Carbon Sequestration

Koldioxidhalterna i atmosfären har stigit från preindustriella nivåer av 280 delar per miljon till nuvarande nivåer på 375 delar per miljon. Ökningen av koldioxidnivåerna beror främst på en allt större användning av fossila bränslen för energi. CO ₂ -halterna fortsätter att öka i atmosfären, eftersom det finns en mångfaldig ökning av energianvändningen. Det har ökat bevis på störningar i den globala koldioxidcykeln och detta bidrog till den globala uppvärmningen. Observerade förändringar i temperatur, nederbörd, snöskydd, havsnivå och extrema väderförhållanden bekräftar att global uppvärmning är en verklighet.

Denna atmosfäriska uppvärmning har bäst förklarats av växthuseffekten. Detta är ett fenomen där koldioxid, vattenånga, atmosfärisk metan, lustgas, ozon och aerosoler fäller mer värme från solen, vilket gör att jorden blir varmare. Koldioxid står för 60% av den totala växthuseffekten.

Arrhenius (1859-1927) var den första som introducerade detta fenomen som "hot house theory" som senare blev känd som "växthus teori" för att kvantitativt modellera effekten av förändringar i koncentrationen av atmosfärisk koldioxid på klimatet. Eftersom den globala uppvärmningen har utvecklats har väsentliga markbundna kolsänkor som skogar och marker konsekvent eroderats, försämrats och utarmats, vilket resulterade i minskat organiskt innehåll i jorden, minskad jordfruktbarhet och betydande nedskärningar i produktiviteten.

Det finns ett växande globalt bevis för att visa att de senaste klimat- och atmosfärstrenderna redan påverkar artfysiologi, distribution och fenologi. Utvidgningen av artens geografiska områdesgränser fortskrider antingen mot polerna eller till högre höjder. Utrotningen av lokala befolkningar längs gränserna vid lägre breddgrader eller lägre höjder fortskrider.

Ökande invasion av opportunistiska, weedy och / eller konkurrenskraftiga mobila arter är uppenbart. Progressiv avkoppling-av arterinteraktion, till exempel mellan växter och pollinatorer på grund av felaktig fenologi, äger rum.

Klimatförändringen, om inte mildrad, kommer att skapa stora utmaningar. Pandey (2004) beskriver några utmaningar. Vid barn orsakar miljöförändringar andningssjukdomar, solbränna, melanom och immunförsvar. Klimatförändringar kan direkt orsaka värmeslag, drunkning, gastrointestinala sjukdomar och psykosocialt utvecklingsarbete. och ekologiska förändringar som orsakas av klimatförändringar kan öka graden av undernäring, allergier och exponering för mykotoxiner, vektorburna sjukdomar som malaria, dengue, encefalit och nya infektionssjukdomar.

När det gäller den unga befolkningen skapar miljöförändringar hälsorisker som gör dem oförutsedda och förvärrar fattigdom. Vidare orsakar klimatförändringar i samband med globala industriella och politiska realiteter havsuppgång och kustflod, stör monsun och regn och förlänger torkperioden.

Kyotoprotokollet till FN: s ramkonvention om klimatförändringar, 1997, insåg detta som ett katastrofalt problem och förespråkade koldioxidutsläpp för att kontrollera halterna av växthusgaser i atmosfären. Detta visar att stora förändringar är nödvändiga i det sätt vi producerar och använder energi för att kontrollera koldioxidutsläpp.

Viktiga sätt att hantera kol använder energi mer effektivt för att minska behovet av en stor energi- och koldioxidkälla och ökad användning av koldioxidfria och koldioxidfria bränslen och teknologier som kärnkraft eller förnybara energikällor som solenergi, vindkraft och biomassa. Efter utsläpp av kol i atmosfären är kolsekvestreringsprocessen en viktig metod för att kontrollera kolhalten i atmosfären.

Koldioxidavveckling är processen för att fånga koldioxidutsläpp och lagra dem i underjordiska geologiska formationer. Olje- och gasreservoarer, oförstörbara kolsömmar och djupa saltlösningsreservoarer), terrestrisk biosfär (i skogar, grödor och jordbruksmarker och i våtmarker) eller djupt i oceanerna så att uppbyggnaden av koldioxidkoncentration i atmosfären minskar eller saktar ner.

