Anglies ciklo charakteristikos, rezervuarai, komponentai, pakeitimai



The anglies ciklas tai yra biogeocheminis procesas, apibūdinantis anglies srautą Žemėje. Ją sudaro anglies mainai tarp skirtingų rezervuarų (atmosfera, biosfera, vandenynai ir geologinės nuosėdos), taip pat jų transformavimas į skirtingas molekulines priemones..

Anglis yra esminis gyvų būtybių gyvenimo elementas. Žemėje jis yra paprastos formos kaip anglis arba deimantai neorganinių junginių pavidalu, pvz., Anglies dioksidas (CO2) ir metanas (CH4) ir kaip organiniai junginiai, pvz., biomasė (gyvų būtybių medžiaga) ir iškastinis kuras (nafta ir gamtinės dujos)..

Anglies ciklas yra vienas sudėtingiausių biogeocheminių ciklų ir yra labai svarbus dėl jo pasekmių planetos gyvenimui. Jis gali būti suskirstytas į du paprastesnius ciklus, kurie yra tarpusavyje susiję.

Vienas iš jų yra greitas anglies keitimasis tarp gyvų būtybių ir atmosferos, vandenynų ir dirvožemio. Kitas apibūdina ilgalaikius geologinius procesus.

Praėjusio šimtmečio CO lygiai2 atmosferos ženkliai padidėjo dėl iškastinio kuro naudojimo, siekiant išlaikyti netvarų ekonominį, socialinį ir technologinį modelį, kurį skatino pramoninė revoliucija XIX a..

Šis pasaulinio anglies ciklo disbalansas sukėlė temperatūros ir kritulių modelių pokyčius, kurie šiandien yra išreikšti klimato kaita..

Indeksas

  • 1 Bendrosios charakteristikos
  • 2 Anglies rezervuarai
    • 2.1 Atmosfera
    • 2.2 Biosfera
    • 2.3 Grindys
    • 2.4 Vandenynai
    • 2.5 Geologinės nuosėdos
  • 3 Komponentai
    • 3.1 - Greitas ciklas
    • 3.2-Lėtas ciklas
  • 4 Anglies ciklo pakeitimai
    • 4.1 Atmosferos pokyčiai
    • 4.2 Organinių medžiagų praradimas
  • 5 Nuorodos

Bendrosios charakteristikos

Anglis yra nemetalinis cheminis elementas. Jūsų simbolis yra C, jo atominis skaičius yra 6 ir jo atominė masė yra 12,01. Jis turi keturis elektronus, kurie sudaro kovalentines chemines jungtis (tetravalentinis).

Tai vienas iš gausiausių žemės plutos elementų. Ketvirtas gausiausias elementas visatoje, po vandenilio, helio ir deguonies, ir antras gausiausias gyvų būtybių elementas po deguonies.

Anglis turi didelę svarbą gyvenimui. Tai viena pagrindinių amino rūgščių sudedamųjų dalių, kurios sukelia baltymus ir yra esminė visų gyvų būtybių DNR sudedamoji dalis..

Kartu su deguonimi ir vandeniliu jis sudaro labai įvairius junginius, pvz., Riebalų rūgštis, visų ląstelių membranų sudedamąsias dalis.

Anglies rezervuarai

Atmosfera

Atmosfera yra dujinis sluoksnis, kuris supa Žemę. Jame yra 0,001% pasaulio anglies, daugiausia anglies dioksido (CO2) ir metanas (CH4).

Nepaisant to, kad jis yra vienas žemiausių anglies rezervuarų Žemėje, jis dalyvauja daugelyje biocheminių procesų. Jis yra svarbus rezervas gyvybės išsaugojimui Žemėje.

Biosfera

Biosferoje yra du trečdaliai visos Žemės anglies (gyvos ir negyvos). Anglis yra svarbi visų gyvų ląstelių struktūros ir biocheminių procesų dalis.

