Obieg węgla w przyrodzie
Cykl węglowy to sposób, w jaki węgiel jest składowany i zastępowany na Ziemi. Niektóre z głównych wydarzeń trwają setki milionów lat, inne odbywają się co roku.
Głównymi drogami przedostawania się węgla do obiegu węgla są wulkany oraz spalanie paliw kopalnych, takich jak węgiel i gaz. Przez większość historii wulkany były największym źródłem węgla do obiegu węgla, ale w ciągu ostatnich stu lat ludzie spalający paliwa kopalne dodawali do powietrza około stu razy więcej CO2 niż wulkany. Oznacza to, że na każdą tonę CO2 dodanego do powietrza przez wulkany, ludzie dodali około 100 ton CO2 do powietrza.
Głównym sposobem usuwania węgla z atmosfery jest fotosynteza przez żywe organizmy. Niektóre z nich uwalniają się w miarę umierania i rozkładu, ale część z nich grzebie w osadach. Pokazano to na wykresie. Osad zamienia się w skałę, a to właśnie skały węglanowe jak wapienie zawierają teraz stały CO2. Część węgla z roślin również staje się częścią gleby, gdzie może pozostać przez długi czas przed rozkładem.
Inny proces polega na usuwaniu CO2 z powietrza. Pogoda deszczowa wypłukuje CO2 w postaci rozcieńczonego kwasu węglowego. Reaguje on ze skałą, pomagając w jej rozpuszczeniu i zniszczeniu. To również kończy się jako osad.
"Pogoda jest dużym konsumentem atmosferycznego dwutlenku węgla niezbędnego do rozpuszczania skał".
Część CO2 jest również rozpuszczana w oceanie. Obecnie co roku oceany pochłaniają więcej CO2 niż emitują. To jednak powoduje, że oceany są bardziej kwaśne.
Magazynowanie węgla w skałach osadowych jest znacznie większe niż CO2 w atmosferze (tego nie widać na wykresie). Ostatecznie wraca on do powietrza jako subdukt płyt oceanicznych w tektonice płyt. Na obrzeżach granic płyt (i niektórych innych miejsc) tworzą się wulkany i wypuszczają CO2. To kończy cykl.
Schemat cyklu węglowego. Liczby czarne pokazują ile węgla jest magazynowane na każdym etapie, w miliardach ton ("GtC" oznacza gigatony węgla i liczby zostały zarejestrowane około 2004 roku). Fioletowe liczby pokazują, ile węgla przemieszcza się każdego roku pomiędzy poszczególnymi etapami. Osady, zgodnie z definicją zawartą w tym wykresie, nie zawierają ~70 milionów GtC skał węglanowych i kerogenów (innych złóż organicznych).
Podsumowanie
Cykl węglowy jest procesem, w którym węgiel jest poddawany recyklingowi przez ekosystem. Stężenie węgla w żywej materii (18%) jest prawie 100 razy większe niż jego stężenie w ziemi (0,19%). Tak więc żywe istoty wydobywają węgiel ze swojego nieożywionego środowiska. Aby życie toczyło się dalej, węgiel ten musi zostać poddany recyklingowi. Szczegółowa analiza cyklu węglowego znajduje się na wykresie. Przykładem drogi, jaką pokonuje węgiel w tym cyklu jest dwutlenek węgla w atmosferze, który jest wchłaniany przez rośliny i wykorzystywany w procesie fotosyntezy do produkcji cukrów, które roślina wykorzystuje do produkcji energii. Kiedy roślina obumrze, rozkłada się, a węgiel zmagazynowany w roślinie będzie przez miliony lat formował się w węgiel (paliwo kopalne). Węgiel jest spalany i wydziela dwutlenek węgla, który trafia do atmosfery.
W chwili obecnej cykl węglowy i to, jak wpływa na niego działalność człowieka, jest ważnym tematem w międzynarodowych wiadomościach. Paliwa kopalne są zasobem nieodnawialnym, co oznacza, że nie można ich łatwo zastąpić. Od 1900 r. nasze zużycie paliw kopalnych niemalże podwaja się co 20 lat. Ta emisja dwutlenku węgla przyczynia się do efektu cieplarnianego i kwaśnych deszczy.
Cykl węglowy został odkryty przez Josepha Priestleya i Antoine'a Lavoisiera, a spopularyzowany przez Humphry'ego Davy'ego.
Powiązane strony
- Obserwatorium Węglowodorów na Orbicie
- cykl wodny
- cykl azotowy
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest cykl węglowy?
O: Cykl węglowy to sposób magazynowania i wymiany węgla na Ziemi. Obejmuje procesy, które trwają setki milionów lat, jak również te, które zachodzą co roku.
P: Jakie są główne sposoby, w jakie węgiel dostaje się do cyklu węglowego?
O: Główne sposoby, w jakie węgiel dostaje się do obiegu węgla, to wulkany i spalanie paliw kopalnych, takich jak węgiel i gaz. W najnowszej historii ludzie spalający paliwa kopalne dodają do powietrza około sto razy więcej CO2 niż wulkany.
P: W jaki sposób fotosynteza usuwa CO2 z atmosfery?
O: Fotosynteza przeprowadzana przez żywe organizmy usuwa CO2 z atmosfery, pobierając go do produkcji energii. Część z tego uwalnia się po śmierci i rozkładzie, ale część zostaje również zakopana w skałach osadowych.
P: W jaki sposób procesy wietrzenia przyczyniają się do rozpuszczania skał?
O: Deszcz wymywa CO2 w postaci rozcieńczonego kwasu węglowego, który następnie reaguje ze skałą, pomagając w jej rozpuszczaniu i niszczeniu. Proces ten kończy się również w postaci osadów, które pomagają zakończyć cykl.
P: Gdzie jeszcze rozpuszcza się część CO2?
O: Część CO2 rozpuszcza się również w oceanach, gdzie może pozostawać przez długi czas, zanim zostanie uwolniona z powrotem do atmosfery lub stanie się częścią skały osadowej.
P: O ile więcej CO2 zostało dodane do powietrza przez ludzi w porównaniu z wulkanami?
O: Na każdą tonę CO2 dodaną do powietrza przez wulkany, około 100 ton CO2 zostało dodane do powietrza przez ludzi poprzez spalanie w ciągu ostatnich stu lat.
P: Co jest dużym konsumentem atmosferycznego dwutlenku węgla niezbędnego do rozpuszczania skał?
O: Wietrzenie jest dużym konsumentem atmosferycznego dwutlenku węgla niezbędnego do rozpuszczania skał.
