Структура глин

Структура глин характеризуется тем, что атомы кислорода на свободных углах полиэдров несут ненасыщенные отрицательные заряды, притягивающие положительно заряженные ионы. В связи с тем, что океан очень богат иономами Na (NA+), последние занимают солиднейшую часть углов глинистых полиэдров. В то время как избыточные водородные ионы вступают в контакт с глинами, они скоро замещают ионы Na, предоставляя им «плыть по воле волн». Масштабы этой скоротечной реакции ограничены, в силу того, что способность глин и суммарная поверхность к ионному обмену на границе между слоями малы. Эта свойство существенно возрастает, когда преобразуется структура глин, к примеру, при превращении монтмориллонита в каолинит также поглощаются атомы водорода и освобождается натрий. При наличии достаточного времени (столетий) такие перестройки неизбежно имеют место, и рН океана медлительно возвращается к собственному значению равновесия. Избыток выделенных отечественным вулканом хлоридов потом уравновешивается не ионами Н+, а ионами Na + . Этот медленный механизм восстановления равновесия может рассматриваться как «рН-стат» (по аналогии с термином «термостат»).

Эта глинисто-катионная модель заставляет считать, что рН океана в течении соответствующего маленького отрезка геологического времени остается постоянным, а из этого направляться, что и содержание двуокиси углерода в воздухе колебалось только в узких пределах.
Если бы выравнивание колебаний рН в океане обеспечивалось лишь обрисованным выше «рН-статом», то океанская среда испытывала бы резкие локальные флуктуации. В то время как требуется замечательная ответная реакция, контроль рН осуществляет карбонатная буферная совокупность. На практике океанографы до недавнего времени не обращали должного внимания на реакции с катионами глин, допуская, что карбонатная буферная совокупность полностью определяет рН в океане.
Может появиться идея, что, если бы содержание двуокиси углерода в воздухе уменьшалось, случилось бы выделение углекислоты из океана в воздух, которое привело бы к истощению всех карбонатных соединений в океане и, в итоге, быть может, к растворению некоторых карбонатных осадков. В конечном итоге происходит что-то совсем иное, в силу того, что карбонатная совокупность помогает для самой себя источником водородных ионов. Удаление из воды двуокиси углерода ведет к уменьшению концентрации угольной кислоты (Н2СО3)-гидратированной формы двуокиси углерода. Для возмещения этой кислоты за счет бикарбонатных ионов нужен ион водорода, что возможно взят лишь в следствии превращения другого бикарбонатного иона в карбонатный. Полная реакция, следовательно, 2HCOJ = Н2СО3 + СО. Так, вместо растворения существующих осадков удаление двуокиси углерода из моря может в действительности привести к осаждению карбоната. Такую реакцию возможно замечать над Багамской банкой, где происходит «побеление» моря, когда холодные глубинные воды, содержащие много растворенных кальция и двуокиси углерода, выталкиваются на поверхность и нагреваются. Тогда как двуокись углерода улетучивается в атмосферу, рН воды падает и в осадок выпадает арагонит (СаСО3); наряду с этим громадные пространства океана становятся белыми из-за присутствия мириад небольших кристаллов этого минерала.
Вышеприведенная реакция не изменяет заряда, а это значит, что «щелочность» («щелочи» — так по традиции именуют концентрацию иона натрия, нужную для поддержания этого отрицательного заряда) также сохраняется неизменной. Эта «карбонатная щелочность», воображающая собой концентрацию бикарбоната плюс двукратная концентрация карбоната, нужна при описании явлений, поскольку она остается постоянной даже в тех случаях, когда относительные количества обеих этих форм изменяются.
Долгий процесс восстановления равновесия после такого удвоения количества атмосферной углекислоты возможно представить в виде двух этапов. На первом из них действует совокупность рН-буфера — в мировую совокупность добавляется 2,5 граммов либо два процента неспециализированной массы, углекислоты при постоянной щелочности. Исходя из этого в возможности эффект неожиданного удвоения содержания углекислоты в воздухе сведется к окончательной величине 2 процента, другими словами 326 частей на миллион против 320, и часть этого повышения в итоге подобающа перейти в перегной и растительность.
Разумеется, что коренное влияние на глобальное распространение двуокиси углерода оказывает скорость процессов. В поверхностном, перемешанном ветром слое океанской воды обмен двуокисью углерода с воздухом протекает скоро, и для восстановления равновесия требуется меньше десятилетия. Потому, что этот слой распространяется только до глубины примерно сто метров, он воображает лишь ничтожную долю неспециализированной массы океанской воды. Исходя из этого удаление загрязняющей воздух двуокиси углерода в широких масштабах может осуществляться за счет растворения в океанской воде и переноса в ее более глубокие слои.
Таковой вертикальный перенос осуществляется практически только только в море Уэдделла у берегов Антарктиды. Каждый год зимой при намерзании ледяного шельфа Уэдделла из новообразованного льда вымораживается соль, в связи с чем соленость, а следовательно, и плотность подстилающего слоя воды возрастают. Весьма холодная вода, талантливая содержать больше растворенного газа, чем теплая вода в тропиках (в равных количествах), стекает по пологому континентальному склону Антарктиды на громадную глубину и начинает собственный пятитысячелетнее путешествие к северу вблизи океанического дна. Двуокиси углерода, содержащейся в этих «придонных антарктических водах», с избытком хватает времени на то, чтобы прийти в равновесие с глинистыми осадками.