Denna process täcker hela livscykeln för fångst, separation, transport och lagring eller återanvändning. Det går också att mäta och övervaka mängden lagrad koldioxid. Detta uppnås genom att bibehålla eller förbättra den naturliga processen eller genom att utveckla nya tekniker för att avhända kol.

Geovetenskaplig forskning relaterad till förståelse av geofysik och geokemi av potentiella reservoarer som är lämpliga för underskiktskonstruktion av koldioxid är ett alternativ för att sekvestrera kol i underjordiska geologiska repositorier. Sätt att identifiera för att förbättra kolsekventeringen av den jordbundna biosfären genom koldioxidavlägsnande från atmosfären genom vegetation och lagring i biomassa och mark är oundvikliga för att förbättra den naturliga markbunden cykeln.

Kolsekventering i oceanerna är ett annat viktigt övervägande för att förbättra nätets havsupptagning från atmosfären genom befruktning av fytoplankton med näringsämnen och insprutning av koldioxid till havsdjup större än tusen meter.

Det senaste konceptet för koldioxidhantering är att sekvensera genomerna av mikrober som producerar bränslen som metan och väte eller hjälp vid kolsekvestration, för att möjliggöra en utvärdering av deras potentiella användning för att producera bränslen från fossila bränslen eller biomassa eller avfallsprodukter.

Terrestrisk kolsekvestration är ett viktigt tillvägagångssätt för att minska växthusgaser. Skogar, träd och annan vegetation tjänar som markbundna kolsänkor för att absorbera koldioxidutsläpp och mildra klimatförändringen. Den totala överlagda biomassan i världens skogar är 421 × 10 ⁹ ton fördelat på 3 869 miljoner hektar.

Av detta är 3 682 × 10 ⁶ hektar eller 95% naturskog och 187 × 10 ⁶ hektar eller 5% är planteringsområde. Skogar innehåller 100 m ³ ha ^-1 (kubikmeter per hektar) vedvolym och 100 t ha ^-1 (ton per hektar) träbiomassa. De lagrar 1.200 GtC i vegetation och jord globalt. Kol i skogen utgör 54% av de 2 200 Gt av den totala kolpumpen i markbundna ekosystem.

De sekvestrerar 1 till 3 GtC årligen genom den kombinerade effekten av skogsplantering, regenerering och ökad tillväxt av befintliga skogar, vilket kompenserar de globala koldioxidutsläppen från avskogning. I Indien är mängden kol som lagras i marken 23, 4-27, 1 Gt eller 1, 6 till 1, 8% av kolet lagrat i världens jordar. Totalt uppskattat biomassa av skogar uppgår till 6, 865, 1 och 1, 818, 7 miljoner ton, vilket bidrar med 79 respektive 21% till den totala biomassan.

Den direkta avlägsnandet av koldioxid från atmosfären sker genom förändring av markanvändning, beskogning, skogsplantering, havsbefruktning och jordbruksmetoder för att förbättra markkolven. Fossila bränslen var samtidigt biomassa och fortsätter att lagra kolet tills det brändes. Träd och växter absorberar koldioxid, släpp ut syret och lagra kolet.

Skogen eller andra naturliga system har möjlighet att "sjunka" eller lagra kol och förhindra att det samlas i atmosfären som koldioxid. Förhöjda halter av koldioxid ökar tillväxthastigheten och ökningen av kvävehalten fixeras symbiotiskt i benbärande växter som Acacia-arter och detta ger en möjlighet att planera för en artblandning som maximerar tillväxten av multifunktionella plantager.

Träd i fattiga markar ger bättre respons på förhöjda halter av koldioxid och det skulle vara en användbar strategi att tillgripa storskaliga restaureringsinsatser i försämrade skogar och ödemark som ett alternativ för att minska klimatförändringen på kort sikt. Växtodlingssystem för multifunktionella skogar som kan uppfylla ekologiska, ekonomiska och sociala funktioner föreslås för att öka koldioxidavvecklingen och för landskapets kontinuum.

