gas solubility and exchange across the air sea interface n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
قانون دالتون للضغط الجزئي DALTON’S LAW OF PARTIAL PRESSURES PowerPoint Presentation
Download Presentation
قانون دالتون للضغط الجزئي DALTON’S LAW OF PARTIAL PRESSURES

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 29

قانون دالتون للضغط الجزئي DALTON’S LAW OF PARTIAL PRESSURES - PowerPoint PPT Presentation


  • 170 Views
  • Uploaded on

Gas Solubility and Exchange across the Air-Sea Interface ذوبانية الغازات وتبادلها بين الهواء وسطح البحر.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'قانون دالتون للضغط الجزئي DALTON’S LAW OF PARTIAL PRESSURES' - ronnie


Download Now An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
gas solubility and exchange across the air sea interface
Gas Solubility and Exchange acrossthe Air-Sea Interfaceذوبانية الغازات وتبادلها بين الهواء وسطح البحر
  • تدخل الغازات في العديد من الدورات البيوجيوكيميائية مثال ذلك دورة المادة العضوية في البحار حيث هناك تنافس بين عمليتي البناء الضوئي والتنفس لاستهلاك ثاني أكسيد الكربون وانتاج الاكسجين وذلك بواسطة الهائمات النباتية.
  • في المقابل فأن الحيوانات البحرية والاسماك تستهلك الاكسجين لحرق المادة العضوية لتمدها بالطاقة وينتج عن ذلك غاز ثاني أكسيد الكربون.
slide2

بعض المناطق البحرية بطبيعة تكوينها يقل فيها تركيز الاكسجين الذائب وعادة ما يحدث نقصان في تركيز الاكسجين بسبب الانشطة البشرية.

  • التقلبات المناخية قد تكون أحد العوامل المؤثرة في نقص الاكسجين الذائب حين ترتفع درجة حرارة الماء فتقل الذوبانية وكذلك يرتفع معدل التنفس للكائنات الحية.
  • يتواجد الاكسجين في سطح المحيط نتيجة عملية البناء الضوئي أو ذوبان الاكسجين من الغلاف الجوي.
  • كلا العمليتين تتم في الطبقة السطحية من الماء air-sea interfaceولذلك فأن مصدر الاكسجين الوحيد في المياه العميقة هو سقوط الكتل المائية من السطح الي الاعماق خلال عملية التيارات الهابطة فأن قلت هذه العملية او توقفت تحولت الطبقة العميقة من الماء الي بيئه لا هوائيةanaerobic .
  • العديد من غازات الصوب الخضراء greenhouse gases مثلCO2, N2O CH4 تدخل ضمن المؤثرات المناخية وهي جميعا تتحكم فيها كائنات بحرية مثل الهائمات النباتية والطحالب والبكتريا.
slide3

اضف الي ذلك غازات مثل ثنائي مثيل الكبريت dimethylsulfideوالذي يتحكم في دورته البحرية البيوجيوكيميائية كمنبع ومصب ويلعب دورا كبيرا في التأثير علي المناخ.

  • بعض الغازات مثلNOx,SOx قد تسبب في سقوط الامطار الحمضية وبالتالي تؤثر في المناخ.
  • غازات مثل chlorofluorocarbons تتسبب في تأكل طبقة الاوزون.
  • غازات أخري مثل NH3وNOx تتحرك كعناصر مغذية.
  • عناصر ثقيلة سامة مثلالزئبق Hg تتحرك في الحالة الغازية.
  • بعض المواد العضوية مثل PCBsمسببة للتلوث وتتطاير بسهولة.
  • لهذا كله كان من الضروري دراسة سلوك الغازات وعلاقتها بمصنع الارض الغلاف الجوي والقشرة الارضية.
dalton s law of partial pressures
قانون دالتون للضغط الجزئيDALTON’S LAW OF PARTIAL PRESSURES
  • تركيز الغازات في المحيطات والغلاف الجوي يعتبر قليل نسبيا مما يجعله يسلوك سلوك مثالي ideal behavior وهذا يعني ان الضغط الجزئي partial pressure لكل غاز لا يعتمد علي الاخر وبالتالي فان الضغط الكلي يساوي:
  • PT = PN2+ PO2+ PAr + PH2O + PCO2+ ・ ・ ・ ・ .
  • ولان كل غاز له ضغطه الجزئي فهو يتبع القانون العام للغازات والذي ينص علي
  • PAVA = nART
  • حيث PA هو ضغط الغاز atm
  • VA هو حجم الغاز بالتر
  • nA عدد المولات T درجة حرارة الغاز بالكيلفن (K = 273.15 +◦C)
  • R هو الثابت العام للغازات ويساوي 0.082053 L atmK−1 mol−1
slide6

