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CICLO DEL CARBONIO Marco Carozzi. Sommario Il carbonio: forme, pool Il ciclo Il carbonio nella biosfera Il carbonio nellidrosfera Carbonio nel suolo CO.

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Presentazione sul tema: "CICLO DEL CARBONIO Marco Carozzi. Sommario Il carbonio: forme, pool Il ciclo Il carbonio nella biosfera Il carbonio nellidrosfera Carbonio nel suolo CO."— Transcript della presentazione:

1 CICLO DEL CARBONIO Marco Carozzi

2 Sommario Il carbonio: forme, pool Il ciclo Il carbonio nella biosfera Il carbonio nellidrosfera Carbonio nel suolo CO 2 e effetto serra Ecologia Agraria

3 Il carbonio: forme e pool - Ha grande affinità a formare legami chimici con altri atomi - E alla base di tutti i processi vitali organici - Esistono oltre 10 milioni di composti del carbonio - E di fondamentale importanza per le reazioni industriali di combustione Il ciclo del C è linterscambio dinamico attraverso il quale il C viene scambiato tra geosfera, lidrosfera (mari e oceani), la biosfera (comprese acque dolci) e latmosfera; Ogni comparto può essere sorgente o un consumo. Le dinamiche di scambio sono regolate da processi chimici, fisici e biologici. Ecologia Agraria Atmosfera Idrosfera Biosfera Geosfera

4 Il carbonio: forme e pool Il ciclo del carbonio opera su due scale temporali: Scala bioclimatica (breve) il C è scambiato tra latmosfera, oceano e organismi viventi e morti. Scala geologica (lunga) il C è rilasciato nellatmosfera e nelloceano attraverso il degrado di rocce carbonacee (calcari). Il C ritorna attraverso deposizione di sedimenti [ Luso di combustibile fossile stabilisce un legame tra le due scale. Questo processo rilascia CO 2 nellatmosfera, aumentando la capacità di questa di trattenere lenergia termica ricevuta dal sole (effetto serra)] Ecologia Agraria

5 Il carbonio: forme e pool La quantità totale di carbonio presente sulla Terra, in forma organica e inorganica, è pari a circa Gt [ 1 Gt = 10 9 t ]. 71% Oceani e sedimenti (carbonati e bicarbonati) 22% Torba e materiali fossili (carbone, petrolio, metano) 3% Biomassa totale negli ecosistemi (piante e animali) 3% Fitoplancton e materia organica negli oceani 1% Atmosfera Il ciclo del carbonio riguarda tutte le trasformazioni chimiche del C a livello ambientale. Esse sono strettamente correlate fra loro a costituire un ciclo in cui i prodotti di una reazione fanno da reagenti per la reazione successiva. Il ciclo si fonda in gran parte sullo scambio di CO 2 tra i due principali serbatoi: latmosfera e gli oceani. Ecologia Agraria

6 Il carbonio: ciclo Ecologia Agraria

7 Nel ciclo del carbonio, il C passa dallatmosfera alle piante, agli animali e poi ai decompositori, quindi ritorna nellatmosfera. Il C entra nella biosfera come prodotto degli organismi autotrofi che usano la CO 2 estratta dallaria o dallacqua in cui vivono Ecologia Agraria ATMOSFERA PIANTE ANIMALI RESPIRAZIONEDECOMPOSIZIONE FOTOSINTESI Il carbonio nella biosfera

8 Ecologia Agraria FOTOSINTESI: da C inorganico a C organico 6CO 2 + 6H 2 O + Energia C 6 H 12 O 6 + 6O 2 RESPIRAZIONE: da C organico a C inorganico C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + Energia se non cè ossigeno cè FERMENTAZIONE C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 (alcolica) DECOMPOSIZIONE: da Corganico a C inorganico Il carbonio nella biosfera

9 Ecologia Agraria La combustione di biomassa o combustibili fossili può trasferire anchessa un sostanziale quantitativo di C nellatmosfera, come CO 2 Il carbonio nella biosfera

10 Ecologia Agraria equilibrio dettato da processi di umificazione e mineralizzazione - Il suolo svolge un ruolo fondamentale nel mitigare i cambiamenti climatici, contiene il doppio del carbonio presente nell'atmosfera e 3 volte quello dei vegetali. - Il rilascio in atmosfera è determinato da deforestazione, lavorazioni agricole con inversione degli strati (aratura), conversioni dei prati in terreni coltivabili. [la perdita dello 0.1% del carbonio di tutti i suoli europei emissioni di CO 2 pari al doppio delle auto presenti in Europa ]. Il carbonio nel suolo Sostanza organica Humus