Skogsekosystem har potential att fånga och behålla stora volymer kol under långa perioder, eftersom träerna absorberar kol genom fotosyntesprocessen. En ung skog, när den växer snabbt, kan sekvestrera relativt stora volymer ytterligare kol som är ungefär proportionellt mot skogens tillväxt i biomassa. En mogen skog verkar som en reservoar med stora volymer kol, även om det inte upplever netto tillväxt och därmed skogsförvaltning påverkar koldioxidutsläpp.

Att minska avskogningen, utvidga skogsskyddet, expandera skogs biomassa per område och expandera inventeringen av långlivade träprodukter är några av aktiviteterna för att övertyga det globala samhället förverkligar skogsekosystemets koldioxidutsläppspotential.

Jordar ger en betydande reservoar för organiskt kol, som lagrar dubbelt så mycket som atmosfären och tre gånger så mycket som växter. Tillämpning av stora mängder biomassa på marken och förbättring av effektiviteten i användningen av vatten och näringsämnen ökar markens organiska kolkoncentration. Jordbruksmetoder som mulch-jordbruk, bevarandebearbetning, användning av kompost och gödselgödsel, växtförädling, agroforestry-system och applicering av biologiska fasta ämnen har en viktig roll i att lägga biomassa till marken.

Graden av markförstöring genom jordbearbetningsverkningar påverkar jordaggregationen negativt, förvärrar återstodsavlösningen och minskar den ultimata kvarhållningen av kol i jorden. Jordbruk utan jordbruk är ett livskraftigt alternativ som gör det möjligt för jordbrukare att odla grödor ekonomiskt och samtidigt minska erosionen och förbättra både kvantiteten och kvaliteten på jordens organiska material.

Flygaska, rester från att bränna lågkoligt kol i växter och sewagslam produceras i enorma mängder i de flesta länder. Dessa två avfallsmaterial deponeras i stort sett obehandlade direkt i vattensystemen; Detta resulterar i siltation, översvämning och förorening av vattenkällor.

De miljömässiga, ekonomiska och sociala kostnaderna som är förknippade med avfallshantering är stora och dessa kostnader kommer att fortsätta öka när befolkning och industriell verksamhet växer. Användningen av avfallsmängder är ett viktigt tillvägagångssätt för att förbättra markens fertilitet och struktur och öka överlevnads- och växthastigheten hos växtarter, särskilt träiga perenner och gräs. Eftersom avfall genererar kontinuerligt, är detta ett potentiellt medel för att behandla marksjukdom.

Mitra et al (2005) förklarade våtmarkernas roll i global koldioxidcykel. Våtmarker kan påverka den atmosfäriska kolcykeln på fyra olika sätt. För det första är många våtmarker, särskilt boreala och tropiska torvmarker, mycket labila kolreservoarer; De kan släppa ut kol om vattennivån sänks eller markförvaltningspraxis leder till oxidation av jordar.

Ökande temperaturer kan smälta permafrostjord och avge metanhydrater som fångas av dessa våtmarker. För det andra kan många våtmarker fortsätta att sedimentera kol från atmosfären genom fotosyntes av våtmarksplantor och efterföljande kolackumulering i jorden. För det tredje är våtmarker invecklat inblandade i horisontella koltransportvägar mellan olika ekosystem.

De är benägna att fälla kolrika sediment från källvattenkällor, men kan också släppa upp löst kol genom vattenflöde till intilliggande ekosystem. Dessa horisontella vägar kan påverka både sekvestrering och utsläppshastigheter för kol. För det fjärde producerar våtmarksmetaller metan, som regelbundet släpps ut i atmosfären även i frånvaro av klimatförändringar.

De avger mer än 10% av metanens globala källastyrka som ett resultat av de anoxiska förhållandena som uppstår i deras översvämmade jordar och deras höga primärproduktion. Avlopp av våtmarker vid omställning till jordbruk eller skogsbruk minskar metanutsläppen till noll och till och med förbrukar små mängder metan från atmosfären.

Klimatförändringar kommer sannolikt att påverka våtmarkernas förmåga att avge metan och att kollidera kol. Ökad koldioxid i atmosfären kommer att resultera i högre primär produktivitet hos de flesta, om inte alla, våtmarker. Koldioxidgödsling av atmosfären kan förbättra det stående lageret av kol i andra ekosystem.

