Chimie oceanică - Ocean chemistry
| Componenta | Concentrație (mol / kg) |
|---|---|
| H 2O |
53.6 |
| Cl- |
0,546 |
| N / A+ |
0,469 |
| Mg2+ |
0,0528 |
| ASA DE2− 4 |
0,0282 |
| Ca2+ |
0,0103 |
| K+ |
0,0102 |
| C T | 0,00206 |
| Fr- |
0,000844 |
| B T (bor total) | 0,000416 |
| Sr.2+ |
0,000091 |
| F- |
0,000068 |
Chimia oceanelor , cunoscută și sub numele de chimia marină , este influențată de tectonica plăcilor și de răspândirea fundului mării , curenții de turbiditate , sedimente , nivelurile de pH , constituenții atmosferici , activitatea metamorfică și ecologia . Domeniul oceanografiei chimice studiază chimia mediilor marine, inclusiv influențele diferitelor variabile. Viața marină s- a adaptat chimismelor unice oceanelor terestre , iar ecosistemele marine sunt sensibile la schimbările din chimia oceanelor.
Impactul activității umane asupra chimiei oceanelor terestre a crescut de-a lungul timpului, poluarea provocată de industrie și diverse practici de utilizare a terenului afectând în mod semnificativ oceanele. Mai mult, creșterea nivelului de dioxid de carbon în atmosfera terestră a dus la acidificarea oceanelor , care are efecte negative asupra ecosistemelor marine. Comunitatea internațională a fost de acord că restabilirea chimiei oceanelor este o prioritate, iar eforturile în direcția acestui obiectiv sunt urmărite ca parte a obiectivului de dezvoltare durabilă 14 .
Istorie
Chimia trebuie să provină din oceane, începând cu aproximativ 4 miliarde de ani în urmă, când a fost eliberată de carbon în atmosferă .
Chimia marină pe pământ
Compuși organici din oceane
Se estimează că substanța organică dizolvată colorată (CDOM) variază între 20-70% din conținutul de carbon al oceanelor, fiind mai mare în apropierea orificiilor râurilor și mai mică în oceanul deschis.
Viața marină este în mare măsură similară în biochimie cu organismele terestre, cu excepția faptului că acestea locuiesc într-un mediu salin. O consecință a adaptării lor este că organismele marine sunt cea mai prolifică sursă de compuși organici halogenați .
Ecologia chimică a extremofililor
Oceanul oferă medii marine speciale locuite de extremofili care prosperă în condiții neobișnuite de temperatură, presiune și întuneric. Astfel de medii includ orificii hidrotermale și fumători negri și scurgeri de frig pe fundul oceanului , cu ecosisteme întregi de organisme care au o relație simbiotică cu compuși care au furnizat energie printr-un proces numit chemosinteză .
Placi tectonice
Răspândirea fundului mării pe creastele din mijlocul oceanului este un sistem de schimb de ioni la scară globală. Aerisirile hidrotermale din centrele de răspândire introduc diferite cantități de fier , sulf , mangan , siliciu și alte elemente în ocean, dintre care unele sunt reciclate în scoarța oceanică . Heliul-3 , un izotop care însoțește vulcanismul de pe manta, este emis de orificii hidrotermale și poate fi detectat în penele din ocean.
Viteza de răspândire pe creastele din mijlocul oceanului variază între 10 și 200 mm / an. Ratele rapide de răspândire determină reacții crescute de bazalt cu apa de mare. Raportul magneziu / calciu va fi mai mic, deoarece mai mulți ioni de magneziu sunt eliminați din apa de mare și consumați de rocă, iar mai mulți ioni de calciu sunt eliminați din rocă și eliberați în apa de mare. Activitatea hidrotermală la creasta creastei este eficientă în îndepărtarea magneziului. Un raport mai mic Mg / Ca favorizează precipitarea polimorfilor de calcit cu conținut scăzut de Mg de carbonat de calciu ( mări de calcit ).
Răspândirea lentă la crestele oceanului mijlociu are efectul opus și va avea ca rezultat un raport Mg / Ca mai mare favorizând precipitarea aragonitului și a polimorfilor de calcit cu conținut ridicat de Mg de carbonat de calciu ( mări de aragonit ).
Experimentele arată că majoritatea organismelor moderne de calcit cu conținut ridicat de Mg ar fi fost calcit cu conținut scăzut de Mg în mările de calcit din trecut, ceea ce înseamnă că raportul Mg / Ca din scheletul unui organism variază cu raportul Mg / Ca al apei de mare în care a fost crescut.
