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海洋水柱碳封存(海水中碳的存在形式)

来源:www.shuishangwuliu.com   时间:2023-06-12 06:40   点击:264  编辑:jing 手机版

1. 海水中碳的存在形式

海水的化学成分

海水是一种非常复杂的多组分水溶液。海水中各种元素都以一定的物理化学形态存在。在海水中铜的存在形式较为复杂,大部分是有机络合物形式存在的。在自由离子中仅有一小部分以二价正离子形式存在大部分都是以负离子络合物出现。所以自由铜离子仅占全部溶解铜的一小部分。海水中有含量极为丰富的钠,但其化学行为非常简单,它几乎全部以Na+离子形式存在。

海水中的溶解有机物十分复杂,主要是一种叫做“海洋腐殖质”的物质,它的性质与土壤中植被分解生成的腐殖酸和富敏酸类似。海洋腐殖质的分子结构还没有完全确定,但是它与金属能形成强络合物。

海水中的成分可以划分为五类:

1.主要成分(大量、常量元素):指海水中浓度大于1×106mg/kg的成分。属于此类的有阳离子Na+,K+,Ca2+,Mg2+和Sr2+五种,阴离子有Cl¯,SO42¯,Br¯,HCO3¯(CO32¯),F¯五种,还有以分子形式存在的H3BO3,其总和占海水盐分的99.9%。所以称为主要成分。

由于这些成分在海水中的含量较大,各成分的浓度比例近似恒定,生物活动和总盐度变化对其影响都不大,所以称为保守元素。

海水中的Si含量有时也大于1mg/kg,但是由于其浓度受生物活动影响较大,性质不稳定,属于非保守元素,因此讨论主要成分时不包括Si。

2.溶于海水的气体成分,如氧、氮及惰性气体等。

3.营养元素(营养盐、生源要素):主要是与海洋植物生长有关的要素,通常是指N、P及Si等。这些要素在海水中的含量经常受到植物活动的影响,其含量很低时,会限制植物的正常生长,所以这些要素对生物有重要意义。

4.微量元素:在海水中含量很低,但又不属于营养元素者。

5.海水中的有机物质:如氨基酸、腐殖质、叶绿素等

海水的主要成份

海水中溶解有各种盐分,海水盐分的成因是一个复杂的问题,与地球的起源、海洋的形成及演变过程有关。一般认为盐分主要来源于地壳岩石风华产物及火山喷出物。另外,全球的河流每年向海洋输送5.5×1015g溶解盐,这也是海水盐分来源之一。从其来源看,海水中似乎应该含有地球上的所有元素,但是,由于分析水平所限,目前已经测定的仅有80多种。现将其中重要的一些元素列于下表。

海水中最重要的溶解元素的化学形态和浓度

元素

平均浓度

单位(每kg海水)

元素

平均浓度

单位(每kg海水)

Li

174

μg

Fe

55

ng

B

4.5

mg

Ni

0.50

μg

C

27.6

mg

Cu

0.25

μg

N

420

μg

Zn

0.40

μg

F

1.3

mg

As

1.7

μg

Na

10.77

g

Br

67

mg

Mg

1.29

g

Rb

120

μg

Al

540

ng

Sr

7.9

mg

Si

2.8

mg

Cd

80

ng

P

70

μg

I

50

ng

S

0.904

g

Cs

0.29

μg

Cl

19.354

g

Ba

14

μg

K

0.399

g

Hg

1

ng

Ca

0.412

g

Pb

2

ng

Mn

14

ng

U

3.3

μg

表中较高浓度的组分基本上代表了其在海水中的平均浓度,一些低含量成分由于测定困难,测定过的样本不多,难以代表其平均浓度。许多感兴趣的金属在海水中含量极低,只有用灵敏的测试仪器和技术并避免样品采集和分析过程中的污染才能够测定。

2. 海水中的碳循环

海洋循环主要指海洋中的物质和热量的循环流动,其主要形态可分为海上内循环和海陆间循环。海上内循环指海洋面上的水蒸发成水汽,进入大气后在海洋上空凝结,形成降水又回到海洋的局部水分交换过程。海陆间循环则包括海洋表面的水经过蒸发变成水汽,水汽上升到空中随气流运行,被输送到大陆上空,其中一部分在适当条件下凝结,形成降水。降落到地面的水,一部分沿地面流动,形成地表径流;一部分渗入地下形成地下径流。二者经过江河汇集,最后又回到海洋。

