Sistemul Circuitului Carbonului în Natură

Viaţa se bazează pe carbon. Acesta este elementul chimic care constituie cea mai mare parte a compuşilor organici, de la combustibilii fosili la cele mai complexe molecule (ADN si ARN) care controlează genetica reproducerii organismelor. Prin greutate, carbonul nu este cel mai predominant element care face parte din crusta planetei Pământ. De fapt, în litosferă există doar 0,032 % carbon ca şi greutate. În comparaţie, oxigenul şi respectiv siliciul compun 45,2 % şi 29,4 % din masa solidă a Pământului.

Alcătuire şi funcţie.Carbonul din natură are compoziţia izotopică:98,89%¬¬ ¹²C; 1,11% ¹³C.Izotopul 14C care mai apare şi el în natură;este un rezultat al interacţiunii razelor cosmice cu 14N,din reacţia nucleară:14N(n p) 14C.Formarea lui în atmosferă şi absorţia¬ CO2 de către organisme vii stă la baza obţinerii de date cu privire la stabilirea vârstei unor substanţe din natură.

În lumea minerală carbonul apare îndeosebi sub formă de carbonate.

În aerul atmosferic carbonul se găseşte sub formă de dioxid de carbon,CO2,însă în concentraţii mici(în medie 0,03%.

Limite.Acest sistem are o arie de desfăşurare între Litosferă şi Atmosferă.

Reţeaua de transport şi comunicaţie este bine delimitată în sistem, desfăşurându-se între atmosferă- biosferă şi hidrosferă- litosferă. În natură, se poate urmări un transport al carbonului printr-o condiţionare asupra existenţei lumii vegetale şi a celei animale..În acest circuit de transport, un rol important îi revine dioxidului de carbon, ce este o sursă din care plantele îşi sintetizează substanţa lor. Asimilaţia dioxidului de carbon în plante este o reacţie endotermă;energia necesară furnizată de energia solară este transmisă sistemului chimic prin intermediul clorofilei din plante.

Pentru că şi reţeaua de transport face parte din circuit, plantele vor ajunge să servească drept hrană animalelor. Prin respiraţia plantelor şi animalelor,o parte din CO2 din atmosferă este în continuă regenerare.La acesta mai contribuie şi dioxidul de carbon provenit din putrezirea cadavrelor şi plantelor.

Rezervoarele.Carbonul este înmagazinat pe planeta noastră în câteva importante mari depozite prezentate în schema de mai sus: (1) ca şi molecule organice în organisme vii şi moarte care se găsesc în biosferă; (2) ca şi gaz – dioxid de carbon în atmosferă; (3) ca şi materii organice în sol; (4) în litosferă ca şi carburanţi fosili şi roci sedimentare în depozite de calcare şi dolomiţi; şi (5) în mări şi oceane ca dizolvaţi atmosferici de dioxid de carbon şi carbonaţi de calciu în scoici şi organisme marine.

Cele mai importante depozite de carbon de pe Pământ – estimări

Rezervor Valoare în Miliarde de Tone Metrice

Atmosferă 578 la 766

Materii organice din sol 1.500 la 1.600

Mări şi oceane 38.000 la 40.000

Sedimente marine si Roci sedsedimentare 66.000.000 la 100.000.000

Plante 540 la 610

Depozite de carburanţi fosili 4000

SCHEMA CIRCUITULUI CARBONULUI ÎN NATURĂ:

În figura de mai sus sunt prezentate fluxurile de carbon între atmosferă şi biosferă, hidrosferă şi litosferă.

• Între atmosferă şi biosferă: plantele în timpul nopţii şi animalele tot timpul elimină prin respiraţie dioxid de carbon. În timpul zilei plantele asimilează carbonul din CO2 şi, cu ajutorul luminii solare, prin procesul de fotosinteză îl transformă în combinaţii organice, eliberând oxigenul. Capacitatea biosferei de a asimila carbonul este, totuşi, limitată.

• Între atmosferă şi hidrosferă: CO2 este un gaz relativ solubil în apă şi există un echilibru al concentraţiei CO2 în apă. Oceanele conţin dizolvate cantităţi imense de CO2, care, în caz că echilibrul ar fi perturbat, ar putea fi eliminate în atmosferă, ducând la o perturbaţie climatică extremă. Solubilitatea gazelor în apă descreşte pe măsură ce temperatura apei creşte, ca urmare la o încălzire a oceanelor, eliberarea CO2 în atmosferă este un pericol real.