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海洋和土壤中碳含量(海洋中含碳量高于大气圈)

来源:www.ascsdubai.com   时间:2023-06-29 04:42   点击:76  编辑:jing 手机版

1. 海洋中含碳量高于大气圈

地球上还有三个碳库:大气圈库、水圈和生物库。

地球上最大的两个碳库是岩石圈和化石燃料,含碳量约占地球上碳总量的99.9%。这两个库中的碳活动缓慢,实际上起着贮存库的作用。地球上还有三个碳库:大气圈库、水圈库和生物库。

2. 大气中的碳含量

一、氢

氢是一种化学元素,化学符号为H,原子序数是1,在元素周期表中位于第一位。它的原子是所有原子中最小的。氢通常的单质形态是氢气。

它是无色无味无臭,极易燃烧的由双原子分子组成的气体,氢气是最轻的气体。它是宇宙中含量最高的物质。医学上用氢气来治疗疾病。

二、氦

氦为稀有气体的一种。元素名来源于希腊文,原意是“太阳”。1868年法国的杨森利用分光镜观察太阳表面,发现一条新的黄色谱线,并认为是属于太阳上的某个未知元素,故名氦。

氦在通常情况下为无色、无味的气体,是唯一不能在标准大气压下固化的物质。氦是最不活泼的元素。氦的应用主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂。2017年2月6日,中国南开大学的王慧田、周向锋团队及其合作者在《Nature Chemistry》上发表了有关在高压条件下合成氦钠化合物——Na2He的论文,结束了氦元素无化合物的历史,这标志着我国在稀有气体化学领域走向了最前端。

三、氧

氧,元素符号O,位于元素周期表第二周期ⅥA族。1774年英国科学家约瑟夫·普里斯特利用透镜把太阳光聚焦在氧化汞上,发现一种能强烈帮助燃烧的气体。

安托万-洛朗·拉瓦锡研究了此种气体,并正确解释了这种气体在燃烧中的作用。氧是地壳中最丰富、分布最广的元素,也是构成生物界与非生物界最重要的元素,在地壳的含量为48.6%。单质氧在大气中占20.9%。

四、碳

碳是一种非金属元素,位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁语为Carbonium,意为“煤,木炭”。碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳和生物之中。

碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。 碳能在化学上自我结合而形成大量化合物,在生物上和商业上是重要的分子。生物体内绝大多数分子都含有碳元素。

五、氖

氖(旧译作氝,讹作氞),是一种化学元素,它的化学符号是Ne,原子序数是10,是一种无色的稀有气体,把它放电时呈橙红色。

氖最常用在霓红灯之中。空气中含有少量氖。属零族元素,为稀有气体的成员之一。尚未制得稳定化合物,在自然界中全部以单原子分子(氖气)形式存在,故一般从空气中分离获得氖。

六、氮

氮是一种化学元素,它的化学符号是N,它的原子序数是7。氮是空气中最多的元素,在自然界中存在十分广泛,在生物体内亦有极大作用,是组成氨基酸的基本元素之一。氮及其化合物在生产生活中应用广泛。

七、镁

英国戴维于1808年用钾还原 氧化镁制得金属镁。它是一种银白色的轻质 碱土金属,化学性质活泼,能与酸反应生成氢气,具有一定的延展性和热消散性。镁元素在自然界广泛分布,是人体的必需元素之一。

八、硅

硅是一种化学元素,它的化学符号是Si,旧称矽。原子序数14,相对原子质量28.0855,有无定形硅和晶体硅两种同素异形体,属于元素周期表上第三周期,IVA族的类金属元素。

硅也是极为常见的一种元素,然而它极少以单质的形式在自然界出现,而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式,广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中,它是第二丰富的元素,构成地壳总质量的26.4%,仅次于氧(49.4%)。

九、铁

铁是一种金属元素,原子序数26,铁单质化学式:Fe。纯铁是白色或者银白色的,有金属光泽。熔点1538℃、沸点2750℃,能溶于强酸和中强酸,不溶于水。铁有0价、+2价、+3价和+6价,其中+2价和+3价较常见,+6价少见。

铁在生活中分布较广,占地壳含量的4.75%,仅次于氧、硅、铝,位居地壳含量第四。纯铁是柔韧而延展性较好的银白色金属,用于制发电机和电动机的铁芯,铁及其化合物还用于制磁铁、药物、墨水、颜料、磨料等,是工业上所说的“黑色金属”之一(另外两种是铬和锰)。另外人体中也含有铁元素,+2价的亚铁离子是血红蛋白的重要组成成分,用于氧气的运输。

主要使用的铁矿石有:Fe2O3(赤铁矿)、Fe3O4(磁铁矿)、FeCO3(菱铁矿)、FeS2(黄铁矿)……

十、硫

硫是一种非金属元素,化学符号S,原子序数16。硫是氧族元素(ⅥA族)之一,在元素周期表中位于第三周期。

通常单质硫是黄色的晶体,又称作硫磺。硫单质的同素异形体有很多种,有斜方硫、单斜硫和弹性硫等。硫元素在自然界中以硫化物、硫酸盐或单质形式存在。硫单质难溶于水,微溶于乙醇,易溶于二硫化碳。

