Carbon Sequestration

Kuldioxidniveauet i atmosfæren er steget fra præindustrielle niveauer på 280 dele pr. Million til nuværende niveauer på 375 dele pr. Million. Stigningen i kuldioxidniveauet skyldes primært den stadigt voksende anvendelse af fossile brændstoffer til energi. CO 2 -niveauerne fortsætter med at stige i atmosfæren, da der er en mange gange stigning i energiforbruget. Der har været stigende tegn på forstyrrelser i den globale kulstofcyklus, og dette bidrog til global opvarmning. Observerede ændringer i temperatur, nedbør, snedække, havniveau og ekstreme vejrforhold bekræfter, at global opvarmning er en realitet.

Denne atmosfæriske opvarmning er bedst forklaret af drivhuseffekten. Dette er et fænomen, hvor kuldioxid, vanddamp, atmosfærisk methan, nitrousoxid, ozon og aerosoler fælder mere varme fra solen og får jorden til at blive varmere. Kuldioxid tegner sig for 60% af den samlede drivhuseffekt.

Arrhenius (1859-1927) var den første til at introducere dette fænomen som "hot house theory", som senere blev kendt som "drivhusteori" for kvantitativt at beregne effekten af ​​ændringer i koncentrationen af ​​atmosfærisk carbondioxid på klimaet. Efterhånden som den globale opvarmning har udviklet sig, er vigtige jordbaserede kulstofdræn, såsom skove og jord, konsekvent udhulet, nedbrudt og udtømt, hvilket resulterer i reduceret jordorganisk indhold, faldende jordfrugtbarhed og betydelige nedskæringer i produktiviteten.

Der er et stigende globalt bevis for at vise, at de seneste klimatiske og atmosfæriske tendenser allerede påvirker artens fysiologi, distribution og fenologi. Udvidelsen af ​​arternes geografiske område grænser går enten mod polerne eller til højere højder. Udryddelsen af ​​lokale befolkninger langs rækkevidde ved lavere breddegrader eller nedre stigninger skrider frem.

En stigende invasion af opportunistiske, vædende og / eller konkurrencedygtige mobile arter er tydelig. Progressiv afkobling - af arterinteraktion for eksempel mellem planter og pollinatorer på grund af mismatchet fenologi - finder sted.

Klimaændringerne, hvis de ikke mildnes, vil skabe store udfordringer. Pandey (2004) beskrev nogle udfordringer. I tilfælde af børn fører miljøændringer til åndedrætssygdomme, solskoldning, melanom og immunforsvar; klimaændringer kan direkte forårsage varmeslag, drukning, gastrointestinale sygdomme og psykosocial udvikling; og økologiske ændringer forårsaget af klimaændringer kan øge forekomsten af ​​underernæring, allergi og eksponering for mykotoksiner, vektorbårne sygdomme som malaria, dengue, encephalitis og nye infektionssygdomme.

I tilfælde af den unge befolkning skaber miljømæssige ændringer sundhedsfarer, der gør dem uproduktive og forværrer fattigdom. Endvidere forårsager klimaændringer i forbindelse med globale industrielle og politiske virkeligheder havstigning og kystnære oversvømmelser, forstyrrer monsun og regn og forlænger tørkeperioden.

Kyoto-protokollen til De Forenede Nationers rammekonvention om klimaændringer i 1997 realiserede dette som et katastrofalt problem og fremførte carbon sequestration for at kontrollere niveauet af drivhusgasser i atmosfæren. Dette viser, at der er behov for store ændringer på den måde, vi fremstiller og bruger energi til at kontrollere kulstofemissioner.

Vigtige måder at håndtere kulstof bruger energieffektivt til at reducere behovet for en større energi- og kulstofkilde og øget anvendelse af kulstof- og kulstoffri brændstoffer og teknologier som atomkraft eller vedvarende energikilder som sol-, vind- og biomasse energi. Efter udledningen af ​​kulstof til atmosfæren er carbon-sekvestreringsprocessen en vigtig metode til at kontrollere kulstofniveauerne i atmosfæren.

Kulstofsekventering er processen med at indfange kuldioxidemissioner og opbevare dem i underjordiske geologiske formationer. Olie- og gasreservoirer, uudvindelige kulsyre og dybe saltvandreservoirer), terrestrisk biosfære (i skove, afgrøder og landbrugsjord og i vådområder) eller dybt i oceanerne, således at opbygningen af ​​kuldioxidkoncentration i atmosfæren vil reducere eller sænke.