3. 海洋中碳的存在形式

海洋碳循环可以分为三个方面。

第一方面是“碳酸盐泵”,就是大气中的CO2气体被海洋吸收,并在海洋中以碳酸盐的形式存在;

第二方面是“物理泵”,即混合层发展过程和陆架上升流输入,它与海洋环流密切相关;

第三方面是“生物泵”,即生物净固碳输出,

4. 海水表面水的碳含量

海水的平均盐度是35‰,一升海水有约35公克的盐溶于其中。

已被发现海水化学物质及元素有92种,其中11种(氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、锶、硼、碳、氟)占海水溶解物质总量的99.8%,其它含量甚微;目前可以从海水中提取60多种化学物质。

世界海水的盐度大约为35psu(35‰),这意味着平均每一升海水中就含有35克的盐(大部分是氯化钠)溶解其中。高于人体溶质度级别(现代生物的体液类似远古海洋的浓度,大约为0.9%),非直接饮用水来源。

5. 利用海水进行碳储存

地球上还有三个碳库:大气圈库、水圈和生物库。

地球上最大的两个碳库是岩石圈和化石燃料,含碳量约占地球上碳总量的99.9%。这两个库中的碳活动缓慢,实际上起着贮存库的作用。地球上还有三个碳库:大气圈库、水圈库和生物库。

6. 海水中碳的主要存在形式

海水是含有一定数量的无机质和有机质的溶液,主要溶解有氮、氧和二氧化碳等气体物质,以氯化物为主的各种盐类,以及其他多种化学元素。在为数众多的溶解于海水的元素中,氯化物和硫酸盐含量约占盐类总含量的99%,其中氯化钠、氯化镁等氯化物则占4/5以上。氯化钠味道发咸,氯化镁和硫酸镁味道发苦,所以海水不仅有咸味,也有苦味。

全世界的海水里到底含有多少盐类呢?如果把它们全部提取出来,那是非常惊人的。据科学家计算,全球海水中盐类总含量约5亿亿吨。这个数字有多大呢?打个比方,如果把海水全部蒸发掉,整个大洋底部将平均有60米厚的盐层,如果把这么多盐类均匀地铺在地球表面,则有45米厚;如果把它们全部倒入北冰洋,不仅可以将北冰洋填平,而且会在洋面上堆起500米高的盐层;如果把它们堆积到印度半岛上,盐层的高度甚至可以把世界第一高峰——珠穆朗玛峰完全埋没。

7. 海水碳源

1、鱼几乎对所有农药都很敏感,鱼塘中严禁投放所有农药。下面这些农药产品对鱼致死率特别高。

2、鱼藤精,鱼藤精只损害鱼的神经系统,但是对人无毒。鱼藤精,又名鱼藤氰、鱼藤酮、毒鱼藤,是由鱼藤属和梭果豆属植物根部经细磨和提取而得的一种杀虫剂,其主要成分是鱼藤酮,杀虫力强,农业上用于防治棉花、果树、蔬菜、烟草、桑、茶树等的多种害虫。

3、含氯的消毒剂。可能很多人养鱼养蝎的时候,都会喜欢在里面放一些消毒剂,认为这样就会有利于江河里的一些细菌之类的杀死,但是如果这种消毒剂使用过量的话,就会造成河里的鱼虾死亡,而且在一些水质比较肥沃的地方,也就是营养物质比较多的,可能会因此造成缺氧,这样也容易造成鱼类的大量死亡,所以使用这种含氯的消毒剂,一定要注意把握量,千万不能过量。

4、杀虫药。尤其是在一些农村的池塘里面没到,春季的时候很多农户都喜欢用杀虫药来喷撒地里的庄稼,这样能够杀死虫子,像是一些菊酯类的杀虫药,但是这种毒药其实不光对宠物危害很大,对鱼类也是比较大的。

8. 海水碳汇

湿地退化将使生态系统服务功能下降或丧失。从湿地丧失与退化对区域农业和社会经济发展的影响分析,其主要危害有以下方面:

01 加剧了洪涝与干旱灾害

湖泊湿地因围垦和泥沙淤积,调蓄湖面大大萎缩,调蓄功能下降,导致洪涝灾害加剧。沼泽的草根层和泥炭层,持水能力大,有“生物贮水库”之称,但由于大面积开垦沼泽,三江平原蓄水和均化洪水的功能被削弱,加大了洪涝灾害造成的损失。

