碳循环

碳循环是碳在地球生物圈、土壤圈、地圈、水圈和大气圈之间进行交换的生物地球化学循环。 碳是生物化合物的主要成分，也是许多矿物如石灰石的主要成分。 与氮循环和水循环一起，碳循环包括一系列事件，这些事件对于使地球能够维持生命至关重要。 它描述了碳在整个生物圈中被回收和再利用时的运动，以及碳封存到碳汇和从碳汇释放的长期过程。 目前，陆地和海洋中的碳汇每年约占人为碳排放量的四分之一。

许多世纪以来，人类通过改变土地利用，以及最近从地圈中工业规模开采化石碳（煤炭、石油和天然气开采以及水泥制造），扰乱了生物碳循环。 到 2020 年，大气中的二氧化碳比工业化前水平增加了近 52%，迫使太阳对大气和地球表面的加热增加。 由于溶解的二氧化碳、碳酸和其他化合物，增加的二氧化碳还使海洋表面的酸度增加了约 30%，并从根本上改变了海洋化学。 大部分化石碳是在过去半个世纪中开采出来的，而且开采率继续迅速上升，导致了人为造成的气候变化。 由于地球系统巨大而有限的惯性，对碳循环和对人类文明至关重要的生物圈的xxx影响仍将展开。

碳循环首先由 Antoine Lavoisier 和 Joseph Priestley 描述，并由 Humphry Davy 推广。 全球碳循环现在通常分为以下通过交换途径相互连接的主要碳库：

• 气氛
• 陆地生物圈
• 海洋，包括溶解的无机碳以及生物和非生物海洋生物群
• 沉积物，包括化石燃料、淡水系统和非生命有机材料。
• 地球内部（地幔和地壳）。 这些碳储存通过地质过程与其他成分相互作用。

储层之间的碳交换是各种化学、物理、地质和生物过程的结果。 海洋包含地球表面附近xxx的活性碳库。大气、海洋、陆地生态系统和沉积物之间的碳自然流动相当平衡； 因此，在没有人为影响的情况下，碳含量将大致稳定。

地球大气中的碳主要以两种形式存在：二氧化碳和甲烷。 这两种气体都吸收并保留大气中的热量，并对温室效应负有部分责任。 与二氧化碳相比，甲烷每单位体积产生更大的温室效应，但它的浓度比二氧化碳低得多，而且比二氧化碳更短暂，这使得二氧化碳成为两者中更重要的温室气体。

二氧化碳主要通过光合作用从大气中去除，并进入陆地和海洋生物圈。 二氧化碳还直接从大气中溶解到水体（海洋、湖泊等）中，并随着雨滴从大气中落下而溶解在降水中。 当溶解在水中时，二氧化碳与水分子发生反应并形成碳酸，从而导致海洋酸度升高。 然后它可以通过风化被岩石吸收。 它还可以酸化它接触到的其他表面或被冲入海洋。

截至 2020 年，过去两个世纪的人类活动使大气中的碳含量增加了近 50%，主要以二氧化碳的形式存在，这既通过改变生态系统从大气中提取二氧化碳的能力，又通过排放 直接，例如，通过燃烧化石燃料和制造混凝土。

在遥远的未来（2 到 30 亿年），由于太阳随着年龄的增长而发生的预期变化，二氧化碳通过碳酸盐-硅酸盐循环被吸收到土壤中的速度可能会增加。 预期的太阳光度增加可能会加快地表风化的速度。 这最终将导致大气中的大部分二氧化碳以碳酸盐的形式被挤压到地壳中。 一旦大气中的二氧化碳浓度低于大约百万分之 50（不同物种的容忍度不同），C3 光合作用将不再可能。