碳迴圈

　　自然界碳迴圈的基本過程如下：大氣中的二氧化碳（CO₂）被陸地和海洋中的植物吸收，然後通過生物或地質過程以及人類活動，又以二氧化碳的形式返回大氣中。自然界中碳的分佈、碳的流動和交換見表1和表2。

表1　自然界中碳的分佈（以碳計，百萬噸）

表2　碳的流動和交換（以碳計，百萬噸/年）

　　有機體和大氣之間的碳循環　綠色植物從空氣中獲得二氧化碳，經過光合作用轉化為葡萄糖，再綜合成為植物體的碳化合物，經過食物鏈的傳遞，成為動物體的碳化合物。植物和動物的呼吸作用把攝入體內的一部分碳轉化為二氧化碳釋放入大氣，另一部分則構成生物的機體或在機體內貯存。動、植物死後，殘體中的碳，通過微生物的分解作用也成為二氧化碳而最終排入大氣。大氣中的二氧化碳這樣循環一次約需20年。

　　一部分（約千分之一）動、植物殘體在被分解之前即被沉積物所掩埋而成為有機沉積物。這些沉積物經過悠長的年代，在熱能和壓力作用下轉變成礦物燃料──煤、石油和天然氣等。當它們在風化過程中或作為燃料燃燒時，其中的碳氧化成為二氧化碳排入大氣。人類消耗大量礦物燃料對碳循環發生重大影響。

　　大氣和海洋之間的二氧化碳交換　二氧化碳可由大氣進入海水，也可由海水進入大氣。這種交換發生在氣和水的界面處，由於風和波浪的作用而加強。這兩個方向流動的二氧化碳量大致相等，大氣中二氧化碳量增多或減少，海洋吸收的二氧化碳量也隨之增多或減少。

　　碳質巖石的形成和分解　大氣中的二氧化碳溶解在雨水和地下水中成為碳酸，碳酸能把石灰巖變為可溶態的重碳酸鹽，並被河流輸送到海洋中。海水中的碳酸鹽和重碳酸鹽含量是飽和的，接納新輸入的碳酸鹽，便有等量的碳酸鹽沉積下來。通過不同的成巖過程，又形成為石灰巖、白雲石和碳質頁巖。在化學和物理作用（風化）下，這些巖石被破壞，所含的碳又以二氧化碳的形式釋放入大氣中。火山爆發也可使一部分有機碳和碳酸鹽中的碳再次加入碳的循環。碳質巖石的破壞，在短時期內對循環的影響雖不大，但對幾百萬年中碳量的平衡卻是重要的。

　　人類活動的幹預　人類燃燒礦物燃料以獲得能量時，產生大量的二氧化碳。從1949年到1969年，由於燃燒礦物燃料以及其他工業活動，二氧化碳的生成量估計每年增加4.8％。其結果是大氣中二氧化碳濃度升高。這樣就破壞瞭自然界原有的平衡，可能導致氣候異常。礦物燃料燃燒生成並排入大氣的二氧化碳有一小部分可被海水溶解，但海水中溶解態二氧化碳的增加又會引起海水中酸堿平衡和碳酸鹽溶解平衡的變化。

　　礦物燃料的不完全燃燒會產生少量的一氧化碳。自然過程也會產生一氧化碳。一氧化碳在大氣中存留時間很短，主要是被土壤中的微生物所吸收，也可通過一系列化學或光化學反應轉化為二氧化碳。

　　

參考書目

　W.Stumn，Global Chemical Cycles and Their Alternations by Man，Abakon Verlags-gcsellschaft，Berlin，1977.