سیستم کربنات دریایی و اسیدی شدن اقیانوس
واکنشهای بین دیاکسید کربن محلول، یونهای بیکربنات و کربنات، سازوکار شیمیایی را تشکیل میدهند که pH اقیانوس را بافر میکند، بیشتر کربن غیرآلی آن را ذخیره مینماید و اکنون در حال از دست دادن تعادل خود به دلیل افزایش دیاکسید کربن اتمسفری است.
Definition
سیستم کربنات دریایی مجموعهای از تعادلات شیمیایی مرتبطکننده دیاکسید کربن، اسید کربنیک، بیکربنات و یونهای کربنات در آب دریا است؛ اسیدی شدن اقیانوس کاهش مداوم pH آب دریا و اشباع کربنات است که ناشی از جذب دیاکسید کربن انسانی توسط اقیانوس است.
Scope
این موضوع شامل تعادلات سیستم کربنات آب دریا، پارامترهای قابل اندازهگیری pH، قلیائیت کل، کربن غیرآلی محلول و فشار جزئی دیاکسید کربن؛ ظرفیت بافرینگ آب دریا؛ وضعیت اشباع کانیهای کربنات کلسیم؛ و علل و پیامدهای بیولوژیکی اسیدی شدن اقیانوس میشود.
Core questions
- تعادلات کربنات چگونه کربن غیرآلی را بین گونههای شیمیایی آن توزیع میکنند؟
- pH، قلیائیت، کربن غیرآلی محلول و فشار جزئی دیاکسید کربن هر کدام چه چیزی را اندازهگیری میکنند؟
- سیستم کربنات چگونه آب دریا را در برابر تغییرات pH بافر میکند؟
- چرا افزایش دیاکسید کربن pH آب دریا و وضعیت اشباع کربنات کلسیم را کاهش میدهد؟
Key theories
- تعادلات کربنات و بافرینگ
- دیاکسید کربن محلول واکنش داده و اسید کربنیک را تشکیل میدهد که به بیکربنات و کربنات تفکیک میشود، سیستمی که در برابر تغییر pH مقاومت میکند و کربن را بین گونهها بر اساس pH و دما تقسیم میکند.
- اسیدی شدن و اشباع کربنات کلسیم
- دیاکسید کربن اضافه شده غلظت یون هیدروژن و بیکربنات را افزایش میدهد در حالی که یون کربنات را کاهش میدهد، وضعیت اشباع آراگونیت و کلسیت را کاهش داده و به ارگانیسمهای کلسیمساز فشار وارد میکند.
Mechanisms
هنگامی که دیاکسید کربن در آب دریا حل میشود، اسید کربنیک تشکیل میدهد که تفکیک شده و یونهای هیدروژن را آزاد میکند؛ این یونها با یونهای کربنات واکنش داده و بیکربنات تشکیل میدهند، که pH را کاهش داده و یونهای کربنات را که مرجانها، نرمتنان و بسیاری از پلانکتونها برای ساخت صدفها و اسکلتهای کربنات کلسیم خود به آنها وابسته هستند، کاهش میدهد.
Clinical relevance
اسیدی شدن اقیانوس صخرههای مرجانی، صدفها و پتروپودها را در پایه شبکههای غذایی دریایی تهدید میکند، با پیامدهایی برای شیلات و اقتصادهای ساحلی؛ سیستم کربنات همچنین میزان دیاکسید کربنی را که اقیانوس میتواند جذب کند، کنترل میکند که برای بودجه جهانی کربن حیاتی است.
History
ریول و سوئس در سال ۱۹۵۷ نشان دادند که شیمی آب دریا سرعت جذب دیاکسید کربن سوختهای فسیلی توسط اقیانوس را محدود میکند. از دهه ۱۹۹۰، اندازهگیریهای مداوم کاهش pH اقیانوس باز را مستند کردند و اصطلاح اسیدی شدن اقیانوس در دهه ۲۰۰۰ با روشن شدن خطرات بیولوژیکی آن به طور گستردهای مورد استفاده قرار گرفت.
Key figures
- Roger Revelle
- Richard Feely
- Scott Doney
Related topics
Seminal works
- zeebeWolfGladrow2001
- doney2009
Frequently asked questions
- قلیائیت کل چیست؟
- قلیائیت کل معیاری از ظرفیت آب دریا برای خنثی کردن اسید است که عمدتاً توسط یونهای بیکربنات و کربنات تعیین میشود؛ همراه با یک پارامتر کربنات دیگر، به شیمیدانان اجازه میدهد تا سیستم کربنات کامل را محاسبه کنند.
- چرا اسیدی شدن اقیانوس به ارگانیسمهای صدفساز آسیب میرساند؟
- اسیدی شدن غلظت یونهای کربنات را کاهش میدهد و وضعیت اشباع کربنات کلسیم را پایین میآورد، که ساخت و نگهداری صدفها را برای مرجانها، نرمتنان و برخی پلانکتونها دشوارتر و از نظر انرژی پرهزینهتر میکند.