2026高三地理二轮专题复习课件-碳专题（碳循环、固碳、碳源、碳汇、碳中和）

—— 高三 二轮 —— 碳专题 自然界中的碳在哪儿？ 无机碳在大气圈、水圈、岩石圈内均有分布。大气中主要以CO2、CO、CH4等形式存在；水圈中以碳酸盐形式存在；岩石圈中主要富集在碳酸盐类岩石中。 有机碳主要指存在于生物体内和土壤中的有机质。 自然界的碳存在形式是多种多样的，总体可分为两大类： 有机碳 无机碳。 碳元素如何在自然界中循环？ 大气中的CO2，通过光合作用以有机碳的形式固定植被体内，同时释放氧气。植物体内的有机碳，通过食物链循环到动物体内。 动植物均可以通过呼吸作用向大气释放二氧化碳。 动植物死亡后，碳元素随残体进入土壤，成为土壤中的有机碳。在微生物的分解作用下，土壤中的有机碳也会转化为CO2被重新释放到大气中。 动植物死亡后，除了被微生物分解外，还有一部分形成沉积物，经长期的地质作用最终形成了煤炭、石油、天然气等含碳的化石燃料。 随着人类对能源的需求越来越大，大量埋藏在地下的化石燃料被开采和燃烧。化石燃料燃烧时又将碳元素以CO2的形式重新释放到大气中。 为了方便理解，我们以大气中的CO2作为起点，去看碳元素在自然界中的循环。 有机碳循环 二氧化碳→有机碳→二氧化碳 无机碳循环 大气中的二氧化碳与水（雨水、地表水或者海水）反应生成碳酸，碳酸不稳定也可重新释放二氧化碳到大气中。 一部分碳酸盐与钙离子结合，通过化学沉积形成石灰岩。在风化作用下，岩石将所含的部分碳以二氧化碳的形式释放到大气中。 沉积岩还会在高温高压作用下重熔为岩浆，岩浆通过火山喷发重新回到地表，同时释放二氧化碳、一氧化碳等气体。 二氧化碳→碳酸盐→二氧化碳 高考真题中的碳循环 高考真题中的碳循环 河流上游为热带草原气候和热带雨林气候，茂盛的植被可提供大量枯落物进入河流，增加有机碳含量。 河流中下游流经热带沙漠气候区，气候干旱，土质疏松，河流易侵蚀土壤，搬运大量土壤有机碳。 河流流程长，流域面积大，可携带大量含碳物质。 第二小问：我们先了解一下泥炭是如何形成的。 湿地里的动植物遗体会在湿地下方的土壤中转化为有机碳，并在微生物的作用下逐渐分解形成二氧化碳。 但在土壤深处的厌氧环境里，由于缺少氧气，微生物不活跃，不能充分分解有机碳，有机碳就被很好的保存下来，形成泥炭。所以，泥炭就是含碳量高的有机碳。 所以想要泥炭中的碳不易释放，就是满足泥炭的形成环境不被破坏。保持“厌氧” 和“微生物不活跃”的状态。 雨季，湖泊水面扩大，湖中泥炭处于渍水、缺氧环境，微生物不活跃，碳不易释放； 旱季，湖泊水面缩小，湖床裸露，泥炭层受强烈的太阳辐射影响，蒸发旺盛，缺少水分，微生物不活跃，碳不易释放； 具有多层泥炭层，且厚度大，下层分解更慢。 如何减碳？ 减少大气中的二氧化碳的浓度，从逻辑上说，有两种办法： 要么减少输入，在最短时间内转变我们的能源获取方式，减少使用石油、煤炭、天然气等富碳燃料。所以目前世界各国都在倡导使用可再生能源，但短期内可再生能源并无法完全取代化石能源。 要么增加去路，尽最大可能提高环境和人工二氧化碳的固定能力，直接降低大气中的二氧化碳浓度。 什么是固碳作用？ 固碳，是指通过自然或人工手段，将大气中的二氧化碳（CO₂）固定在植物、土壤、海洋或其他储存介质中的过程。 作为碳循环中的关键环节，固碳作用在维持地球生态系统稳定、缓解全球气候变化以及促进人类社会可持续发展等方面意义重大，具体如下： 缓解全球气候变暖：固碳作用能够直接减少大气中二氧化碳的含量。 维持生态系统平衡：在生态系统中，固碳作用是物质循环和能量流动的重要环节。 如，生物固碳过程中，植物通过光合作用吸收二氧化碳，将其转化为有机物质，不仅为自身生长提供了能量和物质基础，还为其他生物提供了食物和栖息地；土壤固碳有助于保持土壤肥力，促进植物生长，进而维持整个生态系统的稳定；海洋固碳维持了海洋生态系统的酸碱平衡，对于维护海洋生物多样性至关重要。 保护生物多样性：许多固碳生态系统，如森林、湿地、海洋等，本身就是生物多样性丰富的区域。 