碳循环.ppt

1、碳循环,不同的学科有不同的定义,中文名称：碳循环 英文名称：carbon cycle or carbon circulation 定义1：(大气科学) 碳元素(主要是二氧化碳)在大气、海洋及生物圈之间转移和交换的过程。 定义2：(海洋科技) 碳及其化合物在全球海洋生物地球化学过程中的循环。 定义3：生态学 绿色植物(生产者)在光合作用时从大气中取得碳，合成糖类，然后经过消费者和分解者，通过呼吸作用和残体腐烂分解，碳又返回大气的过程。,碳循环的简介,地球上最大的两个碳库是岩石圈和化石燃料，含碳量约占地球上碳总量的99.9%。这两个库中的碳活动缓慢,实际上起着贮存库的作用。地球上还有三个碳库大气圈

2、库、水圈库和生物库。这三个库中的碳在生物和无机环境之间迅速交换,容量小而活跃,实际上起着交换库的作用。,碳的存在形式,碳在岩石圈中主要以碳酸盐的形式存在 在大气圈中以二氧化碳和一氧化碳的形式存在 在水圈中以多种形式存在 在生物库中则存在着几百种被生物合成的有机物。 这些物质的存在形式受到各种因素的调节,在大气中,二氧化碳是含碳的主要气体,也是碳参与物质循环的主要形式。在生物库中,森林是碳的主要吸收者,它固定的碳相当于其他植被类型的2倍。森林又是生物库中碳的主要贮存者, 相当于目前大气含碳量的2/3。 植物通过光合作用从大气中吸收碳的速率,与通过动植物的呼吸和微生物的分解作用将碳释放到大气中的速

3、率大体相等,因此,大气中二氧化碳的含量在受到人类活动干扰以前是相当稳定的。,碳循环的过程,自然界碳循环的基本过程如下： 大气中的二氧化碳（CO2）被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过生物或地质过程以及人类活动，又以二氧化碳的形式返回大气中。,碳的生物循环,在碳的生物循环中,大气中的二氧化碳被植物吸收后,通过光合作用转变成有机物质，然后通过生物呼吸作用和细菌分解作用又从有机物质转换为二氧化碳而进入大气。碳的生物循环包括了碳在动、植物及环境之间的迁移。,绿色植物从空气中获得二氧化碳，经过光合作用转化为葡萄糖，再综合成为植物体的碳化合物，经过食物链的传递，成为动物体的碳化合物。植物和动物的呼吸作用把摄

4、入体内的一部分碳转化为二氧化碳释放入大气，另一部分则构成生物的机体或在机体内贮存。动、植物死后,残体中的碳,通过微生物的分解作用也成为二氧化碳而最终排入大气。大气中的二氧化碳这样循环一次约需20年。,一部分（约千分之一）动、植物残体在被分解之前即被沉积物所掩埋而成为有机沉积物。这些沉积物经过悠长的年代，在热能和压力作用下转变成矿物燃料煤、石油和天然气等。当它们在风化过程中或作为燃料燃烧时，其中的碳氧化成为二氧化碳排入大气。如今，人类消耗大量矿物燃料对碳循环产生了重大影响。,一方面沉积岩中的碳因自然和人为的各种化学作用分解后进入大气和海洋；另一方面生物体死亡以及其他各种含碳物质又不停地以沉积物的

5、形式返回地壳中，由此构成了全球碳循环的一部分。碳的生物循环虽然对地球的环境有着很大的影响，但是从以百万年计的地质时间上来看，缓慢变化的碳的地球化学大循环才是地球环境最主要的控制因素。,碳的地球化学循环,碳的地球化学循环控制了碳在地表或近地表的沉积物和大气、生物圈及海洋之间的迁移,而且是对大气二氧化碳和海洋二氧化碳的最主要的控制。,沉积物含有两种形式的碳：干酪根和碳酸盐。在风化过程中，干酪根与氧反应产生二氧化碳，而碳酸盐的风化作用却很复杂。含在白云石和方解石矿物中的碳酸镁和碳酸钙受到地下水的侵蚀，产生出可溶解于水的钙离子、镁离子和重碳酸根离子。它们由地下水最终带入海洋。,在海洋中，浮游生物和珊瑚

