كيمياء المحيطات
تتساءل كيمياء المحيطات عن مكونات مياه البحر وسببها — متتبعةً الأملاح المذابة والغازات والمغذيات والكربون التي تحدد تركيب المحيط وتربطه بالغلاف الجوي وقاع البحر والحياة.
Definition
كيمياء المحيطات هي دراسة التركيب الكيميائي لمياه البحر والعمليات — الفيزيائية والبيولوجية والجيولوجية — التي تتحكم في توزيع ودورة المواد المذابة والجسيمية في المحيط.
Scope
يغطي هذا المجال تركيب الأيونات الرئيسية وملوحة مياه البحر، ونظام الكربونات البحري وتحمض المحيطات، ودورة الأكسجين المذاب والمغذيات، والدورات البيوجيوكيميائية للكربون والنيتروجين وعناصر أخرى، والتبادلات الكيميائية بين المحيط والغلاف الجوي والرواسب والكائنات الحية.
Sub-topics
Core questions
- لماذا تمتلك مياه البحر نسبة شبه ثابتة من الأيونات الرئيسية على الرغم من تباين الملوحة؟
- كيف يعمل نظام الكربونات على تخفيف حموضة مياه البحر (pH)، وكيف يغير تحمض المحيطات ذلك؟
- ما الذي يتحكم في توزيع الأكسجين المذاب والمغذيات المحددة في المحيط؟
- كيف تتضافر العمليات البيولوجية والفيزيائية والجيولوجية لإدارة دورة الكربون والعناصر الأخرى؟
Key theories
- ثبات التركيب
- توجد الأيونات الرئيسية لمياه البحر بنسب شبه ثابتة في جميع أنحاء العالم (المبدأ المرتبط بمارسيه (Marcet) وديتار (Dittmar))، لذا فإن خاصية محافظة واحدة — الملوحة — تميز التركيب الكلي.
- تخفيف الكربونات لمياه البحر
- تعمل التوازنات بين ثاني أكسيد الكربون والبيكربونات وأيونات الكربونات على تخفيف حموضة المحيط (pH) وتحكم تخزين الكربون غير العضوي، مما يجعل نظام الكربونات محوريًا لدور المحيط في المناخ.
- قياس العناصر الكيميائية (ستوكيومتري) لريدفيلد
- تتكون المواد العضوية البحرية وتتحلل بنسبة مميزة من الكربون والنيتروجين والفوسفور، مما يربط الإنتاج البيولوجي بتوزيعات المغذيات والأكسجين في جميع أنحاء المحيط.
Clinical relevance
تتحكم كيمياء المحيطات في امتصاص البحر لثاني أكسيد الكربون البشري المنشأ وتقدم تحمض المحيطات، وميزانيات الأكسجين التي تحدد انتشار مناطق الموت منخفضة الأكسجين، وإمدادات المغذيات التي تدعم مصايد الأسماك، مما يجعلها محورية لإدارة المناخ والموارد البحرية.
History
بدأت كيمياء المحيطات المنهجية بتحليلات ديتار (Dittmar) لعينات بعثة تشالنجر (Challenger) في ثمانينيات القرن التاسع عشر، مؤكدةً النسب شبه الثابتة للأيونات الرئيسية في مياه البحر. ربط عمل ريدفيلد (Redfield) في منتصف القرن العشرين كيمياء المغذيات بالبيولوجيا، ثم قامت برامج المسح العالمية مثل GEOSECS و WOCE لاحقًا برسم خرائط الحقول الكيميائية للمحيط.
Key figures
- Alfred Redfield
- William Dittmar
- Lars Gunnar Sillen
Related topics
Seminal works
- pilson2013
- sarmientoGruber2006
Frequently asked questions
- لماذا المحيط مالح؟
- تُوصل الأنهار والأنظمة الحرارية المائية الأيونات المذابة إلى البحر، حيث تتراكم لأن الماء يغادر بشكل رئيسي عن طريق التبخر؛ وقد أدى ذلك على مدى الزمن الجيولوجي إلى إنتاج ملوحة مياه البحر وتركيبها الأيوني المميز.
- كيف يصبح المحيط أكثر حمضية؟
- عندما يمتص المحيط ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، يتفاعل الغاز مع مياه البحر لتكوين حمض الكربونيك، مما يخفض الرقم الهيدروجيني (pH) ويقلل من أيونات الكربونات التي تحتاجها الكائنات الحية التي تبني الأصداف.