카자흐스탄 과학자들은 바다에 소금을 칠 것을 제안했습니다

연구^[7] 의 주요 해양 탄소 흡수원,단세포 planktonic foraminifera 및 그들의 아목 Globigerinina,에 대한 실험에서 침착을 방해석의 껍질(라는"시험")었고 연구의 비율이 붕소하는 칼슘(B/캘리포니아). 이러한 결과 붕산염[B(OH)₄^–]와 탄산염[CO₂^3–]이온 수 있습에 대한 경쟁 같은 사이트에 방해석 격자. B/캘리포니아에는 상당한 온도 의존성,하지만 증가 염분.

비 증가 비례 B 구성 요소에 방해석 테스트는 비례의 증가 염분을 반영한 화학의 고대 바다,그들의 높은 총이온농도 또는 이오니아 힘,그리고 영향력의"효과적인 농도는"또는 열역학적 활동 의 붕산염이온,드라이버의 탄산염 침전. Planktonic foraminifera 의 주요 구성 요소의"방해석 비"바다에서 가장 큰 싱크의 탄소. 오늘날 그들과 함께 생물 종의 계정에 대한 거의 25%의 탄산염의 생산에서는 바다[23]. 기 때문에 그들은 낙관,그들의 라이프 사이클에 따라 달라집 밀도 바다의 물에 의해 결정되는 수온과 염분. 이후 중단 foraminifera 진화에서 강렬한 정권의 감소하는 수용액 및 대기 CO2 에서 수십%까 오늘의 0.03...0.0417%고 sinked 엄청난 양의 탄소에서 솔리드 무기 탄산염. 특히,그들은 좋은 일에 백악기(라틴어에서 크레타,"크",CaCO3). 총,퇴적 탄산염의 형태에서 석회석 과 백운석 축적된 60 개 이상의 백만 천억 톤 이상,이는 세 가지 주문 크기보다 큰 금액의 탄소에 포함되는 바다,생물원 및 화석 유기합니다.

실험실에서 실험 문화"효과의 유도 염분 pH 에서 변경 사항이 저서 foraminifera"^[9]

생활의 활동 foraminifera 연구 했에 따라 정도의 염분.

그래프의 삶과 죽음의 이 미생물 표시는 이러한 foraminifera 실질적으로 살지 않는 환경에서 염 분의 20 미만‰및 제대로에서 25‰. 따라서,명확성을 위해,우리는 제외에서 이러한 값을 가 결합된 세 번째 줄거리,보여주는 가장 큰 발전이 발생하 고 염분으로,최종 최대값의 40‰. 이는 사실에도 불구하고 아래쪽에 인도양이 foraminifera 에서 찍은,염도가 낮습니다. 아래쪽에서 바다에서 적도 북극에 위도가 염분의 34.7–34.8‰.

이 설정에 대한 높은 염분은 foraminifera 지만 진화는 메모리,하지만 주로 직접 준수의 법칙 화학열역학. 증가 염분을 이동 화학 평형 으로 형성 새로운 단단한 단계 –탄산칼슘.

모든 foraminifera 와는 다른 대부분의 방해석 고정물을 사용한 생물학 촉매, 효소 다음과 같 carbonic anhydrase 증가 pH 의 내부 환경(up to9.0)^[11] 상해 물(현대 pH7.4–8.2 에서 lysocline 표면)에 의해 적극적으로 펌핑 양성자 H⁺.

PH 및 바닷물의 염분이 거의 관계는 선형,그래서 환경에 대한 염분에 해당하고 비례적인 증가에서는 잠재적인 열역학적,또는 깁스 무료 에너지사용할 수 석회화.

이 유형이 다른 균형을 설명할 수 있습으로 시스템의 비선형 방정식의 값을 구성하는 평형 상수 의 모든 개인의 요소였습니다. 알고 정확한 열역학의 값은 시스템의 모든 요소와의 관계,그것을 계산하는 것이 가능하 salt-탄소,균형 솔루션을 찾을 수 있(root)의 방정식의 시스템에 의해 Newton's method.

미생물에 영향을 미치 반응의 속도,가속니다. 자신의 생물학적 촉매 감소 활성화 에너지의 화학반응 또는 활성화의 장벽을 줄이고,에너지의 양을 위해 필요한 반응이다.