Våtmark risfält producera mer än metan vid högre koldioxid exponering. Ökade temperaturer kan leda till ökad evapo-transpiration och kan därmed minska grundvattnet och ytvattennivåerna på många våtmarker. Därför stärker koldioxidreserverna i våtmarker i samband med klimatförändringen överensstämmelse med att minska utsläppen av växthusgaser från våtmarkerna och återställa sina koldioxidreserver. Att skydda våtmarkerna är ett praktiskt sätt att behålla de befintliga koldioxidreserverna och därigenom undvika utsläpp av koldioxid och växthusgaser.

I Indien genomfördes en inventering av våtmarkerna 1990 av miljö- och skogsministeriet och undersökningen visar att cirka 4, 1 miljoner hektar omfattas av våtmarker i olika kategorier. Dessutom upptar mangroves-kustnära våtmarker ett område på ca 6 740 km.

Med tanke på vikten av våtmarker i den globala koldioxidcykeln och andra användningar tog regeringen ut en anmälan om kustreglering i 1991 och förbjöd utvecklingsaktiviteter och bortskaffande av avfall i mangroverna och korallreven. Femton mangroveområden har identifierats för intensiv bevarande.

Sequestering kol är en vinn-vinn-strategi för jordbruk och miljö. Det bidrar till att mildra globala klimatförändringar genom att lagra koldioxid i marken. Jordåterbyggande åtgärder ökar biomassaproduktionen. Efterfrågan förbättrar markkvaliteten och jordbruksproduktionen. Konserveringsmetoder som sekvestrerar kol samtidigt förbättrar vattenkvaliteten genom att bidra till att minska avrinningen eller föroreningar från punkten.

Seneviratne (2002) tog en annan dimension till kolsekvestration och föreslog några viktiga aktiviteter för kolsekvestration. UNDP förutspådde att den globala uppvärmningen skulle minska spannmålsproduktionen och detta skulle i sin tur leda till ytterligare omvandling av naturliga ekosystem till agroekosystem. I själva verket prioriteras att plantera matgrödor istället för att plantera träd.

Med jordbruksutbyggnaden skulle kolavloppet orsakat av avsiktliga åtgärder inte bidra tillräckligt med kolsekretessen. Därför är jordfungalokning ett livskraftigt alternativ för att öka kolsänksstyrkan i jordbruket och i skogens träd för ökad produktivitet. Foliarapplikation av näringsämnen till skogsbottnen med flygplan är ett annat alternativ för att förbättra kolsvatt eftersom det har flera fördelar.

Det är viktigt för effektiv tillämpning av näringsämnen för att öka effektiviteten av näringsanvändningen av växter, vilket undviker näringsbegränsningar. Det bidrar till att spara koldioxidbutiker i jord genom att sakta ner mikrobiell sönderdelning över näringsämnenes direkta jordanvändning. Det förhindrar störningar som orsakas av kullomsättning för att plantera kolsekvestration.

Sahrawat (2003) förklarade vikten av oorganiskt kol i koldioxid i koldioxid i torra områden. Jordar i de torra områdena av tropikerna innehåller låga reserver av organiskt material och växtnäringsämnen. Jordkoolpumpen bestående av organiskt och oorganiskt kol är avgörande för att jorden ska kunna utföra sin produktivitet och miljöfunktioner och spelar en viktig roll i den globala koldioxidcykeln.

Kalciumkarbonat är ett vanligt mineral i marken i världens torra regioner och spelar en dominerande roll för att modifiera fysikaliska, kemiska och biologiska egenskaper och beteende hos växtnäring i jorden. De torra och halvtörda regionerna täcker över 50% av det totala geografiska området i Indien. Jordarna i dessa områden är kalkhaltiga och innehåller 2 till 5 gånger mer oorganiskt kol i jorden än jordorganiskt kol i det första 1 m jordskiktet.

