कुल अकार्बनिक कार्बन

कुल अकार्बनिक कार्बन (C_T या टीआईसी) अकार्बनिक कार्बन प्रजातियों का योग है।

कार्बन रासायनिक यौगिकों को उनकी संरचना के आधार पर या तो कार्बनिक या अकार्बनिक, और भंग या कण के रूप में अलग किया जा सकता है। कार्बनिक कार्बन प्रोटीन, लिपिड, कार्बोहाइड्रेट और न्यूक्लिक अम्ल जैसे कार्बनिक यौगिकों के प्रमुख घटकों की रीढ़ बनाता है। अकार्बनिक कार्बन मुख्य रूप से कार्बन डाईऑक्साइड (CO₂), कार्बोनिक एसिड (H₂CO₃), बाइकार्बोनेट (HCO−3) और कार्बोनेट (CO2−3) जैसे सरल यौगिकों में पाया जाता है।

सिंहावलोकन

जलीय अकार्बनिक कार्बन प्रणाली पानी में कार्बन डाइऑक्साइड के विभिन्न आयनिक, घुलित, ठोस और/या गैसीय रूपों से बनी है। इन प्रजातियों में कार्बन डाइऑक्साइड, कार्बोनिक एसिड, बाइकार्बोनेट आयन, कार्बोनेट, कैल्शियम कार्बोनेट, मैग्नीशियम कार्बोनेट और अन्य सम्मिलित हैं। पानी के शरीर में प्रत्येक प्रजाति की सापेक्ष मात्रा तापमान और लवणता सहित भौतिक चर पर निर्भर करती है, साथ ही पीएच और गैस आंशिक दबाव जैसे रासायनिक चर। क्षारीयता और भंग (या कुल) अकार्बनिक कार्बन जैसे चर आगे द्रव्यमान और आवेश संतुलन को परिभाषित करते हैं जो प्रणाली की कुल स्थिति को बाधित करता है।

चार केंद्रीय अकार्बनिक कार्बन प्रणाली पैरामीटर (पीएच, क्षारीयता, भंग अकार्बनिक कार्बन, कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दबाव) में से किन्हीं दो को देखते हुए शेष समीकरणों की प्रणाली को हल करके प्राप्त किया जा सकता है जो रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी के सिद्धांतों का पालन करता है।

20वीं शताब्दी के अधिकांश समय के लिए, समुद्री और मीठे पानी की प्रणालियों में रासायनिक संतुलन की गणना विभिन्न सम्मेलनों के अनुसार की गई, जिसके कारण प्रयोगशालाओं की गणनाओं और सीमित वैज्ञानिक पुनरुत्पादन के बीच विसंगतियां उत्पन्न हुईं। 1998 से, सीओ2एसवाईएस नामक सॉफ़्टवेयर प्रोग्रामों के परिवार का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। यह सॉफ्टवेयर जल अकार्बनिक कार्बन प्रजातियों और मापदंडों के लिए रासायनिक संतुलन की गणना करता है। उनका मुख्य कार्य प्रणाली के विभिन्न रासायनिक गुणों की गणना करने के लिए चार केंद्रीय अकार्बनिक कार्बन प्रणाली पैरामीटर (पीएच, क्षारीयता, भंग अकार्बनिक कार्बन, और कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दबाव) में से किसी दो का उपयोग करना है। प्राकृतिक जल में रासायनिक संतुलन को समझने और भविष्यवाणी करने के लिए समुद्र विज्ञानी और लिम्नोलॉजिस्ट द्वारा कार्यक्रमों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

अकार्बनिक कार्बन प्रजातियां

कार्बन को चार अलग-अलग पूलों में विभाजित किया जाता है, जो इस आधार पर होता है कि यह जैविक है या अकार्बनिक है, और क्या यह भंग है या कण है। प्रत्येक तीर से जुड़ी प्रक्रियाएं कार्बन के जलाशय से दूसरे जलाशय में स्थानांतरण से जुड़े परिवर्तन का वर्णन करती हैं।

अकार्बनिक कार्बन प्रजातियों में कार्बन डाइऑक्साइड, कार्बोनिक एसिड, बाइकार्बोनेट आयन और कार्बोनेट सम्मिलित हैं। यह कार्बन डाइऑक्साइड और कार्बोनिक एसिड को एक साथ CO₂* के रूप में व्यक्त करने की प्रथा है। प्राकृतिक जलीय प्रणालियों, और कार्बन डाइऑक्साइड प्रवाह अनुमानों के पीएच से संबंधित मापन करते समय C_T प्रमुख पैरामीटर है।

