Vad händer med alkaliniteten när alger konsumerar HCO3

[jonasroman]

@Lasse,du bad mig fortsätta diskussionen här så då gör jag det. Vi diskuterade ju tidigare och även idag om, och isåfall i vilken riktning, alkaliniteten ändras om alger konsumerar HCO₃ istället för CO₂. Om dom konsumerar CO₂ är vi alla överens om att alkalinitehen ej ändras. Jag hävdar att alkaliniteten ej ändras även om algerna väljer HCO₃ istället för CO₂. Idag hann jag ej tänka klart när du helt rätt rättade mig då jag tidigare skrivit fel om vätejonerna. Men jag tänkte sen lite till o menar att jag tänkte rätt fast skrev fel, dvs jag menar fortfarande att alk ändras inte när alger konsumerar HCO₃ istället för CO₂. Varför?

Jo, här kommer min förklaring:

När alger skall använda HCO₃ istället för CO₂ så sker det mha av enzymet carbanhydras som först måste omvandla HCO₃ till CO₂, För denna omvandling går det åt en vätejon!(alltså så jag tänkt hela tiden men skrivit fel i i vår korrespondens rörande vilken riktning H jonerna tar), dvs:

karbanhydras gör detta:

HCO₃ + H----H₂CO₃---H₂O + CO₂

Och CO₂ nyttjas sen av algerna, dvs: för att algerna skall kunna nyttja HCO₃ så dras det bort en vätejon också. Då får vi alltså dels en förlust av en HCO₃ jon men också en förlust av en H-jon, dvs alkaliniteten ändras inte! Jag står således fast vid detta;-)

 

Däremot ändras relationen fast relativt obetydligt men dock teoretiskt, relationen kring vad som bygger upp alkaliniteten i den riktning att karbonaterna sjunker men i exakt samma utsträckning stiger (i första hand) boraterna. Dvs precis som vid förändringar i CO₂ så är den totala alk oförändrad men relationen, kvoten  "KH/övriga alk-joner" förändras så KH sjunker men övriga alk.bidragande joner stiger. Den skillnaden i relativa halter är dock extremt liten och saknar praktisk betydelse. 

Det går att räkna ut hur mkt de relativa bidragen till den totala alk förändras när CO₂ eller HCO₃ extraheras av alger, och det handlar om extremt små skiftningar i de relativa bidragen. Men oavsett, den totala alk är helt oförändrad. Dock ändras naturligtvis pH när alger konsumerar HCO₃ på precis samma sätt som pH ändras när dom väljer CO₂, men det är ju självklart och inte det vi diskuterar här.

Tror du mig inte så finns  en tråd av Randy som om exakt detta;-)

 

När det gäller det faktum att alk sjunker vid denitrifikation så tror jag inte det beror det inte på att dom tar HCO₃ av samma skäl som ovan, utan för att det bildas H joner vid nitrifikationen. Formeln du vet:

 2NH4++3O2⇌2NO2−+4H++2H2O{\displaystyle 2\mathrm {NH} _{4}^{+}+3\mathrm {O} _{2}\rightleftharpoons 2\mathrm {NO} _{2}^{-}+4\mathrm {H} ^{+}+2\mathrm {H} _{2}\mathrm {O} }

Här konsumeras alltså alkalinitet.

 

Att dom också kan konsumera HCO₃ som du säger istället för CO₂ som ett led i dess autotrofism, tror jag också, men då är det ju som för alger, att för att använda HCO3 för tt bygga in detta i autotrofismen i syfte att bygga upp organiskt kol, kommer det likväl gå åt en vätejon också, då HCO3 måste även här via carbanhydras gå först till CO2: HCO3 + H---H2CO3---CO2+ H20....så alk ändras inte här heller. Men som sagt, ifrån ammoniak måste ju väteatomerna avlägsnas som ett led i dess oxidation (oxidation = avlämnande av vätejoner eller elektroner) och detta ger ett nettotillskott av H-joner pgr av nitrifiaktionen=sänkt alk. 

 

Mvh

Jonas

 

 

[Lasse]

Vad är det för skillnad för dig mellan pH och alkalinitet om begreppet alkalinitet kopplas till innehållet av vätejoner. Jag trodde alkanitet visade buffringsförmågan - det vill säga samma som Havs och Vattenmyndigheten säger

Citat

Ett mått på halten buffrande ämnen i en vattenlösning, det vill säga ämnen som neutraliserar syra. I försurningssammanhang betyder detta att alkalinitet är ett mått på vattnets eller markens förmåga att skydda sig mot försurning (sänkt pH på grund av stor tillförsel av försurande vätejoner). Ju kalkrikare marken eller vattnet är, desto större är motståndskraften (buffringsförmågan eller buffertkapaciteten) mot försurning.

