hlediska klimatických modelů především proto že ty vycházejí z CO2 a ten je hlavně uvolňován z uhlí a ropy .a když se podívám do tabulek zjistím že uhlí obsahuje 1.4 pro. N a ropa až 2 pro N zatimco dřevo pouze 0.1 pro.z hlediska zemědělství je to rovněž na prd. Zem plodiny využívají půdní horizont do 20 max 40 cm a tam se živiny z matecne horniny nedostanou , pod tím je udusaná deska .a pokud vím tak
Vinaři ani sadari natož lesníci dusíkem neprihnojuji to vime dávno že N dodá u těchto trvalých porostu mateční hornina.mozna tedy přičíst ke klimatickým modelům další zdroj skleníkového plynu?

Odpovědět


Re: No nevím jak by mohl

Jan Haberle,2018-04-16 15:15:21

Plodiny určitě využívají půdu do větší hloubky, u běžných jednoletých druhů počítejte klidně max. 1-2 m, víceleté druhy, réva, chmel atd. i daleko více. Těch vašich 20-40 cm je snad ředkvička nebo rychlený salát. Udusanou deskou asi myslíte utužené podorničí, to ale není zdaleka všude a nějaké kořeny se skrz zhutnělou spodinu dostanou hlouběji, jinak byste toho na polích moc nevypěstoval. Také o hnojení v sadech a na vinicích by bylo dobré si něco přečíst, zdrojů je dost.

Odpovědět

Problém fixace dusíku

Pavel Brož,2018-04-11 23:15:05

Osobně si na rozdíl pana Štolce níže nemyslím, že rovnováha mezi dusíkem v atmosféře a nově zjištěným zvětráváním dusíku vyžaduje nějaký zvláštní mechanismus. Nepřehlédnutelnou a dosti podstatnou součástí koloběhu dusíku je jeho koloběh v oceánech. Část dusíku se tady zcela přirozeně deponuje na dně v tělech uhynulých organismů (kde díky deskové tektonice koluje mezi oceánským dnem a kontinenty s periodou cca 200 miliónů let), část z něj se opět extrahuje denitrifikačními baktériemi, část z dusíku deponují mořští ptáci v ohromných sedimentech guana na kontinentálním povrchu. Je dost iluzorní myslet si, že sumární bilanci všech těchto i dalších toků známe s přesností výrazně lepší než 50 procent. Vysvětlete mi prosím, kde vidíte problém v tom srovnat příjem a výdej atmosférického dusíku?

Odpovědět


Re: Problém fixace dusíku

Josef Hrncirik,2018-04-12 08:57:41

Američtí vědci chtěli udělat radost Doníkovi vědeckým potvrzením neškodnosti emisí CO2.
Prý se snadno i bez hnojení zabuduje do biomasy. Prostě to stačí pohnojit šutrama.
Protože oproti 330 ppm CO2 před 100 lety nyní máme 400 ppm, stromy i obilí rostou cca 400/330=1,21x rychleji a hlavně budou 1,21x větší, aby naakumulovaly 1,21x více uhlíku.
I humusu bude 1,21x více.
Jestliže geologické ukládání a uvolňování uhlíku je pomalejší než antropogenní, potom pomalejší je i uvolňování aktivního NH3 v nepatrné míře vázaného na anaerobně uložený fosilní uhlík.
Navíc při vysoké teplotě v kůře se N redukovaný může oxidovat na stabilní neaktivní elementární N2.
Jsou isotopické důkazy, že N v atmosféře má jiné složení (původ, zdržení) než N v hlubinných horninách ?FeNx v jádře?
Mám dojem, že byly i hypotézy o anorganickém původu nejen CH4, ale dokonce i ropy.
Rovnice CO2 + H2O + Fe či FeO = Fe3O4 + CH4 či (C8H18) nejspíš funguje.
Aktuální diference 400-330=70 ppm CO2 vlastně tlačí 0,000 07*100 000 Pa = 7 Pa = 7 N CO2/m2 = 0,7 kg CO2/m2 = 0,7 kg CH2O/m2= 7 000 kg sušiny/ha = + min. dalších cca 70 q sena/ha ?tj. +7q obilí či kukuřice k dobru a zbytek do bioplynu!

God make America Great a Gain!

