内容正文:
碳循环
高三地理二轮专题复习
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【考情分析】
年份 试卷 题号 题型 主要考点
2026 浙江1月 26 综合题 草场碳汇、低碳养牛措施
2025 天津卷 13 选择题 红树林碳汇
晋陕青宁卷 16 综合题 零碳岛建设条件、增碳汇措施、减碳排措施、示范价值
贵州卷 19 综合题 福建三沙湾低碳养殖
黑吉辽蒙卷 5-6 选择题 海洋生物碳汇、贝类养殖固碳机制、碳汇交易
浙江卷1月 1-2 选择题 碳中和背景下的海上风电产业
2024 海南卷 13-15 选择题 碳源碳汇判断、碳收支计算、土壤碳储量
山东卷 18 综合题 碳循环过程、泥炭碳释放
广东卷 10 选择题 极地有机碳累积速率
北京卷 18 综合题 冻土与全球变暖、碳释放
湖北卷 18 综合题 碳达峰碳中和
浙江6月 26 综合题 森林碳汇、物流碳排放
浙江1月 7-8 选择题 服务业碳排放强度、碳减排措施
2023 湖南卷 5-7 选择题 制造业碳排放与碳减排
浙江6月 17-18 选择题 植物多样性固碳、湿地修复措施
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1.运用碳循环示意图,说出自然界中碳循环的过程,明确碳与自然地理环境之间的关系。
2.运用收支平衡模型,从整体性角度综合分析区域碳循环的原理。
3.结合具体情境,从减碳源和增碳汇双路径提出推进碳中和的措施,树立人地协调观。
【复习目标】
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碳循环是指碳元素在大气圈、水圈、生物圈和岩石圈之间以二氧化碳、碳酸盐及有机化合物等形式进行转换和迁移的过程。
光合作用:自然固碳核心
呼吸作用:生物释放CO₂
分解作用:微生物释碳
沉积埋藏:地质碳库形成
溶解释放:海洋碳库调节
化石燃烧:失衡主因
【基本概念】
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情境(来源于2024海南卷):碳汇是从大气中清除CO2,碳源是向大气中排放CO2,碳循环过程中地球系统内储存碳的载体称为碳库。图为北极地区陆地生态系统(虚线框内)碳循环示意图,该系统在碳循环过程中对气候的反应敏感。
任务一:判断图中哪些过程对大气起着碳源作用?哪些过程对大气起着碳汇作用?计算陆地生态系统净固碳量,判断北极陆地生态系统是净碳源还是净碳汇?
任务二:指出北极陆地生态系统中碳储量最高的碳库并解释原因。
任务三:有人认为全球变暖可能导致北极永冻层融化,北极地区有碳汇转碳源的风险,你是否赞同?说明理由
13.5-8.7-3-0.07= 1.73×109t/a ——净碳汇
【探究一】陆地碳循环
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情境(来源于2024海南卷):碳汇是从大气中清除CO2,碳源是向大气中排放CO2,碳循环过程中地球系统内储存碳的载体称为碳库。图为北极地区陆地生态系统(虚线框内)碳循环示意图,该系统在碳循环过程中对气候的反应敏感。
任务二:指出北极陆地生态系统中碳储量最高的碳库并解释原因。
土壤碳储量的变化=输入量-支出量
收入项:植被凋落物+根系死亡+动物残体
支出项:微生物分解、淋溶流失、侵蚀流失
少
低温抑制微生物活性,分解速率低
冻土阻隔,形成缺氧环境,抑制微生物分解
冻土阻隔下渗,淋溶流失受阻
更少
时间尺度:积累时间长
【参考答案】气温低,微生物分解慢;冻土封存,抑制微生物分解;长期积累;河流输运少,淋溶流失少。
河流输运量小
【探究一】陆地碳循环
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时间尺度:短期——长期
情境(来源于2024海南卷):碳汇是从大气中清除CO2,碳源是向大气中排放CO2,碳循环过程中地球系统内储存碳的载体称为碳库。图为北极地区陆地生态系统(虚线框内)碳循环示意图,该系统在碳循环过程中对气候的反应敏感。
任务三:有人认为全球变暖可能导致北极永冻层融化,北极地区有碳汇转碳源的风险,你是否赞同?说明理由
赞同——释放>吸收→碳源 不赞同——吸收>释放→碳汇
全球变暖
地温升高
气温升高
冻土融化
微生物分解速度加快
积累的碳释放
生长季延长
灌木和森林向北扩张
促进植物生长
土壤释放的碳增多
植被固碳能力增强
时间尺度:短期——长期
【探究一】陆地碳循环
释碳速度加快
积累的养分释放
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对比维度 热带雨林 北极苔原
碳周转速度 快(5-20年) 慢(数十年至数百年)
碳库特点 生物碳库占比较高(44%~62%) 土壤碳库巨大(约72%)
主要特征 快速碳周转,动态平衡 碳长期积累储存
气候变暖影响 分解加速,碳释放增加 永冻层融化,碳源风险
思考:与北极苔原生态系统相比,热带雨林的碳循环特点会有什么不同?
