탄소 순환 : 특성, 단계, 중요성 - 환경 - 2026

탄소 순환은 공기, 물, 토양, 생물이 화학 요소의 순환의 과정입니다. 그것은 가스 형태의 생지 화학적 순환이며 대기 중 가장 풍부한 형태의 탄소는 이산화탄소 (CO2)입니다.

탄소의 가장 큰 저장소는 바다, 화석 연료, 유기물 및 퇴적암에 있습니다. 마찬가지로 생물체의 신체 구조에 필수적이며 광합성을 통해 CO2로 영양사 슬로 들어간다.

광합성 기 (식물, 식물성 플랑크톤 및 시아 노 박테리아)는 대기 중 CO2에서 탄소를 흡수 한 다음 초식 동물이이 유기체에서 탄소를 가져옵니다. 이들은 육식 동물에 의해 소비되고 마지막으로 모든 죽은 유기체는 분해기에 의해 처리됩니다.

대기와 생물 외에도 탄소는 토양 (edaphosphere)과 물 (수권)에서 발견됩니다. 해양에서는 식물성 플랑크톤, 거대 조류, 수생 식물 씨가 물에 용해 된 CO2를 흡수하여 광합성을합니다.

탄소 순환 그림

이산화탄소는 각각 육상 생물과 수생 생물의 호흡을 통해 대기 또는 물로 재 통합됩니다. 생명체가 죽으면 탄소는 CO2 또는 퇴적암, 석탄 또는 석유의 일부로 물리적 환경에 다시 통합됩니다.

탄소 순환은 생명체의 일부가되어 행성의 온도와 물의 산성도를 조절하는 것과 같은 다양한 기능을 수행하기 때문에 매우 중요합니다. 마찬가지로 퇴적암의 침식 과정에 기여하고 인간의 에너지 원으로 작용합니다.

형질

탄소

이 원소는 우주에서 6 위를 차지하며 그 구조는 산소와 수소와 같은 다른 원소와 결합을 형성 할 수 있도록합니다. 그것은 복잡한 구조 형태의 고분자를 구성 할 수있는 공유 화학 결합을 형성하는 4 개의 전자 (4가)에 의해 형성됩니다.

분위기

탄소는 대기에서 주로 공기 조성의 0.04 % 비율로 이산화탄소 (CO2)로 발견됩니다. 대기 중 탄소의 농도는 인간의 산업 발전으로 인해 지난 170 년 동안 크게 변했습니다.

산업 시대 이전의 농도 범위는 180 ~ 280ppm (백만 분율)이었으며 현재는 400ppm을 초과합니다. 또한 메탄 (CH4)은 훨씬 적은 비율로, 일산화탄소 (CO)는 소량으로 존재합니다.

CO2 및 메탄 (CH4)

이러한 탄소 기반 가스는 장파 에너지 (열)를 흡수하고 방출하는 특성을 가지고 있습니다. 이러한 이유로 대기에 존재하는 것은 지구에서 방출되는 열의 공간으로의 탈출을 방지함으로써 행성 온도를 조절합니다.

이 두 가지 가스 중 메탄은 더 많은 열을 흡수하지만 CO2는 상대적으로 풍부하기 때문에 가장 중요한 역할을합니다.

생물학적 세계

살아있는 유기체의 구조의 대부분은 단백질, 탄수화물, 지방 및 비타민 형성에 필수적인 탄소로 구성됩니다.

암석권

탄소는 토양의 유기물 및 공기의 일부이며 탄소, 흑연 및 다이아몬드와 같은 원소 형태로도 발견됩니다. 마찬가지로 깊은 퇴적물에서 발견되는 탄화수소 (오일, 역청)의 기본 부분입니다.

탄소 형성

호수 유역, 늪 또는 얕은 바다에서 초목이 죽으면 식물 파편이 물로 덮인 층에 쌓입니다. 박테리아에 의한 느린 혐기성 분해 과정이 생성됩니다.

퇴적물은 수백만 년에 걸쳐 탄소 농축의 점진적인 과정을 겪는 분해 유기 물질 층을 덮고 있습니다. 이것은 이탄 (50 % 탄소), 갈탄 (55-75 %), 석탄 (75-90 %), 마지막으로 무연탄 (90 % 이상)의 단계를 통과합니다.

오일 형성

느린 호기성 분해로 시작하여 플랑크톤, 동물 및 해양 또는 호수 식물의 잔해로 구성된 혐기성 단계가 있습니다. 이 유기물은 퇴적층에 묻혀 지구 내부에서 고온과 압력을 받았습니다.

