Toate elementele de pe pământ, inclusiv carbonul se mișcă în cicluri, ca parte a unui sistem închis. Nu există pierderi sau aport de carbon din spațiu. Diagrama ciclului carbonului arată diferiți pași în reciclarea carbonului în secolul XXI.
Diagrama
Diagrama globală a carbonului de la Universitatea din New Hamsphire descrie bazine și fluxuri care alcătuiesc ciclul carbonului. Bazinele de carbon stochează cantități mari de carbon pentru perioade lungi de timp și sunt în albastru. Fluxurile sunt procesele care mută carbonul dintr-un bazin în altul și sunt în roșu. Fluxurile au două părți: una care elimină carbonul din aer și una care eliberează carbonul fixat înapoi sub formă de CO2 în atmosferă.
Bacine de carbon
Cantitățile de carbon pe care piscinele le depozitează sunt menționate în Petagrama carbonului (PgC). Un Pg este egal cu un miliard de tone și se mai numește și Gigatoni (Gt).
- Roci:Majoritatea carbonului este blocată ca roci sedimentare.
- Patul oceanic: Al doilea mare bazin de carbon se află sub oceane sub formă de dioxid de carbon (CO2) dizolvat în apă.
- Combustibili fosili: Al treilea mare bazin de carbon sunt combustibilii fosili, cum ar fi cărbunele, lignitul, gazele naturale și petrolul, care se formează din resturi de plante terestre și marine și animalele aflate la temperaturi și presiuni speciale.
- Suprafața oceanului: Carbonul este stocat pentru scurt timp în apele de suprafață sub formă de CO2 dizolvat în apă sau în corpurile plantelor și animalelor marine vii.
- Piscine terestre: Tot carbonul care se acumulează în copaci și soluri formează un alt bazin pe termen scurt și este eliberat după câteva decenii sau secole, de exemplu, atunci când copacii sunt tăiați sau mori.
- Dioxid de carbon: Carbonul prezent în aer sub formă gazoasă, CO2, ajută la menținerea pământului cald. Fără această viață așa cum există, nu ar fi posibilă pe pământ. Există o adăugare și o absorbție constantă din acest bazin de carbon.
Eliminarea carbonului în fluxuri
Cantitățile de carbon care sunt mutate în fiecare an sunt prezentate ca PgC pe an în diagramă. CO2 este îndepărtat din aer și este fixat prin procese zilnice rapide. Formarea materiei organice și a rezervoarelor de carbon sunt mai lente și necesită timp.
- Photosinteza - Plantele verzi folosesc CO2, împreună cu apa și energia de la soare într-un proces numit fotosinteză pentru a forma zaharuri simple și apoi nutrienții de care au nevoie plantele.
- Captarea oceanelor - CO2 atmosferic este captat și folosit pentru fotosinteză și în oceane. Aici fito-planctonii sunt echivalentele plantelor, de care depinde toată viața din oceane. În plus, CO2 dizolvat în apă este transformat în carbonat de calciu și utilizat în cochilii și schelete ale animalelor marine.
- Lanțul trofic - Când erbivorele mănâncă plante, sau carnivorii și omnivorii mănâncă alte animale, acest carbon este transmis de-a lungul lanțului trofic pentru a ajuta animalele să crească, să trăiască și să se multiplice.
- Adăugarea de materie organică și așternut - Când plantele și animalele mor, acestea sunt descompuse de microbi pentru a forma humus sau materie organică care devine parte a solului. Așternut care se formează în fiecare an când copacii aruncă crengi și frunze și reciclează constant carbonul în sol. Acesta este parțial folosit pentru creșterea plantelor și menține carbonul în circulație, în timp ce restul formează carbon din sol.
Formarea bazinelor de carbon
Cantitățile de CO2 utilizate și perioada de timp în care acestea rămân stocate ca carbon fix variază în funcție de diferitele organisme și procese.
- Deoarece copacii sunt longevivi și acumulează carbon în tulpină, frunze și rădăcini, aceștia acționează ca niște absorbante de carbon.
