Węgiel to podstawowy pierwiastek wchodzący w skład organicznych związków, z których to zbudowane są ciała organizmów. Przemieszcza się on w zamkniętym cyklu pomiędzy atmosferą, hydrosferą, skorupą ziemską i organizmami. Węgiel, który jest w obiegu, głównie występuje w morzach i oceanach pod następującymi postaciami:
- rozpuszczony dwutlenek węgla- CO2;
- jony węglanowe- CO32-;
- jony wodorowęglanowe- HCO3-.
Jego zawartość w wodach jest około 16 razy większa niż w atmosferze, gdzie istnieje on prawie wyłącznie pod postacią dwutlenku węgla.
W wyniku procesu fotosyntezy atmosferyczny CO2 jest nieprzerwanie przez rośliny pobierany, natomiast w wyniku procesu oddychania, zarówno roślin jak i zwierząt, jest on stale do atmosfery oddawany. W skład żywej materii organicznej węgiel zostaje wbudowany pod postacią dwutlenku węgla wiązanego przez rośliny, a z tego korzystają zwierzęta oraz drobnoustroje. Rozkład martwych szczątków roślinnych i zwierzęcych przebiega z udziałem reducentów, dzięki czemu węgiel może powrócić do atmosfery (oraz do wód) pod postacią dwutlenku węgla.
Dodatkowo następuje zwiększanie zawartości atmosferycznego CO2 w czasie pożarów, ale również w wyniku przetwarzania przemysłowego przez człowieka zawierających węgiel związków (spalanie paliw kopalnych). Czynniki te są dodatkowymi źródłami węgla, które wchodząc do obiegu, zaburzają jego równowagę. Z uwagi na to, że dopływ dwutlenku węgla nie jest zrównoważony w pełni przez jego pobieranie z atmosfery, następuje zachwianie bilansu CO2 i jego stały wzrost stężenia atmosferycznego.
