Làm thế nào để bạn bổ sung Carbon trong một ngày?

Có một số loại nguyên tử có thể là một phần của thực vật vào một ngày nào đó, một con vật vào ngày hôm sau và sau đó di chuyển về phía hạ lưu như một phần của nước sông vào ngày hôm sau. Những nguyên tử này có thể là một phần của cả sinh vật sống như thực vật và động vật, cũng như những vật không sống như nước, không khí và thậm chí cả đá. Các nguyên tử giống nhau được tái chế lặp đi lặp lại ở các phần khác nhau của Trái đất. Loại chu trình nguyên tử giữa vật sống và vật không sống được gọi là chu trình sinh địa hóa

Tất cả các nguyên tử đang xây dựng nên các sinh vật sống là một phần của các chu trình sinh địa hóa. Phổ biến nhất trong số này là các chu trình carbon và nitơ

Các nguyên tử carbon và nitơ cực nhỏ có thể di chuyển khắp hành tinh thông qua các chu trình này. Ví dụ, một nguyên tử carbon được hấp thụ từ không khí vào nước biển, nơi nó được sử dụng bởi các sinh vật phù du nhỏ đang thực hiện quá trình quang hợp để lấy chất dinh dưỡng mà chúng cần. Có khả năng nguyên tử carbon nhỏ này trở thành một phần của bộ xương sinh vật phù du, hoặc một phần bộ xương của động vật lớn hơn ăn nó, và sau đó là một phần của đá trầm tích khi các sinh vật sống chết và chỉ còn lại xương. Carbon là một phần của đá và nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, than đá và khí đốt tự nhiên có thể bị giữ cách xa phần còn lại của chu trình carbon trong một thời gian dài. Những nơi lưu trữ lâu dài này được gọi là "chìm". Khi nhiên liệu hóa thạch bị đốt cháy, carbon có trong lòng đất được đưa vào không khí dưới dạng carbon dioxide, một loại khí nhà kính

Gần đây, con người đã gây ra những chu trình sinh địa hóa này để thay đổi. Khi chúng ta chặt phá rừng, xây dựng nhiều nhà máy hơn và lái nhiều ô tô đốt nhiên liệu hóa thạch hơn, cách mà carbon và nitơ di chuyển quanh Trái đất sẽ thay đổi. Những thay đổi này làm tăng thêm nhiều khí nhà kính trong bầu khí quyển của chúng ta và điều này gây ra biến đổi khí hậu

Chu trình cacbon

Nguyên tố carbon là một phần của nước biển, khí quyển, đá như đá vôi và than đá, đất cũng như tất cả các sinh vật sống. Trên hành tinh năng động của chúng ta, carbon có thể di chuyển từ một trong những lĩnh vực này sang lĩnh vực khác như là một phần của chu trình carbon

• Carbon di chuyển từ khí quyển đến thực vật. Trong khí quyển, carbon được gắn với oxy trong một loại khí gọi là carbon dioxide (CO2). Thông qua quá trình quang hợp, carbon dioxide được lấy từ không khí để tạo ra thức ăn làm từ carbon cho sự phát triển của thực vật
• Cacbon di chuyển từ thực vật sang động vật. Thông qua chuỗi thức ăn, carbon trong thực vật di chuyển đến động vật ăn chúng. Động vật ăn động vật khác cũng lấy carbon từ thức ăn của chúng
• Carbon di chuyển từ thực vật và động vật vào đất. Khi thực vật và động vật chết đi, cơ thể, gỗ và lá của chúng phân hủy mang theo carbon vào lòng đất. Một số bị chôn vùi và sẽ trở thành nhiên liệu hóa thạch trong hàng triệu triệu năm nữa
• Carbon di chuyển từ các sinh vật sống vào bầu khí quyển. Mỗi lần bạn thở ra, bạn đang giải phóng khí carbon dioxide (CO2) vào bầu khí quyển. Động vật và thực vật cần loại bỏ khí carbon dioxide thông qua một quá trình gọi là hô hấp
• Carbon di chuyển từ nhiên liệu hóa thạch vào khí quyển khi nhiên liệu bị đốt cháy. Khi con người đốt nhiên liệu hóa thạch cho các nhà máy điện, nhà máy điện, ô tô và xe tải, phần lớn carbon nhanh chóng đi vào khí quyển dưới dạng khí carbon dioxide. Mỗi năm, 5,5 tỷ tấn carbon thải ra do đốt nhiên liệu hóa thạch. Trong số lượng lớn này, 3. 3 tỷ tấn tồn tại trong bầu khí quyển. Hầu hết phần còn lại trở nên hòa tan trong nước biển
• Carbon di chuyển từ bầu khí quyển đến các đại dương. Các đại dương và các vùng nước khác hấp thụ một số carbon từ khí quyển. Cacbon hòa tan vào nước

