自然界中，碳本來(lái)只是一個(gè)簡(jiǎn)單的元素。然而，因?yàn)樗c全球變暖息息相關(guān)的關(guān)系，如今成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。時(shí)下，一些與之相關(guān)的詞匯——“碳匯”“碳源”“碳排放”“低碳經(jīng)濟(jì)”“碳幣”……就變得時(shí)髦起來(lái)。讓我們來(lái)了解一下全球碳循環(huán)的過(guò)程。

　　地球上的幾個(gè)碳庫(kù)

　　 地球上最大的兩個(gè)碳庫(kù)是巖石圈和化石燃料，含碳量約占地球上碳總量的99.9%。這兩個(gè)庫(kù)中的碳活動(dòng)緩慢，實(shí)際上起著貯存庫(kù)的作用。地球上還有三個(gè)碳庫(kù)——大氣圈庫(kù)、水圈庫(kù)和生物庫(kù)。這三個(gè)庫(kù)中的碳在生物和無(wú)機(jī)環(huán)境之間迅速交換，容量小而活躍，實(shí)際上起著交換庫(kù)的作用。

　　 碳在巖石圈中主要以碳酸鹽的形式存在,總量為2.7×1016噸；在大氣圈中以二氧化碳和一氧化碳的形式存在，總量有2×1012噸；在水圈中以多種形式存在；在生物庫(kù)中，則存在著幾百種被生物合成的有機(jī)物。這些物質(zhì)的存在形式受到各種因素的調(diào)節(jié)。

　　在大氣中，二氧化碳是含碳的主要?dú)怏w，也是碳參與物質(zhì)循環(huán)的主要形式。在生物庫(kù)中，森林是碳的主要吸收者,它固定的碳相當(dāng)于其他植被類(lèi)型的兩倍。森林又是生物庫(kù)中碳的主要貯存者,貯存量大約為4.82×1011噸，相當(dāng)于目前大氣含碳量的2/3。

　　碳的地球化學(xué)循環(huán)

　　 碳的地球化學(xué)循環(huán)控制了碳在地表或近地表的沉積物和大氣、生物圈及海洋之間的遷移,而且是對(duì)大氣二氧化碳和海洋二氧化碳的最主要的控制。

　　 沉積物含有兩種形式的碳：干酪根和碳酸鹽。在風(fēng)化過(guò)程中，干酪根與氧反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，而碳酸鹽的風(fēng)化作用卻很復(fù)雜。含在白云石和方解石礦物中的碳酸鎂和碳酸鈣受到地下水的侵蝕，產(chǎn)生出可溶解于水的鈣離子、鎂離子和重碳酸根離子。它們由地下水最終帶入海洋。

　　 在海洋中，浮游生物和珊瑚之類(lèi)的海生生物攝取鈣離子和重碳酸根離子來(lái)構(gòu)成碳酸鈣的骨骼和貝殼。這些生物死了之后，碳酸鈣就沉積在海底而最終被埋藏起來(lái)。

　　 二氧化碳可由大氣進(jìn)入海水，也可由海水進(jìn)入大氣。這種交換發(fā)生在氣和水的界面處，由于風(fēng)和波浪的作用而加強(qiáng)。這兩個(gè)方向流動(dòng)的二氧化碳量大致相等，伴隨著大氣中二氧化碳量的增多或減少，海洋吸收的二氧化碳量也隨之增多或減少。

　　碳的生物循環(huán)

　　 在碳的生物循環(huán)中,大氣中的二氧化碳被植物吸收后,通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)變成有機(jī)物質(zhì)，然后通過(guò)生物呼吸作用和細(xì)菌分解作用又從有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)換為二氧化碳而進(jìn)入大氣。碳的生物循環(huán)包括了碳在動(dòng)、植物及環(huán)境之間的遷移。

　　 綠色植物從空氣中獲得二氧化碳，經(jīng)過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖，再綜合成為植物體的碳化合物，經(jīng)過(guò)食物鏈的傳遞，成為動(dòng)物體的碳化合物。植物和動(dòng)物的呼吸作用把攝入體內(nèi)的一部分碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳釋放入大氣，另一部分則構(gòu)成生物的機(jī)體或在機(jī)體內(nèi)貯存。動(dòng)、植物死后,殘?bào)w中的碳,通過(guò)微生物的分解作用也成為二氧化碳而最終排入大氣。大氣中的二氧化碳這樣循環(huán)一次約需20年。

　　一部分（約千分之一）動(dòng)、植物殘?bào)w在被分解之前即被沉積物所掩埋而成為有機(jī)沉積物。這些沉積物經(jīng)過(guò)悠長(zhǎng)的年代，在熱能和壓力作用下轉(zhuǎn)變成礦物燃料——煤、石油和天然氣等。當(dāng)它們?cè)陲L(fēng)化過(guò)程中或作為燃料燃燒時(shí)，其中的碳氧化成為二氧化碳排入大氣。如今，人類(lèi)消耗大量礦物燃料對(duì)碳循環(huán)產(chǎn)生了重大影響。

　　 一方面沉積巖中的碳因自然和人為的各種化學(xué)作用分解后進(jìn)入大氣和海洋；另一方面生物體死亡以及其他各種含碳物質(zhì)又不停地以沉積物的形式返回地殼中，由此構(gòu)成了全球碳循環(huán)的一部分。碳的生物循環(huán)雖然對(duì)地球的環(huán)境有著很大的影響，但是從以百萬(wàn)年計(jì)的地質(zhì)時(shí)間上來(lái)看，緩慢變化的碳的地球化學(xué)大循環(huán)才是地球環(huán)境最主要的控制因素。