5.3自然界中的碳循环讲义--2025-2026学年九年级化学沪教版（2024）上册

第3节 自然界中的碳循环 1、 自然界中的二氧化碳循环（生态系统的“碳平衡密码”） 碳循环是地球生态系统中至关重要的物质循环，二氧化碳通过“产生—消耗”的动态流转，维持着大气中CO₂含量的相对稳定，支撑着全球生态平衡。 （1） 二氧化碳的产生途径（大气中CO₂的“来源”） 1. 生物呼吸作用：所有动植物的生命活动都需要能量，通过呼吸作用将体内有机物分解，释放出二氧化碳（反应本质为光合作用的逆过程，为生命活动供能），持续向大气中排放CO₂。 2. 有机物分解：动植物的尸体、排泄物以及枯枝落叶等，在土壤微生物（如细菌、真菌）的分解作用下，逐步降解为二氧化碳，重新回归大气圈。 3. 化石燃料燃烧：煤、石油、天然气等化石燃料（由古代生物遗体经亿万年地质作用形成）的燃烧，是人类活动中CO₂的主要排放源。 （2） 二氧化碳的消耗途径（大气中CO₂的“去向”） 核心且唯一的规模化消耗途径是绿色植物的光合作用：绿色植物（包括森林、草原、藻类等）利用光能，将大气中的二氧化碳和水转化为葡萄糖（储存能量）和氧气，既为自身生长提供养分，也为大气补充氧气，同时固定大量CO₂。光照 -文字表达式：二氧化碳+水====葡萄糖+氧气 -关键意义：光合作用是维系碳循环平衡的核心。 *动植物的呼吸 *微生物分解作用 *化石燃料（煤、石油、天然气）的燃烧 *植物的光合作用 （3） 空气中二氧化碳含量上升的主要原因（碳平衡被打破） 1. 化石燃料（煤、石油、天然气）的消耗量急剧增加，工业生产、交通运输、日常生活等领域排放的CO₂远超自然循环的承载能力； 2. 能吸收CO₂的绿色植物（尤其是森林）因自然灾害（如火灾、病虫害）和人类乱砍滥伐、过度开垦等行为持续减少，大气中CO₂的“净化能力”大幅下降，最终导致CO₂含量逐年上升。 2、 二氧化碳与人体健康（日常防护要点） 1. CO₂本身无毒，但它不能供给呼吸，空气中CO₂浓度过高时，会导致人体缺氧，出现头晕、胸闷、呼吸困难等症状，严重时甚至危及生命； 2. 教室、商场、地铁等人群密集的场所，CO₂容易积聚，需注意定时通风换气，保持空气流通； 3. 久未开启的菜窖、地窖、枯井等封闭空间，因植物呼吸或有机物分解可能积聚大量CO₂，进入前必须进行检测二氧化碳含量。 -灯火试验：将燃着的蜡烛伸入其中，若蜡烛熄灭，说明CO₂浓度过高，需通风后再进入。 -澄清石灰水：用澄清石灰水检验CO₂，一般在体积分数约0.05%（≈500ppm）时就能出现轻微浑浊；明显浑浊通常在≥0.1%（≈1000ppm），浓度越高、越快越白。（推荐，更精确） 3、 温室效应的危害与防治措施 温室气体是指能吸收地面反射的太阳辐射，并重新发射辐射的气体，除二氧化碳外，还包括水汽、甲烷（CH₄）、臭氧（O₃）、氟利昂等。其中CO₂是含量最高、影响最显著的温室气体，其过量排放会加剧温室效应，引发一系列环境问题。 （1） 温室效应的主要危害 1. 全球气温升高：导致冰川、极地冰盖融化，海平面上升，沿海低地、岛屿面临被淹没的风险； 2. 气候异常：加快全球水分蒸发，使干旱地区更干旱、湿润地区降水不均，富饶土地逐渐沙漠化，耕地面积减少； 3. 极端天气频发：暴雨、洪涝、台风、高温热浪等极端气象事件增多，破坏生态系统稳定性； 4. 生物多样性受损：气候变暖导致物种栖息地破坏、迁徙路线改变，部分物种因无法适应环境变化而濒临灭绝。 （2） 温室效应的防治措施（从“减排”和“增汇”双管齐下） 1. 减少CO₂排放（减排）： -优化能源结构，减少煤、石油、天然气等化石燃料的使用，大力开发和推广清洁能源，如太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能等（减少不等于不使用）； -提高能源利用效率，降低工业生产、交通运输等领域的能耗，减少浪费； -倡导低碳生活，如绿色出行（步行、骑行、乘坐公共交通）、节约用电用水、减少一次性用品使用等。 2. 增加CO₂吸收（增汇）： -大力开展植树造林、退耕还林还草，严禁乱砍滥伐，扩大绿化面积，提升植物对CO₂的固定能力； -保护海洋生态系统，海洋藻类是光合作用的重要参与者，需减少海洋污染，维护藻类生长环境。 4、 碳中和与碳达峰（全球气候治理的核心目标） -碳达峰：指全球或一个地区的CO₂排放量达到峰值后，逐步从增长转为下降的过程，是CO₂排放量由增转减的关键节点； -碳中和：指通过植树造林、节能减排、碳捕获与封存等多种方式，抵消一定时期内人类活动产生的CO₂排放量，实现CO₂“净零排放”。 低碳行动的意义践行低碳生活、推动碳达峰与碳中和，核心是控制大气中CO₂的含量，遏制温室效应进一步增强，保护地球生态环境，实现人类社会与自然的可持续发展。 学科网（北京）股份有限公司 $