지 않고,효소 반응은 강수의 CaCO₃ 에서 높은 온도,pH,염분의였습니다. 바다에서,그와 같은 자연적인 조건에 대한 abiotic 강수의 탄산염 고체. 예를 들어,자발적 강의"라임 분말"(또는"희게하는")에서 발생 페르시아만 뜨거운 시즌 동안할 때,염분 표면에서 바다에 도달 41-42‰로 증발하게 됩니다. 이 규칙은 또한 확인에 의해 예치금의 바하마 은행 및 기타 얕은 탄산 공장을,어디에서의 존재 결정화 곡물,아라고 나이트(이 적은 안정적인 단계 탄산 칼슘의 것보다 방해석,동일한 수식 CaCO₃)침전물 바다에서 물에 정기적으로. ^[6]

 

자발적 강수량 ^[22] 의 CaCO₃ 에서 발생하는 높은 과포화 supersaturation 는 바닷물의 존경하는 칼슘,마그네슘 탄산염(7~50 시간을^[6]),고 pH(에 대한 임계값의 시작은 강수량이 설정에서 pH8.60)그리고 높은 염분.

일반적으로,강수량은 트리거하여 온도 상승,그러나 그것은 또한에서 발생하는 경우의 증가 염분. 예를 들어,겨울에는 북부에 위도할 때,얼음,염분의 기본 물 층 수 있는 급격히 증가하고,의 법률에 따라 열역학 그리고 오스트발트의 규칙 Ostwald's rule,침전물 ikaite,가장 불안정한 형태로 탄산 칼슘. 그러나 때문에 높은 solubility,그것은 sedimented.

염도 효과 동족으로 염장 밖으로 salting out (또는 소금으로 유도 강수량)의 조합으로 인해 증가온 강도와 일반적인 이온 효과 common-ion effect.

 

우리가 비교한다면 탄산 앙금도 바다의 바닥에,염도 지도(위성 이미지 모델로(표면 염분 계절에 따라 변화))및 깊이지도,우리가 볼 수 있습니다 사이의 상관 관계 표면 염분 및 바닥들의 퇴적물에서 볼 수 있었습니다. 깊이 아래 lysocline~3.5km(어두운 푸른에 깊이지도)을 배제 탄산칼은 축적해 압력과 온도에 효과 CaCO₃ 해 있다는 것을 알 수 있었습니다.

정상의 바다 아래 산 으로 덮여있다 방해석 퇴적물,같은 눈 덮인 봉우리에 토지.

ΔS% / 2.9% Sr ratio

Anthropogenic CO.₂ 지도의 증가 DIC 하지만 변하지 않는 타기 때문에 요금 균형이 영향을 받지 않습니다. 의 형성 CaCO₃ 감소하 모두 DIC 및 TA. 에 대한 각각의 몰 CaCO₃ 침전나 몰의 탄소 및 하나의 몰 더블 긍정적으로 부 Ca²⁺ 이온은 촬영에 이르게 감소 DIC 과 TA 의 비율 이 1:2. 결과적으로,시스템 변화를 높 CO₂ 수준과 낮은 pH.^[3]

성 CaCO₃ 퇴적물에서 발생하는 탄산 공장,의 기능을 잘에서 공부한 해양 탄산 sedimentology. ^{[1] [12] [13]}

 

 

의 생산성이 이러한 탄산 공장에 따라 다릅 TA pH 의 바닷물,그래서 인위적 해양 산성화가 ocean acidification 변화의 균형을 시스템으로 탄산해 있다는 것을 알 수 있었습니다.

지금까지,모든 책에 해양학 이라는 탄산 시스템과 함께 의무적 표현의 붕산염 구성 요소입니다. 그것은 그것의 진정한 이름:탄산 붕산염 시스템입니다. 때문에도 불구하고,낮은 농도의 붕산염이온(평균 4.5mg/L),의 핵심 요소,시스템 트리거에는 탄산염 강수량 반응입니다.

농도의 붕산염이온 바다에서 물에 따라 달라집 pH 증가로 증가를 형성하는의 종류 담합 웨지 또는 클라인 지원하는 균형과 관련된 열역학의 개념을 도의 자유 degrees of freedom. 우리는 소위 이하"세 번째 다리는 효과".

흑인과 백인 다이어그램에서 "탄산 퇴적물과 그들의 다이아제네시스 Carbonate sediments and their diagenesis ",1994, Robin Bathurst, University of Liverpool.^[1] 우리의 의견을 착색했습니다.

