מאפייני מחזור פחמן, מאגרים, רכיבים, שינויים

ה מחזור פחמן זהו התהליך הביוגיאוכימי המתאר את זרימת הפחמן על פני כדור הארץ. הוא מורכב מחילופי פחמן בין המאגרים השונים (אטמוספרה, ביוספרה, אוקיינוסים ומשקעים גיאולוגיים), כמו גם הפיכתם להסדרים מולקולריים שונים..

פחמן הוא מרכיב חיוני בחיי היצורים החיים. על כדור הארץ הוא קיים בצורתו הפשוטה כפחם או יהלומים, בצורה של תרכובות אנאורגניות, כגון פחמן דו-חמצני (CO₂) ומתאן (CH₄), וכן כתרכובות אורגניות, כגון ביומסה (חומר של יצורים חיים) ודלקים מאובנים (נפט וגז טבעי).

מחזור הפחמן הוא אחד המחזורים הביוגיאוכימיים המורכבים ביותר והחשיבות הגדולה ביותר בשל השלכותיו על החיים על פני כדור הארץ. זה יכול להיות מחולקים לשני מחזורים פשוטים, אשר מחוברים.

האחד כרוך בחילוף מהיר של פחמן המתרחש בין יצורים חיים לבין האטמוספירה, אוקיינוסים וקרקע. אחר מתאר את התהליכים הגיאולוגיים ארוכי הטווח.

במאה האחרונה CO רמות² האטמוספרות גדלו במידה ניכרת בשל השימוש בדלקים מאובנים כדי לשמור על מודל כלכלי, חברתי וטכנולוגי בלתי נסבל המונע על ידי המהפכה התעשייתית במאה ה -19.

חוסר האיזון הזה במחזור הפחמן הגלובלי הביא לשינוי בדפוסי הטמפרטורה והמיחזור המתבטאים כיום במה שאנו מכירים בשינוי האקלים.

אינדקס

• 1 מאפיינים כלליים
• 2 מאגרי פחמן
  • 2.1 אטמוספרה
  • 2.2 ביוספרה
  • 2.3 קומות
  • 2.4 אוקיינוסים
  • 2.5 משקעים גיאולוגיים
• 3 רכיבים
  • 3.1 - מחזור מהיר
  • 3.2-איטי מחזור
• 4 שינויים של מחזור הפחמן
  • 4.1 שינויים אטמוספריים
  • 4.2 אובדן חומר אורגני
• 5 הפניות

מאפיינים כלליים

פחמן הוא אלמנט כימי שאינו מתכתי. הסמל שלך הוא ג, מספר האטום שלה הוא 6 והמסה האטומית שלו היא 12.01. יש לו ארבעה אלקטרונים כדי ליצור קשרים כימיים קוולנטיים (זה tetravalent).

זהו אחד המרכיבים הנפוצים ביותר בקרום כדור הארץ. האלמנט הרביעי השופע ביותר ביקום, לאחר מימן, הליום וחמצן, והאלמנט השני בשכיחותו של יצורים חיים, לאחר חמצן.

פחמן יש חשיבות רבה לכל החיים. זהו אחד המרכיבים העיקריים של חומצות האמינו כי לעורר חלבונים הוא מרכיב חיוני של ה- DNA של כל היצורים החיים.

יחד עם חמצן ומימן זה יוצר מגוון גדול של תרכובות כגון חומצות שומן, המרכיבים של כל קרום התא.

מאגרי פחמן

אטמוספרה

האווירה היא שכבת גזי המקיפה את כדור הארץ. הוא מכיל 0.001% של פחמן גלובלי, בעיקר בצורה של פחמן דו חמצני (CO₂) ומתאן (CH₄).

למרות היותו אחד המאגרים הפחמן הנמוך ביותר על פני כדור הארץ, הוא מעורב במספר רב של תהליכים ביוכימיים. הוא מייצג מאגר חשוב לשמירה על החיים על כדור הארץ.

ביוספרה

הביוספרה מכילה שני שלישים מכלל הפחמן של כדור הארץ בצורת ביומסה (חי ומת). פחמן להיות חלק חשוב של המבנה תהליכים ביוכימיים של כל התאים החיים.