Odpovědět


Re: Re: Problém fixace dusíku

Pavel Brož,2018-04-12 23:41:51

Pane Hrnčiříku, kteří vědci a čím a komu dělají radost je na dlouhou debatu, myslím, že se oba shodneme na tom, jaký skvělý byznys se točí kolem všeho klimatického, uhlíkovými povolenkami počínaje a dotacemi na obnovitelné zdroje energie konče. Mimochodem, nejsem příznivcem Doníka ani Putíka ani kteréhokoliv jiného potentátíka, ani zahraničního ani tuzemského. Pojďme se ale raději pohádat o číslech, s těmi Vy přece umíte pracovat velmi dobře, a nebude mi činit problém, když mi cokoliv vyvrátíte či opravíte – velice dobře vím, že chemii rozumíte mnohem lépe než já, budu to brát jako příležitost se něco přiučit.
Jádrem mého tvrzení je pouze poukázání na to, že stěží máme kvantifikovány podstatné části koloběhu dusíku s natolik velkou přesností, abychom do našich hrubých odhadů nedokázali zakomponovat údajných 26 procent nově zjištěného příjmu dusíku, aniž bychom přitom ohrozili stabilní koncentraci dusíku v atmosféře. Pojďme to trochu přiblížit v číslech.
Podle např. německé verze wikipedie zde: https://de.wikipedia.org/wiki/Photosynthese (druhý odstavec sekce Bedeutung) je tvořeno v oceánech cca 55 miliard tun organické sušiny ročně, zatímco terestriálně 120 miliard tun sušiny ročně. O přesnosti těchto čísel si každý může myslet svoje, osobně jsem přesvědčen, že za to, že to nemůže být o půlku více nebo méně určitě nikdo hlavu na špalek nedá. Nicméně přenesme se přes to a berme tato čísla jako jakýsi výchozí odhad. Mimochodem, celkový objem oceánské biomasy je prý pouze dvě promile z globální, ale dohání to prý mnohem rychlejším „obratem“, což aspoň hrubě dává smysl když přihlédneme k tomu, že životnost fytoplanktonu je nesrovnatelně menší než životnost vyšších rostlin.
V organické sušině je hmotnostně průměrně cca polovina uhlíku a méně než desetina dusíku – např. pokud to bereme podle lidského těla, tak pokud odpočteme vodu, tak ve zbytku je 50% uhlíku a 8,5% dusíku. Všechny živé organismy od bakterií po ty vyšší se skládají ze stejných dvaceti esenciálních aminokyselin, jejichž procentuální zastoupení se sice druh od druhu může měnit, nicméně nějaké řádové výchylky ve výsledném zastoupení prvků čekat nelze (snad s výjimkou druhů budujících si schránky a opory, jako jsou koráli atd.). Předpokládejme, že na oceánskou organickou sušinu můžeme zhruba aplikovat stejný podíl dusíku, tj. oněch 8,5 procent.
8,5 procent z 55 miliard tun je 4,7 miliard tun dusíku, který se ročně protočí v oceánské biomase. Nyní přijdou otázky: víme dostatečně přesně, jaká část fytoplanktonu se zkonzumuje vyššími stupni potravního řetězce, a jaká část se místo toho neužitečně utopí na dně? Nějaká část se bezesporu utopí, protože žádný potravní řetězec není bezeztrátový.
V článku se hovoří o dodatečných 19 až 31 teragramech nově objeveného dusíku ze zvětrávání hornin ročně. Což je 19 až 31 miliónů tun dusíku, a nyní to prosím porovnejme s oněmi 4,7 miliardami (miliardami, ne milióny) tun dusíku, které se ročně protočí v oceánské biomase. Jinými slovy, jenom v oceánské biomase se protočí ročně 152 až 247 krát více dusíku, než je mohutnost onoho dodatečného zdroje. Má to být tedy tak, že necelé jedno procento protočeného dusíku nejde vstřebat byť jenom v rámci pohřbívání oceánské biomasy? Mimochodem, množství oceánské biomasy, která je ročně pohřbívána na dně, neznáme ani řádově – dá se snadno spočítat, že i kdyby se pohřbívala polovina veškeré oceánské produkce ročně, tak tato biomasa vytvoří každý rok na oceánských dnech vrstvičku cca setinu milimetru tlustou, tj. za milión let by to dalo pouhých deset metrů (mimochodem, o hlubokomořských sedimentech je pěkné povídání zde: http://geologie.vsb.cz/Sedimentologie/textova%20cast/sedimentacni%20prostr/Hlubokomo%C5%99sk%C3%A9%20sedimenty.htm#hemipelagicke).
Ohledně denitrifikace, s tou mám dokonce jako bývalý dlouholetý akvarista i praktické zkušenosti. Denitrifikačním bakteriím vyhovuje studená voda a stejně tak i nepřítomnost světla, tu dokonce vyžadují – nemají ale rády velký tlak, což Vám potvrdí i v kterékoliv čističce vod, tedy aspoň v těch, kde pracují s denitrifikačním cyklem. Pokud se např. pokusíte denitrifikaci „urychlit“ intenzivním protlačováním vody skrze nějaké médium, tak denitrifikační procesy spolehlivě zastavíte. Intenzitu denitrifikačních procesů probíhajících na dnech oceánů v mrtvé biomase pokud vím nezkoumal ještě nikdo – opravte mě pokud se pletu. Množství dusíku, které by se tedy teoreticky mohlo uvolňovat díky bakteriálním procesům probíhajícím v několikakilometrové hloubce (mimochodem při tlaku, při němž N2 netvoří bubliny, ale je ve vodě rozpustný), je tedy možno dle libosti cucat z palce podle přání zadavatele.
Mimochodem ale v článku se mi zdá být jistá nesrovnalost – píše se tam o oněch 19 až 31 teragramech zvětrávaného dusíku ročně, což je zanedbatelný zlomek z dusíku ročně protáčeného v biomase (pouhých několik promile globální biomasy). Zároveň se tam píše o až 26 procentech preindustriální terestriální dusíkové bilance (soudě dle abstraktu zde http://science.sciencemag.org/content/360/6384/58), čemuž nerozumím. Nicméně i kdyby to bylo opravdu těch 26 procent terestriálního ročního obratu dusíku, tak si pořád myslím, že neznáme kvantitativně toky dusíku s takovou přesností, abychom mohli definitivně vyloučit, že těch 26 procent se nevleze do těch našich nepřesností.
Jak říkám, budu rád, když má čísla opravíte. Moje otázka zní, jestli kvantitativně známe toky dusíku s takovou přesností, aby se dalo vyloučit nacpání nově objeveného zdroje dusíku do stávajících nepřesností. Já tvrdím, že tak přesně ty toky dusíku kvantifikovány ještě nemáme, abychom to mohli vyloučit.

