Solubility pump
سمندری بائیو جیو کیمسٹری میں، گھلنشیل پمپ ایک فزیکو کیمیائی عمل ہے جو کاربن کو تحلیل شدہ غیر نامیاتی کاربن (ڈی آئی سی) کے طور پر سمندر کی سطح سے اس کے اندرونی حصے میں منتقل کرتا ہے۔ جائزہ گھلنشیل پمپ سمندر میں دو عملوں کے اتفاق سے چلتا ہے: کاربن ڈائی آکسائیڈ کی گھلنشیلتا سمندری پانی کے درجہ حرارت کا ایک مضبوط الٹا فعل ہے (یعنی۔ ٹھنڈے پانی میں گھلنشیلتا زیادہ ہوتی ہے) تھرمو ہیلائن گردش اونچے عرض البلد پر گہرے پانی کی تشکیل سے چلتی ہے جہاں سمندری پانی عام طور پر ٹھنڈا اور گھنے ہوتا ہے۔ چونکہ گہرا پانی (یعنی سمندر کے اندرونی حصے میں سمندری پانی) اسی سطح کے حالات میں بنتا ہے جو کاربن ڈائی آکسائیڈ کی گھلنشیلتا کو فروغ دیتا ہے، اس میں تحلیل شدہ غیر نامیاتی کاربن کا ارتکاز اوسط سطح کے ارتکاز سے توقع سے زیادہ ہوتا ہے۔ نتیجتا، یہ دونوں عمل ماحول سے کاربن کو سمندر کے اندرونی حصے میں پمپ کرنے کے لیے مل کر کام کرتے ہیں۔ اس کا ایک نتیجہ یہ ہے کہ جب گہرا پانی گرم، استوائی عرض البلد میں اوپر اٹھتا ہے، تو یہ گیس کی گھلنشیلتا میں کمی کی وجہ سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو فضا میں مضبوطی سے خارج کر دیتا ہے۔ گھلنشیل پمپ میں ایک حیاتیاتی ہم منصب ہوتا ہے جسے حیاتیاتی پمپ کہا جاتا ہے۔ دونوں پمپوں کے جائزہ کے لیے، دیکھیں ریوین اور فالکوسکی (1999)۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ کی گھلنشیلتا کاربن ڈائی آکسائیڈ، دیگر گیسوں کی طرح، پانی میں گھلنشیل ہے۔ تاہم، بہت سی دوسری گیسوں (مثال کے طور پر آکسیجن) کے برعکس، یہ پانی کے ساتھ تعامل کرتا ہے اور کئی آئنک اور غیر آئنک پرجاتیوں (اجتماعی طور پر تحلیل شدہ غیر نامیاتی کاربن، یا ڈی آئی سی کے نام سے جانا جاتا ہے) کا توازن بناتا ہے۔ یہ تحلیل شدہ آزاد کاربن ڈائی آکسائیڈ (CO2 (aq))، کاربونک ایسڈ (H2CO3)، بائی کاربونیٹ (HCO3−) اور کاربونیٹ (CO32−) ہیں، اور وہ پانی کے ساتھ اس طرح تعامل کرتے ہیں: ان کاربونیٹ پرجاتیوں کا توازن (جو بالآخر کاربن ڈائی آکسائیڈ کی گھلنشیلتا کو متاثر کرتا ہے)، پی ایچ جیسے عوامل پر منحصر ہے، جیسا کہ بیجرم پلاٹ میں دکھایا گیا ہے۔ سمندری پانی میں یہ متعدد مثبت (مثال کے طور پر) چارج بیلنس کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے۔ Na +، K +، Mg2 +، Ca2 +) اور منفی (جیسے۔ CO32− خود، Cl−، SO42−، Br−) آئن۔ عام طور پر، ان پرجاتیوں کا توازن خالص مثبت چارج چھوڑتا ہے۔ کاربونیٹ نظام کے حوالے سے، یہ اضافی مثبت چارج کاربونیٹ پرجاتیوں کے توازن کو معاوضہ کے لیے منفی آئنوں کی طرف منتقل کرتا ہے۔ جس کے نتیجے میں آزاد کاربن ڈائی آکسائیڈ اور کاربونک ایسڈ پرجاتیوں کا ارتکاز کم ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں توازن بحال کرنے کے لیے ماحول سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کا سمندری جذب ہوتا ہے۔ اس طرح، مثبت چارج کا عدم توازن جتنا زیادہ ہوگا، کاربن ڈائی آکسائیڈ کی گھلنشیلتا اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ کاربونیٹ کیمسٹری کے لحاظ سے، اس عدم توازن کو الکلینیٹی کہا جاتا ہے۔ پیمائش کے لحاظ سے، چار بنیادی پیرامیٹرز کلیدی اہمیت کے حامل ہیں: کل غیر نامیاتی کاربن (ٹی آئی سی، ٹی یا سی ٹی)، کل الکلینیٹی (ٹی اے ایل کے یا اے ٹی)، پی ایچ، اور پی سی او 2۔ ان میں سے کسی بھی دو پیرامیٹرز کی پیمائش پی ایچ پر منحصر انواع (بشمول مذکورہ بالا انواع) کی ایک وسیع رینج کے تعین کی اجازت دیتی ہے۔ اس توازن کو کئی طریقوں سے تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، کاربن ڈائی آکسائیڈ کا ہوا سمندر بہاؤ، سی اے سی او 3 کا تحلیل/بارش، یا حیاتیاتی سرگرمی جیسے فوٹو سنتھیسز/ریسپریشن۔ ان میں سے ہر ایک کے چار بنیادی پیرامیٹرز میں سے ہر ایک پر مختلف اثرات ہوتے ہیں، اور مل کر وہ عالمی چکروں پر مضبوط اثرات مرتب کرتے ہیں۔ کسی بھی کیمیائی عمل کے دوران سمندروں کا خالص اور مقامی چارج غیر جانبدار رہتا ہے۔ اینتھروپوجینک تبدیلیاں جیواشم ایندھن کے دہن، زمین کے استعمال میں تبدیلیاں، اور سیمنٹ کی پیداوار ماحول میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کے بہاؤ کا باعث بنی ہیں۔ فی الحال، خیال کیا جاتا ہے کہ تقریبا ایک تہائی (تقریبا 2 گیگاٹن کاربن فی سال) کاربن ڈائی آکسائیڈ کا اینتھروپوجینک اخراج سمندر میں داخل ہو رہا ہے۔ گھلنشیل پمپ اس بہاؤ کو چلانے والا بنیادی طریقہ کار ہے، جس کے نتیجے میں اینتھروپوجینک CO2 گہرے پانی کی تشکیل (خاص طور پر شمالی بحر اوقیانوس) کے اعلی عرض البلد مقامات کے ذریعے سمندر کے اندرونی حصے تک پہنچ رہا ہے۔ بالآخر، انسانی سرگرمیوں سے خارج ہونے والی زیادہ تر کاربن ڈائی آکسائیڈ سمندر میں تحلیل ہو جائے گی، تاہم مستقبل میں سمندر اسے کس شرح سے اٹھائے گا اس کا یقین کم ہے۔ 21 ویں صدی کے آخر تک کاربن سائیکل کے مطالعے میں، کاکس اور دیگر۔ (2000) نے پیش گوئی کی کہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اضافے کی شرح 2100 تک ہر سال 5 گیگاٹن کاربن کی زیادہ سے زیادہ شرح سے جمع ہونا شروع ہو جائے گی۔ یہ جزوی طور پر سمندری پانی کے کاربونیٹ نظام میں غیر لکیری کی وجہ سے تھا، بلکہ آب و ہوا کی تبدیلی کی وجہ سے بھی تھا۔ سمندر کی گرمی سمندری پانی میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کی گھلنشیلتا کو کم کرتی ہے، جس سے اخراج پر سمندر کا ردعمل کم ہوتا ہے۔ وارمنگ سمندری سطح بندی کو بڑھانے کا بھی کام کرتی ہے، جو سطح سمندر کو گہرے پانیوں سے الگ کرتی ہے۔ مزید برآں، سمندر کی تھرمو ہیلائن گردش میں تبدیلیاں (خاص طور پر سست) گہرے سمندر میں تحلیل شدہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کی نقل و حمل کو کم کرنے کا کام کر سکتی ہیں۔ تاہم، ان عملوں کی شدت اب بھی غیر یقینی ہے، جو گھلنشیل پمپ کی قسمت کے اچھے طویل مدتی تخمینوں کو روکتی ہے۔ اگرچہ ماحول سے اینتھروپوجینک CO2 کا سمندری جذب آب و ہوا کی تبدیلی کو کم کرنے کا کام کرتا ہے، لیکن یہ سمندری تیزابیت کا سبب بنتا ہے جس کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ اس کے سمندری ماحولیاتی نظام کے لیے منفی نتائج برآمد ہوں گے۔ الکلینیٹی حیاتیاتی شیلف پمپ کانٹینینٹل شیلف پمپ اوقیانوس ایسڈیفیکیشن تھرموہلائن سرکولیشن کل غیر نامیاتی کاربن حوالہ جات آبی ماحولیات کاربن سائیکل کیمیائی سمندر نگاری جیو کیمسٹری بھی دیکھیں۔