Bir Değiştiren Okyanus Kimyasal Sürücüleri

Okyanus asitliği temel olarak karbon dioksit (CO[D) bir hikayedir (Dörtgenlik[Dörtüncü) ve deniz suyu kimyası[Dörtüncü) ile ilgili olarak, karbon asitinin üçte birini oluşturur.[Dörtüncü)[Dörtüncü kez, 8/01/14)

Gıdaların (Dİ) karbonat minerallerinin (vardır) - gerçek iyon ürünlerinin dengede çözünürlük ürününe oranı olarak ifade edilir - yağış veya eksiltme hakim olup olmadığı konusunda, deniz suyunun altından 10, deniz suyu, fosil suların altındaki yüzeylere saygı gösterir.

[FONT:0) Malzeme bütünlüğüne ilişkin önemli kimyasal parametreler şunlardır:).

  • pH: doğrudan hidrojen iyon aktivitesini etkiler, oksit filmlerinin protonlaştırılması ve karbonat minerallerinin dağılmasını etkiler
  • Karbonat iyon konsantrasyonu: biyomineralizasyon için kritik tepki ve asit saldırısına karşı birincil tampon
  • alkalinity: Asit nötralize etme kapasitesi, bu da bölgesel olarak taze su girişi ve biyolojik aktivite ile değişir.
  • Sıcaklık: reaksiyon oranları hızlarını hızlandırır ve CO'ye karşı karbonat dengesini değiştirir)2)
  • Salinity: iyonik güç ve çözülmemiş türlerin aktivite katlarını değiştirir, metalik yüzeylerde korozyon oranları değiştirir

Etkilenen Malzemeler Kapsamı: Biyominerals'tan Altyapıya

Deniz malzemeleri düşündüğümüzde, kalsiyum karbonat - mercan kayalarının arkasındaki mineral, mollusk kabuklar ve onaminif polimerler - hatta kısmen zihinlere gelir.Ancak, limanlarda maruz kalan malzemelerin envanteri çok daha geniş ve metalsiz çeliktir, beton, alüminyum alaşımlar, nikel bazlı süperalloylar, fiber-reinforce polimerler ve hatta iki ekosistemin de tamamen korozyonu gerektirir.

Deniz korozyonunun yıllık küresel maliyeti 50 milyar dolardan fazla tahmin edildi ve bu rakam, mevcut tasarım kodları ve yaşam döngüsü modellerinin nadiren asitleştirilmesi ile yönlendirildiği dolaylı bozulmaları dahil etmiyor. Okyanus daha fazla CO)2), her malzeme sınıfı, polimer kaplamaları çelik yığınlamalara ve kültürel miraslara dayanıyor.

Asitli Sular Biyolojik Gıda Karbonat Nasıl Saldırıya Karşı

kalsiyum karbonatın önemi haklıdır, çünkü deniz hayatı tarafından üretilen baskın yapısal malzemedir. İki polimorphs hükmedmektedir: calcite ve aragonite. Her ikisi de, temizlenme durumunda, karbonatın altındaki birçok türü aktif olarak temizlenir, ancak aragonit, daha da belirgin hale getirir, daha da kırılgan hale getirir.

Yüzey kaplamalarındaki asitbase kimyası sıkı bir şekilde düzenlenir, ancak betonun iç pH'ı dik bir gradiente karşı korumak için gerekli olan enerji, dış pH damlaları olarak üstlenir. Bu metabolik yük, büyüme, üreme ve onarımdan kaynak ayırır.For types live near their term tolerans limits, but the energy required to maintain internal pH against a flatts.

Coral Reefs: The Aragonitic Cities Under Siege

Coral resifleri okyanus zemininin yüzde 1'inden daha azını işgal ediyor, ancak tüm deniz türlerinin dörtte birini destekliyor. Stony mercanlar, iklim değişikliğine karşı yüksek çözünürlükte olan moleküllere göre daha düşük bir şekilde inşa ettikleri (RCP8.5), birçok tropikal kayalıkların 2050 yılına kadar net erozyon yaşayabileceğini gösteriyor.