 

 

탄산염-borate 시스템을 바다의 속도를 결정의 탄산염 침전. 그것은 부정적인 의견에 바닷물 산성과에 긍정적인 의견에 염분.

에 대한 강의 솔루션에서 염을 포함한 탄산염,염분 탄산,그것은 필요한 솔루션이 될화. 바닷물이 된 과포화 상태와 관련하여 CaCO₃ 때 이온 제품이 초과의 용해도 제품 또는 Ksp Ω>1.

의 깊이에서 바다,물가 undersaturated 면서,지표수의 상태에서 중요한 과포화. 열대 지역에서 용해도 제품 Ksp 의 방해석을 초과 7-8회.

의 증거가 있는 뛰어난 안정성의 이 상태입니다.^[6]

 

따라서,Lyakhin et al. (1968)^[6] 보여주는 것에 대해 자발적 강의 CaCO₃ 바닷물에서,그것은 필요가 50 배과 포화. 을 때는 솔루션은 과포화 상태와 탄산 칼슘,오스트발트의 규칙 에 따라,유효하는,에 의해 순수하게,화학적 방법의 확정 구성 요소,즉,아라고 나이트,침전물 먼저,이후에 도달 아라고 나이트 가용성 제품(Ksp_{아라고 나이트} =10^-8.22),침전의 방해석(Ksp_방해석 =10^-8.35). 예를 들어,바하마,은행의 결과로 과열 증가 염분에서 증발 강수량 주로 발생의 아라고 나이트는 다음 서서히 recrystallizes 으로 천천히 더 안정적인 방해석.

재결정의 탄산염으로의 이동이 시스템을 향해 열역학 평형기 때문에 가능한 해산↔강수량 반응은 뒤집을 수 있 고 그들에 의해 영향을 받는 다른 많은 바닷물 이온: Mg²⁺, К⁺, Sr²⁺, H₂BO₃^–, SO₄^2– 등입니다. 을 형성하는 이온 쌍 ion pairs 들뿐만 아니라,자신의 변동에서 자신의 일반적인 농도–이온 강도의 솔루션입니다. 예를 들어,협회는 반응에 대한 칼슘 Ca²⁺ 과 마그네슘 Mg²⁺ 양이온만을 가진 탄산염 음이온 CO₃^2– 고 HCO₃^– 로 또한 황산이온:

Ca²⁺ + SO₄^2– = CaSO₄⁰ 및 Mg²⁺ + SO₄^2– = MgSO₄⁰

칼슘과 마그네슘 황산염은 바닷물에서 접촉과 용매 공유 이온 쌍으로 존재합니다.

높은 안정성의 과포화의 바닷물과 탄산 칼슘을 설명한 복잡성으로 인하여,다단식과 이동성의 탄산 붕산염과 함께 시스템의 존재는 수많은 외국인이온에 해결책들에게 그것은 어려운 접근 방식과 방향의 Ca²⁺ CO₃^2– 이온,의 형성에 필요한 핵의 단단한 단계입니다. 착물화된 프로세스로의 존재 90%이상을 CO₃^2– 에 이온과 쌍 Mg²⁺ Na⁺ 약 9% Ca²⁺ 이온과 쌍 SO₄^2–> 고 HCO₃^–의 결과로서 활동에 집중력 activity concentration Ca²⁺ CO₃^2– 은 크게 줄어듭니다.

소금은 자신의 값의 가용성 제품이 일정,예를 들어, K_sp(CaMg(CO₃)₂ dolomite 백운석,결합되는 상수와 다른 바다의 소금이: K_sp(MgSO₄) magnesium sulfate 황산마그네슘, K_sp(CaSO₄) gypsum 석고, K_sp(SrCO₃) strontianite, etc., 과 자신의 이오니아합니다.

시스템의 비 선형으로 결합의 요소를 바닷물은 전기다. 활동의 개인 이온 그리고 복합물에 따라 이오니아 힘 Ionic strength,양을 나타내는 전기장의 강도에서 해결책:

 

어디서 I 는 같은 절반의 합의 제품 몰 농도 molar concentration c_i 의 각각의 이온(M mol/L)그리고 광장의 요금 charge z_i. 합계가 찍은 모든 이온 솔루션입니다. 때문에 스퀘어의 z_i,다가온도(Mg²⁺,Ca²⁺)에 기여 특히 강하게 이오니아 힘이 있습니다.

