Чем мы обеспечены?
ОБОРОТ ОСНОВНЫХ РЕСУРСОВ ЗЕМЛИ
или
КОГДА ЖЕ ВСЕ КОНЧИТСЯ?
ДВА ПРЕДИСЛОВИЯ В ДИАЛОГЕ
От Э.Л. Менгиры:
«Если завтра утром все откроют окна и начнут вышвыривать всё то, что они закрывают за всеми замками... деньги, украшения, меха... всё то, ради чего воришки лезут в квартиры... а банки начнут мешками вывалить все эти бумажки.... а ветер будет носить сей салют.... Никому ничего уже не нужно будет... ни взламывать пароли, ни замки, ни системы сигнализаций... Всё это будет ни моё и ничьё... всё есть как воздух, который не разделить и не ограничить... но у нас должно быть сознание... Мы можем порадоваться день. два... а потом надо будет идти в пекарню и печь хлеб, чтобы мы поели, идти и шить одежду, чтобы не замёрзли, ну и т.д....идти на работу не для того, чтобы получить деньги, купить что-то ценное и заперть это за 7-ю замками... а идти трудиться во благо выживания вида... Хотел бы так попробовать?)))»
От Л.П. Баллона:
А мне и пробовать не надо. Я примерно в этом и нахожусь последние 30 лет. Ограниченность в ресурсах жизни не так плоха, если задуматься, а у гроба нет карманов. Ограниченность позволяет быть аккуратным в своих желаниях, позволяет быть расчетливым и экономным, и уж совсем не располагает к стяжательству…
ПОЖЕЛАНИЕ ОБЫВАТЕЛЯ:
ПУСТЬ ВОСТОРЖЕСТВУЕТ РЕАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ
Неисчерпаемость ресурсов не есть их бесплатность - их в любом случае надо будет добывать, складировать, транспортировать, да разведка будет нужна - то что есть везде - лучше всего добывать там, где ничего и никого нет. Изменится направление поиска - мы признаем, что бурить придется глубоко, а вот выбор места будет происходить по другому набору критериев…
1. ВОДА
Давай ка повторим вчерашние уроки вкратце. Начнем с главного - с кругооборота воды в природе. Что такое вода - это оксид водорода, очень стабильное соединение, обладающее рядом уникальных свойств. Она имеет высокую температуру кипения - 100 градусов, ни одно вещество с такой маленькой массой молекулы не кипит так высоко. Она замерзает при нуле градусов - и ни одно вещество с такой маленькой массой молекулы не становится твердым при такой высокой температуре.
А еще при замерзании вода увеличивается в объеме, а не уменьшается, как почти все остальные вещества - поэтому лед плавает на поверхности мирового океана, а не захоранивается на его дне. Спасибо Творцу, позаботился. Есть еще ряд физических свойств, уникальных абсолютно - это рекордно высокая теплоемкость фазовых переходов, огромная диэлектрическая проницаемость, способность растворять другие вещества.
Высокая теплота делает ее отличным регулятором температуры на планете - приморские районы всегда имеют мягкий климат, а там где воды нет - там климат жесткий, резко континентальный, с огромной разницей зимних и летних температур. Исландия почти на полярном круге - и не знает морозов даже зимой, а какой-нибудь Виннипег в Канаде или Актобэ в Казахстане бывают засыпаны снегом с сентября до апреля.
Вода растворяет почти всё в той или иной мере- но все вещества имеют разную растворимость. При этом практически все неорганические вещества в воде распадаются на свободные ионы - заряженные частицы, что делает воду электропроводной и позволяет ей сбрасывать накопившееся в атмосфере электричество в море в виде маленьких почти безопасных молний, а не накапливать в атмосфере заряды, способные разрушать горы и уничтожать города.
Вода в 1.6 раза легче воздуха, испаряясь вода «всплывает» в атмосфере вверх и по идее должна была бы покинуть Землю, но этого не происходит. Она остывает и быстро конденсируется в микрокапли, а потом и в макрокапли, которые дождем, градом, снегом - выпадают обратно на землю. Причем попадает вода совсем не туда, откуда она испарилась - не в океан. Поднимаясь вверх с поверхности вращающейся Земли водяные потоки закручиваются в спираль и образуют циклоны - устойчивые самоходные вихри в атмосфере. Причем пока этот вихрь идет над водной поверхностью - он подпитывается новыми восходящими потоками и продолжает движение навстречу вращению Земли. А как только над сушей такая подпитка прекращается или ослабевает - начинается разрушение циклона, схлопывание теплого и холодного фронта с образованием фронта окклюзии, который ответственен за выпадение основной массы всех атмосферных осадков. Эти осадки - это живая пресная вода, обеззараженная атмосферным электричеством, насыщенная полезными для растений ионами, она наполняет засохшие русла водотоков и естественных резервуаров, она распресняет поверхностный морской слой, куда устремляется вся мелкая живность откладывать икру, споры, да и просто рожать…
Вода, выпавшая в верховые болота, становится долгоиграющим источником питания рек, спасая их от полного высыхания во время засухи. Там где нет болот - там нет постоянно текущих рек, есть «вади», наполняющиеся водой в период дождей лишь на короткое время.
Протекая по суше, реки растворяют берега и дно, насыщаются ионами, необходимыми для животных и растений, это положило начало расселению еще диких людей именно вдоль русел рек - Нила, Междуречья, Волги, Амазонки, Ганга, Янцзы, Инда, Хуанхэ, Миссисипи. Воду человеку не надо было добывать в поте лица - надо было только поселиться у источника пресной воды. Да хотя бы под ледником. Но не в пустыне.
А далее - реки несут весь мусор цивилизации в моря и океаны, там мусор оседает на дно, а вода начинает новый круг своего путешествия в атмосфере - испаряется, конденсируется, снова выпадает. Важно, что даже из самого соленого Мертвого моря испаряется абсолютно пресная вода и несет свою жизненную силу туда, где она нужна. И так без конца, пока светит Солнце, пока крутится Земля… Спасибо Первопричине и Замыслу - всё работает! Сколько бы человек не пытался испакостить имеющееся - всё возвращается к истокам. Решили разобрать Амударью на арыки и поливать хлопковые поля? Да пожалуйста, только там где нет дождей - вода засаливается в силу своих растворительных свойств, а круговорота на месте не происходит… Потом мелеет Аральское море, вода отступает от берегов, уходя все дальше от мест, где она нужна, нарушается естественный ход циклонов, земля погибает от соленой воды… Если распорядиться водным ресурсом неверно - погубить ее источник - не всегда есть время добраться до другого, да и там уже место занято, скорее всего. Без воды семья, стая, город, страна, цивилизация гибнут быстро и окончательно, превращаясь в черепки для археологов.
Ну и хватит о воде, это пример физической циркуляции, без химических превращений вещества, только за счет физических процессов - испарения, воздушного транспорта, конденсации, выпадения и наземного транспорта.
2. КИСЛОРОД
Куда сложнее разобраться с такими вещами, обновление которых связано со сложными химическими процессами. Вопрос о происхождении воды на Земле - это такой пограничный вопрос. Очень не простой, но и не самый сложный. А вот происхождение кислорода, который нужен нам для дыхания - это уже серьезно. Откуда он взялся на планете и почему вся планета, состоящая из горючего материала, не сгорела сразу вся? Потенциальный барьер реакции, говорите? А кислород в замороженном виде доставили? Чтобы не перешел потенциальный барьер?
Есть, конечно, теория, что это постарались наши растения - водоросли всех болот мира, леса Амазонки, Сибирская тайга и прочий бред про зеленые легкие планеты. Щас!