Biyoerosion daha da problemi daha da bileşiklere getiriyor. Parrotfish, deniz urchins ve sıkıcı süngerler fiziksel olarak erode resif karbonatını buldular ve aktiviteleri mercan sağlığı düşüşleri olarak artar. asitli koşullarda, yapısal bir molasyon kaybı, akvaryumun azalması, balık için bile azalır ve büyük bariyerler üzerinde bir çalışma, biyoerosion oranlarının iki katına çıktığını tespit etti.

Mollusk Shells: Ev Burden Ne Zaman Olabilir

Sukratlar, clamlar ve musseller, düşük sulu ve kıyı gıda webleriyle ilgili temelseldir ve onların dabaharları karbonat kimyası gibi oldukça hassastır.Inklimler[Döneticiler, ABD West Coast, büyük denizler, 2000’lerde, yüksek sulara göre doğrudan doğrulanmış sular, daha sonra dakırık sular için tıkanır.)

Mollusk kabuklarının yapısal hiyerarşisi - periostracum dış katmanından prismatic ve nacreous katmanları aracılığıyla - sertlik ve kırık direnç için optimize edilmiştir. ilk olarak, özellikle de organik zengin periostracum, deniz suyu ile doğrudan temastan 40 veya daha fazla karbonat koruyan, bu dazenginlik sınırları boyunca azalır ve mikrofisler yaratarak, mikropişmanlık direncini azaltmak anlamına gelir.

Foraminifera ve Coccolithophores: Büyük Çıktılarla Küçük Mimarlar

Okyanusta bulunan ve koccolithophores için planktonik, Kuzey Atlantik'ten gelen dikey kalsiyum karbonatlarının önemli bir kısmı için hesapladıkları için, okyanusun biyolojik pompa ve karbon dönüşümü ile yüzde 30 ila 35 arasında düşüş gösterdiğini ortaya koyuyor.

Coccolithophores, karmaşık calcite plakaları üreten koccoliths, türlerin çeşitli yanıtlarını gösterir.]Emiliania huxleyi), en bol coccolithophore, birincil üretim ve okyanusların izlenmesi için ikincil materyal etkisi altında tutabilir.

Marine Yenilenebilir Enerji Yapıları Üzerine Etkisi

Deniz rüzgarının hızlı genişlemesi, intihar ve dalga enerji tesisatları, çelik monopillerin ve kalsiyumların betonarmelerinin korozyonu hızlandırdığı için, yüksek miktarda ve taşıyıcı veya beton ağırlık üsleri ile, 25 ila 30 yıl boyunca, silikonun -toksit deniz ortamındaki bozulma-kırlık-hidrasyonlarının korozyonu hızlandırarak, kimyasal bir asitlerin kimyasal asitlerin korozyonunu hızlandırarak, yüksek miktardaki metalik asitlerin ve atıkların yüksek oranda azaltılabileceği tahmin edilen kimyasal atıkların korozyon-parçaklı suların korozyon-parlanmasıyla ilgili olarak daha düşük bir kimyasal maddeye maruz kaldığı sonucuna varılır.

Deniz yenilenebilir enerji cihazları genellikle daha büyük mevsimsel pH dalgalanmaları deneyimleyen sığ kıyı sularında dağıtılır. Estuarine siteleri, ISO 12944 ve NOK MYO girişleri nedeniyle doğal olarak daha düşük pH'lar gelişmiştir ve organik madde dekompozisyon için bu ortamların altında yer alan eşikleri dikkate alır.

Daha Fazla Korrosif Denizde Mühendis ve Altyapı Malzemeleri

Biyolojik calcifiers halk söylemlerine hükmedirken, insan yapımı deniz yapılarının bütünlüğü de tehlikeye atmaktadır. Asitification sadece güçlü bir asit gibi çelikleri çözemez. Aksine, elektrokimyasal dengeyi değiştirerek ve biyofilm oluşumunu değiştirerek korozyona neden olur.

