Koloběh vodíku: Porovnání verzí
Skočit na navigaci
Skočit na vyhledávání
(+ obrázek) |
Bez shrnutí editace |
||
| (Není zobrazeno 6 mezilehlých verzí od 2 dalších uživatelů.) | |||
| Řádek 1: | Řádek 1: | ||
'''Koloběh vodíku''' je [[koloběhy|biogeochemický cyklus]], při němž se [[ | '''Koloběh vodíku''' je [[koloběhy|biogeochemický cyklus]], při němž se [[w:cs:vodík|vodík]] vyměňuje mezi [[Portál:biosféra|biosférou]], [[litosféra|litosférou]], [[hydrosféra|hydrosférou]] a [[atmosféra|atmosférou]]. | ||
K [[:w:cs:kvašení|anaerobní fermentaci]] [[:w:cs:organická látka|organických látek]] na [[:w:cs:oxid uhličitý|CO<sub>2</sub>]] a [[:w:cs:metan|metan]] dochází díky souhře různých biochemických reakcí, procesů a mikroorganismů | Jeden z mnoha procesů na mikrobiogenní úrovni je označován jako „[[:w:en:Interspecies hydrogen transfer|mezidruhový přenos vodíku]]“. K [[:w:cs:kvašení|anaerobní fermentaci]] [[:w:cs:organická látka|organických látek]] na [[:w:cs:oxid uhličitý|CO<sub>2</sub>]] a [[:w:cs:metan|metan]] dochází díky souhře různých biochemických reakcí, procesů a mikroorganismů. Tento proces byl popsán jako nevyhnutelná [[:w:cs:symbióza|symbióza]] mezi některými organismy ze skupiny [[:w:cs:archaea|archaea]], produkujícími metan (metanogeny) a nemetanogenními anaerobními organismy. Při této symbióze nemetanogenní organismy rozkládají organickou látku a vyrábějí mezi jiným také vodík (H<sub>2</sub>). Tento vodík je poté využit [[:w:cs:metanogen|metanogeny]] a pomocí metanogeneze je konvertován na metan. | ||
Jednou z důležitých charakteristik mezidruhového přenosu vodíku je fakt, že koncentrace H<sub>2</sub> jsou v mikrobiogenním prostředí velmi nízké. Udržení nízkých koncentrací je důležité, protože [[:w:cs:kvašení|anaerobické fermentační procesy]] se stávají postupně termodynamicky nepříznivé s nárůstem parciálního tlaku vodíku. Klíčovou odlišností ve srovnání s ostatními biogeochemickými cykly je fakt, že vodík může | Jednou z důležitých charakteristik [[:w:en:Interspecies hydrogen transfer|mezidruhového přenosu vodíku]] je fakt, že koncentrace H<sub>2</sub> jsou v mikrobiogenním prostředí velmi nízké. Udržení nízkých koncentrací je důležité, protože [[:w:cs:kvašení|anaerobické fermentační procesy]] se stávají postupně termodynamicky nepříznivé s nárůstem parciálního tlaku vodíku. Klíčovou odlišností ve srovnání s ostatními biogeochemickými cykly je fakt, že vodík může díky své nízké molekulové váze opustit atmosféru [[Země]]. | ||
Existují teorie, které říkají, že k | Existují teorie, které říkají, že k takovému úniku vodíku docházelo ve velké míře v minulosti a způsobilo to nevratnou oxidaci Země.<ref>{{Citace periodika|příjmení=Catling|jméno=David C.|příjmení2=Zahnle|jméno2=Kevin J.|příjmení3=McKay|jméno3=Christopher P.|titul=Biogenic Methane, Hydrogen Escape, and the Irreversible Oxidation of Early Earth|periodikum=Science|datum=2001-08-03|ročník=293|číslo=5531|strany=839–843|issn=0036-8075|pmid=11486082|doi=10.1126/science.1061976|poznámka=PMID: 11486082|jazyk=en|url=http://science.sciencemag.org/content/293/5531/839|datum přístupu=2017-01-10}}</ref> | ||
[[File:CHO-cycles cz. | [[File:CHO-cycles cz.png|thumb|right|Propojení mezi koloběhy uhlíku, vodíku a kyslíku v metabolismu fotosyntetizujících rostlin]] | ||
== Význam pro globální klima == | ==Význam pro globální klima== | ||
H<sub>2</sub> je stopový, sekundární skleníkový plyn, který narušuje odbourávání metanu. H<sub>2</sub> interaguje s hydroxylovými radikály (•OH) a redukuje je na H<sub>2</sub>O (vodu) | H<sub>2</sub> je stopový, sekundární skleníkový plyn, který narušuje odbourávání metanu. H<sub>2</sub> interaguje s hydroxylovými radikály (•OH) a redukuje je na H<sub>2</sub>O (vodu). | ||
<math>\mathrm{H_2 + OH \longrightarrow H + H_2O}</math> | <math>\mathrm{H_2 + OH \longrightarrow H + H_2O}</math> | ||
