Karbon döngüsü özellikleri, rezervuarlar, bileşenler, değişiklikler



karbon döngüsü Dünyadaki karbon akışını tanımlayan biyojeokimyasal süreçtir. Farklı rezervuarlar (atmosfer, biyosfer, okyanuslar ve jeolojik sedimanlar) arasındaki karbon değişiminin yanı sıra farklı moleküler düzenlemelere dönüşümü içerir..

Karbon canlıların yaşamında önemli bir unsurdur. Yeryüzünde, karbon dioksit (CO) gibi inorganik bileşikler formunda, kömür veya elmas olarak basit haliyle bulunur.2) ve metan (CH4) ve biyokütle (canlıların malzemesi) ve fosil yakıtlar (yağ ve doğal gaz) gibi organik bileşikler olarak.

Karbon çevrimi, en karmaşık biyojeokimyasal çevrimlerden biridir ve gezegendeki hayata yansımaları nedeniyle büyük öneme sahiptir. Bağlantılı olan iki basit çevrime bölünebilir.

Bunlardan biri canlılar ile atmosfer, okyanuslar ve toprak arasında meydana gelen hızlı karbon değişimini içerir. Başka bir uzun vadeli jeolojik süreçleri açıklar.

Son yüzyılda CO seviyeleri2 19. yüzyılda Endüstri Devrimi'nin sürdüğü sürdürülemez ekonomik, sosyal ve teknolojik bir modeli sürdürmek için fosil yakıtların kullanılması nedeniyle atmosferler önemli ölçüde artmıştır..

Küresel karbon döngüsündeki bu dengesizlik, iklim değişikliği olarak bildiğimiz şeyde bugün ifade edilen sıcaklık ve yağış düzenlerinde bir değişiklik meydana getirmiştir..

indeks

  • 1 Genel özellikler
  • 2 Karbon rezervuar
    • 2.1 Atmosfer
    • 2.2 Biyosfer
    • 2.3 Kat Sayısı
    • 2.4 Okyanuslar
    • 2.5 Jeolojik çökeltiler
  • 3 Bileşenleri
    • 3.1 -Hızlı döngü
    • 3.2-Yavaş devir
  • 4 Karbon döngüsünde değişiklikler
    • 4.1 Atmosferik değişiklikler
    • 4.2 Organik madde kaybı
  • 5 Kaynakça

Genel özellikler

Karbon metalik olmayan bir kimyasal elementtir. Sembolünüz C, atom numarası 6 ve atom kütlesi 12.01'dir. Kovalent kimyasal bağlar oluşturmak için dört elektronu vardır (dört değerlidir).

Yer kabuğundaki en bol bulunan elementlerden biridir. Hidrojenden, helyum ve oksijenden sonra evrendeki en bol bulunan dördüncü element ve oksijenden sonra canlılarda en bol bulunan ikinci element..

Karbonun yaşam için büyük önemi vardır. Proteinlere yol açan amino asitlerin temel bileşenlerinden biridir ve tüm canlıların DNA'sının temel bir bileşenidir..

Oksijen ve hidrojenle birlikte, tüm hücre zarlarının bileşenleri olan yağ asitleri gibi çok çeşitli bileşikler oluşturur.

Karbon rezervuarları

atmosfer

Atmosfer, Dünyayı çevreleyen gaz halindeki tabakadır. Esas olarak karbon dioksit (CO) formunda% 0.001 küresel karbon içerir.2) ve metan (CH4).

Dünyadaki en düşük karbon rezervuarlarından biri olmasına rağmen, çok sayıda biyokimyasal proseste yer almaktadır. Dünyadaki yaşamın korunmasında önemli bir rezervuarı temsil eder..

biyosfer

Biyosfer, Dünya'nın toplam karbonunun üçte ikisini biyokütle (yaşayan ve ölü) şeklinde içerir. Tüm canlı hücrelerin yapısının ve biyokimyasal işlemlerinin önemli bir parçası olan karbon.

