الكربون غير العضوي المذاب
الكربون غير العضوي المذاب ( DIC ) هو مجموع الأنواع المائية من الكربون غير العضوي في المحلول . يمكن تمييز مركبات الكربون إما على أنها عضوية أو غير عضوية، أو مذابة أو جسيمية، اعتمادًا على تركيبها. يشكل الكربون العضوي العمود الفقري للمكون الرئيسي للمركبات العضوية مثل البروتينات والدهون والكربوهيدرات والأحماض النووية .
يوجد الكربون غير العضوي بشكل أساسي في المركبات البسيطة مثل ثاني أكسيد الكربون وحمض الكربونيك والبيكربونات والكربونات ( CO2 و H2CO3 و HCO3 ) .-
3، كولورادو2-
3على التوالي). يتضمن الكربون غير العضوي المذاب (DIC) ثلاثة أنواع مائية رئيسية، CO 2 و HCO3.-
3، كولورادو2-
3، وإلى حد أقل معقداتها في المحلول مع أيونات المعادن. [3]
النظم البيئية البحرية
| جزء من سلسلة عن |
| دورة الكربون |
|---|
 |
|
مضخة الذوبان
يتفاعل ثاني أكسيد الكربون المائي مع الماء لتكوين حمض الكربونيك وهو غير مستقر للغاية ويتفكك بسرعة إلى الهيدرونيوم والبيكربونات. لذلك، في مياه البحر، يشار إلى الكربون غير العضوي المذاب عادة باسم مجموعة البيكربونات وأيونات الكربونات وثاني أكسيد الكربون المذاب ( CO2 و H2CO3 و HCO3 ) .-
3، كولورادو2-
3).
- CO 2 ( aq ) + H2O ⇌ H2CO 3 ⇌ HCO-
3+ H + ⇌ CO2-
3+ 2 ساعة +
أكثر من 99% من الكربون غير العضوي المذاب يكون في شكل أيونات البيكربونات والكربونات، مما يعني أن معظم قدرة المحيط على تخزين الكربون ترجع إلى هذا التفاعل الكيميائي. [4] يتأثر تدفق ثاني أكسيد الكربون من البحر إلى الهواء والكربون غير العضوي المذاب الناتج عن ذلك بالعمليات الفيزيائية مثل الرياح القوية والاختلاط الرأسي، والعمليات البيولوجية للتمثيل الضوئي والتنفس والتحلل. [5]
مضخة بيولوجية
الكربون غير العضوي المذاب هو أحد المكونات الرئيسية للمضخة البيولوجية، والتي يتم تعريفها على أنها كمية الكربون العضوي المنتج بيولوجيًا من المحيط العلوي إلى المحيط العميق. [6] يتم تثبيت الكربون غير العضوي المذاب في شكل ثاني أكسيد الكربون في الكربون العضوي من خلال التمثيل الضوئي. التنفس هو العملية العكسية ويستهلك الكربون العضوي لإنتاج الكربون غير العضوي. تعتمد عملية التمثيل الضوئي والمضخة البيولوجية على توفر العناصر الغذائية غير العضوية وثاني أكسيد الكربون. [7]
- البناء الضوئي : 6CO2 + 6H2O + الضوء → C6H12O6 + 6O2
- التنفس: C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6 CO 2 + 6 H 2 O + طاقة
يسعى علماء المحيطات إلى فهم الحالة الأيضية للمحيط، أو كفاءة المضخة البيولوجية، من خلال تقدير صافي إنتاج المجتمع (NCP) وهو الإنتاجية الأولية الإجمالية (GPP) مطروحًا منها تنفس المجتمع (مجموع تنفس الكائنات ذاتية التغذية وغير ذاتية التغذية المحلية). [8] تعمل المضخة البيولوجية الفعّالة على زيادة الصادرات البيولوجية إلى المحيط الأعمق، وهو ما افترض أنه يعمل على قمع انبعاث ثاني أكسيد الكربون في المحيط العلوي. [9] [10]
مضخة كربونات
يشار إلى مضخة الكربونات أحيانًا باسم مكون "النسيج الصلب" للمضخة البيولوجية. [12] تنتج بعض الكائنات البحرية السطحية، مثل Coccolithophores ، هياكل صلبة من كربونات الكالسيوم، وهو شكل من أشكال الكربون غير العضوي الجسيمي ، عن طريق تثبيت البيكربونات. [13] يعد تثبيت DIC جزءًا مهمًا من دورة الكربون المحيطية.
