أحواض الكربون وأثرها على البيئة

ما هي أحواض الكربون؟

هي عبارة عن خزان طبيعي أو اصطناعي يتراكم ويخزن بعض المركبات الكيميائية المحتوية على الكربون لفترة غير محددة، وتُعرف العملية التي تزيل بواسطتها أحواض الكربون ثاني أكسيد الكربون (CO2) من الغلاف الجوي باسم عزل الكربون، تعتبر أحواض الكربون مهمة جدًا لبيئتنا لأنها تعمل مثل الإسفنج لامتصاص مركبات الكربون التي تلعب دورًا هائلًا في تغير المناخ العالمي.
تعد القشرة الصخرية الصلبة للأرض من أكبر مستودعات الكربون، على مر العصور تشكلت الصخور الرسوبية التي تحتوي على كميات من مركبات الكربون بما في ذلك الهيدروكربونات التي نستخدمها الآن كوقود أحفوري، قد تحتوي الصخور الرسوبية على كمية هائلة من الكربون لكنها لا تعتبر بالوعة للكربون؛ لأنها لم تعد تستوعب المزيد من الكربون أكثر مما يتم إطلاقه بشكل أساسي من خلال الانفجارات البركانية، في الواقع بسبب استخدام الإنسان للوقود الأحفوري فهي مصدر الكثير من فائض ثاني أكسيد الكربون في غلافنا الجوي.
ومع ذلك فإن حقيقة أن تكوين الصخور الرسوبية منذ العصور القديمة استوعب كمية من الكربون أكثر مما تم إطلاقه وهي توضيح جيد لكيفية تغير الكربون، الكثير من كربون الأرض في حالة تدفق – ينتقل من المصادر إلى الأحواض ثم يتحول مرة أخرى إلى مصادر مرة أخرى، حيث تسمى هذه الدورة بدورة الكربون العالمية التي تلعب فيها أحواض الكربون دورًا أساسيًا.
تشمل المصادر الرئيسية للكربون احتراق الوقود الأحفوري (الفحم والنفط والغاز) من أجل الطاقة ونقل البشر والحرائق (بما في ذلك حرائق الغابات) والأراضي الزراعية، يمكن أن تكون أحواض الكربون طبيعية أو من صنع الإنسان، حيث تمتص كمية من الكربون أكثر مما تطلق، بينما مصدر الكربون هو أي شيء يطلق الكربون أكثر مما تمتصه، تخزن الغابات والتربة والمحيطات والغلاف الجوي الكربون ويتحرك هذا الكربون بينها في دورة مستمرة.
تمتص النباتات ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وتستخدمه في عملية التمثيل الضوئي، عندما تموت النباتات يتم نقل بعض هذا الكربون إلى التربة حيث تتحلل. فالمحيطات هي أنظمة تخزين الكربون الرئيسية، حيث تمتص أحواض الأرض والمحيطات معًا نصف انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

أحواض الكربون الطبيعية:

• النباتات: تلعب النباتات الخضراء دورًا كبيرًا في التحكم في مستويات ثاني أكسيد الكربون؛ بسبب العملية التي تستخدمها للعيش وهي التمثيل الضوئي، تحدث عملية التمثيل الضوئي في خلايا الكائنات الحية الدقيقة وداخل أوراق النبات، حيث يستخدم طاقة الإشعاع الشمسي أو ضوء الشمس لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى جلوكوز مثل سكر الكربون.
  بمجرد معالجة السكر يتم تحويله واستخدامه في مجموعة متنوعة من الجزيئات الأخرى مثل الدهون والبروتينات والنشا والإنزيمات، بمجرد اكتمال ذلك فإن عملية التمثيل الضوئي تطلق الأكسجين المطلوب للنباتات والحيوانات، من المقبول عمومًا أن ما يقرب من نصف الكربون المستخرج من الغلاف الجوي يتم من خلال عملية التمثيل الضوئي.
  
• التربة: الكربون هو المكون الرئيسي للمادة العضوية التي تصنع التربة الزراعية الخصبة، كما أنه يساعد التربة على الاحتفاظ بالمياه، النباتات هي الطريقة الأساسية التي ينتقل بها ثاني أكسيد الكربون إلى التربة، وليس كل ثاني أكسيد الكربون الذي تمتصه النباتات من أجل التمثيل الضوئي ضروري للغذاء، حيث يذهب الفائض من خلال جذورها ويغذي الكائنات الحية التي تعيش في التربة، يتم أيضًا التقاط الكربون من جذور وأوراق النباتات المحتضرة في التربة.
  
