Süsinikuringe: Maa süsiniku tsükkel, allikad ja kliimamõju
Süsinikuringe: avasta CO2 allikad, ookeanite ja vulkaanide roll, inimtekkeline mõju kliimale ning lahendused süsiniku vähendamiseks ja kättesaamiseks.
Süsinikuringlus (süsiniku tsükkel) on protsesside kogum, mille kaudu süsinik liigub Maa eri reservuaaride — atmosfääri, biosfääri (taimed ja loomad), hüdrosfääri (ookeanid, järved) ja geosfääri (pinnas, setted ja kivimid) — vahel. Mõned protsessid toimuvad kiiresti (päevade–aastate jooksul), teised võtavad sadu miljoneid aastaid.
Allikad ja inimese roll
Süsinik satub tsüklisse loomulikult mitmete protsesside kaudu, kuid viimaste sajandite ja eriti viimase saja aasta jooksul on inimene süsiniku ringlusse suurtes kogustes lisanud, peamiselt fossiilsete kütuste põletamisega. Selle tulemusena on atmosfääris CO2 kontsentratsioon kiiresti kasvanud. Põhilised looduslikud allikad on aga vulkaanide ning muud geoloogilised protsessid. Fossiilkütustest näited on kivisüsi ja gaas, samuti nafta.
Tänapäevaste hinnangute järgi annavad inimtegevusest pärinevad süsihappegaasi emissioonid atmosfääri oluliselt rohkem CO2 kui vulkaanid — suurusjärgus kordades (mõnikord öeldakse ligikaudu sada korda rohkem) — mistõttu inimese roll on kliimamuutuste ajendamisel võtmetähtsusega.
Süsiniku eemaldamine atmosfäärist
Peamine lühiajaline viis süsiniku eemaldamiseks atmosfäärist on elusorganismide fotosüntees. Taimed ja fotosünteesivad mikroorganismid võtavad õhust CO2, kasutavad selle orgaanilise aine ülesehitamiseks ning vabastavad osa süsihappegaasina tagasi hingamise käigus. Kui organismid surevad, siis osa nende biomassist hõlmub järgmised teed:
- Toimub lagunemine, mille käigus süsinik lõtvub ja vabaneb uuesti atmosfääri.
- Osa biomassist mattub settedesse ja aja jooksul võib sellest saada kivim, eriti lubjakivi, mis sisaldab tahkunud CO2.
- Osa taimedest pärit süsinikust satub pikaajalisse hoiusesse pinnasesse ja turbase, kus see võib püsida kümneid kuni tuhandeid aastaid.
"Ilmastik on kivimite lahustamiseks vajaliku süsinikdioksiidi suur tarbija".
Keemiline ilmastikupuhastus ja kivimite ilmumine
Atmosfääriline CO2 lahustub vihmavees ja moodustab nõrga süsihappe. See vesi ilmastikupuhastus kaudu reageerib kivimitega (keemiline tuhmumine), lahustades osa neid ja teisaldades süsiniku lahustunud kujul jõgedesse ning lõpuks ookeanidesse. Seal võib lahustatud süsinik koonduda ja settedena ladestuda ning aja jooksul muutuda kivimiks ja settekivimites talletunuks süsinikuks.
Ookeanide roll
Ookeanid on suurim aktiivne süsinikuvaru Maa peal: neis on palju lahustunud süsinikku ja need toimivad eluliselt olulise neeldujana. Praegu võtavad ookeanid igal aastal sisse rohkem CO2, kui eraldavad. See aga põhjustab ookeanihappesuse kasvu (happesuse suurenemist), mis mõjutab korallrahusid ja karamarsustehteid, sest kõrgem happesus raskendab karbonaatkivimite ja korallide ehitamist.
Geoloogiline ringlus ja tagasikeeramine atmosfääri
Pika aja jooksul (miljonid kuni sajandid miljonid aastad) jõuab süsinik setetest tagasi atmosfääri, kui ookeaniplaadid tektoonilise tektoonika käigus vajuvad allapoole ja/ või plaadipiiridel tekivad vulkaanid. Vulkaaniline tegevus paiskab tagasi vaba CO2, lõpetades seeläbi osa tsüklist. Seega on geoloogiline ringlus oluline pikaajaline süsiniku tasakaalustaja.
Kliimamõju ja aegalisemad tagajärjed
Atmosfääri suurenenud CO2 sisaldus tugevdab kasvuhooneefekti, mis soojeneb maailma keskmist temperatuuri ja muudab ilmastikutsüsteeme. Mõned tagajärjed on:
- Keskmise temperatuuri tõus ja sagedasemad ekstreemsed ilmastikunähtused.
- Jääkatete sulamine ja meretaseme tõus.
- Ookeanihappesuse suurenemine ja sellega seotud elustiku kahjustused.
Looduslikud protsessid suudavad osa lisatud süsinikust neelata, kuid see toimub osaliselt väga aeglaselt — sadade kuni miljonite aastate jooksul — nii et kiire inimtekkelise emissiooni mõju püsib ja kumuleerub õhus.
Mis aitab tsüklit juhtida ja kuidas vähendada mõju
Mitmed meetmed võivad vähendada inimtekkelisi emissioone ja tugevdada looduslikke neeldusid:
- Vähem fossiilkütuste kasutamist ja üleminek taastuvenergiale.