Deniz altyapısının risk altında büyüklüğü muazzamdır. Küresel olarak 30.000 kilometreden fazla denizaltı boru hattı var, binlerce deniz yağı ve gaz platformları, yüzlerce liman ve liman yapısı ve hızla genişleyen bir deniz rüzgar türbini ve intihar enerji cihazları filosu.Bu yapıların tasarımı genellikle 20 ila 50 yıl arasında değişiyor, ancak asitleşme hizmet aralıkları ve kuvvet değiştirme veya geri yüklemelerini azaltabilir.

Metaller ve Alaşımlar: Transitional'da Korozyon Kimyası

Çelik, hem karbon hem de paslanmaz, su geçirmez biyofilmlerin korozyona karşı üretimine dayanır. Low pH özellikle klorür-rich deniz suyunu etkiler. Simultane, yüksek çelik kuponlar)[Dönetici / 4 ), su geçirmez biyofilmlerin büyümesi ile hükmedebilir.[Dörtücü bakteriler, mikrobiyolojik olarak korozyona karşı dirençli.

Alüminyum sınıfı ile ilgili mekanizma farklıdır. Karbon çelik demirin dağılmasıyla, pH değerlerinin altında ezilen demirli bir filme borçlu olan paslanmaz çelikler, yüksek sıcaklıklı deniz bileşenlerinin solunda kullanılan yumuşak yüzeylerde kullanılan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte kullanılan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte kullanılan alüminyum yüzeylerde yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte kullanılır.

Beton: Karbonat-Dependent Zırhı

Bu nedenle beton, gezegendeki en çok kullanılan man-made malzemedir ve ikinci bir sinerjik tehdit ortaya çıkarır: dış pH'da bir azalma betonun yüzeyi alkali ve hidrasyon ürünlerinin çözünürlükte artış gösterir.[Müzültüler, klorür iyonları, iyi bilinen düşmandır, ancak deniz suyu asitliği, ikinci bir sinerjik bir tehdittir: dış pH'da bir azalma, betonun yüzeyi alkalini azaltır ve yüksek çözünürlükte hidrasyon sağlar).

Düşük su azaltımı oranları ile yüksek performanslı betonlar için, yumuşak film çözüldüğü ve aktif korozyonun başladığı yerdeki düşük karbonlu ve düşük betonlar için, yüksek çözünürlükte olan karbonat - çimento hidrasyon ürünlerinin sıcaklığı on yıllar boyunca sınırlı kalabilir.For older or bad cured foreign, the leaching front can forward, rip rebar to a low-pH environment where the pasif film dele ilgili.

FiberReinforced Polimerler ve Kaplamalar

Cam ve karbon-fiber-reinforced polimerler deniz uygulamaları için giderek daha fazla belirtilmektedir, çünkü klora saldırıya direnirler. ancak, matrix -tipik olarak epoxy veya vinyl esterler - aynı zamanda pH'nın daha düşüklüğü, plastikleşme denilen bir süreçtir, bu da uzun vadeli bir kontrasepsiyonel kaplamaların ısıtılması ve özellikle de asitli bakterilere bağlı olarak asitli boyalar.

Fiberreinforced polimerler için, kritik başarısızlık modu çözülmez, ancak matrix kırılır ve fiber-matrix debonding. Su molekülleri polimer ağına nüfuz eder, matrix ve iç stresler yaratır. Asitli sular, hidrolysis, uzun süre maruz kalan fiberler tarafından bileşiklerin ısıtılması, ancak matrix bozulması ve terk edilen ürünlerin bozulması ve değiştirilmesini sağlayan kimyasal maddelere yol açar.

Synergistic Stressors: Asitification, Isınma ve Deoxygenation

Okyanus asitliği izolasyonda hareket etmiyor. Okyanus ısıtılması ve deoxygenasyon ile etkileşime girer, birbirlerine asitlenmenin etkisini kısmen azaltır.

Hidrojeni, iklim değişikliğinin ayrı ama ilgili bir sonucu, sorun. Kıyı ölü bölgelerinde oksijen seviyelerinin 2 mg/L altında düştüğü, mikro topluluk, sulfat üretimine doğru geçiş yapar, bu da yüksek organizmaların limitlerini düşük maliyetli hale getirir.