Denne proces dækker hele livscyklusen for indfangning, adskillelse, transport og opbevaring eller genanvendelse. Det er også muligt at måle og overvåge mængden af ​​oplagret carbondioxid. Dette opnås ved at opretholde eller forbedre den naturlige proces eller ved at udvikle nye teknikker til bortskaffelse af kulstof.

Geovidenskabsforskning vedrørende forståelse af geofysik og geokemi af potentielle reservoirer, der er egnet til underlagsekventering af kuldioxid, er en mulighed for at sequestere kulstof i undergrunds geologiske lagre. Måder at identificere for at forbedre kulstofsekventeringen af ​​den jordbaserede biosfære gennem kuldioxidfjernelse fra atmosfæren ved vegetation og opbevaring i biomasse og jordbund er uundgåelige for at forbedre den naturlige jordcyklus.

Kulstofsekventering i oceanerne er en anden vigtig overvejelse for at øge atmosfæren fra atmosfæren ved hjælp af befrugtning af fytoplankton med næringsstoffer og indsprøjtning af kuldioxid til havdybder større end tusind meter.

Det nyeste koncept for carbon management er sekventering af mikrober, der producerer brændstoffer som methan og hydrogen eller hjælp til kulstofsekventering, for at muliggøre en vurdering af deres potentielle anvendelse til fremstilling af brændstoffer fra fossile brændstoffer eller biomasse eller affaldsprodukter.

Terrestrisk kulstofsekventering er en vigtig tilgang til reduktion af drivhusgasser. Skove, træer og anden vegetation tjener som jordbaserede kulstofvaske til at absorbere kuldioxidemissioner og afbøde klimaforandringerne. Den samlede overjordiske biomasse i verdens skove er 421 × 10 9 tons fordelt over 3.869 mio. Hektar.

Af dette er 3 682 × 10 6 hektar eller 95% naturlig skov og 187 × 10 6 hektar eller 5% er plantageareal. Skovene indeholder 100 m 3 ha -1 (kubikmeter pr. Ha) trævolumen og 100 t ha -1 (tonn pr. Ha) træbiomasse. De lagrer 1.200 GtC i vegetation og jord globalt. Kulstof i skov udgør 54% af de 2 200 Gt af den samlede kulstofpulje i jordbaserede økosystemer.

De sekvestrerer 1 til 3 GtC årligt gennem den kombinerede effekt af genplantning, regenerering og forbedret vækst af eksisterende skove, hvilket kompenserer de globale kuldioxidemissioner fra skovrydning. I Indien er mængden af ​​kulstof, der opbevares i jord, 23, 4-27, 1 Gt eller 1, 6 til 1, 8% af kulstofet opbevares i verdens jordbund. Samlet over jorden og undergrunden anslået skov biomasse er 6.865, 1 og 1.818.7 millioner tons, der bidrager med henholdsvis 79 og 21% til den samlede biomasse.

Den direkte fjernelse af kuldioxid fra atmosfæren udføres gennem ændringer i arealanvendelse, skovrejsning, genplantning, havgødning og landbrugsmetoder til forbedring af jordkulstof. Fossile brændstoffer var på én gang biomasse og fortsætter med at opbevare carbonet, indtil de blev brændt. Træer og planter absorberer kuldioxid, frigiver iltet og opbevarer kulet.

Skovene eller andre naturlige systemer har evnen til at "synke" eller opbevare kulstof og forhindre det i at samle sig i atmosfæren som kuldioxid. Forhøjede niveauer af kuldioxid forøger vækstrater og stigning i mængden af ​​kvælstof, der fastgøres symbiotisk i bælgplanter som Acacia-arter, og dette giver mulighed for at planlægge en art mix, som maksimerer væksten af ​​multifunktionelle plantager.

Træer i fattige jordarter giver bedre reaktion på forhøjede niveauer af kuldioxid, og det ville være en nyttig strategi at udnytte storstilet restaureringsindsats i forringede skove og ødemark som en alternativ til begrænsning af klimaforandringer på kort sigt. Silkekultursystemer til multifunktionelle skove, der kan opfylde økologiske, økonomiske og sociale funktioner, foreslås for at øge kulstofsekventeringen og for landskabets kontinuum.

