Растворенный неорганический углерод ( DIC ) - это сумма водных разновидностей неорганического углерода в растворе . Углеродные соединения можно разделить на органические или неорганические, а также на растворенные или в виде частиц, в зависимости от их состава. Органический углерод составляет основу ключевых компонентов органических соединений, таких как белки , липиды , углеводы и нуклеиновые кислоты .
Неорганический углерод содержится в основном в простых соединениях, таких как диоксид углерода, угольная кислота, бикарбонат и карбонат (CO 2 , H 2 CO 3 , HCO 3 - , CO 3 2- соответственно). Растворенный неорганический углерод (DIC) включает три основных водных компонента: CO 2 , HCO 3 - , CO 3 2 - и, в меньшей степени, их комплексы в растворе с ионами металлов. [3]
Морские экосистемы [ править ]
| Часть серии о |
| Цикл углерода |
|---|
 |
Насос растворимости [ править ]
Водный диоксид углерода реагирует с водой с образованием угольной кислоты, которая очень нестабильна и быстро диссоциирует на гидроксоний и бикарбонат. Поэтому в морской воде растворенный неорганический углерод обычно называют скоплением бикарбоната, карбонат-ионов и растворенного диоксида углерода (CO 2 , H 2 CO 3 , HCO 3 - , CO 3 2- ).
CO 2 (водн.) + H 2 O ↔ H 2 CO 3 ↔ HCO 3 - + H + ↔ CO 3 2- + 2 H +
Более 99% растворенного неорганического углерода находится в форме ионов бикарбоната и карбоната, что означает, что большая часть способности океана накапливать углерод обусловлена этой химической реакционной способностью. [4] На поток CO 2 из моря в воздух и образующийся растворенный неорганический углерод влияют такие физические процессы, как сильный ветер и вертикальное перемешивание, а также биологические процессы фотосинтеза, дыхания и разложения. [5]
Биологический насос [ править ]
Растворенный неорганический углерод является ключевым компонентом биологического насоса, который определяется как количество биологически производимого потока органического углерода из верхних слоев океана в глубокие океанские глубины. [6] Растворенный неорганический углерод в форме диоксида углерода фиксируется в органическом углероде, образующемся в процессе фотосинтеза. Дыхание - это обратный процесс, и он потребляет органический углерод для производства неорганического углерода. Фотосинтез и биологический насос зависят от наличия неорганических питательных веществ и углекислого газа. [7]
Фотосинтез: 6 CO 2 + 6 H 2 O + свет → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2.
Дыхание: C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6 CO 2 + 6 H 2 O + энергия
Океанографы стремятся понять метаболическое состояние океана или эффективность биологического насоса, оценивая чистую продукцию сообщества (NCP), которая представляет собой валовую первичную продуктивность (GPP) за вычетом дыхания сообщества (сумма дыхания местных автотрофов). и гетеротрофы). [8] Эффективный биологический насос увеличивает биологический экспорт в более глубокие слои океана, который, как предполагалось, подавляет выделение CO 2 в верхних слоях океана. [9] [10]
Карбонатный насос [ править ]
Карбонатный насос иногда называют компонентом биологического насоса для «твердых тканей». [12] Некоторые поверхностные морские организмы, такие как Coccolithophores , создают твердые структуры из карбоната кальция, формы неорганического углерода в виде частиц, путем фиксации бикарбоната. [13] Эта фиксация DIC является важной частью океанического углеродного цикла.
Ca 2+ + 2 HCO 3 - → CaCO 3 + CO 2 + H 2 O
В то время как биологический угольный насос фиксирует неорганический углерод (CO 2 ) в частицы органического углерода в форме сахара (C 6 H 12 O 6 ), карбонатный насос фиксирует неорганический бикарбонат и вызывает чистое высвобождение CO 2 . [14] Таким образом, карбонатный насос можно назвать противонасосом для карбоната. Он работает против биологического насоса, противодействуя потоку CO 2 из биологического насоса.
Измерение [ править ]
Океанологи и инженеры продолжают находить новые и более точные методы измерения содержания углерода в морской воде. Один из методов заключается в отборе проб воды и непосредственном измерении ДВС с помощью анализатора ТОС. [15] Образцы можно комбинировать с измерениями соотношения стабильных изотопов 13 C / 12 C, измерениями щелочности и оценкой физических процессов для создания диагностических методов. [16] Исследователи из Института океанографии Скриппса разработали инструмент, который использует анализ впрыска потока для измерения микрожидкостных проб морской воды и непрерывного мониторинга содержания растворенного неорганического углерода. [17]
См. Также [ править ]
- Щелочность (общая щелочность; A T )
- Бьеррам сюжет
- Растворенный органический углерод
- Летучесть (летучесть углекислого газа; f CO 2 )
- Закисление океана
- pH
- Общий органический углерод
Ссылки [ править ]
- ^ Исследования окружающей среды на ранчо Тангуро, Бразилия, Esri . Проверено 26 июля 2020.