- Metsade kaitse ja taastamine, mis suurendab fotosünteesi kaudu süsiniku sidumist.
- Pinnase ja põllumajanduse praktikate muutmine, et suurendada mullas talletuva orgaanilise süsiniku hulka.
- Tehnoloogiad nagu süsinikdioksiidi kogumine ja salvestamine (CCS) ning tööstuslikud eraldusmeetodid.
Ühendades kiireid tegevusi heitmete vähendamiseks ja pikaajalisi looduspõhiseid lahendusi, on võimalik pidurdada atmosfääri süsiniku suurenemist ja vähendada süsiniku tsükli destabiliseerimisest tulenevaid kliimariske.
Süsinikuringi diagramm. Mustad numbrid näitavad, kui palju süsinikku on igas etapis talletatud miljardites tonnides ("GtC" tähendab gigatonni süsinikku ja need arvud on registreeritud umbes 2004. aastal). Lillad numbrid näitavad, kui palju süsinikku liigub igal aastal iga etapi vahel. Selles diagrammis määratletud setted ei sisalda ~70 miljonit GtC karbonaatkivist ja kerogeenist (muud orgaanilised ladestumised).
Kokkuvõte
Süsinikuringlus on protsess, mille käigus süsinik ringleb läbi ökosüsteemi. Süsiniku kontsentratsioon elusaines (18%) on peaaegu 100 korda suurem kui selle kontsentratsioon maapõues (0,19%). Seega võtavad elusolendid süsinikku oma mitteelulisest keskkonnast. Et elu saaks jätkuda, tuleb see süsinik ringlusse võtta. Vaata diagrammi, et saada üksikasjalik ülevaade süsiniku ringlusest. Üks näide süsinikuringe teekonnast selles tsüklis on see, et taimed võtavad atmosfääris leiduvat süsinikdioksiidi vastu ja kasutavad seda fotosünteesi käigus, et toota suhkruid, mida taim kasutab energia saamiseks. Kui taim sureb, laguneb see ja taimedesse talletatud süsinik muutub miljonite aastate jooksul kivisöeks (fossiilseks kütuseks). Sütt põletatakse ja sellest eraldub süsinikdioksiid, mis satub atmosfääri.
Praegu on süsinikuringe ja inimtegevuse mõju sellele suur teema rahvusvahelistes uudistes. Fossiilkütused on taastumatu ressurss, mis tähendab, et neid ei saa kergesti asendada. Meie fossiilkütuste kasutamine on alates 1900. aastast iga 20 aasta järel peaaegu kahekordistunud. See süsinikdioksiidi eraldumine aitab kaasa kasvuhooneefekti ja happevihmade tekkimisele.
Süsinikuringe avastasid Joseph Priestley ja Antoine Lavoisier ning neid populariseeris Humphry Davy.
Seotud leheküljed
- Orbiidil olev süsiniku vaatluskeskus
- veeringe
- lämmastiktsükkel
Küsimused ja vastused
K: Mis on süsinikuringlus?
V: Süsinikuringlus on viis, kuidas süsinikku Maal talletatakse ja asendatakse. See hõlmab nii sadu miljoneid aastaid kestvaid kui ka igal aastal toimuvaid protsesse.
K: Millised on peamised viisid, kuidas süsinik satub süsinikuringesse?
V: Süsinik satub süsinikuringesse peamiselt vulkaanide ja fossiilsete kütuste, nagu kivisüsi ja gaas, põletamise kaudu. Viimase aja jooksul on inimesed fossiilkütuste põletamisel lisanud õhku umbes sada korda rohkem CO2 kui vulkaanid.
K: Kuidas eemaldatakse CO2 atmosfäärist fotosünteesi teel?
V: Elusorganismide fotosüntees eemaldab CO2 atmosfäärist, võttes seda energiatootmiseks sisse. Osa sellest vabaneb, kui nad surevad ja lagunevad, kuid osa sellest ka mattub settekivimites.
K: Kuidas aitab ilmastikumuutus kivimeid lahustada?
V: Vihmaga toimuv ilmastikupuhastus pesta välja CO2 lahjendatud süsihappena, mis seejärel reageerib kivimiga, aidates seda lahustada ja hävitada. See protsess päädib ka sademetena, mis aitab tsüklit lõpule viia.
K: Kus veel CO2 lahustub?
V: Osa CO2-dest lahustub ka ookeanides, kus see võib jääda pikaks ajaks, enne kui see uuesti atmosfääri eraldub või muutub osaks settekivimitest.
K: Kui palju rohkem CO2 on inimesed õhku lisanud võrreldes vulkaanidega?
V: Iga tonni CO2 kohta, mida vulkaanid on õhku lisanud, on inimesed viimase saja aasta jooksul põletamise teel lisanud õhku umbes 100 tonni CO2.
K: Mis on suur tarbija atmosfääri süsihappegaasi, mis on oluline kivimite lahustamiseks ?
V: Ilmastikust pärit süsinikdioksiidi suur tarbija on kivimite lahustamiseks vajalik süsinikdioksiid.
Otsige