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海洋成为碳库的原因(海洋在全球碳循环中的作用)

来源:www.ascsdubai.com   时间:2023-06-16 20:00   点击:240  编辑:jing 手机版

1. 海洋在全球碳循环中的作用

蓝碳是利用海洋活动及海洋生物吸收大气中的二氧化碳。

海洋储存了地球上约93%的二氧化碳,据估算为40万亿吨,是地球上最大的碳汇体,并且每年清除30%以上排放到大气中的二氧化碳。海岸带植物生物量虽然只有陆地植物生物量的0.05%,但每年的固碳量却与陆地植物相当。

一直以来,人们对“绿碳”更为熟悉。其实,海洋也是固定碳、储存碳的一座大宝库。海草床、红树林、盐沼被认为是3个重要的海岸带蓝碳生态系统,研究表明,大型海藻、贝类乃至微型生物也能高效固定并储存碳。

2009年,联合国发布相关报告,确认了海洋在全球气候变化和碳循环过程中的重要作用。“蓝碳”作为一个新鲜名词,开始被逐步认可并得到重视。

2. 海洋生态系统碳汇

白碳就是二氧化硅,又名叫白碳黑.白炭黑是微细粉末状或超细粒子状无水及含水二氧化硅或硅酸盐类的通称.平时所称的白炭黑为水合二氧化硅(SiO2·/7,H20),高纯者SiO2含量达99.8% ,质轻,原始颗粒粒径一般小于0.0003 mm,密度在2.319~2.653 t/m 之间,熔点是1 750 cc,不溶于水和酸,溶于强碱和氢氟酸.白炭黑的化学稳定性好,受高温不易分解、不燃烧、比表面积大、电绝缘性强,具有很高的多孑L性、吸水性,有很好的补强和增黏作用、良好的分散性、悬浮和振动液化特性.白炭黑应用领域十分广阔,是生产浅色橡胶和塑料制品良好的补强剂、填充剂、润滑剂,它是涂料的防沉剂,油墨的滴落防止剂,印刷油墨和黏结剂的补强性填充剂,合成树脂、纤维、增强塑料、纸张纤维、研磨剂、石蜡的填充剂,白色颜料和农药、树脂薄膜类的防黏着剂,粉末灭火器的分散基质材料以及用于制造润滑剂等

3. 海洋是碳汇

珊瑚礁是生产力水平最高,同时也是最脆弱的海洋生态系统之一。由气候变化及人类活动导致的珊瑚礁全球衰退,已经影响到珊瑚礁的钙化和碳循环过程,也加大了长期悬而未决的珊瑚礁二氧化碳“源-汇”争议。尽管珊瑚礁的钙化过程伴随 CO2 释放,但考虑到珊瑚礁生态系统内部复杂的生物地球化学过程,以及造礁珊瑚特殊的混合营养特性,其作为碳汇功能的属性也不容忽视。

珊瑚礁是生物多样性最高的海洋生态系统,在全球尺度上预计每年可固定 9 亿吨碳。海洋中来自珊瑚礁的初级生产力高达 300—5 000 g C·m-2·a-1,而非珊瑚礁系统只贡献 50—600 g C·m-2·a-1。虽然珊瑚礁潜在的碳汇功能早已被发现,但由于其钙化过程伴随 CO2 释放,珊瑚礁在很长时间一直被定义为碳源属性。

目前,珊瑚礁的碳源/碳汇属性仍然存在争议,还没有被纳入以滨海湿地生态系统(如红树林、盐沼、海草床等)为代表的海岸带蓝碳收支中。因此,厘清珊瑚礁生态系统的“源-汇”机制、探索将珊瑚礁由碳源向碳汇转变的生态调控方式和途径,是当前最为紧迫的珊瑚礁生态修复之举,也是服务好国家碳中和目标与绿色发展战略的应有之义。

