تحمض مصبات الأنهار

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

يحدث تحمض مصبات الأنهار عندما ينخفض ​​توازن الرقم الهيدروجيني (pH) للمياه في النظم البيئية البحرية الساحلية، وتحديدًا في مصبات الأنهار. يُعتبر الماء، عمومًا، متعادلًا على مقياس الرقم الهيدروجيني، أي متوازنًا تمامًا بين القلوية والحموضة . بينما يحدث تحمض المحيطات نتيجة الانخفاض المستمر في الرقم الهيدروجيني لمحيطات الأرض، الناجم عن امتصاص ثاني أكسيد الكربون (CO₂ ) من الغلاف الجوي، [ 1 ] فإن تغير الرقم الهيدروجيني في مصبات الأنهار أكثر تعقيدًا منه في المحيط المفتوح نظرًا للتأثيرات المباشرة للجريان السطحي، والنشاط البشري، وديناميكيات التيارات الساحلية. في المحيط، تسمح حركة الأمواج والرياح لثاني أكسيد الكربون (CO₂ ) بالاختلاط مع الماء (H₂O ) لتكوين حمض الكربونيك (H₂CO₃ ) . من خلال حركة الأمواج، يختلط هذا الرابط الكيميائي، مما يسمح بمزيد من انكسار الرابطة، ليتحول في النهاية إلى كربونات (CO₃ ) وهي قاعدة تساعد في تكوين أصداف الكائنات البحرية، وجزيئين من الهيدرونيوم . يُؤدي هذا إلى احتمالية حدوث تهديد حمضي، حيث ترتبط أيونات الهيدرونيوم بسهولة مع أي بنية لويس لتكوين رابطة حمضية. [ 2 ] ويُشار إلى هذا باسم تفاعل الأكسدة والاختزال .

المعادلة الكيميائية الأساسية هي كما يلي:

CO 2 + H2 O ⇌ H2 CO 3 ⇌ HCO 3 + H + ⇌ CO 3 + 2 H +

عندما ينتقل نمط الامتصاص هذا إلى مصب نهر ، تزداد الحموضة ببساطة بسبب الحجم النسبي. تمتص مياه المحيط ما بين 30 و40 بالمئة من إجمالي ثاني أكسيد الكربون المنبعث في الغلاف الجوي، ومع ذلك، وبفضل حجمها الهائل، تظل مقاومة نسبيًا. [ 3 ] أما مصبات الأنهار - نظرًا لصغر حجمها، وحمايتها من حركة الأمواج، وتأثرها بالأنشطة البشرية في المناطق الحضرية - فلا تدعم بسهولة اختلاط المياه، وبالتالي تمنع التحلل القاعدي. [ 4 ] وعندما يقترن ذلك بثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية مثل انبعاثات السيارات أو الأسمدة، يحدث التأكسد بسهولة أكبر بسبب وفرة أيونات الهيدرونيوم والكاتيونات الإضافية ، مما يزيد من معدل حدوث التحمض ومدته. [ 5 ] ومع استمرار تقلب مستويات حموضة مياه مصبات الأنهار، شهدت العديد من الأنواع التي تستخدم مصبات الأنهار كمناطق تكاثر انخفاضًا في مستويات التكاثر. [ 6 ]

أسباب تغير درجة الحموضة

تدفق المياه العذبة

يُعرَّف المصب بأنه "ممر مائي يلتقي فيه المد والجزر بتيار النهر". يتفاوت الرقم الهيدروجيني للمصبات بشكل كبير نتيجة لتدفق المياه العذبة من الأنهار والمياه الجوفية، بالإضافة إلى الإنتاجية الأولية (التي تتفاقم بفعل زيادة المغذيات) وظاهرة صعود المياه الساحلية. عادةً ما يكون الرقم الهيدروجيني للمياه العذبة القادمة من الأنهار أقل من الرقم الهيدروجيني لمياه المحيطات (حوالي 7 مقابل حوالي 8). يمكن أن تؤدي التغيرات الموسمية والسنوية في تدفق الأنهار الداخلة إلى المصب إلى تغيير الرقم الهيدروجيني بمقدار وحدات كاملة . [ 7 ]

التمثيل الضوئي والتنفس

يُؤثر الإنتاج الأولي (نمو النبات) على درجة الحموضة بشكل يومي وموسمي وسنوي. خلال عملية التمثيل الضوئي، يُزال ثاني أكسيد الكربون من الماء، مما يزيد من درجة الحموضة. وتُطلق الكائنات الحية ثاني أكسيد الكربون خلال عملية التنفس. [ 8 ] يؤدي هذا إلى دورة يومية من ارتفاع درجة الحموضة خلال ساعات النهار وانخفاضها خلال الليل، عندما يكون التنفس هو السائد. وبالمثل، تكون درجة الحموضة أعلى خلال فصل الشتاء عندما يكون الرعي منخفضًا مقارنةً بالإنتاجية. [ 9 ]

