9. CO2, pH i alkaliczność Flashcards
Podaj wzór na pH?
pH = - log [H+]
Jakie jest pH wody morskiej?
Słabo zasadowe, zwykle w zakresie 7,5 - 8,4 (wody powierzchniowe ~8,2)
Jaka jest regulacja pH w oceanach?
- W krótszej skali czasowej - poprzez system węglanowy
- W dłuższej skali czasowej (>104 lat) - przez równowagę wodno-mineralną (wietrzenie i dopływ rzeczny)
Jak wpływa temperatura na pH?
Wzrost T powoduje wzrost pH.
pHT2 = pHT1 + 0,0114(T2 - T1)
Gdzie: T1 - T in situ
T2 - T pomiaru
Jak wpływa ciśnienie na pH?
Wzrost p powoduje obniżenie pH.
Co to system węglanowy?
Układ kwasowo-zasadowy w wodzie morskiej - układ buforowy utrzymujący pH wody morskiej na względnie stałym poziomie.
Funkcje układu węglanowego:
- Reguluje pH:
- kontroluje specjację i reaktywność substancji w morzu
- wpływa na odkładanie CaCO3 w osadach, ponieważ kontroluje tempo formowania i trwałość tego materiału - Determinuje zdolność wody morskiej do pochłaniania CO2 z atmosfery
- wpływa na klimat na Ziemi (regulacja T)
Podaj równania równowagi węglanowej:
- CO2(g) <=> CO2(aq)
- CO2(aq) + H2O <=> H2CO3
- H2CO3 <=> HCO3- + H+
- HCO3- <=> CO32- + H+
Co składa się na DIC?
DIC = [H2CO3] + [HCO3-] + [CO32-]
Przy pH ~8,2 więcej niż >99% DIC to HCO3- i CO32-.
Od czego zależy równowaga reakcji w ramach systemu węglanowego?
- temperatury
- zasolenia
- ciśnienia
(Bo zależy od nich wartość stałych K)
W trakcie wyciągania próbki wody morskiej na powierzchnię:
- maleje ciśnienie
- równowaga r-cji przesuwa się w lewo
- uwalniany jest gazowy CO2(g)
- pH wzrasta
Czy można wyznaczyć takie pH, przy którym stężenie poszczególnych indywiduów chemicznych pozostających w równowadze jest jednakowe?
No ba
Stężenia jakich form przeważają w jakim pH?
- Stężenie CO2(aq) jest najwyższe przy pH 2-6, potem maleje.
- Stężenie HCO3- najwyższe jest przy pH 6-9, przed nim rośnie, po nim spada.
- Stężenie CO32- wzrasta ze zwiększeniem pH i jest najwyższe przy pH 9-12
Jakie są inne elementy systemu kwasowo-zasadowego?
Kwas borowy i produkt jego dysocjacji - borany.
Co jest kwasem a co zasadą wg. Brønsteda?
- Zasady = składniki alkaliczności pełniące rolę akceptora protonów
- Kwasy = składniki alkaliczności będące dawcami protonów
Co to alkaliczność całkowita?
AT = ilość moli H+ równoważna nadmiarowi akceptorów protonów, czyli zasad powstających z dysocjacji słabych kwasów, nad donorami protonów (kwasami) w 1kg wody morskiej.
AT = Σi [akceptor protonów] - Σi [donor protonów]
Co to alkaliczność węglanowa?
Część alkaliczności, za którą odpowiadają wyłącznie węglany i wodorowęglany.
AC = [HCO3-] + 2[CO32-]
Jakie są udziały składników AT w wodzie morskiej?
Wodorowęglan - 75% AT
Węglan - 21% AT
Hydroksyboran - 3,8 % AT
Jony OH- - 0,2% AT
Alkaliczność całkowita a węglanowa:
- W wodach oceanicznych: AT~AC
- W wodach przybrzeżnych i estuariach: znaczenie dodatkowych zasad wzrasta
Jak wygląda pH w wodach powierzchniowych?
- są w równowadze z atmosferą, więc pH~8,2+-0,1
- utrzymujący się trend wypadkowy pH i rosnący pCO2 w wodzie morskiej
- lokalnie niższe pH w rejonach upwellingu strefy tropikalnej i subtropikalnej (bo w niższej T rozpuszcza się więcej CO2)
- w małych zamkniętych akwenach zmiany dobowe w zak. 8,2 - 8,9 (spadek wieczorem i nocą - respiracja, wzrost w dzień - fotosynteza)
Opisz zmiany pH, AT i DIC w Oceanie Atlantyckim:
- pH => spadek z głębokością, wzgl. stałe poniżej 1000m
- AT => wzrost z głębokością
- DIC => wzrost z głębokością (szybki w 0-1000 m, potem wolniejszy)
Opisz zmiany pH, AT i DIC w Oceanie Spokojnym:
- pH => spadek z głębokością, minimum w warstwie 500-1000 m
- AT => wzrost z głębokością
- DIC => wzrost z głębokością (najszybszy w 0-250 m, potem wolniejszy)
W wodach głębinowych którego oceanu pH jest mniejsze?
Pacyfiku
W wodach głębinowych którego oceanu AT (i DIC) jest większe?
Pacyfiku
Opisz stężenia AT, DIC, tlenu i fosforanów w obu oceanach:
- stężenia na powierzchni podobne w obu
- głębinowe wyższe w Atlantyku
- DIC i fosforany mają podobny kształt profilu
- tlen w przybliżeniu odbicie lustrzane DIC
=> Wpływ produkcji pierwotnej i mineralizacji materii organicznej
Jakie są przyczyny pionowej zmienności pH?
- w warstwie powierzchniowej spada na skutek utleniania materii organicznej i osiąga min. (7,6) na głębokości ok. 1000 m
- najmniejsze pH występuje w warstwie minimum natlenienia (OMZ)
- w głębszych partiach oceanu pH rośnie na skutek rozpuszczania węglanu wapnia
Gdzie jest więcej węgla, w oceanach czy atmosferze?
Oceany są ponad 50-krotnie większym rezerwuarem C niż atmosfera.
Jak ocean wpływa na wzrost stężenia CO2 w atmosferze w ostatnich latach?
Łagodzi, gdyż wraz z emisją dwutlenku węgla ze spalania paliw kopalnych rośnie pochłanianie CO2 przez ocean.
Co to zakwaszanie oceanów?
Zmiany w chemizmie wód oceanicznych wywołane pochłanianiem CO2, powodujące wzrost stężenia H+ w wodzie morskiej (obniżenie pH), co wpływa na równowagę chemiczną wody.
Na co wpływa zmniejszenie pH wody morskiej?
- Zmniejszenie tempa kalcyfikacji => problem dla organizmów ze skorupkami z aragonitu i kalcytu oraz koralowców z wapiennymi szkieletami.
Gdy pH jest zbyt niskie - pancerzyki węglanowe mogą się rozpuszczać.
- Wzrost kwasowości i mniejsze stężenia jonów CO3- sprawiają, żę muszle Bivalvia rosną wolniej i są cieńsze.
- Zakłócenie obiegu węgla i substancji biogenicznych.
Konsekwencje dużego dopływu rzecznego:
- zmniejszenie pojemności buforowej przez rozcieńczenie wód
- dostarczanie dużej ilości materii organicznej
- mineralizacja m.o. przyspiesza proces acydyfikacji
