Изотопы углерода.

В природе известно семь изотопов углерода, из которых существенную роль играют три. Два из них - и - являются стабильными, а один - - радиоактивным с периодом полураспада 5730 лет. Необходимость изучения различных изотопов уг-лерода обусловлена тем, что скорости переноса соединений углерода и условия равновесия в химических реакциях зависят от того, какие изотопы углерода содержат эти соединения. По этой причине в природе наблюдается различное рас-пределение стабильных изотопов углерода. Рас-пределение же изотопа , с одной стороны, зави-сит от его образования в ядерных реакциях с участием нейтронов и атомов азота в атмосфере, а с другой - от радиоактивного распада.

Углерод в атмосфере.

Атмосферный углекислый газ.

Тщательные измерения содержания атмосфер-ного были начаты в 1957 году Киллингом в обсерватории Мауна-Лоа. Регулярные измерения содержания атмосферного проводятся также на ряде других станций. Из анализа наблюдений можно заключить, что годовой ход концентрации обусловлен в основном:

1.сезонными изменениями цикла фотосинтеза рас-

тений на суше;

2.на него также влияет, хотя и меньшей степени,

годовой ход температуры поверхности океана,

от которого зависит растворимость в морс-

кой воде;

3.и,вероятно, наименее важным фактором является

годовой ход интенсивности фотосинтеза в

океане. Среднее за каждый данный год со-держание в атмосфере несколько выше в северном полушарии, поскольку источники поступления в атмосферу расположены преимущественно в северном полушарии. Кроме того, наблюдаются небольшие меж-годовые изменения содержания , которые, ве-роятно, определяются особенностями общей цирку-ляции атмосферы. Из имеющихся данных по изменению концентрации в атмосфере основное значение,к сожалению, имеют данные о наблюдаемом в течение последних 25 лет регулярном росте содержания атмо-сферного . Более ранние измерения содержания атмосферного углекислого газа (начиная с середины прошлого века) были, как правило, недостаточно полны,так как образцы воздуха отбирались без не-обходимой тщательности и не производилась оценка погрешности результатов. С помощью анализа состава пузырьков воздуха из ледниковых кернов стало возможным получить данные для периода с 1750 по 1960 год. Было также выявлено, что определённые путём анализа воздушных включений ледников значения концентраций атмосферного для 50-х годов хорошо согласуются с данными обсерватории Мауна-Лоа.Итак, концентрация в течение 1750-1800 годов оказалась близкой к значению 280 млн, после чего она стала медленно расти и к 1984 году составляла 3431 млн.

Содержание изотопа С в

атмосферном углекислом газе.

Содержание изотопа выражается отклонением () () отношения от общепринятого стандарта. Первые измерения содержания изотопа в атмосфере были проведены Килингом в 1956 году и повторены им же в 1978 году. Значение для атмосферного в 1956 году было равно 7, а в 1978 составляло -7,65. Недавно были опубли-кованы также данные измерений в углекислом газе воздушных включений в ледниках. В среднем оценки уменьшения в атмосферном в течение последних 200 лет составляют 1,0-1,5. Наб-людаемые изменения содержания вызваны главным образом поступлением в атмосферу с меньшим значением при вырубке лесов, изменении харак-тера землепользования и сжигания ископаемого топ-лива.

Содержание изотопа С в атмосферном

углекислом газе.

Количество изотопа на Земле зависит от баланса между образованием под воздействием космического излучения и его радиоактивным распа-дом. По-видимому, до начала сельскохозяйственной и промышленной революции распределение изотопа в различных резервуарах углерода сохранялось примерно неизменным. До начала заметных измене-ний, вызванных выбросами при испытаниях ядер-ного оружия, с начала прошлого века до середины текущего происходило уменьшение содержания . Оно было главным образом вызвано выбросом за счёт сжигания ископаемого топлива, в котором не содержится радиоактивный изотоп . Это привело к уменьшению содержания в атмосфере. Начиная с первых испытаний ядерного оружия в 1952 и 1954 годах наблюдались существенные изменения в со-держании в атмосферном углекислом газе. Боль-шое поступление в атмосферу произошло в ре-зультате ядерных испытаний, проведённых США в Тихом океане в 1958 году и СССР в 1961-1962 годах. После этого выбросы были заметно огра-ничены. Первоначально большая часть радиоактивных продуктов переносилась в стратосферу. Поскольку время обмена между стратосферой и атмосферой сос-тавляет несколько лет, то уменьшение концент-рации изотопа в тропосфере, обусловленное вза-имодействием с континентальной биотой и океанами, начиная с 1965 года происходило более медленно за счёт поступления этого изотопа из стратосферы.