Напишем формулу того, что это такое происходит в наших растениях, в их зеленых листочках. CO2 + H2O = (CH2O) + O2. Вот так просто всё! Тут тебе и кислород на выходе и топливо готовое - углеводы. И всего то надо для протекания такой реакции - квант света, «ашню», который доставит на место протекания огромную энергию, которая так славно выделяется потом при горении древесины в кострах. Прямая утилизация солнечной энергии, диоксида углерода и воспроизводство пищи для крупного рогатого скота, который уже наша пища. Загвоздка первая состоит в том, что растения произвели ровно столько кислорода, сколько пойдет его на окисление произведенной глюкозы, крахмала, целлюлозы. Ровно, без прибыли, иначе никак не может быть. Кроме того - реакция на бумаге - это абстракция, это то что происходит в «черном ящике» растения. Но ведь у растений есть и другие виды деятельности, кроме производства кислорода! Надо полимеризовать глюкозу в крахмал и целлюлозу, и здесь «ашню» уже не может помочь - нужен нормальный реактор, который будет обслуживаться механизмами не производящими, а как раз потребляющими кислород, это так называемая темновые процессы биосинтеза в растениях. И они в это темное время потребляют кислород для получения новых соединений - собственных белков, сложных эфиров, масел эфирных и масел триглицеридных, веществ, умеющих хватать и преобразовывать кванты света тоже нужно растениям самим создать. И весь этот синтез снижает КПД производства кислорода до 25-30 процентов, да и то - при условии выведения из дальнейших реакций произведенных углеводов. На травяных полях этого не получится - коровы сожрут траву и окислят ее кислородом в исходные диоксид углерода и воду. Ну и еще к этому выделят массу требующих окисления продуктов, и этим окислением немедленно начнут заниматься бактерии и насекомые. Водоросли ? Да уж их-то съедают мгновенно, зоопланктон только и ждет, когда фитопланктон насинтезирует ему еды…
Так что в общем случае, если учесть весь спектр процессов, зеленые растения - обычные потребители кислорода, а вовсе не его производители. Как же можно вывести целлюлозу из кругооборота? Самое простое дело - в виде толстых длинных стволов деревьев. На сотни лет, на тысячи даже. Или до первого лесного пожара, увы.
Другой известный способ выведения топлива из контакта - это депонирование целлюлозы в виде торфов в болотах, где вода защищает ее от кислорода, от источников огня, грома и молнии. Но к сожалению болота тоже пересыхают и меняют свои очертания. И тогда торфяники тоже горят, на огромных территориях, долго и на большую глубину. Москва задымленная, помните? Кроме того, есть и простая наука термодинамика, которая предполагает для целлюлозы процессы дисаккомодации, то есть самораспада от времени. При этом продукты распада легко окисляются кислородом воздуха, и даже растворенным в воде кислороде… То есть нет надежного и необратимого способа разделить продукты жизнедеятельности растений, разве что в Космос выкидывать на мусорной ракете… Нет способа получить прибавку кислорода в атмосферу в глобальном масштабе, хотя конечно, в лесу после дождя, когда выйдет солнце, дышится легко и приятно… А ночью в том же лесу начинается обратный процесс - (CH2O) + O2 = CO2 + H2O, как у всех живых существ, и идет связывание кислорода из атмосферы в литосферу. А в литосфере содержание кислорода выше, чем любого другого элемента. Но это мертвый кислород, не пригодный для дыхания… Не хочу даже обсуждать бредни про озоновый слой, это вопрос к фирме Дюпон, вроде бы именно она эту пулю отлила... Повторю лишь одно - никакой озон не спасает кислород от выведения из оборота в виде углекислоты...
Другая гипотеза происхождения кислорода еще проще. Представим, что исходная масса Земли состояла из полуторного оксида железа. Fe2O3. Или смешанного оксида железа Fe3O4. То есть, по сути - из обычной ржавчины. В глубоких недрах Земли, где почему-то всегда очень высокая температура, эти оксиды могут отщеплять кислород 6Fe2O3 = 4Fe3O4 + O2, и далее - 2Fe3O4 = 6FeO + O2. Этот газообразный кислород в какие-то давние времена нашел каналы, по которым вырывается наверх, на поверхность Земли, возможно этот процесс идет до сих пор. На поверхности Земли образовалась жизнь и стала потреблять этот чудесный газ, а зеленые растения даже научились его частично и локально регенерировать… Красивая гипотеза, но если вдуматься - очень грустная. Не хочется давать материал для спекуляций любителям моделирования Конца Света, но при таком раскладе конец света неминуем, когда кончится кислород на Земле. А он кончится, ибо в рамках гипотезы запасы его ограничены по определению, а механизма 100%-ной регенерации в природе не существует. Всё нам дадено, но дозировано, наша численность растет быстрее, чем падает численность наших конкурентов на фронте дыхания, более того мы не только сами размножаемся экспоненциально, но и экспоненциально разводим численность своей пищи - коров, овец, свиней, верблюдов, лошадей, кенгуру, кроликов, кур, индюшек. Если кто-то сомневается, что рыбы дышат тем же газом, что и мы - так вот это так! Растворенный в воде кислород. Он плохо растворяется, зато поверхность морей и океанов всегда бурлит, что способствует насыщению воды кислородом практически на всю глубину Мирового океана, за исключением районов, где кислород пожирается некоторыми неорганическими веществами. Например Черное море, часть Балтийского, часть Каспийского. Сероводород - беда этих районов, они безжизненны.
На этой грустной ноте в голову приходит вопрос о судьбе использованного кислорода. Тот, который вошел в состав воды, далее с нею и путешествует, ждет превращений, участвет в великом кругообороте воды в природе. А тот, который стал другим газом, диоксидом углерода? Здесь его судьба может сильно разниться.
Первый путь - придти на поклон к растениям, которые превратят его обратно в кислород. Этот диоксид углерода, углекислый газ, живет в атмосфере, его там почти 0.05%, это огромная масса, но это лишь малая часть от всей массы диоксида углерода.
Этот газ отлично растворяется в воде - это он шипит в кока-коле, пиве, шампанском, минералке и всех остальных «газированных» напитках. Большая часть нашей планеты покрыта морями и океанами, вода которых имеет слабощелочную реакцию и очень хорошо растворяет в себе диоксид углерода, формируя другую его судьбу, так называемую морскую карбонатную систему - зыбкое равновесие растворенной углекислоты, карбонатов и гидрокарбонатов.
Вода океана содержит в себе ионы кальция, которые не терпят соседства с карбонатами и тут же выпадают в осадок. В реках соотношение ионов кальция и магния обычно находится на уровне 5:1, а в морской воде 1:5. То есть большая часть кальция, одного из доминирующих ионов в составе попадающих в море речных вод, выводится из раствора и оседает на дно океана. По дороге этот карбонат кальция служит материалом для построения экзоскелетов некоторых микроорганизмов, но их жизнь коротка, остатки погибшихе и съеденных планктонных организмов оседают на дно. На дне карбонаты используют бентосные организмы - моллюски строят из него экзоскелеты-раковины, губки используют для создания своего эндоскелета-спикулы, кораллы строят рифы, полихеты строят трубки, асцидии и сальпы строят хорды, рыбы - скелеты. Утилизуют они в основном кальций, а избытки карбоната опять поступают в воду. Огромные массы погибших организмов образуют пласты ракушечника и других карбонатных пород, которые используются в строительстве, но это опять тысячные доли процента от общей массы депонированного карбоната.
