கார்பன் சுழற்சி

கார்பன் சுழற்சியின் விளக்கப்படம். பல்லாயிரக்கணக்கான டன்களில் பல்வேறு தேக்கங்களில் சேமிக்கப்பட்ட பெரும்பாலான கார்பனை கருப்பு எண்கள் குறிக்கின்றன ("GtC" என்பது கார்பனின் கிகாடன்கள் என அர்த்தமாகும். இந்த மதிப்பீடுகள் 2004 ஆம் ஆண்டு காலத்திற்கு உரியது). ஒவ்வொரு ஆண்டும் தேக்கங்களுக்கு இடையில் எவ்வளவு கார்பன் நகருகிறது என்பதை கருமை நீல எண்கள் குறிக்கின்றன.இந்த விளக்கப்படத்தில் வரையறுக்கப்பட்டுள்ள அடையல்களானது கார்பனேற்று பாறை மற்றும் கெரோஜெனின் ~70 மில்லியன் GtC ஐ உள்ளடக்கியிருப்பதில்லை.

கார்பன் சுழற்சி அல்லது கார்பன் வட்டம் அல்லது கரிம சுழற்சி அல்லது கரிம வட்டம் என்பது புவியின் உயிர்க்கோளம் (biosphere), பெடோஸ்பியர் (pedosphere), புவி உருண்டை (geosphere), நீர்க்கோளம் (hydrosphere) மற்றும் வளி மண்டலம் (atmosphere) ஆகியவற்றுள் பரிமாற்றங்களை நிகழ்த்தும் கார்பன் மூலமான உயிர்புவி வேதியியல் சுழற்சி ஆகும். புவியின் மிகவும் முக்கியமான சுழற்சிகளில் இதுவும் ஒன்றாகும். இச்சுழற்சியானது உயிர்கோளத்தின் அனைத்து பகுதிகளையும் அதன் உயிரினங்களையும் மறுசுழற்சி மேற்கொண்டு மீண்டும் பயன்படுத்த கார்பனை அனுமதிக்கின்றது. கார்பன் சுழற்சியானது துவக்கத்தில் ஜோசப் பிரைஸ்ட்லே (Joseph Priestley) மற்றும் ஆன்டோயின் லவோசியர் (Antoine Lavoisier) ஆகியோரால் கண்டறியப்பட்டு ஹம்ப்ரை டேவி அவர்களால் (Humphry Davy) பிரபலமடைந்தது. தற்போது இது வழக்கமாக பரிமாற்றத் தடங்கள் மூலமாக இடை இணைப்பு செய்யப்பட்டுள்ள கார்பனின் ஐந்து முதன்மைத் தேக்கங்களாகக் கருதப்படுகின்றது. இந்தத் தேக்கங்கள் பின்வருமாறு:

• வளிமண்டலம்
• வழக்கமாக தூய்மையான நீர் அமைப்புகள் மற்றும் மண்கார்பன் (soil carbon) போன்ற உயிரற்ற கரிமப் பொருட்களை உள்ளடக்கியதாக வரையறுக்கப்பட்டுள்ள புவிக்குரிய உயிர்க்கோளம்.
• பெருங்கடல்களில் கலக்கப்பட்ட கனிமக் கார்பன் (dissolved inorganic carbon) மற்றும் வாழ்ந்து கொண்டிருக்கும் மற்றும் உயிரற்ற கடல்சார்ந்த உயிரிகள் உள்ளிட்டவை,
• படிம எரிபொருள்கள் உள்ளிட்ட படிமங்கள்.
• புவியின் உட்பகுதி, புவியின் மென்மூடி மற்றும் மேலோடில் இருந்து எரிமலைகள் மற்றும் புவிவெப்ப அமைப்புகள் மூலமாக வளிமண்டலம் மற்றும் நீர்கோளத்திற்கு வெளியேறுகின்ற கார்பன்.

பல்வேறு வேதியியல் சார்ந்த, இயற்பியல் சார்ந்த, நில அமைப்பியல் சார்ந்த மற்றும் உயிரியல் செயல்பாடுகளின் காரணமாகவே கார்பனின் வருடாந்திர இயக்கங்களும் தேக்கங்களுக்கு இடையே கார்பன் பரிமாற்றங்களும் நிகழுகின்றன. பெருங்கடலானது புவியின் மேற்பரப்பிற்கு அருகில் மிகப்பெரிய இயங்கும் கார்பன் குளத்தைக் கொண்டிருக்கின்றது, ஆனால் இக்குளத்தின் பகுதியாக இருக்கும் ஆழமான பெருங்கடல் வளிமண்டலத்துடன் துரிதமான பரிமாற்றத்தை நிகழ்த்துவதில்லை.

