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海洋碳酸盐泵(Carbonate Pump)

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zhoukuanbo 发表于 2011-1-3 11:31:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 jlinwhoi 于 2011-1-3 15:29 编辑

不好意思,最近有点忙,好久没来发帖了。继续海洋生物泵的内容,这个是个很庞大的课题,上次讲到海洋生物泵对固定大气CO2的作用。这次来讲一下控制生物泵的一些关键的过程。其中一个重要的过程是海洋碳酸盐泵(Carbonate Pump). 大家知道海洋中有许多具有钙质壳的浮游植物,比如说球石藻(coccothophore),本论坛有许多外行,那我把球石藻在wikipedia上的连接附上http://en.wikipedia.org/wiki/Coccolithophore。它们的形成过程可以用化学方程式来表示:Ca2++2HCO3-=CaCO3+CO2+H2O。这个化学方程式看起来简单,但是其实里面所含的意义非常大。表面上看起来,CaCO3中有一个碳原子,好像是形成碳酸钙是固定碳的过程。但是形成一个CaCO3的同时又释放出了一个CO2。这就很难判断CaCO3的形成到底是有益于温室效应,还是有害于温室效应?由于碳酸钙的形成都是在真光层,所以所释放的CO2都是在真光层中积累,因此,在短时间尺度内,形成碳酸钙对固定大气CO2是没有帮助的。但是在长时间尺度,如地质时间尺度上,CaCO3形成也是一个固碳过程。由于我们现在重点关心短时间尺度的过程,因此,从碳酸钙形成的角度来看对固定CO2没有帮助。

但是,有趣的是,CaCO3由于是硬质壳,密度要比那些无硬质壳的藻类来的重,由于各种各样的作用,比如浮游动物的打包作用,那些颗粒有机碳总会和所形成的CaCO3黏附在一起。这样就增加了那些颗粒有机碳的密度,从来增加它们往下输出的速度。下沉速度的增加会减少颗粒有机碳被降解的几率,从而增加生物泵的效率。这个CaCO3增加向下输出通量的过程叫压舱效应(Ballast effect)。但是到底这个压舱效应对于增加生物泵的效率有多大的贡献,现在还不是很清楚,另外上面已经讲到CaCO3的形成灾短时间尺度反而会增加大气CO2浓度,所以这两者的总效应又是如何?我们也无从知晓?未解决的东西还有非常多。

以上,希望大家尽量补充。下个帖子来讲一下于这个非常相关的海洋硅泵(Silicate pump)。
xiaohu 发表于 2011-1-4 02:26:13 | 显示全部楼层
学习了,很好!
RuChen 发表于 2011-1-5 10:03:14 | 显示全部楼层
谢谢你给我们介绍前沿课题。
wangj 发表于 2011-1-5 22:13:37 | 显示全部楼层
学习了,期待下一个专题
mermaid 发表于 2011-1-27 15:13:49 | 显示全部楼层
Ca2++2HCO3-=CaCO3+CO2+H2O

高中化学就学过,过量CO2会导致CaCO3溶解,形成Ca(HCO3)2.与上面的这个化学反应相反。
想不明白了。。。
mermaid 发表于 2011-1-27 15:13:54 | 显示全部楼层
Ca2++2HCO3-=CaCO3+CO2+H2O

高中化学就学过,过量CO2会导致CaCO3溶解,形成Ca(HCO3)2.与上面的这个化学反应相反。
想不明白了。。。
Andy 发表于 2011-4-13 19:27:34 | 显示全部楼层
回复 6# mermaid


    我也不是很明白,不过海洋环境毕竟与我们在“高中化学'中所学的东西有很大的差别,以上的方程式有海洋生物的作用,所以在高中化学课本上不能发生的反应在海洋中就不一定不能发生了。我的拙见。
gamboo 发表于 2011-11-11 09:15:34 | 显示全部楼层
有机碳泵和碳酸盐反向泵同时运转,对大气CO2吸收的净效益很难估算。全球捕获器研究表明有机碳输出通量往往与硅质泵有着很好的正相关,而与钙质生物则无显著规律。也有科学家进行这方面的研究,认为当有机碳与无机碳比值达到0.6以上时才有CO2净吸收。不过时空变化应该非常大。
Egolym 发表于 2013-2-23 08:03:36 | 显示全部楼层
以前我对这个问题也是百思不得其解...
我博后的课题即将研究PETM大气中CO2的来源,通过在较长时间尺度上的建模,希望能得到些启示。
tangchsh 发表于 2013-8-6 15:02:33 | 显示全部楼层
最近在关注海洋酸化的问题,这个帖子正好。关于海洋硅泵的貌似还没有发现诶,期待~
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