Skov økosystem har potentiale til at opfange og fastholde store mængder kulstof i lange perioder som træer absorberer kulstof gennem fotosyntese proces. En ung skov kan, når den vokser hurtigt, sekvestere relativt store mængder yderligere kulstof, der er stort set proportional med skovens vækst i biomasse. En moden skov fungerer som et reservoir, der har store mængder kulstof, selvom det ikke oplever nettovækst, og dermed har skovforvaltningen indflydelse på kulstofsekventering.

Reduktion af skovrydning, udvidelse af skovdækningen, udvidelse af skovbiomasse pr. Arealareal og udvidelse af opgørelsen af ​​langlivede træprodukter er nogle af aktiviteterne for at overbevise det globale samfund om at realisere kulstofeksponeringspotentialet i skovøkosystemer.

Jordbunden giver et betydeligt reservoir for organisk kulstof, der lagrer dobbelt så meget som atmosfæren og tre gange så meget som planter. Anvendelse af store mængder biomasse på jorden og forbedring af effektiviteten af ​​brug af vand og næringsstoffer øger koncentrationen af ​​organisk kulstof i jorden. Landbrugspraksis som jordbrugsproduktion, bevaringsbearbejdning, anvendelse af kompost og gødning, plantebeskyttelse, agroforestry-systemer og anvendelse af bio-faste stoffer spiller en vigtig rolle ved at tilføje biomasse til jorden.

Graden af ​​jordforstyrrelser gennem jordbearbejdning har negativ indvirkning på jordaggregeringen, forværre restkoncentrationen og reducerer den ultimative tilbageholdelse af kulstof i jorden. Jordbrug uden jordbearbejdning er en levedygtig mulighed, der gør det muligt for landmændene at dyrke afgrøder økonomisk og samtidig reducere erosionen og forbedre både mængde og kvalitet af jordorganisk materiale.

Flyveaske, rester fra brændende lavkol i generatorer og kloakslam produceres i enorme mængder i de fleste lande. Disse to affaldsmaterialer deponeres stort set ubehandlet direkte i vandsystemerne; dette resulterer i siltation, oversvømmelse og forurening af vandkilder.

De miljømæssige, økonomiske og sociale omkostninger i forbindelse med bortskaffelse af affald er betydelige, og disse omkostninger vil fortsætte med at vokse, efterhånden som befolkning og industrielle aktiviteter vokser. Anvendelsen af ​​affaldsblandinger er en vigtig tilgang til forbedring af jordens frugtbarhed og struktur og forøgelse af overlevelse og vækstrater for plantearter, især træagtige stauder og græs. Da affald genererer kontinuerligt, er dette et potentielt middel til at behandle jordsygdom.

Mitra et al (2005) forklarede vådområdernes rolle i den globale kulsyrecyklus. Vådområder kan påvirke atmosfærisk carboncyklus på fire forskellige måder. For det første er mange vådområder, især boreale og tropiske torvområder, stærkt labile kulstofreservoirer; de kan frigive kulstof, hvis vandniveauet sænkes eller jordforvaltningspraksis resulterer i oxidation af jordbunden.

Øgede temperaturer kan smelte permafrost jord og udstede methanhydrater indesluttet af disse vådområder. For det andet kan mange vådområder fortsætte med at sequestere kulstof fra atmosfæren gennem fotosyntese af vådområder og efterfølgende kulstofophopning i jorden. For det tredje er vådområder involveret i horisontale kulstoftransportbaner blandt forskellige økosystemer.

De er tilbøjelige til at fælde kulstofrige sedimenter fra vandkilder, men kan også frigive opløst kulstof gennem vandstrømning i tilstødende økosystemer. Disse vandrette veje kan påvirke både sekvestrering og emissionshastigheder for kulstof. For det fjerde producerer vådområderne methan, som regelmæssigt udsendes til atmosfæren selv i mangel af klimaændringer.

De udsender mere end 10% af den globale kildestyrke af metan som følge af de anoxiske forhold, der forekommer i deres oversvømmede jordbund og deres høje primærproduktion. Dræning af vådområder under omlægning til landbrug eller skovbrug reducerer metanemissionerne til nul og bruger endda små mængder methan fra atmosfæren.

Klimaændringer vil sandsynligvis påvirke vådområdernes evne til at udstede metan og til at sætte carbon. Øget carbondioxid i atmosfæren vil resultere i højere primær produktivitet hos de fleste, om ikke alle vådområder. Kuldioxidbefrugtning af atmosfæren kunne forbedre den stående bestand af kulstof i andre økosystemer.