Ormanlar sadece biyosferde önemli karbon rezervuarı oluşturmakla kalmaz, aynı zamanda ılıman ormanlar gibi bazı türler bataklık olarak kabul edilir..

Ormanlar birincil aşamada olduğunda, CO’yu alırlar.2 atmosferin ve ahşap şeklinde saklayın. Olgunluğa ulaştıklarında daha az karbondioksit emerler, ancak ağaçlarının odun muazzam miktarda karbon içerir (ağırlıklarının yaklaşık% 20'si).

Deniz organizmaları da önemli bir karbon rezervuarı oluşturur. Karbonu kabuklarında kalsiyum karbonat şeklinde depolarlar.

katlar

Toprak, dünyadaki karbonun yaklaşık üçte birini kalsiyum karbonat gibi inorganik formlarda içerir. Atmosferden üç kat daha fazla karbon ve bitkilerin biyokütlesinden dört kat daha fazla karbon depolar. Toprak, atmosferle etkileşime giren en büyük rezervuardır..

Karbon rezervuarı olmasının yanı sıra, toprak önemli bir lavabo olarak tanımlanmıştır; atmosferdeki yüksek ve artan karbon konsantrasyonunu CO şeklinde emmeye katkıda bulunan bir tortudur2. Bu lavabo küresel ısınmanın azaltılması için önemlidir.

Kaliteli topraklar, iyi miktarda humus ve organik madde ile, iyi karbon su depolarıdır. Geleneksel ve tarımsal ekolojik dikim uygulamaları toprak özelliklerini bir rezervuar veya karbon lavabo olarak korur.

okyanuslar

Okyanuslar, dünyadaki küresel karbonun% 0,05'ini içermektedir. Karbon esas olarak, kalsiyum ile birleşebilen ve okyanusun dibinde çöken kalsiyum karbonat veya kireçtaşı oluşturabilen bikarbonat formunda bulunur.

Okyanuslar, CO'nun en büyük lavabolarından biri olarak kabul edildi.2, atmosferik karbonun yaklaşık% 50'sini emerek. Deniz suyunun asitliğini artırarak deniz biyolojik çeşitliliğini tehlikeye sokan durum.

Jeolojik çökeltiler

Litosferdeki inert halde depolanan jeolojik çökeltiler, dünyadaki en büyük karbon rezervuarıdır. Burada depolanan karbon inorganik veya organik kökenli olabilir..

Litosferde depolanan yaklaşık% 99 oranında karbon, kalker kayaları gibi tortul kayaçlar içinde depolanan inorganik karbondur..

Kalan karbon, milyonlarca yıl önce gömülmüş ve yüksek basınç ve sıcaklık etkisine maruz kalan biyokütle çökeltileri tarafından oluşturulan, kerojen olarak bilinen tortul kayaçlar içinde bulunan organik kimyasal bileşiklerin bir karışımıdır. Bu cherojenlerin bir kısmı petrole, gaza ve kömüre dönüşür.

bileşenler

Küresel karbon döngüsü, birbiriyle etkileşime giren iki basit çevrimi inceleyerek daha iyi anlaşılabilir: kısa ve uzun döngü.

Kısa film, canlıların yaşadığı hızlı karbon alışverişine odaklanıyor. Uzun döngü milyonlarca yıl boyunca meydana gelirken ve Dünya ile iç yüzeyi arasındaki karbon değişimini içerir..

-Hızlı döngüsü

Hızlı karbon döngüsü aynı zamanda biyolojik döngü olarak da bilinir, çünkü atmosfer, okyanuslar ve toprakla yaşayan organizmalar arasında meydana gelen karbon alışverişine dayanır..

Atmosferik karbon esas olarak karbondioksit olarak bulunur. Bu gaz, bikarbonat iyonu üretmek için okyanuslardaki su molekülleri ile reaksiyona girer. Atmosferik karbon dioksit konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, bikarbonat oluşumu o kadar büyük olur. Bu işlem CO’nun düzenlenmesine yardımcı olur2 atmosferde.

