Ciri-ciri kitaran karbon, takungan, komponen, perubahan



The kitaran karbon ia adalah proses biogeokimia yang menggambarkan aliran karbon di Bumi. Adalah pertukaran karbon antara takungan yang berbeza (suasana, biosfera, lautan dan sedimen geologi) dan transformasinya ke dalam tatasusunan molekul yang berbeza.

Karbon adalah elemen penting dalam kehidupan makhluk hidup. Di Bumi ia wujud dalam bentuk mudahnya sebagai arang batu atau berlian, dalam bentuk sebatian tak organik, seperti karbon dioksida (CO2) dan metana (CH4), dan sebagai sebatian organik, seperti biomas (bahan makhluk hidup) dan bahan api fosil (minyak dan gas asli).

Kitaran karbon adalah salah satu daripada kitaran biogeokimia yang paling kompleks dan sangat penting kerana kesannya terhadap kehidupan di planet ini. Ia boleh dibahagikan kepada dua kitaran yang lebih mudah, yang saling berkaitan.

Satu melibatkan pertukaran pesat karbon yang terjadi di antara makhluk hidup dan atmosfera, lautan dan tanah. Satu lagi menerangkan proses geologi jangka panjang.

Dalam peringkat terakhir CO tahun lalu2 cuaca telah meningkat dengan ketara disebabkan oleh penggunaan bahan api fosil untuk mengekalkan model ekonomi, sosial dan teknologi tidak mapan didorong oleh Revolusi Perindustrian pada abad kesembilan belas.

Ketidakseimbangan ini dalam kitaran karbon global telah menyebabkan perubahan dalam suhu dan hujan pola dinyatakan dalam apa yang kita tahu hari ini sebagai perubahan iklim.

Indeks

  • 1 Ciri umum
  • 2 takungan karbon
    • 2.1 Suasana
    • 2.2 Biosfera
    • 2.3 Lantai
    • 2.4 lautan
    • 2.5 Permukaan geologi
  • 3 Komponen
    • 3.1 Kitaran pantas
    • 3.2-Kitaran perlahan
  • 4 Perubahan kitaran karbon
    • 4.1 Perubahan atmosfera
    • 4.2 Kehilangan bahan organik
  • 5 Rujukan

Ciri umum

Karbon adalah elemen kimia bukan logam. Simbol anda adalah C, bilangan atomnya ialah 6 dan jisim atomnya ialah 12.01. Ia mempunyai empat elektron untuk membentuk ikatan kimia kovalen (ia adalah tetravalen).

Ia adalah salah satu unsur yang paling melimpah di kerak bumi. Unsur yang paling melimpah keempat di alam semesta, selepas hidrogen, helium dan oksigen, dan elemen paling banyak kedua dalam makhluk hidup, selepas oksigen.

Karbon mempunyai kepentingan yang besar untuk kehidupan. Ia adalah salah satu unsur utama asid amino yang menimbulkan protein dan merupakan unsur penting DNA semua makhluk hidup.

Bersama dengan oksigen dan hidrogen, ia membentuk kepelbagaian senyawa yang besar seperti asid lemak, unsur-unsur semua membran sel.

Takungan karbon

Suasana

Suasana adalah lapisan gas yang mengelilingi bumi. Ia mengandungi 0.001% daripada karbon global, terutamanya dalam bentuk karbon dioksida (CO2) dan metana (CH4).

Walaupun merupakan salah satu takungan karbon terendah di Bumi, ia terlibat dalam sebilangan besar proses biokimia. Ia mewakili takungan penting dalam penyelenggaraan kehidupan di Bumi.

Biosphere

Biosfera mengandungi dua pertiga dari jumlah karbon Bumi dalam bentuk biomassa (hidup dan mati). Karbon menjadi bahagian penting dalam struktur dan proses biokimia semua sel hidup.

Hutan tidak hanya membentuk takungan karbon penting dalam biosfera, tetapi beberapa jenis telah diiktiraf sebagai tenggelam, seperti hutan sederhana.

