碳元素主要以什么形式参与碳循环?碳循环的基本过程是?碳元素主要以什么形式参与碳循环? 以二氧化碳(CO?)形式参与循环。 碳元素的拉丁文名称Carbonium来自Carbon一词,就是“煤”的意思,它首次出现在1787年由拉瓦锡等人编著的《化学命名法》一书中。
碳元素是构成生命的基础,碳元素循环是生态系统中十分重要的循环,其循环主要是以二氧化碳的形式随大气环流在全球范围流动。
二氧化碳气体是大气组成的一部分,在自然界中含量丰富,其产生途径主要有以下几种:
(1)有机物在分解、发酵、腐烂、变质的过程中都可释放出CO?。
(2)石油、石腊、煤炭、天然气燃烧过程中,也要释放出CO?。
(4)所有粪便、腐植酸在发酵,熟化的过程中也能释放出CO?。
(5)所有动物在呼吸过程中,都要吸氧气吐出CO?。
碳是人类接触到的最早的元素之一,也是人类利用得最早的元素之一。从人类在地球上出现以后,就和碳有了接触,由于闪电使木材燃烧后残留下来木炭,动物被烧死以后,便会剩下骨碳,人类在学会了怎样引火以后,碳就成为人类永久的“伙伴”了,所以碳在古代就已经是被人知道的元素。
发现碳的精确日期是不可能查清楚的,从法国化学家拉瓦锡1789年编制的《元素表》中可以看出,碳首先是作为元素出现的。
碳在古代的燃素理论的发展过程中起了重要的作用,根据这种理论,碳在那时不是以一种元素的形式出现的而是一种纯粹的燃素,由于研究煤和其它化学物质的燃烧,拉瓦锡首先指出碳是一种元素。
碳在自然界中存在有多种同素异形体──金刚石、石墨、石墨烯,碳纳米管,C60,六方晶系陨石钻石(蓝丝黛尔石)。拉瓦锡做了燃烧金刚石和石墨的实验后,确定这两种物质燃烧都产生了CO?,因而得出结论,即金刚石和石墨中含有相同的“基础”,称为碳。
碳循环的基本过程
自然界碳循环的基本过程如下:
大气中的二氧化碳被陆地和海洋中的植物吸收
通过生物或地质过程以及人类活动
以二氧化碳的形式返回大气中
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。
碳循环含义:
碳循环,是指碳元素在自然界的循环状态,生物圈中的碳循环主要表现在绿色植物从空气中吸收二氧化碳,经光合作用转化为葡萄糖,并放出氧气。
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。 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。
一方面沉积岩中的碳因自然和人为的各种化学作用分解后进入大气和海洋;另一方面生物体死亡以及其他各种含碳物质又不停地以沉积物的形式返回地壳中,由此构成了全球碳循环的一部分。碳的生物循环虽然对地球的环境有着很大的影响,但是从以百万年计的地质时间上来看,缓慢变化的碳的地球化学大循环才是地球环境最主要的控制因素。 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。