Carbon dioxide là khí nhà kính và giữ nhiệt trong khí quyển. Không có nó và các loại khí nhà kính khác, Trái đất sẽ là một thế giới băng giá. Nhưng kể từ khi bắt đầu cuộc Cách mạng Công nghiệp khoảng 150 năm trước, con người đã đốt cháy quá nhiều nhiên liệu và thải ra quá nhiều khí carbon dioxide vào không khí khiến khí hậu toàn cầu đã tăng lên hơn một độ F. Bầu khí quyển đã không chứa nhiều carbon như vậy trong ít nhất 420.000 năm theo dữ liệu từ lõi băng. Sự gia tăng gần đây về lượng khí nhà kính như carbon dioxide đang có tác động đáng kể đến sự nóng lên của hành tinh chúng ta

Carbon cũng di chuyển qua hành tinh của chúng ta trong thời gian dài hơn. Ví dụ, qua hàng triệu năm phong hóa đá trên đất liền có thể thêm carbon vào nước bề mặt, cuối cùng sẽ chảy ra đại dương. Theo quy mô thời gian dài, carbon được loại bỏ khỏi nước biển khi vỏ và xương của động vật biển và sinh vật phù du thu thập dưới đáy biển. Những vỏ và xương này được làm bằng đá vôi, có chứa carbon. Khi chúng lắng đọng dưới đáy biển, carbon được lưu trữ từ phần còn lại của chu trình carbon trong một khoảng thời gian. Lượng đá vôi lắng đọng trong đại dương phần nào phụ thuộc vào lượng các đại dương nông, nhiệt đới, ấm áp trên hành tinh vì đây là nơi sinh sống của các sinh vật sản xuất đá vôi như san hô. Carbon có thể được giải phóng trở lại khí quyển nếu đá vôi tan chảy hoặc bị biến chất trong đới hút chìm

Chu trình Nitơ

Nitơ là một nguyên tố được tìm thấy trong cả phần sống trên hành tinh của chúng ta và các phần vô cơ của hệ thống Trái đất. Nitơ di chuyển chậm qua chu trình và được lưu trữ trong các bể chứa như khí quyển, sinh vật sống, đất và đại dương trên đường đi

Hầu hết nitơ trên Trái đất nằm trong khí quyển. Khoảng 80% phân tử trong bầu khí quyển của Trái đất được tạo thành từ hai nguyên tử nitơ liên kết với nhau (N2). Tất cả thực vật và động vật đều cần nitơ để tạo ra axit amin, protein và DNA, nhưng nitơ trong khí quyển không ở dạng mà chúng có thể sử dụng. Các phân tử nitơ trong khí quyển có thể trở nên hữu dụng đối với các sinh vật sống khi chúng bị phá vỡ do sét đánh hoặc hỏa hoạn, do một số loại vi khuẩn hoặc vi khuẩn có liên quan đến cây họ đậu. Các loại thực vật khác lấy nitơ mà chúng cần từ đất hoặc nước mà chúng sống chủ yếu ở dạng nitrat vô cơ (NO3-). Nitơ là một yếu tố hạn chế cho sự phát triển của thực vật. Động vật lấy nitơ cần thiết bằng cách tiêu thụ thực vật hoặc động vật khác có chứa các phân tử hữu cơ bao gồm một phần nitơ. Khi các sinh vật chết, cơ thể của chúng bị phân hủy mang theo nitơ vào đất trên đất liền hoặc ra đại dương. Khi thực vật và động vật chết phân hủy, nitơ được chuyển đổi thành các dạng vô cơ như muối amoni (NH4+) bằng một quá trình gọi là khoáng hóa. Các muối amoni được hấp thụ vào đất sét trong đất và sau đó bị vi khuẩn biến đổi hóa học thành nitrit (NO2-) và sau đó là nitrat (NO3-). Nitrat là dạng thường được thực vật sử dụng. Nó dễ dàng hòa tan trong nước và bị rửa trôi khỏi hệ thống đất. Nitrat hòa tan có thể được một số vi khuẩn đưa trở lại khí quyển thông qua một quá trình gọi là khử nitrat