- ^ Ной, В., Уорд, Н.Д., Круше, А.В. и Нилл, К. (2016) "Пути потоков растворенного органического и неорганического углерода в переходных лесах Амазонки". Frontiers в области морских наук , 3 : 114. DOI : 10,3389 / fmars.2016.00114 . Материал был скопирован из этого источника, доступного по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 .
- ↑ Mackenzie FT и Lerman A (2006) Углерод в геобиосфере: внешняя оболочка Земли , Springer Science & Business Media. ISBN 9781402042386 .
- ^ Уильямс, Ричард Г. (Майкл Дж.). Следует . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 7-9. ISBN 0521843693. Проверить значения даты в:
|date=( помощь ) - ^ Ма, Вт; Чай, Ф; Xiu, P; Тиан, Дж (2014). «Моделирование экспортного производства и структуры биологического насоса в Южно-Китайском море». Геоморские письма . 34 (6): 541-554. Bibcode : 2014GML .... 34..541M . DOI : 10.1007 / s00367-014-0384-0 . S2CID 129982048 .
- ^ Эмерсон, Стивен (2014). «Годовая чистая продукция сообщества и биологический поток углерода в океане» . Глобальные биогеохимические циклы . 28 (1): 14-28. Bibcode : 2014GBioC..28 ... 14E . DOI : 10.1002 / 2013GB004680 .
- ^ Раймонд, Питер А .; Бауэр, Джеймс Э. (2000). «Ускользание от атмосферного CO 2 , образование растворенного неорганического углерода и чистая гетеротрофия в устье реки Йорк» . Лимнол. Oceanogr . 45 (8): 1707-1717. Bibcode : 2000LimOc..45.1707R . DOI : 10,4319 / lo.2000.45.8.1707 .
- ^ Утка, HW; Дони, SC (2013). «Каково метаболическое состояние олиготрофного океана? Дебаты». Ежегодный обзор морской науки . 5 : 525–33. DOI : 10.1146 / annurev-marine-121211-172331 . hdl : 1912/5282 . PMID 22809191 .
- ^ Ма, Вт; Чай, Ф; Xiu, P; Тиан, Дж (2014). «Моделирование экспортного производства и структуры биологического насоса в Южно-Китайском море». Геоморские письма . 34 (6): 541-554. Bibcode : 2014GML .... 34..541M . DOI : 10.1007 / s00367-014-0384-0 . S2CID 129982048 .
- ^ Ким, HJ; Kim, T.-W; Хён, К.; Yeh, S.-W .; Park, J.-Y .; Ю, СМ; Хван, Дж. (2019). org / 10.1029 / 2019JC015287 «Подавление дегазации CO2 с помощью усовершенствованного биологического насоса в восточной части тропической части Тихого океана» Проверить значение ( справка ) . Океаны . 124 (11): 7962-7973. Bibcode : 2019JGRC..124.7962K . DOI : 10.1029 / 2019JC015287 .
|url= - ^ Wu, Y., Hain, MP, Humphreys, MP, Hartman, S. и Tyrrell, T. (2019) "Что движет широтным градиентом концентрации растворенного неорганического углерода на поверхности открытого океана?" Биогеонаука , 16 (13): 2661–2681. DOI : 10.5194 / BG-16-2661-2019 . Материал был скопирован из этого источника, доступного по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 .
- ^ Хайн, депутат; Сигман, DM; Хауг, GH (2014). «Биологический насос в прошлом». Трактат по геохимии . 8 : 485-517. DOI : 10.1016 / B978-0-08-095975-7.00618-5 . ISBN 9780080983004.
- ^ Рост, Бьорн; Райбессель, Ульф (2004). Кокколитофориды и биологический насос: реакция на изменения окружающей среды . Берлин, Гейдельберг: Springer. ISBN 978-3-642-06016-8.
- ^ Рост, Бьорн; Райбессель, Ульф (2004). Кокколитофориды и биологический насос: реакция на изменения окружающей среды . Берлин, Гейдельберг: Springer. ISBN 978-3-642-06016-8.
- ^ Раймонд, Питер А .; Бауэр, Джеймс Э. (2000). «Ускользание от атмосферного CO2, образование растворенного неорганического углерода и чистая гетеротрофия в устье реки Йорк» . Лимнол. Oceanogr . 45 (8): 1707-1717. Bibcode : 2000LimOc..45.1707R . DOI : 10,4319 / lo.2000.45.8.1707 .
- ^ Грубер, Николас; На коленях, Чарльз Д .; Стокер, Томас Ф. (1998). «Ограничения углерода-13 на сезонный баланс неорганического углерода на площадке BATS в северо-западной части Саргассова моря». Deep-Sea Research I . 45 (4–5): 673-717. Bibcode : 1998DSRI ... 45..673G . DOI : 10.1016 / S0967-0637 (97) 00098-8 .
- ^ Бреснахан, Филип Дж .; Марц, Тодд Р. (2018). "Геометрия газодиффузионной ячейки для микрожидкостного анализатора растворенного неорганического углерода" . Журнал датчиков IEEE . 8 (6): 2211-2217. Bibcode : 2018ISenJ..18.2211B . DOI : 10.1109 / JSEN.2018.2794882 . S2CID 3475999 .
