Rozpuštěný anorganický uhlík - Dissolved inorganic carbon
Rozpuštěný anorganický uhlík (DIC) je součet vodných druhů anorganické uhlík v řešení. Sloučeniny uhlíku lze v závislosti na jejich složení rozlišit buď na organické nebo anorganické a na rozpuštěné nebo částicové. Organický uhlík tvoří páteř klíčové složky organických sloučenin, jako jsou - bílkoviny, lipidy, sacharidy, a nukleové kyseliny.
Anorganický uhlík se nachází především v jednoduchých sloučeninách, jako je oxid uhličitý, kyselina uhličitá, hydrogenuhličitan a uhličitan (CO2, H2CO3, HCO3−, CO32− příslušně). Rozpuštěný anorganický uhlík (DIC) zahrnuje tři hlavní vodné druhy, CO2, HCO3− , CO32−, a v menší míře jejich komplexy v roztoku s kovovými ionty.[3]
Mořské ekosystémy
Část seriálu o |
Uhlíkový cyklus |
---|
![]() |
Rozpustnost čerpadlo
Vodný oxid uhličitý reaguje s vodou za vzniku kyseliny uhličité, která je velmi nestabilní a bude se rychle disociovat na hydronium a hydrogenuhličitan. V mořské vodě se proto rozpuštěný anorganický uhlík běžně označuje jako sběr hydrogenuhličitanu, uhličitanových iontů a rozpuštěného oxidu uhličitého (CO2, H2CO3, HCO3−, CO32−).
CO2 (aq) + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3− + H+ ↔ CO32- + 2 H+
Více než 99% rozpuštěného anorganického uhlíku je ve formě hydrogenuhličitanových a uhličitanových iontů, což znamená, že většina schopnosti oceánu ukládat uhlík je způsobena touto chemickou reaktivitou.[4] Tok CO v mořském vzduchu2 a výsledný rozpuštěný anorganický uhlík je ovlivněn fyzikálními procesy, jako je silný vítr a vertikální míchání, a biologickými procesy fotosyntézy, dýchání a rozkladu.[5]
Biologické čerpadlo
Rozpuštěný anorganický uhlík je klíčovou složkou biologické pumpy, která je definována jako množství toku biologicky vyrobeného organického uhlíku z horního oceánu do hlubokého oceánu.[6] Rozpuštěný anorganický uhlík ve formě oxidu uhličitého se fixuje na organický uhlík, který se vyrábí fotosyntézou. Dýchání je obrácený proces a spotřebovává organický uhlík k výrobě anorganického uhlíku. Fotosyntéza a biologická pumpa závisí na dostupnosti anorganických živin a oxidu uhličitého.[7]
Fotosyntéza: 6 CO2 + 6 hodin2O + světlo → C.6H12Ó6 + 6 O.2
Dýchání: C.6H12Ó6 + 6 O.2 → 6 CO2 + 6 hodin2O + energie
Oceánografové se snaží porozumět metabolickému stavu oceánu nebo účinnosti biologické pumpy odhadem čisté produkce komunity (NCP), což je hrubá primární produktivita (GPP) minus komunitní respirace (součet dýchání místních autotrofů) a heterotrofy).[8] Účinné biologické čerpadlo zvyšuje biologický export do hlubšího oceánu, o kterém se předpokládá, že potlačuje CO2 odplynění v horním oceánu.[9][10]



Uhličitanové čerpadlo
Uhličitanová pumpa se někdy označuje jako součást „tvrdé tkáně“ biologické pumpy.[12] Některé povrchové mořské organismy, jako Coccolithophores, vyrábět tvrdé struktury z uhličitanu vápenatého, což je forma částicového anorganického uhlíku, fixací hydrogenuhličitanu.[13] Tato fixace DIC je důležitou součástí oceánského uhlíkového cyklu.
Ca.2+ + 2 HCO3− → CaCO3 + CO2 + H2Ó
Zatímco biologické uhlíkové čerpadlo fixuje anorganický uhlík (CO2) na částicový organický uhlík ve formě cukru (C6H12Ó6), uhličitanové čerpadlo fixuje anorganický hydrogenuhličitan a způsobuje čisté uvolňování CO2.[14] Tímto způsobem lze karbonátovou pumpu nazvat karbonátovou protiběžkou. Působí proti biologickému čerpadlu působením CO2 tok z biologické pumpy.
Měření
Oceánografové a inženýři pokračují v hledání nových a přesnějších metod měření obsahu uhlíku v mořské vodě. Jednou z metod je sběr vzorků vody a přímé měření DIC pomocí analyzátoru TOC.[15] Vzorky lze kombinovat se stabilními poměry izotopů 13C/12C, měření zásaditosti a odhad fyzikálních procesů, k vytvoření diagnostických technik.[16] Vědci ze Scripps Institution of Oceanography vyvinuli nástroj, který využívá analýzu vstřikování toku k měření mikrofluidních vzorků mořské vody a nepřetržitému monitorování obsahu rozpuštěného anorganického uhlíku.[17]
Viz také
- Zásaditost (celková zásaditost; AT)
- Spiknutí Bjerrum
- Rozpuštěný organický uhlík
- Fugacity (fugacity oxidu uhličitého; fCO2)
- Okyselení oceánu
- pH
- Celkový organický uhlík
Reference
- ^ Environmental Research at Tanguro Ranch, Brazil Esri. Vyvolány 26 July 2020.