Vådmark ris marker producerer mere end methan under højere kuldioxid eksponering. Øgede temperaturer kan resultere i øget evapo-transpiration og kan således reducere grundvand og overfladevand i mange vådområder. Derfor er forbedring af kulstofreserver i vådområder i forbindelse med klimaændringer i overensstemmelse med at reducere drivhusgasemissioner fra vådområderne og genoprette deres kulstofreserver. Beskyttelse af vådområder er en praktisk måde at bevare de eksisterende kulstofreserver på og dermed undgå udslip af kuldioxid og drivhusgasser.

I Indien blev der udarbejdet en oversigt over vådområderne i 1990 af miljø- og skovbrugsministeriet, og denne undersøgelse viser, at ca. 4, 1 mio hektar er dækket af vådområder af forskellige kategorier. Derudover besidder mangroves-kystnære vådområder et område på ca. 6.740 km.

I betragtning af vigtigheden af ​​vådområder i den globale kulstofcyklus og andre anvendelser bragte regeringen i 1991 en anmeldelse af kystreguleringszone i 1991, der forbyder udviklingsaktiviteter og bortskaffelse af affald i mangroverne og koralrevene. Femten mangroveområder er blevet identificeret til intensiv bevarelse.

Sequestering carbon er en win-win-strategi for landbrug og miljø. Det hjælper med at afbøde globale klimaændringer ved at lagre kuldioxid i jordbunden. Jordforbedrende foranstaltninger øger biomasseproduktionen. Sequestration forbedrer jordkvaliteten og landbrugsproduktionen. Konserveringspraksis, der sekvestrerer kulstof, forbedrer samtidig vandkvaliteten ved at bidrage til at reducere afstrømning eller forurening uden punktkilde.

Seneviratne (2002) tog en anden dimension til kulstofsekventering og foreslog nogle vigtige aktiviteter for kulstofsekventering. UNDP forudsagde, at den globale opvarmning ville reducere kornproduktionen, hvilket igen ville medføre en yderligere omdannelse af naturlige økosystemer til agroekosystemer. I virkeligheden vil der blive givet prioritet til plantning af fødeafgrøder i stedet for at plante træer.

Med landbrugsudvidelsen vil kulstofvask forårsaget af bevidste handlinger ikke bidrage tilstrækkeligt til kulstofsekventeringen. Derfor er jordfundens inokulering en levedygtig mulighed for at øge kulstofvaskefastheden i landbrugsjord såvel som i træernes skov for mere produktivitet. Foliar påføring af næringsstoffer til skovtæppet ved hjælp af fly er en anden mulighed for at forbedre kulstofvasken, fordi den har flere fordele.

Det er vigtigt for en effektiv anvendelse af næringsstoffer for at øge effektiviteten af ​​næringsstoffer med planter, og undgå næringsbegrænsninger. Det hjælper med at spare jorden kulstof butikker ved at bremse mikrobiel nedbrydning over direkte jord anvendelse af næringsstoffer. Det forhindrer afbrydelser forårsaget af kuldomsætning til at plante kulstofsekventering.

Sahrawat (2003) forklarede betydningen af ​​uorganisk kulstof i sekvestrerende kulstof i jordbunden i tørre områder. Jordbunden i de tørre områder i troperne indeholder lave reserver af organisk materiale og plantenæringsstoffer. Jordkoolpuljen sammensat af organisk og uorganisk kulstof er afgørende for, at jorden kan udføre sin produktivitet og miljøfunktioner og spiller en vigtig rolle i den globale kulsyrecyklus.

Calciumcarbonat er et almindeligt mineral i jordens tørre områder og spiller en dominerende rolle i modificeringen af ​​plantens næringsstoffer fysiske, kemiske og biologiske egenskaber i jorden. De tørre og halvtørrede regioner dækker over 50% af det samlede geografiske område i Indien. Jordbunden af ​​disse områder er kalkholdige og indeholder 2 til 5 gange mere uorganisk jord i jorden end jordorganisk kulstof i det øverste 1 m jordlag.