OH radikály, které běžně oxidují metan v následující reakci jsou odebrány, pokud nejprve interagují s H<sub>2</sub> v atmosféře a k odbourávání methanu nedochází. | |||
<math>\mathrm{CH_4 + OH \longrightarrow CH_3 + H_2O}</math> | <math>\mathrm{CH_4 + OH \longrightarrow CH_3 + H_2O}</math> | ||
== Hlavní složky == | ==Hlavní složky== | ||
Zdroje | Zdroje | ||
* Metanogenní a non-metanogenní oxidace uhlovodíků | |||
* Průmysl a fosilní paliva | *Metanogenní a non-metanogenní oxidace uhlovodíků | ||
* Spalování biomasy | *Průmysl a fosilní paliva | ||
* Fixace dusíku | *Spalování biomasy | ||
* Oceány | *Fixace dusíku | ||
*Oceány | |||
Propady | Propady | ||
=== Atmosféra === | *Oxidace hydroxylovými radikály | ||
Do koloběhu vodíku přispívají významně jak biologické, tak abiotické procesy. Největším zdrojem přírodního H<sub>2</sub> jsou atmosferické fotochemické procesy disociace uhlovodíků a mikrobiální produkce H2. Biologické procesy jsou dominantním propadem atmosferického H<sub>2</sub>. Biologické procesy jsou dominantním propadem atmosferického H<sub>2</sub> - nejdůležitější fyziologická role H<sub>2</sub> je působit jako biologické palivo | *Mikrobiální aktivity půdy | ||
===Atmosféra=== | |||
Do koloběhu vodíku přispívají významně jak biologické, tak abiotické procesy. Největším zdrojem přírodního H<sub>2</sub> jsou atmosferické fotochemické procesy disociace uhlovodíků a mikrobiální produkce H2. Biologické procesy jsou dominantním propadem atmosferického H<sub>2</sub>. Biologické procesy jsou dominantním propadem atmosferického H<sub>2</sub> - nejdůležitější fyziologická role H<sub>2</sub> je působit jako biologické palivo.<ref>{{Citace monografie|příjmení=Parkin|jméno=Alison|titul=Understanding and Harnessing Hydrogenases, Biological Dihydrogen Catalysts|url=http://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-017-9269-1_5|editoři=Peter M. H. Kroneck, Martha E. Sosa Torres|vydavatel=Springer Netherlands|edice=Metal Ions in Life Sciences|strany=99–124|isbn=9789401792684|isbn2=9789401792691|doi=10.1007/978-94-017-9269-1_5|poznámka=DOI: 10.1007/978-94-017-9269-1_5|jazyk=en}}</ref><ref>{{Citace periodika|příjmení=Iannotti|jméno=E. L.|příjmení2=Kafkewitz|jméno2=D.|příjmení3=Wolin|jméno3=M. J.|titul=Glucose Fermentation Products of Ruminococcus albus Grown in Continuous Culture with Vibrio succinogenes: Changes Caused by Interspecies Transfer of H2|periodikum=Journal of Bacteriology|datum=1973-06-01|ročník=114|číslo=3|strany=1231–1240|issn=0021-9193|pmid=4351387|poznámka=PMID: 4351387 PMCID: PMC285387|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC285387/|datum přístupu=2017-01-10}}</ref> | |||
=== Vodík a mitigace klimatické změny === | |||
Většina národních strategií snižování emisí [[Skleníkové plyny|skleníkových plynů]] počítá s využitím vodíku jako paliva. Toto využití však není zdaleka jednoznačné, velmi záleží na způsobu výroby vodíku.<ref>{{Citace elektronického periodika | |||
| titul = Does the world need hydrogen to solve climate change? | |||
| periodikum = Carbon Brief | |||
| url = https://www.carbonbrief.org/in-depth-qa-does-the-world-need-hydrogen-to-solve-climate-change | |||
| datum vydání = 2020-11-30 | |||
| jazyk = en | |||
| datum přístupu = 2020-11-30 | |||
}}</ref> | |||
==Odkazy== | ==Odkazy== | ||
| Řádek 32: | Řádek 47: | ||
<references /> | <references /> | ||
=== Externí odkazy === | ===Externí odkazy=== | ||
*[http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_cycle Hydrogen cycle na anglické Wikipedii] | *[http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_cycle Hydrogen cycle na anglické Wikipedii] | ||
{{koloběhy}} | {{koloběhy}} | ||
{{wikipedie cs}} | {{wikipedie cs}} | ||
Aktuální verze z 30. 11. 2020, 10:26
Koloběh vodíku je biogeochemický cyklus, při němž se vodík vyměňuje mezi biosférou, litosférou, hydrosférou a atmosférou.
