Rozpuszczony węgiel nieorganiczny - Dissolved inorganic carbon
Rozpuszczony węgiel nieorganiczny ( DIC ) to suma wodnych form węgla nieorganicznego w roztworze . Związki węgla można rozróżnić jako organiczne lub nieorganiczne oraz jako rozpuszczone lub w postaci cząstek, w zależności od ich składu. Węgiel organiczny stanowi szkielet kluczowego składnika związków organicznych takich jak – białka , lipidy , węglowodany i kwasy nukleinowe .
Węgiel nieorganiczny występuje głównie w prostych związkach, takich jak dwutlenek węgla, kwas węglowy, wodorowęglan i węglan (odpowiednio CO 2 , H 2 CO 3 , HCO 3 − , CO 3 2- ). Rozpuszczony węgiel nieorganiczny (DIC) obejmuje trzy główne związki wodne, CO 2 , HCO 3 − ,CO 3 2- oraz w mniejszym stopniu ich kompleksy w roztworze z jonami metali.
Ekosystemy morskie
Część serii na |
Obieg węgla |
---|
Pompa rozpuszczalności
Wodny dwutlenek węgla reaguje z wodą, tworząc kwas węglowy, który jest bardzo niestabilny i szybko dysocjuje na wodorowęglan i wodorowęglan. Dlatego w wodzie morskiej rozpuszczony węgiel nieorganiczny jest powszechnie określany jako zbiór jonów wodorowęglanowych, węglanowych i rozpuszczonego dwutlenku węgla (CO 2 , H 2 CO 3 , HCO 3 − , CO 3 2- ).
CO 2 (aq) + H 2 O ↔ H 2 CO 3 ↔ HCO 3 − + H + ↔ CO 3 2- + 2 H +
Ponad 99% rozpuszczonego węgla nieorganicznego ma postać jonów wodorowęglanowych i węglanowych, co oznacza, że większość zdolności oceanu do magazynowania węgla wynika z tej reaktywności chemicznej. Strumień powietrza morskiej CO 2 i otrzymany rozpuszczony węgiel nieorganiczny wpływu procesów fizycznych, takich jak silne wiatry i pionowe mieszania i procesów biologicznych fotosyntezę, oddychanie i rozkładu.
Pompa biologiczna
Rozpuszczony węgiel nieorganiczny jest kluczowym składnikiem pompy biologicznej, którą definiuje się jako ilość wytworzonego biologicznie strumienia węgla organicznego z górnego oceanu do głębin oceanicznych. Rozpuszczony węgiel nieorganiczny w postaci dwutlenku węgla jest wiązany w węgiel organiczny wytwarzany w procesie fotosyntezy. Oddychanie jest procesem odwrotnym i zużywa węgiel organiczny w celu wytworzenia węgla nieorganicznego. Fotosynteza i pompa biologiczna są zależne od dostępności nieorganicznych składników odżywczych i dwutlenku węgla.
Fotosynteza: 6 CO 2 + 6 H 2 O + światło → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
Oddychanie: C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6 CO 2 + 6 H 2 O + energia
Oceanografowie starają się zrozumieć stan metaboliczny oceanu lub wydajność pompy biologicznej, szacując produkcję społeczności netto (NCP), która jest pierwotną produktywnością brutto (GPP) minus oddychanie społeczności (suma oddychania lokalnych autotrofów). i heterotrofy). Wydajna pompa biologiczna zwiększa biologiczny eksport do głębszych oceanów, co, jak przypuszcza się, ma hamować odgazowywanie CO 2 w górnej części oceanu.
Pompa węglanowa
Pompa węglanowa jest czasami określana jako „twarda tkanka” pompy biologicznej. Niektóre powierzchniowe organizmy morskie, takie jak Coccolithophores , wytwarzają twarde struktury z węglanu wapnia, formy nieorganicznego węgla w postaci cząstek , poprzez wiązanie wodorowęglanu. Ta fiksacja DIC jest ważną częścią oceanicznego obiegu węgla.
Ca 2+ + 2 HCO 3 − → CaCO 3 + CO 2 + H 2 O
Podczas gdy biologiczna pompa węglowa wiąże węgiel nieorganiczny (CO 2 ) w cząsteczkowy węgiel organiczny w postaci cukru (C 6 H 12 O 6 ), pompa węglanowa wiąże nieorganiczny wodorowęglan i powoduje uwolnienie netto CO 2 . W ten sposób pompę węglanu można nazwać licznikiem węglanu. Działa przeciwnie do pompy biologicznej, przeciwdziałając strumieniowi CO 2 z pompy biologicznej.
Pomiar
Oceanografowie i inżynierowie wciąż znajdują nowe i dokładniejsze metody pomiaru zawartości węgla w wodzie morskiej. Jedną z metod jest zbieranie próbek wody i bezpośredni pomiar DIC za pomocą analizatora TOC. Próbki można łączyć ze stabilnymi proporcjami izotopów 13 C/ 12 C, pomiarami alkaliczności i szacowaniem procesów fizycznych w celu stworzenia technik diagnostycznych. Naukowcy z Scripps Institution of Oceanography opracowali narzędzie, które wykorzystuje analizę przepływu i wstrzykiwania do pomiaru próbek mikrocieczowych wody morskiej i ciągłego monitorowania zawartości rozpuszczonego węgla nieorganicznego.
Zobacz też
- Zasadowość (całkowita alkaliczność, A , T )
- Działka Bjerrum
- Rozpuszczony węgiel organiczny
- Lotność ( lotność dwutlenku węgla; f CO 2 )
- zakwaszenie oceanu
- pH
- Całkowity węgiel organiczny