$C_{T}={\ce {[CO2^{\star }]{}+[HCO3^{-}]{}+[CO3^{2-}]}}$

जहाँ,

• C_T कुल अकार्बनिक कार्बन है।
• [CO₂*] कार्बन डाइऑक्साइड और कार्बोनिक एसिड सांद्रता का योग ([CO₂*] = [CO₂] + [H₂CO₃]) है।
• [HCO−3] बाइकार्बोनेट सांद्रता है।
• [CO2−3] कार्बोनेट सांद्रता है।

इन प्रजातियों में से प्रत्येक निम्नलिखित पीएच-संचालित रासायनिक संतुलन से संबंधित हैं:

${\ce {CO2 + H2O <=> H2CO3 <=> H+ + HCO3- <=> 2 H+ + CO3^2-}}$

डीआईसी की विभिन्न प्रजातियों की सांद्रता (और कौन सी प्रजाति प्रमुख है) समाधान के पीएच पर निर्भर करती है, जैसा कि जेरम प्लॉट द्वारा दिखाया गया है।

कुल अकार्बनिक कार्बन को सामान्यतः नमूने के अम्लीकरण द्वारा मापा जाता है, जो रासायनिक संतुलन को CO₂ संचालित करता है। यस गैस को तब घोल से निकाला जाता है और फँसाया जाता है, और फंसी हुई मात्रा को सामान्यतः इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा मापा जाता है।

समुद्री कार्बन

कार्बन प्रकारों के बीच संबंध

समुद्री कार्बन को आगे कण और घुले हुए चरणों में अलग किया जाता है। इन पूलों को परिचालन रूप से भौतिक पृथक्करण द्वारा परिभाषित किया गया है - घुलित कार्बन 0.2 μm फिल्टर से होकर निकलता है, और कण कार्बन नहीं करता है।

महासागरों में पाए जाने वाले दो मुख्य प्रकार के अकार्बनिक कार्बन हैं:

• घुलित अकार्बनिक कार्बन (डीआईसी) बाइकार्बोनेट (HCO⁻
  ₃), कार्बोनेट (CO²⁻
  ₃) और कार्बन डाइऑक्साइड (भंग CO₂ और कार्बोनिक एसिड H₂CO₃ दोनों सहित) से बना है। CaCO₃ (जैविक या अजैविक रूप से) की वर्षा के माध्यम से डीआईसी को कण अकार्बनिक कार्बन (पीआईसी) में परिवर्तित किया जा सकता है। डीआईसी को प्रकाश संश्लेषण और केमोऑटोट्रॉफी (प्राथमिक उत्पादन) के माध्यम से कण कार्बनिक कार्बन (पीओसी) में भी परिवर्तित किया जा सकता है। डीआईसी गहराई के साथ बढ़ता है क्योंकि कार्बनिक कार्बन कण डूबते हैं और सांस लेते हैं। डीआईसी बढ़ने पर मुक्त ऑक्सीजन कम हो जाती है क्योंकि एरोबिक श्वसन के समय ऑक्सीजन का उपभोग होता है।
• कण अकार्बनिक कार्बन (पीआईसी) समुद्र में पाए जाने वाले अकार्बनिक कार्बन का दूसरा रूप है। अधिकांश पीआईसी CaCO₃ है; जो विभिन्न समुद्री जीवों के गोले बनाता है, लेकिन सफेद घटनाओं में भी बन सकता है। समुद्री मछली भी ऑस्मोरग्यूलेशन के समय कैल्शियम कार्बोनेट का उत्सर्जन करती हैं।

समुद्र में कुछ अकार्बनिक कार्बन प्रजातियां, जैसे बाइकार्बोनेट और कार्बोनेट, क्षारीयता के लिए प्रमुख योगदानकर्ता हैं, प्राकृतिक महासागर बफर जो अम्लता (या पीएच) में भारी परिवर्तन को रोकता है। समुद्री कार्बन चक्र कुछ रासायनिक यौगिकों की प्रतिक्रिया और विघटन दर को भी प्रभावित करता है, वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा और पृथ्वी के तापमान को नियंत्रित करता है।