11 -12 CICLUL Carbonului

8/12/2019 11 -12 CICLUL Carbonului

1/20

CICLURILE

BIOGEOCHIMICE

Ciclul biogeochimic al

carbonului


2/20

Ciclurile bigeochimice reprezint

schimbulde substanienergie dintre diferite rezervoare

sau zone de stocare: atmosfer, hidrosfer, litosfer,

biosfer,

respectiv cile i mecanismele prin care substana i

energia chimicnglobattrece dintr-un rezervor n altul.

Fiecare dintre aceste rezervoare poate fi considerat un

subsistem termodinamic deschis aparinnd unui sistem

global nchis din punt de vedere tremodinamic cruia i se

poate aplica ecuaia de continuitate, adic pe ansamblu

masa de substanse conserv.

In ceea ce privete energia, avem de a face la nivelul

biosferei cu procese nalt disipative adic cea mai mare

parte din energia intratn sistem este definiv pierdutprin

procese metabolice.


3/20


4/20

Importanta ciclului carbonului


5/20

Carbonul este elementul fundamental pentru biosferdar care

se gsee n multe alte combinaii anorganice. Diamantul i

grafitul sunt practic carbon pur dar cu structuri diferite.

Cantitatea de carbon din aceste rezervoare este de ordinul Gt(109t).

Atmosfera este cel mai mic rezevor de carbon izona n care

ciclul carbonului este cel mai rapid, deoarece timpul de

rezidenal carbonului n amosfereste mai mic de 1000 deani.

Rezervorul cel mai mare de carbon al planetei l constitue

biosfera terestr, n timp ce oceanul planetar este cel mai

ntins rezervor.

Bilanulde carbon se face ntre cele trei rezervoare.

Ciclul carbonului are o importan vital pentru viata pe

Pamnt ntru-ct prin intermediul fotosintezei i respiraiei

carbonul intr n biosfer i de aici n alte rezervoare de


6/20

Prin intermediul descompuntorilor pe de altparte face parte

dintr-un sistem de prelucrare a deeurilorfoarte vast.

Pe de alt parte coninutul gazelor pe baz de carbon din

atmosfer contribuie la efectul de ser care influneeaztemperatura pmntului.

Procesele prin care carbonul trece dintr-un rezervor n altul au

loc cu viteze diferite, deci timpii de trecere dintr-un rezeror n

altul sunt diferii. Cel mai scurt ciclual carbonului cu ordin de mrimeani, include

fotosinteza i respiraia plantelor i animalelor precum i

transferul dintre atmosferiapa oceanelor.

Celelalte procese care includ tranformarea carbonului n calcar,mcinarea rocilor calcaroase sub aciunea factorilor de clim,

deci care in de geosfer, ... sunt extrem de lente, dureaz

milioane de ani. Ele formazciclul carbonului de lungdurat.

Ciclul carbonului este legat de alte cicluri chimice inclusiv celeale azotului, fosforului, sulfului precum ide cel al apei.


7/20

REZERVOARE DE CARBON

Ciclul carbonului cuprinde trei rezervoare i ciclarea saactiv ntre ele afecteaz puternic viaa omului n fiecare

zi.

Carbonul atmosfericreprezint elementul fundamental

de hran al plantelor (aprox 1000Gt).

Carbonul TERESTRUdin plante i aimale este surs de

energie pentru om biomasa terestr reprezint aprox

600Gt de carbon. Carbonul din sol este sursa de energie

pentru micoorganismele bacteriene (1600Gt).

Carbonul oceanicsurs de hran prin intermediul

biomasei marine.


8/20


9/20

Atmosfera

Este cel mai mic rezervor de carbon, care

particip cu aproximativ 750Gt la balana

total. In atmosfercarbonul se gete n

special sub form de CO2, cantiti foartemici de gaz metan, monoxid de carbon, i

alte tipuri de compui orgaici de origine

antropic. Toate aceste gaz sunt activedin punct de vedere radiativ, ele reinnd

clduraradiatde Pmnt.


10/20

Fotosinteza i respiraia

Fotosinteza i respiraia fac parte din ciclul scurt al

carbonului fiind procese primare care implicatmosfera nacest ciclu. Dac procesele de fixare fotosintetizatoare

terestre sechestreaz n special CO2 atmosferic, n cazul

fitoplanctonului marin este reinut ntr-o proportie mrit

CO2dizolva n ap,desigur sursa sa fiind n mare msurtot atmosfera.

La nivel global, fotosinteza i respiraia tind s fie n

echilibru n natur,adicanual cantitatea de CO2 format

prin respiraie este sechestrat prin fotosintez. Desiguranumite situaiiextreme cum ar fi temperaturi neobinuitde

reci sau calde, perioade prelungite pot modifica pentru

scurt timp aceasta balan.


11/20


12/20

Plantele mari fixeaz CO2 prin difuzie prin porii foarte fini ai

stomatei n frunze ctre membrana tilacoid unde are loc

fotosinteza. Cantitatea total de CO2dizolvat n biofluid este

de aproximativ 270 PgC/an, adic mai mult de o treime dinntreaga cantitate de CO2din atmosfer.

Acesatcantitate poate fi msurabilntru-ctaceastcantitate

de CO2 se formeaz cu utilizarea oxgenului din ap, deci

conineizotopul 18O.