제곱성 Quadraticity 에서 이 방정식에서 다음과 같 은 쿨롱의 법 Coulomb's law에 따라,힘의 상호 작용의 두 가지 포인트 요금에 비례하여 그들의 크기와곱에 반비례하여 그들 사이의 거리. 그러나,물 분자 유전체를 약화 쿨롱의 상호 작용 이온 쌍,쌍둥이,과 구름입니다. 이러한 이온 구름 쉴드의 중심 이온 이유에 대한 소개를 활동으로"효과적인 농도에서는"이온입니다.

전형적인 가치 이온강도:

음용수 및 지하수 I =0.001–0.02M

바닷물 I =0.67– 0.71M.

해수한 솔루션으로 중요한 이오니아 힘은 큰 편차에서 독립,설명하는 의 Debye-Hückel 이론. 이 이론은 방정식 을 사용하는 개별 차원 활동 계수 γ_i 계산할 수 있는 기능으로의 집중력,온도 및 유전율 의 용매입니다. 기본 방정식의 이론(Debye–Hückel 제한 법률)사이의 관계를 보여 활동 계수의 이온 z_i 그리고 이온 강도의 솔루션, I,희석 솔루션에서 형태로 되어 있습니다.

 

첫째로 접근 방식		I ≤0.01M	A ≈0.51 25°C 에서 물
두 번째 방법		I ≤0.1M	a -평균 효과적인 이온경 B 매개변수의 반경 이오니아 클라우드
세 번째 방법		I ≤2M	C -매개 변수 계정 의 양극화 분자

 

는 γ 활동 계수 A 일정한 독립적 책임의 이온 그리고 이온 강도의 솔루션,하지만 의존에서는 유전율 dielectric constant 의 용도입니다.

클래식 Debye-Hückel 이론의 적용에서만 매우 낮은 값의 이온 강도에 희석해질. 따라서,고온강도 솔루션은 종종 발견된 자연에서 확장자가 개발되었습니다. 주요 이론을 확장하는 데이비스 방정식 Davies equation (I≤0.5M,지 않을 허용한 바닷물),그리고 두 가지 허용 확장자에 대한 우리의 목적:특정 이온 상호 작용을 이론(SIT 이론)및 Pitzer equations 방정식.

의 피처 방정식이 매개 변수가 더 이상 앉아서 답변을 받으실 수 있습니다. 이 때문에 피처 방정식을 제공하는 더 정확하게 모델링을 의미한 활동 계수 데이터와 평형 상수. 의 피처가 있는가에 따라 엄격한 열역학.^[26][27] 는 동안 앉아 이론에 접근을 기반으로 쌍들 간의 상호 작용을 반대로 충전이온,피처의 접근 방식도 사이의 상호작용 세 이온입니다. 을 결정하는 피처는 매개 변수가 더 힘들지만,이것이 의롭다 하심을 얻는 것은 결과의 정확성과 적정성을 실제 조건 때문에,그것은에 따라 수많은 데이터에서 실용적인 측정합니다.

평균 활동 계수의 번째 이온의 종,피처와 함께 방정식에 약간의 단순화할 수 있으로 기록

가

은 Debye-Hückel 계수를 위한 삼투압 기능은 osmotic function동일하 0.3921 에 298.15K 또는 25 °C;

 b =1.2 매개 변수의 피처 모델 m_j, m_k 는 molalities 의온 소금 배경,지수 _j 의미하는 배경에는 양이온,index _k 해 음이온; NK 수의 양이온; NA 수의 형태의 배경 음이온; N 총 형태의 이온을 전해질을 배경;

이오니아 힘은 단위로 표시의 몰랄 농도 molality m_l (mol/kg)열역학적으로 독립적이 온도. z_l 의 요금이 부과됩니온의 lth 종류(에서 atomic units 단위);

고 있는 매개변수의 상호 작용의 번째 종과 함께 l 번째 이온;

α =2 일정한 매개 변수의 피처 모델

은 상호 작용의 매개 변수 j 번째 k 번째 유형의 이온입니다.

는 경우에 시약은 전하를 띠지 않은,그 다음

제한 형태의에서는 높은 값의 이오니아 힘은 Sechenov 방정식.

