炭素 循環 (炭素循環, 英語 : carbon cycle )은 地球上의 生物圈, 巖圈, 受權, 棄權 사이에서 行해지는 炭素의 生化學的인 循環이다.

炭素 循環은 地球 의 化學的 進化와 熱的 進化에 매우 重要한 役割을 한다. 炭素 는 水圈에 壓倒的으로 많이 存在하지만, 水圈에 存在하는 炭素보다는 棄權에 存在하는 炭素가 훨씬 더 重要한 意味를 가진다. 特히 地球 氣候 變動과 關聯하여 棄權을 中心으로 한 炭素의 供給과 除去는 매우 重要한 現代 科學의 話頭이다. 炭素는 棄權에서 主로 二酸化 炭素 의 形態로 存在한다. 二酸化 炭素는 脫炭素化(decarbonation) 過程에 이은 火山 噴出, 有機 炭素의 隆起, 化石 燃料의 燃燒, 浸蝕, 그리고 生命體의 呼吸 等에 依해 棄權으로 供給된다. 이 中에서 地質 時代 동안 가장 重要한 役割을 한 것은 火山 噴出에 依한 二酸化炭素의 發生이다.

地區契 環境의 炭素 循環 [ 編輯 ]

地區契 環境에서 炭素 循環은 棄權 , 지권 , 受權 , 生物圈 사이에서 이루어진다.

生物圈 內의 炭素 循環 [ 編輯 ]

生命體의 構成 成分인 炭素는 二酸化 炭素의 形態로 大氣 中에 存在하거나 물에 녹아 있다. 綠色 植物과 같은 生産者는 大氣나 물로부터 二酸化 炭素를 吸收하여 有機物을 生産한다. 이렇게 生産된 有機物의 一部는 生産者의 呼吸에 依해 分解되어 二酸化 炭素 形態로 大氣 中으로 돌아간다. 나머지 有機物은 生産者의 몸을 構成하는 成分으로 利用되어 먹이 사슬을 따라 消費者로 移動한다. 消費者에게 傳達한 有機物 속의 炭素는 消費者의 呼吸에 依해 二酸化 炭素 形態로 排出되어 大氣나 물로 돌아가며, 한便 植物의 落葉, 動物의 死體와 排泄物 속에 들어 있는 炭素는 곰팡이, 細菌과 같은 分解者에 依해 二酸化 炭素로 分解되어 大氣나 물로 돌아간다. 生物의 死體 中 分解되지 않은 有機物은 땅속이나 海底 等에 쌓여 堆積層을 이루고, 오랜 期間을 거쳐 石炭이나 石油와 같은 化石燃料로 變한다. 化石燃料는 人間에 依해 燃燒되어 二酸化炭素 形態로 다시 大氣 中으로 돌아간다. ^[1]

火山 噴出 [ 編輯 ]

炭素는 火山 噴出에 依해 巖石에서 除去되며, 二酸化 炭素의 形態로 棄權에 供給된다. 이러한 過程에 依한 炭素 循環은 主로 攝入臺 에서 發生한다. 海洋板의 上部를 덮고 있는 石灰巖 은 攝入臺에서 地球 內部로 沈降한 뒤 깊은 곳에서 높은 壓力과 熱에 依해 다른 硅酸鹽 鑛物 과 反應을 일으킴으로써 二酸化炭素를 排出한다. 이것은 此後에 火山 噴出을 통해 棄權으로 流入된다. 다음은 이 過程을 나타내는 化學 反應式이다.

• SiO ₂ + CaCO ₃ → CaSiO ₃ + CO ₂

有機 炭素의 隆起 [ 編輯 ]

過去 地質 時代에 堆積되어 地下 깊은 곳에 埋藏되어 있던 有機 炭素(生物體의 化石 )는 造山 運動 의 結果 指標로 隆起하기도 한다. 이러한 有機 炭素가 棄權의 酸素와 反應하여 酸化되면 棄權으로 二酸化 炭素가 流入된다. 이러한 事例를 통해 生物體가 地球 環境 變化에 깊숙히 介入되어 있음을 알 수 있다. 有機 炭素는 生物體의 遺骸이거나 副産物이기 때문이다.

炭素의 除去願 [ 編輯 ]

炭素는 硅酸鹽 鑛物이 化學的으로 風化될 때, 그리고 受權 에 溶解될 때, 그리고 生物의 光合成 에 依해 棄權에서 除去된다. 二酸化 炭素는 棄權과 受權의 접촉부에서 受權으로 直接 溶解되기도 하지만, 빗방울에 溶解된 다음 强首의 形態로 供給되기도 한다. 그보다 더 重要한 것은 硅酸鹽 鑛物의 風化와 沈澱에 依한 二酸化 炭素의 除去이다. 二酸化炭素가 溶解된 빗방울은 弱한 酸性을 띤다. 이것이 바다 가 아닌 大陸에 落下할 때 大陸의 巖石과 反應하여 金屬 이온 을 除去함으로써 巖石의 化學的 風化를 誘發한다. 二酸化 炭素가 녹은 빗방울은 칼슘 및 나트륨 (소듐)과 같은 이온을 巖石에서 除去하면서 中炭酸 이온(HCO ₃ ^- )이 된다. 中炭酸 이온은 바다에서 칼슘 이온과 反應하여 앙금을 만들고 沈澱하여 海底에서 石灰巖을 만든다.

風化 [ 編輯 ]

化學的 風化의 化學 反應은 다음과 같다.

• CaSiO ₃ + 2CO ₂ + 3H ₂ O → Ca ²⁺ + 2HCO ₃ ^- + H ₄ SiO ₄

이 過程에 依해 大氣에서 二酸化 炭素 分子 두 個가 除去된다고 할 때, 하나는 炭酸鹽 으로 沈澱되고, 나머지는 하나는 氣體 狀態의 二酸化 炭素가 되어 棄權으로 돌아간다.

炭酸鹽 앙금의 形成 [ 編輯 ]

앙금 生成의 化學 反應은 다음과 같다.

• Ca ²⁺ + 2HCO ₃ ^- → CaCO ₃ + CO ₂ + H ₂ O

生物의 光合成은 또다른 主要한 二酸化 炭素 除去願이지만 炭酸鹽의 形成을 통한 除去만큼 重要하지는 않다. 生物의 光合成은 炭素를 生物體 內에 蓄積시키는데, 이것은 生物이 죽을 때 巖圈으로 돌아간다. 炭酸鹽 또한 巖圈의 構成 要素이므로, 炭素를 貯藏하는 가장 主要한 貯藏所는 (바다가 아니라) 巖圈이라는 事實을 알 수 있다.

參考 文獻 [ 編輯 ]

• Earth as an evolving planetary system, K.C. Condie, 2005, Elsevier Academic Press.
• An Introduction to Astrobiology, I. Gilmour and M.A. Sephton, 2003, Cambridge Univ. Press.
• Earth System History, S.M. Stanley, 1999, W.H. Freeman and Company.

같이 보기 [ 編輯 ]

• 炭素 발자국

外部 링크 [ 編輯 ]

• 위키미디어 公用에 炭素 循環 關聯 미디어 分類가 있습니다.
• 푸른행성의 科學 - 地球 環境과 氣候 變動