- Ca2 + + 2HCO3-
3→ CaCO3 + CO2 + H2O
في حين تعمل مضخة الكربون البيولوجية على تثبيت الكربون غير العضوي (CO 2 ) في الكربون العضوي الجسيمي في شكل سكر (C 6 H 12 O 6 )، تعمل مضخة الكربونات على تثبيت البيكربونات غير العضوية وتسبب إطلاقًا صافيًا لثاني أكسيد الكربون . [ 14] وبهذه الطريقة، يمكن تسمية مضخة الكربونات بمضخة الكربونات المضادة. تعمل ضد المضخة البيولوجية عن طريق مواجهة تدفق ثاني أكسيد الكربون من المضخة البيولوجية.
قياس
يواصل علماء المحيطات والمهندسون إيجاد طرق جديدة وأكثر دقة لقياس محتوى الكربون في مياه البحر. إحدى الطرق هي جمع عينات المياه وقياس DIC مباشرة باستخدام محلل TOC. [15] يمكن دمج العينات مع نسب النظائر المستقرة 13 C / 12 C وقياسات القلوية وتقدير العمليات الفيزيائية لإنشاء تقنيات التشخيص. [16] طور الباحثون في مؤسسة سكريبس لعلوم المحيطات أداة تستخدم تحليل حقن التدفق لقياس عينات السوائل الدقيقة لمياه البحر ومراقبة محتوى الكربون غير العضوي المذاب باستمرار. [17]
انظر أيضا
- القلوية (القلوية الكلية؛ A T )
- قطعة أرض بجيروم
- الكربون العضوي المذاب
- القدرة على الفرار (قدرة ثاني أكسيد الكربون على الفرار؛ f CO 2 )
- تحمض المحيطات
- الرقم الهيدروجيني
- إجمالي الكربون العضوي
مراجع
- ^ البحث البيئي في مزرعة تانجورو، البرازيل Esri . تم استرجاعه في 26 يوليو 2020.
- ^ Neu, V., Ward, ND, Krusche, AV and Nill, C. (2016) "مسارات تدفق الكربون العضوي وغير العضوي المذاب في غابة انتقالية في الأمازون". Frontiers in Marine Science ، 3 : 114. doi :10.3389/fmars.2016.00114.
تم نسخ المادة من هذا المصدر، والمتاح بموجب رخصة المشاع الإبداعي المنسوبة 4.0 الدولية.
- ^ ماكنزي ف. ت. وليرمان أ. (2006) الكربون في الغلاف الحيوي: الغلاف الخارجي للأرض، سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. رقم ISBN 9781402042386 .
- ^ ويليامز، ريتشارد جيه؛ فولوز، مايكل جيه (14 يوليو 2011). ديناميكيات المحيط ودورة الكربون: المبادئ والآليات . كامبريدج، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج. ص 7-9 . ISBN 978-0521843690.
- ^ ما، و؛ تشاي، ف؛ شيو، ب؛ تيان، ج (2014). "محاكاة إنتاج التصدير وبنية المضخة البيولوجية في بحر الصين الجنوبي". رسائل جيو مارين . 34 (6): 541– 554. رمز Bibcode :2014GML....34..541M. doi :10.1007/s00367-014-0384-0. S2CID 129982048.
- ^ إيمرسون، ستيفن (2014). "الإنتاج السنوي الصافي للمجتمع وتدفق الكربون البيولوجي في المحيط". الدورات البيوكيميائية العالمية . 28 (1): 14- 28. Bibcode :2014GBioC..28...14E. doi : 10.1002/2013GB004680 .
- ^ رايموند، بيتر أ.؛ باور، جيمس إي. (2000). "التهرب من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، وإنتاج الكربون غير العضوي المذاب، والتنوع البيولوجي الصافي في مصب نهر يورك". ليمنول. أوشنوغر . 45 (8): 1707– 1717. رمز Bibcode :2000LimOc..45.1707R. doi : 10.4319/lo.2000.45.8.1707 .