促进经济可持续发展：促进碳交易市场发展，助力碳中和目标；带动生态旅游，提高区域经济收益等。 常见的固碳方式有哪些？ 固碳方式包括自然和人为两种，我们先来看看自然固碳方式：  森林固碳 树木通过光合作用吸收二氧化碳，将其转化为有机物质（如木材），并储存在树干、树枝、树叶和根系中。 森林固碳作用的强弱与植被类型、植被群落结构、植被覆盖率等密切相关。 在我国，西南的横断山区，东北的大小兴安岭、长白山林区，都是森林固碳的“大户”。这些地方森林覆盖率高，树木生长旺盛，固碳能力超强。 值得注意的是，在全球碳循环的过程中，森林生态系统可以是碳汇，在有的情况下也可以是碳源。 森林中的生物量、植物碎屑和土壤，可以固碳； 森林中植被、微生物、动物、土壤等的呼吸和分解，会释放碳到大气中。 如果固碳量＞排碳量，此时的森林就成为碳汇； 反之，如果固碳量＜排碳量，森林就成为碳源； 什么时候森林有可能成为碳源呢？ 比如，当森林遭到破坏（人为砍伐、火灾、虫害等）后，树木的碳储存功能丧失，其二氧化碳释放量（森林焚烧释放、土壤中分解作用增强等）大于吸收量（光合作用减弱），这种状态下就有可能成为碳源。 常见的固碳方式有哪些？ 固碳方式包括自然和人为两种，我们先来看看自然固碳方式：  草地和草原固碳 草地植被通过光合作用吸收二氧化碳，并将一部分碳固定在植物体内，另一部分碳通过植物根系输入到土壤中。草本植物的生长周期相对较短，但其生长速度快，能够持续不断地进行固碳作用  土壤固碳 土壤是陆地生态系统中重要的碳库，除了植物根系输入的有机碳（土壤中溶解于水的有机小分子碳）外，植物的根系和凋落物在土壤中分解后，也会将一部分碳以腐殖质的形式固定在土壤中。 土壤有机碳，和有机质有啥区别和联系？ 土壤有机质，指土壤中有机物质的总量，包括植物和动物的残体、有机废弃物、微生物和土壤动物的体内物质等。 土壤有机碳，是土壤中有机物质中的碳元素的含量。 可简单理解为：土壤中有机碳含量越高，就意味着有机质含量丰富，土壤肥力较好 土壤有机碳有什么作用？ 常见的固碳方式有哪些？ 固碳方式包括自然和人为两种，我们先来看看自然固碳方式： 湿地固碳 湿地（如沼泽、泥炭地、红树林等）植物吸收二氧化碳进行光合作用，同时湿地特殊的厌氧环境使得植物残体分解缓慢，大量的有机碳在湿地土壤中积累，形成了泥炭等富含有机碳的物质。  海洋固碳 海洋有多种固碳方式，包括海洋物理固碳、海洋生物固碳、海滨湿地固碳等。 海洋固碳 物理固碳，海洋中的海水可以溶解二氧化碳，形成碳酸等物质，从而将二氧化碳储存起来。值得注意的是，过量二氧化碳溶于海水后，会使海水酸化，将对牡蛎、海胆、帽贝等长有碳酸钙外壳（溶解外壳）的海洋生物和浮游生物生存造成有害影响。 海洋固碳 生物固碳，通过海洋中的浮游植物、大型海藻等生物的光合作用来完成的。这些生物吸收海水中的二氧化碳，将其转化为有机碳，并在生长、繁殖过程中将碳储存起来。当这些生物死亡后，部分有机碳会沉降到海底，实现了碳从表层海水向深海的转移和长期储存。 海洋固碳 生物固碳，通过海洋中的浮游植物、大型海藻等生物的光合作用来完成的。这些生物吸收海水中的二氧化碳，将其转化为有机碳，并在生长、繁殖过程中将碳储存起来。当这些生物死亡后，部分有机碳会沉降到海底，实现了碳从表层海水向深海的转移和长期储存。 海滨湿地固碳，红树林、盐沼和海草床等海滨湿地生态系统具有极高的固碳能力（蓝碳生态系统），它们不仅能够通过植物自身的光合作用固定大量的二氧化碳，其土壤也能够储存丰富的有机碳。 4月10日，总书记广东之行来到了湛江考察“渔业种子”，体现了国家对食物供给、粮食安全问题的高度重视。 科学发展海水养殖除了能保障必要的食物来源、获得社会经济效益外，还具有显著的环境效益，特别是发展碳汇渔业，还对实现碳中和以及低碳转型具有重要意义。 为什么渔业可以实现碳汇？ 碳汇渔业就是指通过渔业生产，促进水生生物吸收水体中的二氧化碳，并通过收获（捕捞）把这些碳移出水体的过程和机制。 凡不需投饵的渔业生产活动，都能形成生物碳汇，如人工鱼礁、增殖放流以及捕捞渔业等。 