A Föld összes eleme, beleértve a szént is, ciklusokban mozog, egy zárt rendszer részeként. Nincs szénveszteség vagy bevitel az űrből. A szénciklus diagram a szén 21. századi újrahasznosításának különböző lépéseit mutatja be.
A diagram
A New Hamsphire Egyetem globális szén-diagramja a szénciklust alkotó medencéket és fluxusokat ábrázolja. A szénmedencék nagy mennyiségű szenet tárolnak hosszú ideig, és kék színűek. A fluxusok azok a folyamatok, amelyek a szenet egyik medencéből a másikba szállítják, és vörös színűek. A fluxusoknak két részük van: az egyik, amely eltávolítja a szenet a levegőből, a másik, amely a rögzített szenet CO2-ként bocsátja vissza a légkörbe.
Szénmedencék
A medencékben tárolt szén mennyiségét a szén petagramja (PgC) tartalmazza. Egy Pg egymilliárd tonnának felel meg, és Gigatonnak (Gt) is hívják.
- Kövek:A szén nagy része üledékes kőzetként van elzárva.
- Óceánfenék: A második legnagyobb szénkészlet az óceánok alatt található, vízben oldott szén-dioxid (CO2) formájában.
- Fosszilis tüzelőanyagok: A harmadik legnagyobb szénkészlet a fosszilis tüzelőanyagok, például a szén, a lignit, a földgáz és az olaj, amelyek szárazföldi és tengeri növények maradványaiból képződnek és különleges hőmérséklet és nyomás alatt álló állatok.
- Óceánfelszín: A szén rövid ideig tárolódik a felszíni vízben, mint a vízben oldott CO2, vagy az élő tengeri növények és állatok testében.
- Földföldi medencék: A fákban és a talajban felhalmozódó összes szén egy másik rövid távú medencét alkot, és néhány évtized vagy évszázad után szabadul fel, például a fák kivágásakor vagy meghalsz.
- Szén-dioxid: A levegőben gáznemű formában jelen lévő szén, a CO2 segít melegen tartani a földet. E nélkül a létező élet nem lehetséges a földön. Ez a szénkészlet folyamatosan kiegészíti és felveszi.
Szén eltávolítása folyasztószerben
Az évente megmozgatott szénmennyiség PgC-ként jelenik meg évente a diagramon. A CO2-t eltávolítják a levegőből, és gyors napi folyamatokkal rögzítik. A szerves anyagok képződése és a szén-elnyelők lassabbak és időigényesek.
- Fotoszintézis – A zöld növények szén-dioxidot, valamint a napból származó vizet és energiát használnak fel a fotoszintézisnek nevezett folyamat során, hogy egyszerű cukrokat képezzenek, majd a növényeknek szükséges tápanyagokat.
- Óceánok felvétele - A légköri CO2-t az óceánok is felszívják és felhasználják a fotoszintézishez. Itt a fitoplanktonok a növények megfelelői, amelyektől az óceánokban minden élet függ. Ezenkívül a vízben oldott CO2 kalcium-karbonáttá alakul, és tengeri állatok kagylójában és csontvázában hasznosul.
- Tápláléklánc – Amikor a növényevők növényeket esznek, vagy a húsevők és mindenevők más állatokat esznek, ez a szén a táplálékláncon áthaladva segít az állatok növekedésében, életében és szaporodásában.
- Szerves anyag és alom hozzáadása - Amikor a növények és állatok elpusztulnak, a mikrobák lebontják őket humusz vagy szerves anyag képződéséhez, amely a talaj részévé válik. Alom, amely minden évben képződik, amikor a fák gallyakat és leveleket hullatnak, és folyamatosan visszavezetik a szenet a talajba. Ezt részben a növények növekedésére használják, és a szenet keringetik, míg a többi a talaj szenet képezi.
Szénmedencék kialakítása
A felhasznált CO2 mennyisége és fix szénként tárolt időtartama a különböző szervezetektől és folyamatoktól függően változik.
- Mivel a fák hosszú életűek, és szenet halmoznak fel szárukban, leveleikben és gyökereikben, szén-elnyelőként működnek.