Apabila hutan berada di peringkat utama mereka mengambil CO2 dari atmosfera dan menyimpannya dalam bentuk kayu. Ketika mereka mencapai kematangan, mereka menyerap kurang karbon dioksida, tetapi kayu pokok mereka mengandungi sejumlah besar karbon (sekitar 20% dari berat mereka).

Organisme marin juga merupakan takungan penting karbon. Mereka menyimpan karbon di dalam cangkerang mereka, dalam bentuk kalsium karbonat.

Tanah

Tanah mengandungi kira-kira satu pertiga daripada karbon di dunia dalam bentuk anorganik, seperti kalsium karbonat. Ia menyimpan tiga kali lebih banyak karbon daripada atmosfera dan empat kali lebih banyak karbon daripada biomas tumbuhan. Tanah adalah takungan terbesar dalam interaksi dengan atmosfera.

Sebagai tambahan sebagai takungan karbon, tanah telah dikenalpasti sebagai sinki penting; ia adalah deposit yang menyumbang untuk menyerap kepekatan karbon tinggi dan berkembang di atmosfera, dalam bentuk CO2. Tenggelam ini penting untuk pengurangan pemanasan global.

Tanah yang berkualiti, dengan jumlah humus dan organik yang baik, adalah takungan karbon yang baik. Amalan penanaman tradisional dan agro-ekologi mengekalkan sifat tanah sebagai takungan atau sinki karbon.

Lautan

Lautan mengandungi 0.05% daripada karbon dunia di Bumi. Karbon didapati terutamanya dalam bentuk bikarbonat, yang boleh bergabung dengan kalsium dan bentuk kalsium karbonat atau batu kapur, yang mendakan di lautan.

Lautan telah dianggap sebagai salah satu sinki terbesar CO2, dengan menyerap kira-kira 50% daripada karbon atmosfera. Situasi yang membahayakan kepelbagaian biologi laut dengan meningkatkan keasidan air laut.

Sedimen geologi

Sedimen geologi yang disimpan dalam bentuk inert dalam litosfera adalah takungan karbon terbesar di Bumi. Karbon yang disimpan di sini mungkin berasal dari tak organik, atau asal organik.

Kira-kira 99% karbon yang tersimpan dalam litosfera adalah karbon anorganik yang disimpan dalam batuan sedimen, seperti batu kapur.

Baki karbon adalah campuran sebatian kimia organik yang terdapat dalam batuan sedimen, yang dikenali sebagai kerogen, dibentuk berjuta-juta tahun yang lalu oleh sedimen biomas yang dikebumikan dan tertakluk kepada tindakan tekanan tinggi dan suhu. Sebahagian daripada cherogens ini ditukar menjadi minyak, gas dan arang batu.

Komponen

Kitaran karbon global boleh difahami dengan lebih baik dengan mengkaji dua kitaran ringkas yang berinteraksi antara satu sama lain: kitaran pendek dan kitaran panjang.

Filem pendek memberi tumpuan kepada pertukaran karbon yang pesat sehingga pengalaman makhluk hidup. Walaupun kitaran panjang berlaku selama berjuta-juta tahun dan termasuk pertukaran karbon di antara bahagian dalam dan permukaan bumi.

-Siklus cepat

Kitaran karbon yang cepat juga dikenali sebagai kitaran biologi, kerana ia berdasarkan pertukaran karbon yang terjadi antara organisma hidup dengan atmosfera, lautan dan tanah.

Karbon atmosfera terutamanya sebagai karbon dioksida. Gas ini bertindak balas dengan molekul air di lautan untuk menghasilkan ion bikarbonat. Semakin tinggi kepekatan karbon dioksida atmosfera, semakin besar pembentukan bikarbonat. Proses ini membantu mengawal CO2 di atmosfera.