Jordorganisk carbonpool består af primære uorganiske carbonater eller lithogene uorganiske carbonater og sekundære uorganiske carbonater eller pedogene uorganiske carbonater. Sekundære carbonater dannes ved opløsning af primære carbonater og genudfældning af forvitringsprodukter. Reaktionen af ​​atmosfærisk carbondioxid med vand og calcium og magnesium i jordens overliggende lag, udvaskning i undergrunden og efterfølgende genudfældning resulterer i dannelse af sekundære carbonater og ved sekvestrering af atmosfærisk carbondioxid.

Det pedogene uorganiske carbon dannet ud fra ikke-karbonatmateriale er en synke til kulstof og fører til kulstofsekventering, medens den, der er dannet af kalkholdigt materiale, muligvis ikke er involveret i kulstofsekventering i jorden. Dette antyder, at opløsning af carbonater og udvaskning i jordprofilen kan føre til kulstofsekventering. Udvaskning af bicarbonater i grundvandet er en vigtig mekanisme for jord uorganisk kulstofsekventering.

Forbedret primærproduktivitet i vegetationen og vedtagelse af saltholdskontrolforanstaltninger, der involverer anvendelse af gips og organiske ændringer, kan føre til udvaskning af calciumbicarbonat i profilen under vanding. det ville resultere i sekvestrering af kulstof og forbedring af saltbelastede jordarter.

Sequestration af jord uorganisk kulstof har konsekvenser, når grundvand, der er umættet med calciumbicarbonat, anvendes til vanding. Fugtighed i klimaet anses for at være ansvarlig for dannelsen af ​​pedogent calciumbicarbonat, og dette er en omvendt proces til forbedringen af ​​organisk kulstof i jorden.

Forøgelse af kulstofsekventering via jordforøgelse af organisk kulstof i jorden vil fremkalde opløsning af nativt calciumcarbonat, og det er udvaskning, der resulterer i jordens uorganiske kulstofsekventering. Der er behov for at forstå rollen for uorganisk kulstofsekventering i forbindelse med kulstofsekventering for at øge kulstofmængden i forarmede og nedbrudte kalkholdige jordarter i de tørre og halvtørre områder og afbøde drivhuseffekten.

Udviklingsverdenen foreslås at være ansvarlig for de fleste af de seneste skovrydning og skovbrande-inducerede kuldioxidemissioner. Dette er sandt lokalt, men hvis det er holistisk sammenlignet med emissioner på grund af den nuværende og historiske ændringer i arealanvendelsen og fossile brændstofemissioner i tempererede breddegrader, er emissionerne i udviklingslandene meget små.

Det meste af den menneskelige modifikation af landskabet i de sidste århundreder har fundet sted i de tempererede breddegrader, der omdanner skov og græsarealer til meget produktive afgrøder og græsgange, der udsender store mængder kuldioxid i atmosfæren. Nylige undersøgelser viser, at skovdækningen i tropiske breddegrader ikke er dårlig.

Indien er mere sårbart overfor klimaændringernes indflydelse end dets udviklede modparter, da det mangler ressourcerne til at tilpasse sig de følgeskift. Endvidere er menneskers sundhed og socioøkonomiske systemer mere sårbare i forbindelse med begrænsede landressourcer i landet. Kulstofsekventering er den mest levende og levedygtige mulighed for at vende den nuværende tilstand af forskellige jord- og økosystemressourcer.

Indien bevæger sig med politikker og programmer for at nå det nationale skovpolitiske mål om 33% skov / trædækning ved at have i alt 109 millioner hektar areal under trædækket ud af det samlede 328 millioner hektar geografiske område af landet. Eksisterende skovdækning i Indien er på nuværende tidspunkt 67, 83 millioner hektar, og derudover eksisterer der allerede 16 millioner hektar trædæk uden for skovene.

Samlet set er det samlede areal under skov / trædæk nu 79, 73 millioner hektar. Yderligere 29, 27 millioner hektar areal skal bringes under trædækning for at opnå 33% grønne dækning. Desuden vil omkring 31 millioner hektar ud af 63, 73 millioner hektar have brug for restaurering for at øge produktiviteten af ​​nedbrydede skove og 29 millioner hektar trædæk kan etableres gennem plantager på ikke-skovområder og agroøkosystemer.

I alt foreslås 60 mio. Hektar jord i Indien at blive beplantet / genplantet i tiden fremover. Disse aktiviteter forventes at efterligne yderligere kulstof mellem 83, 2 millioner tons kulstof og 202, 6 millioner tons kul årligt og sikkert er de afgørende for reduktion af klimaforandringer for at opretholde normale koncentrationer af atmosfæriske gasser.