In der Studie^[7] des wichtigsten ozeanischen Kohlenstoffsenke, Einzellige planktonischen Foraminiferen und Ihrer Unterordnung Globigerinina, in Experimenten, die auf die Ablagerung von Calcit Schalen (sogenannte "tests") untersucht das Verhältnis von boron-calcium - (B/Ca). Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Borat [B(OH)₄^–]- und Carbonat [CO₂^3–]- Ionen konkurrieren für die gleiche Website in den calcite lattice. B/Ca hat keine signifikante Temperaturabhängigkeit auf, sondern steigt mit dem Salzgehalt.

Die nicht-proportionale Erhöhung der B-Komponente in Calcit tests mit einem proportionalen Anstieg der Salzgehalt spiegelt die Chemie der alten Ozeane, Ihre insgesamt höheren Ionen-Konzentration oder Ionenstärke, und der Einfluss der "effektive Konzentration" oder die thermodynamische Aktivität von Borat-Ionen, Fahrer von Karbonat-sedimentation . Planktonische Foraminiferen sind der Hauptbestandteil von "Calcit-Regen" in das Meer und das größte senken von Kohlenstoff. Heute ist Sie, zusammen mit benthischen Arten, fast 25 % der Carbonat-Produktion in den Ozeanen[23]. Weil Sie sind schwimmfähig, Ihre Lebensdauer hängt von der Dichte von Meerwasser, die ist bestimmt durch die Temperatur und den Salzgehalt. Seit dem Mesozoikum, Foraminiferen haben sich in einer angespannten regime des abnehmenden wässrigen und atmosphärischen CO2 von zehn Prozent der heutigen 0.03...0.0417 % und versenkt eine riesige Menge von Kohlenstoff in anorganischen karbonaten. Insbesondere, Sie hat einen guten job in der Kreidezeit (aus dem lateinischen creta, "Kreide", CaCO3). In total, sedimentären karbonaten in form von Kalkstein und Dolomit angesammelt mehr als 60 Millionen Gigatonnen, die mehr als drei Größenordnungen größer ist als die Menge an Kohlenstoff enthalten in die Ozeane, Biosphäre und fossilen organischen Stoffen kombiniert.

In Labor-Kultur-experiment "die Wirkung Salzgehalt induzierte pH-Wert-änderungen auf benthische Foraminiferen"^[9]

das Leben Aktivität der Foraminiferen wurde untersucht, je nach dem Grad der Salzigkeit.

Die Graphen, die das Leben und den Tod dieser Mikroorganismen zeigen, dass diese Foraminiferen praktisch Leben nicht in einer Umgebung mit einem Salzgehalt von weniger als 20 ‰ und schlecht bei 25 ‰. Daher, für die Klarheit, die wir ausgeschlossen haben, werden diese Werte aus der kombinierten Dritten Handlung, die zeigt, dass die größte Entwicklung tritt bei hohen Salzgehalt, der mit der definitiven maximale Werte von bis zu 40 ‰. Dies ist trotz der Tatsache, dass am unteren Rand des indischen Ozeans, wo diese Foraminiferen entnommen wurde, der Salzgehalt geringer ist. Boden Wasser vom äquator zu den arktischen breiten haben einen Salzgehalt von 34,7–mit 34,8 ‰.

Diese Vorliebe für hohe Salzgehalt ist für Foraminiferen, die nicht nur einen evolutionären Gedächtnis, sondern vor allem eine direkte Einhaltung der Gesetze der Chemische Thermodynamik. Erhöhte Salzgehalt verschiebt sich die Chemische Gleichgewicht in Richtung der Bildung einer neue solid-phase – calcium-Carbonat.

Alle Foraminiferen und die meisten anderen Calcit-Befestigung mit biologischen Organismen Katalysatoren, Enzyme wie carboanhydrase zu erhöhen den pH-Wert der inneren Umgebung (bis 9.0)^[11] relativ zu Meer Wasser (moderne pH-Wert 7.4–8.2 von lysocline an die Oberfläche), indem Sie aktiv Wasser aus Protonen H⁺.

Der pH-Wert und Salzgehalt des Meerwassers haben eine fast lineare Beziehung, so dass die Präferenz für Salzgehalt entspricht eine proportionale Zunahme der thermodynamische potential, oder Gibbs freie Energie verfügbar für die Verkalkung.

