Oceánská chemie - Ocean chemistry
| Komponent | Koncentrace (mol/kg) |
|---|---|
| H 2Ó |
53,6 |
| Cl- |
0,546 |
| Na+ |
0,469 |
| Mg2+ |
0,0528 |
| TAK2- 4 |
0,0282 |
| Ca2+ |
0,0103 |
| K+ |
0,0102 |
| C T | 0,00206 |
| Br- |
0,000844 |
| B T (celkový bór) | 0,000416 |
| Sr2+ |
0,000091 |
| F- |
0,000068 |
Oceánská chemie , známá také jako mořská chemie , je ovlivněna deskovou tektonikou a šířením mořského dna , zákalovými proudy , sedimenty , hladinami pH , atmosférickými složkami, metamorfní aktivitou a ekologií . Oblast chemické oceánografie studuje chemii mořského prostředí včetně vlivů různých proměnných. Mořský život se přizpůsobil chemickým vlastnostem jedinečným pro zemské oceány a mořské ekosystémy jsou citlivé na změny v chemii oceánů.
Dopad lidské činnosti na chemii zemských oceánů se v průběhu času zvyšoval, přičemž znečištění z průmyslu a různé postupy využívání půdy významně ovlivňují oceány. Rostoucí hladiny oxidu uhličitého v zemské atmosféře navíc vedly k okyselení oceánů , což má negativní dopad na mořské ekosystémy. Mezinárodní společenství se shodlo, že obnovení chemie oceánů je prioritou a úsilí o dosažení tohoto cíle je sledováno jako součást cíle 14 udržitelného rozvoje .
Dějiny
Chemie však musí pocházet z oceánů, počínaje zhruba před 4 miliardami let, kdy byl uvolňován uhlíkem do atmosféry .
Mořská chemie na Zemi
Organické sloučeniny v oceánech
Odhaduje se, že barevná rozpuštěná organická hmota (CDOM) se pohybuje v rozmezí 20–70% obsahu uhlíku v oceánech, přičemž je vyšší v blízkosti říčních výpustí a nižší v otevřeném oceánu.
Mořský život je v biochemii do značné míry podobný pozemským organismům, kromě toho, že obývají slané prostředí. Jedním z důsledků jejich přizpůsobení je, že mořské organismy jsou nejhojnějším zdrojem halogenovaných organických sloučenin .
Chemická ekologie extremofilů
Oceán poskytuje zvláštní mořské prostředí obývané extremofily, kterým se daří za neobvyklých podmínek teploty, tlaku a tmy. Taková prostředí zahrnují hydrotermální průduchy a černé kuřáky a studené prosaky na dně oceánu , s celými ekosystémy organismů, které mají symbiotický vztah se sloučeninami, které dodávají energii procesem zvaným chemosyntéza .
Tektonika desek
Mořské dno šířící se na středooceánských hřebenech je systém iontové výměny v globálním měřítku. Hydrotermální průduchy v roznášejících se centrech zavádějí do oceánu různá množství železa , síry , manganu , křemíku a dalších prvků, z nichž některé jsou recyklovány do oceánské kůry . Helium-3 , izotop, který doprovází vulkanismus z pláště, je emitován hydrotermálními průduchy a lze jej detekovat v oblacích v oceánu.
Rychlost šíření na hřebenech středního oceánu se pohybuje mezi 10 a 200 mm/rok. Rychlé rozmetání způsobuje zvýšené reakce čediče s mořskou vodou. Poměr hořčík / vápník bude nižší, protože z mořské vody se odebírá a spotřebovává hornina více iontů hořčíku a více vápenatých iontů se odebírá ze skály a uvolňuje se do mořské vody. Hydrotermální aktivita na hřebenovém hřebenu je účinná při odstraňování hořčíku. Nižší poměr Mg/Ca podporuje srážení polymorfů kalcitu s nízkým obsahem Mg uhličitanu vápenatého ( kalcitová moře ).
Pomalé šíření na středooceánských hřebenech má opačný účinek a bude mít za následek vyšší poměr Mg/Ca ve prospěch srážení polymorfů aragonitu a kalcitu s vysokým obsahem uhličitanu uhličitanu vápenatého ( aragonitová moře ).
Experimenty ukazují, že nejmodernější kalcitové organismy s vysokým obsahem Mg by byly v minulosti kalcitových mořích kalcit s nízkým obsahem Mg, což znamená, že poměr Mg/Ca v kostře organismu se mění s poměrem Mg/Ca v mořské vodě, ve které byla pěstována.