【迁移拓展】
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过程 方向 影响因素
光合作用 大气→植被 光照、温度、水分、CO2浓度
呼吸作用 生物→大气 温度、生物量
分解作用 凋落物→土壤→大气 温度、湿度(含氧量)
沉积作用 土壤→沉积岩 分解速率、时间
陆地自然碳源
动植物呼吸、有机物分解、火山喷发等
陆地自然碳汇
森林碳汇、草地碳汇、土壤碳汇、湿地碳汇
植被的数量和质量
收入:植被枯落物+外力搬运输入
支出:微生物分解+向外输送
【小结】陆地碳循环过程
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材料一:下图示意大西洋局部海域的风速、风向以及浮游植物生物量高值区。营养盐是影响浮游植物生物量的主要因素之一,B海区有丰富的营养盐,浮游植物繁盛,光合作用强。
材料二:海洋与大气之间的二氧化碳交换取决于海水中二氧化碳分压与大气中二氧化碳分压的差值,用ΔpCO₂表示(正值表示海洋向大气释放二氧化碳,负值表示海洋吸收大气二氧化碳),研究表明当海水温度升高,二氧化碳溶解度下降,海洋可能由“汇”转为“源”。据监测,B海域ΔpCO₂ 约为+50 ~ +100 μatm,海气CO₂通量约为+0.56 mol C/m²/年。
材料三:下表为20°S断面溶解无机碳(DIC)浓度垂直分布
水层深度 DIC浓度
表层(近岸上升流区)(0-20m) 1900-2100 µmol/kg
中层(温跃层区)(50-200m) 2100-2200 µmol/kg
底层(>200m) 2200-2300 µmol/kg
任务一:指出B海区营养盐含量较高的主导因素。
任务二: B海区浮游植物初级生产力高,但该海域却是碳源,用碳循环原理解释原因。
【探究二】海洋碳循环
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材料一:下图示意大西洋局部海域的风速、风向以及浮游植物生物量高值区。营养盐是影响浮游植物生物量的主要因素之一,B海区有丰富的营养盐,浮游植物繁盛,光合作用强。
材料二:海洋与大气之间的二氧化碳交换取决于海水中二氧化碳分压与大气中二氧化碳分压的差值,用ΔpCO₂表示(正值表示海洋向大气释放二氧化碳,负值表示海洋吸收大气二氧化碳),研究表明当海水温度升高,二氧化碳溶解度下降,海洋可能由“汇”转为“源”。据监测,B海域ΔpCO₂ 约为+50 ~ +100 μatm,海气CO₂通量约为+0.56 mol C/m²/年。
材料三:下表为20°S断面溶解无机碳(DIC)浓度垂直分布
水层深度 DIC浓度
表层(近岸上升流区)(0-20m) 1900-2100 µmol/kg
中层(温跃层区)(50-200m) 2100-2200 µmol/kg
底层(>200m) 2200-2300 µmol/kg
任务一:指出B海区营养盐含量较高的主导因素。
东南信风→
离岸风→
上升流→
营养盐丰富
【探究二】海洋碳循环
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材料一:下图示意大西洋局部海域的风速、风向以及浮游植物生物量高值区。营养盐是影响浮游植物生物量的主要因素之一,B海区有丰富的营养盐,浮游植物繁盛,光合作用强。
材料二:海洋与大气之间的二氧化碳交换取决于海水中二氧化碳分压与大气中二氧化碳分压的差值,用ΔpCO₂表示(正值表示海洋向大气释放二氧化碳,负值表示海洋吸收大气二氧化碳),研究表明当海水温度升高,二氧化碳溶解度下降,海洋可能由“汇”转为“源”。据监测,B海域ΔpCO₂ 约为+50 ~ +100 μatm,海气CO₂通量约为+0.56 mol C/m²/年。
材料三:下表为20°S断面溶解无机碳(DIC)浓度垂直分布
水层深度 DIC浓度
表层(近岸上升流区)(0-20m) 1900-2100 µmol/kg
中层(温跃层区)(50-200m) 2100-2200 µmol/kg
底层(>200m) 2200-2300 µmol/kg
任务二: B海区浮游植物初级生产力高,但该海域却是碳源,用碳循环原理解释原因。
释放量 > 固碳量 → 碳源
海水释碳:
纬度低,海水温度高,溶解度低,释放碳
海水固碳:
浮游植物量大→光合作用固碳
深层海水中CO₂浓度高→上升流将底层富CO₂水带到表层→ΔpCO₂为正值,海洋向大气释放CO₂
【探究二】海洋碳循环