Jordorganisk kolpump består av primära oorganiska karbonater eller litogena oorganiska karbonater och sekundära oorganiska karbonater eller pedogena oorganiska karbonater. Sekundära karbonater bildas genom upplösning av primära karbonater och återutfällning av förväxlande produkter. Reaktionen av atmosfärisk koldioxid med vatten och kalcium och magnesium i jordens övre skikt, utlakning till underjorden och efterföljande återutfällning resulterar i bildning av sekundära karbonater och vid sekvestrering av atmosfärisk koldioxid.

Det pedogena oorganiska kolet bildat från icke-karbonatmaterial är en sjunka för kol och leder till kolsekvestrering medan den som bildas av kalkat material inte kan involveras i kolsekventering i jorden. Detta föreslår att upplösning av karbonater och utlakning i markprofilen kan leda till koldesekvestration. Utlakning av bikarbonater i grundvattnet är en viktig mekanism för oorganisk kolsekventering i jorden.

Förstärkt primär produktivitet av vegetationen och antagandet av salthaltskontrollåtgärder som inbegriper användningen av gips och organiska ändringar kan leda till utlakning av kalciumbikarbonat i profilen under bevattning. det skulle resultera i att koldioxid och förbättring av saltdrabbade jordar sammandrags.

Sekvensering av oorganiskt kol i jorden har konsekvenser när grundvatten omättat med kalciumbikarbonat används för bevattning. Fuktighet i klimatet anses vara ansvarig för bildandet av pedogent kalciumvätekarbonat och detta är en omvänd process för förbättringen av organiskt kol i jorden.

Ökning av kolsekventering via jordorganisk kolförstärkning i jorden skulle inducera upplösning av nativt kalciumkarbonat och det är utlakning vilket resulterar i oorganisk kolsekvestrering i jorden. Det är nödvändigt att förstå rollen av oorganisk kolsekvestration i jord i kolsekvestration för att öka koldioxidutrymmet i förarmade och nedbrutna kalkhaltiga jordar i de torra och halvtörda områdena och mildra växthuseffekten.

Utvecklingsvärlden föreslås vara ansvarig för de flesta av de senaste skogsskyddsutsläppen och skogsbrand. Detta är sant lokalt, men om det är mycket jämfört med utsläpp på grund av nuvarande och historisk markanvändning och fossilt bränsleutsläpp i tempererade latitud, är utsläppen i utvecklingsländerna mycket liten.

Det mesta av den mänskliga modifieringen av landskapet under de senaste århundradena har uppstått i de tempererade breddgraderna som omvandlar skog och gräsmarker till högproduktiva grödor och betesmarker som avger stor mängd koldioxid i atmosfären. Nyare studier tyder på att skogsskyddets situation i tropiska breddgrader inte är dålig.

Indien är mer sårbart för klimatpåverkan än dess utvecklade motsvarigheter, eftersom det saknar resurser att anpassa sig till följdförändringar. Vidare är människors hälsa och socioekonomiska system mer sårbara i samband med begränsade landresurser i landet. Kolsekventering är det mest levande och genomförbara alternativet för att vända om tillståndet för olika mark- och ekosystemresurser.

Indien rör sig med politik och program för att uppnå det nationella skogspolitiska målet om 33% skogs- och trädskydd genom att ha totalt 109 miljoner hektar område under trädskyddet, av totalt 328 miljoner hektar geografiskt område i landet. Befintlig skogsskydd i Indien är för närvarande 67, 83 miljoner hektar och dessutom existerar redan 16 miljoner hektar trädskydd utanför skogar.

Sammantaget är den totala marken under skog / trädskydd idag 79, 73 miljoner hektar. Ytterligare 29, 27 miljoner hektar ska tas under trädskydd för att uppnå 33% grön omslag. Vidare skulle cirka 31 miljoner hektar av 63, 73 miljoner hektar behöva restaurering för att förbättra produktiviteten av nedbrytna skogar och 29 miljoner hektar trädkropp kan etableras genom plantager på icke-skogsmark och agroekosystem.

Totalt föreslås 60 miljoner hektar mark i Indien att planteras / omplanteras i tiden framåt. Dessa aktiviteter förväntas avskilja ytterligare kol mellan 83, 2 miljoner ton kol och 202, 6 miljoner ton kol per år och säkert är de avgörande för att minska klimatförändringen för att upprätthålla normala koncentrationer av atmosfäriska gaser.