النفايات السائلة

تتعرض العديد من مصبات الأنهار لزيادة في المغذيات نتيجة جريان المياه الملوثة بمياه الصرف الصحي أو الأسمدة، سواءً كانت طبيعية أو صناعية. يمكن أن تؤدي زيادة المغذيات إلى تحفيز الإنتاجية الأولية وتغيير التوازن بينها وبين عملية التنفس. قد تُغير هذه العملية درجة الحموضة (pH) بمقدار وحدات كاملة داخل المصب. يُصعّب هذان العاملان قياس التغير الكلي في درجة الحموضة المرتبط بارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. [ 10 ]

التيارات

شهدت المناطق الساحلية ذات التيارات الصاعدة، مثل الساحل الغربي لأمريكا الشمالية، زيادة في التحمض نتيجةً لتدفق المياه العميقة الحمضية إلى مصب النهر. [ 11 ] وقد يكون لهذا تأثير ضار على بقاء الكائنات الحية المُكلسة [ 12 ] لأنها تواجه صعوبة أكبر في تكوين أصدافها المصنوعة من كربونات الكالسيوم والحفاظ عليها. [ 3 ]

التأثير على الحياة البحرية

كوكوليثوفور يحتوي على العديد من الكوكوليثات (الصفائح) المتكونة من كربونات الكالسيوم

مع انخفاض درجة حموضة الأنظمة البحرية، يتفكك كربونات الكالسيوم (CaCO₃ ) [ 3 ] للحفاظ على التوازن الكيميائي . يُعدّ كربونات الكالسيوم ضروريًا للكائنات الحية المُكلسة، مثل المحار والشعاب المرجانية والكوكوليثوفورات (نوع من العوالق النباتية). كما يُلحق التحمض الضرر بالكائنات الدقيقة في البيئة ، والتي تُوفّر للإنسان مصدرًا غذائيًا مباشرًا أو تدعم نظامًا بيئيًا بالغ الأهمية له. [ 13 ]

بحث

تُجرى دراسات حول تحمض مصبات الأنهار لفهم العوامل البيولوجية والكيميائية والفيزيائية التي تؤثر على درجة الحموضة في مصبات الأنهار. [ 14 ]

