Koloběh vodíku

Z Enviwiki
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

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]

Propojení mezi koloběhy uhlíku, vodíku a kyslíku v metabolismu fotosyntetizujících rostlin

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).

[math]\mathrm{H_2 + OH \longrightarrow H + H_2O}[/math]

•OH radikály, které běžně oxidují metan v následující reakci jsou odebrány, pokud nejprve interagují s H2 v atmosféře a k odbourávání methanu nedochází.

[math]\mathrm{CH_4 + OH \longrightarrow CH_3 + H_2O}[/math]

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.[2][3]

Odkazy

Reference

  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.  

Externí odkazy

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