الجدول السابق يوضح وجود نوعان من الغازات:

  • المجموعة الاولي تمثلها الغازات ذات النسبة الثابتة في تكوين الهواء مثل الاكسجين والنيتروجين.
  • المجموعة الثانية تمثلها الغازات ذات النسبة المتغيرة في تكوين الهواء مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون.
  • وللحصول علي نسبة الغاز بالنسبة للهواء يمكن استعمال العلاقة التالية:
  • وذلك عند ثبات الضغط ودرجة الحرارة.

ومن هذه المعادلة يمكن التعبير عن

الحجم الجزئي volume mixing ratio

بالمولارية الجزئية mole fraction ( A)

slide7

ولهذا يمكن معرفة الضغط الجزئي للغاز بمعرفة المولاريه الجزئية والضغط الكلي من العلاقة:

  • PA = APT
  • واذا كان الضغط الكلي للهواء يساوي 1 atm فان :
  • PA = A
  • ليمثل الجدول السابق النسبة المولارية والتي تساوي الضغط الجزئي ايضا.
  • ولان الضغط الجزئي لبخار الماء غير ثابت فالجدول السابق يمثل النسب في حالة الهواء الجاف PdryA.
  • ولحساب الضغط الجزئي في حالة الهواء الرطب PmoistA نستخدم العلاقة:
  • حيث تتغير نسبة PH2O/PT من 0.5% عند درجة حرارة صفر مئوي الي 4% عند درجة حرارة 30 درجة مئوية.
slide8

الضغط الكلي فوق سطح البحر عادة ما يساوي 1 ضغط جوي ولكنه قد يتغير قليلا نتيجة لاعتبارات زمانية او مكانية spatial and temporal variations.

  • ومثال التغيرات المكانية في الضغط spatial variations :
  • ففي الشمال من الغلاف الجوي للكرة الارضية تكون قيمة الضغط 0.969 ضغط جوي بينما في الجنوب 0.974 ضغط جوي.
  • أما المتغيرات الزمانية temporal variationsفقد تكون نتيجة:
  • الاختلاف في درجات الحرارة ومحتوي بخار الماء في الجو.
  • كما يحدث هذا التغير نتيجة موجات المد والجزر ويقل الضغط كلما ارتفعنا عن سطح البحر.
  • غازات مثل ثاني اكسيد الكربون والاكسجين قد تتغير فصليا تبعا للنشاط النباتي والحيواني في الفصول المختلفة.
gas solubility
ذوبانية الغازات GAS SOLUBILITY
  • تتواجد الغازات في المحيط في ثلاث صور:

1- الصورة الغازية داخل الفقاعات ويحاط جزئ الغاز في هذه الحالة بجزيئات غازات اخري داخل الفقاعة.

2- الصورة الذائبة حيث يحاط جزئ الغاز في هذه الحالة بجزيئات الماء.

3- الصورة الصلبة حيث يتم اصطياد جزئ الغاز في الماء المتجمد.

عملية ذوبان الغاز dissolution في ماء المحيط تسمي ingassing .

بينما العملية العكسية وهي خروج الغاز من المحيط الي الغلاف الجوي تسميdegassing.

اذا تساوي معدل دخول الغاز مع معدل خروجه يصبح الغاز في حالة اتزان equilibrium وبالتالي لا يتغير التركيز مع الوقت.