Odpovědět


Re: Re: Re: Problém fixace dusíku

Josef Hrncirik,2018-04-13 10:23:24

Díky za čísla a náměty k zamyšlení.
"Nový zdroj globálního dusíku" příliš rychle a nejasnými pojmy skáče po neoraných polích geologie, a ekologie, které mě vlastně ani příliš nezajímají a jejichž fakta pochopitelně neznám.
Nedávno zde byla zmínka o diamantech běhajících z hloubky ?až 300 km ?během doby 100 My , tj. rychlostí cca 3 mm/ya. Pravděpodobně si to pamatuji špatně.
Navíc je rozhodující jaký podíl z celkové plochy kůry ?takto či podobně běhá.
Diamanty pravděpodobně vznikly z biogenního C a mají v sobě i stopy biogenního N a vše je izotopicky proměřeno. Vědci potřebují získat čárky do kolonek.
Snadno naletím na vše, co mi geolog či ekolog řekne.
Když mi řekne, že v OH skupinách žhavých silikátů pod tlakem je v zemské kůře více vody než v oceánech, tak mu věřím a děkuji.

V žádném případě jsem nereagoval na Vaše fakta či názory, možná jsem to jen provokativně hodil pod Vás, abych se dozvěděl něco rozumného.
Čísla neznám, natož abych je vyhledával.
Obvykle je promptně a správně dodá pan Florian.
Produkce biomasy jsou asi poměrně spolehlivé.
Méně přesná a asi velmi proměnlivá lokálně i časově jsou data o akumulaci (vlastně rozkladu a metodě "pohřbívání", natož "ZmrtvýchVstávání" (např. diamantů).
Pochopitelně ani netuším, kde je v Kosmu ten dusivý dusík schován.
Skeptici říkají, že v Zyklone B, optimisté že prý jen v cyanogene.
Praví Vědcové v tichosti v závětří připravují superexplozivní metalický Nx.
?Naftotvorného sedimentu sice za My vznikne možná jen 10 m, ale počkejme si 20 dB a hned je toho km.
Opatrně se dá asi jen vsadit na ustálenost koloběhu (pokud asi nejde jako naschvál přimo o CARBON či DEVON, ale upřímně řečeno používám to pouze jako slovní mlhu.
Akumulovaného N je asi nesmírné množství minimálně řekněme cca jako 1%
?fotosyntetického O2. ?který O2 je však fotogenický? Kdyby všechen, pak odhad pro akumulovaný N v N/m2 by byl cca 100 000Pa*0,21 *?0,01=210 N N/m2= cca 21 kg vázaného N/m2 ze mě koule. Jak rychle a v jaké formě zvětrává ví jen Akbar, který Nám ho slitovně dočasně propůjčil.
V biologickém materiálu je N redukovaný.
Anaerobně se rozkládá nakonec až na NH3.
NH3 se biogenně dá O2 oxidovat na N2 mizící z cyklu, ale i přeoxidovat na NO2- či NO3-.
Rostliny prý přijímají jen tyto N anionty, NH3 až po oxidaci ?bakteriemi.
V anaerobních podmínkách (hlavně v dělové hlavni) umožňuje NO3 dýchání nejen střelného prachu; tj. ?exoergodení děje i biosystémech. Ve skutečné nouzi jsou dýchány i sírany a redukovány na sirníky. NH3 oxidují jako zdroj energie rády nejen bakterie, ale i denitrifikační teroristé, často přímo na svých tělech. Tuto denitrifikaci tlak určitě podporuje a vysoká tlak i světlo při ní vzniká.
Na nespolehlivost analýz a toků a tedy hlavně dynamiky akumulací se URČITĚ můžeme spolehnout (stejně jako na relativně ?malý tok diamantů na povrch ČR).
Bylo bi mi ale divné, kdyby se denitrifikační reakce v hlavni (ale i v kalu) daly zastavit zvýšením tlaku i o 10 kbar. Pochopitelně reakce je podporována nízkým tlakem (chemickým potenciálem) v bublinkách dusíkového šampusu, ale úplně stejně působí i naředění dusíkového roztoku.
Směr této redox reakce je dán velkým množstvím energie uvolněné při vzájemném redox ději. Za války prý ?VW zkoušel pohánět autobusy NH3. V USA mu to prý nechtějí povolit, prý kvůli emisím. Základní reakce výroby NOx je spalování NH3.
Furt po něm chtějí aby do spalin plýtval palivem NH3, aby se z výfuku nevalil hnědý germánský hnus. Prý se NaTO vykašlou a nandají jim tam močovinu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Problém fixace dusíku