实现碳汇不应该是吸收大气中的二氧化碳吗？为什么水体生物吸收水中的二氧化碳也算呢？ 其实海洋是全球碳循环非常重要的一环，地球上大约有93%的二氧化碳会循环进入海洋。 海洋会通过两种途径来吸收，一是二氧化碳可溶于水；二是以藻类为主的海洋生物会进行光合作用，吸收二氧化碳，藻类光合作用吸收的二氧化碳量可是全球植物吸收二氧化碳量中最多的。 利用海洋活动及海洋生物吸收大气中的二氧化碳并将其固定的过程和机制，称为"蓝碳"，红树林、盐沼和海草床是最主要的三大滨海湿地蓝碳生态系统。 海洋里的碳是流动的，如果不想办法固定，是有可能又会流动到大气中。比如成熟的藻类不及时回收，将会很快腐烂分解，本来已固定的碳返回海水中，在微生物的进一步作用下可能会重新返回大气。 人工固碳，是在通过人为干预的方式，将大气中过量的二氧化碳进行有效固定。 ➢ 植树造林、退耕还林还草等措施，增加森林和草原的面积，提高自然固碳能力。 人工固碳，是在通过人为干预的方式，将大气中过量的二氧化碳进行有效固定。 ➢ 碳捕获与封存技术，可以从工业排放源（如发电厂、钢铁厂等）中分离出二氧化碳，然后将其压缩并注入到地下深处的地质结构中，如枯竭的油气田、深部咸水层等，实现二氧化碳的长期封存。 要么增加去路，尽最大可能提高环境和人工二氧化碳的固定能力，直接降低大气中的二氧化碳浓度。 因为单靠大自然的力量消耗二氧化碳，时间将会特别漫长。 所以人们将目光瞄向了人工固碳，即碳捕集、利用与封存，这些技术被统称为CCUS 如何捕捉碳？如何封存碳？ 存在哪些地方？ 这些二氧化碳当然不会任由你摆布，所以装二氧化碳的地方也是要经过精心挑选，地层之上必须有不透水层作为盖层，以封存注入的二氧化碳，防止泄漏，具体可以放在哪些地方呢？ 废弃油气田 油气产出后，油气田剩余的地下空间，本身就是一个良好的二氧化碳地质封存场所，通常具有完整、封闭且稳定的地质环境，能保证封存的安全性。 深部不可采煤层 煤层对二氧化碳有较强的吸附力，把二氧化碳埋存在不可采煤层中，也能促使甲烷从煤层中解吸，增加煤层气的采收率。 存在哪些地方？ 这些二氧化碳当然不会任由你摆布，所以装二氧化碳的地方也是要经过精心挑选，地层之上必须有不透水层作为盖层，以封存注入的二氧化碳，防止泄漏，具体可以放在哪些地方呢？ 深部咸水层封存 该地质处的水不能作为饮用水，不具有开采价值，而且咸水层具有巨大的封存潜力，二氧化碳可溶解其中，并与矿物质缓慢发生反应，形成碳酸盐，可实现对二氧化碳的永久封存。 海底咸水层封存 海底封存因为远离大气层，除岩石盖层外，表层更有海水的压力和阻隔，二氧化碳很难泄露到大气，风险更低。 如何再利用？ 提高石油回收率和产量 将二氧化碳注入油井，可改善原油流动性，增加石油回收率和产量。因为二氧化碳溶于油后，会使原油体积膨胀，黏度降低30%~80%。据统计，通过二氧化碳驱油可以使石油总产量增加 5-20%，具有较好的经济性。 如何再利用？ 二氧化碳制造甲醇 在冰岛的地热发电站旁边，有一家二氧化碳制甲醇工厂。钻孔带来热水和蒸汽的同时，也带出了多余的二氧化碳。靠着冰岛相对低碳的电网，工厂通过电解从水中产生氢气，再将气体进行混合、加热、加压并通过催化剂，使二氧化碳变废为宝，制造成甲醇，每年回收5500吨二氧化碳。 如何再利用？ 二氧化碳与矿物结合 将天然矿物或工业废料与CO2反应，使CO2封存为碳酸钙或碳酸镁等固体碳酸盐，可以提高附加值。例如将废弃的二氧化碳泵入新鲜混凝土中，形成碳酸钙纳米颗粒，不仅提高了混凝土的抗压强度，而且还能减小对水泥的需求。 固碳的意义 1. 生态环境方面 减缓全球变暖：二氧化碳是主要的温室气体，固碳通过减少大气中二氧化碳浓度，直接削弱温室效应，降低全球平均气温上升速度，有助于缓解冰川融化、海平面上升等气候变化问题。 稳定气候系统：减少极端气候事件（如热浪、飓风、干旱等）的发生频率和强度，降低气候系统的波动性，维护地球气候的相对稳定。 保护生物多样性：许多固碳生态系统（如森林、湿地、海洋等）是生物多样性丰富的区域。