Атмосфера Органические вещества атмосферы Биогенная эмиссия органических веществ МЕТАН • • Продукт деятельности анаэробных бактерий – конечное звено пищевой цепи – разложение органических веществ: • Донные отложения рек, озёр, морского Шельфа • Переувлажнение почв тундры • Болота • Периодическое затопление Земли (выращивание риса) • Сапропель Суммарная эмиссия около 0, 6· 109 т/г (около ½ общей эмиссии органических веществ) Содержание СН 4 в атмосфере около 1· 10 -4 об% Важная роль в «парниковом эффекте» - одна молекула СН 4 поглощает в некоторых диапазонах частот в 25 раз больше ИК - радиации, чем молекула СО 2
Атмосфера Органические вещества атмосферы Биогенная эмиссия органических веществ МЕТАН • Фотохимическое окисление метана и его гомологов в тропосфере протекает в основном по радикальному механизму: CH 4 + O˙H→CH˙ 3 + H 2 O R- CH˙ 3 + O˙H→ R- CH ˙ 2 + H 2 O _____________ CH˙ 3 + O 2 + М → CH˙ 3 ОО + М* метилпероксидный радикал _____________ 2 CH˙ 3 ОО→ O 2 + 2 CH˙ 3 O метоксильный радикал CH˙ 3 ОО + NO → CH˙ 3 О + NO 2 оксид азота (II) CH˙ 3 ОО + Н˙O 2 → CH˙ 3 О + O 2 + O˙H гидропероксидный радикал _____________ При взаимодействия метоксильного радикала с кислородом образуется формальдегид CH˙ 3 О + O 2 → CH 2 О + Н˙O 2 формальдегид
Атмосфера Органические вещества атмосферы Биогенная эмиссия органических веществ • МЕТАН Молекулы формальдегида относительно устойчивы в атмосфере и являются промежуточным продуктом окисления метана СН 2 О+ hv →НС˙О + Н˙ λ<350 нм формильный радикал СН 2 О + hv →СО + Н 2 λ<350 нм ___________ СН 2 О+ О˙Н →НС˙О + Н 2 О гидроксил радикал НС˙О + О˙Н→ СО + Н 2 О СО + О˙Н → СО + Н 2 ___________ • В процессе окисления органических соединений в атмосфере, протекающем через ряд последовательных стадий, происходит образование органических радикалов, отличающихся высокой реакционной способностью и малым временем жизни в атмосфере, и достаточно устойчивых промежуточных продуктов окисления, которые часто являются значительно более токсичными соединениями, чем исходные вещества.
Атмосфера Органические вещества атмосферы Биогенная эмиссия органических веществ Этилен • Этилен влияет на созревание плодов и на опад листьев ( «гормон роста» ) – в присутствии этилена происходит снижение интенсивности обменных процессов (замедление роста, опад листьев) → переход растения в состояние покоя • Этилен: • подавляет рост корня, ускоряет старение • влияет на пол цветков, вызывает образование женских цветков у растений • участвует в спасении растений от кислородного голодания • участвует в ответе растения на атаку патогенов • индуцирует синтез большого числа ферментов в т. ч. и ферментов, разрушающих грибы (патогены растений) • при поражении растений происходит синтез и выделение этилена • при объедании листьев древесных растений животными объеденное дерево выделяет этилен и под его воздействием в листьях соседних растений могут синтезироваться вещества, делающие листья невкусными для животных.
Атмосфера Органические вещества атмосферы Биогенная эмиссия органических веществ Этилен • Принципиальная схема биосинтеза этилена в растениях Метионин (аминокислота) АТФ • АЦК- непосредственный предшественник этилена в растениях O NH 2 S-аденозилметионин (SAM) C OH АЦК-синтеза индуцируются 1 -аминоциклопропан-1 -карбоновая кислота (АЦК) Кислородозависимый синтез О 2 ЭТИЛЕН CO 2, HCOOH, NH 3 • АЦК- синтеза синтезируются только при наличии индуктора • Принципы влияния этилена на созревание плодов использован при реализации пестицида этефона (2 - хлор этилфосфорной кислоты.
