De koolstof cyclus Het is het circulatieproces van dit chemische element in de lucht, het water, de bodem en levende wezens. Het is een gasvormige biogeochemische cyclus en de meest voorkomende vorm waarin koolstof in de atmosfeer wordt aangetroffen, is kooldioxide (CO2)..
De grootste koolstofvoorraden bevinden zich in de oceanen, fossiele brandstoffen, organisch materiaal en sedimentair gesteente. Evenzo is het essentieel in de lichaamsstructuur van levende organismen en komt het via fotosynthese als CO2 in trofische ketens..
Fotosynthesizers (planten, fytoplankton en cyanobacteriën) absorberen koolstof uit atmosferische CO2 en vervolgens halen herbivoren het uit deze organismen. Deze worden geconsumeerd door carnivoren en tenslotte worden alle dode organismen verwerkt door ontbinders.
Naast de atmosfeer en levende wezens wordt koolstof aangetroffen in de bodem (edafosfeer) en in water (hydrosfeer). In de oceanen nemen fytoplankton, macroalgen en aquatische angiospermen de in het water opgeloste CO2 op om fotosynthese uit te voeren.
CO2 wordt opnieuw in de atmosfeer of het water opgenomen door de ademhaling van respectievelijk land- en waterdieren. Zodra levende wezens dood zijn, wordt koolstof opnieuw in de fysieke omgeving geïntegreerd als CO2 of als onderdeel van sedimentair gesteente, steenkool of olie..
De koolstofcyclus is erg belangrijk omdat deze verschillende functies vervult, zoals deel uitmaken van levende wezens, helpen bij het reguleren van de planetaire temperatuur en de zuurgraad van het water. Evenzo draagt het bij aan de erosieve processen van afzettingsgesteenten en dient het als een energiebron voor de mens..
Artikel index
Dit element staat op de zesde plaats in overvloed in het heelal en door zijn structuur kan het bindingen vormen met andere elementen zoals zuurstof en waterstof. Het wordt gevormd door vier elektronen (vierwaardig) die covalente chemische bindingen vormen die polymeren kunnen vormen met complexe structurele vormen.
Koolstof komt in de atmosfeer voornamelijk voor als kooldioxide (CO2) in een aandeel van 0,04% van de samenstelling van de lucht. Hoewel de concentratie van atmosferische koolstof in de afgelopen 170 jaar aanzienlijk is gevarieerd als gevolg van menselijke industriële ontwikkeling.
Vóór de industriële periode varieerde de concentratie van 180 tot 280 ppm (deeltjes per miljoen) en vandaag overschrijdt deze 400 ppm. Daarnaast is er methaan (CH4) in een veel kleinere hoeveelheid en koolmonoxide (CO) in kleine sporen..
Deze op koolstof gebaseerde gassen hebben de eigenschap langegolfenergie (warmte) te absorberen en uit te stralen. Om deze reden reguleert zijn aanwezigheid in de atmosfeer de planetaire temperatuur, door te voorkomen dat de door de aarde uitgestraalde warmte naar de ruimte ontsnapt..
Van deze twee gassen vangt methaan meer warmte op, maar CO2 speelt de meest bepalende rol vanwege zijn relatieve overvloed.
Het grootste deel van de structuur van levende organismen bestaat uit koolstof, essentieel voor de vorming van eiwitten, koolhydraten, vetten en vitamines..
Koolstof maakt deel uit van de organische stof en lucht in de bodem, het komt ook voor in elementaire vorm zoals koolstof, grafiet en diamant. Op dezelfde manier is het een fundamenteel onderdeel van de koolwaterstoffen (olie, bitumen) die worden aangetroffen in afzettingen in diepe.
Wanneer vegetatie sterft in meerbekkens, moerassen of ondiepe zeeën, hoopt plantresten zich op in lagen die bedekt zijn met water. Er ontstaat dan een langzaam anaëroob afbraakproces, veroorzaakt door bacteriën..
De sedimenten bedekken de lagen van ontbindend organisch materiaal dat gedurende miljoenen jaren een progressief proces van koolstofverrijking ondergaat. Dit gaat door een stadium van turf (50% koolstof), bruinkool (55-75%), steenkool (75-90%) en tenslotte antraciet (90% of meer).
