Semua unsur di bumi, termasuk karbon bergerak dalam kitaran, sebagai sebahagian daripada sistem tertutup. Tiada kehilangan atau input karbon dari angkasa. Rajah kitar karbon menunjukkan pelbagai langkah dalam kitar semula karbon pada abad ke-21.
Rajah
Rajah karbon global oleh University of New Hamsphire menggambarkan kolam dan fluks yang membentuk kitaran karbon. Kolam karbon menyimpan sejumlah besar karbon untuk jangka masa yang lama dan berwarna biru. Fluks ialah proses yang memindahkan karbon dari satu kolam ke kolam seterusnya dan berwarna merah. Fluks mempunyai dua bahagian: satu yang mengeluarkan karbon dari udara dan satu yang membebaskan karbon tetap semula sebagai CO2 ke atmosfera.
Kolam Karbon
Jumlah karbon yang disimpan kolam disebut dalam Petagram karbon (PgC). Satu Pg bersamaan dengan satu bilion tan dan juga dipanggil Gigaton (Gt).
- Rocks:Kebanyakan karbon terkunci sebagai batu enapan.
- Dasar lautan: Kolam karbon kedua terbesar berada di bawah lautan dalam bentuk karbon dioksida (CO2) terlarut dalam air.
- Bahan api fosil: Kolam karbon ketiga terbesar ialah bahan api fosil, seperti arang batu, lignit, gas asli dan minyak, yang terbentuk daripada sisa tumbuhan darat dan laut dan haiwan di bawah suhu dan tekanan khas.
- Permukaan lautan: Karbon disimpan untuk masa yang singkat di dalam air permukaan sebagai CO2 terlarut dalam air atau dalam badan tumbuhan dan haiwan marin hidup.
- Kolam darat: Semua karbon yang terkumpul dalam pokok dan tanah membentuk kolam jangka pendek lain, dan dilepaskan selepas beberapa dekad atau abad, contohnya, apabila pokok ditebang atau mati.
- Karbon dioksida: Karbon yang terdapat dalam udara dalam bentuk gasnya, CO2, membantu mengekalkan kehangatan bumi. Tanpa kehidupan yang wujud ini tidak akan mungkin berlaku di bumi. Terdapat penambahan dan pengambilan berterusan daripada kumpulan karbon ini.
Penyingkiran Karbon dalam Fluks
Jumlah karbon yang dipindahkan setiap tahun ditunjukkan sebagai PgC setahun dalam rajah. CO2 dikeluarkan dari udara dan diperbaiki dengan proses harian yang cepat. Pembentukan bahan organik dan sinki karbon lebih perlahan dan memerlukan masa.
- Fotosintesis - Tumbuhan hijau menggunakan CO2, bersama air dan tenaga daripada matahari dalam proses yang dipanggil fotosintesis untuk membentuk gula ringkas dan kemudian nutrien yang diperlukan oleh tumbuhan.
- Serapan lautan - CO2 atmosfera diambil dan digunakan untuk fotosintesis juga di lautan. Di sini fito-plankton adalah setara dengan tumbuhan, yang bergantung kepada semua kehidupan di lautan. Selain itu, CO2 yang terlarut dalam air ditukarkan kepada kalsium karbonat dan digunakan dalam cangkerang dan rangka haiwan laut.
- Rantai makanan - Apabila herbivor memakan tumbuhan, atau karnivor dan omnivor memakan haiwan lain, karbon ini dihantar sepanjang rantai makanan untuk membantu haiwan membesar, hidup dan berbilang.
- Tambahan bahan organik dan sampah - Apabila tumbuhan dan haiwan mati, ia akan diuraikan oleh mikrob untuk membentuk humus atau bahan organik yang menjadi sebahagian daripada tanah. Sampah yang terbentuk setiap tahun apabila pokok mengeluarkan ranting dan daun, dan mengitar semula karbon secara berterusan ke tanah. Ini sebahagiannya digunakan untuk pertumbuhan tumbuhan dan mengekalkan peredaran karbon, manakala selebihnya membentuk karbon tanah.
Pembentukan Kolam Karbon
Jumlah CO2 yang digunakan dan tempoh masa ia disimpan sebagai karbon tetap berbeza-beza mengikut organisma dan proses yang berbeza.
- Memandangkan pokok berumur panjang dan mengumpul karbon dalam batang, daun dan akarnya, ia bertindak sebagai penyerap karbon.