На этом месте научная мысль пожимает плечами, разводит руки и начинает строить гипотезы, как там у нас получается с балансом углекислоты. Плохо получается - уходит она на дно почти вся и без следа. Вспомним, что на 73 процента углекислота состоит из того самого кислорода, которого нам выделено строго дозированное количество, - и перспективы нашей цивилизации становятся совсем грустными. Мало того, что растения регенерируют кислород не очень эффективно, так оказывается 99.99 его массы вообще тонет в океане в самом прямом смысле. Беда. Возникает вопрос «Что делать»? Беречь природу в угоду экологически озабоченным зеленым недоумкам? Отлично - самый лучший способ ее беречь - это изолировать все моря и океаны от атмосферы и улавливать драгоценный оксид углерода для дальнейшей переработки в кислород. За счет каких энергетических средств? Попросим у Творца? Или у марсиан в долг возьмем?
Конечно, приятно смотреть на такие вот школьные презентации, где всё сбалансировано, фотосинтез выглядит очень мило и рассеивает тревоги.
Реальность же несколько иная, растения такие же потребители кислорода, кА и всё живое на Земле. Наши энергетические возможности известны - практически вся энергия на Земле приходит от Солнца, а это поток как бы стационарный, хотя в глобальном масштабе - постепенно уменьшающийся и периодически взбрыкивающий флуктуациями. Есть еще так называемые энергоносители, которые мы добываем из-под поверхности земли. Это нефть, газ уголь. Ну и дрова. Всё. Так что делать будем, пока зеленые не накрыли океан медным тазом?
3. УГЛЕРОД
Здесь в голову приходит интересная мысль - а второй компонент углекислоты, углерод, у него-то какая судьба в этой грустной истории? Кругооборот углерода давно и глубоко изучается учеными, и не только «британскими», но и вполне вменяемыми. Вот например, достаточно трезвый анализ этого кругооборота.
http://www.facepla.net/index.php/content-info/287-carbon-cycle-diagram
Трезвый, но не полный и с умолчаниями. Что означает депонирование углерода в донных отложениях в виде карбонатов? Разное означает. Шельфовые отложения могут утилизоваться живыми организмами, перемещаться ими, возвращаться в кругооборот так или иначе. А ведь средняя глубина океана по разным оценкам составляет от 3700 до 3800 метров, там нет бурного кипения жизни, там углерод реально захоранивается. И никакие лукавые картинки «кругооборота» углерода не могут скрыть этого факта. Так что еще придется еще раз вернуться к обсуждению судьбы захороненного в виде карбонатов углерода.
Два слова о почвах. Растения не используют углекислоту почв, им нужна углекислота из воздуха. Это доказано и даже положено в основу некоторых расчетов. В каком-то смысле углекислый газ - это пища растений - компонент их метаболизма. Так что диоксид углерода в атмосфере - это условие существования всех зеленых растений а, стало быть, и всего остального животного мира. Таким образом, человеческая цивилизация, добывающая углеродное и углеводородное топливо для своих нужд одновременно выполняет и функцию пополнения атмосферного запаса углекислого газа - ведь практически всё добытое сжигается тем или иным способом, а продуктом сжигания является именно он - углекислый газ.
Океан работает как глобальный буфер - стало теплее, углекислота выделилась из толщи прогретых вод, стало холоднее - растворилась дополнительно. Различные зоны океана имеют разную температуру, у холодных полюсов углекислота растворяется в избытке, в районах экваториальных - выделяется, питая тропические дождевые леса столь необходимой им углекислотой. Также работает и водородный показатель - слабо-щелочная вода океанов растворяет больше углекислоты, чем слабо-кислая вода рек и других наземных резервуаров.
Но выведенная из обращения карбонатная часть со дна никуда не возвращается, тонет навеки, на геологические времена. Итак, когда закончатся запасы топлива в недрах Земли, а топливо это по господствующей теории получается из растений, животных и людей, наша планета лишится этого источника восполнения углерода, единственным источником углекислоты станут лесные пожары и вулканы, от которых якобы вся жизнь и началась. Про растения уже написано - это система с отличным от 100% КПД, поэтому растения продлят себе жизнь на весьма короткий срок - пусть даже это будут тысячелетия. Но захоронение Углерода в карбонатные породы будет продолжаться. И когда то он весь закончится.
Но кроме господствующей теории, раскритикованной еще в 19 веке Д.И.Менделеевым, который знал толк в балансах химических реакций, есть и другая теория происхождения углеродсодержащего топлива на Земле. Углеводороды рождаются в глубинных слоях земной коры, а может быть даже глубже, но выносятся в полости земной коры. Те нефть, уголь, газ, которые упорно искали геологи - это наиболее близкие к поверхности залегания, а точнее места депонирования угля и углеводородов. Иногда они вообще выходят на поверхность Земли - как известные арктическим первопроходцам залежи пластов угля в высоких берегах рек, прорезанных водой, например, дельта Лены, Енисейский и Хатангский заливы, самые гиблые места, где не найти травинки летом - но уголь можно нарубить практически повсеместно, тонкая черная жила хорошо видна среди белесых глинистых слоев. Запасы угля на Шпицбергене огромны и доступны, на некоторых рудниках разработка пласта шла не вниз и вглубь, а вверх по горному склону, и добытый уголь ссыпали вниз по склону горы. Какие же это тропические леса превратились в этот уголь на 80-ой широте? Причем уголь бывает сильно битуминизирован, прилипает намертво к пустой породе и не колется даже на морозе. Не иначе кровью дракона сдобрено!
Иногда в этом мире абсурда легче сделать абсолютно сумасшедшее предположение, чем обсуждать все уже существующие заблуждения…
Лукавство этих рисунков в неопределенности загадочных стрелочек. Лукавство в неопределенности временных интервалов, неопределенность условий протекания процессов. Всё это так, вообще… А что если «уход в геологию» - это и есть тот реактор, где происходит самое важное для нас. Вот такая реакция: 2СО2 + 2Н2О = 2(СН2) + 3О2! Бред, но только на первый взгляд. СН2 - это условная формула углеводородов. О2 - это кислород для дыхания и сжигания углеводородов. Чего не хватает? Энергии, которая обеспечит такой процесс обратного горения, из продуктов сгорания к исходному топливу и окислителю. Где она эта энергия? Да как раз там, куда ушли карбонаты, на дне морском и ниже. Где-то прошла тектоническая трещина и карбонаты вместе с водой попадают в зону сверхвысоких давлений и температур. И даже по парциальным энтальпиям и энтропиям исходных и конечных веществ можно эти условия рассчитать. Условия образования углеводородов, а заодно и кислорода для их сжигания. Как же разделить эти продукты и не дать им бабахнуть в момент образования? Да не имеет значения. Если уж пошла такая реакция - найдется и способ утилизации ее продуктов. Можно, например, связать кислород железом 2Fe + 3O2 = Fe2O3, а углеводородам позволить «всплыть» в земной коре, заполнить естественные ниши, карстовые полости. Да хотя бы так. А потом отщепить часть кислорода от оксида железа обратно - в другое время и в другом месте. Можно представить себе такой «канал» в земной коре, в котором такое разделение происходит, хотя бы с эффективностью 0.1%, даже 0.01 %, но происходит постоянно, от начала времен… И вот уже намечается создание кислородной атмосферы, разбавление его нейтральным азотом, чтобы не спалить всё разом, и наконец, депонирование углеводородов в полостях. Энергия подземных процессов преобразуется напрямую в запасы топлива. И кислород. Мечта. Гомеостат.