உலகளாவிய கார்பன் நிலை (global carbon budget) என்பது கார்பன் சுழற்சியில் ஒரு பிரத்தியேகமான சுழற்சிக்கு (எ.கா., வளிமண்டலம் ↔ உயிர்க்கோளம்) இடையில் அல்லது கார்பன் தேக்கங்களுக்கு இடையில் கார்பனின் (கிடைக்கப்பெறுகின்ற மற்றும் இழப்புக்குள்ளாகின்ற) பரிமாற்றங்களின் சமநிலையாகும். குளம் அல்லது தேக்கத்தின் கார்பன் நிலையில் செய்யப்படும் பரிசோதனையானது கார்பன்-டை-ஆக்சைடுக்கான மூலம் அல்லது வீழ்ச்சியாக அக்குளமோ தேக்கமோ செயல்படுவதைப் பற்றிய தகவலை வழங்குகிறது.

கரிமச் சுழற்சி (Carbon cycle ) என்பது கதிரவனின் மிகவும் அதிக ஆற்றல் எவ்வாறு கிடைக்கப்படுகிறது என்பதனை விளக்கும் ஒரு கோட்பாடாகும். பலகோடி ஆண்டுகளாகக் கிடைக்கின்ற இன்னும் பலகோடி ஆண்டுகள் கிடைக்கவுள்ள இவ்வளவு மிகுதியான ஆற்றல் எப்படித் தோன்றுகின்றது? அமெரிக்க ஐக்கிய நாட்டு அறிவியல் அறிஞர் எச். எ. பெத்தே இதனை விளக்கினார். மிக உயர்ந்த வெப்பநிலையில் அணுக்கரு வினைகள் நடக்கும் என்கிற கோட்பாட்டினை முன்வைத்தபோது அதனை முன்னெடுத்துணுச் செல்ல போதிய தரவுகள் இருக்கவில்லை. பெத்தே இதற்கு கதிரவனின் ஆற்றல் கரிமச் சுழற்சி மூலம் கிடைக்கப்பெறுவதை விளக்கினார். நான்கு ஐட்ரசன் அணுக்கள் இணைந்து ஒரு ஈலியம் அணு உருவாதலையும் இந்நிகழ்விற்கு கரி ஒரு வினையூக்கியாகச் செயல்படும் விதத்தினையும் விளக்கினார்.

கரிமச் சுழற்சி

கரிமச் சுழற்சியில், முதலில் ஒரு புரோட்டான் (ஐட்ரசனின் கரு) ஒரு கரிக்கருவுடன் வினைப் பட்டு, இணைந்து ஆற்றலை வெளியிடுகிறது. இவ்வினை,

  12C6  +1 H1 --  -->  13N7  + ஆற்றல்,

இந்த நைட்ரசன் கதிரியக்கமுடையது. இது 10.1 நிமிடத்தில் ஒரு பாசிட்ரானை உமிழ்ந்து அடியில் காட்டிவாறு மாற்றமடைகிறது.

   13N7  ↔ 13C6 +0+e+1

நிலைத்த கரி13, இன்னொரு புரோட்டானுடன இணைந்து அதிக ஆற்றலை உமிழ்ந்து, அடியில் காட்டியவாறு செயல்படுகிறது.

  13 C6 +1H1   ↔ 14N7+ ஆற்றல்.

இதனைத் தொடர்ந்து நிலையான நைட்ரசன் கரு மற்றொரு புரோட்டானுடன் (3) இணைந்து,

¹⁴N₇ +¹H₁ ↔¹⁵ O₈ + ஆற்றல்.

இந்த O அழிந்து பாசிட்ரானைக் கொடுத்து மறுபடியும் N ஆக மாறும். இந்த N 15 நான்காவது புரோட்டானுடன் இணைந்து,

 15N7 +1H1  ↔12C6  + 4He2. மொத்தத்தில் கரி மாறவில்லை. 4 ஐட்ரசன் கருக்கள் இணைந்து ஒரு ஈலியம் கருவையும் இரு பாசிட்ரானையும் 

ஆற்றலையும் கொடுக்கிறது.கதிரவன் எப்படி இவ்வளவு ஆற்றலைக் கொடுத்துக் கொண்டே இருக்கிறது என்பதனை விளக்குகிறது, மேலே காட்டப்பட்டக் கரிமச்சுழற்சி.

