Hiilen kiertokulku
Hiilen kierto on tapa, jolla hiili varastoituu ja vaihtuu maapallolla. Jotkin tärkeimmistä tapahtumista kestävät satoja miljoonia vuosia, toiset tapahtuvat vuosittain.
Hiili pääsee hiilenkiertoon pääasiassa tulivuorten ja fossiilisten polttoaineiden, kuten hiilen ja kaasun, polton kautta. Suurimman osan historiasta tulivuoret olivat hiilenkierron suurin hiililähde, mutta viimeisen sadan vuoden aikana fossiilisia polttoaineita polttavat ihmiset ovat lisänneet ilmaan noin sata kertaa enemmän hiilidioksidia kuin tulivuoret. Toisin sanoen jokaista tulivuorten ilmaan lisäämää hiilidioksiditonnia kohden ihmiset ovat lisänneet ilmaan noin 100 tonnia hiilidioksidia.
Hiili poistuu ilmakehästä pääasiassa elävien organismien fotosynteesin avulla. Osa tästä vapautuu, kun ne kuolevat ja hajoavat, mutta osa hautautuu sedimentteihin. Tämä näkyy kuvassa. Sedimentti muuttuu kiveksi, ja juuri karbonaattikivet, kuten kalkkikivi, sisältävät nyt kiinteää hiilidioksidia. Osa kasveista peräisin olevasta hiilestä päätyy myös maaperään, jossa se voi säilyä pitkään ennen hajoamistaan.
Toinen prosessi poistaa CO2:n ilmasta. Sateiden aiheuttama sääilmiö huuhtoo CO2:n pois laimeana hiilihappona. Tämä reagoi kiven kanssa ja auttaa liuottamaan ja tuhoamaan sitä. Myös tämä päätyy sedimentiksi.
"Säätila kuluttaa paljon ilmakehän hiilidioksidia, joka on välttämätön kivien liuottamiseen".
Osa hiilidioksidista liukenee myös mereen. Tällä hetkellä valtameret ottavat vuosittain enemmän hiilidioksidia kuin ne vapauttavat. Tämä kuitenkin tekee valtameristä happamampia.
Hiilivarastot sedimenttikivissä ovat paljon suuremmat kuin ilmakehän hiilidioksidipitoisuus (tätä ei ole esitetty kaaviossa). Lopulta se palaa ilmaan, kun valtamerilaatat vajoavat mannerlaattatektoniikassa. Lauttarajojen reunoilla (ja joissakin muissa paikoissa) muodostuu tulivuoria, jotka erittävät hiilidioksidia. Näin kiertokulku saadaan päätökseen.
Kaavio hiilen kiertokulusta. Mustat numerot osoittavat, kuinka paljon hiiltä on varastoitunut kussakin vaiheessa miljardeina tonneina ("GtC" tarkoittaa gigatonnia hiiltä, ja luvut on kirjattu noin vuonna 2004). Violetit numerot osoittavat, kuinka paljon hiiltä liikkuu vuosittain kunkin vaiheen välillä. Tässä kaaviossa määritellyt sedimentit eivät sisällä noin 70 miljoonaa GtC:tä karbonaattikiveä ja kerogeeniä (muita orgaanisia kerrostumia).
Yhteenveto
Hiilen kiertokulku on prosessi, jossa hiiltä kierrätetään ekosysteemissä. Hiilen pitoisuus elävässä aineessa (18 %) on lähes 100 kertaa suurempi kuin sen pitoisuus maapallossa (0,19 %). Elävät olennot siis ottavat hiiltä elottomasta ympäristöstään. Jotta elämä voisi jatkua, tämä hiili on kierrätettävä. Hiilen kiertokulkua voi tarkastella yksityiskohtaisesti kaaviossa. Esimerkki hiilen kulkureitistä kiertokulussa on, että kasvit imevät ilmakehän hiilidioksidia ja käyttävät sitä fotosynteesissä tuottaakseen sokereita, jotka kasvi käyttää energiaksi. Kun kasvi kuolee, se hajoaa, ja kasviin varastoitunut hiili muuttuu miljoonien vuosien kuluessa hiileksi (fossiiliseksi polttoaineeksi). Hiili poltetaan ja siitä vapautuu hiilidioksidia, joka päätyy ilmakehään.
Hiilen kiertokulku ja se, miten ihmisen toiminta vaikuttaa siihen, on tällä hetkellä suuri aihe kansainvälisissä uutisissa. Fossiiliset polttoaineet ovat uusiutumaton luonnonvara, mikä tarkoittaa, että niitä ei voida korvata helposti. Fossiilisten polttoaineiden käyttö on lähes kaksinkertaistunut joka 20. vuosi vuodesta 1900 lähtien. Tämä hiilidioksidin vapautuminen edistää kasvihuoneilmiötä ja happamia sateita.
Hiilen kierron löysivät Joseph Priestley ja Antoine Lavoisier, ja Humphry Davy teki sen tunnetuksi.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Kiertoradalla oleva hiilen observatorio
- veden kiertokulku
- typen kierto
Kysymyksiä ja vastauksia
Kysymys: Mikä on hiilen kiertokulku?
V: Hiilen kierto on tapa, jolla hiili varastoituu ja vaihtuu maapallolla. Siihen kuuluu prosesseja, jotka kestävät satoja miljoonia vuosia, sekä prosesseja, jotka tapahtuvat vuosittain.
K: Mitkä ovat tärkeimmät tavat, joilla hiili pääsee hiilenkiertoon?
V: Hiilen päätyminen hiilenkiertoon tapahtuu pääasiassa tulivuorenpurkausten ja fossiilisten polttoaineiden, kuten hiilen ja kaasun, polton kautta. Lähihistoriassa fossiilisia polttoaineita polttavat ihmiset ovat lisänneet ilmaan noin sata kertaa enemmän hiilidioksidia kuin tulivuoret.
Kysymys: Miten fotosynteesi poistaa hiilidioksidia ilmakehästä?
V: Elävien organismien suorittama fotosynteesi poistaa CO2:ta ilmakehästä ottamalla sitä talteen energiantuotantoa varten. Osa tästä vapautuu, kun ne kuolevat ja hajoavat, mutta osa myös hautautuu sedimenttikiviin.
Kysymys: Miten sään vaikutuksesta kivet liukenevat?
V: Sateiden aiheuttama säätely huuhtoo hiilidioksidia laimeana hiilihappona, joka reagoi kiven kanssa ja auttaa liuottamaan ja tuhoamaan sitä. Tämä prosessi päätyy myös sedimentiksi, joka auttaa täydentämään kiertokulkua.
Kysymys: Mistä muualta hiilidioksidia liukenee?
V: Osa hiilidioksidista liukenee myös valtameriin, joissa se voi viipyä pitkiä aikoja, ennen kuin se vapautuu takaisin ilmakehään tai tulee osaksi sedimenttikiveä.
K: Kuinka paljon enemmän CO2:ta on lisätty ilmaan ihmisten toimesta verrattuna tulivuoreen?
V: Jokaista tulivuorten ilmaan lisäämää hiilidioksiditonnia kohden ihmiset ovat lisänneet ilmaan noin 100 tonnia hiilidioksidia polttamalla sitä viimeisten sadan vuoden aikana.
Kysymys: Mikä on ilmakehän hiilidioksidin suurkuluttaja, joka on välttämätön kivien liuottamisessa ?
V: Säätila on ilmakehän hiilidioksidin suurkuluttaja, joka on välttämätön kivien liuottamisessa.