Karbon, karbondioksit formunda, karasal ve sudaki tüm trofik ağlara algler ve bitkiler gibi fotosentetik organizmalardan girer. Sırasıyla, heterotrofik organizmalar ototrofik organizmalar ile beslenerek karbon elde eder..

Organik karbonun bir kısmı, organik maddenin ayrışması (bakteri ve mantarlar tarafından gerçekleştirilen) ve hücresel solunum (bitkilerde ve mantarlarda) yoluyla atmosfere döner. Solunum sırasında, hücreler enerji ve CO üretmek için karbon içeren moleküllerde (şekerler gibi) depolanan enerjiyi kullanır.2.

Organik karbonun bir başka kısmı tortulara dönüşür ve atmosfere geri dönmez. Deniz biyokütlesinde depolanan karbon, denizin dibinde çökeltiler (organizmalar öldüğünde), ayrışır ve CO2 derin suda çözülür. Bu CO2 atmosferden kalıcı olarak çıkarılır.

Benzer şekilde, ağaçlarda, ağaçlarda ve diğer orman bitkilerinde depolanan karbonun bir kısmı, anaerobik koşullar altında ve düşük mikrobiyal aktivite altında, bataklıklarda, bataklıklarda ve sulak alanlarda yavaşça ayrışır..

Bu işlem yakıt olarak ve organik gübre olarak kullanılan, karbon bakımından zengin, turba, süngerimsi ve hafif bir kütle üretir. Tüm karasal organik karbonun yaklaşık üçte biri torftur.

-Yavaş döngüsü

Yavaş karbon döngüsü, litoferin kayaları ile Dünya'nın yüzey sistemi arasındaki karbon değişimini içerir: okyanuslar, atmosfer, biyosfer ve toprak. Bu döngü, jeolojik ölçekte atmosferik karbondioksit konsantrasyonunun ana kontrolörüdür..

İnorganik karbon

Atmosferde çözünen karbon dioksit karbonik asit oluşturmak için suyla birleşir. Bu, karbonat oluşturmak için yer kabuğunda bulunan kalsiyum ve magnezyum ile reaksiyona girer..

Yağmur ve rüzgarın erozyon etkisinden dolayı, karbonatlar denizin dibinin biriktiği okyanuslara ulaşır. Karbonatlar, sonunda deniz dibinde ölen ve çöken organizmalar tarafından da asimile edilebilir. Bu sedimanlar binlerce yıldır birikerek kalker kayaları oluşturur..

Deniz tabanının sedimanter kayalıkları, yitim yoluyla (tektonik bir plakanın bir okyanus bölgesinin bir başka plakanın kenarının altında batmasını içeren bir işlem) yerkürenin mantosuna emilir..

Litosferde, tortul kayaçlar yüksek basınç ve sıcaklıklara maruz kalmaktadır ve bunun sonucunda erimiş ve diğer minerallerle kimyasal olarak reaksiyona girerek CO salınımı gerçekleştirmiştir2. Böylece salınan karbondioksit volkanik patlamalarla atmosfere geri döner..

İnorganik karbon

Bu jeolojik döngünün diğer bir önemli bileşeni organik karbondur. Bu, anaerobik koşullarda gömülü olan biyokütleden ve yüksek basınç ve sıcaklıktan kaynaklanır. Bu işlem, kömür, yağ veya doğal gaz gibi yüksek enerji içeriğine sahip fosil maddelerin oluşumuna neden olmuştur..

Sanayi Devrimi'nin ortaya çıkması sırasında, 19. yüzyılda, fosilleşmiş organik karbonun bir enerji kaynağı olarak kullanıldığı keşfedildi. Yirminci yüzyıldan bu yana, bu fosil yakıtların kullanımında istikrarlı bir artış oldu ve birkaç on yıl içinde dünyada binlerce yıl biriken büyük miktarda karbon atmosferi içinde salınım yaşanmasına neden oldu..