6、之类的海生生物摄取钙离子和重碳酸根离子来构成碳酸钙的骨骼和贝壳。这些生物死了之后，碳酸钙就沉积在海底而最终被埋藏起来。,二氧化碳可由大气进入海水，也可由海水进入大气。这种交换发生在气和水的界面处，由于风和波浪的作用而加强。这两个方向流动的二氧化碳量大致相等，伴随着大气中二氧化碳量的增多或减少，海洋吸收的二氧化碳量也随之增多或减少。,碳质岩石的形成和分解,大气中的二氧化碳溶解在雨水和地下水中成为碳酸，碳酸能把石灰岩变为可溶态的重碳酸盐，并被河流输送到海洋中。海水中的碳酸盐和重碳酸盐含量是饱和的，接纳新输入的碳酸盐，便有等量的碳酸盐沉积下来。通过不同的成岩过程，又形成为石灰岩、白云石和碳质页岩。在

7、化学和物理作用（风化）下，这些岩石被破坏，所含的碳又以二氧化碳的形式释放入大气中。火山爆发也可使一部分有机碳和碳酸盐中的碳再次加入碳的循环。碳质岩石的破坏，在短时期内对循环的影响虽不大，但对几百万年中碳量的平衡却是重要的。,人类活动的干预,人类燃烧矿物燃料以获得能量时，产生大量的二氧化碳。从1949年到1969年，由于燃烧矿物燃料以及其他工业活动，二氧化碳的生成量估计每年增加 4.8。其结果是大气中二氧化碳浓度升高。这样就破坏了自然界原有的平衡，可能导致气候异常。矿物燃料燃烧生成并排入大气的二氧化碳有一小部分可被海水溶解，但海水中溶解二氧化碳的增加又会引起海水中酸碱平衡和碳酸盐溶解平衡的变化。

8、 矿物燃料的不完全燃烧会产生少量的一氧化碳。自然过程也会产生一氧化碳。一氧化碳在大气中存留时间很短，主要是被土壤中的微生物所吸收，也可通过一系列化学或光化学反应转化为二氧化碳。,研究显示:人类战争对地球碳循环的干扰更为严重,华东师范大学的一项最新研究显示，相比于农业生产来说，人类战争等极端事件对地球碳循环的干扰更为严重。,“火烧”是地球陆地碳循环的一个重要环节之一，在自然平衡的状态下，植物中储存的碳通过燃烧实现有机碳向无机碳的转化，促进由“源”到“汇”的循环。许多学者认为，近千年来，人类为了生存，大规模地烧荒焚林、开发土地资源，严重干扰了自然界的碳循环，引起全球气候变化。,华东师范大学河口海岸

9、国家重点实验室李珍副教授及其合作者，通过对越南红河三角洲距今约年的晚全新世沉积记录、气候、农业发展和“火烧事件”的关系进行研究，结果发现，“火烧事件”的高峰期与农业发展期并不一致。,李珍认为，火攻是古代战争中重要的作战方式之一，对亚洲古代战争具有重要影响的孙子兵法中，专门有“火攻篇”。这些人为的大火，在作为战争手段的同时，也打破了自然火的规律，干扰着地球上的碳存储和碳循环，从而改变了空气中二氧化碳浓度，进而影响到气候变化。,碳循环与全球变暖,二氧化碳等温室气体浓度的增加使全球气候变暖.大量的向空气中排放的二氧化碳，加强了全球的碳循环。而这大量增加的二氧化碳，主要是由于煤、石油、天然气等矿物燃料的燃烧，其次是由于砍伐森林开垦草原，使地球上利用二氧化碳进行光合作用的植物生物量急剧减少。,森林生态系统在碳循环中的作用,从人类认识到温室气体尤其是二氧化碳浓度的升高会使全球气温变暖，从而带来一系列严重生态环境问题时，就展开了对碳素循环的