Solubility pump
महासागरीय जैव-भूरसायन विज्ञान में, घुलनशीलता पंप एक भौतिक-रासायनिक प्रक्रिया है जो महासागर की सतह से इसके आंतरिक भाग तक घुलनशील अकार्बनिक कार्बन (डी. आई. सी.) के रूप में कार्बन का परिवहन करती है। अवलोकन घुलनशीलता पंप समुद्र में दो प्रक्रियाओं के संयोग से संचालित होता हैः कार्बन डाइऑक्साइड की घुलनशीलता समुद्री जल के तापमान का एक मजबूत व्युत्क्रम कार्य है (अर्थात। घुलनशीलता ठंडे पानी में अधिक होती है) थर्मोहेलिन परिसंचरण उच्च अक्षांशों पर गहरे पानी के गठन से संचालित होता है जहां समुद्री पानी आमतौर पर ठंडा और घना होता है क्योंकि गहरा पानी (यानी समुद्र के अंदरूनी हिस्से में समुद्री पानी) उसी सतह की स्थितियों में बनता है जो कार्बन डाइऑक्साइड घुलनशीलता को बढ़ावा देता है, इसमें घुलनशील अकार्बनिक कार्बन की उच्च सांद्रता होती है जो औसत सतह सांद्रता से उम्मीद की जा सकती है। नतीजतन, ये दोनों प्रक्रियाएं वायुमंडल से महासागर के आंतरिक भाग में कार्बन को पंप करने के लिए एक साथ कार्य करती हैं। इसका एक परिणाम यह है कि जब गहरा पानी गर्म, भूमध्यरेखीय अक्षांशों में ऊपर की ओर बढ़ता है, तो यह गैस की घुलनशीलता में कमी के कारण कार्बन डाइऑक्साइड को वायुमंडल में दृढ़ता से बाहर कर देता है। घुलनशीलता पंप में एक जैविक समकक्ष होता है जिसे जैविक पंप के रूप में जाना जाता है। दोनों पंपों के अवलोकन के लिए, रेवेन और फाल्कोव्स्की (1999) देखें। कार्बन डाइऑक्साइड घुलनशीलता कार्बन डाइऑक्साइड, अन्य गैसों की तरह, पानी में घुलनशील है। हालांकि, कई अन्य गैसों (उदाहरण के लिए ऑक्सीजन) के विपरीत, यह पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है और कई आयनिक और गैर-आयनिक प्रजातियों (सामूहिक रूप से घुलनशील अकार्बनिक कार्बन या डी. आई. सी. के रूप में जाना जाता है) का संतुलन बनाता है। ये घुलनशील मुक्त कार्बन डाइऑक्साइड (CO2 (aq)), कार्बोनिक एसिड (H2CO3), बाइकार्बोनेट (HCO3−) और कार्बोनेट (CO32−) हैं, और वे पानी के साथ इस प्रकार परस्पर क्रिया करते हैंः इन कार्बोनेट प्रजातियों का संतुलन (जो अंततः कार्बन डाइऑक्साइड की घुलनशीलता को प्रभावित करता है), pH जैसे कारकों पर निर्भर करता है, जैसा कि ब्जेरम भूखंड में दिखाया गया है। समुद्री जल में यह कई धनात्मक आवेश संतुलन द्वारा नियंत्रित होता है (जैसे। Na +, K +, Mg2 +, Ca2 +) और ऋणात्मक (जैसे। सी. ओ. 32-स्वयं, सी. एल.-, एस. ओ. 42-, बी. आर.-) आयन। आम तौर पर, इन प्रजातियों का संतुलन एक शुद्ध सकारात्मक आवेश छोड़ता है। कार्बोनेट प्रणाली के संबंध में, यह अतिरिक्त धनात्मक आवेश क्षतिपूर्ति के लिए कार्बोनेट प्रजातियों के संतुलन को ऋणात्मक आयनों की ओर ले जाता है। जिसके परिणामस्वरूप मुक्त कार्बन डाइऑक्साइड और कार्बनिक एसिड प्रजातियों की सांद्रता कम हो जाती है, जो बदले में संतुलन बहाल करने के लिए वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड के समुद्री अवशोषण की ओर ले जाती है। इस प्रकार, सकारात्मक आवेश असंतुलन जितना अधिक होगा, कार्बन डाइऑक्साइड की घुलनशीलता उतनी ही अधिक होगी। कार्बोनेट रसायन विज्ञान के संदर्भ में, इस असंतुलन को