Karbon döngüsündeki değişiklikler

Karbon çevrimi, su ve besin çevrimleriyle birlikte yaşamın temelini oluşturur. Bu döngüleri sürdürmek ekosistemlerin sağlığını ve esnekliğini ve insanlığa refah sağlama yeteneklerini belirler. Karbon döngüsündeki ana değişiklikler aşağıda belirtilmiştir:

Atmosferik değişiklikler

Atmosferik karbondioksit bir sera gazıdır. Metan ve diğer gazlarla birlikte, yayılan ısıyı yeryüzünün yüzeyinden emerek uzaya yayılmasını önler..

Atmosferdeki ve diğer sera gazlarındaki endişe verici karbondioksit artışı, Dünya'nın enerji dengesini değiştirdi. Bu, atmosferdeki ısı ve suyun küresel dolaşımını, sıcaklık ve yağış düzenlerini, hava düzenlerindeki değişiklikleri ve deniz seviyesinin yükselmesini belirler..

Karbon döngüsünün ana insan değişimi, CO emisyonlarının artmasına dayanır.2. 1987'den beri yıllık küresel CO emisyonları2 fosil yakıtların yanmasından yaklaşık üçte biri oranında artmıştır..

İnşaat endüstrisi ayrıca doğrudan CO emisyonuna neden olmaktadır2 çelik ve çimento üretiminde.

Taşımacılık sektörünün atmosferde monoksit ve karbon dioksit emisyonları da son yıllarda artmıştır. Kişisel araç alımlarında nispeten yüksek bir artış olmuştur. Ek olarak, eğilim daha ağır otomobillerin lehine ve daha yüksek enerji tüketimi ile.

Arazi kullanımındaki değişiklikler, son 150 yılda atmosferdeki karbondioksit artışının yaklaşık üçte birini oluşturmuştur. Özellikle organik karbon kaybıyla.

Organik madde kaybı

Son yirmi yıl boyunca, arazi kullanımındaki değişiklik atmosfere karbondioksit ve metan emisyonlarında önemli bir artışa neden oldu..

Dünyadaki ormanlık alanın azaltılması, başlangıçta meralara ve tarım alanlarına dönüştürülmesinin bir sonucu olarak önemli bir biyokütle kaybına neden olmuştur..

Arazilerin tarımsal kullanımı, organik maddenin oksidasyonu nedeniyle yeni ve daha düşük bir dengeye ulaşarak organik maddeyi azaltır..

Emisyonlardaki artış aynı zamanda turba drenajının ve organik içerikli sulak alanların bir sonucudur. Küresel sıcaklığın artmasıyla birlikte, organik madde toprağa ve turbaya ayrışma oranı artar, böylece bu önemli karbon lavabosu doyma riski artar..

Tundralar bir karbon lavabağından sera gazı kaynakları haline gelebilir.

referanslar

  1. Barker, S, J.A. Higg in ve H. Elderfield. 2003. Karbon döngüsünün geleceği: inceleme, kalsifikasyon tepkisi, balast ve atmosferik CO2 ile ilgili geri bildirim. Londra Kraliyet Topluluğu'nun Felsefi İşlemleri A, 361: 1977-1999.
  2. Berner, R.A. (2003). Uzun vadeli karbon döngüsü, fosil yakıtlar ve atmosferik kompozisyon. Doğa 246: 323-326.
  3. (2018, 1 Aralık). Vikipedi, özgür ansiklopedi. Danışma tarihi: 19:15, 23 Aralık 2018, es.wikipedia.org adresinden.
  4. Karbon döngüsü (2018, 4 Aralık). Vikipedi, özgür ansiklopedi. Danışma tarihi: 17:02, 23 Aralık 2018, en.wikipedia.org adresinden.
  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). Küresel Karbon Döngüsü: Bir Sistem Olarak Dünya Bilgimizin Testi. Science, 290: 292-296.
  6. Birleşmiş Milletler Çevre Programı. (2007). Küresel Çevre Görünümü GEO4. Phoenix Tasarım Yardımı, Danimarka.
  7. Saugier, B. ve J.Y. Pontailler. (2006). Bolivya Altiplano'da küresel karbon döngüsü ve fotosentez sonuçları. Bolivya'da Ekoloji, 41 (3): 71-85.