 

활동 방정식에 대한 모든 소금에 녹아 바닷물과 활동의 물 자체뿐만 아니라,그들의 열과 체적 속성에서 파생된 단일 식 초과 Gibbs 에너지 솔루션입니다. 방정식을 포함한 세트의 두 가지 종류의 매개변수:"pure"솔루션을 포함하는 하나의 전해질(예를 들어, NaCl, MgSO₄);그리고"혼합물"매개 변수의 값이 있는 결정에서의 측정을 포함하는 두 개의 서로 다른 전해질로 일반적인 이온(NaCl and Na₂SO₄).

를 해결 같은 복잡한 시스템으로 바닷물,데이터는 사용:활동 γ 감마,명백한 몰 enthalpies 및 열용량,명백한 몰 볼륨 및 압축성,용해도 의 모든 바다 소금과 평형 부분의 압력 CO₂.

우리가 만든 모델의 주요 이온 (99.9%) 에서 해수: Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Cl ^–, SO₄^2–, H₂BO₃^–, Br^–, F ^–, HCO₃^–, CO₃^2–, OH ^– and H ⁺.

의 피처 매개 변수는 매트릭스가 이러한 주요 이온은 중요하다:38 세트의 양이온-음이온이 상호작용과 잠재적으로 210 삼항 또는"혼합물"매개 변수는 익스프레스는 상호 작용을 사이에 두 개의 서로 다른 이온과 동일한 형식의 책임과 하와는 반대의 유형 요금입니다.

시스템의 65 방정식으로 알

11 그들의 열쇠이고,나머지는 덜 중요한,

그러나,중간 이온 등 Na⁺,Cl ^– 설정 중요한 기여 하기

의 값 이온 강도 때문에 높은 농도이다.

해산/증착 균형의 탄산칼슘정의 포화 지수, SI,에 의해 결정되는 사이의 차이를 측정 pH_실제 의 물과 계산 pH_s 의 물었다면에서 평형을 가진 CaCO₃ 에서 기존의 칼슘이온과 중탄산이온 농도.

   

SI = pH_actual – pH_s,   and   pH_s = f(T) + f(TDS) – f(Ca) – f(TA),

 

어디에 온도의 함수로 f(T)=-13.12log₁₀ (C°+273)+34.55,함수의 물 TDS =(log₁₀[TDS]–1)/10 정에 대한 이온 강도와 그것은 결정된 테이블을 사용하여 가치,요인 칼슘의 경도 물 값, f(Ca)=log₁₀[Ca²⁺], 와 요소 측정된 값에 대한 총 알칼리도, total alkalinity, TA, 에 mol/kg 물.

포화 지수가 널리 이용되는 통제규모 증착,예를 들어,물 공급 시스템입니다. 는 경우 SI>0,보다 물은 과포화 CaCO₃,규모를 형성하고 있다.

는 경우 SI<0, 물가 불포화 undersaturated,부식성,그리고 녹 탄산염 고체.

   

  

포화 지수가 계산 비교하여 화학의 활동을 녹이온의 미네랄(이온 활동,제품 ion activity product, IAP) 와 그들의 가용성 제품 (Ksp). 에서 방정식 형태로,

SI=log(IAP/Ksp).

  

SI 단지 품질 지표 CaCO₃ 증착,그것은 방향을 나타내고 강렬의 해체 및 강수량 프로세스입니다. 정량적 표시의 탄산 칼슘될 필요가 있는 침전이나 녹이에서 물에 도달하는 평형과 CaCO₃ 은 탄산 칼슘을 강수량 잠재 Calcium carbonate Precipitation Potential, CCPP.

을 찾 CCPP, the PHREEQC 프로그램은 여러 순수한 모든 단계에서 바닷물,그에 존재하는 균형과 함께 성상에 따라 제한의 깁스'단계는 규칙 Gibbs' Phase Rule. 이 평형을 사용하여 발견 유형이 다른 방정식의 mass action 대량 작업 은 불리는"단계의 모임 phase assemblage”.

17

수학 화학

 

 

염분		34	염분		35	염분		36
온도		25	온도		25	온도		25
pH		8.0	pH		8.1	pH		8.2
알칼리		0.00223	알칼리		0.0023	알칼리		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(가스)		-3.4				CO2(가스)		-3.4
Calcite		-7.0				Calcite		-7.0
Equilibrium with atmospheric CO2(gas) with logariphm partial pressure -3.4 (411 ppm).
Equilibrium with solid phase calcite with account 7-fold subsurface supersaturation.