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一个十几岁的小姑娘能懂什么? (一) 海水酸化

(2020-05-14 16:25:30) 下一个

昨天有人问一个十几岁的小姑娘能懂什么? 今天浮光掠影地回答这个问题。  Greta Thurnburgh从8岁开始关注暖化, 文末是十五,六岁的时候的演讲。  我们就较一较真,看看她到底(能)懂什么。  

她在不同的演讲中多次提到海水酸化 (比如文末视频的1:15)。  这是一个人们不常提的问题。 但实际上是个科学家很关心的问题。

二氧化碳在大气中的浓度升高,溶于海水。 这其实有两个恶果。  一是因溶于海水的二氧化碳暂时起不到暖化的后果, 滞后了暖化的效应。 注意,这是滞后,而不是消除。  我们还没看到现在释放的二氧化碳带来的所有后果。  等以后温度升高了, 海洋中的储存的二氧化碳释放出来, 会加剧暖化。  

而另一个恶果是海水的酸化,化学方程式如下。 

CO2 (aq) + H2O ? H2CO3 =  HCO3 + H+ = CO32− + 2 H+.

简化一下可以写成: CO2 (aq) + H2O = CO32− + 2 H+.  这也就是初中水平的无机化学知识。不难理解: 反应过后多出来的氢离子在海洋中增加海水的酸性。 

海水酸化会带来什么后果。

1. 破坏珊瑚。 珊瑚的主要成分是碳酸钙, 酸化后碳酸钙溶解度增加,这也是初中无机化学的基本内容。  你要问我们要珊瑚干嘛? (1) 珊瑚是支撑很多旅游业的景点。 (2) 珊瑚是海洋生态圈的一个重要部分, 在维持生态平衡中起到重要的作用 。

2. 破坏其他贝类(原理也是碳酸钙的溶解度)

3. 由于棘皮动物(海参海星)等其他生物对酸碱度敏感度高, 也直接破坏这些生物的生存。

以上只是破坏生态系统的一些典型的例子。  海水酸化本身就会带来海洋一定的生物物种灭绝。   即使你不关心动植物保护, 人类依赖的渔业,农业都依赖生物圈的“服务”。 Ecosystem Services.  破坏生态圈, 破坏生态服务, 到头来最遭殃的是人类的经济与生存环境。

以上是普通初中生非常容易理解的内容, 对稍微好学一点的小学生也不难。所以Greta Thunberg经过七八年的学习懂这些一点也不奇怪。  要问的到应该是, 全世界大人到底有多少懂这个的?

 

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阅读 ()评论 (11)
评论
SwiperTheFox 回复 悄悄话 回复 'XiaoPan_DE' 的评论 :

如果象你前面说地一样只求理解的话, 根本就不用具体计算。 利用化学平衡原理很简单就容易明白了:

就拿第一个平衡: CO2 + H2O = HCO3 (-) + H(+) 举例来说:
根据化学平衡, 在同等气压,温度与盐浓度下: K=[HCO3] [H+] / [CO2] [H2O].
水的浓度浓度变化可以忽略不记, [HCO3]与[H+]的乘积的变化与二氧化碳的变化是一致的。 大气中二氧化碳的浓度增加50%, 严格按照公式推, 在【没有其他因素影响的条件下】[HCO3]和 [H+]应各增加70%。

以上是极为简化的推算。 比如没有考虑大气二氧化碳与水溶二氧化碳, 以及海水里其他的化学平衡。 但是推算结果与30%是同一个数量级的。 而实际测量的结果是PH降低了0.1. 见《科学》文章:
Feely 2008, Evidence for Upwelling of Corrosiv “Acidified” Water onto the Continental Shelf
XiaoPan_DE 回复 悄悄话 你用平衡常数去算一下就知道是咋回事了
SwiperTheFox 回复 悄悄话 回复 'XiaoPan_DE' 的评论 :

我在楼下已经回答过了, 目前PH降了0.1, 即增加了26%的酸度。
再请想象一下, 人类每年往大气中释放200到500亿吨的二氧化碳, 40%溶于海水, 那就是80亿道200亿吨的二氧化碳。

从平衡角度讲, 现在二氧化碳浓度比工业化前多50%, 也从另一个说明不是可以忽略的数量。
XiaoPan_DE 回复 悄悄话 我不能理解海水里那么多盐的情况下,空气中增加的二氧化碳会改变它的酸度多少?毕竟二氧化碳在水中的溶解度不是无限的
SwiperTheFox 回复 悄悄话 回复 'phxonfire' 的评论 :

PH 降了0.1, 酸度增加了30%; 确切计算是26%

Source: https://www.pmel.noaa.gov/co2/story/What+is+Ocean+Acidification%3F
SwiperTheFox 回复 悄悄话 回复 'touchlife' 的评论 :

小姑娘没说她做的是科研, 她倡导大家听科学家的话。 很难想象二十一世纪, 还要个小姑娘来提醒的大家。

她能听懂克学结论就可以了, 比如我并没有真读懂爱因斯坦的论文, 也相信相对论是“正确”的, 敢把导航的任务交给依赖相对论的导航仪。

phxonfire 回复 悄悄话 另外,要卖物理化学知识,先搞明白一个基本变量:浓度!一瓶浓硫酸稀释10000倍,你觉得还能把人脸毁容吗?别动不动就“破坏珊瑚,破坏贝类”。有海水pH值变化的数据吗?pH变化多少会产生破坏?pH在海底的分布图有吗?
phxonfire 回复 悄悄话 没听说过碳酸,还没喝过雪碧吗?这么低能的问题也好意思拿出来问:“全世界大人到底有多少懂这个的”?我倒!
touchlife 回复 悄悄话 知道化学方程式和几个名词,并不代表真正懂得它们之间的联系,或者是否有联系。

如果科学研究这么容易,那还要博士博士后干什么,就让中学生做好了。
SwiperTheFox 回复 悄悄话 回复 'BeThereDoIt' 的评论 :

谢谢提供资料,学习了
BeThereDoIt 回复 悄悄话 海水酸化是一个刚出现近十年的相当新的课题 仍待多方研究调查探讨 请到以下链接查看概略:
https://www.whoi.edu/wp-content/uploads/2019/04/OA-FAQ-Chinese_60806.pdf
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