வளிமண்டலத்தில்

2008 ஆம் ஆண்டு சூறாவளி மண்டலத்தில் கார்பன் டையாக்சைடின் செறிவு.

புவியின் வளிமண்டலத்தில் முதன்மையான கார்பன்-டை-ஆக்சைடு (CO₂) வாயுவாக கார்பன் காணப்படுகின்றது. இது வளிமண்டலத்தின் குறைந்த சதவீதத்தில் இருந்தாலும் (மோலார் அடிப்படையில் சுமார் 0.04%), வாழ்க்கையின் துணையாக இன்றியமையாத பங்கை ஆற்றுகிறது. மீத்தேன் மற்றும் குளோரோஃபுளோரோ கார்பன்கள் (chlorofluorocarbon) (இதில் குளோரோஃபுளோரோ கார்பன்களானது முழுமையாக காலப் போக்கில் மனித வளர்ச்சியாக உள்ளது). ஆகியவை வளிமண்டலத்தில் கார்பனைக் கொண்டுள்ள மற்ற வாயுக்கள் ஆகும். மரங்கள் ஒளிச்சேர்க்கையை நிகழ்த்தும் போது கார்பன்-டை-ஆக்சைடை கார்போஹைட்ரேட்டுகளாக மாற்றும் செயல்பாட்டில் ஆக்ஸிஜனை வெளியிடுகிறது. மரங்களின் வளர்ச்சி துரிதமாக இருக்கும் புதிய காடுகளில் இச்செயல்பாடு மிகவும் நிறைவாக உள்ளது. இளவேனிற் காலத்தில் இலைகள் வெளிவரும் போது இலையுதிர்க்கும் வனங்களில் இச்செயல்பாடு மிகவும் வலிமையாக நடைபெறுகிறது. இது அளவிடப்பட்ட CO₂ செறிவின் கீலிங் கர்வாக (Keeling curve) ஒரு வருடாந்திர சமிக்ஞையாக பார்க்கக்கூடியதாக உள்ளது. தெற்கில் உள்ள அரைகோளத்தைக் காட்டிலும் வடக்கு அரைக்கோளத்தின் வெப்ப அட்சரேகைகளில் மிகவும் அதிகமான நிலப்பகுதி இருப்பதால் வடக்கு அரைக்கோளத்தின் வசந்தகாலம் மேலோங்கியதாக உள்ளது.