Следствием такого предположения должно быть самопополнение исчерпанных месторождений нефти и газа не за геологические периоды, а за годы, может быть десятилетия. Ведь в рамках рассмотренной гипотезы нефтяные месторождения - это не цистерны с топливом, а склад готовой продукции подземного «завода» по их производству. А еще - уголь, нефть и газ - это не разные «полезные ископаемые», а одно и тоже. Углеводородные цепи большой длины - нефть, малой длины - газ, цепи, потерявшие водород - уголь. Вот уголь должен восстанавливаться очень долго, нефть - за десятилетия, а газ - если ему закрыт выход в атмосферу - вообще за годы. И тогда картинка выше, сохранив свой вид, приобретает совсем другой смысл. Нам отпущено немало времени, но мера его совсем не та, о которой говорят ученые романтики. Нам не дожить до «погаснет Солнце», но и не умереть от холода когда «кончится нефть». Не кончится, пока есть земное тепло в недрах, мы не знаем точно, сколько его там и что есть его источник, так что рассчитать день Армагеддона пока не получится. Но стоит поторопиться с познанием мира и себя - это точно! И, по крайней мере - перестать уже воевать друг с другом за энергоносители. Это такой же абсурд, как воевать за ракушки на берегу моря. Пора взрослеть, пора получать знания системно и комплексно, пора жить общей жизнью всего человечества, иначе - никак, ибо глупо.
4. АЗОТ
Про азот не написать нельзя, он такая же важная часть всего живого, как углерод и кислород. Но мне стало немного лениво писать про него, с азотом, похоже, круговорот вполне реальный, без уноса продуктов на "кладбища". Он образует анионы и катионы, к счастью дающие только водорастворимые соединения в любом сочетании. Из любого состояния азот стремиться вернуться в своё любимое - вновь превратиться в газ и возвратиться в атмосферу. При этом в атмосфере его роль практически сведена к функции растворителя для кислорода.
Под действием атмосферного электричества азот нехотя соединяется с кислородом, в виде нитратов и нитритов выпадает на почву или водную поверхность, где начинаются замысловатые приключения с биологическим окислением и редуцированием, стимулированием роста и вегетации растений, но конец у всех превращений один - в атмосферу, в газ, к тетке в глушь в Саратов... Циркулирует, да. Даже многочисленные дилетантские схемы его циркуляции в принципе близки к истине, таковы его свойства.
Элемент с очень переменной валентностью, высокими координационными возможностями, но и очень высоким потенциальным барьером... Существует проблема связывания азота, в основном якобы для удобрений в сельском хозяйстве - Агротехника и агрономия. Все заморочки про азот - это от них. Нужны удобрения, а бактерии их съедают в газ азот. Причем иногда - чем больше удобрений - тем лучше съедают. А на самом деле связанный азот больше всего нужен для производства пороха, для войны.
Этот процесс энергетически затратен, то есть при связывании мы как бы заряжаем азот дополнительной энергией...
В живом организме только связанный азот - это и белки, и ДНК-РНК, и гормоны, и практически всегда это степень окисления -3. «Нульвалентный» свободный азот - это практически инертный газ, азот в степени окисления +3, +4 и +5 - это вещества, убивающие живое - тем или иным способом.
Азот в виде газа растворим в воде крайне слабо, даже меньше кислорода, миллиграммы на литр. Этот растворенный азот может усваиваться микроорганизмами, но и это не влияет на его судьбу - рано или поздно от всего живого остаются только пузырьки газа.
В живых организмах много разных энергетических систем - и все они разного уровня энергии. Основной энергетический механизм организма - это котел, в котором кислород пожирает углеводы. В условиях холодового стресса у теплокровных всё активнее включается еще и жировой механизм питания. Он постоянно работает у морских хищных животных (а они все хищные). Фосфорное питание АТФ - это самый мягкий источник энергии, практически не дающий "помех" - поэтому он и используется в самой главной информационной цепи. Помехи - это, прежде всего, свободные радикалы, очень реакционноспособные и высокоэнергетические образования. Короткоживущие, как правило. Дело в том, что все окисленные формы азота являются свободными радикалами. Или почти свободными. Но радикалами. Их близко нельзя пускать к информационным сетям типа белки-ДНК/РНК-гормоны.
Азотные цепочки работают в микробиологии - это и фиксация атмосферного азота, это редукция нитратов и других окисленных форм в газ, аммоний, амины, имины, гидроксиламины, гидразины, триазины и черта в ступе сколько их там еще. Вплоть до мочевой кислоты, которая на треть состоит из азота...
У теплокровных нитраты в организме быстренько перерабатываются в восстановленные аминные формы, нитриты - это яд типа цианидов, но их тоже перерабатываем (с колбасой они к нам приходят в некоторых количествах).
Что касается азотредуцирующих бактерий (или денитрифицирующих), то они делают хорошее дело, когда редуцируют азот до аммония или аминов. А если до газа - то это потеря связанного азота, что обидно, потому что связывать его тяжко.
Из интересных фактов было бы здорово оценить антропогенный вклад в связывание азота, у меня есть ощущение, что этот вклад очень велик, в отличие от всей остальной деятельности человека. Но это пока только ощущения, трудно оценить именно природное связывание, оно производится и в почве и в воде микроорганизмами, не поддающимися учету.
А в промышленности азот сначала превращают в аммиак, потом его каталитически окисляют до азотной кислоты. Где много электричества - окисляют азот кислородом напрямую - в дуге, размазанной магнитным полем. На бумаге и то и другое - всего две строчки, в натуре - это огромные колонны, трубы, холодильники, печи... Собственно азотная кислота - это все пороха и дымный и бездымный... Нитраты - это энергия войны.
С войной очень интересно: в Германии заработала первая установка синтетического аммиака в 1913 году. В августе 1914 - Германия начинает Мировую войну. В 1918 Германия разбита Антантой, а изобретателей процесса получения аммиака не наказывают как военных преступников, а награждают Нобелевской премией. Они стали добычей победителей и были ими обласканы. То есть примерно так же, как после Второй Мировой войны ценнейшей добычей стали ракетчики и атомщики Германии.
Интересный дуализм - связанный азот это и большие урожаи для жизни и порох для смерти. У меня такое ощущение, что и то и другое вырабатывается примерно поровну
Это как с Хлопком - он и одежда для выживания на холоде, и основа пороха (его второе исходное вещество) - и тоже перерабатывается примерно поровну в то и другое.
В общем с азотом относительно благополучно все - главная проблема - держать его связанным, полезным. Опять же война - это потеря связанного азота в огромных масштабах! Беда азота - это стремление к истокам, хочет быть газом, почти инертным, но это его свойство обеспечивает азоту реальный кругооборот в природе, без кладбищ и даже без долговременного депонирования где-либо.
Надо бы еще вспомнить про кальций, превращения которого составляют великую тайну жизни, про фосфор, роль которого в живой природе не менее важна, Но это потом, в Будущем, если оно наступит. А пока - разобраться бы с кислородом и углеродом...Не знаю, сколько нашей человеческой стае отмерено жжизни на Земле, но в любом случае скажем:
Спасибо Творцу за заботу о нашей жизни и нашей смерти.
А также спасибо моим учителям, коллегам, ученикам.
Спасибо моим читателям и оппонентам.
Спасибо моим друзьям Менгире, Баллону, Алисии, Дмитрию Крану, Анастасии, Ярославу Кеслеру, Инессе Касьяновой, Евгению Лукину, Татьяне Ледневой, Игорю Давиденко, Орлане, Святославу Логинову, Олегу Киселеву, Юрию Савиных.