4. 海洋对碳的吸收

海洋吸收了约30%人类活动产生的二氧化碳,同时海洋蕴藏着丰富的可再生能源。从碳中和的角度,世界各国必将重新审视海洋生态系统。

目前大气二氧化碳浓度已超过400ppm,是80万年来的最高值,由此带来的全球气候变化以及海平面上升、海洋酸化、缺氧等现象,已经成为国际社会面临的严峻挑战。

5. 海洋生态系统的碳循环

海洋中氧平衡 海洋生态系统在全球碳循环中发挥着重要作用,能有效地缓解CO2浓度的增加。

海洋持有的碳比大气多50倍,其中大部分是以碳酸盐(CO22-)和碳酸氢盐(HCO-2)离子的形式存在。海洋吸收CO2的能力大致相当于通常所估计的矿物燃料的贮藏量。虽然海洋对大气CO2的缓解作用主要取决于海洋的混合程度和酸碱度,但海洋浮游植物的潜在作用不可忽视。在海洋表层,浮游植物通过光合作用将海水中溶解的无机碳转化为有机碳,水中CO2分压降低;在其初级生产过程中,还需从海水中吸收溶解的无机盐,如硝酸盐和磷酸盐,这使得表层水的碱度升高,也将降低水中的CO2分压。这两个过程造成空气――海洋交界面两侧的CO2分压差,促进大气CO2向海水的扩散。同时,由于向海底沉降的有机颗粒携带的营养盐分解成无机盐的速率非常缓慢,使得表面水的碳含量比深度超过1000米处海水中的碳含量低10%。海洋表层的这一生物动力学过程,也被称之为“生物学泵”。海洋生物光合作用形成的有机碳沉积到海底,它们分解返回大气速度很慢。这一点与陆地生物圈显然存在很大差异。因为陆地生物圈的碳汇比较容易释放出来,如大面积森林砍伐、土地利用等。估计海洋生物光合作用利用的总碳量约为3×1010-4×1010 t/a。这个值代表海洋光合作用的总碳汇,其对大气CO2的净汇还取决于有机碳分解的返回能量。

6. 全球海洋气候与碳循环

你好自然界碳循环的基本过程如下:大气中的二氧化碳(CO2)被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过生物或地质过程以及人类活动,又以二氧化碳的形式返回大气中。自然界中碳的分布、碳的流动和交换见表1和表2。有机体和大气之间的碳循环  绿色植物从空气中获得二氧化碳,经过光合作用转化为葡萄糖,再综合成为植物体的碳化合物,经过食物链的传递,成为动物体的碳化合物。植物和动物的呼吸作用把摄入体内的一部分碳转化为二氧化碳释放入大气,另一部分则构成生物的机体或在机体内贮存。动、植物死后,残体中的碳,通过微生物的分解作用也成为二氧化碳而最终排入大气。大气中的二氧化碳这样循环一次约需20年。   一部分(约千分之一)动、植物残体在被分解之前即被沉积物所掩埋而成为有机沉积物。这些沉积物经过悠长的年代,在热能和压力作用下转变成矿物燃料──煤、石油和天然气等。当它们在风化过程中或作为燃料燃烧时,其中的碳氧化成为二氧化碳排入大气。人类消耗大量矿物燃料对碳循环发生重大影响。   大气和海洋之间的二氧化碳交换  二氧化碳可由大气进入海水,也可由海水进入大气。这种交换发生在气和水的界面处,由于风和波浪的作用而加强。这两个方向流动的二氧化碳量大致相等,大气中二氧化碳量增多或减少,海洋吸收的二氧化碳量也随之增多或减少。   碳质岩石的形成和分解  大气中的二氧化碳溶解在雨水和地下水中成为碳酸,碳酸能把石灰岩变为可溶态的重碳酸盐,并被河流输送到海洋中。海水中的碳酸盐和重碳酸盐含量是饱和的,接纳新输入的碳酸盐,便有等量的碳酸盐沉积下来。通过不同的成岩过程,又形成为石灰岩、白云石和碳质页岩。在化学和物理作用(风化)下,这些岩石被破坏,所含的碳又以二氧化碳的形式释放入大气中。火山爆发也可使一部分有机碳和碳酸盐中的碳再次加入碳的循环。碳质岩石的破坏,在短时期内对循环的影响虽不大,但对几百万年中碳量的平衡却是重要的。   人类活动的干预  人类燃烧矿物燃料以获得能量时,产生大量的二氧化碳。从1949年到1969年,由于燃烧矿物燃料以及其他工业活动,二氧化碳的生成量估计每年增加 4.8%。其结果是大气中二氧化碳浓度升高。这样就破坏了自然界原有的平衡,可能导致气候异常。矿物燃料燃烧生成并排入大气的二氧化碳有一小部分可被海水溶解,但海水中溶解态二氧化碳的增加又会引起海水中酸碱平衡和碳酸盐溶解平衡的变化。   矿物燃料的不完全燃烧会产生少量的一氧化碳。自然过程也会产生一氧化碳。一氧化碳在大气中存留时间很短,主要是被土壤中的微生物所吸收,也可通过一系列化学或光化学反应转化为二氧化碳。

7. 海洋在全球碳循环中的作用有哪些

蓝色碳汇,也叫海洋碳汇,是利用海洋生物吸收大气中的二氧化碳,并将其固定在海洋中的过程、活动和机制。当大气中的二氧化碳分压高于表层海水时,借助波浪搅动作用,二氧化碳从大气进入海水,并以碳酸盐形式存储,形成海洋碳汇。

海洋在全球的碳循环中起着重要作用。作为一个巨大的碳汇,海洋不仅能长期储存碳,还可以对二氧化碳进行重新分配。地球上约93%(40万亿t)的二氧化碳储存在海洋中,并在海洋中循环。