- Solurile acumulează carbon ca materie organică și rădăcini moarte care rămân în sol mult timp după ce o plantă sau un copac moare; există cantități enorme de biomasă sub forma rădăcinilor vii în creștere ale copacilor și pajiștilor în sol. Solurile formează un alt absorbant important de carbon.
- Unele scoici și schelete de animale marine se acumulează pe fundul oceanelor pentru a produce calcar.
Chiuvetele de carbon sunt un flux sau un proces important care are ca rezultat în cele din urmă bazine de carbon. Pe termen scurt ele produc bazine de carbon terestre, iar pe termen lung combustibili fosili și roci.
Flow de la uscat la ocean
Când râurile se varsă în oceane, transportă cu ele sedimente bogate în materie organică. Mlaștinile și inundațiile cauzate de maree mută, de asemenea, carbonul sub formă de materie organică în oceane în fiecare an.
Eliberarea naturală de dioxid de carbon
În ciclul natural al carbonului, carbonul este eliberat înapoi în atmosferă în principal prin respirație și descompunere.
- Respirația plantelor - Majoritatea ființelor vii, microbii, plantele și animalele de pe uscat respiră. Ei inspiră oxigen și expiră CO2, prin descompunerea alimentelor pe care le-au consumat. Acesta este unul dintre cele mai scurte cicluri ale carbonului.
- Descompunerea solului și respirația - Toată materia în descompunere de pe uscat nu este transformată în materie organică. O parte din carbon este eliberată direct în aer sub formă de CO2. Microbii și aminalele mici care trăiesc în sol eliberează, de asemenea, CO2 în fiecare zi atunci când respiră.
- Pierderea oceanelor - Respirația și degradarea plantelor și animalelor marine eliberează, de asemenea, CO2 în bazinul de carbon din atmosferă.
- Vulcani - O cantitate mică de carbon este eliberată în atmosferă prin activitatea vulcanică.
Activități umane care eliberează dioxid de carbon
Pe lângă fluxurile naturale, există multe activități umane care eliberează carbon fix înapoi în atmosferă sub formă de CO2.
- Arderea combustibililor fosili- Combustia lemnului, cărbunelui, gazelor naturale, benzinei pentru energie electrică, încălzire, gătit sau transport este una dintre principalele moduri prin care este eliberat carbonul. înapoi în aer. Mulți dintre combustibilii fosili sunt utilizați și în scopuri industriale și adaugă în continuare CO2 în atmosferă.
- Modificări în utilizarea terenurilor - Defrișările, curățarea pajiștilor pentru a crea așezări, fermele care înlocuiesc creșterea naturală și utilizarea utilajelor care duce la emisii au consecințe pe termen lung. Aceasta duce la adăugarea de CO2 în rezervorul de carbon atmosferic.
Perspective diferite din diagramele suplimentare
Există multe tipuri de diagrame ciclului carbonului și oferă informații diferite despre acest ciclu vital.
- Ciclul simplu: Diagrama de la BBC ilustrează un ciclu simplu al carbonului. Așa arăta ciclul carbonului în vremurile preindustriale, până acum 150 de ani, când cantitățile de mișcare a carbonului nu erau o problemă.
- Schimbarea climatică: Ciclul carbonului de la Universitatea din Calgary este o analiză picturală a modului în care activitățile umane moderne au schimbat echilibrul delicat al ciclului carbonului.
- Procese chimice: Ciclul carbonului de la Britannica se concentrează pe diferitele reacții chimice care influențează fluxurile și bazinele de carbon, și nu cantitățile de reciclare a carbonului. Acest ciclu este interesant pentru persoanele care doresc să cunoască diferitele forme în care există carbonul și cum se schimbă.
Folosirea ciclului carbonului
Se înregistrează o creștere cu 30% a CO2 în atmosferă, din cauza activităților umane din ultimii 150 de ani. Deoarece CO2 din aer provoacă încălzire, adăugarea mai multor CO2 în atmosferă crește și efectul său de încălzire. Acest lucru a dus la încălzirea globală și la schimbările climatice. Înțelegerea ciclului carbonului și a modului în care și unde activitățile umane îl modifică poate ajuta la găsirea unor modalități și metode eficiente de abordare a problemei schimbărilor climatice.
