碳的生物化学地球循环

碳的生物化学地球循环

一、碳元素及其同位素

C12（98.9%）C13（1.1%）C14（1.2*10^-10%）

C13 稳定同位素C14放射同位素

二、什么是生物地球化学循环？

地球系统：大气圈、生物圈、水圈、地圈和人类构成的相互作用的系统。

生物地球化学循环: these cycles of chemical elements through the atmosphere, lithosphere, hydrosphere, and biosphere are called biogeophy chemical cycles

Reservoirs:

1.Source-源

2.Sink-汇

3.Flux-通量

4.库

⇨地球全层结构和各个圈层的相互影响

→实例：造山运动如青藏高原的隆升导致的物质“源-汇”效应

白垩纪（约1.35亿年到6500万年前）

【长江的浑浊物质中绝大多数来自于金沙江】

→汇：长江入海口

三、碳循环的重要性

1.碳是生物体的中央部分

2.碳循环造就了适宜居住的环境

3.是全球生物地球化学循环的主体线索

4.人类活动改变了原来的碳循环——温室效应

→碳循环的关键反映

1.光合作用（photosynthesis）

2.呼吸作用（respiration）——aerobic decay （呼吸和燃烧）& anaerobic decay

（复杂化合物的形成——白垩纪和侏罗纪）

四、碳库和大气中的CO2

最大的碳库是地球表层的沉积物和沉积岩（通常不与大气交换）。

大气中碳的最主要形势是CO2，此外陆地生物存贮的碳量也非常大。

→因此，海洋、陆地和沉积库中碳量的小变化能够引起大气中碳量的大变化。

The dissolved inorganic carbon (DIC) in the ocean is by far the largest, active C pool. 五、carbon cycle flux

⇨slow flux and quick flux

六、生物泵的概念

在海洋的额垂直方向上，有上而下

1.Solubility pump-大气中CO2溶解到海水表面

2.Physical pump-海水表面物理混合作用使得碳酸氢根向海洋中扩散和传递

3.Biological pump-光合作用与呼吸作用是碳在有机和无机间转换。

七、CO2含量随纬度变化

南半球浓度波动振幅较小，而南半球要小得多。【南半球以海洋为主】

八、两类人类活动对CO2的影响

1.燃烧化石燃料

2.森林砍伐和农业活动（焚烧）

九、Suess效应或工业效应(Hans Suess，1950)

a)• 化石燃料的燃烧至~ 1890年已造成大气中的12CO2增加

b)• 有效稀释14C/12C比值至~2%

c)• 1890树木被用来作为校正标准并可修正至1950年的蜕变。

十、大气二氧化碳含量的变化趋势

1.全球人口的增长状况

2.能源结构类型及消费水平

3.土地利用状况

4.对全球碳循环了解的深度

→无论采取什么方式，co2 含量都将比19世纪翻一番，引起重大的生态变化。

增加的生态影响

I.温室效应（就全球范围而言）

II.海平面上升

⇨全球变暖：行动还是等待？（《科学通报》）

十一、相关课题

1．气候变化的地球轨道理论

2．全球变暖转冷的可能驱动机制