그러나 밀도가 낮기 때문에 기름은 퇴적암의 구멍을 통해 올라갑니다. 결국, 그것은 불 침투성 지역에 갇히거나 얕은 역청 노두를 형성합니다.

수권

수권은 대기, 특히 CO2 (물에 용해 됨) 형태의 산소 및 탄소와 기체 교환을 유지합니다. 탄소는 물, 특히 바다에서 주로 중탄산염 이온의 형태로 발견됩니다.

중탄산염 이온은 해양 환경의 pH 조절에 중요한 역할을합니다. 반면에 해저에는 메탄 수화물로 포획 된 다량의 메탄이 있습니다.

산성비

탄소는 또한 CO2가 대기 중 수증기와 반응하여 H2CO3를 형성 할 때 기체 매질과 액체 사이로 침투합니다. 이 산은 빗물로 침전되어 토양과 물을 산성화합니다.

탄소 순환의 단계

탄소 포집 및 저장. 출처 : Carbon_sequestration-2009-10-07.svg : * LeJean Hardin 및 Jamie Paynederivative 작업 : Jarl Arntzen (대화) 파생 작업 : Ortisa / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0 )

다른 생지 화학적 순환과 마찬가지로 탄소 순환은 관계 네트워크로 구성된 복잡한 과정입니다. 정의 된 단계로의 분리는 분석과 이해를위한 수단 일뿐입니다.

-지질 단계

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이 단계의 탄소 유입량은 산성비와지면으로 여과 된 공기에 의해 대기에서 더 적게 발생합니다. 그러나 주된 투입물은 배설물과 죽을 때 몸에 의한 살아있는 유기체의 기여입니다.

보관 및 유통

이 단계에서 탄소는 석탄, 석유, 가스, 흑연 및 다이아몬드와 같은 암석권의 깊은 층에 저장되고 이동합니다. 또한 영구 동토층 (극지 위도의 동결 된 지층)에 갇힌 탄산염 암석의 일부이며 토양 구멍의 물과 공기에 용해됩니다.

판 구조론의 역학에서 탄소는 맨틀의 더 깊은 층에도 도달하며 마그마의 일부입니다.

출발

석회질 암석에 비가 내리면 침식되고 칼슘은 다른 원소와 함께 방출됩니다. 이 탄산염 암석의 침식으로 인한 칼슘은 강과 그곳에서 바다로 씻겨 나갑니다.

유사하게, CO ₂ 방출 영구 동토층 해빙 또는 토양을 경작 오버가 언제. 그러나 주요 생산량은 암석권에서 석탄, 석유 및 가스를 추출하여 연료로 태움으로써 사람이 주도합니다.

탄화수소 소비를 기반으로 한 인간 활동은 탄소를 대기로 방출합니다.

-수문 단계

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대기 중 CO ₂ 가 수면과 접촉하면 용해되어 탄산을 형성하고 해저에서 나온 메탄은 북극에서 발견 된 것처럼 암석권으로 들어갑니다. 또한 HCO ₃ 이온 은 암석권에서 탄산염 암석의 침식과 토양 세척으로 인해 강과 바다 로 유입 됩니다.

비가 오면 물은 대기와 암석에서 이산화탄소 형태로 탄소를 운반합니다. 바다에 도달하면 산호, 플랑크톤 및 기타 수생 동물이이를 사용하여 성장합니다. 산호, 플랑크톤 및 수생 동물과 같은 생명체는 죽어 토양에 탄소로 들어갑니다.

보관 및 유통

CO2는 물에 용해되어 탄산 (H2CO3)을 형성하고 껍질의 탄산 칼슘을 용해시켜 탄산 칼슘 (Ca (HCO3) 2)을 형성합니다. 따라서 탄소는 주로 CO2, H2CO3 및 Ca (HCO3) 2로 물에서 발견되고 순환합니다.

반면에 해양 생물은 광합성과 호흡을 통해 수생 환경과 탄소를 지속적으로 교환합니다. 또한 많은 양의 탄소는 해저에있는 메탄 하이드레이트 형태로 저온과 고압에 의해 동결됩니다.

출발

해양은 CO2와 메탄을 포함하여 대기와 가스를 교환하고 후자의 일부는 대기로 방출됩니다. 최근 노르웨이 해안과 같이 수심 400m 미만에서 해양 메탄 누출 증가가 감지되었습니다.

지구 온도의 상승은 400m 이하의 수심에서 물을 가열하고 이러한 메탄 수화물을 방출합니다. 홍적세에서도 비슷한 과정이 발생하여 다량의 메탄을 방출하고 지구를 더 따뜻하게하고 빙하기가 끝납니다.

