ホワイティングイベント

白色化現象とは、水域に浮遊する微細な炭酸カルシウムの雲が沈殿する現象で、通常は夏季に、光合成微生物の活動や堆積物の撹乱の結果として発生します。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}この現象は、水に白くチョークのような色を与えることからその名が付けられました。これらの現象は、熱帯水域だけでなく温帯水域でも発生することが示されており、数百メートルに及ぶこともあります。^{[ 3 ]}また、海洋環境と淡水環境の両方で発生する可能性があります。^{[ 4 ]}白色化現象の起源については科学界で議論されており、単一の特定の原因があるかどうかは不明です。一般的には、底質の再懸濁または植物プランクトンなどの特定の微生物の活動の増加によって発生すると考えられています。^{[ 5 ] [ 6 ] [ 1 ]}タラの大発生は水質化学、物理的特性、炭素循環に影響を与えるため、その背後にあるメカニズムを研究することは、さまざまな点で科学的に意義がある。^{[ 7 ] [ 2 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

ホワイティング現象の雲は炭酸カルシウムの多形体で構成されており、アラゴナイトが主な沈殿物となる傾向があるが、貧栄養湖や中栄養湖でのいくつかの研究では方解石が好まれることが示されている。^{[ 3 ] [ 7 ]}ホワイティング現象は熱帯および温帯の水域で観察されており、数百メートルに及ぶ可能性がある。^{[ 3 ]}暖かい水が炭酸カルシウムの沈殿を促進するため、夏季や硬水でより頻繁に発生する傾向がある。^{[ 3 ] [ 10 ]}ホワイティングは通常、濁った白い水の斑点として特徴付けられるが、非常に浅い水域（深さ5メートル未満）では、より黄褐色になることもある。^{[ 2 ]}場合によっては、ホワイティングは隠蔽的（水面では見えない）であるが、それでも炭酸カルシウムを生成する可能性がある。^{[ 11 ]}これらの浅い水域のホワイティング現象は、数日から数ヶ月続くことがある深い水域の現象と比較して、1日未満で終わる傾向がある。^{[ 2 ]}その現象の持続期間に関わらず、それが生み出す雲は濁度を増大させ、光の透過を妨げる。^{[ 10 ]}

湖面白濁現象の正確な原因については議論がある。このテーマに関する多くの研究が存在するが、その背後にある化学的メカニズムについて決定的な合意はまだ得られていない。この現象の最も一般的な原因として提案されているのは、微生物プロセス、海洋または海底堆積物の再懸濁、および水からの自発的な直接沈殿の 3 つである。^{[ 12 ] [ 3 ] [ 2 ]}これら 3 つのうち、最後のものは、自発的な炭酸カルシウム沈殿の反応速度論が不利であるため、可能性は低いとされている。 ^{[ 2 ]}また、同じ地域で湖面白濁現象に寄与する要因が、前述の要因のうち複数ある可能性もあることに留意すべきである。^{[ 12 ]}

微生物学的活性

光合成ピコプランクトン、ピコシアノバクテリア、植物プランクトンの活動が炭酸塩沈殿に好ましい条件を作り出すという重要な発見がある。 ^{[ 3 ] [ 2 ] [ 7 ]}この関連性は、プランクトンのブルームがこれらの現象と同時に観察された結果として生じる。 ^{[ 2 ] [ 7 ]}その後、これらの生物は光合成によって無機炭素を取り込み、水のpHを上昇させ、水のアルカリ度を変化させ、炭酸カルシウムの沈殿を促進する。^{[ 2 ] [ 7 ]}無機炭素が白濁炭酸カルシウムの生成に及ぼす熱力学的影響は、以下の式で示される。さらに、白濁雲で見られる炭酸カルシウムの種類が、局所的なシアノバクテリアの膜で見られる種類と一致するケースも存在する。^{[ 4 ]}これらの微生物が生成する細胞外ポリマー物質（EPS）が、沈殿プロセスの開始を提供する種結晶として機能する可能性があると仮説が立てられている。 ^{[ 2 ] [ 7 ]}しかし、これらの EPS の具体的な内容や微生物の炭素取り込みの正確な生理学的メカニズムに関する現在の研究は限られている。^{[ 2 ] [ 7 ]}

${\displaystyle {\ce {2 HCO3- (aq) + Ca^2+ (aq) <=> CaCO3 (s) + H2O + CO2}}}$

氷結現象は、その周辺の水域に独特の影響を及ぼします。炭酸カルシウムの雲が濁度と光の反射率を高めるという事実は、光に依存する生物やプロセスに影響を与えます。^{[ 4 ]}さらに、氷結現象は、栄養循環に関連する有機炭素を底生域へ輸送するメカニズムとして機能する可能性があります。^{[ 14 ]}また、シアノバクテリアが豊富な雲は、炭素循環（特に気候変動との関連）における微生物の役割や、石油の根源岩の発見における微生物の役割を研究する手段としても機能する可能性があります。^{[ 9 ] [ 8 ]}

• Thompson, Joel B.; et  al. (1997). 「白亜化現象：シアノバクテリアのピコプランクトンの光合成活動による生物起源」(PDF) . アメリカ湖沼海洋学会. pp. 133–141 . 
• Effler, Steven W.; Perkins, Mary Gail; Greer, Harry; Johnson, David L. (1987). 「ニューヨーク州オワスコ湖における白濁が光学特性と濁度に及ぼす影響」。Journal of the American Water Resources Association . 23 (2): 189–96 . Bibcode : 1987JAWRA..23..189E . doi : 10.1111/j.1752-1688.1987.tb00796.x .
• 「白濁現象（炭酸カルシウム沈殿）、自然発生現象」(PDF )