Mineralogie organismů vytvářejících útesy a produkujících sedimenty je tedy regulována chemickými reakcemi probíhajícími podél hřebene středního oceánu, jejichž rychlost je řízena rychlostí šíření mořského dna.
Dopady na člověka
Mořské znečištění
K mořskému znečištění dochází, když se do oceánu dostanou látky používané nebo šířené lidmi, jako je průmyslový , zemědělský a bytový odpad , částice , hluk , přebytečný oxid uhličitý nebo invazivní organismy, které tam způsobují škodlivé účinky. Většina tohoto odpadu (80%) pochází z pozemní činnosti, i když významně přispívá i námořní doprava. Protože většina vstupů pochází z pevniny, ať už přes řeky , odpadní vody nebo atmosféru, znamená to, že kontinentální šelfy jsou vůči znečištění citlivější. Přispívá také znečištění ovzduší tím, že do oceánu odnáší železo, kyselinu uhličitou, dusík, křemík, síru, pesticidy nebo prachové částice. Znečištění často pochází z jiných než bodových zdrojů, jako je zemědělský odtok , větrem navátý odpad a prach. Tyto nepohotové zdroje jsou z velké části způsobeny odtokem, který vstupuje do oceánu řekami, ale svou roli mohou také hrát větrem naváté nečistoty a prach, protože tyto znečišťující látky se mohou usazovat ve vodních cestách a oceánech. Cesty znečištění zahrnují přímé vypouštění, odtok půdy, znečištění lodí, znečištění ovzduší a potenciálně hlubinnou těžbu .
Typy mořského znečištění lze seskupit jako znečištění mořskými úlomky , znečištění plasty , včetně mikroplastů , okyselování oceánů , znečištění živinami , toxiny a podvodní hluk. Plastové znečištění v oceánu je druh mořského znečištění plasty , jehož velikost sahá od velkého původního materiálu, jako jsou lahve a pytle, až po mikroplasty vytvořené fragmentací plastového materiálu. Úlomky moří jsou převážně vyhozené lidské odpadky, které plují nebo jsou zavěšeny v oceánu. Znečištění plasty je škodlivé pro mořský život .Klimatická změna
Zvýšené hladiny oxidu uhličitého vyplývající z antropogenních faktorů nebo z jiných důvodů mají potenciál ovlivnit chemii oceánů. Globální oteplování a změny slanosti mají významné důsledky pro ekologii mořského prostředí . Jeden návrh navrhuje vypustit obrovské množství vápna , zásady , aby se zvrátilo okyselování a „zvýšila se schopnost moře absorbovat oxid uhličitý z atmosféry“.
Okyselení oceánů
Ocean okyselení je pokračující pokles pH hodnoty z Země je oceány , způsobené absorpci oxidu uhličitého ( CO
2) z atmosféry . Hlavní příčinou okyselení oceánů je spalování fosilních paliv . Okyselení oceánů je jedním z několika účinků změny klimatu na oceány . Mořská voda je mírně zásaditá (což znamená pH> 7) a okyselení oceánů zahrnuje spíše přechod k pH neutrálním podmínkám než přechod ke kyselým podmínkám (pH <7). Problémem acidifikace oceánů je, že to může vést ke snížené produkci lastur měkkýšů a dalšího vodního života se skořápkami uhličitanu vápenatého a také k některým dalším fyziologickým výzvám pro mořské organismy. Organismy obalené uhličitanem vápenatým se nemohou reprodukovat ve vysoce nasycených kyselých vodách. Odhaduje se, že 30–40% oxidu uhličitého z lidské činnosti uvolněného do atmosféry se rozpouští do oceánů, řek a jezer. Část z nich reaguje s vodou za vzniku kyseliny uhličité . Některé z výsledných molekul kyseliny uhličité se disociují na hydrogenuhličitanový a vodíkový iont, čímž se zvýší kyselost oceánu ( koncentrace iontů H + ).
Mořská chemie na jiných planetách a jejich měsících
Planetární vědec pomocí dat ze sondy Cassini zkoumá mořské chemii Saturn je měsíc Enceladus pomocí geochemické modely se podíváme na změny v čase. Přítomnost solí může znamenat tekutý oceán v měsíci, což zvyšuje možnost existence života, „nebo alespoň pro chemické prekurzory pro organický život“.