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碳酸盐泵
珊瑚、贝类外壳骨骼残骸等沉积
温度、生物活动、上升流、风浪扰动
吸收量>释放量——碳汇
大气
溶 解 释 放
海洋
高纬冷水携碳下沉
低纬上升流海域释放
物理泵
植物光合作用
食物链传递
有机碳沉降
海底沉积层
生物泵
【小结】海洋碳循环过程
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【2025晋陕青宁】阅读材料,完成下列问题。
长岛又称庙岛群岛,位于黄渤海交汇处,由南北长山岛、大小黑山岛等 151 个岛屿组成,岛陆面积 59km2。长岛地处鸟类迁徙大通道,森林覆盖率达 60%,生态渔业和生态旅游是其主导产业。2021 年,山东省烟台市率先提出打造"长岛国际零碳岛"。近年来,长岛在"蓝色粮仓"建设、绿能开发、低碳旅游项目开发等方面,取得了诸多成就。建设国际零碳岛,将使长岛成为我国输出低碳发展成果、推广应用零碳技术的"示范窗口"。下图示意长岛位置及其增加碳汇、减少碳排的途径。
任务:从碳汇和碳排方面,说明长岛建设国际零碳岛的主要途径。
碳汇:保护森林,修复湿地,增强固碳能力;通过“海底森林”等开发海洋蓝碳;修复近海生态,促进珊瑚、贝类生长,增加海洋碳汇
碳排:优化能源结构,使用清洁能源;促进产业转型升级,发展低碳产业;采用“绿色”建筑,执行零碳标准;推广使用新能源汽车,推进交通全电替代
【探究三】碳中和路径
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材料一:淄博市位于山东省中部地貌类型多样,森林覆盖率32.46%(2020年),湿地保有量1.49万公顷。淄博市是一座典型的老工业城市和资源型城市,拥有众多矿山,工业体系以化工、陶瓷、建材、电力、钢铁为主,历史煤炭消费峰值超4500万吨,约占山东省煤炭消费总量的1/9。
材料二:近年来,作为全国首批产业转型升级示范区,淄博市积极推进产业结构转型,2020年三次产业比例约为4.3:48.4:47.3,新材料、智能装备、新医药、电子信息等产业占比47.3%。随着煤炭消费减量替代政策推进,2023年淄博市煤炭消费量占山东省总消费量的比例减至5%-6%。
材料三:淄博市积极推进新能源开发,培育光发电+氢储能一体化应用模式,并规划在沂源等区县建设抽水蓄能电站。
问题:借鉴长岛零碳岛建设的理念,从能源优势,碳源特征,增汇空间的角度,设计淄博市的碳中和路径。
维度 淄博现状 碳中和路径重点
能源优势 光伏潜力大、氢能产业起步、有水能开发条件 光伏+氢能+水电
碳源特征 工业碳排放为主,煤炭消费强度高 产业转型+低碳产业
增汇空间 森林覆盖率高、湿地面积大、矿山多 森林碳汇+湿地保护+矿山修复碳汇
【迁移拓展】碳中和路径
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减碳排路径 增碳汇路径
能源替代
• 风电、光伏、水电
• 核能、氢能
产业升级
• 清洁生产
• 循环经济
• 低碳技术
交通转型
• 电动汽车
• 公共交通 🌲 绿碳
• 森林碳汇林
• 草原生态修复
• 城市绿地
🌊 蓝碳
• 红树林、海草床
• 贝类养殖(牡蛎、扇贝)
• 海藻养殖
• 盐沼湿地
🏔️ 其他碳汇
• 土壤碳汇
• 地质碳封存
⚖️ 碳中和 = 碳排放量 = 碳吸收量 = 减排量 + 碳汇量
【总结】碳中和路径
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【总结】碳循环知识体系构建
浮游植物光合作用(受营养盐影响)(生物泵)
碳中和=固碳量(大气支出)=释碳量(大气收入) 碳平衡
陆地碳汇+海洋碳汇+技术固碳
植被破坏+化石燃烧
植被固碳
土壤、湿地储碳
+
海水吸收
海洋生物固碳
+
植被数量+质量—— 光合作用固碳量
生物凋落物收入
微生物分解作用支出
(收入>支出=高碳积累量)
高纬度冷水溶解度高;密度大,携碳下沉(物理泵)
植被恢复
能源替代
清洁生产
循环经济
低碳产业
低碳生活
滨海湿地(红树林+海草床+盐沼湿地等)
贝类等通过碳酸盐泵固碳
光伏、风能、氢能、水电、核能
产业转型
低碳饮食、低碳出行、低碳居住等
陆地碳循环过程
海洋碳循环过程
碳循环
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