وتعتمد حالة الأتزان علي كل من درجة الحرارة والملوحة والضغط الجزئ للغاز.

slide10

اذا كان النظام ليس في حالة اتزان فسيحدث احد امرين:

  • 1- اما ان يكون تركيز الغاز في الماء أعلي من تركيز الاتزان وفي هذه الحالة سيحدث تدفق للغاز من المحيط الي الجو الي ان يصل الي تركيز الاتزان.
  • 2- ان يكون تركيز الغاز في الماء اقل من تركيز الاتزان وبالتالي سيحدث تدفق من الجو الي المحيط الي ان يصل تركيز الغاز الي تركيز حالة الاتزان.
  • ويمكن تمثيل حالة الاتزان بالمعادلة التالية:
  • A(g) A(aq)
  • ثابت الاتزان الحراري الديناميكي thermodynamic equilibrium constant تمثلها المعادلة :
  • وبمعلومية القانون العام للغازات

يمكن التعبير عن A(aq) بالمعادلة التاليه:

والقيمة تعد ثابت يسمي ثابت هنري لتتحول المعادلة الي :

الذي يعرف بأسم قانون هنري.

slide11

علماء علوم البحار يعبرون عن قانون هنري بالطريقة الاتية:

  • حيث βA هو معامل بانزن للذوبانية Bunsen solubility coefficient.
  • ويعرف معامل بانزن علي انه حجم الغاز باملليليتر الذي يذوب في 1 لتر من ماء البحر عند حالة الاتزان وعندما يكون ضغط الغاز يساوي 1 ضغط جوي.
  • وهناك علاقة تربط ثابت هنري بمعامل بانزن وهي:
  • βA = KH X 22,414
  • كل من معامل بانزن وثابت هنري هي معاملات تتأثر بدرجة الحرارة والضغط الجزئي للغاز والملوحة والتركيب الجزئي للغاز وذلك يتضح من الشكل التالي:.
slide12

يتضح من الشكل المقابل مايلي:

  • 1- تزداد الذوبانية مع نقص الحرارة.
  • 2- تزداد الذوبانية مع زيادة الوزن

الجزئي للغازات ذات الذرة الواحدة.

ذوبانية الغازات الاكثر تعقيدا مثل ثاني

أكسيد الكربون او غاز الميثان تكون اكثر

من الغازات ذات الذرة الواحدة.

بشكل عام تقل الذوبانية مع زيادة الملوحة

وتسمي هذه الظاهرة salting out

ويرجع السبب في ذلك الي وجود ايونات

الاملاح الذائبة التي ينشأعنها قوة الكتروستاتيكية electrostatic forces

تمنع من خلق فراغات بين جزيئات الماء لتحوي جزيئات الغاز.

slide13

ذوبانية غاز CO2اكثر تعقيدا اذ يحدث تفاعل بين الغاز والماء ويتجه هذا التفاعل الي حالة الاتزان سريعا متأثرا بكل من درجة الحرارة والملوحة والضغط الجزئي للغاز والاس الهيدروجيني PH.

  • الاس الهيدروجيني هو أكثر العوامل أهمية اذ يحدد عملية تحول الغاز الي الصور الغيرعضوية المختلفة للغاز وهي الكربونات والبيكربونات وحامض الكربونيك وتكون هذه الصور العديدة يؤدي الي زيادة ذوبانية الغاز الاصلي.
  • غازات مثل ثاني أكسيد الكبريت والامونيا تحدث لها تحولات شبيه بما يحدث لغاز ثاني أكسيد الكربون مما يزيد من ذوبانيتها ايضا.
  • تركيز الغاز عند حالة الاتزان وضغط جوي يساوي 1 atm يسمي
  • normal atmospheric equilibriumconcentration (NAEC)
  • ويعرف علي انه تركيز الغاز داخل الماء اذا ترك ليصل الي حالة الاتزان مع الغلاف الجوي مع اعتبار ملوحة ودرجة حرارة الماء.
  • وهناك جداول للقيم المحسوبة NAEC لكل غاز والتي يمكن مقارنتها مع القيم الفعلية المقاسة في الموقع.
deviations from naec
الحيود عن تركيز الاتزان في الغازاتDeviations from NAEC
  • عادة ما يكون هناك اختلاف بين القيم المحسوبة لتركيز الغاز عند الاتزان والقيم المقاسة فعليا في الموقع وتستخدم المعادلة التالية لحساب نسبة تشبع الغاز:
  • حيث (A(aq))in situ هي تركيز الغاز الفعلي في الموقع بينما NAEC هي القيمة المحسوبة.
  • اذا كانت هذه النسبة اقل من 100 يكون النظام غير مشبع بالنسبة لهذا الغاز ويسمي undersaturated.
  • اما اذا كانت النسبة تساوي 100 يكون النظام مشبع بالنسبة لهذا الغاز ويسمي saturated.
  • أما اذا كانت النسبة اعلي من 100 يكون النظام فوق مشبع بالنسبة لهذا الغاز ويسمي supersaturated.
slide15