Miškai ne tik sudaro svarbaus anglies rezervuarą biosferoje, bet kai kurie tipai pripažinti kriauklėmis, pavyzdžiui, vidutinio klimato miškai..

Kai miškai yra pirminiuose etapuose, jie užima CO2 atmosferos ir laikyti ją medienos pavidalu. Kai jie pasiekia brandą, jie sugeria mažiau anglies dvideginio, tačiau jų medžių medienos sudėtyje yra milžiniško anglies kiekio (apie 20% jų masės)..

Jūriniai organizmai taip pat yra svarbus anglies rezervuaras. Jie saugo anglis savo lukštuose, kalcio karbonato pavidalu.

Dirvožemis

Dirvožemyje yra maždaug trečdalis neorganinių formų, pvz., Kalcio karbonato, žemės. Jis saugo tris kartus daugiau anglies nei atmosfera ir keturis kartus daugiau anglies nei augalų biomasė. Dirvožemis yra didžiausias rezervuaras, veikiantis su atmosfera.

Be anglies rezervuaro, dirvožemis buvo pripažintas svarbiu kriaukle; tai indėlis, kuris prisideda prie didelio ir didėjančios anglies koncentracijos atmosferoje, CO2. Ši kriauklė yra svarbi mažinant visuotinį atšilimą.

Kokybiški dirvožemiai, kuriuose yra daug humuso ir organinių medžiagų, yra geri anglies rezervuarai. Tradicinė ir agrokologinė sodinimo praktika palaiko dirvožemio savybes kaip rezervuaras arba anglies kriauklė.

Vandenynai

Vandenynuose yra 0,05% viso pasaulio anglies. Anglis daugiausia randama bikarbonato pavidalu, kuris gali būti derinamas su kalciu ir sudaro kalcio karbonatą arba kalkakmenį, kuris nusodina vandenyno apačioje..

Vandenynai buvo laikomi vienu didžiausių CO2, sugeria apie 50% atmosferos anglies. Padėtis, kelianti pavojų jūrų biologinei įvairovei, padidinant jūros vandens rūgštingumą.

Geologinės nuosėdos

Geologinės nuosėdos, saugomos inertinėje formoje litosferoje, yra didžiausias anglies rezervuaras Žemėje. Čia saugoma anglis gali būti neorganinės kilmės arba organinės kilmės.

Maždaug 99% litosferoje saugomos anglies yra neorganinė anglis, laikoma nuosėdose, pvz., Kalkakmenio uolose.

Likusioji anglis yra organinių cheminių junginių mišinys, esantis nuosėdose, žinomose kaip kerogenas, kurios prieš milijonus metų susidarė užkasant biomasės nuosėdas ir veikiant aukštam slėgiui ir temperatūrai. Dalis šių cherogenų konvertuojama į naftą, dujas ir anglis.

Komponentai

Visuotinį anglies ciklą galima geriau suprasti studijuojant du paprastesnius ciklus, kurie tarpusavyje sąveikauja: trumpą ciklą ir ilgą ciklą.

Trumpas filmas yra skirtas greitai besikeičiančiam gyvų būtybių patyrimui. Nors ilgas ciklas vyksta per milijonus metų ir apima keitimąsi anglimi tarp žemės vidų ir paviršiaus.

-Greitas ciklas

Spartus anglies ciklas taip pat žinomas kaip biologinis ciklas, nes jis grindžiamas pasikeitimu anglimi, kuri vyksta tarp gyvų organizmų su atmosfera, vandenynais ir dirvožemiu.

Atmosferos anglis yra daugiausia anglies dioksido. Ši dujos reaguoja su vandenų molekulėmis vandenynuose, kad gautų bikarbonato joną. Kuo didesnė atmosferos anglies dioksido koncentracija, tuo didesnė yra bikarbonato susidarymas. Šis procesas padeda reguliuoti CO2 atmosferoje.

Anglies dioksido pavidalo anglis patenka į visus trofinius tinklus, tiek sausumos, tiek vandens, per fotosintetinius organizmus, tokius kaip dumbliai ir augalai. Savo ruožtu heterotrofiniai organizmai gauna anglies, maitindami autotrofinius organizmus.