יערות לא רק מהווים מאגר של פחמן חשוב בביוספרה, אבל כמה סוגים הוכרו כיורים, כגון יערות ממוזגים.

כאשר היערות נמצאים בשלבים ראשוניים הם לוקחים את CO² של האווירה ולאחסן אותו בצורה של עץ. כאשר הם מגיעים לבגרות הם סופגים פחות פחמן דו חמצני, אבל העץ של העצים שלהם מכיל כמויות עצומות של פחמן (כ -20% ממשקלן).

האורגניזמים הימיים מהווים גם מאגר חשוב של פחמן. הם מאחסנים פחמן בקונכיות שלהם, בצורה של סידן פחמתי.

קרקע

הקרקע מכילה כשליש של פחמן כדור הארץ בצורות אנאורגניות, כגון סידן פחמתי. הוא מאחסן פי שלושה יותר פחמן מהאוויר ופי ארבעה יותר פחמן מאשר ביומסה של הצמחים. הקרקע היא המאגר הגדול ביותר באינטראקציה עם האטמוספירה.

בנוסף להיותו מאגר פחמן, האדמה זוהו ככיור חשוב; הוא הפקדה התורמת לספיגת ריכוז גבוה וגדל של פחמן באטמוספירה, בצורה של CO₂. כיור זה חשוב להפחתת ההתחממות הגלובלית.

קרקעות איכות, עם כמות טובה של חומוס וחומר אורגני, הם מאגרי פחמן טוב. שיטות חקלאיות מסורתיות ואגרו-אקולוגיות שומרות על מאפייני קרקע כמאגר או בכיור פחמן.

אוקיינוסים

האוקיינוסים מכילים 0.05% מהפחמן העולמי של כדור הארץ. פחמן נמצא בעיקר בצורה של ביקרבונט, אשר יכול לשלב עם סידן בצורת סידן פחמתי או גיר, אשר משקע בחלק התחתון של האוקיינוס.

האוקיינוסים נחשבים לאחד הכיורים הגדולים של CO₂, על ידי ספיגת כ 50% של פחמן אטמוספרי. מצב שסכן את המגוון הביולוגי על ידי הגדלת חומציות מי הים.

משקעים גיאולוגיים

משקעים גיאולוגיים המאוחסנים בצורה אינרטית ב ליתוספירה הם המאגר הגדול ביותר של פחמן על כדור הארץ. הפחמן המאוחסן כאן עשוי להיות ממוצא אנאורגני, או ממוצא אורגני.

כ 99% פחמן מאוחסן ליתוספירה הוא פחמן אנאורגני המאוחסן סלעים משקע, כגון סלעי גיר.

הפחמן הנותר הוא תערובת של תרכובות כימיות אורגניות הנמצאות בסלעי משקע, הידועים בשם "קרוגן", שנוצרו לפני מיליוני שנים על ידי משקעי ביומסה שנקברו ונתונים לפעולת לחץ וטמפרטורה גבוהים. חלק מהמינרלים האלה הופך לשמן, גז ופחם.

רכיבים

את מחזור הפחמן העולמי ניתן להבין טוב יותר על ידי לימוד שני מעגלים פשוטים יותר, המתקיימים זה עם זה: מחזור קצר ומחזור ארוך.

הסרט הקצר מתמקד בחילופי הפחמן המהירים שחווים יצורים חיים. בעוד המחזור הארוך מתרחש על פני מיליוני שנים וכולל את חילופי הפחמן בין הפנים ואת פני השטח של כדור הארץ.

-מחזור מהיר

המעגל המהיר של הפחמן ידוע גם כמעגל הביולוגי, משום שהוא מבוסס על חילופי פחמן המתרחשת בין אורגניזמים חיים עם האטמוספירה, אוקיינוסים וקרקע.

פחמן אטמוספרי קיים בעיקר כפחמן דו חמצני. גז זה מגיב עם מולקולות מים באוקיינוסים לייצר יון ביקרבונט. ככל ריכוז דו תחמוצת הפחמן באטמוספירה, כך היווצרות של ביקרבונט. תהליך זה מסייע לווסת את CO₂ באווירה.

