ลักษณะวัฏจักรคาร์บอนอ่างเก็บน้ำส่วนประกอบการเปลี่ยนแปลง

วัฏจักรคาร์บอน มันเป็นกระบวนการทางชีวชีวภาพที่อธิบายการไหลของคาร์บอนบนโลก มันประกอบไปด้วยการแลกเปลี่ยนคาร์บอนระหว่างอ่างเก็บน้ำที่แตกต่างกัน (บรรยากาศชีวมณฑลมหาสมุทรและตะกอนทางธรณีวิทยา) เช่นเดียวกับการเปลี่ยนแปลงของพวกมันในการจัดเรียงโมเลกุลที่แตกต่างกัน.

คาร์บอนเป็นองค์ประกอบสำคัญในชีวิตของสิ่งมีชีวิต บนโลกมีอยู่ในรูปแบบที่เรียบง่ายเช่นถ่านหินหรือเพชรในรูปแบบของสารประกอบอนินทรีย์เช่นคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) และมีเทน (CH.)₄) และเป็นสารประกอบอินทรีย์เช่นชีวมวล (วัสดุของสิ่งมีชีวิต) และเชื้อเพลิงฟอสซิล (น้ำมันและก๊าซธรรมชาติ).

วัฏจักรคาร์บอนเป็นหนึ่งในวัฏจักรทางชีวเคมีที่ซับซ้อนที่สุดและมีความสำคัญมากที่สุดเนื่องจากผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก มันสามารถแบ่งออกเป็นสองรอบง่ายกว่าซึ่งเชื่อมต่อกัน.

หนึ่งเกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนอย่างรวดเร็วของคาร์บอนที่เกิดขึ้นระหว่างสิ่งมีชีวิตและบรรยากาศมหาสมุทรและดิน อีกอธิบายถึงกระบวนการทางธรณีวิทยาในระยะยาว.

ในศตวรรษที่ผ่านมาระดับ CO² บรรยากาศเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อรักษาแบบจำลองเศรษฐกิจสังคมและเทคโนโลยีที่ไม่ยั่งยืนซึ่งขับเคลื่อนโดยการปฏิวัติอุตสาหกรรมในศตวรรษที่ 19.

ความไม่สมดุลในวัฏจักรคาร์บอนของโลกทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบของอุณหภูมิและการตกตะกอนที่เกิดขึ้นในวันนี้ในสิ่งที่เรารู้ว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ.

ดัชนี

• 1 ลักษณะทั่วไป
• 2 แหล่งกักเก็บคาร์บอน
  • 2.1 บรรยากาศ
  • 2.2 Biosphere
  • 2.3 ชั้น
  • 2.4 มหาสมุทร
  • 2.5 ตะกอนธรณีวิทยา
• 3 ส่วนประกอบ
  • 3.1 - รอบที่รวดเร็ว
  • รอบ 3.2- ช้า
• 4 การเปลี่ยนแปลงของวัฏจักรคาร์บอน
  • 4.1 การเปลี่ยนแปลงบรรยากาศ
  • 4.2 การสูญเสียสารอินทรีย์
• 5 อ้างอิง

ลักษณะทั่วไป

คาร์บอนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่ไม่ใช่โลหะ สัญลักษณ์ของคุณคือ C, เลขอะตอมของมันคือ 6 และมวลอะตอมคือ 12.01 มันมีอิเล็กตรอนสี่ตัวเพื่อสร้างพันธะเคมีโควาเลนต์ (เป็น tetravalent).

มันเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในเปลือกโลก ธาตุที่มีมากที่สุดเป็นอันดับสี่ในจักรวาลรองจากไฮโดรเจนฮีเลียมและออกซิเจนและธาตุที่มีมากเป็นอันดับสองในสิ่งมีชีวิตหลังจากออกซิเจน.

คาร์บอนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อชีวิต มันเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของกรดอะมิโนที่ก่อให้เกิดโปรตีนและเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของ DNA ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด.

เมื่อรวมกับออกซิเจนและไฮโดรเจนจะก่อให้เกิดสารประกอบที่หลากหลายเช่นกรดไขมันส่วนประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมด.

แหล่งกักเก็บคาร์บอน

บรรยากาศ

บรรยากาศเป็นชั้นก๊าซที่ล้อมรอบโลก ประกอบด้วยคาร์บอน 0.001% ของโลกส่วนใหญ่อยู่ในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) และมีเทน (CH.)₄).