固碳过程有助于维持这些生态系统的结构和功能，为物种提供适宜的栖息地，保护生物多样性。 固碳的意义 2. 经济发展方面 创造就业与产业机会：发展固碳技术和产业（如植树造林、海洋碳汇项目、碳捕集与封存技术等），可以带动相关产业链的发展，创造大量就业机会，促进经济增长。 降低企业碳排放成本：为企业提供碳减排的途径，通过参与碳交易市场，将固碳成果转化为经济收益，降低企业的碳排放成本，提高企业的竞争力。 推动能源结构转型：减少对化石能源的依赖，降低能源消耗过程中的碳排放，有助于推动能源结构向清洁、低碳方向转型，保障国家能源安全。 固碳的意义 3. 社会可持续发展方面 保障粮食安全：土壤固碳技术（如生物炭、农林复合等）可以提升土壤肥力，增强作物产量，减少对化肥的依赖，提高粮食系统的韧性，保障粮食安全。 促进生态旅游：固碳生态系统（如森林、湿地等）具有较高的生态价值和景观价值，发展生态旅游可以提高区域经济收益，同时增强公众对生态保护的意识。 总结 3.(2022·6月浙江卷)阅读材料，完成下列问题。(13分) 材料一　南方电网由广东等五省区电网构成，并与港澳电网相连，大规模的西电东送是区域资源优化配置的必然要求。广东电网的调峰任务主要由西部送电承担，省内的火电、燃机采取昼启夜停的方式参与调峰，其承担的调峰量在电力负荷高峰季节较为明显。从调峰、调频、电网安全稳定性及经济运行要求来看，广东建设适当的抽水蓄能电站是必要的。 B真题演练 01 02 03 目录 04 05 材料二　下图为“南方电网电力资源分布略图”。下表为“广东电网主要机组各类特性指标表”。 B真题演练 01 02 03 目录 04 05 电源类别 占本网装机比例/% 调节容量比例/% 调节负荷升降速度 火电 59 40—100 慢 水电 10 0—100 较快 抽水蓄能 5 －100—100 较快 液化天然气燃机 15 60—100 较慢 B真题演练 01 02 03 目录 04 05 (1)说出南方电网电力资源东西互补性强的主要原因。(3分) 答案　西部常规能源丰富，东部能源需求量大；东西部电力负荷季节差异明显。 解析　从图中可以看出南方电网中的西部地区分布着煤炭资源，珠江上游、澜沧江上游有很多水电站，能源资源丰富，而东部地区城市多，工业发达，耗能高，能源需求量大；夏季为雨季，水力发电量大，西部电力负荷小，而东部夏季制冷耗电量大，电力负荷大。 B真题演练 01 02 03 目录 04 05 (2)根据表中信息，指出广东电网建设适当的抽水蓄能电站的合理性。(4分) 答案　抽水蓄能调峰能力强、速度较快，谷电转为峰电，提升价值；水电占比低，调节作用有限；火电、燃机调节速率慢。 解析　由表中数据分析可知，抽水蓄能调节负荷升降速度较快、调峰能力强，利用谷电廉价的电能转化为水能，在用电高峰时，可以将水能转化为电能，提升了谷电时电能的价值；由表中可看出水电占本网装机比例仅10%，水电占比低，调节作用有限；火电、燃机占比虽大，但调节速率慢。 B真题演练 01 02 03 目录 04 05 (3)分析广东建设抽水蓄能电站对“西电东送”输电效益的有利影响。(6分) 答案　改善电源的运行环境，提高火电运行效率和水能利用率；增加西电东送电量，提高综合效益；提高输电线路的利用率，降低输电成本；促进节能环保，提高电网安全稳定性。 B真题演练 01 02 03 目录 04 05 解析　抽水蓄能利用谷电廉价的电能转化为水能，在用电高峰时，又可以将水能转化为电能，改善电源的运行环境，提高火电运行效率和水能利用率；抽水蓄能可以增加西电东送的总电量，经过电能与水能的相互转化，提高能源综合效益；由图可知，抽水蓄能电站主要建在东部用电需求多的地区，可以减少输电量，提高输电线路的利用率，降低输电成本；抽水蓄能可以补充用电高峰期的用电量，减少火电的使用，促进节能环保，提高电网运行安全。 B真题演练 01 02 03 目录 04 05 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $