कार्बन चक्र: विशेषताएँ, अवस्थाएँ, महत्व - वातावरण - 2025

कार्बन चक्र हवा, पानी, मिट्टी और जीवित चीजों में यह रासायनिक तत्व के संचलन की प्रक्रिया है। यह एक गैस-प्रकार जैव-रासायनिक चक्र है और वायुमंडल में कार्बन का सबसे प्रचुर रूप कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) है।

कार्बन के सबसे बड़े भंडार महासागरों, जीवाश्म ईंधन, कार्बनिक पदार्थ और तलछटी चट्टानों में हैं। इसी तरह, यह जीवों के शरीर की संरचना में आवश्यक है और प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से सीओ 2 के रूप में ट्राफिक श्रृंखलाओं में प्रवेश करता है।

प्रकाश संश्लेषक (पौधे, फाइटोप्लांकटन, और साइनोबैक्टीरिया) वायुमंडलीय सीओ 2 से कार्बन को अवशोषित करते हैं, और फिर शाकाहारी जीव इन जीवों से इसे लेते हैं। इनका सेवन मांसाहारी करते हैं और अंत में सभी मृत जीवों को डीकंपोजर्स द्वारा संसाधित किया जाता है।

वायुमंडल और जीवित प्राणियों के अलावा, मिट्टी (edaphosphere) और पानी (जलमंडल) में कार्बन पाया जाता है। महासागरों में, फाइटोप्लांकटन, मैक्रोलेगै और जलीय एंजियोस्पर्म प्रकाश संश्लेषण को करने के लिए पानी में घुले CO2 को लेते हैं।

कार्बन चक्र चित्रण

CO2 क्रमशः स्थलीय और जलीय जीवों के श्वसन के माध्यम से वायुमंडल या पानी में पुनर्जीवित होती है। एक बार जीवित प्राणियों की मृत्यु हो जाने पर, कार्बन को भौतिक वातावरण में CO2 या अवसादी चट्टानों, कोयले या तेल के हिस्से के रूप में पुनर्जीवित किया जाता है।

कार्बन चक्र बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि यह विभिन्न कार्यों को पूरा करता है जैसे कि जीवित प्राणियों का हिस्सा होना, ग्रहों के तापमान और पानी की अम्लता को विनियमित करने में मदद करता है। इसी तरह, यह तलछटी चट्टानों की क्षरणकारी प्रक्रियाओं में योगदान देता है और मानव के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में कार्य करता है।

विशेषताएँ

कार्बन

यह तत्व ब्रह्मांड में बहुतायत में छठे स्थान पर है और इसकी संरचना ऑक्सीजन और हाइड्रोजन जैसे अन्य तत्वों के साथ बांड बनाने की अनुमति देती है। यह चार इलेक्ट्रॉनों (टेट्रावेलेंट) द्वारा निर्मित होता है जो सहसंयोजक रासायनिक बांड बनाते हैं जो जटिल संरचनात्मक रूपों के साथ पॉलिमर बनाने में सक्षम होते हैं।

वातावरण

वायुमण्डल में कार्बन मुख्य रूप से कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) के रूप में वायु की संरचना के 0.04% के अनुपात में पाया जाता है। यद्यपि मानव औद्योगिक विकास के कारण पिछले 170 वर्षों में वायुमंडलीय कार्बन की एकाग्रता में काफी बदलाव आया है।

औद्योगिक अवधि से पहले, एकाग्रता 180 से 280 पीपीएम (भागों प्रति मिलियन) तक थी और आज यह 400 पीपीएम से अधिक है। इसके अलावा, बहुत छोटे अनुपात में मीथेन (CH4) और छोटे निशान में कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) है।

CO2 और मीथेन (CH4)

इन कार्बन-आधारित गैसों में लंबी-लहर ऊर्जा (गर्मी) को अवशोषित करने और विकिरण करने का गुण होता है। इस कारण से, वायुमंडल में इसकी उपस्थिति पृथ्वी द्वारा विकिरणित गर्मी के अंतरिक्ष में भागने को रोककर, ग्रहों के तापमान को नियंत्रित करती है।

इन दो गैसों में से, मीथेन अधिक गर्मी को पकड़ लेता है, लेकिन सीओ 2 अपने सापेक्ष बहुतायत के कारण सबसे अधिक निर्धारित भूमिका निभाता है।

जैविक दुनिया

जीवित जीवों की अधिकांश संरचना कार्बन से बनी है, जो प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, वसा और विटामिन के निर्माण में आवश्यक है।

स्थलमंडल

कार्बन मिट्टी में कार्बनिक पदार्थ और हवा का हिस्सा है, यह कार्बन, ग्रेफाइट और हीरे जैसे मौलिक रूप में भी पाया जाता है। उसी तरह, यह हाइड्रोकार्बन (तेल, बिटुमेन) का एक मूलभूत हिस्सा है जो गहरी जमाओं में पाया जाता है।