يحدث الحيود عن تركيز الاتزان كنتيجة لسلوك غيرمحافظ تسببه تفاعلات كيميائية تؤدي الي خروج أو دخول الغاز بسرعة أكبرمن محاولة الماء للرجوع لحالة الاتزان reequilibrate مع الغلاف الجوي.

  • أجزاء كبيرة من بحار العالم تكون فوق مشبعة بالاكسجين وذلك يرجع الي اختلاف معدلات التنفس الهوائي (أستهلاك الغاز) والبناء الضوئي (انتاج الغاز) ومقارنة ذلك بتبادل الغاز عبر سطح البحر وعمليات تحرك الماء رأسيا وافقيا.
slide16

يمكن التعبيرعن نقص الاكسجين الذائب في الماء بالتعبيرات الاتيه:

  • 1- hypoxic وهو ان يكون تركيز الاكسجين في الماء أقل من 2 جزء في المليون.
  • 2- anoxic وهو ان لا يوجد أكسجين في الماء علي الاطلاق.
  • ونلاحظ في التوزيع الرأسي للأكسجين في عمود الماء ما يلي:
  • 1- تختلط الرياح مع الطبقة السطحية لتكون طبقة منتظمة من محتوي الاكسجين ويبدأ في الانتشار في الطبقة التي تليها.وفي المياه الثابتة يكون أعلي تركيز للأكسجين في الطبقة تحت سطحية مع أعلي انتاجية اوليةmaximum production.
  • 2- تحت الطبقة السطحية(mixed layer)يبدأ الاكسجين في النقصان نتيجة أكسدة المادة العضوية الي ان يصل الي الحد الادني (OMZ)oxygen minimum zoneبأختفاء الهائمات النباتية.
  • 3- بعد هذا العمق يزداد الاكسجين الذائب مرة أخري تدريجيا مع العمق وذلك نتيجة لدوران المياه وسقوط المياه الكثيفة والمحملة بالأكسجين الي هذه الطبقة العميقة ولقلة المادة العضوية المتبقية والتي تقاوم الاكسدة فلا يستهلك الأكسجين.
slide17

مما سبق يتضح ان معظم عمود الماء غير مشبع بالأكسجين undersaturated.

  • بينما الطبقة السطحية تكون فوق مشبعة بالأكسجين نتيجة عملية البناء الضوئي وتواجد الفقاعات الهوائية.
  • العوامل الفيزيائية التي تؤدي الي الحيود عن اتزان الغازات:
  • 1- فقاعات الهواء Bubble Injection:
  • عندما تزداد سرعة الرياح تدخل بعض الفقاعات الهوائية الي سطح الماء. تذوب الغازات التي داخل الفقاعات تحت تأثير الضغط . تستمر هذه العملية اعتمادا علي الضغط الجزئي للغاز داخل الفقاعة ومعدل ذوبانية الغاز في الماء. والذي قد ينتج عنه طبقة فوق مشبعة.
  • 2- الاعتبارات الزمنية Kinetic Considerations:
  • يحتاج النظام الي وقت للوصل الي حالة الاتزان بينما المتغيرات البيئية المحيطة تكون اسرع مما يؤدي الي الحيود عن حالة الاتزان ومثال ذلك:
  • أ- الكتل المائية التي تزداد كثافتها في السطح وتسقط الي عمود الماء نتيجة التغير في درجة الحرارة والضغط علي السطح لا تجد الوقت الكافي للوصول الي حالة الاتزان.
slide18

ب- قد تحدث معوقات للوصول لحالة الاتزان مثل وجود بقع الزيت علي سطح الماء مما يمنع تدفق وتبادل الغاز (الاكسجين) من والي الماء فتتضرر الاسماك والكائنات الاخري .

