Earth
Вуглець і кислотність океану
Пропускайте повітря із заданим CO2 крізь склянку морської води на лабораторному столі і дивіться, як змінює колір індикатор. Розчинений вуглець і лужність води задають її pH і частки розчиненого CO2, гідрокарбонату й карбонат-іона за опублікованими константами Люкера, Діксона, Мілеро, Вайса і Мучі; фактор Ревелла пояснює, чому тиск CO2 у воді росте вдесятеро швидше за її вуглець. Підніміть CO2 у повітрі — карбонат-іон спадає, доки біля чотирьох тисяч мікроатмосфер вода не перестане утримувати арагоніт: черепашка на дні починає розчинятися, і її дві одиниці лужності на кожен вуглець буферують воду назад трохи нижче насичення. Холодна вода того ж складу тримає менше карбонату. Вуглець у воді, черепашці й повітрі зберігається до округлення.
Що відбувається
Кілограм морської води з лужністю 2300 мкмоль/кг і 2000 розчиненого неорганічного вуглецю при 25 °C і солоності 35. pH за загальною шкалою розв’язує TA = DIC (K1 h + 2 K1 K2)/(h² + K1 h + K1 K2) + B_T K_B/(K_B + h) + K_w/h − h бісекцією, з K1 і K2 за Люкером та ін. (2000), K_B за Діксоном (1990), бором Упстрема, K_w за Мілеро (1995), K0 за Вайсом (1974) і добутком арагоніту за Мучі (1983). Газообмін релаксує розчинений CO2 до K0 pCO2_air; черепашка з 2 г арагоніту розчиняється зі швидкістю k (1 − Omega)^1.5 при Omega < 1, додаючи один вуглець і дві лужності на одиницю. RK4 з кроком 1 хв.
Що спробувати
Підніміть CO2 у повітрі і дивіться, як змінюється індикатор; порівняйте карбонат-іон за двох температур; переведіть воду за насичення і дивіться, як черепашка розчиняється і буферує її; прочитайте фактор Ревелла.
Модель та її обмеження
Рівноважна хімія з опублікованими константами при одній атмосфері, без біогенів, органіки й кальциту, один час обміну, зосереджений закон розчинення. Значення — цієї ідеалізованої склянки.
Рівняння модуля
Рівняння 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)