- A talajok szerves anyagként felhalmozzák a szenet és az elh alt gyökereket, amelyek a növény vagy fa elpusztulása után is a talajban maradnak; óriási mennyiségű biomassza van a fák és gyepek élő gyökerei formájában a talajban. A talaj egy másik fontos szén-elnyelő.
- Néhány tengeri állatok kagylója és csontváza felhalmozódik az óceánok fenekén, hogy mészkövet termeljen.
A szénelnyelők egy fontos folyamat vagy folyamat, amely végül szénmedencéket eredményez. Rövid távon földi szénkészleteket, hosszú távon pedig fosszilis tüzelőanyagokat és kőzeteket állítanak elő.
Földről az óceán áramlására
Amikor a folyók az óceánokba ömlenek, szerves anyagokban gazdag üledékeket szállítanak magukkal. A mocsarak és az árapály-áradások a szenet szerves anyag formájában minden évben az óceánokba juttatják.
Természetes szén-dioxid-kibocsátás
A természetes szénkörforgásban a szén főként légzés és bomlás útján kerül vissza a légkörbe.
- Növényi légzés - A szárazföldön élő mikrobák, növények és állatok többsége lélegzik. Belélegzik az oxigént, és kilélegzik a CO2-t azáltal, hogy lebontják az elfogyasztott ételt. Ez az egyik legrövidebb szénciklus.
- Talajbomlás és légzés - A szárazföldön lévő összes bomló anyag nem alakul át szerves anyaggá. A szén egy része CO2 formájában közvetlenül a levegőbe kerül. A talajban élő mikrobák és kis aminok is minden nap CO2-t bocsátanak ki légzésük során.
- Az óceánok elvesztése - A tengeri növények és állatok légzése és bomlása szintén CO2-t bocsát ki a légkör szénmedencéjébe.
- Vulkánok - A vulkáni tevékenység során kis mennyiségű szén kerül a légkörbe.
Szén-dioxid-kibocsátású emberi tevékenységek
A természetes áramlások mellett számos olyan emberi tevékenység van, amely rögzített szenet CO2 formájában bocsát vissza a légkörbe.
- Fosszilis tüzelőanyagok elégetése- A szén-dioxid-elnyelő fa, szén, földgáz, elektromos áram, fűtés, főzés vagy közlekedési célú benzin elégetése a szén felszabadulásának egyik fő módja vissza a levegőbe. A fosszilis tüzelőanyagok közül sokat ipari célokra is felhasználnak, és további CO2-t juttatnak a légkörbe.
- Változások a földhasználatban - Az erdőirtás, a gyepek irtása települések létrehozása érdekében, a természetes növekedést felváltó gazdaságok, valamint a kibocsátáshoz vezető géphasználat hosszú távú következményekkel jár. Ez CO2 hozzáadásához vezet a légköri szénkészlethez.
Különböző perspektívák további diagramokból
Sokféle szénciklus diagram létezik, és különböző információkat nyújtanak erről a létfontosságú körforgásról.
- Egyszerű ciklus: A BBC diagramja egy egyszerű szénciklust ábrázol. Így nézett ki a szén körforgása az iparosodás előtti időkben, egészen 150 évvel ezelőttig, amikor a szén-dioxid mennyisége nem volt probléma.
- Klímaváltozás: A Calgaryi Egyetem szénciklusa egy képes elemzés arról, hogyan változtatták meg a modern emberi tevékenységek a szénkörforgás kényes egyensúlyát.
- Kémiai folyamatok: A Britannica szénciklusa a szénáramokat és -gyűjtőket befolyásoló különféle kémiai reakciókra összpontosít, nem pedig a szén-újrahasznosítás mennyiségére. Ez a ciklus érdekes azok számára, akik szeretnék megismerni a szén különböző formáit és hogyan változik.
Szénciklus használata
30%-kal nőtt a légkör CO2-kibocsátása az elmúlt 150 év emberi tevékenységének köszönhetően. Mivel a levegőben lévő CO2 felmelegedést okoz, több CO2 hozzáadása a légkörhöz szintén növeli a melegítő hatást. Ez globális felmelegedést és klímaváltozást eredményezett. A szénkörforgás megértése, valamint az, hogy az emberi tevékenység hogyan és hol változtatja azt, segíthet hatékony módszerek és módszerek megtalálásában az éghajlatváltozás problémájának kezelésére.
