2024届高考地理一轮复习学案 碳循环微专题

微专题：碳循环 【学习目标】 运用碳循环原理，结合实例分析碳循环与全球气候变化之间的作用机制。 【必备知识】 一、什么是碳循环 碳元素不断地在大气圈、水圈、岩石圈以及生物圈之间进行转移和交换，构成了自然界的碳循环。 二、碳循环过程 自然界的碳循环：大气中的二氧化碳被植物吸收，通过光合作用形成有机碳固定在生物体内，有些生物在地壳运动中被掩埋，经过漫长的时间形成化石燃料。生物的呼吸作用、化石燃料的燃烧以及人类活动等，都能使有机碳转化为二氧化碳，重新返回到大气中。 三、自然界各圈层碳循环的主要表现 地球上最大的两个碳库是岩石圈和化石燃料，含碳量约占地球上碳总量的99.9%。这两个库中的碳活动缓慢，实际上起着贮存库的作用。地球上还有三个碳库：大气圈库、水圈库和生物库。这三个库中的碳在生物和无机环境之间迅速交换，容量小而活跃，实际上起着交换库的作用。   主要表现 生物和大气之间的碳循环　 ①绿色植物经过光合作用将二氧化碳转化为葡萄糖，储存在植物体内，经过食物链的传递，成为动物体的碳化合物②植物和动物的呼吸作用把摄入体内的一部分碳转化为二氧化碳释放到大气，另一部分则构成生物的机体或在机体内贮存③动、植物死后，残体中的碳通过微生物的分解作用也成为二氧化碳而最终排入大气 生物与岩石之间的碳循环　 一部分动、植物残体在被分解之前即被沉积物所掩埋而成为有机沉积物。这些沉积物经过漫长的地质年代，转变成矿物燃料——煤、石油和天然气等 岩石与大气之间的碳循环　 煤、石油和天然气作为燃料燃烧时，其中的碳氧化成为二氧化碳排入大气 大气和海洋之间的交换　　 二氧化碳可由大气进入海水，也可由海水进入大气。这种交换发生在气和水的界面处，由于风和波浪的作用而加强。这两个方向流动的二氧化碳量大致相等 人类活动对碳循环的影响　 人类燃烧矿物燃料以获得能量时，产生大量的二氧化碳，使大气中二氧化碳浓度升高。这样就破坏了自然界原有的平衡，可能导致气候异常 【概念延伸】 （1）地球上的碳分布情况碳（C）是构成生物的基本元素，是一切有机物的核心。碳以有机体或无机体的型态，存在于大气、海洋、地壳、动植物之中，反复进行无机化与有机化，变化成各种物质，不断循环。 碳可能以二氧化碳、碳酸根、一氧化碳氢盐、有机体、化石燃料、堆积物、岩石等型态存在于自然界中。据说以石灰质岩石的形态存在于地壳的碳量，是全地球最高的，共有75000000Pg。含碳量次高的则是水系统（海洋、湖泊），共有36000Pg;而大气中的含碳量只有750Pg。土壤中所含的碳，有2400Pg，覆盖于地表上的植物所含的碳量是550Pg；不过这样的量，不过是古代动植物遗体所形成之化石燃料的十分之一。 （2）植物所吸收与排放的碳量植物在一年间会从大气中吸收110Pg的碳，但是因为呼吸而排放出的量为50Pg，因此固定量为60Pg，因此以整个地球的观点来看，透过植物生成与排放的碳量是处于平衡的状态，被称为「碳中和」（carbon neutrality）但实际上仍需要处理或移动的能量，因此也不能算是完全达到平衡。 （3）炭与全球暖化、酸雨影响全球暖化的原因之一，就是原本稳定存在于地底的化石燃料被当作能源燃烧后，使得大气中的二氧化碳浓度上升。化石燃料所排放出的二氧化碳量为5.5Pg/年，占所有植物固定量的十分之一。 大气中的二氧化碳会随着雨水回到地面。大气中的二氧化碳溶解在雨水中时，因为碳酸根处于溶解平衡状态，PH值约为5.6 。一旦雨水的PH值低于此数值，其他的酸性物质便可能溶解在雨水中，而这种PH值低于5.6以下的雨，就是所谓的酸雨。 （4） 以土壤为中心的碳循环让我们来看看以土壤为中心的碳移动。植物会透过光合作用，固定空气中的二氧化碳。根据国外农业环境技术研究所的研究报告，平均1ha的稻作，每年可以透过光合作用固定12Mg的碳。大气中的二氧化碳被植物的光合作用固定后，可能会直接在土壤中被分解，或时被动物食用，成为能源，接着再次变成二氧化碳，被排放至大气中。土壤中有种类极为繁多的小动物与微生物可以分解二氧化碳，而一部分的二氧化碳则会变成碳酸根。另外，没有被分解的二氧化碳，也会成为土壤腐植质，蓄积在土壤之中。 （5）旱田蓄积二氧化碳，水田蓄积甲烷在旱田里，有机物会被分解为二氧化碳，但是在水田这种水分含量高、容易呈现厌氧状态的土壤里，在分解有机物的过程中所产生的有机酸，可能不会变成二氧化碳，而成为甲烷。 换言之，土壤中有机态碳的最终型态，可能是二氧化碳或是甲烷。大部分的二氧化碳都被排放至空气中，但有一部份则会形成碳酸根，蓄积在土壤里。碳存在于土壤中时，比以植物形态存在时还要不容易变化。根据计算，碳在植物体内的平均滞留时间约为10年，在土壤中则约为50年。 【典型例题】1．阅读图文资料，完成下列要求