Dalis organinės anglies grįžta į atmosferą, skaidant organines medžiagas (atliekamas bakterijų ir grybų) ir ląstelių kvėpavimą (augaluose ir grybuose). Kvėpavimo metu ląstelės sunaudoja anglies dioksido turinčiose molekulėse (pvz., Cukrose) saugomą energiją ir energiją2.

Kita organinės anglies dalis paverčiama nuosėdomis ir neatsiveria į atmosferą. Jūra, esanti jūros dugno nuosėdose, esančiose jūros dugne (kai organizmai miršta), jie skaidosi ir CO \ t2 jis ištirpsta giliame vandenyje. Šis CO2 yra pašalinamas iš atmosferos.

Panašiai dalis anglies, saugomos medžiuose, skubėjimuose ir kituose miško augaluose, anaerobinėmis sąlygomis ir mažai mikrobų aktyvumu pelkėse, pelkėse ir šlapžemėse lėtai skaidosi..

Šis procesas gamina durpes, daugiaspalvį ir lengvą masę, turinčią daug anglies, kuris naudojamas kaip kuras ir organinės trąšos. Maždaug trečdalis visos sausumos organinės anglies yra durpės.

-Lėtas ciklas

Lėtas anglies ciklas apima anglies mainus tarp litosferos uolienų ir Žemės paviršiaus sistemos: vandenynų, atmosferos, biosferos ir dirvožemio. Šis ciklas yra pagrindinis atmosferos anglies dioksido koncentracijos kontrolierius geologiniu mastu.

Neorganinė anglis

Atmosferoje ištirpintas anglies dioksidas sujungia vandenį ir sudaro anglies rūgštį. Tai reaguoja su kalcio ir magnio kiekiu, esančiu žemės plutoje, kad susidarytų karbonatai.

Dėl lietaus ir vėjo erozijos poveikio karbonatai pasiekia vandenynus, kuriuose kaupiasi jūros dugnas. Karbonatai taip pat gali būti prilyginti organizmams, kurie ilgainiui miršta ir nusėda ant jūros dugno. Šios nuosėdos kaupiasi tūkstančius metų ir sudaro klinčių akmenis.

Jūros dugno nuosėdų uolienos subdukcijos būdu absorbuojamos į žemės apsiaustą (procesas, kurio metu nuskandama tektoninės plokštės vandeninė zona po kitos plokštės kraštu).

Litosferoje nuosėdiniai akmenys patiria aukštą slėgį ir temperatūrą, todėl lydosi ir chemiškai reaguoja su kitais mineralais, atleidžia CO2. Taip išleistas anglies dioksidas grįžta į atmosferą per ugnikalnių išsiveržimus.

Neorganinė anglis

Kitas svarbus šios geologinio ciklo komponentas yra organinė anglis. Tai kyla iš biomasės, palaidotos anaerobinėmis sąlygomis ir aukštu slėgiu bei temperatūra. Šio proceso metu susidarė didelės energijos turinčios iškastinės medžiagos, pvz., Anglis, nafta arba gamtinės dujos..

Atsiradus pramoninei revoliucijai, XIX a. Buvo aptiktas iškastinio organinio anglies naudojimas kaip energijos šaltinis. Nuo XX a. Pastoviai didėja šių iškastinio kuro naudojimas, dėl kurio per kelis dešimtmečius į atmosferą patenka milijonai metų sukaupta daug anglies..

Anglies ciklo pakeitimai

Anglies ciklas kartu su vandens ir maistinių medžiagų ciklais sudaro gyvenimo pagrindą. Šių ciklų išlaikymas lemia ekosistemų sveikatą ir atsparumą bei jų gebėjimą suteikti žmonijai gerovę. Toliau pateikiami pagrindiniai anglies ciklo pakeitimai:

Atmosferos pokyčiai

Atmosferos anglies dioksidas yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Kartu su metanu ir kitomis dujomis jis sugeria spinduliuotą šilumą iš žemės paviršiaus, neleisdamas jam išsiskirti į erdvę.