или
КОГДА ЖЕ ВСЕ КОНЧИТСЯ?
ДВА ПРЕДИСЛОВИЯ В ДИАЛОГЕ
От Э.Л. Менгиры:
«Если завтра утром все откроют окна и начнут вышвыривать всё то, что они закрывают за всеми замками... деньги, украшения, меха... всё то, ради чего воришки лезут в квартиры... а банки начнут мешками вывалить все эти бумажки.... а ветер будет носить сей салют.... Никому ничего уже не нужно будет... ни взламывать пароли, ни замки, ни системы сигнализаций... Всё это будет ни моё и ничьё... всё есть как воздух, который не разделить и не ограничить... но у нас должно быть сознание... Мы можем порадоваться день. два... а потом надо будет идти в пекарню и печь хлеб, чтобы мы поели, идти и шить одежду, чтобы не замёрзли, ну и т.д....идти на работу не для того, чтобы получить деньги, купить что-то ценное и заперть это за 7-ю замками... а идти трудиться во благо выживания вида... Хотел бы так попробовать?)))»
От Л.П. Баллона:
А мне и пробовать не надо. Я примерно в этом и нахожусь последние 30 лет. Ограниченность в ресурсах жизни не так плоха, если задуматься, а у гроба нет карманов. Ограниченность позволяет быть аккуратным в своих желаниях, позволяет быть расчетливым и экономным, и уж совсем не располагает к стяжательству…
ПОЖЕЛАНИЕ ОБЫВАТЕЛЯ:
ПУСТЬ ВОСТОРЖЕСТВУЕТ РЕАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ
Неисчерпаемость ресурсов не есть их бесплатность - их в любом случае надо будет добывать, складировать, транспортировать, да разведка будет нужна - то что есть везде - лучше всего добывать там, где ничего и никого нет. Изменится направление поиска - мы признаем, что бурить придется глубоко, а вот выбор места будет происходить по другому набору критериев…
1. ВОДА
Давай ка повторим вчерашние уроки вкратце. Начнем с главного - с кругооборота воды в природе. Что такое вода - это оксид водорода, очень стабильное соединение, обладающее рядом уникальных свойств. Она имеет высокую температуру кипения - 100 градусов, ни одно вещество с такой маленькой массой молекулы не кипит так высоко. Она замерзает при нуле градусов - и ни одно вещество с такой маленькой массой молекулы не становится твердым при такой высокой температуре.
А еще при замерзании вода увеличивается в объеме, а не уменьшается, как почти все остальные вещества - поэтому лед плавает на поверхности мирового океана, а не захоранивается на его дне. Спасибо Творцу, позаботился. Есть еще ряд физических свойств, уникальных абсолютно - это рекордно высокая теплоемкость фазовых переходов, огромная диэлектрическая проницаемость, способность растворять другие вещества.
Высокая теплота делает ее отличным регулятором температуры на планете - приморские районы всегда имеют мягкий климат, а там где воды нет - там климат жесткий, резко континентальный, с огромной разницей зимних и летних температур. Исландия почти на полярном круге - и не знает морозов даже зимой, а какой-нибудь Виннипег в Канаде или Актобэ в Казахстане бывают засыпаны снегом с сентября до апреля.
Вода растворяет почти всё в той или иной мере- но все вещества имеют разную растворимость. При этом практически все неорганические вещества в воде распадаются на свободные ионы - заряженные частицы, что делает воду электропроводной и позволяет ей сбрасывать накопившееся в атмосфере электричество в море в виде маленьких почти безопасных молний, а не накапливать в атмосфере заряды, способные разрушать горы и уничтожать города.
Вода в 1.6 раза легче воздуха, испаряясь вода «всплывает» в атмосфере вверх и по идее должна была бы покинуть Землю, но этого не происходит. Она остывает и быстро конденсируется в микрокапли, а потом и в макрокапли, которые дождем, градом, снегом - выпадают обратно на землю. Причем попадает вода совсем не туда, откуда она испарилась - не в океан. Поднимаясь вверх с поверхности вращающейся Земли водяные потоки закручиваются в спираль и образуют циклоны - устойчивые самоходные вихри в атмосфере. Причем пока этот вихрь идет над водной поверхностью - он подпитывается новыми восходящими потоками и продолжает движение навстречу вращению Земли. А как только над сушей такая подпитка прекращается или ослабевает - начинается разрушение циклона, схлопывание теплого и холодного фронта с образованием фронта окклюзии, который ответственен за выпадение основной массы всех атмосферных осадков. Эти осадки - это живая пресная вода, обеззараженная атмосферным электричеством, насыщенная полезными для растений ионами, она наполняет засохшие русла водотоков и естественных резервуаров, она распресняет поверхностный морской слой, куда устремляется вся мелкая живность откладывать икру, споры, да и просто рожать…
Вода, выпавшая в верховые болота, становится долгоиграющим источником питания рек, спасая их от полного высыхания во время засухи. Там где нет болот - там нет постоянно текущих рек, есть «вади», наполняющиеся водой в период дождей лишь на короткое время.
Протекая по суше, реки растворяют берега и дно, насыщаются ионами, необходимыми для животных и растений, это положило начало расселению еще диких людей именно вдоль русел рек - Нила, Междуречья, Волги, Амазонки, Ганга, Янцзы, Инда, Хуанхэ, Миссисипи. Воду человеку не надо было добывать в поте лица - надо было только поселиться у источника пресной воды. Да хотя бы под ледником. Но не в пустыне.
А далее - реки несут весь мусор цивилизации в моря и океаны, там мусор оседает на дно, а вода начинает новый круг своего путешествия в атмосфере - испаряется, конденсируется, снова выпадает. Важно, что даже из самого соленого Мертвого моря испаряется абсолютно пресная вода и несет свою жизненную силу туда, где она нужна. И так без конца, пока светит Солнце, пока крутится Земля… Спасибо Первопричине и Замыслу - всё работает! Сколько бы человек не пытался испакостить имеющееся - всё возвращается к истокам. Решили разобрать Амударью на арыки и поливать хлопковые поля? Да пожалуйста, только там где нет дождей - вода засаливается в силу своих растворительных свойств, а круговорота на месте не происходит… Потом мелеет Аральское море, вода отступает от берегов, уходя все дальше от мест, где она нужна, нарушается естественный ход циклонов, земля погибает от соленой воды… Если распорядиться водным ресурсом неверно - погубить ее источник - не всегда есть время добраться до другого, да и там уже место занято, скорее всего. Без воды семья, стая, город, страна, цивилизация гибнут быстро и окончательно, превращаясь в черепки для археологов.
Ну и хватит о воде, это пример физической циркуляции, без химических превращений вещества, только за счет физических процессов - испарения, воздушного транспорта, конденсации, выпадения и наземного транспорта.
2. КИСЛОРОД
Куда сложнее разобраться с такими вещами, обновление которых связано со сложными химическими процессами. Вопрос о происхождении воды на Земле - это такой пограничный вопрос. Очень не простой, но и не самый сложный. А вот происхождение кислорода, который нужен нам для дыхания - это уже серьезно. Откуда он взялся на планете и почему вся планета, состоящая из горючего материала, не сгорела сразу вся? Потенциальный барьер реакции, говорите? А кислород в замороженном виде доставили? Чтобы не перешел потенциальный барьер?
Есть, конечно, теория, что это постарались наши растения - водоросли всех болот мира, леса Амазонки, Сибирская тайга и прочий бред про зеленые легкие планеты. Щас!
