Earth
Chimie des carbonates océaniques
Faites buller de l’air à CO2 choisi dans un bécher d’eau de mer sur une paillasse et regardez l’indicateur virer. Le carbone dissous et l’alcalinité de l’eau fixent son pH et les parts de CO2 dissous, de bicarbonate et d’ion carbonate, avec les constantes publiées de Lueker, Dickson, Millero, Weiss et Mucci ; le facteur de Revelle dit pourquoi la pression de CO2 de l’eau monte dix fois plus vite que son carbone. Montez le CO2 de l’air et l’ion carbonate baisse jusqu’à ce que, vers quatre mille micro-atmosphères, l’eau ne puisse plus garder l’aragonite : la coquille au fond commence à se dissoudre, et ses deux unités d’alcalinité par carbone tamponnent l’eau juste sous la saturation. Une eau froide de même chimie garde moins de carbonate. Le carbone de l’eau, de la coquille et de l’air est conservé à l’arrondi près.
Ce qui se passe
Un kilogramme d’eau de mer à 2300 µmol/kg d’alcalinité et 2000 de carbone inorganique dissous à 25 °C et salinité 35. Le pH sur l’échelle totale résout TA = DIC (K1 h + 2 K1 K2)/(h² + K1 h + K1 K2) + B_T K_B/(K_B + h) + K_w/h − h par dichotomie, avec K1 et K2 de Lueker et al. (2000), K_B de Dickson (1990), le bore d’Uppström, K_w de Millero (1995), K0 de Weiss (1974) et le produit de l’aragonite de Mucci (1983). L’échange gazeux relaxe le CO2 dissous vers K0 pCO2_air ; une coquille de 2 g d’aragonite se dissout à k (1 − Omega)^1.5 quand Omega < 1, ajoutant un carbone et deux d’alcalinité par unité. RK4 à 1 min.
À essayer
Montez le CO2 de l’air et regardez l’indicateur virer ; comparez l’ion carbonate à deux températures ; poussez l’eau sous la saturation et regardez la coquille se dissoudre et tamponner ; lisez le facteur de Revelle.
Le modèle et ses limites
Chimie d’équilibre aux constantes publiées à une atmosphère, sans nutriments, matière organique ni calcite, un seul temps d’échange, une loi de dissolution globale. Les valeurs appartiennent à ce bécher idéalisé.
Équations du module
Équations 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)