  • ج- حتي عند حدوث الاتزان فقد تتغير الظروف البيئية في مرحلة لاحقة فالكتل المائية في اسفل عمود الماء تبقي تحت الماء مئات السنين وبالتأكيد فقد أختلفت الظروف البيئية منذ ذلك الحين ومثال ذلك ارتفاع الضغط الجزئي لغاز ثاني اكسيد الكربون في الهواء الجاف من 280 جزء في المليون سنة 1860 الي 385 جزء في المليون سنة 2008.
  • 3- تأثير درجة الحرارة علي حالة الاتزان :
  • Postequilibration Temperature Changes
  • عند خلط كتلتين مائيتين كل منها حدث له اتزان عند درجة حرارة مختلفة تنتج كتلة مائية لها تركيز غازي مغاير للمتوقع (عادة ما يكون فوق مشبع) وذلك لان تأثير الحرارة علي ذوبانية الغاز غير خطية nonlinear temperature effect.والشكل التالي يوضح نموذج لهذه الحالة في غاز النيتروجين.
slide20

4- مصادرالغاز من الطبقة تحت القاعية Subsurface Sources:

  • هناك العديد من مصادر الغازات مثل الاغوار البحرية والرواسب الدافئة والتي عادة مايخرج منها غاز الميثان كما ان التفاعلات البيوجيوكيميائية ينتج عنها غازات تتسرب من المياه البنية الي طبقة المياه العميقة.
  • معدلات تبادل الغازات RATES OF GAS EXCHANGE:
  • يعتبر معدل تبادل الغازات من اهم العوامل في مصنع القشرة الارضية-الغلاف الجوي-المحيط اذ انه اكثر العوامل المؤثرة في حالة الجو ومثال ذلك:
  • ان المحيط هو المستقبل sink الاساسي لغاز مثل CO2 وتحريكه من الطبقة السطحية الي المياه العميقة وهو من الغازات ذات تأثير الصوب الخضراء. غازات اخري مثل الاوزون والميثان لها نفس التأثير ويكون المحيط هو المستقبل النهائي net sink لها.
  • أضف الي ذلك ان المحيط يستقبل ايضا غازات مثل dimethylsulfide والذي يلعب دور اساسي في تكوين السحب.
  • المحيط يستقبل ايضا الغازات التي تتسبب في الامطار الحمضية والتي لها تأثير سلبي علي طبقة الاوزون.
slide21

لكل ما سبق كان من الضروري دراسة معدل تبادل الغازات مع الغلاف الجو وللصعوبات العملية في قياس معدل تبادل الغازات مع الغلاف الجو علي سطح البحر كان من الضروري وضع نماذج رياضية لفهم عملية التبادل وهي:

  • 1- نموذج الطبقة الرقيقة Thin-Film Model:
  • يفترض هذا النموذج وجود طبقة رقيقة جدا في الغلاف الجوي ملامسة تماما لسطح البحر كما توجد طبقة مماثلة في البحر ملامسة للغلاف الجو ويبلغ سمك هذه الطبقة في كلا الحالتين حوالي 100 ميكروميتر.
  • ولان الغاز في الحالة الغازية يتحرك بسرعة الاف المرات من مثيلة في الماء فالطبقة الرقيقة في ماء البحر هي التي تتحكم في معدل مرور الغاز من والي البحر خاصة للغازات سريعة الذوبان والانتشار.
  • ويمكن حساب معدل تبادل الغاز FA من قانون فيكس الاول من المعادلة التالية:
  • حيث DA ثابت الانتشار الجزئي للغاز molecular diffusivity coefficient ويعتمد علي كل من الوزن الجزئي للغاز ودرجة الحرارة والملوحة.
slide22