• கோளின் நிலப்பரப்பிற்கு மேலுள்ள கார்பனில் 86 சதவீதத்தையும் கோளின் மண் கார்பனில் 73 சதவீதத்தையும் காடுகள் சேமிக்கின்றன.
• துருவங்களை நோக்கியுள்ள பெருங்கடல்களின் மேற்பரப்பில் உள்ள கடல் நீர் மிகவும் குளுமையாகவும் அதிகமான கார்பானிக் அமிலத்தைக் கொண்டதாகவும் இருப்பதோடு அதிக அளவில் கரையத்தக்க CO₂ ஆகவும் மாறுகிறது. பெருங்கடலின் உட்புறத்தில் அடர்த்தியான மேற்பரப்பு நீரை கொண்டு செல்லும் தெர்மோஹலின் சுழற்சிக்கு (thermohaline circulation) இது இணைந்து செயல்படுகிறது (கரைதிறன் ஏற்றியின் பதிவைக் காண்க).
• உயர் உயிரிய உற்பத்தியுடைய பெருங்கடல் பகுதிகளின் மேலுள்ள உயிரினங்கள் குறைவான கார்பனைத் திசுக்களாக மாற்றுகின்றன அல்லது ஓடுகள் மற்றும் உரைக்கற்கள் போன்ற கடின உடற்பகுதிகளைக் கார்பனேற்றம் செய்கின்றன. குறைவான விகித நிலைகளில் பெருங்கடலில் அவை உருவாக்கியதைக் காட்டிலும் அவை முறையே ஒட்சியேற்றுதலுக்குட்பட்ட (மென்-திசு ஏற்றி) மற்றும் மீண்டும் கரைக்கக்கூடியவையாக (கார்பனேற்று ஏற்றி) மாற்றுவதுடன் கார்பனின் கீழ்நோக்கிய போக்கை விளைவாகத் தருகின்றன (உயிரிய ஏற்றியின் பதிவைப் பார்க்க).
• சிலிக்கேட்டு பாறையின் சூழ்நிலைச்சிதைவு (பார்க்க கார்பனேற்று-சிலிக்கேற்று சுழற்சி). பைக்கார்பனேட் அயனிகளை உற்பத்தி செய்வதற்கு கார்பனேற்று அமிலமானது சூழ்நிலைச் சிதைவடைந்த பாறையுடன் செயல்படுகிறது. உற்பத்தி செய்யப்பட்ட பைகார்பனைட் அயனிகளானது கடல்சார்ந்த கார்பனேற்றுகளை உருவாக்குவதற்கு அவைப் பயன்படுத்தப்படும் பெருங்கடலுக்கு எடுத்துச் செல்லப்படுகிறது. சிதைவுற்ற சமநிலை அல்லது திசுக்களில் கரைந்த CO₂ போலன்றி சூழ்நிலைச்சிதைவானது அதனை வளிமண்டலத்திற்கு உடனடியாய் திருப்பி அனுப்பும் தேக்கத்தினுள் கார்பனை நகர்த்துவதில்லை.
• 1958 ஆம் ஆண்டு மவுனோ லோவாவில் மில்லியனுக்கு சுமார் 320 பகுதிகளாக (ppm) இருந்த வளிமண்டலத்திற்குரிய கார்பன டையாக்சைடு 2010 ஆம் ஆண்டு சுமார் 385ppm ஆக இருக்கிறது.
• கயா ஐடென்டிடி (kaya identity) மூலமாகவே வருங்கால CO₂ உமிழ்வு கணக்கிடப்படலாம்.

கார்பன் வளிமண்டலத்தினுள் பல்வேறு வழிகளில் வெளியேறுகிறது:

• கோள்கள் மற்றும் விலங்களின் மூச்சுவிடுதல் வழியாக இது நிகழ்த்தப்படுகிறது. இது ஒரு வெப்ப உமிழ் எதிர்விளைவு ஆகும். மேலும் இது கார்பன்-டை-ஆக்சைடு மற்றும் நீரினுள் உள்ள குளுக்கோசை (அல்லது பிற கரிம மூலக்கூறுகளை) சிதைப்பதில் ஈடுபடுகிறது.
• விலங்கு மற்றும் தாவரங்கள் அழுகுவதன் வழியாக நிகழ்த்தப்படுகிறது. இறந்த விலங்குகள் மற்றும் தாவரங்களின் கார்பன் சேர்மங்களை பூசணம் மற்றும் பாக்டீரியா போன்றவை சிதைத்து அதில் ஆக்ஸிஜன் இருந்தாலோ அல்லது மீத்தேன் இல்லாமல் இருந்தாலோ கார்பனை கார்பன் டையாக்சைடாக மாற்றுகிறது.
• ஆக்ஸிஜனேற்றப்பட்ட கார்பனைக் கொண்டிருக்கும் கரிமப் பொருட்களின் எரிதல் வழியாக நிகழ்த்தப்படுவதால் கார்பன்-டை-ஆக்சைடு உற்பத்தியாகிறது (மற்றும் நீராவி போன்ற பிறப் பொருட்களும் உற்பத்தியாகிறது). கரி, பெட்ரோலியப் பொருட்கள் மற்றும் இயற்கை வாயு போன்ற எரியும் தன்மையுடைய படிம எரிபொருட்கள் கார்பனை வெளியிடுவதால் அவை ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளுக்கு புவி உருண்டையில் சேமிக்கப்படுகிறது. எரியும் ஆக்ரோபியூல்களும் (agrofuel) கார்பன் டையாக்சைடை வெளியிடுகின்றன. இது ஒரு சிலவருடங்களுக்கோ அல்லது அதற்கும் குறைவான காலங்களுக்கோ சேமிக்கப்படுகிறது.
• சிமென்ட்டின் உற்பத்தி. சிமென்ட்டின் ஆக்கக்கூறான சுண்ணாம்பை (calcium oxide) உருவாக்குவதற்கு சுண்ணாம்புக்கல் (கால்சியம் கார்பனேட்) வெப்பமூட்டப்படும் போது கார்பன்-டை-ஆக்சைடு உருவாகிறது.
• நீர் சூடாக மாறும் பெருங்கடலின் மேல்பரப்பில் கார்பன்-டை-ஆக்சைடு கரைந்து வெளியாவதோடு வளிமண்டலத்திற்கு திரும்ப அனுப்பப்படுகிறது.
• எரிமலைகள் வெடித்தல் மற்றும் வெளியுரு மாற்றம் ஆகியவை வளிமண்டலத்தினுள் வாயுக்களை வெளியிடுகின்றன. எரிமலை வாயுக்களானது நீராவி, கார்பன்-டை-ஆக்சைடு மற்றும் சல்ஃபர் டையாக்சைடு போன்றவற்றை முதன்மையாகக் கொண்டுள்ளன. கார்பன்-டை-ஆக்சைடு வெளியாவது என்பது சிலிக்கேற்று சூழ்நிலைச்சிதைவு மூலமாக நீக்கப்படுவதற்கு தோராயமாக சமநிலையில் உள்ளது [சான்று தேவைப்படுகிறது]; அதனால் ஒன்றுக்கொன்று இரசாய மாற்றங்களைக் கொண்டிருக்கும் இந்த இரண்டு செயல்பாடுகளின் மதிப்பும் தோராயமாக பூஜ்ஜியம் என மதிப்பிடப்படுகிறது. மேலும் சுமார் 100,000 ஆண்டுகளுக்கும் குறைவான கால அளவுகளின் மேல் வளிமண்டலத்துக்குரிய கார்பன்-டை-ஆக்சைடின் நிலையைப் பாதிப்பதில்லை.

