วัฏจักรของคาร์บอน (Carbon cycle)
2023-02-19
คาร์บอนสามารถหมุนเวียนได้จากหลายแหล่ง ทั้งในสิ่งมีชีวิต ดิน ชั้นหิน มหาสมุทรและบรรยากาศ
- ชั้นหิน มีคาร์บอนราว 10,000,000 Gton[1-2]
- เชื้อเพลิงฟอสซิล เป็นส่วนหนึ่งของคาร์บอนในชั้นหินราว 4,000 Gton ประกอบด้วยถ่านหิน 3,500 Gton น้ำมัน 200 Gton ก๊าซ 100 Gton อื่นๆ 200 Gton
- มหาสมุทร มีคาร์บอนราว 38,000 Gton แบ่งเป็นสารอนินทรีย์ 37,000 Gton และสารอินทรีย์ 1,000 Gton
- ดิน มีคาร์บอนราว 2,000 Gton แบ่งเป็นในสิ่งมีชีวิต 1,000 Gton และในซากสิ่งมีชีวิต 1,000 Gton
- บรรยากาศ มีคาร์บอนในในรูปของมีเทน (CH4) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ราว 800 Gton ที่ความหนาแน่น 414 ppm ในปี 2020 และกำลังเพิ่มขึ้นเฉลี่ยปีละ 2.2 ppm
หากไม่นับคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดจากมนุษย์ พืชบนดินดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ราว 120 Gton/y ส่วนมหาสมุทรดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ราว 90 Gton/y ใน 3 รูปแบบได้แก่ แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) กรดคาร์บอนิก (H2CO3) และการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชน้ำ (C6H12O6) แต่ก็ถูกเปลี่ยนกลับเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศด้วยอัตราเท่าๆกัน ทั้งนี้คาร์บอนที่ออกมาจากภูเขาไฟหรือแคลเซียมคาร์บอเนตที่จมลงใต้เปลือกโลกคาดว่ามีอัตราราว 0.3 Gton/y
ในปี 2020 มนุษย์เผาเชื้อเพลิงฟอสซิลด้วยอัตราราว 10 Gton/y ของคาร์บอน โดยราว 4 Gton/y ถูกดูดซับโดยพืชบนดิน, 2 Gton/y สะสมเป็นกรดในมหาสมุทร, 4 Gton/y สะสมเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ
ในปี 2020 ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ที่ 414 ppm [3] เทียบกับก่อนปฏิวัติอุตสาหกรรมที่ 280 ppm ในปี 1850
ส่งผลให้อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกเพิ่มขึ้นแล้ว 1.1°C หากหยุดใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในปีนี้และดูดซับคาร์บอนได้ 4 Gton/y ยังต้องใช้เวลากว่า 30 ปี
เพื่อลดคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศให้กลับไปเท่ากับก่อนปฏิวัติอุตสาหกรรม ทั้งนี้ข้อตกลงปารีส (Paris Agreement) ในปี 2015
ตั้งเป้าจะลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ในปี 2050 โดยหวังว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกจะไม่เพิ่มเกิน 2°C
ตั้งแต่ 10,000 ปีก่อน เมื่อยุคน้ำแข็งล่าสุดสิ้นสุดลง มนุษย์เริ่มทำเกษตรกรรมเข้าสู่ยุคหินใหม่ (Neolithic age)
ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศค่อนข้างคงที่ในช่วง 260-280 ppm โดยก่อนหน้านั้นคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ในระดับที่ต่ำกว่า
โดยอยู่ราว 180-280 ppm ตามปริมาณน้ำแข็งที่ปกคลุมโลกเป็นคาบประมาณ 100,000 ปีในช่วง 1,000,000 ปีที่ผ่านมา
ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในปัจจุบันนับว่าสูงที่สุดในรอบล้านปี
เทียบกับเมื่อหลายล้านปีก่อนที่โลกเคยร้อนกว่าปัจจุบันในช่วงที่ไม่มีน้ำแข็งข้ัวโลกและระดับน้ำทะเลสูง ในช่วงที่มนุษย์และลิงชิมแพนซีเริ่มวิวัฒนาการแยกจากกัน
[1] โลกรัศมี 6.4 Mm, เปลือกโลกหนา 15 km, ความหนาแน่น 2.8 ton/m3, คาร์บอน 0.05%: 4x3.14x6.4x6.4x0.015x2.8x0.0005 = 10.8x1015 ton
[2] Gton = Gigaton = กิกะตัน = 109 ton = 1012 kg = 1015 g = 1 Pg