Gerçek Dünya Vaka Çalışmaları

Birkaç doğal laboratuvarlar, hisse senedinin düşük olduğu kadar düşük değerlere sahip olduğunu gösteriyor: mollusk kabuklar çukura ve benzeri olmayan bir sistemdeki aşırılıkçıklıkta düşüş gösteriyor.

Endüstriyel alanda, Pasifik'te 2007-2009 yılları arasında, Pasifik'te bulunan kabuklu su krizi, ilk 48 saat içinde çözülmüş durumdaydı, çünkü gelen derin su hem su hem de doğal stoklar için uygun şekilde dolmuştu.Oregon State University) ve endüstri ortakları, milyonlarca dolara mal oldu ve gerçek zamanlı karbonat-kimya izleme ağlarının yaratılmasını sağladı.

Baltık Denizi ve Meksika Körfezi'nden gelen ek vaka çalışmaları, bu yapıların standart koruma yöntemlerinin yetersiz kaldığı bir rejime etki ettiğini gösteriyor.Sokak'da pH'nın doğal olarak temiz su girişi ve sınırlı dolaşım nedeniyle daha düşük olduğunu, köprüler ve liman yapıları zaten yüksek bir temel korozyon oranıyla karşı karşıyadır. - Meksika'nın su kirliliğinin birleştirilmesi, asitleştirme yöntemlerinin birleşimi ve iki yıl boyunca deniz kirliliğinin azaltılması için iki katına çıktığı bir sistemden oluşan çelik levhalar çalışması.

Ekonomik Değerleme ve Risk Değerlendirme

Okyanus asitleşmesi tarafından başlatılan maddi başarısızlıklar ekonomi aracılığıyla yeniden tahmin edilebilir. Küresel miktardaki kayacılık, turizm, balıkçılık ve kıyı koruma, yaklaşık 1 trilyon dolar tasarruf sağlar. Shellfish aquaculture, çok-milyon dolarlık bir endüstri, nadiren incinmiş ölüm ve alt yetişkin kabuklu kayması gibi, balıkları açıklığa kavuştururken, iklim öncesi risklerin çok daha sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sıkılmış olmasına izin verir.

Kapsamlı bir risk değerlendirme çerçevesi, bölgesel yetim oranları için dikkate alınmalıdır. Coastal upwelling bölgeleri, Kaliforniya'nın şu anki gibi, zaten 7.8'in altındaki mevsimsel pH değerlerini deneyimleyerek, on hafta boyunca altyapıyı içeren ekonomik koşullara maruz bırakılmalıdır. Buna karşılık, açık tropikal Pasifik, ekosistem kaybına kadar böyle bir değer göremeyebilir - acil bir araştırma önceliği.

İzleme, modelleme ve Malzeme Testi

Küresel Okyanus asitleştirmesi Observing Network (GOA-ON) gibi ağları takip etmek, moorings, araştırma kruvazörleri ve uydu kanallık oturma sistemlerini takip etmek için, bu veriler yüksek çözünürlüklü bölgesel modeller ile beslenir[değiştir | kaynağı değiştir].In- material types, hızlandırılmış yaşam testi protokollerine göre, tüm pH protokollerine göre, araştırmacılar şimdi yapısal çelikleri, betonu ve epoxy kompozitlerini açığa çıkarırlar.

Yeni sensör teknolojileri sürekli olarak, korozyon oranlarına ilişkin gerçek zamanlı verilerle ilgili olarak, operasyonel yapılardaki sabit kesintilere dayanan operatörlerin belirlenmesine izin veriyor. Betonda gömülü olan Fiber optik sensörler yapısal öneme ulaşmadan önce kalsiyum leaching setini tespit edebilir. Kablosuz korozyon izleme sistemleri, korozyon oranlarına ilişkin gerçek zamanlı verileri iletme sistemleri, sabit aralıklardan ziyade, yeniden yapılandırmaya izin verebilir.

