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第十七章 空气中的碳宝哪里去了? 精选

已有 2963 次阅读 2017-11-29 14:49 |系统分类:科普集锦

在路上,大家发现,空气中的碳宝比以前少了很多,好似天气越冷,碳宝的含量越少。这到底是怎么回事?

氢宝们(H2O)部分结合在一起形成可以流动的水。碳宝(CO2)溶解在水里,从而进入海洋。碳宝已经经历这种情况多次,轻车熟路。可是,在天气冷的时候,它们明显感觉更容易溶解在水里。如果精确精算的话,我们可以发现,如果海洋的平均温度变化1度,可以引起大气中碳宝含量4%的变化。4%读作百分之四,也就是一百分份里变化四份。

“不过,之前我们至少经历了好多次从空气中进入深海的形式,比如,最初我们进入到了海洋植物的叶绿体里,形成葡萄糖。”碳乐乐说道。

“我和碳妈妈经历了另外一种形式,当我们进入海洋浮游生物有孔虫的身体里后,被那里的钙离子结合成 CaCO3,并被沉到了海底”,碳爸爸看了一眼碳妈妈,手拉得更紧了。这些年来,都是碳妈妈陪着碳爸爸走南闯北,一起在黑暗的海洋里呆了那么多年,从来没说过一句抱怨的话。

碳妈妈对碳爸爸报以微笑,好似过去发生的事情就是轻描淡写的故事,而且听得津津有味。

“我觉得,我们把碳老爸和碳老妈救出来的方式,估计也是一种。”碳聪聪补充到。“可是由于钙离子的追赶,我们又不得不逃出水里,这从形式上等于没变。”

“不过,别忘记了,大海还有深处,有很多碳宝们没经验,估计他们可能会往大海深处游去,这样一来,它们就被暂时封在海里”,碳乐乐的观点,大家都点头称是。

“你们怎么不提一下氢宝的作用”碳妈妈说话不多,不过每次都是切中要害。

小时候碳宝们贪玩,碳妈妈让它们午休,于是碳宝们设立了ABCDEF六种方案来对付。比如方案一是没一会就起床告诉碳妈妈睡不着,方案B就说自己要拉肚子,那么方案F是什么?答案就是乖乖去睡。真正到了实施的时候,还没等碳宝们想起这些方案,就被碳妈妈直接大喝到了床上。所有的方案全忘记了。只要是认为对碳宝模拟有利的生活习惯,碳妈妈绝无妥协之处。不过,碳妈妈的语言总是切中要害,这一点大家经常领教。

氢宝在它们的这些循环过程中无处不在。在气体情况下,氢宝看起来和碳宝们一样,带着氧宠物飘来飘去。可是当它们凝聚在一起,变成液体的时候,它们好玩的本性就显现出来了。

当碳宝们进入水里时,氢宝们会热情欢迎它们。其中有一小部分碳宝与氢宝手拉手结合在一起形成碳酸: H2O+ CO2à H2CO3

之后,常常一个氢宝会暂时脱离,变成了一个独立的氢宝(H+),四处去看一看。

这样这个碳宝只好暂时帮助看管剩下一个氢宝以及它的氧宠物:

H2CO3à H+ + HCO3-

另外一个氢宝也很调皮,趁着碳宝们不注意,也会暂时溜号,于是形成碳酸根:

HCO3-à H+ + CO32-

这下碳宝们无缘无故地就多背了一个氧宠物。钙离子也非常喜欢氧宠物,看到CO32-身上有多余的氧宠物,心里就痒痒的,于是主动出击,前来抢夺。这个氧宠物本来是氢宝的,作为朋友代为保管。碳宝们最讲义气,怎么可能轻易地被钙离子把一种一个氧宠物抢走。否则,氢宝回来后怎么交代。

于是,钙离子就会和 CO32-相互拉扯,谁也摆脱不了谁,结果就是形成CaCO3,变成固体,谁也离不开谁了。

在水分子的作用下,只有很小的一部分的碳酸钙,其中的钙离子和碳酸跟暂时分开: CaCO3à Ca2+ + CO32-

此时,如果没有其它朋友来帮忙,Ca2+ CO32-又会结合在一起。水分子只能爱莫能助。可是,此时如果有独立氢宝(H+)来帮忙,人多力量大,效果就完全不一样了。

H+ + CO32-à HCO3-

此时,钙离子也只能望洋兴叹。

在水里面,你会发现有很多种碳宝形式,四处在追贪玩的氢宝们。

这些碳宝的形式包括CO2, HCO3-,CO32-。当然在水中的氢宝们也至少有两种情况H+OH-

大家就是这样在水中分分和和,你来我往。

为了方便统计,把所有这些碳宝的形式加在一起叫做总碳宝含量:

SCO2= [CO2] + [H2CO3]+ [HCO3-] + [CO32-]

这里面有两个怪怪的表达符号。其中S是总的意思,中括弧[..]表示含量。用这种表达的最大好处就是,我们不再考虑氢宝的影响。氢宝会影响这四种碳宝形式的相对变化,也就是有些形式的碳宝含量多一些,有的少一些,但是加在一起,就和氢宝没有关系了。

所以,只要气态碳宝CO2加入到海洋,海洋中的CO2就增加。反之,无论碳宝变成有机形式还是CaCO3,海水中的CO2就会降低,非常好用。

还有一个重要的参数来表达碳宝进入海洋中的性质变化,叫做海洋的碱度。自然界中酸碱平衡。这么多碳宝形式里,有多少属于碱性的呢?答案就是HCO3- CO32-。因为,生成这两种形式时,都有氢宝偷懒跑到海水中去了。到底跑掉了多少氢宝?显然我们得从H2CO3算起,形成HCO3-跑掉一个氢宝,形成CO32-就要跑掉两个氢宝。这样算起来,如果海水中我们知道了HCO3- CO32-的含量,就能够算出跑掉多少氢宝:

Alkc = [HCO3-]+ 2[CO32-]

后边一项要乘以2,小学生也可以想得出来。

不过要注意,Alkc只考虑碳宝,看看下面的小小标就知道。我们常常用C表示碳宝。




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