Circuitul carbonului în natură

Pe Pământ, circuitul carbonului din natură este format dintr-o serie de schimburi de substanță, care antrenează carbonul, între biosferă, atmosferă, hidrosferă și litosferă. Cea mai mare parte a carbonului din circuit se află sub formă gazoasă, în special ca dioxid de carbon.

Ciclul carbonului în natură.

Ciclul carbonului în pădure.

În figura alăturată sunt prezentate fluxurile de carbon între atmosferă și biosferă, hidrosferă și litosferă.

Între atmosferă și biosferă: plantele în timpul nopții și animalele tot timpul elimină prin respirație dioxid de carbon. În timpul zilei plantele asimilează carbonul din CO₂ și, cu ajutorul luminii solare, prin procesul de fotosinteză îl transformă în combinații organice, eliberând oxigenul. Capacitatea biosferei de a asimila carbonul este, totuși, limitată.

Între atmosferă și hidrosferă: CO₂ este un gaz relativ solubil în apă și există un echilibru al concentrației CO₂ în apă. Oceanele conțin dizolvate cantități imense de CO₂, care, în caz că echilibrul ar fi perturbat, ar putea fi eliminate în atmosferă, ducând la o perturbație climatică extremă. Solubilitatea gazelor în apă descrește pe măsură ce temperatura apei crește, ca urmare la o încălzire a oceanelor, eliberarea CO₂ în atmosferă este un pericol real.

Între biosferă și litosferă: în trecutul îndepărtat, în special în carbonifer, o mare parte a plantelor din flora din epocă au ajuns în pământ, stocând în litosferă carbonul din corpul lor sub formă de zăcăminte de cărbune. De fapt, se consideră că în acea perioadă atmosfera terestră conținea CO₂ în loc de oxigen, iar plantele au teraformat atmosfera, oxigenul de acum și lipsa dioxidului de carbon (concentrația actuală de numai 0,03 %) fiind de fapt urmarea acestei activități.

Între atmosferă și litosferă: actual carbonul este eliberat din litosferă în atmosferă sub formă de CO₂ prin activități antropice (arderea combustibililor fosili). Se consideră că în ultima jumătate de secol au fost emise în atmosferă cantități foarte mari de CO₂ și metan, care, prin efectul de seră au dus la începerea fenomenului de încălzire globală.

Ciclul biogeochimic al carbonului

Circuitul carbonului este practic perfect, ca urmare a vitezei sale foarte mari cu care circulă în diverse medii anorganice și în interiorul biocenozelor prin intermediul rețelelor trofice. Carbonul reprezintă elementul biogen primordial, fiind prezent în natură sub formă de roci calcaroase de origine biogenă, carbonați minerali și sub formă gazoasă (dioxid de carbon CO₂), această ultimă formă reprezentând calea de circulație a carbonului anorganic în ecosferă.

Atmosfera conține CO₂ în proporție de 320 ppm. Rezervorul de CO₂ din atmosferă se cifrează la 700 x 10⁹ tone, iar cel din hidrosferă la 50.000 x 10⁹ t; fitobiomasa realizată prin sinteza anuală se estimează între 30 x 10⁹ t și 150 x 10⁹ t.

La scara întregii ecosfere, producția anuală de materie organică în stare uscată este apreciată la 164 milioane tone. Aceasta corespunde la zeci de miliarde de tone de carbon fixat anual prin procesul de fotosinteză. Cu tot consumul mare de carbon asimilat de organisme, cantitatea sa în atmosferă se menține constantă de-a lungul timpului. Aceasta presupune că în natură mai există un alt rezervor important de CO₂ care se găsește în Oceanul planetar.

Schimbul de dioxid de carbon între atmosferă, hidrosferă și litosferă se prezintă astfel:

$CO_{2}$ _atmosferic ${\overrightarrow {\leftarrow }}CO_{2}$ _{dizolvat în apă} $\Leftrightarrow CO_{2}+H_{2}O\Leftrightarrow$

$\Leftrightarrow H_{2}CO_{3}\Leftrightarrow H_{2}^{+}CO_{3}^{-}\Leftrightarrow CO_{3}^{-}+2H^{+}.$

Note

Vezi și

CCS