कार्बन का गठन

जैसे ही झील के घाटियों, दलदलों या उथले समुद्रों में वनस्पति मर जाती है, पौधे का मलबा पानी से ढकी परतों में जमा हो जाता है। बैक्टीरिया की वजह से एक धीमी अवायवीय अपघटन प्रक्रिया तब उत्पन्न होती है।

तलछट कार्बनिक पदार्थों के विघटन की परतों को कवर कर रहे हैं जो लाखों वर्षों से कार्बन संवर्धन की एक प्रगतिशील प्रक्रिया से गुजरते हैं। यह पीट (50% कार्बन), लिग्नाइट (55-75%), कोयला (75-90%) और अंत में एन्थ्रेसाइट (90% या अधिक) के एक चरण से गुजरता है।

तेल का निर्माण

यह धीमी गति से एरोबिक अपघटन के साथ शुरू होता है, फिर एक अवायवीय चरण होता है, जिसमें प्लवक, जानवरों और समुद्री या झील के पौधों के अवशेष शामिल होते हैं। यह कार्बनिक पदार्थ तलछटी परतों द्वारा दफन किया गया था और पृथ्वी के अंदर उच्च तापमान और दबाव के अधीन था।

हालांकि, इसके कम घनत्व को देखते हुए, तेल तलछटी चट्टानों के छिद्रों के माध्यम से उगता है। आखिरकार, यह या तो अभेद्य क्षेत्रों में फंस जाता है या उथले बिटुमिनस बहिर्वाह बनाता है।

जलमंडल

जलमंडल वायुमंडल के साथ गैसीय विनिमय को बनाए रखता है, विशेष रूप से CO2 (पानी में घुलनशील) के रूप में ऑक्सीजन और कार्बन। कार्बन जल में पाया जाता है, विशेषकर महासागरों में, मुख्य रूप से बाइकार्बोनेट आयनों के रूप में।

समुद्री वातावरण के पीएच को विनियमित करने में बाइकार्बोनेट आयन महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। दूसरी ओर, समुद्र के किनारे पर बड़ी मात्रा में मीथेन हाइड्रेट्स के रूप में फंसे हुए हैं।

अम्ल वर्षा

कार्बन गैसीय माध्यम और तरल के बीच भी प्रवेश करता है, जब CO2 वायुमंडलीय जल वाष्प के साथ प्रतिक्रिया करता है और H2CO3 बनाता है। यह अम्ल वर्षा के पानी के साथ बहकर मिट्टी और पानी को अम्लीय करता है।

कार्बन चक्र के चरण

कार्बन को पकड़ने और भंडारण। स्रोत: Carbon_fterestration-2009-10-07.svg: * LeJean हार्डिन और जेमी पेनेडरिवेटिव काम: Jarl Arntzen (बात) व्युत्पन्न काम: Ortisa / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

किसी भी जैव-रासायनिक चक्र की तरह, कार्बन चक्र एक जटिल प्रक्रिया है जो रिश्तों के जाल से बनी होती है। परिभाषित चरणों में उनका अलगाव उनके विश्लेषण और समझ के लिए केवल एक साधन है।

- भूवैज्ञानिक चरण

टिकट

इस चरण में कार्बन इनपुट वायुमंडल से कुछ हद तक आते हैं, अम्ल वर्षा और हवा द्वारा जमीन तक छाना जाता है। हालांकि, मुख्य इनपुट जीवित जीवों का योगदान है, दोनों उनके मलमूत्र और उनके शरीर द्वारा जब वे मर जाते हैं।

भंडारण और संचलन

इस अवस्था में, कार्बन जमा हो जाता है और लिथोस्फियर की गहरी परतों में चला जाता है, जैसे कोयला, तेल, गैस, ग्रेफाइट और हीरे। यह कार्बोनेट चट्टानों का भी हिस्सा है, जो पर्माफ्रॉस्ट (ध्रुवीय अक्षांशों में जमी हुई जमीन की परत) में फंसा हुआ है और मिट्टी के छिद्रों के पानी और हवा में घुल गया है।

प्लेट टेक्टोनिक्स की गतिशीलता में, कार्बन भी मेंटल की गहरी परतों तक पहुंचता है और मैग्मा का हिस्सा है।

प्रस्थान

कैलकेरियस चट्टानों पर बारिश की कार्रवाई उन्हें मिटा देती है और अन्य तत्वों के साथ कैल्शियम जारी होता है। इन कार्बोनेट चट्टानों के कटाव से कैल्शियम नदियों में और वहाँ से महासागरों में धोया जाता है।