உயிர்கோளத்தில்

கார்பன் உயிர்கோளத்தில் ஏறத்தாழ 42,000 கிகாடன்கள் இருக்கிறது. கார்பன் என்பது புவி வாழ்வில் ஒரு முக்கியப் பகுதியாக உள்ளது. உயிர்வாழும் அனைத்து உயிரணுக்களின் கட்டமைப்பு, உயிர் வேதியியல் மற்றும் ஊட்டச்சத்து ஆகியவற்றில் இது முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது.

• தன் உணவாக்கிகள்கள் என்பவை உயிரினங்கள் ஆகும். இவை தான் வாழும் நீர் அல்லது காற்றில் இருக்கும் கார்பன் டையாக்சைடைப் பயன்படுத்தி அவற்றின் கரிம சேர்மங்களை சொந்தமாக உருவாக்கிக் கொள்கின்றன. இதைச் செய்ய அவற்றிற்கு வெளிநிலை ஆற்றல் மூலம் தேவைப்படுகிறது. பெரும்பாலும் அனைத்து உணவாக்கிகளும் இதை பெறுவதற்கு சூரிய கதிரியக்கத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. அவற்றின் இந்த உற்பத்தி செயல்பாடு ஒளிச்சேர்க்கை எனப்படுகிறது. சிறிய அளவிலான உணவாக்கிகள் இரசாயன ஆற்றல் மூலங்களை சுரண்டும் செயல்பாடானது வேதிச் சேர்க்கை எனப்படுகிறது. கார்பன் சுழற்சிக்கான பெரும்பாலான முக்கிய உணவாக்கிகளானது நிலத்தில் உள்ள வனங்களில் காணப்படும் மரங்கள் மற்றும் புவியின் பெருங்கடல்களில் காணப்படும் மிதவைத் தாவரம் ஆகிய இடங்களில் நடைபெறுகிறது. ஒளிச்சேர்க்கையானது பின்வரும் விளைவைப் பின்பற்றுகின்றது: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
• பிற உயிரினங்கள் அல்லது பிற பகுதிகளில் (எ.கா., பழங்கள்) பர ஊட்டங்களாக கார்பன் நிலைமாற்றம் அடைகிறது. புளித்தல் அல்லது சிதைவுக்கான பூசணம் மற்றும் பாக்டீரியா மூலமாக இறந்த கரிமப் பொருட்களின் (சிதைந்த பொருள்கள்) பற்றுத்திறனை இது உள்ளடக்கியுள்ளது.
• உயிர்மண்டலத்தின் சுவாசத்தின் வழியாகவே பெரும்பாலான கார்பன் வெளியேறுகிறது. காற்று அல்லது நீர் சூழல்களில் கார்பன் டையாக்சைடை வெளியிடும் காற்றுச் சுவாசம் ஏற்படுகையில் ஆக்ஸிஜன் இருந்தால் பின்வரும் விளைவு ஏற்படுகிறது: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O. வேறு வகையில் காற்று சுவாசம் ஏற்படுகையில் சுற்றுப்புறச் சூழலில் மீத்தேன் வெளியாகிறது. விளைவாக இது வளிமண்டலம் அல்லது நீர்கோளத்தின் வழியில் உருவாகிறது (எ.கா., சதுப்புநில வாயு அல்லது குதவழிக் காற்றோட்டம் போன்றவை).
• எரியும் உயிரினத்தொகுதியும் (எ.கா. காட்டுத் தீ, வெப்பத்திற்காக பயன்படுத்தப்படும் மரம், மற்ற வகையான கரிமம்) வளிமண்டலத்திற்கு கணிசமான அளவு கார்பனை பரிமாற்றம் செய்கிறது.
• இறந்த கரிம விசயங்கள் (மரமிகு கரி போன்றவை) புவி உருண்டையில் இணையும் போது வளிமண்டலத்தினுள் கார்பனாக சுழலுகின்றன. குறிப்பாக கால்சியம் கார்பனேட் உடைய விலங்கு உயிரணுக்கள் பின்னர் படிதல் செயல்பாட்டின் வழியாக சுண்ணாம்புக்கல்லாக மாறுகின்றன.
• ஆழமான பெருங்கடலில் சுழலும் கார்பனைப் பற்றியே இன்னும் அறிய வேண்டியுள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக லார்வாசிய சீத இல்லங்கள் ("மூழ்கிகள்" எனப் பொதுவாக அறியப்படுகின்றன) அதைப் போன்ற பெரிய எண்ணிக்கையில் உருவாக்கப்படுகின்றன என ஒரு அண்மை கண்டுபிடிப்பு தெரிவிக்கிறது. அவை அடையல் பொறிகள் மூலமாக முன்பு கண்டுபிடிக்கப்பட்ட ஆழமான பெருங்கடலில் பெருமளவு கார்பனை வெளியிடுகின்றன. அவற்றின் அளவு மற்றும் பொதிவின் காரணமாக பொறிகள் போன்ற இந்த இல்லங்கள் அரிதாக சேகரிக்கப்படுகின்றன. அதனால் பெரும்பாலான உயிரி புவி ரசாயனத்துக்குரிய பகுப்புகள் தவறுதலாக அவற்றை தவிர்த்து விடுகின்றன.

வளிமண்டலத்தில் கார்பன் சேமிப்பு என்பது பல்வேறு கால-அளவுகளில் ஏராளமான செயல்பாடுகளைக் கொண்டு நிகழ்கிறது: இதற்கிடையில் நிகர முதன்மை உற்பத்தியானது நாள் முறை மற்றும் பருவ சுழற்சியைப் பின்பற்றுகையில் மரங்களில் பல நூறு ஆண்டுகளுக்கும் நிலத்தில் பல ஆயிரம் ஆண்டுகளுக்கும் கார்பன் சேமிக்கப்படுகிறது. அந்த நீண்ட கால கார்பன் குளங்களில் ஏற்படும் மாறுதல்கள் (எ.கா. வனவளர்ப்பு அல்லது வனத்தை அழிப்பது அல்லது சுவாசத்தின் வழியாக ஏற்படும் வெப்பநிலை மாறுதல்கள்) உலகளவில் தட்பவெப்பநிலையை பாதிக்கலாம்.

