पृथ्वी पर कार्बन सहित सभी तत्व एक बंद प्रणाली के हिस्से के रूप में चक्र में चलते हैं। अंतरिक्ष से कार्बन का कोई नुकसान या इनपुट नहीं है। कार्बन चक्र आरेख 21वीं सदी में कार्बन के पुनर्चक्रण के विभिन्न चरणों को दर्शाता है।
आरेख
न्यू हैम्स्फायर विश्वविद्यालय द्वारा वैश्विक कार्बन आरेख पूल और फ्लक्स को दर्शाता है जो कार्बन चक्र बनाते हैं। कार्बन पूल लंबे समय तक बड़ी मात्रा में कार्बन संग्रहीत करते हैं और नीले रंग में होते हैं। फ़्लक्स वे प्रक्रियाएँ हैं जो कार्बन को एक पूल से दूसरे पूल में ले जाती हैं और लाल रंग में होती हैं।फ्लक्स के दो भाग होते हैं: एक जो हवा से कार्बन निकालता है और दूसरा जो स्थिर कार्बन को CO2 के रूप में वापस वायुमंडल में छोड़ता है।
कार्बन पूल
पूल द्वारा संग्रहित कार्बन की मात्रा का उल्लेख पेटाग्राम ऑफ कार्बन (पीजीसी) में किया गया है। एक Pg एक अरब टन के बराबर होता है और इसे गीगाटन (Gt) भी कहा जाता है।
- चट्टानें:अधिकांश कार्बन तलछटी चट्टानों के रूप में बंद है।
- महासागर तल: दूसरा सबसे बड़ा कार्बन पूल पानी में घुली कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) के रूप में महासागरों के नीचे है।
- जीवाश्म ईंधन: तीसरा सबसे बड़ा कार्बन पूल जीवाश्म ईंधन हैं, जैसे कोयला, लिग्नाइट, प्राकृतिक गैस और तेल, जो भूमि और समुद्री पौधों के अवशेषों से बनते हैं और जानवर विशेष तापमान और दबाव में।
- समुद्र की सतह: पानी में या जीवित समुद्री पौधों और जानवरों के शरीर में घुली CO2 के रूप में कार्बन सतह के पानी में थोड़े समय के लिए जमा होता है।
- स्थलीय पूल: पेड़ों और मिट्टी में जमा होने वाला सारा कार्बन एक और अल्पकालिक पूल बनाता है, और कुछ दशकों या सदियों के बाद निकल जाता है, उदाहरण के लिए, जब पेड़ काटे जाते हैं या मर जाओ.
- कार्बन डाइऑक्साइड: हवा में मौजूद कार्बन अपने गैसीय रूप, CO2, पृथ्वी को गर्म रखने में मदद करता है। इसके बिना पृथ्वी पर जीवन का अस्तित्व संभव नहीं होता। इस कार्बन पूल से निरंतर वृद्धि और अवशोषण हो रहा है।
फ्लक्स में कार्बन हटाना
प्रत्येक वर्ष स्थानांतरित होने वाली कार्बन की मात्रा को चित्र में प्रति वर्ष PgC के रूप में दिखाया गया है। CO2 को हवा से हटा दिया जाता है और त्वरित दैनिक प्रक्रियाओं द्वारा स्थिर कर दिया जाता है। कार्बनिक पदार्थ और कार्बन सिंक का निर्माण धीमा है और इसमें समय लगता है।
- प्रकाश संश्लेषण - हरे पौधे सरल शर्करा बनाने के लिए प्रकाश संश्लेषण नामक प्रक्रिया में सूर्य से पानी और ऊर्जा के साथ CO2 का उपयोग करते हैं और फिर पौधों को पोषक तत्वों की आवश्यकता होती है।