פחמן, בצורת פחמן דו חמצני, נכנס לכל רשתות הטרופיות, הן יבשתיים והן מימיים, באמצעות אורגניזמים פוטוסינתטיים, כגון אצות וצמחים. בתורו, אורגניזמים heterotrophic להשיג פחמן על ידי האכלה על אורגניזמים autotrophic.

חלק מן הפחמן האורגני חוזר לאטמוספרה באמצעות הפירוק של חומר אורגני (המבוצע על ידי חיידקים ופטריות) ונשימה תאית (בצמחים ובפטריות). במהלך הנשימה, התאים משתמשים באנרגיה המאוחסנת במולקולות המכילות פחמן (כגון סוכרים) לייצור אנרגיה ו- CO₂.

חלק נוסף של הפחמן האורגני הופך למשקעים ואינו חוזר לאוויר. הפחמן המאוחסן ביומסה הימית משקע בתחתית הים (כאשר האורגניזמים מתים), הם מתפרקים וה CO₂ הוא מתמוסס במים עמוקים. זה CO₂ הוא מוסר לצמיתות מן האטמוספרה.

באופן דומה, חלק מן הפחמן המאוחסן בעצים, רצים וצמחי יער אחרים מתפרק לאט בביצות, ביצות וביצות בתנאים אנאירוביים ופעילות מיקרוביאלית נמוכה..

תהליך זה מייצר כבול, מסה ספוגי אור, עשיר פחמן, המשמש דלק כמו דשן אורגני. כשליש מכל פחמן אורגני יבשתי הוא כבול.

-מחזור איטי

המעגל האיטי של פחמן כולל את חילופי הפחמן בין סלעי ליתוספירה לבין מערכת פני השטח של כדור הארץ: האוקיינוסים, האווירה, הביוספרה והקרקע. מחזור זה הוא הבקר העיקרי של ריכוז דו תחמוצת הפחמן באטמוספירה בקנה מידה גיאולוגי.

הפחמן האורגני

פחמן דו חמצני מומס באווירה משלב עם מים כדי ליצור חומצה פחמנית. זה מגיב עם סידן ומגנזיום נוכח בקרום כדור הארץ כדי ליצור פחמתי.

בשל השפעת השחיקה של הגשם והרוח, קרבונטים מגיעים לאוקיינוסים, שם צובר את קרקעית הים. קרבונט יכול גם להיות מתבוללים על ידי אורגניזמים, אשר בסופו של דבר למות וזורז על קרקעית הים. משקעים אלה מצטברים במשך אלפי שנים ויוצרים סלעי גיר.

סלעי המשקעים של קרקעית הים נספגים לתוך המעטפת של כדור הארץ על ידי הפחתה (תהליך הכרוך בשקיעת אזור אוקיאני של צלחת טקטונית מתחת לקצה של צלחת אחרת).

בליתוספירה, סלעי משקע חשופים ללחצים גבוהים וטמפרטורות וכתוצאה מכך להמיס ולהגיב כימית עם מינרלים אחרים, שחרור CO₂. פחמן דו חמצני ובכך שוחרר חוזר לאטמוספירה דרך התפרצויות געשיות.

הפחמן האורגני

מרכיב חשוב נוסף במחזור הגיאולוגי הזה הוא פחמן אורגני. זה מקורו ביומסה קבור בתנאים אנאירוביים ולחץ גבוה וטמפרטורה. תהליך זה הוביל להיווצרות של חומרים מאובנים עם תוכן אנרגיה גבוהה, כגון פחם, נפט או גז טבעי..

במהלך הופעתה של המהפכה התעשייתית, במאה ה -19, התגלה השימוש בפחם אורגני מאובן כמקור אנרגיה. מאז המאה העשרים חלה עלייה מתמדת בשימוש בדלקים אלו, דבר שגרם בעשורים אחדים לשחרור האווירה של כמויות גדולות של פחמן שנצברו באדמה במשך אלפי שנים.

שינויים של מחזור הפחמן

מחזור הפחמן, יחד עם מחזורים של מים וחומרים מזינים, מהווה את הבסיס של החיים. שמירה על מחזורים אלה קובעת את בריאותם וחוסנם של המערכות האקולוגיות, ואת יכולתם לספק רווחה לאנושות. השינויים העיקריים של מחזור הפחמן מוזכרים להלן:

שינויים אטמוספריים

דו תחמוצת הפחמן באטמוספירה הוא גז חממה. יחד עם מתאן וגזים אחרים, הוא סופג את החום המוקרן מפני כדור הארץ, ומונע את שחרורו לחלל.

