المواد العضويه في ماء البحر: تاثير الأكسجين والتحلل اللاهوائي

1. المواد العضويه في ماء البحر: تاثير الأكسجين والتحلل اللاهوائي

2. عمليه التنفس هي السبب الأساسي لحاله عدم التشبع للأكسجين في ماء البحر • طبقه المنحدر الحراري هي اكثر منطقه يحدث فيها عدم تشبع لاسباب عده: 1)وجود تطبق نتيجه تدرج الكثافه وهذا يمنع عمليه الخلط الراسي للمياه ويفصلها بالتالي عن الطبقهالمخلطه، 2) تدفق المواد العضويه اعلي في طبقه المنحدر الحراري مقارنه بالمياه العميقه، 3) النقل الأفقي يكون ضعيف في المنحدر الحراري كما ان الانتشار الجزيئي ايضا بطئ مما يؤدي الي ضعف تزويد طبقه المنحدر بالاكسجين • تحت طبقه المنحدر تقل حاله عدم التشبع نظرا لتزويد الأكسجين خلال عمليه الدوران الملح-حراري للتيار الناقل العظيم نتيجه هبوط المياه السطحيه في شمال المحيط الاطلنطيوالمحملهبالاكسجينالي المياه العميقهللمحيطاوترحل كتله المياه في اعماق المحيطات حيث تتعرض خلال رحلتها الي استهلاك الاكسجيننتيجهاكسدهالمادهالعضويه والتي لها مصدرين: المادهالعضويهالموجودهاصلا في العينهوالمادهالعضويهالمتساقطه باستمرار من السطح وبالتالي يقل تركيز الاكسجين باستمرار في العينه

3. كميه الاكسجينالمستهلكه منذ مغادره الاكسجين للمياه السطحيه وغوصها في المياه العميقه يمكن حسابها اذا عرفنا تركيزها الاصلي في للعينه عند السطح • يفترض ان تركيز العينه للمياه السطحيه يساوي تركيزها وهي في حاله اتزان مع الغلاف الجوي وهو ما يطلق عليه NAEC • الفرق بين تركيز الاكسجين في العينهO2insituوالتركيز NAEC يطلق عليه مصطلح الاستخدام الظاهري للأكسجين Apparent oxygen utlization ويرمز له بالرمز AOU ويعطي بالعلاقه:AOU = NAEC – [O2] insitu • يعبر عن تركيز الاستخدام الظاهري للاكسجينبوحدهميكرومولار (µM)

4. كلما زادت قيمه AOU يعني ان كميه اكبر تم ازاحتها من الاكسجين من عينه المياه عند مغادرتها المياه السطحيه ولذلك تزداد قيمتها بازدياد البعد عن المنطقه التي تكونت فيه كتله المياه في المياه العميقه، ونظرا لزياده قيمه AOUبزياده عمر كتله المياه فان مسار التيارات الملح-حراريه يمكن تعقبه بدراسهAOU. وقد تم دراسه ذلك ووجد ان قيم AOU للمياه العميقه للمحيط الهادي اكبر من تلك للمياه العميقه للمحيط الاطلنطي • ويمكن تخمين كميه المادهالعضويه والتي حصلت لها عمليه اكسده خلال عمليه التنفس من قيم AOU • كل 1 مول من بقايا المواد العضويه والتي حصل لها عمليه اكسده يتضمن اكسده 106 من الكربون العضوي ونحتاج لاتمامالعمليهالي 106 مول من الاكسجين • 106 CH2O + 106 O2 = 106 CO2 + 106 H2O • ايضا معادله التنفس تعطي ان كل 16 مول من النيتروجين العضوي يحصل لها اكسدهاليالنترات باستخدام 16 مول من الاكسجين حسب المعادله: • 16 NH3 + 32 O2 = 16 HNO3 + 16 H2O

