Геохимический цикл углерода
Круговорот углерода - это способ хранения и замещения углерода на Земле. Одни из главных событий занимают сотни миллионов лет, другие происходят ежегодно.
Основными способами попадания углерода в углеродный цикл являются вулканы и сжигание ископаемых видов топлива, таких как уголь и газ. На протяжении большей части истории вулканы были самым большим источником углерода в углеродном цикле, но за последние сто лет люди, сжигающие ископаемое топливо, добавляли в воздух примерно в сто раз больше CO2, чем вулканы. То есть, на каждую тонну CO2, добавленную в воздух вулканами, люди добавляли в воздух около 100 тонн CO2.
Основной способ получения углерода из атмосферы - фотосинтез живыми организмами. Часть его высвобождается по мере того, как они погибают и разлагаются, но часть его попадает в осадок. Это показано на диаграмме. Осадок превращается в породу, и это карбонатные породы, как известняк, которые содержат в настоящее время твердый CO2. Часть углерода из растений также становится частью почвы, где он может оставаться в течение длительного времени, прежде чем разложится.
Другой процесс выводит CO2 из воздуха. При дождевой погоде CO2 вымывается в виде разбавленной углекислоты. Это реагирует с породой, помогая ей раствориться и уничтожить. Это также заканчивается как осадок.
"Погода - это крупный потребитель углекислого газа в атмосфере, необходимого для растворения горных пород".
Некоторое количество CO2 также растворяется в океане. В настоящее время океаны ежегодно поглощают больше CO2, чем выбрасывают. Однако это делает океаны более кислыми.
Запасы углерода в осадочных породах намного больше, чем CO2 в атмосфере (на диаграмме это не показано). В конце концов он возвращается в воздух как субдукт океанических плит в тектонике плит. На окраинах границ плит (и в некоторых других местах) вулканы образуют и извергают CO2. На этом цикл завершается.
Диаграмма углеродного цикла. Цифры черного цвета показывают, сколько углерода хранится на каждом этапе, в миллиардах тонн (GtC означает гигатонны углерода, и цифры были зафиксированы примерно в 2004 году). Фиолетовые цифры показывают, сколько углерода перемещается между этапами каждый год. Осадочные отложения, как определено на этой диаграмме, не включают ~70 миллионов ГтС карбонатной породы и керогена (других органических отложений).
Резюме
Круговорот углерода - это процесс, в котором углерод перерабатывается через экосистему. Концентрация углерода в живой материи (18%) почти в 100 раз превышает его концентрацию в земле (0,19%). Таким образом, живые организмы извлекают углерод из неживой среды. Чтобы жизнь продолжалась, этот углерод должен быть переработан. См. диаграмму для детального изучения углеродного цикла. Примером маршрута, по которому углерод попадает в этот цикл, является углекислый газ в атмосфере, поглощаемый растениями и используемый в фотосинтезе для получения сахаров, которые растения используют для получения энергии. Когда растение умирает, оно разлагается, и углерод, хранящийся в растении, в течение миллионов лет превращается в уголь (ископаемое топливо). Уголь сжигается и выделяет углекислый газ, который уходит в атмосферу.
В настоящее время углеродный цикл и то, как на него влияет человеческая деятельность, является большой темой в международных новостях. Ископаемые виды топлива являются невозобновляемым ресурсом, а это означает, что их невозможно легко заменить. Начиная с 1900 года, использование ископаемого топлива почти удваивается каждые 20 лет. Это высвобождение углекислого газа способствует парниковому эффекту и выпадению кислотных дождей.
Круговорот углерода был открыт Джозефом Пристли и Антуаном Лавуазье и популяризирован Хамфри Дэви.
Связанные страницы
- Орбитальная углеродная обсерватория
- водный велосипед
- азотный цикл
Вопросы и ответы
В: Что такое углеродный цикл?
О: Углеродный цикл - это способ хранения и замены углерода на Земле. Он включает в себя процессы, которые занимают сотни миллионов лет, а также те, которые происходят ежегодно.
В: Каковы основные пути попадания углерода в углеродный цикл?
О: Основными путями попадания углерода в углеродный цикл являются вулканы и сжигание ископаемого топлива, такого как уголь и газ. В недавней истории люди, сжигающие ископаемое топливо, добавляют в воздух примерно в сто раз больше CO2, чем вулканы.
В: Как фотосинтез удаляет CO2 из атмосферы?
О: Фотосинтез живых организмов удаляет CO2 из атмосферы, забирая его для производства энергии. Часть его высвобождается, когда они умирают и разлагаются, но часть также оказывается погребенной в осадочных породах.
В: Как выветривание способствует растворению горных пород?
О: Выветривание в результате дождя вымывает CO2 в виде разбавленной углекислоты, которая затем вступает в реакцию с породой, способствуя ее растворению и разрушению. Этот процесс также заканчивается в виде осадка, который помогает завершить цикл.
В: Где еще растворяется некоторое количество CO2?
О: Некоторое количество CO2 также растворяется в океанах, где он может оставаться в течение длительного времени, прежде чем попасть обратно в атмосферу или стать частью осадочных пород.
В: Насколько больше CO2 было добавлено в воздух людьми по сравнению с вулканами?
О: На каждую тонну CO2, добавленную в воздух вулканами, приходится около 100 тонн CO2, добавленных в воздух людьми в результате сжигания топлива за последние сто лет.
В:Что является крупным потребителем атмосферного диоксида углерода, необходимого для растворения горных пород?
О: Выветривание является крупным потребителем атмосферного диоксида углерода, необходимого для растворения горных пород.
