碳在海洋酸化中的作用

Question

这似乎是一个基本的问题，但我对不同碳化合物对海洋酸化的影响有点困惑。

我听说大气中二氧化碳含量的增加正在导致海洋酸化，降低海洋的pH值。

我还听说，像贻贝和牡蛎这样的贝类可以用作碳汇，使贝类养殖成为一种碳封存形式。这是有道理的，因为它们的外壳含有碳酸钙形式的碳。

我的问题是，这种封存是如何影响海洋酸化的?一方面，将碳以碳酸钙的形式隔离会降低海洋中的碳含量，这似乎会降低CO的影响₂．另一方面，碳酸钙是碱性的:从海洋中浸出矿物质形成这样的贝壳似乎会增加酸度(因为相反的过程，溶解碳酸钙，降低酸度)。

Answer 1

在回答这个复杂的问题时，我认为重要的是要考虑碳的利用形式和涉及的总体反应(警告:前面有些冗长的转移，如果观众已经理解了，先道歉)。在长期碳循环中，大气$ \ ce {CO_ {2 (g)}} $推动陆地风化，尤其是硅酸盐风化。$ \ ce {CO_ {2 (g)}} $溶解在纯水中形成($ \ ce {CO_ {2 (aq)}} $)，可与水反应生成碳酸($ \ ce {H_2CO_ {3 (aq)}} $)：$ $ \ ce {CO_ {2 (g)} + {H_ {2} O_{(左)}}< = > {H_2CO_ {3 (aq)}}} $ $但真正的碳酸是不稳定的，因此绝大多数溶解的碳都以溶解分子的形式存在$ \ ce {CO_ {2 (aq)}} $，浓度服从简单亨利定律关系(未显示)。我们可以把净反应写成$ $ \ ce {CO_ {2} + {H_ O {2}} < = > {H_2CO_ {3 (aq)}} < = > H ^ {+} _ {(aq)} + HCO_ ^ {-} _ {3 (aq)}} $ $碳酸氢盐也反映了纯碳酸盐离子的缔合/解离反应，$$ \ce{H^{+} + CO_^{2-}_{3} <=> HCO_^{-}_{3}} $$大陆硅酸盐的风化，例如，标准硅灰石(为简单起见选择)，因此可以写成$ $ \ ce {CaSiO_3 + H_ {2} O + 2 co_ {2} - > 2 HCO_ ^ {-} _ {3} + Ca ^ {2 +} + SiO_ {2}} $ $重点是大陆风化作用传递到海水中的溶解碳以碳酸氢盐的形式存在，表层海水pH值(\ sim 8)美元与大气近似平衡美元$ \ ce {CO_ {2}}确实反映了溶解物种的分布。如果我们把骨骼碳酸钙的平衡写成$$\ce{CaCO_{3} <=> CO_^{2-}_{3} + Ca^{2+}}$$我们可以把上面的方程结合起来，给出的溶解/沉淀的整体反应$ \ ce {CaCO_3} $在海水中(含质量平衡)$ \ ce{二氧化碳}$从反应1。2。3。，而且5．) as,$ $ \ ce {CaCO_ {3} + H_ {2} O + CO_ Ca ^ {2} = {2 +} + 2 hco_ ^ {-} _ {3}} $ $因此，在这种情况下，一个重要的结果是，在总体质量平衡与降水有关美元$ \ ce {CaCO_ {3}}(即将上述反应向左驱动)，美元$ \ ce {CaCO_ {3}}它是碳的来源，而不是碳汇，因为它释放了一摩尔$ \ ce{二氧化碳}$从硅酸盐风化作用中最初作为碳酸氢盐输送到海水中。从更大的角度来看(长期地球化学循环)，海洋碳酸盐是碳的临时汇，最终由火山作用和其他岩浆作用俯冲并返回到大气中。相比之下，今天居住在大陆上的碳酸盐岩(例如古生代)与现代远洋同类相比，具有更长的停留或循环时间。

现在，回答你的问题:海洋酸化(通过大气滴定海水)$ \ ce{二氧化碳}$，将最后的反应推向右边)本身就被这种下沉的攻击所缓冲$ \ ce {CaCO_3} $产生更多的碳酸氢盐。根据以上所述，贝类生长所吸收的碳会消耗(部分)这种碳酸氢盐并产生碳$ \ ce{二氧化碳}$结果。对我来说，更大的，也是最关键的问题是现存的沉积沉积的速度$ \ ce {CaCO_3} $特别是在形成的地表水中，它会在这种攻击下溶解。