Обмен двуокисью углерода атмосферы и океана
Обмен двуокисью углерода меж атмосферой и океаном
Атмосферный воздух в среднем содержит 0, 03 об % углекислоты. Общее содержание двуокиси углерода в атмосфере оценивается в 0, 0233 х 1020 г. В океане двуокись углерода находится в виде Н2СО3, НСО-3, СО2-3, органического вещества; общее ее содержание оценивается в 1, 4 х 1020 г, что приблизительно в 60 раз превосходит ее количество в атмосфере.
По расчетным данным наибольшее количество углекислоты делается живыми организмами, в то же время подразумевается, что количество углекислоты, расходующееся при эрозии и седиментации, сопровождаемых преобразованием силикатов в карбонаты, примерно равно ее количеству, поступающему за счет вулканической деятельности, деятельности фумарол, жарких источников и т. п.
Количество углерода, содержащегося в организмах, будучи выражено через СО2, составляет около 0, 145 х 1020 г, что в 6 либо 7 раз превосходит содержание СО2 в атмосфере. Как указывал В. И. Вернадский, организмы являются принципиальным звеном в геохимическом цикле углерода.
Другой принципиальный момент состоит в том, что в океане в растворенном состоянии также находится колоссальное количество углекислоты. Средняя общая концентрация СО2 в морской воде составляет 2, 3 миллимоля/л. У поверхности моря, где вода соприкасается с воздухом, наблюдается тенденция к установлению схожего парциального давления СО2 в атмосфере и в морской воде. Таким макаром, океаном может контролироваться содержание СО2 в атмосфере. Эта мысль в первый раз была высказана Шлезингом еще в XIX столетии.
Как будет сказано ниже, скорость обмена молекулами углекислоты меж морской водой и атмосферой может быть просто установлена на основании имеющихся определений радиоуглеродного возраста морских осадков и организмов.
Величина дела С13/С12 в морских карбонатах приблизительно на 2, 5% выше этой величины у наземной флоры. Соответственно фактор обогащения С14 в их дважды больше, чем фактор обогащения С13. С учетом воздействия эффекта изотопного фракционирования концентрация С14 в морских материалах, пониженная относительно его концентрации в эталонах, должна быть полностью отнесена за счет радиоактивного распада, по которому может быть определен абсолютный возраст вещества.
Крэг [1954] установил, что хотя ожидаемая величина обогащения современных морских раковин С14 равна 5%; что соответствует 400 годам абсолютного возраста углерода в поверхностных водах океана. Крэг высказал предположение, что это, может быть, итог неспешного обмена двуокисью углерода, меж океаном и атмосферой.
По данным Зюсса [1954, 1955], средний радиоуглеродный возраст морских организмов (по пробам из Атлантического океана) составляет 430 лет.
Рассредотачивание двуокиси углерода в океане
В свежайшей воде угольная кислота диссоциирует последующим образом:
Где К1 и К2 — соответственно 1-ая и 2-ая константы дисоциации, величина которых меняется зависимо от температуры, солености и хлорности воды. При 20о С К1=4, 15 х 10-7, рК1=6, 38 и К2= 4, 20 х 10-11, рК2=10, 38.
Скорость обмена двуокиси углерода меж атмосферой и океаном. В связи с вероятным скоплением двуокиси углерода в итоге сжигания огромных количеств ископаемого горючего существенное внимание уделяется вопросам о рассредотачивании углекислоты на Земле в целом и о скорости обмена двуокисью углерода меж воздухом и морской водой. Если количество атмосферной двуокиси углерода вправду возрастает, то должно происходить и увеличение температуры воздуха, обусловленное абсорбцией инфракрасного излучения, что должно повлечь за собой значительные конфигурации в климате Земли. Такая возможность в значимой степени будет зависеть от скорость обмена углекислотой меж атмосферой и гидросферой.
Исходя из наблюдений за поведением С14 в атмосфере и океане Ревель и Зюсс [1957] оценивают время пребывания углекислоты в атмосфере 14-30 лет.
Определение парционального давления углекислоты в воздухе и в поверхностных водах Атлантического океана Такахаши [1959] установили, что концентрация двуокиси углерода в воздухе конкретно над поверхностью моря достаточно постоянна, в среднем около 317, 4 ррm, и что океан абсорбирует углекислоту всей площадью собственной поверхности. По данным Такахаши, средняя концентрация углекислоты в атмосферном воздухе 320, 8 ррm.