- महासागरों का अवशोषण - वायुमंडलीय CO2 को महासागरों में भी लिया जाता है और प्रकाश संश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है। यहां फाइटो-प्लैंकटन पौधों के समकक्ष हैं, जिन पर महासागरों में सारा जीवन निर्भर करता है। इसके अलावा, पानी में घुली CO2 को कैल्शियम कार्बोनेट में परिवर्तित किया जाता है और समुद्री जानवरों के गोले और कंकालों में उपयोग किया जाता है।
- खाद्य श्रृंखला - जब शाकाहारी पौधे खाते हैं, या मांसाहारी और सर्वाहारी अन्य जानवरों को खाते हैं तो यह कार्बन जानवरों को बढ़ने, जीवित रहने और बहुगुणित होने में मदद करने के लिए खाद्य-श्रृंखला के साथ पारित हो जाता है।
- कार्बनिक पदार्थ और कूड़े का योग - जब पौधे और जानवर मर जाते हैं, तो वे सूक्ष्म जीवों द्वारा विघटित होकर ह्यूमस या कार्बनिक पदार्थ बनाते हैं जो मिट्टी का हिस्सा बन जाते हैं। कूड़ा-कचरा जो हर साल तब बनता है जब पेड़ टहनियाँ और पत्तियाँ गिरा देते हैं, और कार्बन को लगातार मिट्टी में पुनर्चक्रित करते हैं। इसका उपयोग आंशिक रूप से पौधों की वृद्धि के लिए किया जाता है और कार्बन को प्रसारित करता रहता है, जबकि शेष मिट्टी में कार्बन बनाता है।
कार्बन पूल का निर्माण
उपयोग की जाने वाली CO2 की मात्रा और स्थिर कार्बन के रूप में उनके संग्रहीत रहने की अवधि अलग-अलग जीवों और प्रक्रियाओं के साथ भिन्न होती है।
- चूंकि पेड़ लंबे समय तक जीवित रहते हैं और अपने तने, पत्तियों और जड़ों में कार्बन जमा करते हैं, इसलिए वे कार्बन सिंक के रूप में कार्य करते हैं।
- मिट्टी कार्बनिक पदार्थ और मृत जड़ों के रूप में कार्बन जमा करती है जो किसी पौधे या पेड़ के मरने के बाद लंबे समय तक मिट्टी में रहती है; मिट्टी में पेड़ों और घास के मैदानों की बढ़ती जीवित जड़ों के रूप में भारी मात्रा में बायोमास होता है। मिट्टी एक और महत्वपूर्ण कार्बन सिंक बनाती है।
- समुद्री जानवरों के कुछ सीपियाँ और कंकाल महासागरों के तल में जमा होकर चूना पत्थर बनाते हैं।
कार्बन सिंक एक महत्वपूर्ण प्रवाह या प्रक्रिया है जिसके परिणामस्वरूप अंततः कार्बन पूल बनता है। अल्पावधि में वे स्थलीय कार्बन पूल का उत्पादन करते हैं, और दीर्घकालिक पर जीवाश्म ईंधन और चट्टानों का उत्पादन करते हैं।
भूमि से महासागरीय प्रवाह
जब नदियाँ महासागरों में बहती हैं तो वे अपने साथ कार्बनिक पदार्थों से भरपूर तलछट ले जाती हैं। दलदल और ज्वारीय बाढ़ भी हर साल कार्बनिक पदार्थ के रूप में कार्बन को महासागरों में ले जाती है।
कार्बन डाइऑक्साइड का प्राकृतिक विमोचन
प्राकृतिक कार्बन चक्र में, कार्बन मुख्य रूप से श्वसन और अपघटन के माध्यम से वायुमंडल में वापस जारी किया जाता है।
- पौधे श्वसन - भूमि पर रहने वाले अधिकांश जीवित प्राणी, सूक्ष्म जीव, पौधे और जानवर श्वसन करते हैं। वे अपने द्वारा खाए गए भोजन को तोड़कर ऑक्सीजन लेते हैं और CO2 बाहर निकालते हैं। यह कार्बन के सबसे छोटे चक्रणों में से एक है।