Напишем формулу того, что это такое происходит в наших растениях, в их зеленых листочках. CO2 + H2O = (CH2O) + O2. Вот так просто всё! Тут тебе и кислород на выходе и топливо готовое - углеводы. И всего то надо для протекания такой реакции - квант света, «ашню», который доставит на место протекания огромную энергию, которая так славно выделяется потом при горении древесины в кострах. Прямая утилизация солнечной энергии, диоксида углерода и воспроизводство пищи для крупного рогатого скота, который уже наша пища. Загвоздка первая состоит в том, что растения произвели ровно столько кислорода, сколько пойдет его на окисление произведенной глюкозы, крахмала, целлюлозы. Ровно, без прибыли, иначе никак не может быть. Кроме того - реакция на бумаге - это абстракция, это то что происходит в «черном ящике» растения. Но ведь у растений есть и другие виды деятельности, кроме производства кислорода! Надо полимеризовать глюкозу в крахмал и целлюлозу, и здесь «ашню» уже не может помочь - нужен нормальный реактор, который будет обслуживаться механизмами не производящими, а как раз потребляющими кислород, это так называемая темновые процессы биосинтеза в растениях. И они в это темное время потребляют кислород для получения новых соединений - собственных белков, сложных эфиров, масел эфирных и масел триглицеридных, веществ, умеющих хватать и преобразовывать кванты света тоже нужно растениям самим создать. И весь этот синтез снижает КПД производства кислорода до 25-30 процентов, да и то - при условии выведения из дальнейших реакций произведенных углеводов. На травяных полях этого не получится - коровы сожрут траву и окислят ее кислородом в исходные диоксид углерода и воду. Ну и еще к этому выделят массу требующих окисления продуктов, и этим окислением немедленно начнут заниматься бактерии и насекомые. Водоросли ? Да уж их-то съедают мгновенно, зоопланктон только и ждет, когда фитопланктон насинтезирует ему еды…
Так что в общем случае, если учесть весь спектр процессов, зеленые растения - обычные потребители кислорода, а вовсе не его производители. Как же можно вывести целлюлозу из кругооборота? Самое простое дело - в виде толстых длинных стволов деревьев. На сотни лет, на тысячи даже. Или до первого лесного пожара, увы.
Другой известный способ выведения топлива из контакта - это депонирование целлюлозы в виде торфов в болотах, где вода защищает ее от кислорода, от источников огня, грома и молнии. Но к сожалению болота тоже пересыхают и меняют свои очертания. И тогда торфяники тоже горят, на огромных территориях, долго и на большую глубину. Москва задымленная, помните? Кроме того, есть и простая наука термодинамика, которая предполагает для целлюлозы процессы дисаккомодации, то есть самораспада от времени. При этом продукты распада легко окисляются кислородом воздуха, и даже растворенным в воде кислороде… То есть нет надежного и необратимого способа разделить продукты жизнедеятельности растений, разве что в Космос выкидывать на мусорной ракете… Нет способа получить прибавку кислорода в атмосферу в глобальном масштабе, хотя конечно, в лесу после дождя, когда выйдет солнце, дышится легко и приятно… А ночью в том же лесу начинается обратный процесс - (CH2O) + O2 = CO2 + H2O, как у всех живых существ, и идет связывание кислорода из атмосферы в литосферу. А в литосфере содержание кислорода выше, чем любого другого элемента. Но это мертвый кислород, не пригодный для дыхания… Не хочу даже обсуждать бредни про озоновый слой, это вопрос к фирме Дюпон, вроде бы именно она эту пулю отлила... Повторю лишь одно - никакой озон не спасает кислород от выведения из оборота в виде углекислоты...
Другая гипотеза происхождения кислорода еще проще. Представим, что исходная масса Земли состояла из полуторного оксида железа. Fe2O3. Или смешанного оксида железа Fe3O4. То есть, по сути - из обычной ржавчины. В глубоких недрах Земли, где почему-то всегда очень высокая температура, эти оксиды могут отщеплять кислород 6Fe2O3 = 4Fe3O4 + O2, и далее - 2Fe3O4 = 6FeO + O2. Этот газообразный кислород в какие-то давние времена нашел каналы, по которым вырывается наверх, на поверхность Земли, возможно этот процесс идет до сих пор. На поверхности Земли образовалась жизнь и стала потреблять этот чудесный газ, а зеленые растения даже научились его частично и локально регенерировать… Красивая гипотеза, но если вдуматься - очень грустная. Не хочется давать материал для спекуляций любителям моделирования Конца Света, но при таком раскладе конец света неминуем, когда кончится кислород на Земле. А он кончится, ибо в рамках гипотезы запасы его ограничены по определению, а механизма 100%-ной регенерации в природе не существует. Всё нам дадено, но дозировано, наша численность растет быстрее, чем падает численность наших конкурентов на фронте дыхания, более того мы не только сами размножаемся экспоненциально, но и экспоненциально разводим численность своей пищи - коров, овец, свиней, верблюдов, лошадей, кенгуру, кроликов, кур, индюшек. Если кто-то сомневается, что рыбы дышат тем же газом, что и мы - так вот это так! Растворенный в воде кислород. Он плохо растворяется, зато поверхность морей и океанов всегда бурлит, что способствует насыщению воды кислородом практически на всю глубину Мирового океана, за исключением районов, где кислород пожирается некоторыми неорганическими веществами. Например Черное море, часть Балтийского, часть Каспийского. Сероводород - беда этих районов, они безжизненны.
На этой грустной ноте в голову приходит вопрос о судьбе использованного кислорода. Тот, который вошел в состав воды, далее с нею и путешествует, ждет превращений, участвет в великом кругообороте воды в природе. А тот, который стал другим газом, диоксидом углерода? Здесь его судьба может сильно разниться.
Первый путь - придти на поклон к растениям, которые превратят его обратно в кислород. Этот диоксид углерода, углекислый газ, живет в атмосфере, его там почти 0.05%, это огромная масса, но это лишь малая часть от всей массы диоксида углерода.
Этот газ отлично растворяется в воде - это он шипит в кока-коле, пиве, шампанском, минералке и всех остальных «газированных» напитках. Большая часть нашей планеты покрыта морями и океанами, вода которых имеет слабощелочную реакцию и очень хорошо растворяет в себе диоксид углерода, формируя другую его судьбу, так называемую морскую карбонатную систему - зыбкое равновесие растворенной углекислоты, карбонатов и гидрокарбонатов.
Вода океана содержит в себе ионы кальция, которые не терпят соседства с карбонатами и тут же выпадают в осадок. В реках соотношение ионов кальция и магния обычно находится на уровне 5:1, а в морской воде 1:5. То есть большая часть кальция, одного из доминирующих ионов в составе попадающих в море речных вод, выводится из раствора и оседает на дно океана. По дороге этот карбонат кальция служит материалом для построения экзоскелетов некоторых микроорганизмов, но их жизнь коротка, остатки погибшихе и съеденных планктонных организмов оседают на дно. На дне карбонаты используют бентосные организмы - моллюски строят из него экзоскелеты-раковины, губки используют для создания своего эндоскелета-спикулы, кораллы строят рифы, полихеты строят трубки, асцидии и сальпы строят хорды, рыбы - скелеты. Утилизуют они в основном кальций, а избытки карбоната опять поступают в воду. Огромные массы погибших организмов образуют пласты ракушечника и других карбонатных пород, которые используются в строительстве, но это опять тысячные доли процента от общей массы депонированного карбоната.