- ^ داكلو، إتش دبليو؛ دوني، إس سي (2013). "ما هي الحالة الأيضية للمحيطات قليلة التغذية؟ نقاش". المراجعة السنوية لعلوم البحار . 5 : 525–33 . doi :10.1146/annurev-marine-121211-172331. hdl : 1912/5282 . PMID 22809191.
- ^ ما، و؛ تشاي، ف؛ شيو، ب؛ تيان، ج (2014). "محاكاة إنتاج التصدير وبنية المضخة البيولوجية في بحر الصين الجنوبي". رسائل جيو مارين . 34 (6): 541– 554. رمز Bibcode :2014GML....34..541M. doi :10.1007/s00367-014-0384-0. S2CID 129982048.
- ^ كيم، هـ.ج؛ كيم، ت.-و؛ هيونج، ك؛ ييه، س.-و؛ بارك، ج.-ي؛ يو، سي إم؛ هوانج، ج. (2019). "إطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون المكبوت بواسطة مضخة بيولوجية محسنة في المحيط الهادئ الاستوائي الشرقي". مجلة البحوث الجيوفيزيائية: المحيطات . 124 (11): 7962– 7973. رمز Bibcode :2019JGRC..124.7962K. doi :10.1029/2019JC015287. S2CID 210611691.
- ^ وو، واي، وهاين، إم بي، وهمفريز، إم بي، وهارتمان، إس، وتيريل، تي (2019) "ما الذي يحرك التدرج العرضي في تركيز الكربون غير العضوي المذاب على سطح المحيط المفتوح؟" العلوم الحيوية ، 16 (13): 2661-2681. doi :10.5194/bg-16-2661-2019.تم نسخ المادة من هذا المصدر، والمتاح بموجب رخصة المشاع الإبداعي المنسوبة 4.0 الدولية.
- ^ Hain, MP; Sigman, DM; Haug, GH (2014). "المضخة البيولوجية في الماضي". أطروحة في الكيمياء الجيولوجية . 8 : 485– 517. doi :10.1016/B978-0-08-095975-7.00618-5. ISBN 9780080983004.
- ^ روست، بيورن؛ ريبيسل، أولف (2004). كوكوليثوفوريس والمضخة البيولوجية: الاستجابات للتغيرات البيئية . برلين، هايدلبرغ: سبرينغر. ISBN 978-3-642-06016-8.
- ^ روست، بيورن؛ ريبيسل، أولف (2004). كوكوليثوفوريس والمضخة البيولوجية: الاستجابات للتغيرات البيئية . برلين، هايدلبرغ: سبرينغر. ISBN 978-3-642-06016-8.
- ^ رايموند، بيتر أ.؛ باور، جيمس إي. (2000). "التهرب من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، وإنتاج الكربون غير العضوي المذاب، والتنوع البيولوجي الصافي في مصب نهر يورك". ليمنول. أوشنوغر . 45 (8): 1707– 1717. رمز Bibcode :2000LimOc..45.1707R. doi : 10.4319/lo.2000.45.8.1707 .
- ^ جروبر، نيكولاس؛ نيلينج، تشارلز د؛ ستوكر، توماس ف. (1998). "قيود الكربون-13 على ميزانية الكربون غير العضوية الموسمية في موقع BATS في بحر سارجاسو الشمالي الغربي". أبحاث أعماق البحار الجزء الأول . 45 ( 4- 5): 673- 717. رمز Bibcode : 1998DSRI...45..673G. doi : 10.1016/S0967-0637(97)00098-8.
- ^ Bresnahan, Philip J.; Martz, Todd R. (2018). "هندسة خلية انتشار الغاز لمحلل الكربون غير العضوي المذاب بالميكروفلويديك". مجلة أجهزة استشعار معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 8 (6): 2211– 2217. رمز Bibcode : 2018ISenJ..18.2211B. doi : 10.1109/JSEN.2018.2794882 . S2CID 3475999.
