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Química del carbonato oceánico
Burbujea aire con un CO2 elegido en un vaso de agua de mar sobre una mesa de laboratorio y mira el indicador cambiar de color. El carbono disuelto y la alcalinidad del agua fijan su pH y las fracciones de CO2 disuelto, bicarbonato e ion carbonato, con las constantes publicadas de Lueker, Dickson, Millero, Weiss y Mucci; el factor de Revelle explica por qué la presión de CO2 del agua sube diez veces más deprisa que su carbono. Sube el CO2 del aire y el ion carbonato baja hasta que, cerca de cuatro mil microatmósferas, el agua ya no sostiene la aragonita: la concha del fondo empieza a disolverse, y sus dos unidades de alcalinidad por cada carbono devuelven el agua a justo por debajo de la saturación. El agua fría de la misma química tiene menos carbonato. El carbono en agua, concha y aire se conserva salvo redondeo.
Qué ocurre
Un kilogramo de agua de mar con 2300 µmol/kg de alcalinidad y 2000 de carbono inorgánico disuelto a 25 °C y salinidad 35. El pH en escala total resuelve TA = DIC (K1 h + 2 K1 K2)/(h² + K1 h + K1 K2) + B_T K_B/(K_B + h) + K_w/h − h por bisección, con K1 y K2 de Lueker et al. (2000), K_B de Dickson (1990), el boro de Uppström, K_w de Millero (1995), K0 de Weiss (1974) y el producto de la aragonita de Mucci (1983). El intercambio gaseoso relaja el CO2 disuelto hacia K0 pCO2_air; una concha de 2 g de aragonita se disuelve a k (1 − Omega)^1.5 cuando Omega < 1, sumando un carbono y dos de alcalinidad por unidad. RK4 a 1 min.
Qué probar
Sube el CO2 del aire y mira virar el indicador; compara el ion carbonato a dos temperaturas; lleva el agua más allá de la saturación y mira la concha disolverse y amortiguarla; lee el factor de Revelle.
El modelo y sus límites
Química de equilibrio con constantes publicadas a una atmósfera, sin nutrientes, materia orgánica ni calcita, un solo tiempo de intercambio, una ley de disolución concentrada. Los valores son los de este vaso idealizado.
Ecuaciones del módulo
Ecuaciones 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)