इसी तरह, सीओ ₂ तब जारी होता है जब पेराफ्रॉस्ट थैव या मिट्टी की अधिक जुताई करता है। हालांकि, मुख्य उत्पादन आदमी द्वारा लिथोस्फियर से कोयला, तेल और गैस निकालकर उन्हें ईंधन के रूप में जलाने के लिए प्रेरित किया जाता है।

मानव गतिविधि, हाइड्रोकार्बन की खपत के आधार पर, वातावरण में कार्बन छोड़ती है

- हाइड्रोलॉजिकल अवस्था

टिकट

वायुमंडलीय सीओ ₂ जब पानी की सतह के संपर्क में आता है तो कार्बोनिक एसिड बनाता है और मीथेन सीबेड से लिथोस्फियर में प्रवेश करता है, जैसा कि आर्कटिक में पाया गया है। इसके अलावा, HCO ₃ आयन लिथोस्फियर और मिट्टी की धुलाई में कार्बोनेट चट्टानों के क्षरण के कारण नदियों और महासागरों में प्रवेश करते हैं ।

जब बारिश होती है, तो पानी वातावरण से और चट्टानों से कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में कार्बन का वहन करता है। समुद्र में पहुंचने पर, कोरल, प्लवक और अन्य जलीय जानवर इसे विकसित करने के लिए उपयोग करते हैं। ये जीवित चीजें - मूंगा, प्लवक और जलीय जानवर - मर जाते हैं और मिट्टी में कार्बन में प्रवेश करते हैं

भंडारण और संचलन

CO2 कार्बोनिक एसिड (H2CO3) बनाने वाले पानी में घुल जाता है, गोले के कैल्शियम कार्बोनेट को भंग करता है, जिससे कैल्शियम एसिड कार्बोनेट (Ca (HCO3) 2) बनता है। इसलिए, कार्बन पाया जाता है और पानी में मुख्य रूप से CO2, H2CO3 और Ca (HCO3) 2 के रूप में फैलता है।

दूसरी ओर, समुद्री जीव प्रकाश संश्लेषण और श्वसन के माध्यम से अपने जलीय वातावरण के साथ कार्बन के निरंतर आदान-प्रदान को बनाए रखते हैं। इसके अलावा, कार्बन का बड़ा भंडार कम तापमान और उच्च दबावों के कारण जमे हुए समुद्र में मीथेन हाइड्रेट्स के रूप में होता है।

प्रस्थान

महासागर वायुमंडल के साथ गैसों का आदान-प्रदान करता है, जिसमें सीओ 2 और मीथेन शामिल हैं, और बाद का हिस्सा वायुमंडल में जारी किया जाता है। हाल ही में, नॉर्वे के तट से 400 मीटर से कम की गहराई पर समुद्री मीथेन रिसाव में वृद्धि देखी गई है।

वैश्विक तापमान में वृद्धि 400 मीटर से अधिक गहराई में पानी को गर्म कर रही है और इन मीथेन हाइड्रेट को जारी कर रही है। प्लेइस्टोसिन में इसी तरह की प्रक्रिया हुई, बड़ी मात्रा में मीथेन को रिहा, पृथ्वी को अधिक गर्म करने और हिम युग के अंत का कारण बना।

- वायुमंडलीय चरण

टिकट

कार्बन वायुमंडल में रहने वाले प्राणियों के श्वसन से और जीवाणु मेथेनोजेनिक गतिविधि से प्रवेश करता है। इसी तरह, वनस्पति की आग (बायोस्फीयर) द्वारा, जलमंडल के साथ आदान-प्रदान, जीवाश्म ईंधन के जलने, ज्वालामुखी गतिविधि और जमीन (भूगर्भीय) से जारी किया जाता है।

एक ज्वालामुखी के फटने से भूगर्भीय कार्बन का वायुमंडल में छोड़ना। लेखक: Ciencia1.com

भंडारण और संचलन

वायुमंडल में, कार्बन मुख्य रूप से गैसीय रूप में होता है जैसे CO2, मीथेन (CH4) और कार्बन मोनोऑक्साइड (CO)। इसी तरह, आप हवा में निलंबित कार्बन कणों को पा सकते हैं।

प्रस्थान

वायुमंडलीय चरण से मुख्य कार्बन आउटपुट CO2 हैं जो समुद्र के पानी में घुलते हैं और जो प्रकाश संश्लेषण में उपयोग किए जाते हैं।

- जैविक अवस्था

टिकट

कार्बन पौधों और प्रकाश संश्लेषक जीवाणुओं द्वारा की गई प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के माध्यम से CO2 के रूप में जैविक चरण में प्रवेश करता है। इसी तरह, सीए 2 + और एचसीओ 3- आयन जो क्षरण द्वारा समुद्र तक पहुंचते हैं और शेल के निर्माण में विभिन्न जीवों द्वारा उपयोग किए जाते हैं।

पौधे और सूक्ष्मजीव वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं और इसे प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से ऑक्सीजन और ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं

भंडारण और संचलन

प्रत्येक कोशिका और इसलिए जीवित प्राणियों के शरीर कार्बन के एक उच्च अनुपात से बने होते हैं, जिसमें प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट और वसा होते हैं। यह कार्बनिक कार्बन प्राथमिक उत्पादकों से ट्राफिक जाले के माध्यम से जीवमंडल के माध्यम से फैलता है।

एंजियोस्पर्म, फ़र्न, लिवरवॉर्ट्स, काई, शैवाल और साइनोबैक्टीरिया इसे प्रकाश संश्लेषण द्वारा शामिल करते हैं। फिर इन जीवों को शाकाहारी लोगों द्वारा खाया जाता है, जो मांसाहारी लोगों के लिए भोजन होगा।

शाकाहारी जानवर पौधों का सेवन करते हैं और वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं। जब ये जानवर मर जाते हैं तो वे मिट्टी में कार्बन को पुन: एकत्रित करते हैं। समुद्र तल पर मूंगा और प्लवक के साथ भी यही होता है

प्रस्थान

कार्बन चक्र में इस चरण से दूसरों तक मुख्य कार्बन रिसाव जीवित प्राणियों की मृत्यु है जो इसे मिट्टी, पानी और वातावरण में पुन: स्थापित करता है। कार्बन डेथ और रिलीज़ का एक विशाल और कठोर रूप जंगल की आग है जो बड़ी मात्रा में सीओ 2 का उत्पादन करता है।

दूसरी ओर, वातावरण में मीथेन का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत उनकी पाचन प्रक्रियाओं में पशुधन द्वारा निष्कासित गैसें हैं। इसी तरह, दलदली और चावल की फसलों में कार्बनिक पदार्थों को विघटित करने वाले मेथेनोजेनिक एनारोबिक बैक्टीरिया की गतिविधि मीथेन का एक स्रोत है।

महत्त्व

कार्बन चक्र प्रासंगिक कार्यों के कारण महत्वपूर्ण है जो यह तत्व ग्रह पृथ्वी पर पूरा होता है। इसका संतुलित संचलन जीवन के कार्य के रूप में ग्रह स्थितियों के रखरखाव के लिए इन सभी प्रासंगिक कार्यों को विनियमित करने की अनुमति देता है।

जीवित प्राणियों में

कार्बन कोशिकाओं की संरचना में मुख्य तत्व है क्योंकि यह कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन और वसा का हिस्सा है। यह तत्व जीवन के सभी रसायन विज्ञान का आधार है, डीएनए से लेकर कोशिका झिल्ली और अंग, ऊतक और अंगों तक।

पृथ्वी के तापमान का नियमन

CO2 मुख्य ग्रीनहाउस गैस है, जो पृथ्वी पर जीवन के लिए उपयुक्त तापमान बनाए रखना संभव बनाती है। CO2, जल वाष्प और अन्य जैसे वायुमंडलीय गैसों के बिना, पृथ्वी द्वारा उत्सर्जित गर्मी अंतरिक्ष में पूरी तरह से बच जाएगी और ग्रह एक जमे हुए द्रव्यमान होगा।

वैश्विक तापमान

दूसरी ओर, वातावरण में उत्सर्जित CO2 की अधिकता, जैसे कि वर्तमान में मनुष्यों के कारण प्राकृतिक संतुलन को तोड़ती है। यह ग्रह को अधिक गरम करने का कारण बनता है, जो वैश्विक जलवायु को बदल देता है और जैव विविधता को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है।

समुद्री पीएच का विनियमन

समुद्र में पानी के पीएच को विनियमित करने के लिए पानी में घुले CO2 और मीथेन जटिल तंत्र का हिस्सा हैं। पानी में इन गैसों की सामग्री जितनी अधिक होती है, पीएच अधिक अम्लीय हो जाता है, जो जलीय जीवन के लिए नकारात्मक है।

शक्ति का स्रोत

कोयला जीवाश्म ईंधन, खनिज कोयला, तेल और प्राकृतिक गैस दोनों का एक अनिवार्य हिस्सा है। यद्यपि इसके उपयोग से इसके नकारात्मक पर्यावरणीय प्रभावों के कारण पूछताछ की जाती है, जैसे कि वैश्विक ताप और भारी धातुओं की रिहाई।

आर्थिक मूल्य

कोयला एक खनिज है जो ईंधन के रूप में इसके उपयोग के लिए कार्य और आर्थिक लाभ के स्रोत उत्पन्न करता है और मानवता का आर्थिक विकास इस कच्चे माल के उपयोग पर आधारित है। दूसरी ओर, हीरे के क्रिस्टलीकृत रूप में, बहुत दुर्लभ, यह एक कीमती पत्थर के रूप में इसके उपयोग के लिए महान आर्थिक मूल्य का है।

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