Karbon, dalam bentuk karbon dioksida, memasuki semua rangkaian tropis, kedua-dua daratan dan akuatik, melalui organisme fotosintesis, seperti alga dan tumbuh-tumbuhan. Sebaliknya, organisma heterotrophik memperoleh karbon dengan memberi makan kepada organisma autotrophik.

Sebahagian daripada karbon organik pulih ke atmosfera melalui penguraian bahan organik (yang dijalankan oleh bakteria dan kulat) dan pernafasan selular (dalam tumbuhan dan kulat). Semasa pernafasan, sel menggunakan tenaga yang disimpan dalam molekul yang mengandungi karbon (seperti gula) untuk menghasilkan tenaga dan CO2.

Satu lagi bahagian karbon organik diubah menjadi sedimen dan tidak kembali ke atmosfera. Karbon yang tersimpan di sedimen biomassa marin di dasar laut (apabila organisma mati), mereka mengurai dan CO2 ia larut dalam air dalam. CO ini2 dikeluarkan secara kekal dari atmosfera.

Begitu juga, sebahagian daripada karbon yang disimpan di dalam pokok, bergegas dan tumbuh-tumbuhan hutan lain perlahan-lahan terurai di rawa, rawa dan tanah basah di bawah keadaan anaerobik dan aktiviti mikrob rendah..

Proses ini menghasilkan gambut, jagung dan ringan, kaya dengan karbon, yang digunakan sebagai bahan bakar dan sebagai baja organik. Kira-kira satu pertiga daripada semua karbon organik terestrial adalah gambut.

-Kitaran perlahan

kitaran karbon perlahan termasuk pertukaran karbon antara batu-batu litosfera dan permukaan sistem bumi: lautan, atmosfera, biosfera dan tanah. Kitaran ini adalah pengawal utama kepekatan karbon dioksida atmosfera pada skala geologi.

Karbon anorganik

Karbon dioksida yang dibubarkan di atmosfer menggabungkan dengan air untuk membentuk asid karbonik. Ini bereaksi dengan kalsium dan magnesium yang terdapat dalam kerak bumi untuk membentuk karbonat.

Oleh sebab kesan hakisan hujan dan angin, karbonat mencapai lautan, di mana dasar laut terakumulasi. Karbonat juga boleh diasimilasikan oleh organisma, yang akhirnya mati dan mendakan di dasar laut. Sedimen ini berkumpul selama ribuan tahun dan membentuk batuan batu kapur.

Batu-batu sedimen dasar laut diserap ke dalam mantel Bumi dengan subduksi (suatu proses yang melibatkan tenggelam zon lautan dari plat tektonik di pinggir plat lain).

Di dalam litosfera, batuan sedimen tertakluk kepada tekanan tinggi dan suhu dan akibatnya mencairkan dan bertindak balas dengan kimia dengan mineral lain, melepaskan CO2. Karbon dioksida itu kemudiannya menghasilkan pulangan ke atmosfera melalui letusan gunung berapi.

Karbon anorganik

Satu lagi komponen penting kitaran geologi ini adalah karbon organik. Ini berasal dari biomas yang terkubur dalam keadaan anaerobik dan tekanan tinggi dan suhu. Proses ini membawa kepada pembentukan bahan fosil dengan kandungan tenaga yang tinggi, seperti arang batu, minyak atau gas asli..

Semasa bermulanya Revolusi Perindustrian pada abad kesembilan belas, penggunaan karbon organik fosil sebagai sumber tenaga telah ditemui. Abad kedua puluh ialah peningkatan kukuh dalam penggunaan bahan api fosil ini, menyebabkan beberapa dekad pelepasan ke atmosfera sejumlah besar karbon yang terkumpul di dalam bumi beribu-ribu tahun.