Das heterogene Gleichgewicht beschrieben werden kann, die durch ein system von nichtlinearen Gleichungen, die Werte darstellen, die Gleichgewichts-Konstanten der einzelnen Elemente des Meerwassers. Die genaue Kenntnis der thermodynamischen Werte aller Elemente des Systems und Ihre Beziehungen ist es möglich zu berechnen, die Salz-carbon balance, finden Sie die Lösung (Wurzel) der system von Gleichungen von Newton ' s Methode.

Mikroorganismen beeinflussen die Kinetik der Reaktionen, zu beschleunigen. Ihre biologische Katalysatoren verringern die Aktivierungsenergie von chemischen Reaktionen oder die Aktivierung Barriere, reduzieren die Menge der erforderlichen Energie für die Reaktion.

Ohne Enzyme, die die Reaktion des Niederschlags CaCO₃ erfolgt bei einer höheren Temperatur, pH-Wert und Salzgehalt des Meerwassers. Im Ozean gibt es solche natürlichen Bedingungen für die abiotische Ausfällung von festen karbonaten. Für Beispiel, spontane Ausfällung von "Kalk Pulver" (auch als "bleichen") tritt in den Persischen Golf während der heißen jahreszeit, wenn der Salzgehalt im Oberflächenwasser erreicht 41-42 ‰ durch die Verdunstung. Diese Regel ist, bestätigt auch die Einlagen der Bahama Banks und anderen flachen Carbonat Fabriken, wo in Anwesenheit einer Kristallisation Getreide, Aragonit (eine weniger stabile phase von Calciumcarbonat als Calcit, mit der gleichen Formel CaCO₃) fällt aus dem Meerwasser auf einer regelmäßigen basis. ^[6]

 

Spontane Niederschläge ^[22] von CaCO₃ tritt bei hoher übersättigung des Meerwassers mit Bezug auf calcium-und magnesium-Karbonate (von 7 bis 50-mal^[6]), hohen pH-Wert (den Schwellenwert für den Beginn der Niederschlag liegt bei pH 8.60) und hohen Salzgehalt.

In der Regel, Niederschläge, ausgelöst durch eine Erhöhung der Temperatur, aber es kommt auch vor, im Falle einer aufsalzung. Für Beispiel, in winter in den nördlichen breiten, wenn das Eis gefriert, der Salzgehalt des zugrunde liegenden Wasserschichten können stark ansteigen, und nach den Gesetzen der Thermodynamik und den Ostwald ' s rule, Niederschlag ikaite, die meisten instabilen form von Kalzium-Karbonat. Jedoch, aufgrund seiner hohen Löslichkeit, es ist nicht sedimentiert.

Der Salzgehalt der Effekt ist verwandt mit Salzen aus (auch bekannt als salt-induced precipitation) durch eine Kombination von erhöhter Ionenstärke und common-ion effect.

 

Wenn wir vergleichen die Karbonat-Sedimente Karte auf dem Meeresgrund, der Salzgehalt Karte (Sat modelliert image (surface Salzgehalt wechselt saisonal)) und der Tiefe ansehen, können wir sehen einen Zusammenhang zwischen der Oberfläche, dem Salzgehalt und der unteren Sedimente. Tiefen unterhalb der lysocline ~3,5 km (dunkelblau auf Tiefe Karte) entgegen carbonate Akkumulation aufgrund von Druck-und Temperatur-Effekte auf CaCO₃ Auflösung.

- Oberteile von seamounts sind bedeckt mit Kalzit-Sedimenten, wie die schneebedeckten Gipfel auf dem land.

ΔS% / 2.9% Sr-Verhältnis

Anthropogene CO₂ führt zu einer Erhöhung der DIC aber nicht ändern, TA, weil sich die Ladung balance ist nicht betroffen. Die Bildung von CaCO₃ nimmt sowohl DIC und TA. Für jedes mol CaCO₃ ausgefällt, ein mol Kohlenstoff-und ein mol doppelt positiv geladene Ca²⁺ - Ionen aufgenommen, was zu einer Abnahme der DIC und TA in einem Verhältnis von 1:2. Als ein Ergebnis, das system verschiebt sich zu höheren CO₂ - Niveaus und niedrigeren pH-Wert.^[3]

Bildung CaCO₃ Sedimenten tritt in die sogenannte Carbonat Fabriken, von deren funktionieren gut studiert in marinen Karbonat-Sedimentologie. ^{[1] [12] [13]}

 

 

Die Produktivität dieser Karbonat Fabriken hängt direkt von der TA und pH-Wert des Meerwassers, so dass anthropogene ozeanversauerung verschiebt das Gleichgewicht des Systems in Richtung Carbonat-Auflösung.