பெருங்கடலில்

"இன்றைய நாள்" (1990கள்) கடல் மேற்பகுதியில் கரைக்கப்பட்ட கனிம கார்பன் செறிவு (GLODAP காலநிலையியலில் இருந்து)

பெருங்கடல்கள் சுமார் 36,000 கிகாடன்கள் கார்பனைக் கொண்டுள்ளன. பெரும்பாலும் பைக்கார்பனேட் அயன் வடிவமாகவே இது உள்ளது (90%க்கும் மேலானாவை இவ்வாறு இருப்பதுடன், எஞ்சியவை பெரும்பாலும் கார்பனேட்டாகவே உள்ளன). புயல்காற்றுகள் மற்றும் சூறாவழிகள் போன்ற உச்ச அளவிலான பெருமழை பெருமளவான கார்பனைப் புதைத்து விடுகின்றன. ஏனெனில் அவை அதிக அளவான அடையலை அரித்து விடுகின்றன. உதாரணமாக 2008 ஆம் ஆண்டு ஜூலையில் வெளியான ஒரு நிலவியல் செய்தித்தாளில் ஒரு தரப்பினர் தெரிவிக்கையில், தைவானில் உள்ள பெருங்கடலில் ஏற்பட்ட ஒரு ஒற்றைச் சூறாவளி படிம வடிவத்தில் பெருமளவு கார்பனை புதைத்து விட்டது என்றும் - நாட்டில் ஒரு ஆண்டு முழுவதும் பெய்த மழைகளை ஒருங்கிணைத்தவாறு இது இருந்தது எனவும் தெரிவித்துள்ளனர். கார்பன்-கார்பன் அல்லது கார்பன்-ஹைட்ரஜன் அல்லாத கார்பன் சேர்மங்களான கனிம கார்பன் நீரினுள் ஏற்படும் விளைவுகளுக்கு மிகவும் முக்கியமானதாகும். இந்தக் கார்பன் பரிமாற்றமானது பெருங்கடலில் pH மதிப்பைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கு மிகவும் முக்கியமாகிறது. மேலும் கார்பனுக்கான மூலமாக அல்லது வீழ்ச்சியாக மாறுபடுகிறது. வளிமண்டலம் மற்றும் பெருங்கடலுக்கு இடையில் கார்பன் உடனடியாய் பரிமாற்றம் செய்யப்படுகிறது. பெருங்கடல் மேல்நோக்கி எழும் பிரதேசங்களில் வளிமண்டலத்திற்கு கார்பன் வெளியிடப்படுகிறது. மாறாக, பெருங்கடல் கீழ்நோக்கிச் செல்லும் பிரதேசங்களில் வளிமண்டலத்தில் இருந்து பெருங்கடலுக்கு கார்பன் (CO₂) நிலைமாற்றம் செய்யப்படுகிறது. CO₂ பெருங்கடலினுள் நுழையும் போது உள்நிலையில் சமநிலை பெறுதற்கு தொடர்ச்சியாக பல விளைவுகளில் இது பங்கேற்கிறது:

தீர்வு:

CO₂(வளிமண்டலத்துக்குரியது) ⇌ CO₂(கரைதலுடையது)

கார்போனிக் அமிலத்திற்கு மாற்றம்:

CO₂(கரைதலுடையது) + H₂O ⇌ H₂CO₃

முதல் அயனியாக்கம்:

H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻ (பைகார்பனேட் அயனி)

இரண்டாவது அயனியாக்கம்:

HCO₃⁻ ⇌ H⁺ + CO₃⁻⁻ (கார்பனேற்று அயன்)

இந்த தொகுப்பின் எதிர்விளைவுகள் ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த சமநிலை கெழுவைக் கொண்டு பெருங்கடலில் கனிம கார்பனை எடுத்துக் கொள்ளும் வடிவத்தை வரையறுக்கிறது. கடல் நீருக்காக அரைகுறை அனுபவம் மூலமாக வரையறுக்கப்படும் இந்த கெழுக்கள் வெப்பநிலை, அழுத்தம் மற்றும் பிற அயனிகளின் முன்னிலை (குறிப்பாக பாரேட்) போன்ற வினைகளாக உள்ளன. பெருங்கடலில் சமநிலையானது வலிமையாக பைகார்பனேட்டை சார்ந்துள்ளது. வளிமண்டலத்திற்குரிய CO₂ இல் இருந்து அயனியை நீக்குவதற்கு மூன்று நிலைகள் இருப்பதில் இருந்து பெருங்கடலில் இந்தக் கனிம கார்பன் சேமிப்பானது CO₂ உடைய வளிமண்டலத்துக்குரிய அரைகுறை அழுத்தத்திற்கு ஒற்றுமையான விகிதசமத்தைக் கொண்டிருப்பதில்லை. பெருங்கடலுக்கான இந்த காரணி சுமார் பத்து ஆகும்: அதாவது வளிமண்டலத்துக்குரிய CO₂ 10% அதிகரிப்பதற்காக பெருங்கடலுக்குரிய சேமிப்பு (சமநிலையில்) சுமார் 1% அதிகரிக்கிறது. இதனுடன் இதன் துல்லியமான காரணியானது உள்நிலைக் கட்டுப்பாடுகளை சார்ந்துள்ளது. இந்தத் தாங்கல் காரணியானது பெரும்பாலும் "ரிவெல்லெ பேக்டர்" (Revelle Factor) எனவும் பின்னர் ரோகர் ரிவெல்லெ எனவும் அறியப்படுகிறது.

