Obieg węgla w przyrodzie
Obieg węgla to procesy biologiczne, chemiczne i fizyczne, które prowadzą do wymiany węgla pomiędzy atmosferą, wodą, organizmami żywymi i glebą. Węgiel jest kluczowym pierwiastkiem, obecnym w różnorodnych formach w przyrodzie.
Szybki i powolny cykl węglowy
Węgiel krąży w szybkim cyklu pomiędzy atmosferą, wodami i biomasą w krótkim czasie (dni, miesiące, lata), podczas gdy powolny cykl dotyczy długotrwałych związków węgla w glebie i skałach.
Elementy naturalnego cyklu węglowego
- Atmosfera: Węgiel występuje głównie jako dwutlenek węgla (99%). Główne źródła węgla w atmosferze to organizmy żywe oraz procesy naturalne, jak wulkanizm.
- Biomasa: Rośliny asymilują dwutlenek węgla podczas fotosyntezy, tworząc węglowodany, które są wykorzystywane przez organizmy żywe.
- Gleby: Węgiel w glebie pochodzi głównie z martwej materii organicznej. Torfowiska i zmarzlina są ważnymi magazynami węgla.
- Skały i osady: Litosfera jest największym rezerwuarem węgla, głównie w postaci skał węglanowych oraz węglowodorów.
- Morza i oceany: Odbierają i oddają węgiel w postaci dwutlenku węgla i węglanów, co stabilizuje klimat.
Wpływ człowieka
Aktywności ludzkie, takie jak spalanie paliw kopalnych i wylesianie, znacząco zaburzają naturalny cykl węglowy. W 2020 roku emisje dwutlenku węgla wyniosły około 34 miliardów ton.
Spalanie paliw kopalnych i produkcja cementu
Spalanie paliw kopalnych odpowiada za około 90% antropogenicznych emisji CO2. Produkcja cementu generuje dodatkowe 3% emisji.
Wylesianie i niszczenie gleb organicznych
Przemiany terenów naturalnych w użytki rolne prowadzą do znacznych strat węgla zgromadzonego w glebie i biomasa.
Sekwestracja
Sekwestracja CO2 polega na uwięzieniu węgla z atmosfery. Metody obejmują wychwyt gazu ze spalin i biosekwestrację, czyli wspieranie wzrostu roślin.
Metody pomiaru
Stężenie CO2 w atmosferze mierzono za pomocą spektrometrów podczerwonych, podczas gdy pomiar w wodzie morskiej i glebie jest bardziej skomplikowany.
Izotopy węgla
Węgiel występuje w trzech izotopach: węgiel-12, węgiel-13 (stabilne) i węgiel-14 (promieniotwórczy). Proporcje tych izotopów są używane do datowania radiowęglowego.