مراجع

  1. ↑ كالديريرا، كين؛ ويكيت، مايكل إي. (2003). "علم المحيطات: الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية ودرجة حموضة المحيط" . مجلة نيتشر . 425 (6956): 365. Bibcode : 2003Natur.425..365C . doi : 10.1038/425365a . PMID 14508477. S2CID 4417880 .  
  2. ↑ واينهولد، فرانك؛ كاربنتر، جون إي. (1988). بنية الجزيئات الصغيرة والأيونات . سبرينغر، بوسطن، ماساتشوستس. ص 227-236 . doi : 10.1007/978-1-4684-7424-4_24 . ISBN  9781468474268.
  3. ١ ٢ ٣ فيلي، ر.أ.؛ سابين، س.ل.؛ لي، ك.؛ بيرلسون، و.؛ كلييباس، ج.؛ فابري، ف.ج.؛ ميليرو، ف.ج. (٢٠٠٤). "تأثير ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية على نظام كربونات الكالسيوم في المحيطات". مجلة ساينس . ٣٠٥ (٥٦٨٢): ٣٦٢-٣٦٦ . رمز Bibcode : 2004Sci...305..362F . doi : 10.1126/science.1097329 . PMID 15256664. S2CID 31054160 .  
  4. ↑ فيلي، ريتشارد أ.؛ ألين، سيمون ر.؛ نيوتن، جان؛ سابين، كريستوفر ل.؛ وارنر، مارك؛ ديفول، آلان؛ كريمبس، كريستوفر؛ مالوي، كارول (10 أغسطس/آب 2010). "التأثيرات المشتركة لتحمض المحيطات، والاختلاط، والتنفس على درجة الحموضة وتشبع الكربونات في مصب نهري حضري". مجلة علوم مصبات الأنهار والسواحل والجرف القاري . 88 (4): 442-449 . Bibcode : 2010ECSS...88..442F . doi : 10.1016/j.ecss.2010.05.004 .
  5. ↑ ساموت، ج.؛ ميلفيل، م.د.؛ كالينان، ر.ب.؛ فريزر، ج.س. (1995-04-01). "تحمض مصبات الأنهار: تأثيرات تصريف التربة الكبريتية الحمضية على الكائنات المائية". الدراسات الجغرافية الأسترالية . 33 (1): 89-100 . doi : 10.1111/j.1467-8470.1995.tb00687.x . ISSN 1467-8470 . 
  6. ↑ أورهو، لوري؛ هيلدين، ميكائيل؛ هود، ريتشارد (1990-04-01). "تكاثر الأسماك وتأثير التحمض في مصب نهر كيرونجوكي في بحر البلطيق". علم الأحياء البيئية للأسماك . 27 (4): 273-283 . Bibcode : 1990EnvBF..27..273U . doi : 10.1007/BF00002746 . ISSN 0378-1909 . S2CID 22245513 .  
  7. ↑ "درجة حموضة المجاري المائية الساحلية" . 31 ديسمبر 2017.
  8. ↑ أرشيف "التعليم حول مصبات الأنهار" التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) بتاريخ 29 أكتوبر 2013 على موقع Wayback Machine
  9. ↑ فيلي، ريتشارد أ.؛ ألين، سيمون ر.؛ نيوتن، جان؛ سابين، كريستوفر ل.؛ وارنر، مارك؛ ديفول، آلان؛ كريمبس، كريستوفر؛ مالوي، كارول (2010). "التأثيرات المشتركة لتحمض المحيطات، والاختلاط، والتنفس على درجة الحموضة وتشبع الكربونات في مصب نهري حضري". علوم مصبات الأنهار والسواحل والجرف القاري . 88 (4): 442-449 . Bibcode : 2010ECSS...88..442F . doi : 10.1016/j.ecss.2010.05.004 .
  10. ↑ المجلس الوطني للبحوث والدراسات، قسم الحياة على الأرض؛ لجنة علوم الأرض والموارد البيئية؛ المناطق، لجنة إدارة مياه الصرف الصحي للمناطق الحضرية الساحلية (1993). أ. دور المغذيات في المياه الساحلية | إدارة مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية الساحلية | مطبعة الأكاديميات الوطنية . doi : 10.17226/2049 . ISBN 978-0-309-04826-2.
  11. ↑ فيلي، ر.أ.؛ سابين، س.ل.؛ هيرنانديز-أيون، ج.م.؛ إيانسون، د.؛ هيلز، ب. (2008). "دليل على صعود المياه الحمضية المسببة للتآكل إلى الجرف القاري". مجلة ساينس . 320 (5882): 1490-1492 . Bibcode : 2008Sci...320.1490F . CiteSeerX 10.1.1.328.3181 . doi : 10.1126/science.1155676 . PMID 18497259. S2CID 35487689 .   
  12. ^ أور ، جيمس سي. فابري، فيكتوريا J.؛ أومونت، أوليفييه. بوب، لوران؛ دوني، سكوت سي . فيلي، ريتشارد أ. غنانديسيكان، أناند؛ جروبر، نيكولاس؛ إيشيدا، أكيو؛ جوس، فورتونات؛ مفتاح، روبرت م. ليندساي، كيث؛ ماير رايمر، إرنست؛ ماتير، ريتشارد. مونفراي، باتريك؛ موشيه، آن؛ نجار، ريموند ج.؛ بلاتنر، جيان كاسبر؛ رودجرز، كيث ب. سابين، كريستوفر L.؛ سارمينتو، خورخي L.؛ شليتزر، راينر؛ سلاتر، ريتشارد د. توترديل، إيان J.؛ ويريج، ماري-فرنسا؛ ياماناكا، ياسوهيرو؛ يول ، أندرو (2005). "تحمض المحيطات بفعل الأنشطة البشرية خلال القرن الحادي والعشرين وتأثيره على الكائنات المُكلسة" (ملف PDF) . مجلة نيتشر . 437 (7059): 681-686 . Bibcode : 2005Natur.437..681O . doi : 10.1038/nature04095 . PMID: 16193043. S2CID : 4306199 .  
  13. ↑ ويت، فيرينا؛ وايلد، كريستيان؛ أنتوني، كينيث آر إن؛ دياز-بوليدو، غييرمو؛ أوتيك، سفين (2011). "تأثيرات تحمض المحيطات على تكوين المجتمعات الميكروبية وتدفقات الأكسجين عبر الأغشية الحيوية في الحاجز المرجاني العظيم". علم الأحياء الدقيقة البيئية . 13 (11): 2976-89 . Bibcode : 2011EnvMi..13.2976W . doi : 10.1111/j.1462-2920.2011.02571.x . PMID 21906222 . 
  14. ↑ فيلي، ريتشارد أ.؛ ألين، سيمون ر.؛ نيوتن، جان؛ سابين، كريستوفر ل.؛ وارنر، مارك؛ ديفول، آلان؛ كريمبس، كريستوفر؛ مالوي، كارول (10 أغسطس/آب 2010). "التأثيرات المشتركة لتحمض المحيطات، والاختلاط، والتنفس على درجة الحموضة وتشبع الكربونات في مصب نهري حضري". مجلة علوم مصبات الأنهار والسواحل والجرف القاري . 88 (4): 442-449 . Bibcode : 2010ECSS...88..442F . doi : 10.1016/j.ecss.2010.05.004 .