-대기 무대

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탄소는 생명체의 호흡과 박테리아 메탄 생성 활동을 통해 대기로 들어갑니다. 마찬가지로, 식생 화재 (생물권)에 의해 수권과 교환, 화석 연료 연소, 화산 활동 및 지상에서의 방출 (지질).

화산 폭발에 의해 지질 탄소가 대기 중으로 방출됩니다. 저자 : Ciencia1.com

보관 및 유통

대기에서 탄소는 주로 CO2, 메탄 (CH4) 및 일산화탄소 (CO)와 같은 기체 형태입니다. 마찬가지로 공기 중에 떠있는 탄소 입자를 찾을 수 있습니다.

출발

대기 단계에서 배출되는 주요 탄소는 해수에 용해되고 광합성에 사용되는 CO2입니다.

-생물학적 단계

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탄소는 식물과 광합성 박테리아가 수행하는 광합성 과정을 통해 CO2로 생물학적 단계에 들어갑니다. 마찬가지로, 침식에 의해 바다에 도달하는 Ca2 + 및 HCO3- 이온은 조개 껍질 제조시 다양한 유기체에 의해 사용됩니다.

식물과 미생물은 대기 중 이산화탄소를 흡수하여 광합성을 통해 산소와 에너지로 전환합니다.

보관 및 유통

각 세포와 생명체의 몸은 단백질, 탄수화물 및 지방을 구성하는 높은 비율의 탄소로 구성됩니다. 이 유기 탄소는 1 차 생산자의 영양 웹을 통해 생물권을 순환합니다.

속씨 식물, 양치류, 간초, 이끼, 조류 및 남조류는 광합성을 통해이를 통합합니다. 그런 다음 이러한 유기체는 육식 동물의 먹이가 될 초식 동물에 의해 소비됩니다.

초식 동물은 식물을 섭취하고 이산화탄소를 대기로 방출합니다. 이 동물들이 죽으면 탄소를 토양에 재 통합시킵니다. 해저에있는 산호와 플랑크톤도 마찬가지입니다.

출발

이 단계에서 탄소 순환의 다른 단계로의 주요 탄소 누출은 토양, 물 및 대기로 재 통합되는 생명체의 죽음입니다. 거대하고 과감한 형태의 탄소 사멸 및 방출은 다량의 CO2를 생성하는 산불입니다.

반면에 대기 중으로 유입되는 가장 중요한 메탄 공급원은 가축의 소화 과정에서 배출되는 가스입니다. 마찬가지로, 늪과 벼 작물에서 유기물을 분해하는 메탄 생성 혐기성 박테리아의 활동은 메탄의 원천입니다.

중요성

탄소 순환은이 요소가 지구에서 수행하는 관련 기능 때문에 중요합니다. 그것의 균형 잡힌 순환은 생명의 기능에서 행성 상태를 유지하기 위해 이러한 모든 관련 기능을 조절합니다.

살아있는 존재에서

탄소는 탄수화물, 단백질 및 지방의 일부이기 때문에 세포 구조의 주요 요소입니다. 이 요소는 DNA에서 세포막과 세포 기관, 조직 및 기관에 이르기까지 모든 생명 화학의 기초입니다.

지구의 온도 조절

CO2는 주요 온실 가스로 지구상의 생명체에 적합한 온도를 유지할 수 있습니다. CO2, 수증기 및 기타와 같은 대기 가스가 없으면 지구에서 방출되는 열이 완전히 우주로 빠져 나가고 행성은 얼어 붙은 질량이 될 것입니다.

지구 온난화

반면에 현재 인간에 의해 발생하는 것과 같이 대기로 배출되는 과도한 CO2는 자연 균형을 깨뜨립니다. 이로 인해 지구가 과열되어 지구 기후가 바뀌고 생물 다양성에 부정적인 영향을 미칩니다.

해양 pH 조절

물에 용해 된 CO2와 메탄은 해양 물의 pH를 조절하는 복잡한 메커니즘의 일부입니다. 물에서 이러한 가스의 함량이 높을수록 pH는 더 산성이되어 수생 생물에 부정적인 영향을 미칩니다.

전원

석탄은 광물 석탄, 석유 및 천연 가스와 같은 화석 연료의 필수적인 부분입니다. 그 사용은 지구 과열 및 중금속 방출과 같은 부정적인 환경 영향으로 인해 의문을 제기합니다.

경제적 가치

석탄은 연료로 사용하기 위해 일과 경제적 이익을 창출하는 광물이며 인류의 경제 발전은이 원료의 사용을 기반으로합니다. 반면에 결정화 된 형태의 다이아몬드는 훨씬 드물지만 보석으로 사용하기에 경제적 가치가 높습니다.

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