 

Det är 6 st O på vänstersidan och 5 st O på högersidan i ekvationen om nitrifikation

 

Sedan är nog den allmänna synen att det är CO3 som konsumeras vid nitrifikation - inte HCO3 direkt

 

MVH Lasse

Ändrat 26 november 2016 av Lasse

[jonasroman]

Hela mitt svar försvann! nåt mysko med min webbläsare

 

En snabbversion:

 Alkalinitet kan ej direktöversättas till pH/H-jonshalt . Alk är ett mått på alla de joner som har potential att ta upp vätejoner, men det säger inget om när, dvs vid vilket pH, respektive jon gör det. Dvs du kan ej översätta alk till ett pH rakt av, för det beror på vilka joner som utgör alkaliniteten samt dessa´s pKa värden inkl mängden CO2(aq). Vid alla ph värden ovan 4.2 så säger alltså  ett visst pH inget om alkaliniteten (om du ej samtidigt vet CO2(aq) vilket du inte vet). Undantag från denna grundregel se nedan ang "Hanna-metoden".

 

H-joner har rent stochiometriskt ett helt likartat bidrag till alk(i negativ riktning) som HCO3 eller OH osv. Det som skiljer de olika jonerna som bygger upp alk är deras styrkor som  baser/syror(dvs deras pka värden), dvs dom kommer agera för att bromsa pH sänkningen vid OLIKA pH-värden. Tas tex CO3 som du förresten nämner längre ner: Vid ett pH på 7.9 har 90% CO3-joner agerat klart o tagit upp den mängd vätejoner dom kan ta upp, och vid ett ph på 6.9 har 99% "titrerats ut", dvs deras bidrag till den totala alkaliniteten är utsläckt vid pH 6.9 o neråt. Det finns reagensvätskor som slår om vid ungefär pH 6.9, och gör det således möjligt att selektivt räkna ut hur mkt just CO3 bidrog till alkaliniteten samt dess koncentration innan titreringen startade. Samma gäller ju HCO3, men dessa är inte helt förbrukade förrän vid pH 4.2, och då är som sagt alla de övriga också alkalinitetsbidragande jonernas vätejonsupptagningsförmåga förbrukade.

 

Under pH 4.2 så spelar CO2(aq) inte längre någon roll beträffande sambandet pH och alk, så där första gången kan du bara utifrån ett pH värde faktiskt räkna fram alkaliniteten. Hanna checkern nyttjar detta samband. Skälet är att CO2(aq) under pH 4.2 påverkar ej pH värdet ett dugg, för oavsett CO2(aq) halt så kan inga vätejoner frisättas pgr av det låga ph värdet. Således kan man här(pH under 4.2) utifrån pH värdet få en direkt relation mellan detta o alk.(Har gjort försök med detta och det stämmer),  men det är alltså ett specialfall som jag undvek prata om i lördags. Svagheten med denna metod som Hanna tillämpar, att tillsätta en konstant mängd syra så man alltid åker förbi pH 4.2 o sen avläser pH värdet och multiplicerar det med en konstant o får ett KH värde, är att titreringskurvan är inte helt linjär. Således kommer denna mätmetod svaja en del, vilket också en hanna checker gör. Jämför du den med en salifert kommer felet på hanna bli större ju högre KH du har(för kurvan är minst linjär ju närmare pH 4.2 du kommer), När du närmar dig ett KH på 9 menar jag att felet på en hanna checker är minst 0.2, troligen 0.3, just för att man alltså förenklar o anser att kurvan under pH 4.2 är linjär. Men det duger om man vill göra en enkel mätning utan titrering.

 

Beträffande formeln om O(syre) får du läsa igen, det är 6 st O på varje sida. Jag tror du missar att det är 2 vattenmolekyler.

 

Sen ang huruvida bakt tar CO3 eller HCO3  spelar ingen roll, mitt resonemang med oförändrad alk är applicerbart i alla fall: Det går åt en H-jon för att nyttja en HCO3(eller 2 H-joner om CO3 används om du anser det är den huvudsakliga kolkällan). Exakt detta har vi diskuterat på ett forum med Randy, o han brukar du väl tro på;-). Det är hur carbanhydras jobbar: HCO3+H---CO2+H2O ...dvs: det krävs en vätejon för att transformera en HCO3 och därmed ändras inte alk.