Bis jetzt, in allen Büchern über Meereskunde, nannte man ein Carbonat-system mit der obligatorischen Darstellung des Borat-Komponente. Es ist Zeit, es zu nennen von seinen wahren Namen: der Carbonat-Borat-system. Denn trotz der niedrigen Konzentration von Borat-Ionen (Durchschnitt 4,5 mg/L), sind die key-Elemente des Systems, wird der trigger in der Karbonat-Fällung Reaktion.

Die Konzentration von Borat-Ionen im Meerwasser hängt vom pH-Wert und erhöht mit seinem erhöhen, bilden eine Art Befestigung Keil oder cline unterstützt, das Gleichgewicht, die im Zusammenhang mit der thermodynamischen Begriff der Freiheitsgrade. Wir nannten dies die "Dritte Etappe-Effekt".

Schwarz-weiß-Grafik aus der "Karbonat-Sedimente und Ihre Diagenese", 1994, Robin Bathurst, University of Liverpool.^[1] Unsere Kommentare sind gefärbt.

 

 

Die Carbonat-Borat-system des Ozeans bestimmt die rate von Karbonat-sedimentation. Es hat einen negativen feedback auf Meerwasser, Säure und eine positive Rückkopplung auf den Salzgehalt.

Für die Fällung aus einer Lösung von Salzen, darunter auch die Karbonate Salze der Kohlensäure, ist es notwendig, dass die Lösung in übersättigter. Meerwasser wird übersättigten mit Bezug auf CaCO₃ , wenn das Ionen-Produkt übersteigt die Löslichkeit Produkt Ksp oder Ω > 1.

In den tiefen der Ozeane, Wasser undersaturated, während die Gewässer in einen Zustand der deutliche übersättigung. In tropischen Gebieten ist die Löslichkeit Produkt Ksp von Calcit ist überschritten, indem Sie 7-8 mal.

Es ist ein Beweis für außergewöhnliche Stabilität dieses Zustandes.^[6]

 

So, Lyakhin et al. (1968)^[6] zeigten, dass für die spontane Ausfällung von CaCO₃ aus dem Meerwasser, ist es notwendig, das 50-fache übersättigung. Wenn die Lösung ist, übersättigter Calciumcarbonat, die Ostwald-Regel gültig ist, nach denen, die durch rein Chemische Mittel, die metastabile Komponente, D. H., Aragonit, fällt zuerst, und nach erreichen der Aragonit Löslichkeit Produkt (Ksp_Aragonit = 10^-8.22), der Niederschlag von Calcit (Ksp_Calcit = 10^-8.35). Zum Beispiel, auf der Bahama-Bank, als Folge von überhitzung und Erhöhung der Salinität durch Verdunstung, Niederschlag tritt auf, hauptsächlich aus Aragonit, die dann nach und nach recrystallizes langsam in den stabileren Calcit.

Rekristallisation von Carbonaten als eine Bewegung des Systems in Richtung thermodynamisches Gleichgewicht möglich ist, weil die Auflösung↔Niederschlag Reaktionen sind reversibel und Sie sind beeinflusst durch viele weitere Meerwasser-Ionen: Mg²⁺, К⁺, Sr²⁺, H₂BO₃^–, SO₄^2– etc. dieses Formular Ionen-Paare unter sich, sowie Schwankungen in Ihre Allgemeine Konzentration die Ionenstärke der Lösung. Zum Beispiel, der Verein Reaktionen mit calcium Ca²⁺ und magnesium Mg²⁺ - Kationen sind nicht nur mit carbonationen CO₃^2– und HCO₃^– , sondern auch mit Sulfat-Ionen: Ca²⁺ + SO₄^2– = CaSO₄⁰ und Mg²⁺ + SO₄^2– = MgSO₄⁰

Calcium-und magnesium-Sulfat existiert sowohl als Kontakt-und solvent-shared ion pairs in Meerwasser.