• المحيطات: إن محيطات العالم هي العمود الفقري لامتصاص الكربون وتخزينه، حيث يلعب التمثيل الضوئي دورًا جنبًا إلى جنب مع العمليات البيولوجية الأخرى التي تعمل معًا لعزل ثاني أكسيد الكربون ومركبات الكربون الأخرى، المضخة البيولوجية هي العملية التي تعمل على نقل ثاني أكسيد الكربون من السطح إلى أعماق المحيط حيث يتم تخزينه أو عزله لعدة دهور.
  والسؤال الذي يتكرر على الألسنة هو كيف ينتقل الكربون من الغلاف الجوي إلى الماء؟ الخطوة الأولى هي التمثيل الضوئي الذي تستخدمه الكائنات المائية المجهرية التي تسمى العوالق النباتية، حيث تطفو العوالق النباتية على سطح المحيطات، وتستخدم التمثيل الضوئي لإنتاج الطاقة التي يحتاجونها للعيش، لذا فهي تمامًا مثل النباتات الخضراء تمتص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، تعتبر العوالق النباتية جزءًا أساسيًا من السلسلة الغذائية للمحيط ولكن إذا لم يتم تناولها فإنها تموت وتبدأ المرحلة الثانية من المضخة البيولوجية عندما تبدأ في الغرق عبر المحيط.
  تتجمع الكائنات الميتة معًا أثناء غرقها مما يزيد من كتلتها ويقلل من خطر استهلاكها، المرحلة الأخيرة من المضخة هي عندما تصل مجموعات العوالق النباتية الميتة إلى قاع المحيط، حيث تبقى مع ثاني أكسيد الكربون الذي تحتويه لآلاف السنين، تعتمد كمية ثاني أكسيد الكربون الممتصة من خلال الانتشار على درجة حرارة الماء والتيارات، المحيط البارد قادر على امتصاص ثاني أكسيد الكربون أكثر من المحيط الأكثر دفئًا.
  بعض الأمثلة على أحواض الكربون الطبيعي هي المراعي والأراضي الزراعية والغابات الاستوائية المطيرة ومستنقع الخث والنظم البيئية الساحلية مثل الأعشاب البحرية وغابات عشب البحر والمستنقعات المالحة والمستنقعات والشعاب المرجانية وبحيرات المياه العذبة و الأراضي الرطبة.
  

أحواض الكربون الاصطناعية:

يمكن إنشاء أحواض الكربون من صنع الإنسان أو استخدام التكوينات الموجودة تحت الأرض أو حتى المحيطات لتخزين ثاني أكسيد الكربون، المصارف الاصطناعية الرئيسية هي مدافن النفايات وعمليات احتجاز الكربون وتخزينه، حيث يُعد عزل الكربون الاصطناعي مثالًا جيدًا على أحواض الكربون التي من صنع الإنسان، يتم إجراء الكثير من الأبحاث في هذا المجال بما في ذلك:

• التقاط ثاني أكسيد الكربون وتخزينه عن طريق الحقن في قاع المحيط أو التكوينات الصخرية الفارغة تحت الأرض التي كانت تستخدم للاحتفاظ بالوقود الأحفوري مثل خزانات النفط المستنفدة.
  
• تكرار العملية الطبيعية للكربنة المعدنية التي تستخدم ثاني أكسيد الكربون لتحويل المعادن الطبيعية إلى صخور كربونية مثل الحجر الجيري.
  
• تحفيز نمو الكائنات الدقيقة في المحيطات الجنوبية عن طريق تسميد السطح بالحديد.
  
• تصنيع “أشجار صناعية” كاملة بأوراق معالجة بمركبات كيميائية (مثل كربونات الصوديوم) تمتص ثاني أكسيد الكربون من الجو.
  

حماية واستعادة أحواض الكربون:

يستمر الفرد في التدخل في أحواض الكربون ولكن في بعض الأحيان بطريقة إيجابية، حيث ان الجهود جارية لحماية وتجديد الأحواض الطبيعية التي تدهورت بمرور الوقت وتشمل هذه:

• إعادة التحريج.
  
• إنشاء غابات جديدة (التشجير).
  
• تحسين الحفاظ على التربة.
  
• ترميم المرج.
  
• الحفاظ على الغابات.
  
• حماية المساحات المفتوحة بما في ذلك الأراضي العشبية والمروج.
  
• استعادة موائل الأعشاب البحرية.
  
• حماية واستعادة الأراضي الرطبة.
  
• حفظ واستعادة الشعاب المرجانية.
  

الكربون هو عنصر أساسي في الحياة ودورة الكربون هي عملية حاسمة لأرضنا، تلعب أحواض الكربون دورًا أساسيًا في دورة الكربون العالمية وهي حيوية للعالم ولكل حي يتنفس، حيث يتم التحكم في كمية تركيز الكربون الموجود في بيئتنا بهدف الحفاظ على صحة حياتنا والهواء الذي نتنفسه.
إن ما يمكننا القيام به للمساعدة هو أن نقوم بزراعة الحديقة أو زراعة الأشجار، حيث توفر زراعة الأشجار حول منازلنا أو مبنى مكتبنا الظل في الصيف الذي يمكن أن يقلل من استخدام مكيفات الهواء التي تعمل بالوقود الأحفوري.