- Tanah mengumpul karbon sebagai bahan organik dan akar mati yang kekal di dalam tanah lama selepas tumbuhan atau pokok mati; terdapat kuantiti biojisim yang sangat besar dalam bentuk akar hidup pokok dan padang rumput yang tumbuh di dalam tanah. Tanah membentuk satu lagi sinki karbon penting.
- Sesetengah cangkerang dan rangka haiwan marin terkumpul di dasar lautan untuk menghasilkan batu kapur.
Singki karbon ialah fluks atau proses penting yang akhirnya menghasilkan pengumpulan karbon. Dalam jangka pendek, mereka menghasilkan kumpulan karbon daratan, dan pada bahan api fosil dan batu jangka panjang.
Daratan ke Aliran Laut
Apabila sungai mengalir ke lautan, ia membawa sedimen yang kaya dengan bahan organik bersamanya. Paya dan banjir pasang surut juga memindahkan karbon dalam bentuk bahan organik ke lautan setiap tahun.
Pelepasan Semulajadi Karbon Dioksida
Dalam kitaran karbon semula jadi, karbon dibebaskan semula ke atmosfera terutamanya melalui respirasi dan penguraian.
- Pernafasan tumbuhan - Kebanyakan makhluk hidup mikrob, tumbuhan dan haiwan di darat bernafas. Mereka menghirup oksigen, dan mengeluarkan CO2, dengan memecahkan makanan yang telah mereka makan. Ini adalah salah satu kitaran karbon terpendek.
- Penguraian dan respirasi tanah - Semua bahan reput di darat tidak ditukar kepada bahan organik. Sebahagian daripada karbon dilepaskan terus ke udara sebagai CO2. Mikrob dan aminal kecil yang hidup di dalam tanah juga membebaskan CO2 setiap hari apabila mereka bernafas.
- Kehilangan lautan - Respirasi dan pereputan tumbuhan dan haiwan marin juga membebaskan CO2 ke kolam karbon di atmosfera.
- Gunung berapi - Sebilangan kecil karbon dibebaskan ke atmosfera melalui aktiviti gunung berapi.
Aktiviti Manusia Melepaskan Karbon Dioksida
Selain fluks semula jadi, terdapat banyak aktiviti manusia yang membebaskan karbon tetap semula ke atmosfera sebagai CO2.
- Membakar bahan api fosil- Pembakaran kayu sinki karbon, arang batu, gas asli, petrol untuk elektrik, pemanasan, memasak atau pengangkutan adalah salah satu cara utama karbon dibebaskan kembali ke udara. Kebanyakan bahan api fosil juga digunakan untuk tujuan perindustrian dan seterusnya menambahkan CO2 ke dalam atmosfera.
- Perubahan guna tanah - Penebangan hutan, membersihkan padang rumput untuk mewujudkan penempatan, ladang menggantikan pertumbuhan semula jadi dan penggunaan jentera yang membawa kepada pelepasan, mempunyai akibat jangka panjang. Ia membawa kepada penambahan CO2 ke kolam karbon atmosfera.
Perspektif Berbeza Daripada Rajah Tambahan
Terdapat banyak jenis rajah kitar karbon dan ia memberikan maklumat yang berbeza tentang kitaran penting ini.
- Kitaran mudah: Gambar rajah oleh BBC menggambarkan kitaran karbon ringkas. Inilah rupa kitaran karbon pada zaman pra-industri, sehingga 150 tahun yang lalu, apabila kuantiti pergerakan karbon tidak menjadi isu.
- Perubahan iklim: Kitaran Karbon oleh Universiti Calgary ialah analisis bergambar tentang bagaimana aktiviti manusia moden telah mengubah keseimbangan halus dalam kitaran karbon.
- Proses kimia: Kitaran karbon oleh Britannica memfokuskan pada pelbagai tindak balas kimia yang mempengaruhi fluks dan kolam karbon, dan bukan kuantiti kitar semula karbon. Kitaran ini menarik untuk orang yang ingin mengetahui pelbagai bentuk karbon wujud dan cara ia berubah.
Menggunakan Kitaran Karbon
Terdapat peningkatan 30% dalam CO2 di atmosfera, disebabkan oleh aktiviti manusia dalam tempoh 150 tahun yang lalu. Oleh kerana CO2 dalam udara menyebabkan pemanasan, menambahkan lebih banyak CO2 ke atmosfera juga meningkatkan kesan pemanasannya. Ini telah mengakibatkan pemanasan global dan perubahan iklim. Memahami kitaran karbon, dan bagaimana dan di mana aktiviti manusia mengubahnya, boleh membantu dalam mencari cara dan kaedah yang cekap untuk menangani masalah perubahan iklim.