Die hohe Stabilität der übersättigung des Meerwassers mit Calciumcarbonat erklärt sich durch die Komplexität mehrstufiger und Mobilität der Carbonat-Borat-system zusammen mit der Anwesenheit von zahlreichen ausländischen Ionen in der Lösung die es schwierig machen, Ansatz und Ausrichtung von Ca²⁺ und CO₃^2– Ionen, die für die Bildung von Keimen von der festen phase. Komplexierung Prozesse dazu führen, dass die Existenz von mehr als 90% CO₃^2– Ionen-Paare mit Mg²⁺ und Na⁺ und über 9 % Ca²⁺ Ionen-Paare mit SO₄^2– und HCO₃^–, was in der Aktivität die Konzentration von Ca²⁺ und CO₃^2– stark reduziert.

Jedes Salz hat seinen eigenen Wert für die Löslichkeit Produkt Konstante, zum Beispiel, K_sp(CaMg(CO₃)₂ Dolomit, die in Verbindung mit der Konstanten von anderen Meer Salze: K_sp(MgSO₄) Magnesiumsulfat, K_sp(CaSO₄) Gips, K_sp(SrCO₃) strontianite, etc., und mit Ihren Ionische komplexe.

Das system der nicht-Linear-Elemente von Meerwasser hat eine elektrische Natur. Die Aktivität der einzelnen Ionen und komplexe hängt von der Ionenstärke, eine Menge repräsentieren die Stärke des elektrischen Feldes in der Lösung:

 

wo ich, gleich der Hälfte der Summe der Produkte der Molaren Konzentration c_i der einzelnen Ionen (M, mol/L) und dem Quadrat seiner Ladung z_ich. Die Summe ist genommen über alle Ionen in der Lösung. Durch das Quadrat von z -_i, mehrwertige Ionen (Mg²⁺, Ca²⁺), tragen in besonderem Maße zu der Ionenstärke.

Quadraticity in dieser Gleichung folgt aus dem Coulomb-Gesetz, nach welchem die Kraft der Wechselwirkung von zwei punktförmigen Ladungen ist proportional zu Ihrer Größenordnung und Umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung zwischen Ihnen. Jedoch, die Wasser-Moleküle als Dielektrikum schwächt die Coulomb-Wechselwirkungen von Ionen-Paare, Drillinge und Wolken. Diese Ionen Wolken Schirmen die Ladung des zentral-ions, die der Grund für die Einführung der Aktivität als "wirksame Konzentration" bei Ionen.

Typische Werte der Ionenstärke:

Trink-und Grundwasser I = 0.001 – 0.02 M,

Meerwasser I = 0.67 – 0.71M .

Meerwasser als eine Lösung mit erheblichen Ionenstärke hat große Abweichungen von der Idealität, die beschrieben werden durch die Debye-Hückel-Theorie. Diese Theorie liefert Gleichungen , die eine individuelle dimensionslose Aktivität Koeffizient γ_ich kann berechnet werden als Funktion der Konzentration, der Temperatur und der Dielektrizitätskonstante des Lösungsmittels. Die grundlegende Gleichung dieser Theorie (Debye–Hückel limiting law) zeigt die Beziehung zwischen der Aktivität Koeffizienten der Ionen - z -_ich und die Ionenstärke der Lösung, die ich, in verdünnten Lösungen in der form:

 

Erste Ansatz		I ≤ 0,01 M	A ≈ 0.51 bei 25°C in Wasser
Zweiter Ansatz		I ≤ 0.1 M	eine Durchschnittliche effektive Ionen-Durchmesser, B - parameter radius von ionic cloud
Der Dritte Ansatz		I ≤ 2M	C - parameter berücksichtigt die Polarisation von Molekülen

 

wo γ ist die Aktivität Koeffizient A ist eine Konstante, unabhängig von der Ladung der Ionen und die Ionenstärke der Lösung, aber abhängig von der Dielektrizitätskonstante des Lösungsmittels und der Temperatur.

Die klassische Debye-Hückel Theorie gilt nur bei sehr niedrigen Wert von der Ionenstärke in verdünnten Elektrolyten. Daher, für hohe Ionenstärke Lösungen oft in der Natur gefunden wurden Erweiterungen entwickelt. Die wichtigsten Theorie-Erweiterungen sind die Davies-Gleichung (für I ≤ 0,5 M, nicht akzeptabel für Meerwasser), und zwei Erweiterungen akzeptabel für unsere Zwecke: Specific ion interaction theory (SIT Theorie) und die Pitzer-Gleichungen.