Pavel Brož,2018-04-13 12:52:44

Co se týče toho negativního vlivu tlaku na tu denitrifikaci, tak souhlasím, že je to divné, možná že to není tlak sám o sobě, který to zastaví. Sám jsem marně experimentoval s denitrifikačními filtry mnoho let, než jsem pochopil, že cesta k úspěchu vede v napodobení těch procesů přesně tak, jak probíhají v přírodě. Zrušil jsem filtraci a místo toho zřídil odkaliště, ve kterých se tam kal volně odkládal, a během vyzrávání se proplynovával bublinkami dusíku a sirovodíku, stoupal k hladině a zase klesal dolů. Později jsem potkal jednoho vodárenského experta, který mi potvrdil, že přesně tak to probíhá i v těch denitrifikačních čističkách, a že optimální tloušťka toho kalu je jen pár centimetrů, jinak se z něj dělá jílovité bahno, ve kterém už nic neprobíhá. Stejná jílovitá hmota vzniká při té filtraci, měřením dusičnanů se dá ukázat, že ta denitrifikace pak neběží. Zato když se to chytne v tom odkališti, tak během měsíce ty dusičnany klesnou i pod desetinu původní koncentrace (často dokonce pod měřitelnou mez).

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Problém fixace dusíku

Jiří Novák,2018-04-13 20:07:08

Jak jste odsával ten kal ze dna akvárka (předpokládám že je řeč pořád o vašich letech akvaristických)? Já měl vždycky jenom vnitřní filtry, kde jsem pravidelně pral náplně. Kamarádi mívali i vnější filtry (např. od fy. Fluval), nebo, protože to bylo v dřevních 90. letech, tak i nějaký ten domaděl z lité elementky na principu pískového filtru. Kámen úrazu (nebo spíš detrit úrazu) byl v tom, že kal se tak či onak ukládal přednostně na dně.
Ona ta naše slavná filtrace bylo spíš rozproudění a provzdušnění vody s dodatečnou funkcí odstranění malé části kalu plovoucího ve vodě.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Problém fixace dusíku