硫是人体内蛋白质的重要组成元素,对人的生命活动具有重要意义。硫主要用于肥料、火药、润滑剂、杀虫剂和抗真菌剂生产。

硫及含硫矿石燃烧(S+O2=点燃=SO2)生成的二氧化硫在空气中与水结合形成亚硫酸,亚硫酸与空气中的氧气发生化合反应生成硫酸,从而造成硫酸型酸雨。对人体而言,天然单质硫是无毒无害的,而稀硫酸、硫酸盐、亚硫酸和亚硫酸盐有毒,硫化物通常有剧毒。浓硫酸会腐蚀人体皮肤。

3. 海洋的含碳量高于大气

燃料本身就是有机碳氢化合物,所以如果不能与空气中的氧气发生燃烧化学反应变成对人体和环境基本无害的水和二氧化碳(但二氧化碳正在被认为是对全球大气环境有危害的温室气体),就有可能成为有害物质而排放出,例如当燃料和空气的比例过小(混合气过稀)而导致发动机失火时就是如此,这是碳氢化合物(HC)排放的主要机理之一;燃料如果太多会导致混合气过浓而不能完全燃烧,其中含碳较多的成分要么变成含碳较少的碳氢化合物或醛类物质(气体),要么变成含碳较多结构更为复杂的颗粒物(PM),或者变成固体的碳烟颗粒物(也是PM),或者变成燃烧中间产物一氧化碳(CO),所以氧气不足造成的不完全燃烧产物是碳氢化合物(HC)排放的又一个机理,也是碳烟及颗粒物(PM)排放和一氧化碳(CO)排放的唯一机理。碳烟的生成需要氧气严重不足,所以主要在非均质燃烧的柴油机中生成,汽油机因为燃料与空气均质混合后才燃烧,并且混合气一般不会太浓,所以一般没有碳烟,颗粒物(PM)排放也很少(但如果有机油进入混合气中,如活塞环坏了导致串机油或燃烧混合油的二冲程汽油机,则也会产生碳烟和颗粒物;另外,如果汽油机供油系统故障导致供油失控,则也会产生碳烟)。氮氧化物(NOx)是由空气中的氧气和氮气反应生成的,包括NO、NO2等,其中又以NO为主,但是空气中的氧气和氮气在大气状态下并不会发生化学反应,只是因为燃烧形成的1200~2400℃的高温环境为氧气和氮气反应生成NO、NO2创造了条件,才造成了氮氧化物(NOx)排放,这就是氮氧化物(NOx)排放的形成机理。铅盐直接来自于燃料,只要燃料不含铅,发动机就不会有铅污染。   碳排放与温室效应。全球变暖的主要原因是人类在近一个世纪以来大量使用化石燃料(如煤、石油等),排放出大量的CO2等多种温室气体。由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性,而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性,也就是常说的“温室效应”,导致全球气候变暖。全球变暖的后果,会使全球降水量重新分配,冰川和冻土消融,海平面上升等,既危害自然生态系统的平衡,更威胁人类的食物供应和居住环境。   碳排放的积极应对。与其他污染物不同,CO2的减排存在很大的技术难度。目前,主要有3种技术方向和选择。一是采取化石能源的替代技术,主要包括清洁能源替代技术、可再生能源技术、新能源技术(核能目前已经被排除在联合履约和CDM机制之外);

二是提高能效,进而通过减少能耗实现削减CO2排放;三是碳埋存、碳捕获及生物碳汇技术。此外,税收等财政金融政策可以起到加速技术改造进程,优化资源配置,降低全社会减排成本的作用。

4. 海洋持有的碳比大气多几倍

由于海洋碳库效应,陆地生物的放射性碳含量和海洋生物的放射性碳含量是不一样的。全球各大洋的海洋碳库效应校正因子已经在数据库中建立并记录。大气、海洋和生物圈是浓度不同的放射性碳库。

大气中形成的放射性碳以二氧化碳的形式溶解于海洋中,并通过光合作用在同一时间被植物吸收,进入食物链。

这也是陆地生物在自身的系统中吸收碳14的方法。

海洋生物和以它们为食的生物通过碳14(以二氧化碳的形式)的交换过程吸收大气和海洋或任何水体中的碳14。

然而,表面混合层的碳14含量和深海的碳14含量是不一样的,因此,并不是所有的海洋生物都具有相同的放射性碳含量。

5. 海洋对碳的吸收

减排的主要路径是节能和使用绿色能源。排放源主要是外购电力。现代办公中,金融机构的耗电设备主要包括空调系统、照明系统、电脑设备、以及复印机、饮水机等其他设备。减少或替代高碳电能使用的主要途径包括:

