Suess effekt

Suess -effekten , även kallad ¹³ C Suess-effekten , är en förändring i förhållandet mellan atmosfäriska koncentrationer av tunga isotoper av kol ( ¹³ C och ¹⁴ C) genom inblandning av stora mängder CO ₂ från fossila bränslen , som är utarmad på ¹³ CO ₂ och inte innehåller ¹⁴ CO ₂ . Den är uppkallad efter den österrikiske kemisten Hans Suess , som noterade påverkan av denna effekt på noggrannheten av radiokoldatering . På senare tid har Suess-effekten använts i studier av klimatförändringar . Termen hänvisade ursprungligen endast till utspädning av atmosfärisk ¹⁴ CO ₂ . Konceptet utvidgades senare till utspädning av ¹³ CO ₂ och till andra reservoarer av kol såsom haven och marken.

Kolisotoper

Kol har tre naturligt förekommande isotoper . Cirka 99 % av kolet på jorden är kol -12 ( ¹² C ), cirka 1 % är kol-13 ( ¹³ C ), och en spårmängd är kol-14 ( ¹⁴ C ). 12 C och ¹³ C isotoperna är stabila medan ¹⁴ C sönderfaller radioaktivt till kväve -14 ( ¹⁴ N ⁾ med en halveringstid på 5730 år. ¹⁴ C på jorden produceras nästan uteslutande av samverkan av kosmisk strålning med den övre atmosfären. En ¹⁴ C-atom skapas när en termisk neutron förskjuter en proton i ¹⁴ N. Små mängder av ¹⁴ C produceras av andra radioaktiva processer, och en betydande mängd släpptes ut i atmosfären under kärnvapenprovning före fördraget om begränsade testförbud . Naturlig ¹⁴ C-produktion och därmed atmosfärens koncentration varierar endast något över tiden.

Växter tar upp ¹⁴ C genom att fixera atmosfäriskt kol genom fotosyntes . Djur tar sedan ¹⁴ C i sina kroppar när de konsumerar växter (eller konsumerar andra djur som konsumerar växter). Levande växter och djur har alltså samma förhållande mellan ¹⁴ C och ¹² C som atmosfärisk CO ₂ . När organismer väl dör slutar de byta kol med atmosfären och tar därför inte längre upp nya ¹⁴ C. Radioaktivt sönderfall tömmer sedan gradvis ut ¹⁴ C i organismen. Denna effekt är grunden för radiokoldatering .

Fotosyntetiskt fixerat kol i landväxter utarmas i ¹³ C jämfört med atmosfärisk CO ₂ . Denna fraktionering av kolisotoper orsakas av kinetiska isotopeffekter och massberoende av CO ₂ -diffusion. Den totala effekten är liten i C4- anläggningar men mycket större i C3 -anläggningar som utgör huvuddelen av markbunden biomassa över hela världen. Utarmningen i CAM- växter varierar mellan de värden som observerats för C3- och C4-växter. Dessutom kommer de flesta fossila bränslen från biologiskt C3-material som producerades för tiotals till hundratals miljoner år sedan. C4-växter blev inte vanliga förrän för cirka 6 till 8 miljoner år sedan, och även om CAM-fotosyntes finns i moderna släktingar till Lepidodendrales i karbon- låglandsskogarna, även om dessa växter också hade CAM-fotosyntes var de inte en viktig komponent av den totala biomassa.

Fossila bränslen som kol och olja är främst gjorda av växtmaterial som deponerades för miljoner år sedan. Denna tidsperiod motsvarar tusentals halveringstider på ¹⁴ C, så i princip all ¹⁴ C i fossila bränslen har förfallit. Fossila bränslen är också utarmade i ¹³ C i förhållande till atmosfären, eftersom de ursprungligen bildades från levande organismer. Därför töms kolet från fossila bränslen som återförs till atmosfären genom förbränning i både ¹³ C och ¹⁴ C jämfört med atmosfärisk koldioxid.

Se även

Miljöisotoper

Vidare läsning

Cabaneiro, A.; Fernandez, I. (oktober 2015). "Avslöja biomkänslighet för atmosfäriska förändringar: stabila ekofysiologiska beroenden av C-isotop under fotosyntetisk CO ₂ -upptagning i ekosystem av maritima tallar och tallar från sydvästra Europa". Miljöteknik & innovation . 4 : 52–61. doi : 10.1016/j.eti.2015.04.007 . (en 25 år lång dendrokronologisk studie (1978–2002) som använder stabilt C-isotopförhållande masspektrometri i tillväxtringar av fleråriga träd från södra Atlanten i Europa som utforskar Suess Effect-ekosystemförhållandena för att undersöka biomens känslighet för 13 C ^- CO ₂ atmosfäriska förändringar)
Suess, HE (september 1955). "Radiokarbonkoncentration i modernt trä". Vetenskap . 122 (3166): 415–417. Bibcode : 1955Sci...122..415S . doi : 10.1126/science.122.3166.415-a . S2CID 177102578 . (på norra halvklotet)
Lerman, JC; Mook, Wim ; Vogel, JC (1970). Olsson, Ingrid U. (red.). Radiocarbon Variations and Absolute Chronology: Proceedings of the Twelfth Nobel Symposium som hölls vid Fysiska institutet vid Uppsala universitet . New York: Wiley. s. 275–301. LCCN 73115769 . (på södra halvklotet)

externa länkar