02 湿地污染加剧了水资源短缺,给工农业生产带来巨大损失。

我国的水资源总量虽较大,河川径流量达27115亿立方米,但因人口众多,耕地面积大,因此,人均占有水量仅相当于世界人均水量的26%。 农业增产在很大程度上与发展灌溉有关,而增加有效灌溉面积又受制于水资源。湿地的水质污染,使许多河段和湖泊沦为劣V类水质,丧失了使用功能,形成了水量越少、水污染越重的恶性循环,加剧了水资源紧缺状况。

3,湿地萎缩使渔业资源受损

渔业是大农业的重要部门,长江中下游是我国淡水渔业生产基地,但围垦、污染和江湖阻隔破坏了湖泊的生态环境,直接影响水产资源的自然增殖,导致渔业资源衰退。水生植物是湖泊湿地生态系统的初级生产者,在维持湖泊生态系统健康发展中有重要作用。围垦不仅直接导致菱、莲、芡、苇等水生经济植物分布面积骤减,同时也使鱼类赖以繁衍的空间缩减。

4,土壤侵蚀和海岸侵蚀加剧

 湿地植被的破坏导致土壤侵蚀加剧,土地生产力下降。 三江平原沼泽在开垦过程中,平原区的岛状林几乎被砍伐殆尽,加上沼泽、草甸植被的破坏,风行无阻,风蚀日益加剧,平原区约有近百万公顷农田遭受风蚀危害。在松花江以北的窠北、绥滨地区,植被破坏后还出现局部沙化。

海岸侵蚀是我国滨海湿地区存在较为普遍的问题。植被破坏、开采砂石和矿物,以及受台风、潮流的袭击是造成海岸侵蚀的主要因素。 在沙质海岸区,采挖建筑用沙已使许多沙质海岸遭受破坏,海岸侵蚀加剧。一些沿海湿地的破坏使许多沿海城镇严重地受到海水的侵蚀和渗透,海水对淡水系统的影响直接威胁着当地的淡水资源,尤其是地下水超采导致海水大范围倒灌。

9. 海水碳源的作用是什么

可再生的常规清洁能源包括:

1、太阳能。太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它的资源丰富,既可免费使用,又 无需运输, 对环境没有任何污染。

2、地热能。地热能是来自地球深处的可再生热能, 它起源於地球的熔融岩浆和放射性物 质的衰变, 其利用可分成地热发电和直接利用两大类。如果热量提取的速度不超 过补充的速度,那麼地热能便是可再生的。不过,地热能的分布相对来说比较分散,开发难度较大。

3、风能。风能是一种有巨大发展潜力的无污染可再生能源,特别是对沿海岛屿,交通不便的边远山区, 地广人稀的草原牧场,以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆, 作为解决生产和生活能源的一种可靠途途径。

4、海洋能。海洋能指依附在海水中的可再生能源,海洋通过各种物理过程接收、储存和 散能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在於海洋之 中。 利用技术:潮汐能发电、波浪发电、海水温差能发电、盐差能发电、海流发电 。  

5、生物能。生物质是指由光合作用而产生的各种有机体, 生物能是太阳能以化学能形式 贮存在生物中的一种能量形式,一种以生物质为载体的能量,它直接或间接地来 源於植物的光合作用。在各种可再生能源中,生物质是独特的,它是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。

6、氢能。氢能是一种二次能源, 因为它是通过一定的方法利用其他能源制取的,而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采,这种能源总有枯竭的一天,而氢能若能从中生产,则可望能抒解能源危机的警戒。

10. 海洋 碳中和

包括以下方面:

1. 降低化石能源使用:包括推广清洁能源,提高能源利用效率,推广节能措施等。

例:美国加州政府采取了多项措施,如推广太阳能电池板、电动汽车等,以减少化石燃料的使用。

2. 推广可持续发展:包括生态修复、森林保护等,以吸纳二氧化碳并提高自然环境质量。

例:印度政府在国家养护计划中推广植树造林、湿地保护等措施,增加森林覆盖率和生态系统多样性。

3. 技术创新:包括碳捕获、碳封存、转化利用等技术的研发和应用。

例:日本东京海洋大学研发了一种利用海藻生产生物燃料的技术,有效减少了化石能源的使用。

综上,碳中和是一个复杂的系统工程,需要通过多种措施来共同实现,包括降低能源使用、推行可持续发展和开发新技术等方面。

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