แม้จะเป็นหนึ่งในแหล่งกักเก็บคาร์บอนต่ำที่สุดในโลก แต่ก็มีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการทางชีวเคมีจำนวนมาก มันเป็นอ่างเก็บน้ำที่สำคัญในการดำรงชีวิตบนโลก.

ชีววง

ชีวมณฑลประกอบด้วยสองในสามของคาร์บอนทั้งหมดของโลกในรูปของมวลชีวภาพ (สิ่งมีชีวิตกับสิ่งมีชีวิต) คาร์บอนเป็นส่วนสำคัญของโครงสร้างและกระบวนการทางชีวเคมีของเซลล์ที่มีชีวิตทั้งหมด.

ป่าไม้ไม่เพียง แต่เป็นแหล่งกักเก็บคาร์บอนที่สำคัญในพื้นที่ชีวภาค แต่บางประเภทได้รับการยอมรับว่าเป็นอ่างเก็บน้ำเช่นป่าเขตอบอุ่น.

เมื่อป่าอยู่ในช่วงเริ่มต้นพวกเขาจะเข้าร่วม² ของบรรยากาศและเก็บไว้ในรูปแบบของไม้ ในขณะที่เมื่อพวกเขาถึงกำหนดพวกเขาดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยลง แต่ไม้ของต้นไม้ของพวกเขามีปริมาณคาร์บอนมากมาย (ประมาณ 20% ของน้ำหนักของพวกเขา).

สิ่งมีชีวิตทางทะเลก็เป็นแหล่งกักเก็บคาร์บอนที่สำคัญเช่นกัน พวกเขาเก็บคาร์บอนไว้ในเปลือกของพวกเขาในรูปแบบของแคลเซียมคาร์บอเนต.

ชั้น

ดินประกอบด้วยคาร์บอนประมาณหนึ่งในสามของโลกในรูปแบบอนินทรีย์เช่นแคลเซียมคาร์บอเนต มันเก็บคาร์บอนมากกว่าบรรยากาศสามเท่าและมากกว่าคาร์บอนสี่เท่าของมวลชีวภาพของพืช ดินเป็นอ่างเก็บน้ำที่ใหญ่ที่สุดในการมีปฏิสัมพันธ์กับบรรยากาศ.

นอกเหนือจากการเป็นแหล่งกักเก็บคาร์บอนแล้วดินยังถูกระบุว่าเป็นอ่างที่สำคัญ มันเป็นเงินฝากที่มีส่วนช่วยในการดูดซับความเข้มข้นของคาร์บอนในบรรยากาศในรูปของ CO₂. อ่างล้างจานนี้มีความสำคัญต่อการลดภาวะโลกร้อน.

ดินที่มีคุณภาพซึ่งมีฮิวมัสและอินทรียวัตถุในปริมาณที่เหมาะสมเป็นแหล่งกักเก็บคาร์บอนที่ดี การปลูกแบบดั้งเดิมและแบบเกษตรนิเวศรักษาคุณสมบัติของดินเป็นอ่างเก็บน้ำหรืออ่างคาร์บอน.

มหาสมุทร

มหาสมุทรประกอบด้วย 0.05% ของคาร์บอนทั่วโลกของโลก พบคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่ในรูปแบบของไบคาร์บอเนตซึ่งสามารถรวมกับแคลเซียมและรูปแบบแคลเซียมคาร์บอเนตหรือหินปูนซึ่งตกตะกอนที่ด้านล่างของมหาสมุทร.

มหาสมุทรได้รับการพิจารณาว่าเป็นหนึ่งในอ่างล้างมือที่ใหญ่ที่สุดของ CO₂, โดยการดูดซับคาร์บอนในชั้นบรรยากาศประมาณ 50% สถานการณ์ที่เป็นอันตรายต่อความหลากหลายทางชีวภาพทางทะเลโดยการเพิ่มความเป็นกรดของน้ำทะเล.

ธรณีวิทยาตะกอน

ตะกอนทางธรณีวิทยาที่เก็บในรูปแบบเฉื่อยในธรณีภาคเป็นแหล่งกักเก็บคาร์บอนที่ใหญ่ที่สุดในโลก คาร์บอนที่เก็บไว้ที่นี่อาจเป็นแหล่งกำเนิดนินทรีย์หรือแหล่งกำเนิดอินทรีย์.

