海水への炭酸ガスの吸収速度は真水に比べてなぜ大幅に減少するのか?

为什么海水中二氧化碳气体的吸收率比淡水中显着降低？

基本信息

批准号：
08875144
负责人：
小森悟
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至 1997
项目状态：
已结题

项目摘要

大気・海洋間での炭酸ガスの移動速度を正確に評価することが大気・海洋間での炭素収支を正確に見積もるうえで極めて重要である。しかし、現実の大気・海洋間での炭酸ガスの移動速度の評価に真水を用いた風波水槽実験から得られた炭酸ガスの液側物質移動係数に関する知見が使用されており、その信頼性が疑問視されている。つまり、風波水槽実験では真水が使用されているにも関わらず物質移動係数は海水の場合もほとんど変化ないとして風波水槽実験で得られた関係がそのまま海水つまり海洋に適用され大気・海洋間での炭酸ガスの移動速度が評価されている。しかし、海洋のように乱流状態で流れる液側への炭酸ガスの吸収あるいは放散を考える場合、物質移動係数はほんとうに真水の場合と海水の場合とで変わりがないのだろうか?本研究の目的はこの疑問に答えることであり、風波水槽および振動格子乱流水槽を用いた炭酸ガスの乱流状態にある海水、食塩水および真水への吸収実験を行うことにより移動速度を評価した。その結果、海水、食塩水の場合の移動速度は本研究者らのこれまでの結果と同様に半減するが、その原因は気液界面に存在する極微量の表面活性物質の存在と電解質(塩化ナトリウム)による分子拡散の変化による複合的効果にあると推定するに至った。また、一般的な自然海水の汚れが移動速度に大きく影響するとする従来の通説を完全に覆す結果を得た。しかし、気液界面に存在する活性物質の成分が何であるのかの解明とその存在の実験的実証を行うまでには至らず、実験的な分析手法の開発をも含めたこの活性物質の解明と実証がむしろ本萌芽的研究から発展させるべき極めて興味深い将来の研究課題として提案されるに至った。

准确地评估大气和海洋之间二氧化碳的运动速度对于准确估计大气与海洋之间的碳平衡非常重要。但是，使用淡水从风和波罐实验获得的液体侧传质系数的知识，以评估实际大气和海洋之间二氧化碳气体的运动速度，并且正在使用其可靠性。换句话说，尽管在风和波罐实验中使用了淡水，但即使在海水的情况下，传质系数也几乎没有变化，并且在风和波罐实验中获得的关系直接应用于海水，即海洋，海洋的速度，二氧化碳气体转移的速度和海洋之间的二氧化碳气体转移速度也得到了评估。但是，在考虑将二氧化碳吸收或耗散到以湍流状态（例如海洋）流入的液体侧的吸收或耗散时，传质系数与淡水和海水的质量转移系数确实相同吗？这项研究的目的是回答这个问题，并通过使用风和振动晶格湍流罐中的海水，盐水和淡水进行吸收速度来评估运动速度。结果，在研究人员的先前结果中，海水和盐水的运动速度降低了一半，但据估计，原因是存在于气体液体界面处的非常少量的表面活性物质的复杂作用以及由电解质引起的分子扩散的变化（氯化钠）。此外，结果完全推翻了传统的观点，即一般天然海水染色极大地影响运动速度。但是，不可能澄清气体液体界面上存在什么活性物质，并在实验中证明其存在，并澄清和证明活性物质，包括开发实验性分析方法，作为一个非常有趣的未来研究主题，可以从这项新兴的研究中开发出来。