Атмосфера Органические вещества атмосферы Биогенная эмиссия органических веществ ЭТАНОЛ МЕТАНОЛ • При тех концентрациях, которые способы создать растения, проявляют слабый эффект в качестве бактерицидных и фунгицидных агентов Низшие карбонильные соединения. Формальдегид. Ацетальдегид. • Сильное токсическое действие на живые организмы и растения • Изменяют проницаемость клеточных мембран и ингибируют метаболизм • Низшие альдегиды даже при малых концентрациях проявляют сильные фунгицидные свойства
Атмосфера Органические вещества атмосферы Биогенная эмиссия органических веществ Изопрен и терпеновые углеводороды • 2 - метилбутадиен -1, 3 : H 2 C=C-CH=CH 2 | CH 3 • Терпены- удвоенная структура изопрена: H 2 C=C-CH=CH-CH=CH 2 | | CH 3 • Обладают мощным фунгицидным и бактерицидным действием • Эмиссия изопрена многократно возрастает в условиях стресса (повреждение тканей, засуха) • Терпеновые углеводороды и их производные выполняют физиологические и биоценотические функции • Эмиссия терпенов- фактор жизнестойкости растений- ограничения проникновения болезнетворных микроорганизмов в ткани, постоянно повреждаемыми насекомыми и другими животными • Эмиссия терпенов является эволюционно выработанным механизмом неспецифического иммунитета растений. • Летучие органические соединения, выделяемые растениями в атмосферу являются важным фактором формирования биоценозов.
Атмосфера Органические вещества атмосферы Роль биоэмиссии летучих органических соединений (ЛОС) БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ Против микроорганизмов: Бактерициды инсектициды Против высших растений других видов КОЛИНЫ ингибируют развитие других растений Привлечение насекомыхопылителей аттрактанты αпинен аттрактант жуков-лубоедов Отпугивание вредителей репелленты αи β- пинены репелленты жука- короеда Терморегул яция растений. ЛОС имеют большую темпер. испарения
Атмосфера Органические вещества атмосферы Роль биоэмиссии летучих органических соединений (ЛОС) ХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ Связывание озона окисление + О 3 → Кислотные дожди за счёт окисления ЛОС (терпеновые) Окисление +О 2 До НСООН и СН 3 СООН О 3 относится к сильным фитотоксикантам и мутагенам p. H=4 -5 Кислотные осадки в регионе р. Амазонка (Бразилия) Образование пероксидных соединений за счёт окисления ЛОС Н 2 О 2 ROOH Окисление Образование под кронами хвойных деревьев фитотоксикантов- пожелтение деревьев
Атмосфера Органические вещества атмосферы Образование СО за счёт окисления ЛОС (без учёта окисления метана) Источник Образования СО Количество млн. т/год % Все углеводороды эмиссии 560 100 Только за счёт окисления терпенов 220 40
Атмосфера Органические вещества атмосферы ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ вулканы Районы разработки нефтяных и газовых месторождений Гидротермальные источники • Широкий спектр органических соединений- в пробах газов вулканов островов Кунашир и Камчатки обнаружено более 100 органических соединений (до С 12): • углеводороды • легколетучие карбонильные соединения и спирты • галогеносодержащие углеводороды (CFCL 3, CF 2 CL 2, CCL 4)
Атмосфера Органические вещества атмосферы Основные выводы • Роль органических соединений достаточно велика • Активное участие ЛОС в формировании режима атмосферы • При окислении терпенов генерируется малолетучие соединения, которые являются источником образования аэрозолей • Содержание ЛОС влияет на распределение основного «чистильщика» земной атмосферырадикала гидроксила. Содержание этой частицы определяет скорости окисления, время пребывания и концентрации парниковых газов. Однако избыточные количества гидроксильного радикала, как и других фотооксидантов, может вызывать неблагоприятные эффекты.
Скачать презентацию Атмосфера Органические вещества атмосферы Биогенная эмиссия органических веществ
Метан Этан 1.ppt