生物地球化学循环
有几种化学物质对生命至关重要,并在自然界中遵循可预测的循环。在这些自然循环或生物地球化学循环中,化学物质在环境中从一种形式转化为另一种形式。水/废水操作人员应了解处理营养物(即碳、氮和硫)的循环,因为它们对工厂的性能有重大影响,可能需要在一年中的不同时间改变操作以保持其正常运行;在废水处理中尤其如此。每个循环的微生物学处理废水处理厂中这些营养物质的生物转化和随后的生物去除。
注:Smith(1974)将生物地球化学旋回分为两种类型:气体旋回和沉积旋回。气体循环包括碳循环和氮循环;在气体循环中,营养物质的主要吸收点是大气和海洋。沉积旋回包括硫循环;沉积旋回的主要汇是地壳的土壤和岩石。
8.17.1碳循环
碳是所有生物的基本成分,是生命所必需的大分子有机分子的基本组成部分。碳从大气中循环进入食物链,如图8.17所示。从图8.17可以看出,绿色植物从空气中获取二氧化碳(CO2),通过光合作用(被阿西莫夫(1989)描述为“地球上最重要的化学过程”),它产生了所有生物所需的食物和氧气。产生的部分碳留在了生物中;另一部分在细胞呼吸中以二氧化碳的形式释放。所有生物的细胞呼吸所释放的二氧化碳返回到大气中(Miller, 1988)。
一些碳包含在埋在地下的动物和植物的尸体中。这些埋在地下的动植物材料大部分都转化成了化石燃料.化石燃料——煤、石油和天然气-含有大量的碳。当化石燃料燃烧后储存的碳与空气中的氧气结合形成二氧化碳,进入大气。在大气中,二氧化碳起到了有益的热屏作用,因为它不允许地球的热量辐射到太空中。这种平衡很重要。问题是,随着燃烧产生的更多二氧化碳被释放到大气中,这种平衡可能而且正在被改变。Odum(1983)警告说,化石燃料消费的增加“加上绿化带‘迁移能力’的下降,正开始超过微妙的平衡。”向大气中大量排放二氧化碳会增加全球变暖的可能性。的全球变暖的后果“将是灾难性的……由此导致的气候变化将是不可逆转的”(Abrahamson, 1988)。
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