ประมาณ 99% คาร์บอนที่เก็บไว้ในธรณีภาคคือคาร์บอนอนินทรีย์ที่เก็บในหินตะกอนเช่นหินปูน.

คาร์บอนที่เหลืออยู่เป็นส่วนผสมของสารประกอบเคมีอินทรีย์ที่มีอยู่ในหินตะกอนหรือที่รู้จักกันในชื่อ kerogen เกิดขึ้นหลายล้านปีก่อนโดยตะกอนชีวมวลที่ถูกฝังและขึ้นกับแรงดันและอุณหภูมิสูง ส่วนหนึ่งของ cherogens เหล่านี้จะถูกแปลงเป็นน้ำมันก๊าซและถ่านหิน.

ส่วนประกอบ

วัฏจักรคาร์บอนทั่วโลกสามารถเข้าใจได้ดีขึ้นโดยการศึกษาวัฏจักรที่เรียบง่ายสองรอบที่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน: รอบสั้นและรอบยาว.

ภาพยนตร์สั้นมุ่งเน้นไปที่การแลกเปลี่ยนคาร์บอนที่รวดเร็วของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ ในขณะที่วัฏจักรอันยาวนานนั้นเกิดขึ้นมากกว่าล้านปีและรวมถึงการแลกเปลี่ยนคาร์บอนระหว่างภายในกับพื้นผิวโลก.

-รอบเร็ว

วัฏจักรคาร์บอนที่รวดเร็วนั้นเป็นที่รู้จักกันในนามวัฏจักรทางชีวภาพเพราะมันขึ้นอยู่กับการแลกเปลี่ยนคาร์บอนที่เกิดขึ้นระหว่างสิ่งมีชีวิตกับบรรยากาศมหาสมุทรและดิน.

คาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศส่วนใหญ่จะเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซนี้ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำในมหาสมุทรเพื่อผลิตไอออนไบคาร์บอเนต ยิ่งความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศสูงเท่าไรการก่อตัวของไบคาร์บอเนตก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น กระบวนการนี้ช่วยควบคุม CO₂ ในบรรยากาศ.

คาร์บอนในรูปแบบของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่ทุกเครือข่ายทั้งทางบกและทางน้ำผ่านสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงเช่นสาหร่ายและพืช ในทางกลับกันสิ่งมีชีวิต heterotrophic ได้รับคาร์บอนโดยการกินสิ่งมีชีวิต autotrophic.

ส่วนหนึ่งของคาร์บอนอินทรีย์กลับสู่ชั้นบรรยากาศผ่านการสลายตัวของสารอินทรีย์ (ดำเนินการโดยแบคทีเรียและเชื้อรา) และการหายใจของเซลล์ (ในพืชและเชื้อรา) ในระหว่างการหายใจเซลล์จะใช้พลังงานที่เก็บไว้ในโมเลกุลที่ประกอบด้วยคาร์บอน (เช่นน้ำตาล) เพื่อผลิตพลังงานและ CO₂.

อีกส่วนหนึ่งของคาร์บอนอินทรีย์จะถูกเปลี่ยนเป็นตะกอนและไม่กลับสู่ชั้นบรรยากาศ คาร์บอนที่เก็บอยู่ในตะกอนชีวมวลในทะเลที่ก้นทะเล (เมื่อสิ่งมีชีวิตตาย) พวกมันสลายตัวและ CO₂ มันละลายในน้ำลึก บริษัท นี้₂ ถูกลบออกจากชั้นบรรยากาศอย่างถาวร.

ในทำนองเดียวกันส่วนหนึ่งของคาร์บอนที่เก็บไว้ในต้นไม้วิ่งและพืชป่าอื่น ๆ สลายตัวช้าในหนองน้ำบึงและพื้นที่ชุ่มน้ำภายใต้เงื่อนไขแบบไม่ใช้ออกซิเจนและกิจกรรมของจุลินทรีย์ต่ำ.

กระบวนการนี้ผลิตพีทมวลที่ฟูและแสงอุดมไปด้วยคาร์บอนซึ่งใช้เป็นเชื้อเพลิงและเป็นปุ๋ยอินทรีย์ ประมาณหนึ่งในสามของคาร์บอนอินทรีย์ทั้งหมดเป็นพีท.