O mare parte din CO2nseste eliberat n atmosfer frs

participe la fotosintez. Cantitatea care este fixat din

atmosfer i convertit aa cum se cunoate din mecanismul

fotosintzei se numeteProducia PrimarTotal (PPT).PTP ul

terestru a fost estimat la la aproximativ 120 PgC/an (1 petagram

(Pg) = 1015 grame) pe baza msurtorilor concentraiei izotopilor18

O din CO2 atmosferic.


13/20

Pe baza acestor msurtoris-a estimat faptul caproximativ

jumtate in PPT este incorporat n plante (frunze, tulpini,

rdcini) n esuturi noi, cealalt parte este returnat n

atmosferprin respiraiaautotrofic.

Creterea anual a plantelor ca diferen ntre fotosintez i

respiraiaautotrof,reprezintProduciaPrimarNet(PPN).

PPN poate fi msurat n majoritatea ecosistemelor prindeterminarea cantitiide biomasvegetal, iar PPN terestr

a fost estimatla 60 PgC/an.

Intreaga cantiate de CO2 fixat ar putea s fie eliberat n

atmosferprin respiraiaoeganismelor heterotrofe (Rh) si prin

arderea necromasei fie din cauze naturale, incendii, fie

antropogen.


14/20

Marea majoritate a necromasei se transform n materie

organic din sol unde este transformat cu o vitez care

depinde de compoziia chimic a esuturilor moarte, de

condiiilede mediu, adicde temperatur,umiditate din sol.

Se disting conceptual ctevatipuri de carbon n sol:

Detritus ibiomasa micobiancare are un timp de ciclare

mai mic de 10 ani;

Solul modificat cu carbon organic care are timpul de

ciclare intre 10i100 de ani;

Solul inert sau stabil, n care carbonul organic este

reprezentat de molecule stabile mai mult sau mai puin

rezistente la eventuale reaciide descompunere.


15/20

O cantitate foarte micde substanorganicdin sol iun

procent mic din biomasa ars se converteten sol inert.

Diferenadintre PPN Rh reprezintcantitatea de carbon

pierdu sau ctigat de ecosistem n absena unor

perturbri care scot carbonul din ecosistem, ca de

exemplu incendii sau alunecride teren.

Producia primar net (PPN) a ecosistemului poate fi

estimat din modificrile care au loc n depozitele decarbon sau prin msurarea fluxurilor de CO2 dintre

anumite regiuni iatmosfer.

Fluxul PPN anual determinat se ncadreaz ntre 0,7 i

5,9 MgC/an/ha pentru pdurile tropicale i 0,8 pn la7,0MgC/an/ha pentru pdurile din zonele temperate. Din

integrarea tuturor fluxurilor se poate estima o valoare

global PPN de aproximativ 10PgC/an (valoarea poate fi

uorsupraestimat).


16/20

Modificrisurvenite pnla 1750 (revoluiaindustrial)

Cresterile de CO2 pn la revoluia industial s-au

datorat n special arderii combustibililor fosili i

defrisrilor prin incendii. Determinarea concentraiei

geologice a CO2 (adic determinarea concentraiei

existente n atmosfer cu mii de ani n urm) poate fi

realizat tehnic abia de civa ani din bulele de aer

incluse n calota polar, sau din dimensiunile inelelorcopacilor. Nivelul actual al CO2se msurapn n anul

1957 direct la Polul Sud, din 1980 se msoar la Mauna

Loa n Hawaii, iar n ultimii ani se fac n alte 20 de locaii

repartizate n Antartica, Australia, cteva insule nPacific i n emisfera Nordic. Nu se fac msurtori

sistematice nc n Africa i America Latin. Din

nregistrrile fcutea rezultat o creterea concentraiei

cu 25 % fade anul 1957 adicde la 315ppm la 367ppm.

f


17/20

Msurtorilefcuten bulele din calota polarau artatcn

urmcu 200.000 de ani concentraiaCO2n atmosferera de

numai 280ppm cu fluctuaiide maxim 10ppm.

B t l l b l l CO t f i i t (1 t (P ) 1015


18/20

Bugetul global al CO2atmosferic in petagrame (1 petagram (Pg) = 1015

grame) bazat pe trendul intradecadal.Valorile pozitive se refer la fluxul

de intrare n atmosfer iar cel negative la fluxul de ieire din atmosfer.

1980-1990 1990-2000

Certerea continutului

atmosferic3.3 0.1 3.2 0.1

Emisii (combustibil fosil,ciment)

5.4 0.3 6.3 0.4

Fluxul Ocean-atmosfer -1.9 0.6 -1.7 0.5

Fluxul Uscat- atmosfer

*-0.20.7 -.1.40.7

*reparizat astfel

Exploatarea

pmntului1.7 (0.6 to 2.5) NA

Rziduuri

depozitate pe sol-1.9 (-3.8 to 0.3) NA


19/20


20/20

Biosfera terestr

Rezervorul terestru reprezintcel mai mare rezervor de

carbon (65,5milioane de Gt) care const n roci

sedimentare n special sub form de calcar, sedimente

organice inclusiv combustibili fosili. Dintre aceste forme

de stocare, rocile nujoacun rol important n ciclul scurt

al carbonului. Plantele i solul ns elibereaz carbonntr-o scalde timp de la ctevaluni la ctevamii de ani

i au un coninut de aproximativ de 2200GT, ceea ce

nseamn de aproape 3 ori mai mult comparativ cu

coninutulatmosferei. Cantitatea total de carbon din biosfera terestr nu

numai c este foarte mare, dar este cel mai profund

modificatde activitatea antropogen.

11 -12 CICLUL Carbonului

Documents

Transcript of 11 -12 CICLUL Carbonului