Mession: Global Policy to Local Engineering

Tek kalıcı çözüm hızlı, küresel CO'nun sürekli azaltılması [Döntgen:0)2[Düzg: 1) emisyonlar, Paris Anlaşması'nın en hırslı hedefleri ile uyumlu hale gelir, ancak mitigation hala çok yoğun bir çalışmadır. Deniz koruma alanları, yerel olarak topraklama, sıvılaştırma ve karbonatlamanın temelleri ile uyumlu hale getirmek gibi yerel stresler tarafından dasteklenmektedir.

Mühendisli malzemeler için, pratik adımlar zaten mevcut. Tasarımcılar, daha yüksek molybden içerikli paslanmaz çelik notları belirtebilir (örneğin, 316L veya duplex paslanmaz) kritik bileşenler için, pH-adjusted güncel atıklar ile uygulama alanı - Su altında kendini daha iyileştiren deniz kirliliğini azaltan veya külot içeren - yüksek çözünürlükte formüle edilen demir kaplamaları ile formüle edilen radyoaktif kaplamalar.

Başka bir umut verici avenue, sadece yerel pH damlatlarını salıveren çuvallarla formüle edilebilir, böylece yedeklenene kadar altta yatan substratı korumak için temellenmiş olur. Örneğin, mevcut çıktının ayarlandığı yerde, doğal koruma sistemleri için daha yüksek veya koruma altındaki pH ölçümleriyle formüle edilebilir.

Future Outlook ve Research Frontiers

Gelecekteki pH değerlerinin tahmin edilmesi, emisyon yollarına bağlıdır, ancak hatta orta senaryolarda (RCP4.5), okyanus yıllarca asitlenmeye devam edecektir. Bu gerçeklik, sadece asitlik limitleri ile etkinleştirilen temelsel korozyonların geliştirilmesini talep eder; bazı biyovalveler ve mercanların su ile daha düşük asitli sistemler arasındaki genetik ayrımı daha iyileştirici ve daha sıcak bir şekilde hızlandırabilir.

Standart test protokollerinin asitli koşullar altında kullanılması acil bir önceliktir. Şu anda, deniz rüzgarını temsil eden Endüstri grupları, nakliye ve kıyı altyapıları önümüzdeki yıllarda pahalı başarısızlıklardan kaçınmak için yeni standartlar benimsemeye yönelik yeni standartlar benimsemeye yönelik bir fikir birliği yoktur. önerilen bir çerçeve, pH ve ASTM gibi gelişmiş standartlarda yapılan testler ile birlikte, gelecekteki en olası gelecek koşulları yansıtacak şekilde yavaş yavaştır.

Son olarak, okyanus asitliğinin yaşam döngüsü değerlendirme ve risk yönetimi çerçevelerine entegrasyonu önemlidir. Varlık sahipleri ve sigortacılar bu entegre modellerin hizmet hayatını nasıl etkileyeceğini ve bu projeksiyonların pH'daki farkları dikkate almak için çok büyük öneme sahip olmaları gerekir.Süresel dönüşümler [Döneticiler için) İklim Değişikliği Paneli (FLT:1) okyanusografları ve mühendislerin bu bütünleşik modelleri geliştirmek için gerekli olan işbirliğini teşvik etmek için çağrılacaktır.

Sonuç: Ortak bir Kimyasal Uzayın Bütünlüğünü Korumak

Okyanus asitliği izole edilmiş bir kimyasal problem değildir. Deniz suyunun karbonat kimyası, herhangi bir zamanda jeolojik kayıtta daha hızlı bir şekilde değiştirdiğimiz ve okyanus ekosistemlerinin yapısal omurgasını çözerek, biyologlar ve politika yapıcılar, her iki doğal mirası ve insan altyapısını koruyan çözümler üzerinde işbirliği yapabilirler.

Önümüzdeki on yıl içinde yapılan seçimler, okyanusun maddi geleceğini yüzyıllardır şekillendirecektir. Her bir karbonun asitleştirilmesinin köküne hitap eden tek stratejidir.(T:0)2), okyanusu binlerce yıl boyunca daha düşük bir pH'a taşır ve kritik altyapıyı korur.