Jeden z mnoha procesů na mikrobiogenní úrovni je označován jako „mezidruhový přenos vodíku“. K anaerobní fermentaci organických látek na CO2 a metan dochází díky souhře různých biochemických reakcí, procesů a mikroorganismů. Tento proces byl popsán jako nevyhnutelná symbióza mezi některými organismy ze skupiny archaea, produkujícími metan (metanogeny) a nemetanogenními anaerobními organismy. Při této symbióze nemetanogenní organismy rozkládají organickou látku a vyrábějí mezi jiným také vodík (H2). Tento vodík je poté využit metanogeny a pomocí metanogeneze je konvertován na metan.
Jednou z důležitých charakteristik mezidruhového přenosu vodíku je fakt, že koncentrace H2 jsou v mikrobiogenním prostředí velmi nízké. Udržení nízkých koncentrací je důležité, protože anaerobické fermentační procesy se stávají postupně termodynamicky nepříznivé s nárůstem parciálního tlaku vodíku. Klíčovou odlišností ve srovnání s ostatními biogeochemickými cykly je fakt, že vodík může díky své nízké molekulové váze opustit atmosféru Země.
Existují teorie, které říkají, že k takovému úniku vodíku docházelo ve velké míře v minulosti a způsobilo to nevratnou oxidaci Země.[1]
Význam pro globální klima[editovat | editovat zdroj]
H2 je stopový, sekundární skleníkový plyn, který narušuje odbourávání metanu. H2 interaguje s hydroxylovými radikály (•OH) a redukuje je na H2O (vodu).
OH radikály, které běžně oxidují metan v následující reakci jsou odebrány, pokud nejprve interagují s H2 v atmosféře a k odbourávání methanu nedochází.
Hlavní složky[editovat | editovat zdroj]
Zdroje
- Metanogenní a non-metanogenní oxidace uhlovodíků
- Průmysl a fosilní paliva
- Spalování biomasy
- Fixace dusíku
- Oceány
Propady
- Oxidace hydroxylovými radikály
- Mikrobiální aktivity půdy
Atmosféra[editovat | editovat zdroj]
Do koloběhu vodíku přispívají významně jak biologické, tak abiotické procesy. Největším zdrojem přírodního H2 jsou atmosferické fotochemické procesy disociace uhlovodíků a mikrobiální produkce H2. Biologické procesy jsou dominantním propadem atmosferického H2. Biologické procesy jsou dominantním propadem atmosferického H2 - nejdůležitější fyziologická role H2 je působit jako biologické palivo.[2][3]
Vodík a mitigace klimatické změny[editovat | editovat zdroj]
Většina národních strategií snižování emisí skleníkových plynů počítá s využitím vodíku jako paliva. Toto využití však není zdaleka jednoznačné, velmi záleží na způsobu výroby vodíku.[4]
Odkazy[editovat | editovat zdroj]
Reference[editovat | editovat zdroj]
- ↑ CATLING, David C.; ZAHNLE, Kevin J.; MCKAY, Christopher P.. Biogenic Methane, Hydrogen Escape, and the Irreversible Oxidation of Early Earth. Science. 2001-08-03, roč. 293, čís. 5531, s. 839–843. PMID: 11486082. Dostupné online [cit. 2017-01-10]. ISSN 0036-8075. DOI:10.1126/science.1061976. PMID 11486082. (anglicky)
- ↑ PARKIN, Alison. Understanding and Harnessing Hydrogenases, Biological Dihydrogen Catalysts. Příprava vydání Peter M. H. Kroneck, Martha E. Sosa Torres. [s.l.]: Springer Netherlands (Metal Ions in Life Sciences). Dostupné online. ISBN 9789401792684, ISBN 9789401792691. DOI:10.1007/978-94-017-9269-1_5. S. 99–124. (anglicky) DOI: 10.1007/978-94-017-9269-1_5.
- ↑ IANNOTTI, E. L.; KAFKEWITZ, D.; WOLIN, M. J.. Glucose Fermentation Products of Ruminococcus albus Grown in Continuous Culture with Vibrio succinogenes: Changes Caused by Interspecies Transfer of H2. Journal of Bacteriology. 1973-06-01, roč. 114, čís. 3, s. 1231–1240. PMID: 4351387 PMCID: PMC285387. Dostupné online [cit. 2017-01-10]. ISSN 0021-9193. PMID 4351387.
- ↑ Does the world need hydrogen to solve climate change?. Carbon Brief [online]. 2020-11-30 [cit. 2020-11-30]. Dostupné online. (anglicky)
Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]
| Koloběhy - biogeochemické cykly |
|---|
| Koloběh uhlíku - Koloběh vodíku - Koloběh dusíku |
| Koloběh kyslíku - Koloběh fosforu - Koloběh síry - Koloběh vody - Antropogenní cykly škodlivých látek |