- मिट्टी का अपघटन और श्वसन - भूमि पर सभी सड़ने वाले पदार्थ कार्बनिक पदार्थ में परिवर्तित नहीं होते हैं। कुछ कार्बन CO2 के रूप में सीधे हवा में छोड़ा जाता है। मिट्टी में रहने वाले सूक्ष्म जीव और छोटे अमीनल भी सांस लेते समय प्रतिदिन CO2 छोड़ते हैं।
- महासागर का नुकसान - समुद्री पौधों और जानवरों के श्वसन और सड़ने से भी वायुमंडल में कार्बन पूल में CO2 उत्सर्जित होता है।
- ज्वालामुखी - ज्वालामुखी गतिविधि द्वारा वायुमंडल में थोड़ी मात्रा में कार्बन छोड़ा जाता है।
मानव गतिविधियाँ कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ रही हैं
प्राकृतिक प्रवाह के अलावा, कई मानवीय गतिविधियाँ हैं जो निश्चित कार्बन को CO2 के रूप में वायुमंडल में वापस छोड़ती हैं।
- जीवाश्म ईंधन जलाना- कार्बन सिंक लकड़ी, कोयला, प्राकृतिक गैस, बिजली, हीटिंग, खाना पकाने या परिवहन के लिए गैसोलीन का दहन कार्बन जारी करने के मुख्य तरीकों में से एक है वापस हवा में. कई जीवाश्म ईंधन का उपयोग औद्योगिक उद्देश्यों के लिए भी किया जाता है और वायुमंडल में CO2 जोड़ता है।
- भूमि उपयोग परिवर्तन - वनों की कटाई, बस्तियां बनाने के लिए घास के मैदानों को साफ करना, प्राकृतिक विकास की जगह खेत बनाना, और मशीनरी के उपयोग से उत्सर्जन होता है, जिसके दीर्घकालिक परिणाम होते हैं। इससे वायुमंडलीय कार्बन पूल में CO2 जुड़ जाती है।
अतिरिक्त आरेखों से भिन्न परिप्रेक्ष्य
कार्बन चक्र आरेख कई प्रकार के होते हैं और वे इस महत्वपूर्ण चक्र के बारे में विभिन्न जानकारी प्रदान करते हैं।
- सरल चक्र: बीबीसी का चित्र एक सरल कार्बन चक्र को दर्शाता है। 150 साल पहले तक, पूर्व-औद्योगिक काल में कार्बन चक्र ऐसा ही दिखता था, जब कार्बन संचलन की मात्रा कोई मुद्दा नहीं थी।
- जलवायु परिवर्तन: कैलगरी विश्वविद्यालय द्वारा कार्बन चक्र एक सचित्र विश्लेषण है कि कैसे आधुनिक मानव गतिविधियों ने कार्बन चक्र में नाजुक संतुलन को बदल दिया है।
- रासायनिक प्रक्रियाएं: ब्रिटानिका द्वारा कार्बन चक्र विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर केंद्रित है जो कार्बन प्रवाह और पूल को प्रभावित करते हैं, न कि कार्बन रीसाइक्लिंग की मात्रा पर। यह चक्र उन लोगों के लिए दिलचस्प है जो जानना चाहते हैं कि कार्बन किन विभिन्न रूपों में मौजूद है और यह कैसे बदलता है।
कार्बन चक्र का उपयोग
पिछले 150 वर्षों में मानवीय गतिविधियों के कारण वातावरण में CO2 में 30% की वृद्धि हुई है।चूंकि हवा में CO2 गर्मी का कारण बनती है, इसलिए वातावरण में अधिक CO2 मिलाने से इसका वार्मिंग प्रभाव भी बढ़ जाता है। इसके परिणामस्वरूप ग्लोबल वार्मिंग और जलवायु परिवर्तन हुआ है। कार्बन चक्र को समझना, और मानव गतिविधियाँ इसे कैसे और कहाँ बदलती हैं, जलवायु परिवर्तन की समस्या से निपटने के लिए कुशल तरीके और तरीके खोजने में मदद कर सकती हैं।