העלייה המדאיגה של דו תחמוצת הפחמן באטמוספרה וגזי חממה אחרים שינתה את מאזן האנרגיה של כדור הארץ. זה קובע את מחזור הדם העולמי של חום ומים באטמוספירה, טמפרטורות ודפוסי משקעים, שינויים בדפוסי מזג האוויר ועליית מפלס הים.

השינוי האנושי העיקרי של מחזור הפחמן מבוסס על הגידול של פליטת CO₂. מאז 1987, השנתי השנתי פליטת CO₂ מ שריפת דלקים מאובנים גדלו בכשליש.

ענף הבנייה גורם גם פליטות ישיר של CO² בייצור של פלדה ומלט.

פליטות אטמוספריות של חד תחמוצת ופחמן דו חמצני על ידי ענף התחבורה גדלו גם בעשורים האחרונים. חלה עלייה גבוהה יחסית ברכישת כלי רכב אישיים. בנוסף המגמה היא לטובת מכוניות כבדות ועם צריכת אנרגיה גבוהה יותר.

שינויים בשימוש בקרקע יצרו כשליש מהגידול בפחמן דו חמצני באטמוספרה ב -150 השנים האחרונות. במיוחד באמצעות אובדן של פחמן אורגני.

אובדן חומר אורגני

במהלך שני העשורים האחרונים, השינוי בשימוש בקרקע הביא לעלייה משמעותית בפליטות של פחמן דו חמצני ומתאן לאוויר.

צמצום השטח המיוער בעולם גרם בתחילה להפסד משמעותי ביומסה כתוצאה מההמרה למרעה ולחקלאות.

השימוש החקלאי בקרקע מקטין את החומר האורגני, ומגיע לשיווי משקל חדש ונחות, בשל החמצון של חומר אורגני.

הגידול בפליטות הוא גם תוצאה של ניקוז של כבול ותוכן אורגני גבוה ביצות. עם עליית הטמפרטורה הגלובלית, קצב הפירוק של חומר אורגני בקרקע וכבול גדל, כך הסיכון של זה חשוב כיור פחמן מואצת.

טונדרס יכול לעבור להיות כיור פחמן להיות מקורות של גזי חממה.

הפניות

1. בארקר, ס ', י' א 'היג אינס וח' אלדרפילד. 2003. העתיד של מחזור הפחמן: סקירה, תגובה הסתיידות, נטל ומשוב על CO2 באטמוספירה. עסקאות פילוסופיות של החברה המלכותית של לונדון, 361: 1977-1999.
2. Berner, R.A. (2003). מחזור הפחמן לטווח ארוך, דלקים מאובנים הרכב אטמוספרי. טבע 246: 323-326.
3. (2018, 1 דצמבר). ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית. תאריך התייעצות: 19:15, דצמבר 23, 2018 מ es.wikipedia.org.
4. מחזור פחמן. (2018, 4 דצמבר). ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית. תאריך התייעצות: 17:02, 23 בדצמבר 2018 מ en.wikipedia.org.
5. פלקובסקי, פ, RJ שולס, א בויל, ג'יי Canadell, ד קנפילד, ג'יי Elser, נ גרובר, ק Hibbard, פ Hogberg, ס לינדר, FT מקנזי, ב 'מור III, ט פדרסן, י 'רוזנטל, ש' זיצינגר, ו 'סמטאסק, וו' סטפן. (2000). מחזור פחמן גלובלי: מבחן הידע שלנו על כדור הארץ כמערכת. מדע, 290: 292-296.
6. תוכנית האו"ם לאיכות הסביבה. (2007). תחזית סביבתית גלובלית GEO4. עוף פיניקס, דנמרק.
7. סאוג'ה, ב 'וג' יי. Pontailler (2006). מחזור הפחמן העולמי והשלכותיו על פוטוסינתזה ב Altipano בוליביה. אקולוגיה בבוליביה, 41 (3): 71-85.