திடமான கால்சியம் கார்பனேற்று CaCO₃ ஐ வேகப்படுத்துவதற்கு பெருங்கடலில் கரைக்கப்பட்ட கார்பனேட்டானது கால்சியத்துடன் சேர்கிறது. பெரும்பாலும் இது நுண்மையான உயிரினங்களின் உயிரணுக்களாகவே உள்ளன. இந்த உயிரினங்கள் இறக்கும் போது அவற்றின் உயிரணுக்கள் அழிவுற்று பெருங்கடல் தரையில் குவிகின்றன. காலங்கள் கடந்த பிறகு இந்த கார்பனேற்று அடையல்கள் சுண்ணாம்புக் கல்லாக மாறுகின்றன. இது கார்பன் சுழற்சியின் ஒரு மிகப்பெரிய கார்பன் தேக்கம் ஆகும். கார்பானிக் மற்றும் கால்சியம்-தாங்கிய தாதுக்கள் வெளியிடும் கால்சியம் அயனிகளுடன் நிலத்தடி நீரின் பிற அமிலங்களுடன் செயல்படும் போதும் மற்றும் படிகக்கல் போன்ற புதிதாக உருவான அலுமினியம்-மிகுந்த களிமண் தாதுகள் மற்றும் கரைக்க முடியாத தாதுக்களின் மீதிக்குப் பின்னால் விடப்படும் போதும் கால்சியம்-சிலிக்கேற்று பாறைகளின் இரசாயன சூழ்நிலைச்சிதைவில் இருந்து கரைக்கப்பட்ட கால்சியம் பெருங்கடலில் இருந்து வெளியேறுகிறது.

மேலும் காண்க

• முதன்மை உற்பத்தி

குறிப்புதவிகள்

கூடுதல் வாசிப்பு

• Appenzeller, Tim (2004). "The case of the missing carbon". National Geographic Magazine. http://environment.nationalgeographic.com/environment/global-warming/missing-carbon.html.  - article about the missing carbon sink
• Bolin, Bert; Degens, E. T.; Kempe, S.; Ketner, P. (1979). The global carbon cycle. Chichester ; New York: Published on behalf of the Scientific Committee on Problems of the Environment (SCOPE) of the International Council of Scientific Unions (ICSU) by Wiley. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண்:0471997102. http://www.icsu-scope.org/downloadpubs/scope13/index.html. பார்த்த நாள்: 2008-07-08. 
• Houghton, R. A. (2005). "The contemporary carbon cycle". in William H Schlesinger (editor). Biogeochemistry. Amsterdam: Elsevier Science. பக். 473–513. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண்:0080446426. 
• Janzen, H. H. (2004). "Carbon cycling in earth systems—a soil science perspective". Agriculture, ecosystems and environment 104 (3): 399–417. doi:10.1016/j.agee.2004.01.040. 
• Millero, Frank J. (2005). Chemical Oceanography (3 ). CRC Press. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண்:0849322804. 
• Sundquist, Eric; Broecker, Wallace S.(editors) (1985). The Carbon Cycle and Atmospheric CO₂: Natural variations Archean to Present. Geophysical Monographs Series. American Geophysical Union. 

புற இணைப்புகள்

• Carbon Cycle Science Program - an interagency partnership.
• NOAA's Carbon Cycle Greenhouse Gases Group
• Global Carbon Project - initiative of the Earth System Science Partnership
• UNEP - The present carbon cycle - Climate Change carbon levels and flows
• NASA's Orbiting Carbon Observatory
• Carboscope, a website presenting maps of fluxes of greenhouse gases (CO2 and CH4)
• CarboSchools, a European website with many resources to study carbon cycle in secondary schools.* * * *
• Carbon and Climate, an educational website with a carbon cycle applet for modeling your own projection.