Сараи синхротрона (рентген) свет на углеродной химии в океанских поверхностях: Впечатляющие открытия на системе карбоната Земли с далекими располагающимися заявлениями, включая секвестрацию углерода и биологию

Недавно, группа химиков из Калифорнийского университета, Беркли объединился с учеными из Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) и сделал впечатляющие открытия о поведении разновидностей карбоната в морских поверхностях, как этот океана. Они сообщают о своих результатах на этой неделе в Журнале Химической Физики от AIP Publishing.По словам одного из авторов газеты, преподавателя химии УКА Беркли Ричарда Сейкалли, сильная мотивация для этого исследования понимала химические процессы, вовлеченные в секвестрацию углерода. Они нашли, что, в то время как нейтральная углеродистая кислота наиболее в большой степени присутствовала в поверхности, как ожидался, более очень заряженный ион карбоната был более в изобилии, чем более слабый бикарбонат.

«Мы хотим обычно продвинуть наше понимание глобального углеродного цикла», сказал Сейкалли. «Аспекты этого цикла, на котором мы сосредотачивались, начинаются с углекислого газа в атмосфере, растворяющейся в соленой воде, сопровождаемой некоторой очень интересной химией».Углекислый газ захватывается водной поверхностью и гидратируется, чтобы сформировать углеродистую кислоту или бикарбонат, который может тогда ионизироваться или в бикарбонат или в карбонат, где карбонат может реагировать с расторгнутыми ионами магния или кальция, чтобы сформировать известняк.

«Мы хотим знать все те шаги, идущие от газообразного углекислого газа в атмосфере к известняку», сказал Сейкалли. «Наша цель состоит в том, чтобы понять все подробности во всех шагах в том процессе».Докторант химии УКА Беркли Ройс Лам, соавтор бумаги, который привел большую часть исследования, хотел основываться на более ранних экспертизах структуры гидратации углеродистых системных разновидностей, сосредотачивающихся на относительном изобилии разновидностей карбоната в жидкой поверхности.Сотрудничая с доктором Хендриком Блумом LBNL, Бегство и соавторы использовали окружающую фотоэмиссионную спектроскопию давления (APPES) beamline (11.0.2) в Продвинутом синхротроне Источника света в LBNL, чтобы провести измерения Фотоэмиссионной спектроскопии рентгена (XPS) – способ исследовать молекулярный состав материалов, используя интенсивный луч высокоэнергетического рентгена. Система XPS позволила им исследовать различные аспекты системы карбоната, к которой они не могли получить доступ прежде.

«Что является особенным о XPS, то, что он позволяет нам исследовать на различных глубинах в водную поверхность», сказал Лам. «Это – один из нескольких beamlines в мире, который может сделать этот класс экспериментов на жидкостях».Для образцов, комбинированных решений Лама разновидностей карбоната и соляной кислоты, которая случайно напомнила океанскую систему.

С жидким микрореактивным устройством исследователи ввели эти образцы в вакуумную палату и исследовали их в многократных энергиях рентгена вывести относительное изобилие разновидностей карбоната от фотоиспускаемых электронов.В жидкой поверхности и карбонат и углеродистая кислота были более в изобилии, чем биокарбонат.

Самое значительное удивление состояло в том, что более очень заряженный карбонат был более в изобилии в поверхности, чем менее заряженный бикарбонат, который находится в противоречии с ожиданиями из существующих теоретических моделей.Это поднимает важный вопрос о том, куда бикарбонат мог перемещаться в систему с возможностью, что карбонат мог быть «ионом, соединяющимся» с натрием, изменив химию, и заставив бикарбонат переместиться, чтобы понизить глубины.«Мы все еще работаем над теорией, и мы надеемся, что данная статья будет стимулировать дальнейшее теоретическое обсуждение, которое может на самом деле привести к категорическому пониманию о том, что продолжается здесь», сказал Лам.

Бегство надеется, что это исследование также приведет к более прямому исследованию в области возможностей секвестрации углерода.«Так, следующий шаг должен был бы далее изучить соединение иона, и по существу известняк или минеральное формирование, определенно, смотря на взаимодействие ионов кальция и магния с карбонатом», Лам сказал относительно одной возможности секвестрации углерода, что обсудил.Сейкалли чувствует, что это исследование соединяется с целой системой водной химии карбоната с заявлениями в пределах от секвестрации углерода к биомедицинскому исследованию.«Чтобы достигнуть этих видов достижений, я полагаю, что Вы должны знать каждую деталь химии, вовлеченной во все те шаги системы водного карбоната».

Сейкалли сказал. «Это – очень запутанная химия с глубокими практическими последствиями».


Блог обо всем