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CICLO DEL CARBONO El ciclo del carbono es un ciclo biogeoquímico por el cual el carbono se intercambia entre la biosfera, la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera de la Tierra. Junto con el ciclo del nitrógeno y el ciclo del agua, el ciclo del carbono comprende una secuencia de eventos que es clave para hacer a la Tierra capaz de sostener vida. Química-Ing.en Sistemas Com 64-FRLP-UTN.2015
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CICLO - ATMÓSFERA El carbono en la atmósfera terrestre existe en dos formas principales: dióxido de carbono y metano El metano produce un gran efecto invernadero por volumen al superar al dióxido de carbono, pero existe en concentraciones mucho más bajas y tiene una vida atmósferica más corta que el dióxido de carbono.
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El carbono se transfiere dentro de la biosfera cuando los heterótrofos se alimentan de otros organismos o de sus partes La mayor parte del carbono deja la biosfera mediante la respiración.
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La fotosíntesis sigue la reacción: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
La biosfera presente de la Tierra depende del CO2 atmosférico para su existencia. La fotosíntesis sigue la reacción: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 Hexosa (glucosa) La respiración aeróbica se da siguiendo la reacción: C6H12O6 + 6O2→ 6CO2 + 6H2O Hexosa (glucosa)
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La concentración actual de CO2 en el aire oscila alrededor de 387 ppm, o 0.0387%.
Se estima que el 30-40 % del CO2 emitido por los humanos a la atmósfera se disuelve en los océanos, ríos y lagos
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En los animales de sangre caliente el CO2 no es tóxico en dosis bajas, pero mata por asfixia a partir de un cierto umbral y de una cierta duración a la exposición. En las plantas a dosis bajas, el CO2 estimula el crecimiento, aunque esto es válido sólo hasta un cierto límite. En los humanos el CO2 sólo es tóxico en altas concentraciones, donde a partir del 10% y una exposición superior a 10 minutos sin un recurso de reanimación rápida, se produce la muerte.
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EFECTO INVERNADERO Es el proceso por el que el aire retiene gran parte de la radiación infrarroja emitida por la Tierra, lo cual da origen a toda la compleja serie de fenómenos atmosféricos. El efecto invernadero es esencial para la vida del planeta: sin CO2 ni vapor de agua, la temperatura media de la Tierra sería de unos 33 °C menos, del orden de 18 °C bajo cero, lo que haría inviable la vida. Actualmente, el CO2 presente en la atmósfera está creciendo de modo no natural por las actividades humanas, principalmente por la combustión de carbón, petróleo y gas natural que está liberando el carbono almacenado en estos combustibles fósiles.
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En esta gráfica, la radiación absorbida es igual a la emitida, por lo que la Tierra no se calienta ni se enfría. La habilidad de la atmósfera para capturar y reciclar la energía emitida a la superficie terrestre es el fenómeno que caracteriza al efecto invernadero.
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Los denominados gases de efecto invernadero o gases invernadero, responsables del efecto descrito, son: vapor de agua (H2O), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido de nitrógeno (N2O), ozono (O3), clorofluorcarbonos (CFC). Si bien todos ellos (salvo los CFC) son naturales (en tanto que ya existían en la atmósfera antes de la aparición del hombre) desde la Revolución industrial se han producido sensibles incrementos en las cantidades de óxido de nitrógeno y dióxido de carbono emitidos a la atmósfera, los cuales han limitado la capacidad regenerativa de la atmósfera para eliminar el dióxido de carbono, principal responsable del efecto invernadero.
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CICLO - OCÉANO CO2 + H2O ⇌ H2CO3
Cuando el CO2 entra en el océano, se forma ácido carbónico. Esta reacción puede ser en ambos sentidos, y es importante para regular el pH de océano. CO2 + H2O ⇌ H2CO3 Otra reacción importante en el control de los niveles de pH oceánicos es la liberación de iones hidrógeno y bicarbonato. H2CO3 ⇌ H+ + HCO3−
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El carbono ingresa al océano principalmente a través de la disolución de dióxido de carbono atmosférico, el cual se convierte en carbonato. También es introducido a través de los ríos como carbono orgánico disuelto, el cual es producido a través de la fotosíntesis de las plantas, y puede intercambiarse mediante la cadena alimentaria .
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El agua fría puede diluir más CO2 que el agua caliente, así que las aguas que se están enfriando tienden a tomar carbono atmosférico. Aunque gran parte del CO2 sea removido biológicamente, menos del 1% devuelto por la vida en la superficie se hunde en las profundidades.
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Al diluirse CO2 en el océano, este se vuelve de carácter cada vez más ácido.
El CO2 disuelto en el agua incrementa también de concentración del ion hidrógeno en el océano, descendiendo así en pH oceánico.
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Se estima que entre 1751 y 1994 el pH de la superficie del océano ha descendido desde aproximadamente hasta (un cambio de -.075). Cambio en el pH de la superficie marina causado por el CO2 entre los años 1700s y los 1990s
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Cuadro de cambio según el tiempo y previsión a futuro
pH medio en la superficie del océano Tiempo pH Cambio en el pH Fuente Pre-industrial (1700s) 8,179 0.000 análisis de campo Pasado reciente (1990s) 8,104 -0,075 campo 2050 (2×CO2 = 560 ppm) 7.949 -0,230 modelo 2100 (IS92a) 7,824 -0,355 Desde el comienzo de la revolución industrial, se ha estimado que el pH de la superficie del océano ha caído desde poco menos de 0,1 unidades (en la escala logarítmica de pH), y se ha estimado que descenderá más allá de las unidades para 2100 a medida que el océano absorba más CO2.
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CONSECUENCIAS Afecta a escalones próximos a la base de las cadenas tróficas de todos los ecosistemas marinos por lo tanto puede provocar grandes alteraciones en las poblaciones de todas las especies. Los organismos marinos en su primera etapa de vida tienden a ser muy sensibles a la acidificación. Puede afectar drásticamente en la reproducción de dichos organismos. La erosión de los corales superará la tasa de crecimiento de los mismos.
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Fuentes consultadas
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