世界上捕获的生物碳(或绿碳)中超过一半(55%)是由海洋生物捕获,而不是由陆地生物完成的,因此,这种碳汇被称为蓝色碳汇。

8. 海洋碳循环示意图

碳循环是一种自然的生态循环过程,是指碳在自然界中的循环和转化过程,包括碳在生物体内的转化、在大气中的吸收和释放、在土壤和水体中的沉淀和释放等。

碳循环的基本原理如下:

碳的来源:碳在自然界中主要来源于光合作用和有机物的分解。

碳的转化:碳在生物体内的转化是碳循环的重要过程。植物通过光合作用吸收二氧化碳,将其转化为有机物质,同时释放氧气。动物摄食植物,将有机物转化为自身的组织和能量。

碳的释放:碳在生物体代谢或有机物分解过程中被释放为二氧化碳或甲烷等气体,这些气体通过呼吸或分解进一步参与碳循环过程。

碳的沉积:部分碳通过死亡的生物体和植物残体沉积在土壤中,同时部分碳通过生物和物理过程沉积在水体中,这些过程是碳循环的重要环节之一。

碳的吸收:大气中的二氧化碳可以被植物吸收,同时也可以被海洋吸收

9. 海洋中的碳循环过程

你好自然界碳循环的基本过程如下:大气中的二氧化碳(CO2)被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过生物或地质过程以及人类活动,又以二氧化碳的形式返回大气中。自然界中碳的分布、碳的流动和交换见表1和表2。有机体和大气之间的碳循环  绿色植物从空气中获得二氧化碳,经过光合作用转化为葡萄糖,再综合成为植物体的碳化合物,经过食物链的传递,成为动物体的碳化合物。植物和动物的呼吸作用把摄入体内的一部分碳转化为二氧化碳释放入大气,另一部分则构成生物的机体或在机体内贮存。动、植物死后,残体中的碳,通过微生物的分解作用也成为二氧化碳而最终排入大气。大气中的二氧化碳这样循环一次约需20年。   一部分(约千分之一)动、植物残体在被分解之前即被沉积物所掩埋而成为有机沉积物。这些沉积物经过悠长的年代,在热能和压力作用下转变成矿物燃料──煤、石油和天然气等。当它们在风化过程中或作为燃料燃烧时,其中的碳氧化成为二氧化碳排入大气。人类消耗大量矿物燃料对碳循环发生重大影响。   大气和海洋之间的二氧化碳交换  二氧化碳可由大气进入海水,也可由海水进入大气。这种交换发生在气和水的界面处,由于风和波浪的作用而加强。这两个方向流动的二氧化碳量大致相等,大气中二氧化碳量增多或减少,海洋吸收的二氧化碳量也随之增多或减少。   碳质岩石的形成和分解  大气中的二氧化碳溶解在雨水和地下水中成为碳酸,碳酸能把石灰岩变为可溶态的重碳酸盐,并被河流输送到海洋中。海水中的碳酸盐和重碳酸盐含量是饱和的,接纳新输入的碳酸盐,便有等量的碳酸盐沉积下来。通过不同的成岩过程,又形成为石灰岩、白云石和碳质页岩。在化学和物理作用(风化)下,这些岩石被破坏,所含的碳又以二氧化碳的形式释放入大气中。火山爆发也可使一部分有机碳和碳酸盐中的碳再次加入碳的循环。碳质岩石的破坏,在短时期内对循环的影响虽不大,但对几百万年中碳量的平衡却是重要的。   人类活动的干预  人类燃烧矿物燃料以获得能量时,产生大量的二氧化碳。从1949年到1969年,由于燃烧矿物燃料以及其他工业活动,二氧化碳的生成量估计每年增加 4.8%。其结果是大气中二氧化碳浓度升高。这样就破坏了自然界原有的平衡,可能导致气候异常。矿物燃料燃烧生成并排入大气的二氧化碳有一小部分可被海水溶解,但海水中溶解态二氧化碳的增加又会引起海水中酸碱平衡和碳酸盐溶解平衡的变化。   矿物燃料的不完全燃烧会产生少量的一氧化碳。自然过程也会产生一氧化碳。一氧化碳在大气中存留时间很短,主要是被土壤中的微生物所吸收,也可通过一系列化学或光化学反应转化为二氧化碳。

10. 海洋生态系统碳循环过程

海洋的碳循环从某种意义上说是自给自足的:海水溶解了大量存在于大气 中的二氧化碳。

海洋内部和周围的特定活动过程也释放出二氧化碳,比如火山喷发或碳酸盐溶解会产生二氧化碳。海洋碳循环的主要活动者是生物体,浮游 植物(像植物一样使用光合作用的浮游生物)在光合作用中“固化”被溶解的二 氧化碳,释放氧气,然后氧气被溶解在海水中;浮游动物(动物性浮游生物)和其他海生动物,比如鱼类,消耗固化的二氧化碳,并呼吸氧气。

最终,植物和动物在 死后降解成为二氧化碳,并将二氧化碳释放到大气中。

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