•节约用能:可通过倡导随手关灯、室温适宜时不使用空调、调低电脑屏幕亮度等绿色办公的方式,减少非必要能耗,杜绝浪费

•提升能效:实现能源效率提升的主要途径是设施的节能改造。在硬件方面,可将高能耗设备替换为节能装置;在软件方面,可引入智能化控制系统以实现能效的自动化管理。高效使用办公空间、减少建筑面积占用也能令金融机构的能效提升事半功倍。

6. 海洋中含量较高的元素有

海水中含量最多的元素是氧元素,含量最多的金属元素是钠元素。已被发现海水化学物质及元素有92种,其中11种(氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、锶、硼、碳、氟)占海水溶解物质总量的99.8%,其它含量甚微;目前可以从海水中提取60多种化学物质。

7. 海洋中含碳量高于大气圈吗

可以燃烧

可燃冰是一种甲烷气体的水合物。在深海中高压低温的条件下,水分子通过氢键紧密缔合成三维网状体,能将海底沉积的古生物遗体所分解的甲烷等气体分子纳入网状体中形成水合甲烷。这些水合甲烷就象一个个淡灰色的冰球,故称可燃冰。这些冰球一旦从海底升到海面就会砰然而逝。

可燃冰最初被发现,并不是在海底。早在20世纪30年代,工程技术人员就发现,一些输气管经常会被奇怪的冰块堵塞。化学家对这些冰块进行分析后得知,这是甲烷等气体被关在冰晶体中形成的。当时,这些甲烷水合物被视为一种麻烦,而不是一种新型的能源。

直到60年代,苏联科学家才意识到,在自然界也许存在这种水合物,并预测到它作为一种可利用的新能源的前景。1972年,在开发北极圈内的麦雅哈天然气田时,人类第一次发现了这种以矿藏形式存在的天然气水合物。之后,美国科学家在地震研究中证实,在海底600米处就存在这种水合物。

1996年夏天,德国科学家搭乘一艘海洋考察船对北太平洋水域进行考察,以寻找这种神秘的冰晶体。结果,水下摄像机在800米深的海底拍摄到了晶莹的亮光。科学家们迅速从海底取出了样品。为了证实这就是充满甲烷的冰晶体,一位科学家从这种冰块上取下一小块,用火柴点燃:冰雪般的东西开始燃烧,发出魔幻般淡红色的火焰,直至冰块变成了一滩水。

后来的实验证明,1立方米这种可燃冰燃烧,相当于164立方米的天然气燃烧所产生的热值。据粗略估算,在地壳浅部,可燃冰储层中所含的有机碳总量,大约是全球石油、天然气和煤等化石燃料含碳量的两倍。有专家认为,水合甲烷这种新型能源一旦得到开采,将使人类的燃料使用史延长几个世纪。

8. 海洋持有的碳比大气多

海洋中含量最多的元素是氧元素,含量最多的金属元素是钠元素。

海洋中的微量元素

1、海洋生物所需的元素取自海水。碳、钾、硫等元素,含量很大;氮、磷、硅等元素,仅能满足生物的需要,又是生物必需的(营养元素)。浮游生物通过光合作用,吸收营养元素,放出氧;残骸的分解消耗氧,释放营养元素。一些元素,铜、镉在海水中的分布,与氮、磷相似,钡、锌、铬的分布与硅相似等。

2、悬浮在海水中的粘土矿物、铁、锰的氧化物、腐殖质等颗粒在下沉中,大量吸附海水中各种微量元素,将它们带到海底,进入沉积物中。

9. 海洋中碳的存在形式

1. 碳封是指将大量二氧化碳气体捕获并封存在海底或地下储层中的技术。现在常见的碳封存在海上,主要是指利用深海的沉积物和海底地质构造来储存二氧化碳。2. 这种技术可以有效地减少碳排放量,达到应对全球变暖的目的,但也需要严格监管和安全措施。此外,还需要探索更多的碳中和技术和清洁能源替代方案来应对气候变化。

10. 海洋中含碳量高于大气圈层的原因

天然气是古生物遗骸长期沉积地下,经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物,具可燃性,多在油田开采原油时伴随而出或纯天然气气田,也有少量出于煤层。天然气燃烧后无废渣、废水产生,相较煤炭、石油等能源有使用安全、热值高、洁净等优势。

天然气是一种多组分的混合气体,主要成分是烷烃,其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气,以及微量的惰性气体,如氦和氩等。在标准状况下,甲烷至丁烷以气体状态存在,戊烷以下为液体。

若天然气在空气中浓度为5%——15%的范围内,遇到明火就会发生爆炸,这个浓度范围即为天然气的爆炸极限。爆炸在瞬间产生高压、高温,其破坏力和危险性都是很大的。

根据天然气蕴藏状态,分为构造性天然气、水溶性天然气、煤矿天然气三种。而构造性天然气又可分为伴随原油出产的湿性天然气、不含液体成份的干性天然气。

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