Die Pitzer-Gleichungen haben mehr Parameter als die SIT-Gleichungen. Weil dieses, die Pitzer-Gleichungen eine genauere Modellierung von mean activity coefficient Daten und Gleichgewichts-Konstanten. Die Pitzer-Gleichungen basieren auf strengen Thermodynamik.^[26][27] Während der SIT-Theorie Ansätze basieren auf dem paarweisen Wechselwirkungen zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen, Pitzer s-Ansatz ermöglicht auch Interaktionen zwischen drei Ionen. Die Bestimmung der Pitzer-Parameter ist mühsam, aber dies ist begründet durch die Genauigkeit der Ergebnisse und deren EIGNUNG zur realen Bedingungen, da es anhand zahlreicher Daten aus praktischen Messungen.

Für die Durchschnittliche Aktivität Koeffizienten der i-TEN Ionen-Arten, die Pitzer-Gleichungen, mit leichten Vereinfachungen, kann geschrieben werden als

wo

ist die Debye-Hückel-Koeffizienten für die osmotische Funktion, gleich 0.3921 bei 298.15 K oder 25 °C;

 b = 1,2 die parameter des Pitzer-Modells; m_j, m_k sind die molalities der Ionen Salz hintergrund, index _j bezeichnet hintergrund Kationen, index _k zu Anionen; NK ist die Anzahl der Arten von hintergrund Kationen; NA ist die Anzahl der Arten von hintergrund Anionen; N ist die Gesamtzahl der Arten von Ionen, bilden den hintergrund Elektrolyte;

Ionenstärke ist, ausgedrückt in Einheiten der molalität m_l (mol/kg) thermodynamisch unabhängig von der Temperatur. z_l ist die Ladung der Ionen, die von der lth Art (in atomaren Einheiten);

und sind die Parameter der Interaktion zwischen dem i-TEN Spezies mit der l-TEN ion;

α = 2 ist eine Konstante parameter des Pitzer-Modells;

ist die Interaktion der parameter der j-TEN und k-TEN Arten von Ionen.

Wenn die Reagenzien sind ungeladen, dann

die Begrenzung der form, die bei hohen Werten der Ionenstärke ist der Sechenov-Gleichung.

 

Die Aktivität Gleichungen für alle gelösten Salze im Meerwasser und die Aktivität des Wassers selbst sowie Ihre thermische und volumetrische Eigenschaften sind abgeleitet von einem einzelnen Ausdruck für das überschüssige Gibbs-Energie-Lösungen. Die Gleichungen enthalten zwei Arten von Parametern: "pure" - Lösungen mit einzelnen Elektrolyte (Z. B. NaCl, MgSO₄); und "Mischung" Parameter, die Werte ergeben sich aus Messungen, die zwei verschiedene Elektrolyte mit einem gemeinsamen ion (NaCl und Na₂SO₄).

Zu lösen, um ein so Komplexes system wie Meerwasser, die Daten verwendet werden: Aktivitäten, γ gamma, scheinbaren Molaren enthalpien und Wärme-Kapazitäten, apparent molar volumes and compressibilities, solubilities of all Meersalz und Gleichgewichts-Partialdruck von CO₂.

Wir erstellten ein Modell mit großen Ionen (99.9 %) im Meerwasser: Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Cl ^–, SO₄^2–, H₂BO₃^–, Br^–, F ^–, HCO₃^–, CO₃^2–, OH ^– und H ⁺.

Die Pitzer-parameter-matrix für diesen wichtigen Ionen ist von Bedeutung: 38 Sätze von Kation-anion-Wechselwirkungen und potenziell 210 ternäre oder "Mischung" Parameter, die Ausdruck der Wechselwirkungen zwischen zwei verschiedenen Ionen mit der gleichen Art von Gebühr und eine mit dem anderen Art von Gebühr.

System der 65-Gleichungen mit unbekannten,

11 von Ihnen sind Schlüssel, der rest sind weniger bedeutende,

aber, Neutrale Ionen wie Na⁺, Cl ^– set wesentlichen Beitrag zu

der Wert, der Ionenstärke, die aufgrund Ihrer hohen Konzentration.