5. حيث ان الفسفور لا يحصل له خلال عمليه التنفس فان مشاركه الفسفور في استهلاك الاكسجين تكون معدومه • بالتالي مما سبق يتضح ان 138 مول من الاكسجين (106+32 من المعادلات السابقه لعمليه التنفس) تستهلك حلال عمليه التنفس لواحد مول من المادهالعضويه وتكون نسبه الكربون العضوي الذي حصلت له عمليه الاكسدهاليالاكسجين المستهلك 138:106 • كميه المادهالعضويه التي حلصت لها عمليه المعدنه بعد مغادره طبقه المياه للسطح وهبوطها اليالاعماق يمكن حسابها بهذه النسبه • علي سبيل المثال لو ان قيمه AOU لعينه مياه هي 190 ميكرومولار فان كميه المادهالعضويه التي حصلت لها عمليه اكسده هي 190 x (106/138) =146 µM • وبعبارهاخري يمكن القول انالعمليهادتاليزياده في تركيز الكربون الغير عضوي لماء البحر بقيمه 146 ميكرومولار

6. الحيود عن القيم في المعادلات السابقه شائع ولذلك فان هذه الحسابات هي طريقه للتخمين ومعرفه تاثير عمليه اعاده معدنه المواد العضويه علي التركيب الكيمائي لماء البحر • هذا الحيود ينتج من عده اسباب: 1) الاختلاف في التركيب العنصري للهائمات النباتيه، 2) ليس كل المواد المعلقه التي يحصل لها عمليه الاكسده لها تركيب عنصري للهائمات النباتيه لوجود الهائمات الحيوانات ومخلفات الكائنات البحريه ضمن المواد التي يحصل لها عمليه الاكسده فعلي سبيل المثال نسبه الكربون الي النيتروجين في الهائمات الحيوانيه اعلي من نسبتها في الهائمات النباتيه ، 3) ايضا المعدلات السابق تفترض ان هناك اكسدهكامله للكربون العضوي والنيتروجين العضوي وهو غير موجود في الواقع، 4) ايضا النيتروجين تحصل له اكسدهاسرع من الكربون ولذلك فان نسبه الكربون الي النيتروجين تزداد كلما زاد تحلل المادهالعضويه

7. الاكسدهاللاهوائيهللمادهالعضويه anaerobic oxidation of organic materials • في بعض المناطق البحريه يزداد استهلاك الاكسجين ويستنفذ نتيجهان معدل امدادهالي المياه البحريه يقل بكثير عن معدل ازاحته وهذا يحدث في مناطق الانتاجيهالعاليهاو المناطق التي لا يتم تجديد مستمر للمياه • هذه المناطق تعتبر مكان خصب للأكسدهاللاهوائيه والتي تحدث بواسطهالبكيترياالبحريهاللاهوائيه والتي تؤكسد المادهالعضويه • في هذه البيئات اللاهوائيه يتم استخدام النترات والكبريتات كمستقبلات للألكترونات (ماده مؤكسده) في غياب الاكسجين

8. عمليه استخدام النترات لاكسده الماده العضويه يطلق عليها عمليه عكس النترته denitrification • (CH2O)106(NH3)16H3PO4 + 84.4HNO3 =106CO2 + 148.8 H2O + 42.4 N2 + 16 NH3 + H3PO4 • اما عمليه استخدام الكبريتات لاكسده الماده العضويه فهي تتم حسب المعادله • (CH2O)106(NH3)16H3PO4 + 53SO42-= 106CO2 + 106 H2O + 16 NH3 + 53S2- + H3PO4 • يلاحظ ان خلال الاكسده ان النيتروجين والكبريت تبقي في حالاتها المختزله (الامونيا والكبريتيد). تميه ثاني اكسيد الكربون ينتج حامض الكربونيك والذي يؤدي الي تحول NH3 الي NH4+ وايضا S2- الي HS- • نتيجه الطاقه الحره الاعلي لعمليه عكس النترته فهي المفضله مقارنه باختزال الكبريتات