شیمی آبها
شیمی آبها به مطالعه تعادلهای شیمیایی و سرعت واکنشهایی میپردازد که ترکیب آبهای طبیعی، از رودخانهها و دریاچهها گرفته تا اقیانوسها و آبهای زیرزمینی را تعیین میکنند.
Definition
شاخهای از شیمی محیط زیست که به ترکیب شیمیایی، تعادلها و سینتیک واکنش آبهای طبیعی میپردازد.
Scope
این حوزه شامل تعادلهای اسید-باز و کربنات، شرایط اکسیداسیون-کاهش، گونهبندی و کمپلکسسازی فلزات، و شیمی مواد مغذی است که بهرهوری را کنترل میکند. این رشته آب را به عنوان یک محیط واکنشپذیر در نظر میگیرد که در آن گازهای محلول، مواد معدنی، مواد آلی و زیستبومها با یکدیگر تعامل دارند و چارچوب تعادلی و جنبشی مورد استفاده در علم کیفیت آب و اکوسیستمهای آبی را فراهم میکند.
Sub-topics
Core questions
- چه عواملی pH و ظرفیت بافری آبهای طبیعی را کنترل میکنند؟
- شرایط ردوکس چگونه ساختار شیمی آبها را شکل میدهد؟
- فلزات و مواد مغذی در آب به چه اشکال شیمیایی یافت میشوند؟
- شیمی اقیانوس چگونه به افزایش دیاکسید کربن اتمسفر پاسخ میدهد؟
Key theories
- مدل تعادل شیمیایی آبهای طبیعی
- ترکیب آب طبیعی را میتوان از طریق تعادلهای اسید-باز، حلالیت، ردوکس و کمپلکسسازی جفتشده، که در مواردی که واکنشها کند هستند با سینتیک تکمیل میشوند، درک کرد و چارچوبی کمی برای پیشبینی گونهبندی فراهم میکند.
- بافری کربنات و اسیدی شدن اقیانوسها
- سیستم کربنات آبهای طبیعی و آب دریا را بافر میکند؛ جذب دیاکسید کربن انسانی pH اقیانوس و اشباع کربنات را کاهش میدهد، که پیامدهایی برای موجودات کلسیمساز دارد.
Mechanisms
شیمی آبها حول متغیرهای اصلی سازماندهی شده است: pH که توسط سیستم کربنات و سایر سیستمهای اسید-باز تعیین میشود، pE یا پتانسیل ردوکس که توسط در دسترس بودن دهنده و پذیرنده الکترون تعیین میشود، و غلظت لیگاندها که گونهبندی فلزات را کنترل میکنند. اینها با انحلال و رسوب مواد معدنی و با جذب و تنفس بیولوژیکی تعامل دارند.
Clinical relevance
شیمی آبها زیربنای تصفیه آب آشامیدنی، ارزیابی آلودگی فلزات و مواد مغذی، و پیشبینی چگونگی واکنش اکوسیستمها به اسیدی شدن و یوتروفیکاسیون (eutrophication) است.
History
شیمی آبها به عنوان یک رشته کمی و مبتنی بر تعادل توسط استام و مورگان از دهه 1960 به بعد، با تکیه بر کاربرد تعادلهای شیمیایی توسط سیلن در آب دریا، تثبیت شد.
Key figures
- Werner Stumm
- James J. Morgan
- Lars Gunnar Sillen
Related topics
Seminal works
- stumm1996
- hoeghguldberg2007
Frequently asked questions
- چرا pH در شیمی آبها یک متغیر اصلی نامیده میشود؟
- زیرا بسیاری از تعادلهای دیگر را به طور همزمان کنترل میکند، از جمله حلالیت مواد معدنی، گونهبندی فلزات، و توزیع گونههای کربنات.