На этом месте научная мысль пожимает плечами, разводит руки и начинает строить гипотезы, как там у нас получается с балансом углекислоты. Плохо получается - уходит она на дно почти вся и без следа. Вспомним, что на 73 процента углекислота состоит из того самого кислорода, которого нам выделено строго дозированное количество, - и перспективы нашей цивилизации становятся совсем грустными. Мало того, что растения регенерируют кислород не очень эффективно, так оказывается 99.99 его массы вообще тонет в океане в самом прямом смысле. Беда. Возникает вопрос «Что делать»? Беречь природу в угоду экологически озабоченным зеленым недоумкам? Отлично - самый лучший способ ее беречь - это изолировать все моря и океаны от атмосферы и улавливать драгоценный оксид углерода для дальнейшей переработки в кислород. За счет каких энергетических средств? Попросим у Творца? Или у марсиан в долг возьмем?
Конечно, приятно смотреть на такие вот школьные презентации, где всё сбалансировано, фотосинтез выглядит очень мило и рассеивает тревоги.
Реальность же несколько иная, растения такие же потребители кислорода, кА и всё живое на Земле. Наши энергетические возможности известны - практически вся энергия на Земле приходит от Солнца, а это поток как бы стационарный, хотя в глобальном масштабе - постепенно уменьшающийся и периодически взбрыкивающий флуктуациями. Есть еще так называемые энергоносители, которые мы добываем из-под поверхности земли. Это нефть, газ уголь. Ну и дрова. Всё. Так что делать будем, пока зеленые не накрыли океан медным тазом?
3. УГЛЕРОД
Здесь в голову приходит интересная мысль - а второй компонент углекислоты, углерод, у него-то какая судьба в этой грустной истории? Кругооборот углерода давно и глубоко изучается учеными, и не только «британскими», но и вполне вменяемыми. Вот например, достаточно трезвый анализ этого кругооборота.
http://www.facepla.net/index.php/content-info/287-carbon-cycle-diagram
Трезвый, но не полный и с умолчаниями. Что означает депонирование углерода в донных отложениях в виде карбонатов? Разное означает. Шельфовые отложения могут утилизоваться живыми организмами, перемещаться ими, возвращаться в кругооборот так или иначе. А ведь средняя глубина океана по разным оценкам составляет от 3700 до 3800 метров, там нет бурного кипения жизни, там углерод реально захоранивается. И никакие лукавые картинки «кругооборота» углерода не могут скрыть этого факта. Так что еще придется еще раз вернуться к обсуждению судьбы захороненного в виде карбонатов углерода.
Два слова о почвах. Растения не используют углекислоту почв, им нужна углекислота из воздуха. Это доказано и даже положено в основу некоторых расчетов. В каком-то смысле углекислый газ - это пища растений - компонент их метаболизма. Так что диоксид углерода в атмосфере - это условие существования всех зеленых растений а, стало быть, и всего остального животного мира. Таким образом, человеческая цивилизация, добывающая углеродное и углеводородное топливо для своих нужд одновременно выполняет и функцию пополнения атмосферного запаса углекислого газа - ведь практически всё добытое сжигается тем или иным способом, а продуктом сжигания является именно он - углекислый газ.
Океан работает как глобальный буфер - стало теплее, углекислота выделилась из толщи прогретых вод, стало холоднее - растворилась дополнительно. Различные зоны океана имеют разную температуру, у холодных полюсов углекислота растворяется в избытке, в районах экваториальных - выделяется, питая тропические дождевые леса столь необходимой им углекислотой. Также работает и водородный показатель - слабо-щелочная вода океанов растворяет больше углекислоты, чем слабо-кислая вода рек и других наземных резервуаров.
Но выведенная из обращения карбонатная часть со дна никуда не возвращается, тонет навеки, на геологические времена. Итак, когда закончатся запасы топлива в недрах Земли, а топливо это по господствующей теории получается из растений, животных и людей, наша планета лишится этого источника восполнения углерода, единственным источником углекислоты станут лесные пожары и вулканы, от которых якобы вся жизнь и началась. Про растения уже написано - это система с отличным от 100% КПД, поэтому растения продлят себе жизнь на весьма короткий срок - пусть даже это будут тысячелетия. Но захоронение Углерода в карбонатные породы будет продолжаться. И когда то он весь закончится.
Но кроме господствующей теории, раскритикованной еще в 19 веке Д.И.Менделеевым, который знал толк в балансах химических реакций, есть и другая теория происхождения углеродсодержащего топлива на Земле. Углеводороды рождаются в глубинных слоях земной коры, а может быть даже глубже, но выносятся в полости земной коры. Те нефть, уголь, газ, которые упорно искали геологи - это наиболее близкие к поверхности залегания, а точнее места депонирования угля и углеводородов. Иногда они вообще выходят на поверхность Земли - как известные арктическим первопроходцам залежи пластов угля в высоких берегах рек, прорезанных водой, например, дельта Лены, Енисейский и Хатангский заливы, самые гиблые места, где не найти травинки летом - но уголь можно нарубить практически повсеместно, тонкая черная жила хорошо видна среди белесых глинистых слоев. Запасы угля на Шпицбергене огромны и доступны, на некоторых рудниках разработка пласта шла не вниз и вглубь, а вверх по горному склону, и добытый уголь ссыпали вниз по склону горы. Какие же это тропические леса превратились в этот уголь на 80-ой широте? Причем уголь бывает сильно битуминизирован, прилипает намертво к пустой породе и не колется даже на морозе. Не иначе кровью дракона сдобрено!
Иногда в этом мире абсурда легче сделать абсолютно сумасшедшее предположение, чем обсуждать все уже существующие заблуждения…
Лукавство этих рисунков в неопределенности загадочных стрелочек. Лукавство в неопределенности временных интервалов, неопределенность условий протекания процессов. Всё это так, вообще… А что если «уход в геологию» - это и есть тот реактор, где происходит самое важное для нас. Вот такая реакция: 2СО2 + 2Н2О = 2(СН2) + 3О2! Бред, но только на первый взгляд. СН2 - это условная формула углеводородов. О2 - это кислород для дыхания и сжигания углеводородов. Чего не хватает? Энергии, которая обеспечит такой процесс обратного горения, из продуктов сгорания к исходному топливу и окислителю. Где она эта энергия? Да как раз там, куда ушли карбонаты, на дне морском и ниже. Где-то прошла тектоническая трещина и карбонаты вместе с водой попадают в зону сверхвысоких давлений и температур. И даже по парциальным энтальпиям и энтропиям исходных и конечных веществ можно эти условия рассчитать. Условия образования углеводородов, а заодно и кислорода для их сжигания. Как же разделить эти продукты и не дать им бабахнуть в момент образования? Да не имеет значения. Если уж пошла такая реакция - найдется и способ утилизации ее продуктов. Можно, например, связать кислород железом 2Fe + 3O2 = Fe2O3, а углеводородам позволить «всплыть» в земной коре, заполнить естественные ниши, карстовые полости. Да хотя бы так. А потом отщепить часть кислорода от оксида железа обратно - в другое время и в другом месте. Можно представить себе такой «канал» в земной коре, в котором такое разделение происходит, хотя бы с эффективностью 0.1%, даже 0.01 %, но происходит постоянно, от начала времен… И вот уже намечается создание кислородной атмосферы, разбавление его нейтральным азотом, чтобы не спалить всё разом, и наконец, депонирование углеводородов в полостях. Энергия подземных процессов преобразуется напрямую в запасы топлива. И кислород. Мечта. Гомеостат.