Một số hành động của con người đang gây ra những thay đổi đối với chu trình nitơ và lượng nitơ được lưu trữ trong các hồ chứa. Việc sử dụng phân bón giàu nitơ có thể gây ra tải chất dinh dưỡng ở các tuyến đường thủy gần đó vì nitrat từ phân bón rửa trôi vào suối và ao. Nồng độ nitrat tăng khiến thực vật phát triển nhanh chóng cho đến khi chúng sử dụng hết nguồn cung cấp nitrat và chết. Số lượng động vật ăn cỏ sẽ tăng lên khi nguồn cung cấp thực vật tăng lên và sau đó động vật ăn cỏ sẽ không có nguồn thức ăn khi thực vật chết. Bằng cách này, những thay đổi trong việc cung cấp chất dinh dưỡng sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ chuỗi thức ăn. Ngoài ra, con người đang thay đổi chu trình nitơ bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch và rừng, giải phóng nhiều dạng nitơ rắn khác nhau. Canh tác cũng ảnh hưởng đến chu trình nitơ. Chất thải liên quan đến chăn nuôi gia súc giải phóng một lượng lớn nitơ vào đất và nước. Theo cách tương tự, nước thải thải thêm nitơ vào đất và nước

Nitơ và ô nhiễm không khí

Một đám sương mù khó coi, có thể nhìn thấy từ Phòng thí nghiệm Mesa của NCAR, bao trùm Thung lũng Boulder

UCAR

Oxit nitric (NO) và nitơ điôxit (NO2) được gọi chung là oxit nitơ. Những oxit nitơ này góp phần gây ra vấn đề ô nhiễm không khí, đóng vai trò trong việc hình thành cả sương mù và mưa axit. Chúng được giải phóng vào bầu khí quyển của Trái đất bằng cả nguồn tự nhiên và do con người tạo ra

Oxit nitric là chất khí không màu, dễ cháy, có mùi nhẹ. Nitrogen dioxide là một loại khí màu đỏ cam đậm, độc nhưng không bắt lửa. Nó, cùng với sol khí, là nguyên nhân tạo nên màu nâu đỏ của sương mù. Ở nồng độ cao, nó có độc tính cao và có thể gây tổn thương phổi nghiêm trọng. Nitrogen dioxide là một tác nhân oxy hóa mạnh, và do đó rất dễ phản ứng với các hợp chất khác

Các nhà khoa học ước tính rằng từ 20 đến 90 triệu tấn oxit nitơ được sản xuất tự nhiên mỗi năm từ các nguồn như núi lửa, đại dương, phân rã sinh học và sét đánh. Các hoạt động của con người bổ sung thêm 24 triệu tấn oxit nitơ vào bầu khí quyển của chúng ta hàng năm

Cả NO và NO2 đều được hình thành trong quá trình đốt cháy ở nhiệt độ cao trong khí quyển, khi oxy kết hợp với nitơ. Khí thải của ô tô và xe tải là nguồn chính của các oxit nitơ, cũng như khí thải từ các nhà máy phát điện. Khí thải ô tô có nhiều NO hơn NO2, nhưng một khi NO được thải vào khí quyển, nó nhanh chóng kết hợp với oxy trong không khí để tạo thành NO2

Các oxit nitơ ít nhất chịu trách nhiệm một phần cho một số loại ô nhiễm không khí. Nitrogen dioxide cho màu của nó thành sương mù màu nâu đỏ mà chúng ta gọi là sương khói. Sự quang phân ly của nitơ điôxit bởi ánh sáng mặt trời tạo ra oxit nitric và ôzôn trong tầng đối lưu, là một thành phần khác của sương mù. Một loạt các phản ứng hóa học biến đổi Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) thành các chất kết hợp với nitơ điôxít để tạo ra PAN (Peroxyacytyl nitrat), một nguyên tố khác trong sương mù. Nitrogen dioxide trong không khí cũng phản ứng với hơi nước để tạo thành axit nitric, một trong những loại axit trong mưa axit. Nồng độ oxit nitric trong không khí không bị ô nhiễm là khoảng 0. 01 trang/phút. Trong sương khói, nồng độ tăng gấp 20 lần đến khoảng 0. 2 trang/phút

Mặc dù các oxit nitơ đã đạt được sự phân biệt rõ ràng là chất gây ô nhiễm, nhưng chúng cũng được sử dụng một cách có lợi trong một số quy trình công nghiệp. Oxit nitric được sản xuất trên quy mô lớn và sau đó được sử dụng để tạo ra axit nitric (HNO3). Để tạo ra oxit nitric cho mục đích công nghiệp, các nhà hóa học kết hợp amoniac (NH3) với oxy (O2), giải phóng nước (H2O) dưới dạng sản phẩm phụ. Các hợp chất nitơ có nguồn gốc từ axit nitric được sử dụng để tạo ra phân bón hóa học, chất nổ và các chất hữu ích khác

Một người tạo ra bao nhiêu carbon trong một ngày?

Có thể tạo ra carbon?

5 nguồn carbon là gì?

3 cách carbon được thêm vào bầu khí quyển là gì?