Koloběh vodíku: Porovnání verzí

Verze z 16. 1. 2017, 14:47

Koloběh vodíku je biogeochemický cyklus, při němž se uhlík 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

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.

$\mathrm {H_{2}+OH\longrightarrow H+H_{2}O}$

$\mathrm {CH_{4}+OH\longrightarrow CH_{3}+H_{2}O}$

Hlavní složky

Zdroje

Metanogenní a non-metanogenní oxidace uhlovodíků
Průmysl a fosilní paliva
Spalování biomasy
Fixace dusíku
Oceány

Propady

Oxidace hydroxylovými radikály
Mikrobiální aktivity půdy

Atmosféra

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. v mikrobiálním prostředí jsou procesy, při kterých vzniká H₂ téměř vždy spojeny buď s inter- nebo intracelulárním příjmem.^[2]^[3]

Odkazy

Reference

↑ 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.

Externí odkazy

Hydrogen cycle na anglické Wikipedii

Koloběhy - biogeochemické cykly
Koloběh uhlíku - Koloběh vodíku - Koloběh dusíku
Koloběh kyslíku - Koloběh fosforu - Koloběh síry - Koloběh vody - Antropogenní cykly škodlivých látek

Toto téma není zatím vůbec obsaženo v české Wikipedii. Bylo by vhodné ho tam doplnit.

[1] 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)

[2] 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.

[3] 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.

[1]

[2]

[3]

@@ Řádek 1: / Řádek 1: @@
 '''Koloběh vodíku''' je [[koloběhy|biogeochemický cyklus]], při němž se [[:w:cs:uhlík|uhlík]] 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 těchto mnoha procesů je označován jako "[[:w:en:Interspecies hydrogen transfer|mezidruhový přenos vodíku]]". Tento proces byl popsán jako nedílná [[:w:cs:symbióza|symbióza]] mezi některými organismy z domény [[:w:cs:archaea|archaea]], produkujícími metan (metanogeny) a nemetanogenními anaerobními organismy. Při této symbióze nemetanogenní organismy rozkládají organickou látku a vyrábějí, mezi jinými také vodík (H2). Tento vodík je poté využit [[:w:cs:metanogen|metanogeny]] a pomocí metanogeneze je konvertován na metan.
+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, díky své nízké molekulové váze opustit atmosféru [[Země]].
+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 tomu 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>
+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.png|thumb|right|Propojení mezi koloběhy uhlíku, vodíku a kyslíku v metabolismu fotosyntetizujících rostlin]]
 == 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). •OH radikály, které by typicky oxidovaly metan v následující reakci jsou odebrány, pokud nejprve interagují s H<sub>2</sub> v atmosféře.
+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). •OH radikály, které běžně oxidují metan v následující reakci jsou odebrány, pokud nejprve interagují s H<sub>2</sub> v atmosféře.
 <math>\mathrm{H_2 + OH \longrightarrow H + H_2O}</math>