11 Ecologia Agraria l'obiettivo è quello di mantenere nel suolo la massima quantità di carbonio, aumentando al contempo la capacità di assorbimento dei terreni. - salvaguardare le torbiere - lavorazioni conservative : minima lavorazione e semina su sodo. - riconversione a pascoli e foreste (ove possibile) Valori medi C-stock 0-30 cm (t/ha) Boschi di conifere: 89,8 Boschi di latifoglie e misti: 70,9 – 71,5 Praterie alpine e pascoli montani: 79,2 – 80,0 Prati e marcite di pianura: 64,7 Seminativi e legnose agrarie: 57,0 - mantenere il più possibile il suolo coperto - ammendanti (uso di letame o compost) - management residui vegetali aumento della fertilità! diminuzione della CO 2 atmosferica! Il carbonio nel suolo

12 Ecologia Agraria Gli oceani contengono la maggior parte di riserva di C presente sulla Terra, in forma di bicarbonato, sebbene essa sia solo in piccola parte disponibile allinterscambio con latmosfera. Il carbonio si trasferisce dalla biosfera alla geosfera quando la materia organica morta sedimentata viene ricoperta da altri depositi sedimentari Il carbonio nellidrosfera

13 Ecologia Agraria Effetti CO 2 CO 2 : la causa principale delleffetto serra accelerato (dovuto alle attività umane). Nei paesi industrializzati, la CO 2 costituisce oltre l80% delle emissioni di gas ad effetto serra. Aumenti dei gas serra: evidenti; le emissioni di CO 2 sono aumentate da 280 ppm dellera pre-industriale a 388 ppm (agosto 2010) con un tasso di crescita elevato (1.5 ppm/anno).

14 Ecologia Agraria E presente negli strati più bassi dell'atmosfera La sua concentrazione dipende prevalentemente dall'attività degli organismi vegetali ed animali: alle nostre latitudini è maggiore dinverno e minore destate, così come è più alta di notte e più bassa di giorno. Effetti CO 2 Tra i gas serra il vapore acqueo è il più attivo, contribuendo per il 90 – 95% al riscaldamento complessivo ( dei 33°C), la CO 2, presente in concentrazioni assai inferiori, è responsabile del 4.2 – 4.8%. Quindi vapore acqueo e CO 2 contribuiscono al 98.4 – 99.2% delleffetto serra globale, mentre gli altri gas contribuiscono per lo 0.8 – 1.6%.

15 Ecologia Agraria Effetti CO 2 Contributo relativo dei gas serra all'effetto serra (2004) GWP (Global Worming Potential): per definire lapporto di ogni gas serra al riscaldamento globale si è concepito il GWP che è il rapporto tra il riscaldamento globale causato in 100 anni da una sostanza e quello della CO 2 nella stessa quantità CO 2 1 CH 4 21 CFC CFC HCFC–HFC SF (1t SF6 = 23900t di CO 2 )

16 Dottorato di ricerca in Ecologia Agraria XXII Ciclo - Mattia Fumagalli La maggior parte dei climatologi ritiene che laumento della CO 2 sia causato principalmente dalla attività umana e quindi questo provocherà un crescente effetto serra che avrà ripercussioni catastrofiche sul clima (ghiacciai, oceani, desertificazione, uragani). Per questo è stato proposto nel 1997 dallIPPC (Intergovernamental Panel on Climate Change), un protocollo (Protocollo di Kyoto) con il quale i paesi industrializzati si impegnano dal 2005 al 2012 a ridurre significativamente le immissioni di CO 2 in atmosfera ai livelli del 1990 (Europa – 8%). Effetti CO 2

17 Temperatura e CO 2 sono molto ben correlate, ma ad ogni incremento di temperatura, segue un incremento di CO 2 in un lasso di tempo di anni. Si deduce che sia un aumento di temperatura a far aumentare la CO 2, non il contrario. Concentrazione di CO2 (ppm volume, grafico superiore) e temperatura della atmosfera (°C, grafico inferiore) durante gli ultimi anni. Effetti CO 2 Ecologia Agraria

18 Se la CO 2 continuasse ad aumentare: - insieme al corrispettivo aumento della temperatura, potrebbe portare benefici sulle produzioni agrarie, in quanto la CO 2 porterebbe ad una maggior attività fotosintetica, probabilmente non supportata dalla disponibilità idrica. - lambiente subirebbe un aumento delle precipitazioni stagionali e dellerosione, con diminuzione dei ghiacciai con un aumento del livello dei mari, una diminuzione della Corrente del Golfo e unestesa desertificazione. Effetti CO 2


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