क्षारीयता कहा जाता है। मापन के संदर्भ में, चार बुनियादी मापदंड महत्वपूर्ण हैंः कुल अकार्बनिक कार्बन (टी. आई. सी., टी. या सी. टी.), कुल क्षारीयता (टी. ए. एल. के. या ए. टी.), पी. एच. और पी. सी. ओ. 2। इनमें से किसी भी दो मापदंडों को मापने से पीएच-निर्भर प्रजातियों (उपर्युक्त प्रजातियों सहित) की एक विस्तृत श्रृंखला का निर्धारण करने की अनुमति मिलती है। इस संतुलन को कई प्रक्रियाओं द्वारा बदला जा सकता है। उदाहरण के लिए, सी. ओ. 2 का वायु-समुद्र प्रवाह, सी. ए. सी. ओ. 3 का विघटन/वर्षा, या जैविक गतिविधि जैसे प्रकाश संश्लेषण/श्वसन। इनमें से प्रत्येक का चार बुनियादी मापदंडों में से प्रत्येक पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है, और साथ में वे वैश्विक चक्रों पर मजबूत प्रभाव डालते हैं। किसी भी रासायनिक प्रक्रिया के दौरान महासागरों का शुद्ध और स्थानीय आवेश तटस्थ रहता है। मानवजनित परिवर्तन जीवाश्म ईंधन के दहन, भूमि उपयोग में परिवर्तन और सीमेंट के उत्पादन से वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड का प्रवाह हुआ है। माना जाता है कि वर्तमान में लगभग एक तिहाई (प्रति वर्ष लगभग 2 गीगाटन कार्बन) मानवजनित कार्बन डाइऑक्साइड का उत्सर्जन समुद्र में प्रवेश कर रहा है। घुलनशीलता पंप इस प्रवाह को चलाने वाला प्राथमिक तंत्र है, जिसके परिणामस्वरूप मानवजनित CO2 गहरे पानी के निर्माण (विशेष रूप से उत्तरी अटलांटिक) के उच्च अक्षांश स्थलों के माध्यम से महासागर के आंतरिक भाग तक पहुंच रहा है। अंततः, मानव गतिविधियों द्वारा उत्सर्जित अधिकांश कार्बन डाइऑक्साइड समुद्र में घुल जाएगा, हालाँकि भविष्य में समुद्र इसे किस दर से ग्रहण करेगा, यह कम निश्चित है। 21वीं सदी के अंत तक कार्बन चक्र के अध्ययन में, कॉक्स एट अल। (2000) ने भविष्यवाणी की कि कार्बन डाइऑक्साइड ग्रहण की दर 2100 तक प्रति वर्ष 5 गीगाटन कार्बन की अधिकतम दर से संतृप्त होना शुरू हो जाएगी। यह आंशिक रूप से समुद्री जल कार्बोनेट प्रणाली में गैर-रैखिकताओं के कारण था, लेकिन जलवायु परिवर्तन के कारण भी था। महासागर वार्मिंग समुद्री जल में CO2 की घुलनशीलता को कम कर देती है, जिससे उत्सर्जन के प्रति महासागर की प्रतिक्रिया धीमी हो जाती है। वार्मिंग समुद्र के स्तरीकरण को बढ़ाने के लिए भी कार्य करता है, जिससे सतह महासागर गहरे पानी से अलग हो जाता है। इसके अतिरिक्त, महासागर के थर्मोहलाइन परिसंचरण में परिवर्तन (विशेष रूप से धीमा) गहरे महासागर में घुलित CO2 के परिवहन को कम करने का कार्य कर सकता है। हालाँकि, इन प्रक्रियाओं का परिमाण अभी भी अनिश्चित है, जो घुलनशीलता पंप के भाग्य के अच्छे दीर्घकालिक अनुमानों को रोकता है। जबकि वायुमंडल से मानवजनित CO2 का महासागर अवशोषण जलवायु परिवर्तन को कम करने का कार्य करता है, यह महासागर अम्लीकरण का कारण बनता है जिसके बारे में माना जाता है कि समुद्री पारिस्थितिकी प्रणालियों के लिए नकारात्मक परिणाम होंगे। क्षारीयता जैविक शेल्फ पंप महाद्वीपीय शेल्फ पंप महासागर अम्लीकरण थर्मोहलाइन परिसंचरण कुल अकार्बनिक कार्बन संदर्भ जलीय पारिस्थितिकी कार्बन चक्र रासायनिक समुद्र विज्ञान भू-रसायन भी देखें।