بينما A(aq.)z هو تركيز الغاز في الحالة السائلة (الطبقة الرقيقة)

  • A(aq.)zo هو تركيز الغاز في الحالة الغازية (الطبقة الرقيقة)
  • Z هو سمك الطبقة الرقيقة.
  • ولان الطبقة الرقيقة من الغاز تكون في حالة اتزان مع الغلاف الجوي فيمكن استبدال تركيز الغاز في المعادلة السابقة بالضغط الجزئي لتصبح المعادلة الاتية:
  • يحدث معدل تبادل ايجابي Positive fluxes اذا كان [A(aq)]zo> [A(aq)]z فيحدث دخول للغاز من الجو الي الماء ingassing.
  • بينما يحدث تبادل سلبي fluxesNegative اذا كان [A(aq)]zo< [A(aq)]z.وهنا يحدث خروج للغاز من الماء الي الجو degassing.
  • كلما زاد الفرق في تركيز الغاز بين اعلي الطبقة الرقيقة وأسفلها كلما زادت عملية تبادل الغاز بين البحر والغلاف الجوي.
slide23

وهناك علاقة عكسية بين سمك الطبقة الرقيقة وعملية تبادل الغازات بين البحر والغلاف الجوي.

  • الدراسات العملية اثبتت وجود الطبقة الرقيقة وهي طبقة غنية بالمواد العضوية الذائبة والمعادن النادرة وكذلك البكتريا والهائمات النباتية. وتعمل هذه الطبقة علي تقليل تأثير الرياح والامواج علي حركة المياه وبالتالي يزداد سمك الطبقة الرقيقة وتقل عملية تبادل الغازات.
  • تختفي الطبقة الرقيقة تماما عند زيادة الرياح وتكون الامواج العنيفة.
  • من الجدول المقابل يتضح ان

ثابت الانتشار الجزئي للغاز

يزداد مع زيادة درجة الحرارة

ويقل مع زيادة الوزن الجزئي

للغاز.تنخفض درجة حرارة

الطبقة الرقيقة حوالي 0.1 الي

0.3 درجة مما يساعد علي

ذوبان الغاز في هذه الطبقة.

slide24

نموذج تجديد السطح ونموذج حدود الطبقات:

  • Surface Renewal and Boundary Layer Models:
  • يفترض هذا النموذج ان سطح البحر مغطي بمجموعة من الالواح او الخلايا من المياه المتحركة الناتجة عن اضطراب الطبقة المختلطة من الماء mixed layer.
  • أعلي هذه الالواح يكون في حالة اتزان مع الغلاف الجوي بينما اسفلها يحتفظ بالتركيب الكيميائي للطبقة المختلطة.
  • ويحدث تغيير مستمر لهذه الالواح فأذا كان معدل التغيير سريع يحدث اتزان للطبقة المختلطة مع الغلاف الجوي.
  • وحسب هذا النموذج فيمكن حساب معدل تبادل الغاز من المعادلة:
  • حيث A(aq)z هو تركيز الغاز أعلي اللوح او الخلية و A(aq)z هو تركيز الغاز اسفل اللوح او الخلية.
  • اذا كان هناك تدرج في التركيز فالمدة التي سيقضيها اللوح او الخلية علي سطح البحر ستكون قصيرة وبالتالي سيكون معدل التبادل كبير.
  • معدل تغيير الالواح يعتمد علي الاضطراب علي سطح البحر وسريعة الرياح.
slide25

نموذج حدود الطبقات شبية بنموذج تجديد السطح ولكن يضع اعتبارات أخري في عملية تبادل الغازات مثل انتقال الحرارة وتأثير اشعة الشمس ,الامواج ودخول الفقاعات الهوائية والامطار والتفاعلات الكيميائية التي تحدث مع الماء.