Pavel Brož,2018-04-13 21:17:15

Takhle, k akvaristice mě přivedl před více než čtyřiceti lety děda, měl tehdy krásné bohatě zarostlé akvárium bez vzduchování i bez filtrů, a úspěšně v něm rozmnožoval neonky a parmičky. Krmil málo, čas od času protrhal rostliny, odkaloval tak jednou ročně. Mé první akvárko už mělo molitanový filtr a vzduchování, úspěšně se mi v něm rozmnožovaly akary modré a jednou dokonce kančíci příčněpruhovaní (Cichlasoma nigrofasciatum, i když dnes už se to vlastně jmenuje jinak). Vodu jsem měnil měsíčně, odkaloval spíše praním toho molitanu, zvonem tak jednou za čtvrt roku.
Když jsem se k akvaristice později vrátil, byla už jinde, všude nabízeli různě rafinované filtry, začínal jsem s vnitřními, postupně přešel na vnější, až jsem skončil u pětilitrového (protože podle prodavače s tím se prý už vůbec nikdy nebudu muset o čištění akvária starat). Začal jsem zjišťovat, že s veškerou tou technikou se kupodivu rybám ani rostlinám nedaří lépe, ba naopak, a že práce kolem údržby akvárií je paradoxně pracnější, než v těch dřevních dobách. Prostě už mě nebavilo to kýblování kolem akvárek, která se mi doma postupně namnožila, a začal jsem přemýšlet o tom, jak funguje v přírodě. Jako vodák jsem si uvědomoval, že v přírodě existují aerobické úseky, kde se zbytky organické hmoty oxidují postupně až na dusičnany, ale i anaerobické úseky (typicky voleje na řekách), kde když člověk píchne pádlem do dna, tak vystoupají lehce smradlavé bublinky sirovodíku. Protože nějaké malilinkaté povědomí o chemii přece jen mám, předpokládal jsem, že spolu se sirovodíkem by tam mohl být i plynný dusík redukovaný z dusičnanů.
Pojal jsem proto nápad přidat k akváriím, kde kvůli rybám samozřejmě musí být aerobní prostředí, ještě jednu nádrž, pokusit se v ní vytvořit anaerobní podmínky, a nechat vodními pumpami vodu pomalu protékat mezi nimi. Trvalo to ale další čtyři roky, než to začalo fungovat, protože jsem stále žil v zajetí toho, že ta voda se má v tom anaerobním stupni filtrovat. Pořád jsem si myslel, že k té denitrifikaci dochází ve dně (tak se to totiž psalo v chytrých akvaristických knihách), takže jsem zkoušel různé způsoby půdní filtrace a všemožné další věci. Výsledkem bylo vždy jen dno přeměněné ve špatně rozebratelný beton, zatímco koncentrace dusičnanů v akváriu utěšeně stoupala. Teprve po těch čtyřech letech mi to docvaklo, když jsem jel vlakem kolem jedné čistírny odpadních vod, uvědomil jsem si, že ta voda tam volně protéká a žádná filtrace tam není, jenom odkládání kalu. Vyhodil jsem z té denitrifikační nádrže veškeré přírodní dno, nechal jen skleněnou nádrž, a nechal tam ten kal hromadit, s hodně malým průtokem. Mezi hlavním akváriem a odkalištěm jsem udělal z kuchyňských sifonů dva vodní mosty, v odkališti vodní pumpa s tím nejmenším možným výkonem volně foukala vodu do ústí jednoho sifonu (řídká síťka přitom ztěžovala vracení kalu do akvária), tímto lehkým přetlakem proudila voda z odkaliště do akvária, a samospádem se vracela druhým sifonem. V akváriu jsem ústí obou sifonů opatřil košíčky, aby mi do odkaliště neproplouvali ryby - potěr se tam sice dostával, ale ten nestačil na to, aby svým pohybem ohrozil anaerobnost odkaliště. Ústí sifonu, kde proudila voda z akvária do odkaliště, jsem umístil až přímo na dno, takže kal ze dna se přirozeně nasával do odkaliště - o přemisťování kalu po dně se staralo malé hejno pancéřníčků, nakonec se všechen dostal do odkaliště a dno zůstávalo čisté, bez nutnosti ho ručně odkalovat.
Do měsíce se to samo chytlo, bez nějaké startovací biokultury. Ony ty baktérie jsou asi opravdy všude, zřejmě jim jenom stačí vytvořit vhodnou niku. Do dalšího měsíce klesla koncentrace dusičnanů z 50 mg/litr pod 5 mg/litr. Mimochodem, podle mých měření je v pražské vodovodní vodě v zimě běžně kolem 20 mg/litr, v létě i přes 40 mg/litr - Praha přitom bere vodu ze Želivky, tam by myslím neměly být moc patrné sezónní splachy z hnojení, ale kdo ví, jak to ve skutečnosti je.
Ale tohle už je minulost. Tehdejší přítelkyně si vynutila, že jsem všechna svá akvária dal pryč, rybičky a techniku rozdal kamarádům, pouze pár technických drobností jsem zatajil ve šteláři. V důchodu se k akvaristice doufám vrátím :-)

Odpovědět


Re: Re: Re: Problém fixace dusíku

Florian Stanislav,2018-04-13 15:54:00

Diskuze je hlavně o dusíku, ale fotosyntéza se mi zdá podceněná. Píšete :
" je tvořeno v oceánech cca 55 miliard tun organické sušiny ročně, zatímco terestriálně 120 miliard tun sušiny ročně. "
Komentář : to odpovídá asi 78 Gt C /rok (přepočteno na uhlík).Tato hodnota se zdá nízká, pokud si vzpomínám, tak bývají uváděny hodnoty od 90-120 Gt C/rok.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/78/Kolobeh_uhliku_cs.svg/540px-Kolobeh_uhliku_cs.svg.png
Fotsyntéza přeměňuje 121 Gt uhlíku ročně, tedy 121*(180/72) = 302 Gt sušiny glukosy (zhruba 121* (162/72) =272 Gt sušiny celulosy) ročně.
Shodně na http://earthhow.com/wp-content/uploads/2017/12/Carbon-Cycle-678x381.png
,což je údaj tvářící se že z roku 2017.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Problém fixace dusíku

