碳元素主要以什么形式參與碳循環?碳循環的基本過程是?碳元素主要以什么形式參與碳循環? 以二氧化碳(CO?)形式參與循環。 碳元素的拉丁文名稱Carbonium來自Carbon一詞,就是“煤”的意思,它首次出現在1787年由拉瓦錫等人編著的《化學命名法》一書中。
碳元素是構成生命的基礎,碳元素循環是生態系統中十分重要的循環,其循環主要是以二氧化碳的形式隨大氣環流在全球范圍流動。
二氧化碳氣體是大氣組成的一部分,在自然界中含量豐富,其產生途徑主要有以下幾種:
(1)有機物在分解、發酵、腐爛、變質的過程中都可釋放出CO?。
(2)石油、石臘、煤炭、天然氣燃燒過程中,也要釋放出CO?。
(4)所有糞便、腐植酸在發酵,熟化的過程中也能釋放出CO?。
(5)所有動物在呼吸過程中,都要吸氧氣吐出CO?。
碳是人類接觸到的最早的元素之一,也是人類利用得最早的元素之一。從人類在地球上出現以后,就和碳有了接觸,由于閃電使木材燃燒后殘留下來木炭,動物被燒死以后,便會剩下骨碳,人類在學會了怎樣引火以后,碳就成為人類永久的“伙伴”了,所以碳在古代就已經是被人知道的元素。
發現碳的精確日期是不可能查清楚的,從法國化學家拉瓦錫1789年編制的《元素表》中可以看出,碳首先是作為元素出現的。
碳在古代的燃素理論的發展過程中起了重要的作用,根據這種理論,碳在那時不是以一種元素的形式出現的而是一種純粹的燃素,由于研究煤和其它化學物質的燃燒,拉瓦錫首先指出碳是一種元素。
碳在自然界中存在有多種同素異形體──金剛石、石墨、石墨烯,碳納米管,C60,六方晶系隕石鉆石(藍絲黛爾石)。拉瓦錫做了燃燒金剛石和石墨的實驗后,確定這兩種物質燃燒都產生了CO?,因而得出結論,即金剛石和石墨中含有相同的“基礎”,稱為碳。
碳循環的基本過程
自然界碳循環的基本過程如下:
大氣中的二氧化碳被陸地和海洋中的植物吸收
通過生物或地質過程以及人類活動
以二氧化碳的形式返回大氣中
綠色植物從空氣中獲得二氧化碳
經過光合作用轉化為葡萄糖
再綜合成為植物體的碳化合物
經過食物鏈的傳遞,成為動物體的碳化合物
植物和動物的呼吸作用把攝入體內的一部分碳轉化為二氧化碳釋放入大氣
另一部分則構成生物的機體或在機體內貯存。動、植物死后,殘體中的碳,通過微生物的分解作用也成為二氧化碳而最終排入大氣。
大氣中的二氧化碳這樣循環一次約需20年。
碳循環含義:
碳循環,是指碳元素在自然界的循環狀態,生物圈中的碳循環主要表現在綠色植物從空氣中吸收二氧化碳,經光合作用轉化為葡萄糖,并放出氧氣。
自然界碳循環的基本過程如下:大氣中的二氧化碳(CO2)被陸地和海洋中的植物吸收,然后通過生物或地質過程以及人類活動,又以二氧化碳的形式返回大氣中。 綠色植物從空氣中獲得二氧化碳,經過光合作用轉化為葡萄糖,再綜合成為植物體的碳化合物,經過食物鏈的傳遞,成為動物體的碳化合物。植物和動物的呼吸作用把攝入體內的一部分碳轉化為二氧化碳釋放入大氣,另一部分則構成生物的機體或在機體內貯存。動、植物死后,殘體中的碳,通過微生物的分解作用也成為二氧化碳而最終排入大氣。大氣中的二氧化碳這樣循環一次約需20年。
一部分(約千分之一)動、植物殘體在被分解之前即被沉積物所掩埋而成為有機沉積物。這些沉積物經過悠長的年代,在熱能和壓力作用下轉變成礦物燃料──煤、石油和天然氣等。當它們在風化過程中或作為燃料燃燒時,其中的碳氧化成為二氧化碳排入大氣。人類消耗大量礦物燃料對碳循環發生重大影響。
一方面沉積巖中的碳因自然和人為的各種化學作用分解后進入大氣和海洋;另一方面生物體死亡以及其他各種含碳物質又不停地以沉積物的形式返回地殼中,由此構成了全球碳循環的一部分。碳的生物循環雖然對地球的環境有著很大的影響,但是從以百萬年計的地質時間上來看,緩慢變化的碳的地球化學大循環才是地球環境最主要的控制因素。 人類燃燒礦物燃料以獲得能量時,產生大量的二氧化碳。從1949年到1969年,由于燃燒礦物燃料以及其他工業活動,二氧化碳的生成量估計每年增加4.8%。其結果是大氣中二氧化碳濃度升高。這樣就破壞了自然界原有的平衡,可能導致氣候異常。礦物燃料燃燒生成并排入大氣的二氧化碳有一小部分可被海水溶解,但海水中溶解態二氧化碳的增加又會引起海水中酸堿平衡和碳酸鹽溶解平衡的變化。
礦物燃料的不完全燃燒會產生少量的一氧化碳。自然過程也會產生一氧化碳。一氧化碳在大氣中存留時間很短,主要是被土壤中的微生物所吸收,也可通過一系列化學或光化學反應轉化為二氧化碳。