-วงจรช้า

วัฏจักรที่ช้าของคาร์บอนรวมถึงการแลกเปลี่ยนคาร์บอนระหว่างหินของโลกและระบบพื้นผิวของโลก: มหาสมุทร, บรรยากาศ, ชีวมณฑลและดิน วงจรนี้เป็นตัวควบคุมหลักของความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศในระดับธรณีวิทยา.

คาร์บอนอนินทรีย์

คาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายในชั้นบรรยากาศจะรวมกับน้ำเพื่อสร้างกรดคาร์บอนิก สิ่งนี้ทำปฏิกิริยากับแคลเซียมและแมกนีเซียมที่มีอยู่ในเปลือกโลกเพื่อก่อให้เกิดคาร์บอเนต.

เนื่องจากผลกระทบจากการกัดเซาะของฝนและลม, คาร์บอเนตถึงมหาสมุทรที่ด้านล่างของทะเลสะสม คาร์บอเนตยังสามารถหลอมรวมโดยสิ่งมีชีวิตซึ่งในที่สุดก็ตายและตกตะกอนบนพื้นดิน ตะกอนเหล่านี้สะสมมาหลายพันปีและก่อตัวเป็นหินปูน.

หินตะกอนของก้นทะเลถูกดูดซับไว้ในเสื้อคลุมของโลกโดยการมุดตัว (กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการจมของเขตมหาสมุทรของแผ่นเปลือกโลกใต้แผ่นเปลือกโลกอีกแผ่น).

ในหินธรณีภาคใต้หินตะกอนถูกแรงกดดันและอุณหภูมิสูงและเป็นผลให้ละลายและทำปฏิกิริยาทางเคมีกับแร่ธาตุอื่นปล่อย CO₂. ดังนั้นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จึงถูกปลดปล่อยกลับสู่ชั้นบรรยากาศผ่านการปะทุของภูเขาไฟ.

คาร์บอนอนินทรีย์

องค์ประกอบที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของวัฏจักรทางธรณีวิทยาคือคาร์บอนอินทรีย์ สิ่งนี้มีต้นกำเนิดมาจากชีวมวลที่ฝังอยู่ในสภาวะไร้อากาศความดันและอุณหภูมิสูง กระบวนการนี้นำไปสู่การก่อตัวของสารฟอสซิลที่มีปริมาณพลังงานสูงเช่นถ่านหินน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติ.

ในช่วงที่มีการปฏิวัติอุตสาหกรรมในศตวรรษที่ 19 มีการค้นพบการใช้คาร์บอนอินทรีย์ฟอสซิลเป็นแหล่งพลังงาน ตั้งแต่ศตวรรษที่ยี่สิบมีการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเหล่านี้ก่อให้เกิดในไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาการเปิดตัวสู่บรรยากาศของคาร์บอนจำนวนมากที่สะสมอยู่ในโลกมานานหลายพันปี.

การเปลี่ยนแปลงของวัฏจักรคาร์บอน

วัฏจักรคาร์บอนร่วมกับวัฏจักรของน้ำและสารอาหารเป็นพื้นฐานของชีวิต การรักษาวัฏจักรเหล่านี้จะเป็นตัวกำหนดสุขภาพและความยืดหยุ่นของระบบนิเวศและความสามารถในการให้ความเป็นอยู่ที่ดีต่อมนุษยชาติ การดัดแปลงหลักของวัฏจักรคาร์บอนถูกกล่าวถึงด้านล่าง:

การเปลี่ยนแปลงบรรยากาศ

ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเป็นก๊าซเรือนกระจก เมื่อรวมกับมีเธนและก๊าซอื่น ๆ มันจะดูดซับความร้อนที่แผ่ออกมาจากพื้นผิวโลกป้องกันไม่ให้มันถูกปล่อยออกสู่อวกาศ.

การเพิ่มขึ้นอย่างน่าตกใจของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศและก๊าซเรือนกระจกอื่น ๆ ได้เปลี่ยนแปลงสมดุลพลังงานของโลก สิ่งนี้กำหนดการไหลเวียนของความร้อนและน้ำทั่วโลกในชั้นบรรยากาศอุณหภูมิและรูปแบบการตกตะกอนการเปลี่ยนแปลงรูปแบบของสภาพอากาศและระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น.

