Earth
Karbonatchemie des Ozeans
Perlen Sie auf einem Labortisch Luft mit gewähltem CO2 durch ein Becherglas Meerwasser und sehen Sie den Indikator umschlagen. Gelöster Kohlenstoff und Alkalinität des Wassers legen seinen pH und die Anteile von gelöstem CO2, Hydrogencarbonat und Carbonation fest, mit den veröffentlichten Konstanten von Lueker, Dickson, Millero, Weiss und Mucci; der Revelle-Faktor sagt, warum der CO2-Druck des Wassers zehnmal schneller steigt als sein Kohlenstoff. Erhöhen Sie das CO2 der Luft, und das Carbonation fällt, bis das Wasser nahe viertausend Mikroatmosphären kein Aragonit mehr halten kann: die Schale am Boden beginnt sich zu lösen, und ihre zwei Einheiten Alkalinität je Kohlenstoff puffern das Wasser knapp unter die Sättigung zurück. Kaltes Wasser gleicher Chemie hält weniger Carbonat. Kohlenstoff in Wasser, Schale und Luft bleibt auf Rundung erhalten.
Was passiert
Ein Kilogramm Meerwasser mit 2300 µmol/kg Alkalinität und 2000 gelöstem anorganischem Kohlenstoff bei 25 °C und Salinität 35. Der pH auf der Gesamtskala löst TA = DIC (K1 h + 2 K1 K2)/(h² + K1 h + K1 K2) + B_T K_B/(K_B + h) + K_w/h − h durch Bisektion, mit K1 und K2 von Lueker et al. (2000), K_B von Dickson (1990), Uppströms Bor, K_w von Millero (1995), K0 von Weiss (1974) und dem Aragonitprodukt von Mucci (1983). Der Gasaustausch relaxiert das gelöste CO2 auf K0 pCO2_air; eine Schale aus 2 g Aragonit löst sich mit k (1 − Omega)^1.5, wenn Omega < 1, und gibt je Einheit einen Kohlenstoff und zwei Alkalinität ab. RK4 mit 1 min.
Zum Ausprobieren
Erhöhen Sie das CO2 der Luft und sehen Sie den Indikator umschlagen; vergleichen Sie das Carbonation bei zwei Temperaturen; treiben Sie das Wasser über die Sättigung und sehen Sie die Schale sich lösen und puffern; lesen Sie den Revelle-Faktor.
Das Modell und seine Grenzen
Gleichgewichtschemie mit veröffentlichten Konstanten bei einer Atmosphäre, ohne Nährstoffe, organisches Material oder Calcit, eine einzige Austauschzeit, ein pauschales Lösungsgesetz. Werte gehören zu diesem idealisierten Becherglas.
Gleichungen des Moduls
Gleichungen TA = DIC·(K1·h + 2K1·K2)/(h² + K1·h + K1·K2) + B_T·K_B/(K_B + h) + K_w/h − h pCO2 = [CO2]/K0, Ω = [Ca]·[CO3]/K_sp dDIC/dt = (K0·pCO2_air − [CO2])/τ + R, dTA/dt = 2R R = k·(m/m0)^(2/3)·(1 − Ω)^1.5 for Ω < 1, Revelle = (dp/p)/(dDIC/DIC)