Die Auflösung/deposition Verhältnis von calcium carbonate bestimmt die Sättigungs-index SI wird bestimmt durch die Differenz zwischen dem gemessenen pH-Wert_{der tatsächlichen} von der Wasser-und der berechnete pH-Wert_s der Wasser, wenn es im Gleichgewicht mit CaCO₃ zu den vorhandenen Kalzium-Ionen und Bikarbonat-Ionen-Konzentrationen.

     

SI = pH_{tatsächlichen} pH – Wert_s, und der pH-Wert_s = f(T) + f(TDS) – f(Ca) – f(TA),

 

wo Funktion der Temperatur f(T) = -13.12 log₁₀ (°C + 273) + 34.55, Funktion von Wasser TDS = (- log₁₀[TDS] – 1)/10 ist eine Korrektur für die Ionenstärke und es wird bestimmt anhand der Tabelle den Wert, der Faktor calcium-Härte von Wasser Wert, f(Ca) = log₁₀[Ca²⁺] und Faktor der gemessene Wert für die Gesamt-Alkalinität -, TA -, in mol/kg Wasser.

Sättigung-index wird Häufig verwendet, um control scale deposition, zum Beispiel bei der Wasserversorgung. Falls SI > 0, als Wasser ist übersättigt mit CaCO₃, Maßstab bilden.

Falls SI < 0, Wasser undersaturated, korrosive und gelöste Feststoffe carbonate.

  

 

  

Sättigung-index wird berechnet durch den Vergleich der chemischen Aktivitäten der gelösten Ionen des Minerals (ion Aktivität Produkt, IAP) mit Ihrer Löslichkeit Produkt (Ksp). In Gleichung form,

SI = log(IAP/Ksp).

  

SI ist nur ein qualitativer Indikator für die CaCO3-Ablagerung, es zeigt die Richtung und Intensität der Auflösung und Fällung. Die quantitative indicator of calcium Carbonat, muss ausgefällt werden oder aufgelöst, von Wasser zu erreichen ein Gleichgewicht mit CaCO3 ist die Calciumcarbonat-Niederschlag Potenzial, CCPP.

Zu finden, CCPP, das Programm PHREEQC ermöglicht es, mehrere Reine Phasen im Meerwasser, das zu existieren, in ein Gleichgewicht mit der wässrigen phase, vorbehaltlich der Einschränkungen, die der Gibbs' Phase Rule. Dieses Gleichgewicht gefunden mit heterogenen Gleichungen des massenwirkungsgesetzes und wird als eine "phase assemblage".

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Mathematische Chemie

 

 

Salzgehalt		34	Salzgehalt		35	Salzgehalt		36
Temperatur		25	Temperatur		25	Temperatur		25
pH-Wert		8.0	pH-Wert		8.1	pH-Wert		8.2
Alkalinität		0.00223	Alkalinität		0.0023	Alkalinität		0.00237
B		0.000403764	B		0.000416	B		0.000427885
Br		0.000819176	Br		0.000844	Br		0.000886811
Ca		0.009997058	Ca		0.0103	Ca		0.010594285
Cl		0.529941176	Cl		0.546	Cl		0.561599999
F		0.000066000	F		0.000068	F		0.000069942
K		0.009900000	K		0.0102	K		0.010491429
Mg		0.051247058	Mg		0.0528	Mg		0.054308571
Na		0.481411764	Na		0.496	Na		0.510171428
S(6)		0.027370588	S(6)		0.0282	S(6)		0.029005714
Sr		0.000088323	Sr		0.000091	Sr		0.000093599
EQUILIBRIUM_PHASES
CO2(gas)		-3.4				CO2(gas)		-3.4
Calcit		-7.0				Calcit		-7.0
Gleichgewicht mit atmosphärischem CO2(gas) mit logariphm Partialdruck -3.4 (411 ppm).
Gleichgewicht mit einer festen phase Calcit-Konto mit 7-Fach Untergrund übersättigung.

 

Vorgehensweise in ähnlicher Weise, wir erstellt eine Reihe von anteilig berechnet der wichtigsten Ionen für jede Salzgehalt-Wert im Bereich von 25-45 ‰, und berechnet die CCPP für jeden von Ihnen

. Die Ergebnisse dieser großen Berechnungen dargestellt sind in der Tabelle und im Diagramm angezeigt. Von dem kann gesehen werden, dass die Abhängigkeit von den Niederschlägen Potenzial von Calcit erhöht sich Linear über das gesamte Spektrum der Salzgehalt. In der Erwägung, dass das CO2-gas zugeordnet, die in der phase assemblage hat eine nicht-lineare Abhängigkeit, mit Abnehmender Beschleunigung von der durchschnittlichen Salzgehalt der Meere zu mehr salzig halbgeschlossene und geschlossene Behälter (Salzseen).