 

Sen är jag tveksam till om det kan stämma som du skriver att bakt tar CO3 och ej HCO3 vid nitrifiaktion, med tanke på att vid det pH värde dessa bakterier jobbar finns HCO3 i en konc som är 1000ggr högre än för CO3.....

 

Nånstans tror jag faktiskt du tänker snett beträffande grunddiskussionen, huruvida alk påverkas om alger konsumerar HCO3. Du kan säkert hitta tråden på ree2reef där randy säger exakt  samma sak som jag fast säkert förklarar det bättre.

 

/Jonas

[jonasroman]

Här kan man läsa mer om varför alk ej sjunker när alger konsumerar HCO3, som jag försökt förklara ovan samt även tidigare. Tänk så här, HCO3 är likvärdigt med CO2, o CO2 ändrar inte alk...och vill man förstå mer i detalj är det bara att titta på formlen o räkna plus/minus betr alk. Alk är ren o skär matematik.

HCO3+H---H2CO3---CO2+H20

alltså ännu en gång, nu säger jag det inte mer;-): H sjunker o HCO3 sjunker lika mkt, dvs alk är +-0.

 

 

 

http://reefkeeping.com/issues/2006-10/rhf/index.php#6

 

på reef2reef kan man också luska upp hur randy säger samma sak, men det får ni göra själva;-)

 

 

 

[Lasse]

@jonasromanVarför sjunker alkaliniteten när kalcifieringen tar upp en CO3 jon (eller konverterar HCO3 till CO3 innan upptag) men inte när andra organismer gör samma sak?

 

Du skriver

Citat

dvNär alger skall använda HCO₃ istället för CO₂ så sker det mha av enzymet carbanhydras som först måste omvandla HCO₃ till CO₂, För denna omvandling går det åt en vätejon!(alltså så jag tänkt hela tiden men skrivit fel i i vår korrespondens rörande vilken riktning H jonerna tar), dvs:

karbanhydras gör detta:

HCO₃ + H----H₂CO₃---H₂O + CO

 

Varför sjunker inte alkaliniteten i det fall när karbanhydrasen bidrar med en vätejon när den sjunker enligt definitionen om en syra bidrar med denna vätejon? Detta förstår jag inte alls. I första fallet försvinner den bildade koldioxiden till algen - i andra fallet ut i luften via jämnvikten med luft. Det finns också organismer som omvandlar bikarbonat externt till CO2 genom att aktivt pumpa ut vätejoner nära cellytan - den koldioxiden tas sedan upp. Varför påverkar inte alkaliniteten av en utpumpad vätejon när den påverkas av en indroppad vätejon? Det här förstår jag inte alls - där ligger tydligen min inkompetenspunkt Du säger också att nitrifikationen bidrar med vätejoner - därför sjunker alkaliniteten - det stämmer men förlusten av HCO3/CO3 gör det också. Men då förstår jag än mindre varför vätejoner tillförda från en syra eller från nitrifikationen skall påverka alkaliniteten (där är vi väl överens i alla fall?) men inte vätejoner tillförda från ett enzym eller vätejoner utpumpade från en organism

 

Vid omvandlingen av bikarbonat till CO2 i dessa fall frigör en OH jon - pH stiger men jag vill fortfarande hävda att buffertförmågan (alkaliniteten) har minskat eftersom en bikarbonatsjon har tagits bort och bikarbonat står för ca 88 % av buffertförmågan vid våra pH

 

Jag har läst igenom Randys artikel och hittar faktiskt inte avsnittet där han säger att upptag/omvandling av bikarbonat inte påverkar alkaliniteten. Kan du tala om vart han säger det i artikeln. Jag kanske är blind.

 

MVH Lasse

 

 

Ändrat 28 november 2016 av Lasse

[jonasroman]

@Lasse: Därför att när organismer tar upp en CO3(eller HCO3) för att bilda kalk så krävs inte en vätejon. Det som sker där är ju: Ca+CO3--CaCO3..eller om vi utgår ifrån HCO3: Ca+2HCO3----CaCO3+CO2+H2O. Där får vi alltså en sann sänkning av både den totala alkaliniteten och karbonathårdheten.

 

Medans om en alg (eller bakterie) skall nyttja samma kolkälla till att bygga upp organiskt kol krävs(läs konsumeras) en vätejon: HCO3+H---CO2+H2O

 

Det går alltså inte likställa dessa två helt olika syften(och öden) med de oorganiska kolet.