Dėl nerimą keliančio anglies dioksido kiekio atmosferoje ir kitose šiltnamio efektą sukeliančiose dujose pasikeitė Žemės energijos balansas. Tai lemia pasaulinę šilumos ir vandens apyvartą atmosferoje, temperatūros ir kritulių modelius, oro sąlygų pokyčius ir jūros lygio kilimą.

Pagrindinis žmogaus anglies ciklo pakeitimas yra pagrįstas CO emisijų padidėjimu2. Nuo 1987 m. Metiniai CO išmetimai2 iškastinio kuro deginimas padidėjo maždaug trečdaliu.

Statybos pramonė taip pat sukelia tiesioginį CO išmetimą2 plieno ir cemento gamyboje.

Pastaraisiais dešimtmečiais taip pat padidėjo transporto sektoriuje išmetamų monoksido ir anglies dioksido atmosferos kiekis. Padidėjo asmeninių transporto priemonių pirkimas. Be to, ši tendencija yra palankesnė už sunkesnius automobilius ir didesnį energijos suvartojimą.

Žemės naudojimo pokyčiai per pastaruosius 150 metų sukėlė maždaug trečdalį anglies dioksido padidėjimo atmosferoje. Ypač dėl organinės anglies praradimo.

Organinių medžiagų praradimas

Per pastaruosius du dešimtmečius žemės naudojimo pasikeitimas labai padidino anglies dioksido ir metano išmetimą į atmosferą.

Dėl miško ploto sumažinimo visame pasaulyje iš pradžių buvo prarasta daug biomasės, nes pavyko pereiti prie ganyklų ir žemės ūkio naudmenų.

Žemės ūkio naudojimas žemėse mažina organinę medžiagą, pasiekia naują ir prastesnę pusiausvyrą dėl organinių medžiagų oksidacijos..

Išmetamųjų teršalų padidėjimas taip pat yra durpių ir didelių organinių kiekių drenažo drenažo rezultatas. Didėjant pasaulinei temperatūrai, didėja organinių medžiagų skilimo dirvožemyje ir durpių sparta, todėl pagreitėja šio svarbaus anglies absorbento prisotinimo rizika.

Tundras galėtų būti nuo anglies dvideginio iki šiltnamio efektą sukeliančių dujų šaltinių.

Nuorodos

  1. Barker, S, J. A. Higg ins ir H. Elderfield. 2003 m. Anglies ciklo ateitis: apžvalga, kalcifikacijos atsakas, balastas ir grįžtamasis ryšys dėl atmosferos CO2. Karališkosios Londono draugijos filosofiniai sandoriai A, 361: 1977-1999.
  2. Berner, R.A. (2003). Ilgalaikis anglies ciklas, iškastinis kuras ir atmosferos sudėtis. Nature 246: 323-326.
  3. (2018 m. Gruodžio 1 d.). Vikipedija, laisva enciklopedija. Konsultacijų data: 2018 m. Gruodžio 23 d. 19:15, es.wikipedia.org.
  4. Anglies ciklas. (2018 m. Gruodžio 4 d.). Vikipedija, laisva enciklopedija. Konsultacijų data: 2018 m. Gruodžio 23 d. 17:02, iš 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. Pedersenas, Y. Rosenthal, S. Seitzinger, V. Smetacek, W. Steffen. (2000). Pasaulinis anglies ciklas: mūsų žinių apie žemę kaip sistemą testas. Science, 290: 292-296.
  6. Jungtinių Tautų aplinkos programa. (2007). Pasaulinė aplinkos perspektyva GEO4. „Phoenix Design Aid“, Danija.
  7. Saugier, B. ir J.Y. Pontailler (2006). Pasaulinis anglies ciklas ir jo pasekmės fotosintezėje Bolivijos slėnyje. Ekologija Bolivijoje, 41 (3): 71-85.