  • السلوك الغير محافظ للغازات NONCONSERVATIVE GASES:
  • يعتبر سلوك الغاز غير محافظ اذا تغيرت نسبة التشبع عن 100%. وكمثال لهذه الحاله غاز الاكسجين الذي يصل الي حاله فوق المشبع supersaturation في منطقة المياه السطحية euphotic zone نتيجة انتاج الاكسجين من خلال عملية البناء الضوئي ويكون انتاج الغاز اسرع من عملية التبادل عبر السطح لمحاولة الوصول الي حالة الاتزان.
  • ونفس الغاز قد يصل الي حالة غير مشبع undersaturation في مناطق ساحلية تتعرض الي تيارات صاعدة وتزيد نسبه التنفس الهوائي والمواد العضوية بشكل كبير فيستهلك الاكسجين اسرع من عملية التبادل عبر السطح.
slide26

في المقابل غاز مثل النيتروجين يوجد في ماء البحر بتركيز عالي ويتم تثبيته nitrogen-fixingبواسطة plankton والعملية العكسية denitrifying تتم بواسطة bacteria ولكن كلتا العمليتين بطيئة جدا ولا تؤثر في تركيزالنيتروجين العالي في ماء البحر.

  • كلما زاد الحيود عن التشبع زاد معدل تبادل الغاز بين سطح البحر والغلاف الجوي.
  • اتجاه تبادل الغازات من او الي المحيط قد يعتمد علي المتغيرات الزمانية والمكانية spatially and temporally.
  • فالغازات التي يتحكم فيها عملية البناء الضوئي تتغير في الليل والنهار وكذلك في الفصول المختلفة.
  • يلعب المحيط دور هام جدا في تركيبة الغازات للغلاف الجوي وذلك لان المحيط هو المصدر الاساسي net source لبعض الغازات وهو كذلك المصب الاساسي net sink لغازات اخري.
slide27

يعتبر النشاط الانساني واحد من المؤثرات الهامه في زيادة او نقص غاز معين في ماء البحر.

  • المحيط هو المصدر الاساسي net source للغازات الاتية:
  • (1) sulfur gases, suchas dimethylsulfide, methyl mercaptan, carbonyl sulfide (COS), and carbon disulfide(CS2);
  • (2) halogen gases, such as methyl chloride, chloroform (CHCl3), methyl iodide(CH3I), ethyl iodide, propyl iodide, bromoiodomethane, chloroiodomethane, and diiodomethane;
  • (3) nitrogen gases, such as nitrous oxide (N2O), and the alkyl (methyl,ethyl, and propyl) nitrates;
  • (4) carbon gases, such as methane (CH4) and carbonmonoxide (CO);
  • (5) volatile metals, such as mercury; and
  • (6) hydrogen (H2).
slide28

كما يعتبر المحيط هو المصب الاساسي net sink للغازات الاتية:

  • Carbondioxide (CO2), hydrogen sulfide (H2S), gaseous Hg, the bromine gases (methyl bromide(CH3Br) and bromoform (CHBr3)), and the nitrogen gases (ammonia (NH3) and methylamines).
  • غازات البروم العضوية organobromine gases لها تأثير علي تأكل طبقة الاوزون.
  • غازات النيتروجين المتطايرة تؤثر علي عملية ازدهار الطحالب algal blooms في المناطق الساحلية.
  • غازات مثل DMS, ammonia تكون البنية الاساسية لتكون السحب وبالتالي سقوط الامطار.
  • المحيط هو ايضا المصب الاساسي لغاز الاوزون والذي يتلاشي سريعا نتيجة اكسدة المادة العضوية الذائبة.
slide29

ومن الغازات التي يعتبر المحيط مصب اساسي لها :

  • sulfur dioxide (SO2), hydrogen cyanide (HCN), acetonitrile(CH3CN), chlorofluorocarbons (freons and CCl4), and synthetic organic compounds,such as the polychlorinated biphenyls (PCBs) and chlorinated pesticides (such as DDT,chlordane, and dieldrin).
  • ومن اخطر هذه المركبات هو المركبات العضوية الكلورونية وهي شديدة الثبات مع الوقت سهلة التطاير ويسهل ايضا دخولها للكائنات الحية وهي احد مسببات الامراض السرطانية المعروفة.