Het begint met een langzame aërobe afbraak, daarna is er een anaerobe fase, met overblijfselen van plankton, dieren en zee- of meerplanten. Deze organische stof werd begraven door sedimentaire lagen en blootgesteld aan hoge temperaturen en drukken in de aarde..
Gezien de lagere dichtheid stijgt olie echter door de poriën van afzettingsgesteenten. Uiteindelijk raakt het ofwel vast in ondoordringbare gebieden of vormt het ondiepe bitumineuze ontsluitingen.
De hydrosfeer zorgt voor een gasuitwisseling met de atmosfeer, vooral zuurstof en koolstof in de vorm van CO2 (oplosbaar in water). Koolstof komt voor in water, vooral in de oceanen, voornamelijk in de vorm van bicarbonaationen.
Bicarbonaationen spelen een belangrijke rol bij het reguleren van de pH van het mariene milieu. Aan de andere kant zitten er op de zeebodem grote hoeveelheden methaan vast als methaanhydraten..
Koolstof dringt ook door tussen het gasvormige medium en de vloeistof, wanneer CO2 reageert met atmosferische waterdamp en H2CO3 vormt. Dit zuur slaat neer met regenwater en verzuurt bodem en water.
Zoals elke biogeochemische cyclus is de koolstofcyclus een complex proces dat bestaat uit een netwerk van relaties. Hun scheiding in gedefinieerde fasen is slechts een middel voor hun analyse en begrip..
Koolstofinputs in dit stadium komen in mindere mate uit de atmosfeer, door zure regen en naar de grond gefilterde lucht. De belangrijkste input is echter de bijdrage van levende organismen, zowel door hun uitwerpselen als door hun lichaam wanneer ze sterven..
In deze fase wordt koolstof opgeslagen en beweegt het zich in diepe lagen van de lithosfeer zoals steenkool, olie, gas, grafiet en diamanten. Het maakt ook deel uit van carbonaatgesteenten, gevangen in permafrost (bevroren grondlaag op polaire breedtegraden) en opgelost in het water en de lucht van de bodemporiën..
In de dynamiek van de platentektoniek bereikt koolstof ook de diepere lagen van de mantel en maakt het deel uit van het magma.
De werking van regen op kalkhoudend gesteente tast ze aan en calcium wordt samen met andere elementen vrijgegeven. Calcium van de erosie van deze carbonaatgesteenten wordt in de rivieren gespoeld en van daaruit naar de oceanen..
Evenzo komt CO vrijtwee door het ontdooien van permafrost of overmatig ploegen van de grond. De belangrijkste output wordt echter door de mens aangedreven door steenkool, olie en gas uit de lithosfeer te winnen om ze als brandstof te verbranden..
De COtwee Wanneer de atmosfeer in contact komt met het wateroppervlak, lost het op waarbij koolzuur wordt gevormd en methaan uit de zeebodem komt de lithosfeer binnen, zoals is waargenomen in het noordpoolgebied. Bovendien komen HCO-ionen rivieren en oceanen binnen3 door de erosie van carbonaatgesteenten in de lithosfeer en het wassen van bodems.
De CO2 lost op in water en vormt koolzuur (H2CO3), waarbij het calciumcarbonaat van de schalen wordt opgelost en calciumzuurcarbonaat (Ca (HCO3) 2) wordt gevormd. Daarom wordt koolstof gevonden en circuleert het in water voornamelijk als CO2, H2CO3 en Ca (HCO3) 2.
Aan de andere kant onderhouden mariene organismen een constante uitwisseling van koolstof met hun aquatische omgeving via fotosynthese en ademhaling. Ook zijn er grote reserves aan koolstof in de vorm van methaanhydraten op de zeebodem, bevroren door lage temperaturen en hoge drukken..
De oceaan wisselt gassen uit met de atmosfeer, waaronder CO2 en methaan, en een deel daarvan komt vrij in de atmosfeer. Onlangs is een toename van methaanlekken in de oceaan waargenomen op diepten van minder dan 400 m, zoals voor de kust van Noorwegen..
De stijging van de mondiale temperatuur verwarmt het water tot een diepte van niet meer dan 400 m en laat deze methaanhydraten vrijkomen. Een soortgelijk proces vond plaats in het Pleistoceen, waarbij grote hoeveelheden methaan vrijkwamen, de aarde meer opwarmden en het einde van de ijstijd veroorzaakte..