Mit den Methoden der chemischen Thermodynamik, die wir untersucht haben, was passiert, wenn das Salz löst sich im Meerwasser und die Lösung verdünnt ist. Wir blickten in den Abgrund des Ozeans eine Größenordnung, so viel wie die mathematischen "Taschenlampe" ermöglicht.

Wir gehen davon aus, dass der Grund für die Aufhebung der Werte von CCPP auf die großen Bühnen der Verdünnung ist ein integer-überlauf, wenn die Wert des arithmetischen operation out of range. In-depth Berechnungen mit einer Erhöhung der bit-Tiefe und die Anzahl der Ziffern nach dem Dezimalzeichen zeigen, dass der lineare trend der Niederschläge Potenzial weiter. Dies ist auch gekennzeichnet durch die lineare Natur der Abhängigkeit von CCPP auf Salzgehalt, die auch Linear, hängt von der Masse der Lösung sein.

Wenn dies der Fall ist, dann ist die CCPP von 1 kg des Meerwassers gleich oder fast gleich wie die CCPP von 1 Tonne Wasser oder vielleicht 1000 Tonnen, 1 Mio. kg. Aber in 1000 kg des Meerwassers, es ist tausend mal mehr calcium, und auch alle anderen Ionen, insbesondere Carbonat ersetzt.

Ist, Carbonat Niederschlag Reaktionen haben keine einschränkenden Faktoren des edukt-Konzentrationen, sowie bei konstanter Temperatur und Druck, die änderung in der Reaktionsgeschwindigkeit kann durchgeführt werden nur in einem katalytischen Weg. Der Wechsel im Salzgehalt wirkt sich auf die Veränderung in der Geschwindigkeit der Niederschlag. Dies bedeutet, dass Salz ist der Katalysator.

Es ist der wichtigste "Motor" in der Karbonat-Fabrik. Es klingt Paradox, aber in einem verallgemeinerten Sinne ist es wahr, all die Eigenschaften eines Katalysators vorhanden sind, in der Salinität. Die einzelnen Elemente in diesem system anders Verhalten. Für Beispiel, Mg²⁺ und SO₄^2–, die glaubten, ^[29] zu hemmen Calcit Fällung, verringern Sie die Geschwindigkeit der Reaktion. Im Gegenteil, Na⁺ und Cl ^– erhöhen Sie die rate der Calcit-Fällung. Und die Allgemeine Zunahme der Gesamtheit der-Meer-Salz-Ionen führt zu einer deutlichen Erhöhung der Geschwindigkeit der Karbonat-sedimentation..

Wenn wir übersetzen die Palette von Abscheideraten präsentiert von den Autoren auf die Masse des Meerwassers (Kubikmeter ~ ton), dann können wir sehen, eine unified-Verhältnis gleich 1.33.

 

Entfernung rate (mol/m -2 yr– 1 )	12	9	6	3.75	1.5
Tiefe (meter)	9	6.75	4.5	2.8	1.15
Verhältnis (~mol/Tonne Meerwasser)	1.33(3)	1.33(3)	1.33(3)	1.33...	1.3...

 

Bei einer Konstanten Temperatur, die änderung in CaCO₃ - Abbau-rate hängt davon ab, nur auf den Wechsel im Salzgehalt. Wir nahmen die ΔCaCO₃ und Salzgehalt Daten markiert in der Tabelle und baute eine Abhängigkeit Diagramm in MS Excel.

Achten Sie auf die ähnlichkeit dieser Graphen. Aber über die Grafik aus dem Artikel auf der horizontalen Achse ist die Zeit (in Tagen), und bei uns ist der Salzgehalt (in ‰). Auch auf der vertikalen Ordinaten-Achse ist die Skala der calcium carbonate deposition übersetzt Kilogramm Meerwasser anstelle von Quadrat-Metern von der unteren Oberfläche in der original scientific paper. Es ist offensichtlich, dass die übersetzung der resident Zeit des Wassers auf der Bank in seine Salzigkeit ist ein linearer Prozess. Salzgehalt, als Katalysator, "komprimiert" Zeit, Linear beschleunigt die niederschlagsrate von karbonaten. Das ganze system ist spiegelt sich in andere Koordinaten.

