karbonatsystemet

Karbonatsystemet er betegnelsen for kjemien som beskriver hvordan inorganisk karbon opptrer som ulike arter i vann. I hav og ferskvann består det av fire hovedarter: løst karbondioksid (CO2(aq)) og kolsyre (H2CO3), bikarbonat (HCO3−) og karbonat (CO3^2−). Til sammen utgjør disse artene det totale inorganiske karboninnholdet i vannet (DIC). CO2 løses i vann og reagerer med vannmolekyler for å danne H2CO3, som dissocierer til H+ og HCO3−, og videre til H+ og CO3^2−. Alkalinitet (TA) beskriver vannets kapasitet til å nøytralisere syrer og består av bidrag fra HCO3−, CO3^2−, OH− og andre komponenter.

Karbonatsystemet er et av naturens viktigste buffersystemer, som opprettholder forholdet mellom pH og mengden oppløst karbon. Fordelingen mellom artene avhenger av pH: ved lavt pH dominerer CO2(aq) og H2CO3, ved mellomliggende pH dominerer HCO3−, og ved høyt pH dominerer CO3^2−. Temperatur og salinitet påvirker også likevekten og dermed artenes relative konsentrasjoner.

I marine miljøer gir karbonatsystemet en betydelig bufferkapasitet som påvirker dyrenes evne til å bygge kalk, og det knytter pH og karbonatkonsentrasjon til havets metningsgrad for kalsiumkarbonat. Økende atmosfærisk CO2 fører til mer CO2 i sjøvannet, høyere surhet og lavere konsentrasjon av CO3^2−, noe som senker metningsgraden for CaCO3 og utfordrer kalkifikasjon hos koraller og andre kalkrike organismer.

Forskning måler ofte pH, alkalinitet og DIC for å beregne artenes fordeling og for å modellere karbonets oppførsel i havet. Et sentralt begrep er metningsgraden Omega (Ω) for CaCO3, som angir forholdet mellom tilgjengelig kalsium- og karbonat-ioner og dets løselighetsprodukt.