Пластиковая планета
Углерод – это основа жизни на Земле. Из него состоят наши тела, пища, дома и энергоресурсы. Нарушение обменного цикла углерода привело к самой острой проблеме современности – изменению климата Земли
Перед нами стоит и другая, не менее масштабная экологическая проблема: пластиковые отходы теперь покрывают планету от полюса до полюса. Так может ли одна проблема стать решением другой?
Круговорот углерода в природе
Земля – это замкнутая система, поэтому количество углерода в ней неизменно. Он распределен в разных формах по всем земным оболочкам – атмосфере, гидросфере, литосфере, биосфере – и присутствует во всех органических веществах на планете. Большая часть запасена в осадочных породах, остальной углерод циркулирует между океаном, воздухом, почвой, животными и растениями. Все эти временные вместилища углерода называют геохимическими резервуарами, а перенос углерода между ними – углеродным циклом.
Например, углеродом обмениваются атмосфера с биосферой: растения поглощают углекислый газ из воздуха и в процессе фотосинтеза запасают его в своих клетках в виде простых углеводов. Животные – от бактерий до человека – питаются этими углеводами, включая их в свои клеточные структуры (например, тело человека на 18% состоит из чистого углерода). Так углерод в форме органических молекул распространяется по всей биосфере – и в то же время непрерывно возвращается в атмосферу: дыхание, горение и разложение живых существ высвобождают накопленный в их телах углерод в виде углекислого газа и метана.
Еще один важный компонент углеродного цикла – постоянный обмен между атмосферой и поверхностью мирового океана: углекислый газ беспрестанно растворяется в воде и выветривается обратно. Кроме того, некоторые морские организмы (моллюски, кораллы, планктон) используют растворенный в воде углерод как строительный материал для своих раковин и скелетов. Погибая, эти организмы опускаются на океанское дно, унося с собой весь накопленный углерод. Со временем наслоения затонувших останков уплотняются и образуют каменистые осадочные породы: происходит секвестрация, или захоронение углерода в донных отложениях, и избыток углерода выводится из цикла на сотни миллионов лет. Около 80% углеродосодержащих пород на Земле сформировалось именно благодаря такому механизму «углеродного насоса», и сегодня мировой океан является самым вместительным резервуаром углерода в природе.
Наконец, углерод присутствует в верхних слоях литосферы – например, в почве в форме перегноя. Кроме того, в период образования планеты колоссальные объемы углерода извлекались из атмосферы и запасались в земной коре в виде осадочных горных пород и того, что мы теперь называем полезными ископаемыми: угля, нефти, природного газа и сланца. На протяжении миллионов лет под действием тепла и давления органический углерод из останков живых организмов превращался в подземный тайник, который надежно хранил часть земного углерода, пока однажды человечество не выяснило, что это превосходный источник энергии. Мы принялись небывалыми темпами добывать и сжигать ископаемое топливо, выпуская джинна из бутылки. За последние полтора века в углеродный цикл Земли вернулось