Die Nichtlinearität der Ablagerung, die Abnahme der Niederschläge rate mit zunehmendem Salzgehalt ist bestimmt durch den Verbrauch von Ca²⁺ - Ionen, die in der Tat, untersucht in diesem Artikel. Die Autoren weisen darauf hin, dass trotz der Zunahme der calcium mit zunehmenden Salzgehalt (Ca 1,2%, Meersalz), in der salzigsten Wasser (43.6 ‰) in der Lagune in der Nähe der Insel, den Inhalt des Ca²⁺ - 75 % weniger als im Wasser der Meerenge von Florida aufgrund der Ausfällung von CaCO₃.

Unter normalen Bedingungen (pH 8.1), die Verteilung der DIC Fraktionen ist wie folgt: CO_2(aq) ~ 1% -, Carbonat-ion CO₃^2– ~ 9% und Hydrogencarbonat-ion HCO₃^– ~ 90%, Niederschlag geschieht vor allem mit Bicarbonat-Ionen und CO₂ - release (siehe Seite 33). Es folgt, dass die Niederschläge Prozess selbst trägt zu einer gewissen Grenze.

Das Gleichgewicht, das sich im Laufe von Millionen und sogar Milliarden von Jahren thermodynamisch Konjugate der Prozess der Photosynthese in picoplankton, die primär-food-Kette, die zu Einschränkungen der Vervielfältigung durch Viren, die auch Impulse für die Ausfällung von karbonaten, die freigibt, CO₂, die wiederum stimuliert das Wachstum von Cyanobakterien, und, dementsprechend, multiplikative Wachstum in der Zahl der Viren, die zur Begrenzung des Wachstums von picoplankton und gleichzeitig die Stimulierung der Ausfällung von Carbonaten. Dies ist der Kohlenstoffkreislauf in den Ozeanen.

Eine Erhöhung der Salzgehalt des Wassers bewegt sich all dieser Komplex von heterogenen physikalischen und chemischen Faktoren, die sich auf die Beschleunigung der Durchblutung. Salz, oder vielmehr seine elektrische Natur – die Ionenstärke, ist ein Katalysator für den Prozess der natürlichen absorption und Waschbecken von Kohlenstoff in den Ozeanen.

  

  

Unter geeigneten Bedingungen ist es möglich, nicht nur zu stimulieren "Foraminiferen Regen", aber auch zum initiieren der "Zahnaufhellung" in den offenen Ozean. Die erwähnten 23-fache übersättigung in der viralen Lyse erlaubt.

Für jedes mol CaCO₃ , der Niederschlag, 0.6 mol CO₂ entfernt, in das Wasser, die bank Meerwasser pflegt eine fast Konstante CO₂ - Partialdruck (hier die Autoren stellen die CO₂ - partialdrücke in Wasser gesammelt durch eine Tauchpumpe platziert, etwa 1 m unter der Meeresoberfläche).

.

Die Autoren erklären, dass "der Niederschlag erscheint eine zweite Ordnung Reaktion, die rate wird proportional zum Grad der übersättigung". Die Verwendung der Daten aus dieser Studie, und die Annahme, dass die Konzentration von [Ca²⁺]- Ionen, die viel höher als die der Carbonat-Ionen [CO₃^2–] (der überschuss-Methode), werden wir bestimmt die reaktionsordnung nach der Methode der Iteration die kinetische Gleichung mit Hilfe des Solver-add-in in der Microsoft-Excel-Programm. Das Ergebnis ist eine teilweise Ordnung gleich 2.186.

Es sollte hier gesagt werden, dass es wissenschaftliche arbeiten, in denen die Abhängigkeit von der Reihenfolge der Calcit-Fällung-rate im Meerwasser auf seine Ionenstärke (Salzgehalt) wird untersucht. In der Arbeit^[33] Mucci et al. untersucht den Einfluss der Ionenstärke auf die Kinetik der Calcit-Fällung aus Meerwasser. “Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass, wenn die Ionenstärke erhöht 0.10 0.93 M, die partielle reaktionsordnung bezüglich des [CO₃^2–]- Konzentration steigt von 1 auf 3 und der forward reaction rate constant k₊₁ erhöht sich um mehrere Größenordnungen.