Perubahan kitaran karbon

Kitaran karbon, bersama dengan kitaran air dan nutrien, membentuk asas kehidupan. Mengekalkan kitaran ini menentukan kesihatan dan ketahanan ekosistem, dan keupayaannya untuk memberi kesejahteraan kepada manusia. Perubahan utama kitaran karbon disebutkan di bawah:

Perubahan atmosfera

Karbon dioksida atmosfera adalah gas rumah hijau. Bersama-sama dengan metana dan gas-gas lain, ia menyerap panas yang dipancarkan dari permukaan bumi, menghalang pembebasannya ke angkasa.

Peningkatan membimbangkan dalam karbon dioksida dalam atmosfera dan gas rumah hijau yang lain telah mengubah imbangan tenaga Bumi. Ini menentukan aliran keseluruhan haba dan air di atmosfera, corak suhu dan hujan, perubahan dalam corak cuaca dan kenaikan paras air laut.

Perubahan manusia utama kitaran karbon adalah berdasarkan peningkatan pengeluaran gas CO2. Sejak 1987, pengeluaran tahunan global CO2 dari pembakaran bahan api fosil telah meningkat sebanyak kira-kira sepertiga.

Industri pembinaan juga menyebabkan pelepasan langsung CO2 dalam pengeluaran keluli dan simen.

Pelepasan atmosfera monoksida dan karbon dioksida oleh sektor pengangkutan juga meningkat dalam beberapa dekad kebelakangan ini. Terdapat peningkatan yang agak tinggi dalam pembelian kenderaan peribadi. Di samping itu, tren ini lebih memihak kepada kereta yang lebih berat dan penggunaan tenaga yang lebih tinggi.

Perubahan penggunaan tanah telah menghasilkan kira-kira satu pertiga daripada kenaikan karbon dioksida di atmosfera sejak 150 tahun lepas. Terutamanya melalui kehilangan karbon organik.

Kehilangan bahan organik

Dalam tempoh dua dekad yang lalu, perubahan penggunaan tanah telah menghasilkan peningkatan ketara dalam pengeluaran karbon dioksida dan metana ke atmosfera.

Pengurangan kawasan berhutan di seluruh dunia pada mulanya telah mengakibatkan kerugian besar biomas akibat penukaran kepada padang rumput dan ladang.

Penggunaan pertanian tanah mengurangkan bahan organik, mencapai keseimbangan baru dan rendah, kerana pengoksidaan bahan organik.

Peningkatan pelepasan juga disebabkan oleh saliran gambut dan tanah basah kandungan organik tinggi. Dengan peningkatan suhu global meningkatkan kadar penguraian bahan organik tanah dan gambut, jadi risiko bahawa karbon yang penting ini tepu Mempercepatkan.

Tundra boleh menjadi sinki karbon untuk menjadi sumber gas rumah hijau.

Rujukan

  1. Barker, S, J. A. Higg ins dan H. Elderfield. 2003. Masa depan kitaran karbon: kajian semula, tindakbalas kalsifikasi, balast dan maklum balas mengenai CO2 atmosfera. Transaksi filosofi Royal Society of London A, 361: 1977-1999.
  2. Berner, R.A. (2003). Kitaran karbon jangka panjang, bahan api fosil dan komposisi atmosfera. Alam 246: 323-326.
  3. (2018, 1 Disember). Wikipedia, ensiklopedia percuma. Tarikh perundingan: 19:15, 23 Disember 2018 dari es.wikipedia.org.
  4. Kitaran karbon. (2018, 4 Disember). Wikipedia, ensiklopedia percuma. Tarikh perundingan: 17:02, 23 Disember, 2018 dari 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). Kitaran Karbon Global: Ujian Pengetahuan Kami tentang Bumi sebagai Sistem. Sains, 290: 292-296.
  6. Program Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu untuk Alam Sekitar. (2007). Outlook Alam Sekitar Outlook GEO4. Phoenix Design Aid, Denmark.
  7. Saugier, B. dan J.Y. Pontailler (2006). Kitaran karbon global dan akibatnya dalam fotosintesis di Altiplano Bolivia. Ekologi di Bolivia, 41 (3): 71-85.