Mineralogia construirii recifelor și a organismelor producătoare de sedimente este astfel reglementată de reacțiile chimice care apar de-a lungul creastei oceanului mijlociu, a căror rată este controlată de rata de răspândire a fundului mării.
Impacturile umane
poluarea marină
Poluarea marină apare atunci când substanțele utilizate sau răspândite de oameni, precum deșeurile industriale , agricole și rezidențiale , particulele , zgomotul , dioxidul de carbon în exces sau organismele invazive intră în ocean și provoacă efecte nocive acolo. Majoritatea acestor deșeuri (80%) provin din activități terestre, deși contribuie semnificativ și transportul maritim. Deoarece cele mai multe intrări provin de pe uscat, fie prin râuri , canalizare sau atmosferă, înseamnă că platformele continentale sunt mai vulnerabile la poluare. Poluarea aerului este, de asemenea, un factor care contribuie la eliminarea fierului, acidului carbonic, azotului, siliciului, sulfului, pesticidelor sau particulelor de praf în ocean. Poluarea provine adesea din surse nonpoint, cum ar fi scurgerile agricole , resturile suflate de vânt și praf. Aceste surse nonpoint se datorează în mare parte scurgerilor care pătrund în ocean prin râuri, dar resturile și praful suflate de vânt pot juca, de asemenea, un rol, deoarece acești poluanți se pot așeza în căile navigabile și oceanele. Căile de poluare includ descărcarea directă, scurgerea terestră, poluarea navelor , poluarea atmosferică și, potențial, exploatarea în adâncime .
Tipurile de poluare marină pot fi grupate ca poluare provenită de resturi marine , poluare cu plastic , inclusiv microplastice , acidifiere oceanică , poluare cu nutrienți , toxine și zgomot subacvatic. Poluarea cu plastic în ocean este un tip de poluare marină de către materiale plastice , de la dimensiuni mari, de la materiale originale mari, cum ar fi sticle și pungi, până la microplastice formate din fragmentarea materialului plastic. Resturile marine sunt în principal aruncate gunoi uman care plutește sau este suspendat în ocean. Poluarea cu plastic este dăunătoare vieții marine .Schimbarea climei
Nivelurile crescute de dioxid de carbon , rezultate din factori antropici sau altfel, au potențialul de a influența chimia oceanelor. Încălzirea globală și schimbările de salinitate au implicații semnificative pentru ecologia mediilor marine . O propunere sugerează aruncarea unor cantități masive de var , o bază , pentru inversarea acidificării și „creșterea capacității mării de a absorbi dioxidul de carbon din atmosferă”.
Acidificarea oceanelor
Acidificarea oceanului este scăderea în curs în pH valoarea Pământului e oceanelor , cauzată de absorbția de dioxid de carbon ( CO
2) din atmosferă . Principala cauză a acidificării oceanelor este arderea combustibililor fosili . Acidificarea oceanelor este unul dintre efectele schimbărilor climatice asupra oceanelor . Apa de mare este ușor bazică (adică pH> 7), iar acidificarea oceanelor implică o schimbare către condiții neutre de pH, mai degrabă decât o tranziție la condiții acide (pH <7). Preocuparea cu acidificarea oceanelor este că poate duce la scăderea producției de scoici de crustacee și a altor vieți acvatice cu coji de carbonat de calciu , precum și alte provocări fiziologice pentru organismele marine. Organismele decojite cu carbonat de calciu nu se pot reproduce sub ape acidotice puternic saturate. Se estimează că 30-40% din dioxidul de carbon din activitatea umană eliberat în atmosferă se dizolvă în oceane, râuri și lacuri. O parte din acesta reacționează cu apa pentru a forma acid carbonic . Unele dintre moleculele de acid carbonic rezultate se disociază într-un ion bicarbonat și un ion hidrogen, crescând astfel aciditatea oceanului ( concentrația de ioni H + ).
Chimia marină pe alte planete și lunile lor
Un om de știință planetară , folosind date de la sonda Cassini a fost cercetarea chimiei marin al lui Saturn e luna Enceladus folosind modele geochimice să se uite la schimbari prin timp. Prezența sărurilor poate indica un ocean lichid în lună, crescând posibilitatea existenței vieții, „sau cel puțin pentru precursorii chimici ai vieții organice”.