- ^ Neu, V., Ward, N.D., Krusche, A.V. a Nill, C. (2016) „Rozpuštěné cesty toku organického a anorganického uhlíku v amazonském přechodném lese“. Frontiers in Marine Science, 3: 114. doi:10.3389 / fmars.2016.00114.
Materiál byl zkopírován z tohoto zdroje, který je k dispozici pod a Mezinárodní licence Creative Commons Attribution 4.0.
- ^ Mackenzie FT a Lerman A (2006) Uhlík v geobiosféře: vnější plášť Země, Springer Science & Business Media. ISBN 9781402042386.
- ^ Williams, Richard G. (Michael J.). Následuje. Cambridge, Velká Británie: Cambridge University Press. str. 7-9. ISBN 0521843693. Zkontrolujte hodnoty data v:
| datum =
(Pomoc) - ^ Ma, W; Chai, F; Xiu, P; Tian, J (2014). „Simulace exportní produkce a struktury biologických čerpadel v Jihočínském moři“. Geomořské dopisy. 34 (6): 541-554. Bibcode:2014GML .... 34..541M. doi:10.1007 / s00367-014-0384-0. S2CID 129982048.
- ^ Emerson, Steven (2014). „Roční čistá produkce komunity a biologický tok uhlíku v oceánu“. Globální biogeochemické cykly. 28 (1): 14-28. Bibcode:2014GBioC..28 ... 14E. doi:10.1002 / 2013GB004680.
- ^ Raymond, Peter A .; Bauer, James E. (2000). „Atmosférický CO2 únik, výroba rozpuštěného anorganického uhlíku a čistá heterotrofie v ústí řeky York “. Limnol. Oceanogr. 45 (8): 1707-1717. Bibcode:2000LimOc..45.1707R. doi:10,4319 / lo.2000.45.8.1707.
- ^ Ducklow, HW .; Doney, SC (2013). „Co je to metabolický stav oligotrofního oceánu? Debata“. Výroční zpráva o námořní vědě. 5: 525–33. doi:10.1146 / annurev-marine-121211-172331. hdl:1912/5282. PMID 22809191.
- ^ Ma, W; Chai, F; Xiu, P; Tian, J (2014). "Simulace exportní produkce a struktury biologických čerpadel v Jihočínském moři". Geomořské dopisy. 34 (6): 541-554. Bibcode:2014GML .... 34..541M. doi:10.1007 / s00367-014-0384-0. S2CID 129982048.
- ^ Kim, H.J .; Kim, T.-W; Hyeong, K; Yeh, S.-W .; Park, J.-Y .; Yoo, C.M .; Hwang, J. (2019). org / 10.1029 / 2019JC015287 "Potlačeno odplyňování CO2 vylepšenou biologickou pumpou ve východním tropickém Pacifiku" Šek
| url =
hodnota (Pomoc). Oceány. 124 (11): 7962-7973. Bibcode:2019JGRC..124,7962K. doi:10.1029 / 2019JC015287. - ^ Wu, Y., Hain, M.P., Humphreys, M.P., Hartman, S. a Tyrrell, T. (2019) „What runs the latitudinal gradient in open-ocean surface remains anorganic carbon combination?“ Biogeovědy, 16(13): 2661–2681. doi:10.5194 / bg-16-2661-2019.
Materiál byl zkopírován z tohoto zdroje, který je k dispozici pod a Mezinárodní licence Creative Commons Attribution 4.0.
- ^ Hain, M.P .; Sigman, D.M .; Haug, G.H (2014). „Biologická pumpa v minulosti“. Pojednání o geochemii. 8: 485-517. doi:10.1016 / B978-0-08-095975-7.00618-5. ISBN 9780080983004.
- ^ Rost, Bjorn; Reibessel, Ulf (2004). Coccolithophores a biologická pumpa: reakce na změny prostředí. Berlín, Heidelberg: Springer. ISBN 978-3-642-06016-8.
- ^ Rost, Bjorn; Reibessel, Ulf (2004). Coccolithophores a biologická pumpa: reakce na změny prostředí. Berlín, Heidelberg: Springer. ISBN 978-3-642-06016-8.
- ^ Raymond, Peter A .; Bauer, James E. (2000). „Atmosférický únik CO2, produkce rozpuštěného anorganického uhlíku a čistá heterotrofie v ústí řeky York“. Limnol. Oceanogr. 45 (8): 1707-1717. Bibcode:2000LimOc..45.1707R. doi:10,4319 / lo.2000.45.8.1707.
- ^ Gruber, Nicolas; Klečící, Charles D .; Stocker, Thomas F. (1998). „Omezení uhlíku 13 na rozpočet na sezónní anorganické uhlíky v lokalitě BATS v severozápadním Sargasovém moři“. Hlubinný výzkum I. 45 (4–5): 673-717. Bibcode:1998DSRI ... 45..673G. doi:10.1016 / S0967-0637 (97) 00098-8.
- ^ Bresnahan, Philip J .; Martz, Todd R. (2018). "Geometrie buněk difúze plynu pro mikrofluidní analyzátor rozpuštěného anorganického uhlíku". Deník senzorů IEEE. 8 (6): 2211-2217. Bibcode:2018ISenJ..18.2211B. doi:10.1109 / JSEN.2018.2794882. S2CID 3475999.