تحمض المحيط

الخطوة 1: فهم التفاعلات الكيميائية الأساسية. عند زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، يذوب في مياه المحيط مكونًا حمض الكربونيك (H₂CO₃) وفقًا للمعادلة: CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃. يتفكك حمض الكربونيك سريعًا إلى أيونات الهيدروجين (H⁺) وأيونات البيكربونات (HCO₃⁻)، مما يزيد من حموضة الماء (ينخفاض pH). تعتمد سرعة هذه العملية على درجة حرارة الماء: فكلما ارتفعت درجة الحرارة، قلت ذوبانية CO₂، لكن زيادة درجة الحرارة تزيد من معدل التفاعلات الكيميائية. يجب إدخال قيمتين: تركيز CO₂ الجوي (ppm) ودرجة حرارة الماء (°C).

الخطوة 2: حساب تركيز ثاني أكسيد الكربون المذاب. باستخدام قانون هنري، نحسب التركيز المذاب [CO₂(aq)] = KH × pCO₂، حيث KH هو ثابت هنري الذي يعتمد على درجة الحرارة. عند 25°C، KH ≈ 0.034 mol/L·atm. لكن معادلات أكثر دقة تستخدم معاملات فان هوف. بعد إدخال CO₂ الجوي (تحويل ppm إلى ضغط جوي: 1 ppm = 10⁻⁶ atm)، نحسب [CO₂(aq)] بالوحدة mol/L.

الخطوة 3: حساب تركيز أيونات الهيدروجين. يتفاعل CO₂ المذاب مع الماء ليكون H₂CO₃، ثم يتفكك إلى H⁺ و HCO₃⁻. باستخدام ثوابت التوازن (K₁ و K₂) لتفاعلات الكربونات، يمكن حساب [H⁺] بدقة. في نموذج مبسط، نستخدم معادلة: [H⁺] = √(K₁ × [CO₂(aq)] + Kw)، حيث K₁ ≈ 4.3×10⁻⁷ عند 25°C، و Kw = 1×10⁻¹⁴. لكن النموذج المتقدم يتضمن أيضًا تأثير القلوية الكلية.