การเปลี่ยนแปลงหลักของมนุษย์ในวัฏจักรคาร์บอนขึ้นอยู่กับการเพิ่มขึ้นของการปล่อย CO₂. ตั้งแต่ปี 1987 การปล่อย CO ทั่วโลกประจำปี₂ จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลเพิ่มขึ้นประมาณหนึ่งในสาม.

อุตสาหกรรมการก่อสร้างยังทำให้เกิดการปล่อยก๊าซ CO โดยตรง² ในการผลิตเหล็กและซีเมนต์.

การปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์ในชั้นบรรยากาศและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยภาคการขนส่งเพิ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา มีการเพิ่มขึ้นค่อนข้างสูงในการซื้อยานพาหนะส่วนบุคคล นอกจากนี้แนวโน้มยังเป็นที่ต้องการของรถยนต์ที่หนักกว่าและมีการใช้พลังงานที่สูงขึ้น.

การเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินได้สร้างประมาณหนึ่งในสามของการเพิ่มขึ้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศในช่วง 150 ปีที่ผ่านมา โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสูญเสียคาร์บอนอินทรีย์.

การสูญเสียของสารอินทรีย์

ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมาการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินทำให้เกิดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และมีเธนเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในชั้นบรรยากาศ.

การลดพื้นที่ป่าทั่วโลกทำให้เกิดการสูญเสียมวลชีวภาพอย่างมีนัยสำคัญจากการแปลงสภาพเป็นทุ่งหญ้าและพื้นที่เพาะปลูก.

การใช้ที่ดินเพื่อเกษตรกรรมลดปริมาณสารอินทรีย์ลดลงถึงสมดุลใหม่เนื่องจากการเกิดออกซิเดชันของสารอินทรีย์.

การเพิ่มขึ้นของการปล่อยมลพิษยังเป็นผลมาจากการระบายน้ำของพีทและพื้นที่ชุ่มน้ำที่มีสารอินทรีย์สูง ด้วยการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโลกอัตราการสลายตัวของอินทรียวัตถุในดินและพีทเพิ่มขึ้นดังนั้นความเสี่ยงของการอิ่มตัวของคาร์บอนที่สำคัญนี้จะถูกเร่ง.

ทุนดราอาจเปลี่ยนจากการเป็นอ่างคาร์บอนไปเป็นแหล่งก๊าซเรือนกระจก.

การอ้างอิง

1. บาร์เกอร์, S, J. A. Higg ins และ H. Elderfield 2003. อนาคตของวัฏจักรคาร์บอน: การทบทวนการตอบสนองการกลายเป็นปูน, บัลลาสต์และข้อเสนอแนะเกี่ยวกับ CO2 ในบรรยากาศ ปรัชญาการทำธุรกรรมของราชสมาคมแห่งลอนดอน A, 361: 2520-2542.
2. Berner, R.A. (2003) วัฏจักรคาร์บอนระยะยาวเชื้อเพลิงฟอสซิลและองค์ประกอบบรรยากาศ ธรรมชาติ 246: 323-326.
3. (2018, 1 ธันวาคม). Wikipedia, สารานุกรมฟรี. วันที่ให้คำปรึกษา: 19:15, 23 ธันวาคม 2018 จาก es.wikipedia.org.
4. วัฏจักรคาร์บอน (2018, 4 ธันวาคม). Wikipedia, สารานุกรมฟรี. วันที่ให้คำปรึกษา: 17:02, 23 ธันวาคม 2018 จาก en.wikipedia.org.
5. Falkowski, P. , RJ Scholes, E. Boyle, J. Canadell, D. Canfield, J. Elser, N. Gruber, K. Hibbard, P. Hogberg, S. Linder, FT Mackenzie, B. Moore III, T. Pedersen, Y. Rosenthal, S. Seitzinger, V. Smetacek, W. Steffen (2000) วัฏจักรคาร์บอนทั่วโลก: การทดสอบความรู้ของเราเกี่ยวกับโลกในฐานะระบบ วิทยาศาสตร์, 290: 292-296.
6. โครงการเพื่อสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ (2007) สภาพแวดล้อมทั่วโลก Outlook GEO4 Phoenix Design Aid, Denmark.
7. Saugier, B. และ J.Y. Pontailler (2006) วัฏจักรคาร์บอนของโลกและผลที่ตามมาของการสังเคราะห์ด้วยแสงในโบลิเวีย Altiplano นิเวศวิทยาในโบลิเวีย, 41 (3): 71-85.