Pavel Brož,2018-04-13 21:48:33

Co se týče těch odhadů biomasy, mě by opravdu zajímalo, jakými metodami jsou odhadovány, protože nalézt lze naprosto rozdílné hodnoty. Jestli mají příslušní odhadci nějakou opravdu spolehlivou metodu, anebo jestli překlopí na stůl hrnek s logrem dnem nahoru, a uzavírají sázky na to, kolik to ukáže, až hrnek odklopí, to opravdu netuším. Sám jsem kdysi narazil na údaje lišící se více než desetinásobně.
A občas lze narazit i na komicky opisované překlepy, jako např. v jinak vynikajícím článku zde: https://cs.wikipedia.org/wiki/Fotosynt%C3%A9za , kde po dlouhá léta bylo uvedeno, že "Fototrofní organismy ročně zachytí asi 10^71 kJ energie ...". Bylo to tam napsáno prostě proto, že to někdo opsal z učebnice, kde byl tento překlep obsažen, a strach z autority (kterým byl výborný biochemik) zabránil dotyčným v aplikování zdravého selského rozumu (který by jim spolu s kalkulačkou napověděl, že je to o např. 37 řádů více, než za rok vyrobí Slunce). To tady nezmiňuji proto, abych shazoval nebo zesměšňoval wikipedisty, kteří se společným úsilím zasloužili o jinak opravdu výborný článek o fotosyntéze, to zmiňuji čistě jen proto, že i takovéto absurdní chyby jsou pak řetězovitě citovány v dalších a dalších článcích a odkazech. Prostě když se kdekoliv na internetu najde jakékoliv číslo, u kterého není zřejmé nebo není uvedeno jak se k němu došlo, tak je na místě zdravý skepticismus.

Odpovědět


Re: Problém fixace dusíku

Stanislav Florian,2018-04-12 11:07:45

Nevím, ale dusíkaté sloučeniny minerální v zemské kůře jsou málo, myslím, že desková tektonika tomu nepřidá.
Složení mořské vody (podle objemu) na Zemi
Látka % Látka %
Kyslík 85,84 Síra 0,091
Vodík 10,82 Vápník 0,04
Chlór 1,94 Draslík 0,04
Sodík 1,08 Brom 0,0067
Hořčík 0,1292 Uhlík 0,0028
Dudík v mořské vodě velmi málo. V první fázi rozkaldu biomaterálu na dně oceánů by se sloučeniny dusíku měly dostávat do vody, což se děje na pevnině. V oceánu na dně může převládat anaerobní denitrifikace až na N2.
http://web2.mendelu.cz/af_291_projekty2/vseo/print.php?page=3180&typ=html
Z elementárního N2 z atmosféry vzniká blesky ( výboji) až 0,35 kg dusičnanů/ha za rok. Biologickými procesy je fixováno až 200 kg dusičnanů/ha za rok.
V aerobních podmínkách je amoniakální dusík oxidován nitrifikačními bakteriemi na dusitany a dusičnany.
V anaerobních podmínkách může probíhat denitrifikace dusičnanů na N2, N2O i NO

Odpovědět


Re: Re: Problém fixace dusíku

Josef Hrncirik,2018-04-12 22:11:18

Průmyslová fixace dusíku spotřebuje energii hlavně na získání H2 pro reakci mírně samovolnou: N2+3H2 = 2NH3.
Pro fixaci 28 g dusíku dále zabudovaného do cca 100g bílkovin je především tedy zapotřebí 3H2, které jsou v podstatě formálně nahraditelné cca i jen 1,5 C volným uhlíkem tj. cca 18 g uhlíku či 38 g cukru. Dvojnásobná množství to určitě umožní prakticky bezproblémově. Jde jen o bilanci elektronů v redukční reakci prakticky stejně silných redukovadel.
Rostliny asi z nějakého důvodu nepotřebují marnotratně dusík fixovat, i když by si to energeticky asi mohly dovolit. Biologická fixace ?200 kg NO3/ha odpovídá fixaci 55 kg NH3/ha či jen 45 kg N/ha tj. formálně jen 315 kg bílkoviny/ha neuvěřitelně málo cca 44q obilí/ha ?ale již bez bílkovin do kořínků a slámy na nastávající časy!

Odpovědět


Re: Re: Re: Problém fixace dusíku

Josef Hrncirik,2018-04-13 07:32:19

Střilel jsem čísla od boku, měl jsem pocit, že chleba bez melaminu má cca 7% bílkovin a bílkoviny cca 16 %w N.
Bílkoviny mají průměrně jen cca 17% dusíku, tj. přepočítávací faktor je cca 5,8.
Ve snaze vycházet názorně z N2 jsem to bral zhruba jako 14 a pak zapomněl, že N2 = 2*14.
Potom z nehnojeného pole ? fixujícího cca 45 kg N/ha lze fixovat max. cca 45*5,8 kg N do bílkovin. Zrno prý obsahuje cca 11% bílkovin. Zrna by tedy mohlo být maximálně
45*5,8/0,11=2370 kg/ha = 24q/ha a v koříncích ani ťuk.

Nepřekonatelným zdrojem fixovaného N jsou nukleární a zejména thermonukleární exploze, zejména v deštivé sezóně.
Vydatným zdrojem dusíku pro rostliny jsou i zbytky výbušniny a oxidů dusíku z okrajové zóny exploze a kadavéry.
Viděl jsem i psáno, že sadům prospívá čechrání půdy explozemi, zejména vyhazování neprovětraných udusaných horizontů na světlo Boží.
Nespálený TNT je prý navíc dobrý fungicid.
Skeptikové ale tvrdí, že pozitivní agrochemické výsledky jsou pouze u podřadných amonoledkových výbušnin používaných velmocemi jen na konci spravedlivých válek (ale vždy u teroristů, očividně Akbarem požehnaných).
Co NATO říkají nehnojící ukrové?