Следствием такого предположения должно быть самопополнение исчерпанных месторождений нефти и газа не за геологические периоды, а за годы, может быть десятилетия. Ведь в рамках рассмотренной гипотезы нефтяные месторождения - это не цистерны с топливом, а склад готовой продукции подземного «завода» по их производству. А еще - уголь, нефть и газ - это не разные «полезные ископаемые», а одно и тоже. Углеводородные цепи большой длины - нефть, малой длины - газ, цепи, потерявшие водород - уголь. Вот уголь должен восстанавливаться очень долго, нефть - за десятилетия, а газ - если ему закрыт выход в атмосферу - вообще за годы. И тогда картинка выше, сохранив свой вид, приобретает совсем другой смысл. Нам отпущено немало времени, но мера его совсем не та, о которой говорят ученые романтики. Нам не дожить до «погаснет Солнце», но и не умереть от холода когда «кончится нефть». Не кончится, пока есть земное тепло в недрах, мы не знаем точно, сколько его там и что есть его источник, так что рассчитать день Армагеддона пока не получится. Но стоит поторопиться с познанием мира и себя - это точно! И, по крайней мере - перестать уже воевать друг с другом за энергоносители. Это такой же абсурд, как воевать за ракушки на берегу моря. Пора взрослеть, пора получать знания системно и комплексно, пора жить общей жизнью всего человечества, иначе - никак, ибо глупо.
4. АЗОТ
Про азот не написать нельзя, он такая же важная часть всего живого, как углерод и кислород. Но мне стало немного лениво писать про него, с азотом, похоже, круговорот вполне реальный, без уноса продуктов на "кладбища". Он образует анионы и катионы, к счастью дающие только водорастворимые соединения в любом сочетании. Из любого состояния азот стремиться вернуться в своё любимое - вновь превратиться в газ и возвратиться в атмосферу. При этом в атмосфере его роль практически сведена к функции растворителя для кислорода.
Под действием атмосферного электричества азот нехотя соединяется с кислородом, в виде нитратов и нитритов выпадает на почву или водную поверхность, где начинаются замысловатые приключения с биологическим окислением и редуцированием, стимулированием роста и вегетации растений, но конец у всех превращений один - в атмосферу, в газ, к тетке в глушь в Саратов... Циркулирует, да. Даже многочисленные дилетантские схемы его циркуляции в принципе близки к истине, таковы его свойства.
Элемент с очень переменной валентностью, высокими координационными возможностями, но и очень высоким потенциальным барьером... Существует проблема связывания азота, в основном якобы для удобрений в сельском хозяйстве - Агротехника и агрономия. Все заморочки про азот - это от них. Нужны удобрения, а бактерии их съедают в газ азот. Причем иногда - чем больше удобрений - тем лучше съедают. А на самом деле связанный азот больше всего нужен для производства пороха, для войны.
Этот процесс энергетически затратен, то есть при связывании мы как бы заряжаем азот дополнительной энергией...
В живом организме только связанный азот - это и белки, и ДНК-РНК, и гормоны, и практически всегда это степень окисления -3. «Нульвалентный» свободный азот - это практически инертный газ, азот в степени окисления +3, +4 и +5 - это вещества, убивающие живое - тем или иным способом.
Азот в виде газа растворим в воде крайне слабо, даже меньше кислорода, миллиграммы на литр. Этот растворенный азот может усваиваться микроорганизмами, но и это не влияет на его судьбу - рано или поздно от всего живого остаются только пузырьки газа.
В живых организмах много разных энергетических систем - и все они разного уровня энергии. Основной энергетический механизм организма - это котел, в котором кислород пожирает углеводы. В условиях холодового стресса у теплокровных всё активнее включается еще и жировой механизм питания. Он постоянно работает у морских хищных животных (а они все хищные). Фосфорное питание АТФ - это самый мягкий источник энергии, практически не дающий "помех" - поэтому он и используется в самой главной информационной цепи. Помехи - это, прежде всего, свободные радикалы, очень реакционноспособные и высокоэнергетические образования. Короткоживущие, как правило. Дело в том, что все окисленные формы азота являются свободными радикалами. Или почти свободными. Но радикалами. Их близко нельзя пускать к информационным сетям типа белки-ДНК/РНК-гормоны.
Азотные цепочки работают в микробиологии - это и фиксация атмосферного азота, это редукция нитратов и других окисленных форм в газ, аммоний, амины, имины, гидроксиламины, гидразины, триазины и черта в ступе сколько их там еще. Вплоть до мочевой кислоты, которая на треть состоит из азота...
У теплокровных нитраты в организме быстренько перерабатываются в восстановленные аминные формы, нитриты - это яд типа цианидов, но их тоже перерабатываем (с колбасой они к нам приходят в некоторых количествах).
Что касается азотредуцирующих бактерий (или денитрифицирующих), то они делают хорошее дело, когда редуцируют азот до аммония или аминов. А если до газа - то это потеря связанного азота, что обидно, потому что связывать его тяжко.
Из интересных фактов было бы здорово оценить антропогенный вклад в связывание азота, у меня есть ощущение, что этот вклад очень велик, в отличие от всей остальной деятельности человека. Но это пока только ощущения, трудно оценить именно природное связывание, оно производится и в почве и в воде микроорганизмами, не поддающимися учету.
А в промышленности азот сначала превращают в аммиак, потом его каталитически окисляют до азотной кислоты. Где много электричества - окисляют азот кислородом напрямую - в дуге, размазанной магнитным полем. На бумаге и то и другое - всего две строчки, в натуре - это огромные колонны, трубы, холодильники, печи... Собственно азотная кислота - это все пороха и дымный и бездымный... Нитраты - это энергия войны.
С войной очень интересно: в Германии заработала первая установка синтетического аммиака в 1913 году. В августе 1914 - Германия начинает Мировую войну. В 1918 Германия разбита Антантой, а изобретателей процесса получения аммиака не наказывают как военных преступников, а награждают Нобелевской премией. Они стали добычей победителей и были ими обласканы. То есть примерно так же, как после Второй Мировой войны ценнейшей добычей стали ракетчики и атомщики Германии.
Интересный дуализм - связанный азот это и большие урожаи для жизни и порох для смерти. У меня такое ощущение, что и то и другое вырабатывается примерно поровну
Это как с Хлопком - он и одежда для выживания на холоде, и основа пороха (его второе исходное вещество) - и тоже перерабатывается примерно поровну в то и другое.
В общем с азотом относительно благополучно все - главная проблема - держать его связанным, полезным. Опять же война - это потеря связанного азота в огромных масштабах! Беда азота - это стремление к истокам, хочет быть газом, почти инертным, но это его свойство обеспечивает азоту реальный кругооборот в природе, без кладбищ и даже без долговременного депонирования где-либо.
Надо бы еще вспомнить про кальций, превращения которого составляют великую тайну жизни, про фосфор, роль которого в живой природе не менее важна, Но это потом, в Будущем, если оно наступит. А пока - разобраться бы с кислородом и углеродом...Не знаю, сколько нашей человеческой стае отмерено жжизни на Земле, но в любом случае скажем:
Спасибо Творцу за заботу о нашей жизни и нашей смерти.
А также спасибо моим учителям, коллегам, ученикам.
Спасибо моим читателям и оппонентам.
Спасибо моим друзьям Менгире, Баллону, Алисии, Дмитрию Крану, Анастасии, Ярославу Кеслеру, Инессе Касьяновой, Евгению Лукину, Татьяне Ледневой, Игорю Давиденко, Орлане, Святославу Логинову, Олегу Киселеву, Юрию Савиных.