 

Lasse, det vill säga:  carbanhydras bidrar ju inte med en vätejon som du skriver, den TAR en vätejon(från vattnet), titta på formeln igen: HCO3 + H----CO2+H2O...dvs, det försvinner/konsumeras en vätejon. En vätejon konsumeras, och en HCO3 konsumeras=+-0 avseende alkalinitet. Det spelar ingen roll var vätejonen befann sig "rumsligt", faktum kvarstår att en vätejon kommer elimineras från systemet för att en HCO3 skall kunna konverteras till CO2. Jag tror du tänker kanske att HCO3 tas från vattnet utanför cellen och att H-jonerna som går åt tas intracellulärt...? Även om det skulle vara så som du kanske menar att cellen pumpar ut en vätejon för att sedan konverteringen HCO3 till CO2 skall ske precis utanför cellen, så måste cellen isåfall sen pumpa in en vätejon igen för att bibehålla sitt intracelllulära pH. Dvs, det spelar ingen roll varifrån vätejonen kommer primärt, det blir ändå ifrån det extracellulära rummet till slut(eller primärt), dvs vattnet, som den till slut måste tas ifrån.

 

Det sista du skriver i andra stycket, det är kanske där som är orsaken till att du inte förstår mig tror jag,  det är ju inte så att vätejoner tillförs, utan som sagt dras bort, oavsett varifrån den kommer primärt, vid omv av HCO3 till CO2. Det blir en nettominskning. Nu upprepar jag mig...sorry.

 

När det gäller nitrifikation så verkar vi vara överens om att det bildas vätejoner som i sin tur sänker alk. Men precis på samma sätt som för när alger konsumerar CO2/HCO3 så kommer ju inte nitrifikationsbakteriernas konsumption av CO2 eller HCO3 påverka alkaliniteten ytterligare. Det är ju samma förklaring som för alger(autotrofism som autotrofism), även där sker ju om nu HCO3 kommer va kolkällan, ett +- nollspel beträffande alk eftersom det går åt en H-jon för att utnyttja HCO3 som kolkälla. Så i det avseendet är det +-0...men utöver detta så bildas det till följd av oxidationen av ammoniak, fria vätejoner, som sagt,  alltså ett nettotillskott, och det är ju dessa som ensamt svarar för alkalinitetssänkningen, inte konsumptionen av HCO3.

 

Det är enklare att tänka, att HCO3 i detta avseende är helt likvärdig med CO2, och när CO2 konsumeras så är det helt okontroversiellt att alk ej ändras. Ingen skillnad mellan CO2 och HCO3 i detta avseende.

 

/Jonas

[jonasroman]

@lasse, du är säkert inte blind, jag kan ge dig  citat direkt från Randy om exakt denna frågeställning. Nu är det viktigt att påpeka att detta är inte Randy som kommit på, det är ju kemi. Citaten nedan är från Randy och jag har inte för vana att ljuga så detta är vad han skriver.

 

Citat Randy från tex ree2reef:

"Whether the algae in question takes up CO2 or HCO3-, there is no loss of total alkalinity"

 

vidare skriver han:

"When an algae takes up HCO3- as a source of CO2, it either takes up H+ (raising pH) or pumping out OH- (raising pH and maintaining total alkalinity). "

 

Lasse, jag lämnar denna fråga nu för för mig är det faktiskt inte en fråga, jag vet att det är så här. Det är sällan jag vill skriva så men nu behövs det. Jag kan inte förklara det bättre, du får gå tillbaka till ritbordet och tänka om, för ngt i detta har du missuppfattat faktiskt.

 

/J

 

[Lasse]

Jag ger mig - och det är inte ofta

 

MVH Lasse

[jonasroman]

On ‎2016‎-‎11‎-‎29 at 15:23, Lasse sa:

Jag ger mig - och det är inte ofta

 

MVH Lasse

det var nog första gången sedan 2001 jag fick dig till det;-)..tror jag skall köpa en trisslott;-)...skämt åsido...du vet att jag uppskattar våra diskussioner, och oavsett hur envisa vi båda må vara Lasse så sker det alltid med ett varmt hjärta:-)...Ha en fortsatt fin dag:-)

 

Jonas

 

[Lasse]

Man kan se det så här också - det var första gången sedan 2001 jag haft ett väsentligt feltänk  - 15 år med att ha rätt.....  

 

MVH Lasse

[stigigemla]

Någon gång skall jag visa detta inlägg för Lisa...

[Lasse]

@stigigemla Götta dig mens du kan - det kan ta 15 år till innan nästa.

 

MVH Lasse