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。
• 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。
• 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 把摄入体内的一部分碳转化为二氧化。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。
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。
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。
• 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。 • 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。
• 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。
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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