Odpovědět


Kdo Nám valí šutry do hlavy? Kolik dusíku zdarma (jak pro koho) dodaly WV emise na farmářská pole?

Josef Hrncirik,2018-04-13 08:17:55

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Problém fixace dusíku

Josef Hrncirik,2018-04-15 07:52:19

Na Ukrajině jsou prý nespravedlivě až 100 m vrstvy černozemě.
V rámci spravedlivé distribuce ?neobnovitelných zdrojů se jí prý celé vlaky aus Ost nach West odvážely. Není však mnohem racionálnější a ekologičtější odvážet jen produkci, nebo ještě lépe převádět na konto nezdaněný čistý zisk či jakési křesťanské úroky?
Kolik neantropogenního N a C tam je ale vlastně v dočasně jejich žírné černozemi průměrně pohřbeno/ha (zatím třeba i jen bez uhlí na Donbase)?
Co z těch amerických šutrů a kazet vlastně vůbec leze ven? NH3? NH2OH? ?N3- N2? N2O? NOx? ?NHNO2- ?N(NO2)2- ?a v jakých poměrech?
Jen v samotné Vietnam War je reklamovaných zmetkových "unexploded ordonance" odhadováno na 800 000 tun. To odpovídá určitě pohnojení min. 400 000 tun substance min. složení cca C2HNO2, ale spíše i CH2N2O2 určitě tedy min. s 19%w N, tj. více než v mase (cadaverech), tj. min. jde o cca 80 Gg aktivního N jen v tomto štědrém colateral zdroji.

Odpovědět

Klimax

Karel Štolc,2018-04-11 20:20:49

Využívám této příležitosti, abych upravil svůj vztah k atorovi tohoto i ostatních příspěvků. Nediskutuji s ním, protože uvádí výsledky a zjištění objevitele/ů, aby uživatele Osla s nimi seznámil. Takže výtky na nesmysly nepadají nikdy na jeho hlavu (jak se tu občas objevuje), ale na hlavu objevitele. To platí pro většinu příspěvků Osla.
Problém sequestrace CO2 obvykle je často plný účelových omylů a lží. Např. boreální lesy kumulují CO2, a tedy snižují jeho koncentraci v atmosféře..... Amazonie a zemědělství taktéž. Ale to je a není pravda. Ano - kumulují uhlík, ale všechny ekosystémy, které jsou v klimaxu, a dokonce i kulturní kácené a vysazované lesy i zemědělství, kolik CO2 fixují, tolik ho uvolní - ohněm, rozkladem, strávením. Dřív nebo později se opět veškeré CO2 z této biomasy uvolní, a to většinou do atmosféry. Pouze mohou měnit koncentraci plynů v atmosféře produkcí kyslíku pocházejícího z fotolýzy vody. Čili je zde absolutní recyklace. Pokud prales začne růst z iniciačního stadia, tak do doby, nežli se stabilizuje v klimaxu, kumuluje CO2; pokud shoří nebo shnije, zase ho uvolní. Pokud by tomu tak nebylo, rostlo by množství biomasy nade všechny meze (viz karbon). Jedinou efektivní sequestraci CO2 zajišťují organismy produkující CaCO3, jako své schránky a tělesné konstrukce: korály, perlorodky se svou perletí a perlami a pak mořský sníh, kde uhlík je konservován na dnech moří. Pak zbývají ještě špatně se rozkládající saze, případně tuha a umělé brilianty. (Ovšem je otázka, nevznikne-li nedostatek uhlíku díky fulerenovým, grafénovým a pod. uhlíkovým technologiím v budoucnu.)
S dusíkem se odehrává v biologických soustavách proces recyklace obdobně. Zdrojem uhlíku je téméř stoprocentně pro biologické soustavy atmosféra (humus není nic jiného nežli stará biomasa). Dusíkaté látky z atmosféry sysntetizují především mikroorganismy (např. hlízkové bakterie leguminóz, sinice atd.), a rovněž jej uvolňují při dekompozici zpět do atmosféry. Umělá hnojiva se syntetizují v podstatě z atmosférického dusíku, takže dekompozicí biomasy se opět může uvolnit do atmosféry. Čili, je zde opět koloběh - problémem je forma: N nebo NH4 nebo NOx. Pokud však se uvolňuje dusík i z hornin, pak se v systému zvyšuje jeho množství. Ale i CO2 se dostává do atmosféry tektonickou činností.... kromě fosilního CO2 z uhlí a ropy.
Závěr:
Zjištění je zajímavé, ale nevysvětluje, proč se koncentrace dusíku a zejména NOx v atmosféře přitom téměř nemění. Zdá se, že existuje mechanismus (jako u CO2) sequestrace dusíku a nastavení rovnováhy. Jaký?