Koolstof komt de atmosfeer binnen door de ademhaling van levende wezens en door bacteriële methanogene activiteit. Evenzo, als gevolg van vegetatiebranden (biosfeer), uitwisseling met de hydrosfeer, verbranding van fossiele brandstoffen, vulkanische activiteit en vrijkomen uit de grond (geologisch).
In de atmosfeer komt koolstof voornamelijk in gasvorm voor zoals CO2, methaan (CH4) en koolmonoxide (CO). Evenzo kun je koolstofdeeltjes in de lucht vinden..
De belangrijkste koolstofuitstoot van het atmosferische stadium is het CO2 dat oplost in oceaanwater en dat wordt gebruikt bij fotosynthese.
Koolstof komt het biologische stadium binnen als CO2 via het fotosyntheseproces dat wordt uitgevoerd door planten en fotosynthetische bacteriën. Evenzo de Ca2 + en HCO3-ionen die door erosie de zee bereiken en door verschillende organismen worden gebruikt bij de vervaardiging van schelpen..
Elke cel, en dus ook de lichamen van levende wezens, bestaan voor een groot deel uit koolstof, bestaande uit eiwitten, koolhydraten en vetten. Deze organische koolstof circuleert door de biosfeer via voedselwebben van primaire producenten.
Angiospermen, varens, levermossen, mossen, algen en cyanobacteriën nemen het op door fotosynthese. Vervolgens worden deze organismen geconsumeerd door herbivoren, die voedsel zullen zijn voor carnivoren.
De belangrijkste koolstoflekkage van dit stadium naar andere in de koolstofcyclus is de dood van levende wezens die het opnieuw integreren in de bodem, het water en de atmosfeer. Een massale en ingrijpende vorm van dood en koolstofuitstoot zijn bosbranden die grote hoeveelheden CO2 produceren..
Aan de andere kant is de belangrijkste bron van methaan in de atmosfeer de gassen die door vee worden uitgestoten tijdens hun spijsverteringsprocessen. Evenzo is de activiteit van anaërobe methanogene bacteriën die organisch materiaal in moerassen en rijstgewassen afbreken, een bron van methaan..
De koolstofcyclus is belangrijk vanwege de relevante functies die dit element op planeet Aarde vervult. Zijn gebalanceerde circulatie maakt het mogelijk om al deze relevante functies te regelen voor het behoud van planetaire omstandigheden in functie van het leven..
Koolstof is het belangrijkste element in de celstructuur omdat het deel uitmaakt van koolhydraten, eiwitten en vetten. Dit element is de basis van alle chemie van het leven, van DNA tot celmembranen en organellen, weefsels en organen..
CO2 is het belangrijkste broeikasgas, waardoor een geschikte temperatuur voor het leven op aarde kan worden gehandhaafd. Zonder atmosferische gassen zoals CO2, waterdamp en andere, zou de warmte die door de aarde wordt uitgestoten volledig de ruimte in ontsnappen en zou de planeet een bevroren massa zijn..
Aan de andere kant breekt een teveel aan CO2 dat in de atmosfeer wordt uitgestoten, zoals dat momenteel door mensen wordt veroorzaakt, het natuurlijke evenwicht. Hierdoor raakt de planeet oververhit, wat het mondiale klimaat verandert en de biodiversiteit negatief beïnvloedt..
In water opgeloste CO2 en methaan maken deel uit van het complexe mechanisme om de pH van water in de oceanen te reguleren. Hoe hoger het gehalte aan deze gassen in het water, de pH wordt zuurder, wat negatief is voor het waterleven..
Steenkool is een essentieel onderdeel van fossiele brandstoffen, zowel minerale steenkool, olie als aardgas. Hoewel het gebruik ervan in twijfel wordt getrokken vanwege de negatieve milieueffecten die het veroorzaakt, zoals wereldwijde oververhitting en het vrijkomen van zware metalen..
Steenkool is een mineraal dat bronnen van werk en economische winst genereert voor het gebruik ervan als brandstof en de economische ontwikkeling van de mensheid is gebaseerd op het gebruik van deze grondstof. Aan de andere kant is het in zijn gekristalliseerde vorm van diamant, veel zeldzamer, van grote economische waarde voor zijn gebruik als kostbare steen..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.