Odpovědět


Re: Klimax

Florian Stanislav,2018-04-11 22:24:04

Wikipedie heslo hornina :"Horniny jsou heterogenní přírodní látky, jež tvoří zemskou kůru. Skládají se z různých minerálů, někdy i organických složek".
Sloučeniny dusíku se uvolňují z organických látek z půdy, což při troše dobré vůle můžeme chápat jako zeminu nebo horninu.
https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/figures/observed-trends-in-the-kyoto-gases-1
od roku 1900 vzrostlo ppb N2O asi 2x.
http://gnosis9.net/snimky/wmo-2017-n2o-koncentrace-1984-2016.png
od roku 1984 roste N2O asi o 0,5-1% ppb/rok
Takže jak je v článku : N2O vlivem hlavně dusíkatých hnojiv roste. Přímý vliv na skleníkový efekt od N2O je mírně kompenzován tím, že ve stratosféře snižuje rovněž skleníkový ozon.
Vázání CO2 ve vápenci jako CaCO3 se v další rovnováze s reakcí s SiO2 v hloubce zemské kůry, vzniká CaSiO3 + CO2, který se uvolní do vulkanických jevů.Rychlost přeměny CO2 geologická je zhruba 200x pomalejší jak biochemická ( fotosyntéza a dekompozice). Vulkanického CO2 je méně jak antropogenních emisí CO2.
Jestliže třeba vlivem většího množství jinak deficitních sloučenin dusíku ( nitráty, amoniakální dusík) vyrostou místo dvou stromů tři stromy, tak to rovnováhu CO2 ovlivní snad krátkodobě, dlouhodobě se za 100 let rozloží 3 stromy místo dvou a je to stejné. To by musela biomasa růst trvale. Trvale roste leda betonizace krajiny, která fotosyntéze ubírá prostor.

Odpovědět


Re: Re: Klimax

Josef Hrncirik,2018-04-15 08:07:12

Kapitál zdá se, nenechá ekonomicky ztrátově ukládat uhlík do biomasy dalších Bělověžských Pralesů.
Sub specie aeternitas je ekologické ukládání uhlíku do dřevostaveb se sádrokartonovými příčkami na dobitých územích jen Dočasné, do první dobře provedené požární bouře.

Odpovědět

Nový zdroj?

Jan Kavalír,2018-04-11 10:42:13

Pokud se skutečně část dusíku dostává do koloběhu z hornin (zřejmě sedimenty s uloženou organickou hmotou???), není to nic nového, ale děje se tak po miliony let a na bilanci oxidů dusíku v atmosféře (skleníkový efekt) to nemůže mít žádný vliv.

Odpovědět


Re: Nový zdroj?

Jiří Novák,2018-04-11 11:14:53

Jestliže nám horniny zvětrávají víceméně konstantní rychlostí (a nevidím důvod, proč by rychlost být konstantní neměla), tak kde se potom berou výkyvy CO2? A kde se vzal tenhle nárůst za posledních 200 let?
https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_dioxide_in_Earth%27s_atmosphere#/media/File:Carbon_Dioxide_400kyr.png
Buďto se horniny s dusíkem rozpadají stonásobnou rychlostí oproti "normálu", což dosud nikdo nepozoroval, nebo člověk vypouští stonásobně víc CO2, než veškerá sopečná činnost dohromady. Což je ověřený fakt.

Odpovědět

Otázka

Palo Fifunčík,2018-04-11 10:06:41

Kedže nie som geolog dovolím si otázku /laickú/ ako sa dostal dusík do hornín ???

Odpovědět


Re: Otázka

Pavel Hudecek,2018-04-11 14:29:59

Skoro všechny prvky, co máme na zemi, byly před tím součástí zárodečné mlhoviny, ze které naše soustava vznikla. Nejpozději při vzniku slunce začalo působit UV záření, které usnadňuje vznik oxidů dusíku. A ty oxidy jsou zas slušné žíraviny, které z kdečeho udělají dusíkaté sloučeniny. Takže bych očekával, že dusík byl v horninách dříve, než vznikla země.

Odpovědět


Re: Re: Otázka

Josef Hrncirik,2018-04-11 21:59:18

Všechny dusičnany jsou ve vodě velmi dobře rozpustné.
Prý v Chile (Acatama) jsou ložiska ledku vzniklá ukládáním NOx vzniklého UV zářením v horních vrstvách atmosféry a deponovaná po reakci s běžnými horninami jako chilský ledek NaNO3. Překvapující je proč to není spíše běžnější Ca či Mg minerál, protože CaCO3 či MgCO3 jako prekurzor je určitě pravděpodobnější.
v ledku je prý cca 1% KClO4, který prý vznikl z HClO4 vzniklé v horních vrstvách atmosféry podobně jako kdysi na Marsu.
My jsme se učívali, že ledek je produkt biooxidace guána, o UV vzniku NOx či HClO4 nic.

Odpovědět


Nihil novum sub Sole

Josef Hrncirik,2018-04-12 06:34:57

Naši zemědělci již cca před 30 lety poznali, že nemají na hnojení průmyslově vázaným dusíkem z Haber-Boschova procesu a nechali to na zvětrávání.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace