Χημική ωκεανογραφία

Η χημική ωκεανογραφία είναι ο κλάδος της ωκεανογραφίας που συμβάλλει στη κατανόηση της θάλασσας, θεωρώντας τους ωκεανούς ως μοναδικό και πολύπλοκο χημικό σύστημα. Το αντικείμενό της είναι ο προσδιορισμός και η μελέτη των χημικών στοιχείων, των χημικών ενώσεων και των χημικών συστατικών, που απαντώνται στο ωκεάνιο περιβάλλον. Οι ουσίες αυτές ταυτοποιούνται και εξετάζονται ως προς τις ιδιότητές τους, τη φύση τους, τις δυναμικές τους αλληλεπιδράσεις ενώ προσδιορίζονται οι συγκεντρώσεις τους. Ακόμη, η Χημική Ωκεανογραφία ερευνά τις φυσικοχημικές ιδιότητες του ωκεάνιου νερού ως χημικό διάλυμα, όπως επίσης τις αλληλεπιδράσεις του με ότι συνορεύει, δηλαδή την ατμόσφαιρα, τους βυθούς και τα παράλια, μελετά δηλαδή τα συστήματα υγρού-αερίου, υγρού-στερεού και αερίου-υγρού-στερεού. Επίσης, η Χημική Ωκεανογραφία ασχολείται όλο και περισσότερο με τις πολύπλοκες εφαρμογές και την οικονομική αξιοποίηση των διαφόρων συστατικών της θάλασσας. Η Χημική Ωκεανογραφία αφενός, μελετά τα φυσικά συστατικά των ωκεανών και αφετέρου, δραστηριοποιείται στον προσδιορισμό της χημικής σύστασης και των συγκεντρώσεων των ρύπων.

 Γενικά, το θαλάσσιο νερό είναι ένα διάλυμα με ελαφρά αλκαλικό χαρακτήρα. Στην ανοιχτή θάλασσα, το pH κυμαίνεται περίπου από 7,5 έως 8,4. Η κάθετη κατανομή παρουσιάζει μια έντονη διακύμανση τιμών στα ανώτερα 100 m της υδάτινης στήλης με σχετικά μεγάλες τιμές pH και μέγιστη 8,3. Κατεβαίνοντας μέχρι τα 1.200 m βάθος, το pH ελαττώνεται με τιμές 7,5-7,7. Ενίοτε, στα 400 m βάθος, το pH εμφανίζει ένα δεύτερο μέγιστο (7,9). Τέλος, στα μεγάλα βάθη το pH έχει σταθερή τιμή που εξαρτάται άμεσα από τις συνθήκες που επικρατούν στη θαλάσσια περιοχή. Σε αβαθείς περιοχές, με έντονο αερισμό και φωτισμό, το pH έχει τις μεγαλύτερες σχετικά τιμές, μεγαλύτερες και από 8,9. Αντίθετα, στις θαλάσσιες περιοχές όπου εμποδίζεται η θαλάσσια κυκλοφορία και η ανανέωση του νερού ενώ ευνοείται η δημιουργία ανοξικών συνθηκών επιτρέποντας την απελευθέρωση υδροθείου, το pH έχει τις μικρότερες σχετικά τιμές, ακόμη μικρότερες και από 7, δηλαδή δημιουργείται όξινο περιβάλλον. Συστατικά προερχόμενα από τη διάβρωση του εδάφους Πτητικά συστατικά σε περίσσεια Διαχρονικές μεταβολές Το θαλάσσιο νερό περιέχει διαλυμένα και αιωρούμενα συστατικά. Μερικά από τα αιωρούμενα συστατικά τελικά θα διαλυθούν, ενώ άλλα θα αποτεθούν στο βυθό. Τα αιωρούμενα οργανικά σωματίδια είτε καταναλώνονται από διάφορους μικροοργανισμούς είτε αποσυντίθενται μέσω βακτηριακής δράσης και επιστρέφουν στο θαλάσσιο νερό ως θρεπτικά συστατικά. Τα αιωρούμενα ανόργανα σωματίδια παίζουν σημαντικό ρόλο στο θαλάσσιο περιβάλλον, διότι αποτελούν επιφάνειες καθίζησης των διαλυμένων συστατικών. Λόγω του μικρού μεγέθους τους παρουσιάζουν εκπληκτικά μεγάλη επιφάνεια αλληλεπίδρασης με το νερό. Για παράδειγμα, ένα μικρό κουταλάκι λεπτόκοκκης αργίλου αποτελεί συνολικά επιφάνεια εμβαδού μεγαλύτερου των 10 m2. Το θαλάσσιο νερό περιέχει διάφορα άλατα, ιχνοστοιχεία και αέρια. Τα περισσότερα από τα συστατικά αυτά βρίσκονται σε μικρές συγκεντρώσεις, οι οποίες παρουσιάζουν τεράστιο εύρος διακυμάνσεων. Το μεγαλύτερο μέρος τους είναι διαλυμένο στο θαλάσσιο νερό κυρίως με τη μορφή αλάτων, ενώ ένα μικρό μέρος βρίσκεται με τη μορφή αερίων. Βασικά, τα συστατικά του θαλάσσιου νερού διακρίνονται σε ύλη που είναι διαλυμένη και αιωρούμενη - σωματιδιακή. Τα κύρια συστατικά του θαλάσσιου νερού υπακούουν σε ένα νόμο που αναφέρεται στη σχετική σταθερότητα της συγκέντρωσής τους στη θάλασσα, γνωστός ως η Αρχή του Marcet. Ο Marcet διατύπωσε το νόμο αυτό το 1819 και από τότε η ισχύς του επιβεβαιώθηκε πολλές φορές με αντίστοιχες μετρήσεις. Η διατύπωση της Αρχής του Marcet είναι η ακόλουθη: Ο λόγος της συγκέντρωσης των κύριων συστατικών του θαλάσσιου νερού παραμένει χρονικά και τοπικά σχεδόν σταθερός, αν και το ολικό περιεχόμενο ποσό των αλάτων μπορεί να ποικίλλει ευρύτατα στο χωροχρόνο. Η σταθερότητα της αναλογίας των κύριων συστατικών συχνά ονομάζεται και "Νόμος του Dittmar". Ονομάσθηκε έτσι όταν μετά την αποστολή του H.M.S. Challenger η σταθερότητα αυτή επιβεβαιώθηκε από τον W. Dittmar, που δημοσίευσε το 1884 τα αποτελέσματα της ακριβούς ανάλυσης 77 δειγμάτων θαλάσσιου νερού, που είχαν συλλεγεί από διάφορα βάθη και διάφορα σημεία των ωκεανών της Γης. Η Αρχή του Marcet έχει γενική ισχύ, παραβιάζεται όμως σε περιοχές άμεσης επαφής και αλληλεπίδρασης της θαλάσσιας μάζας με την ατμόσφαιρα, τους βυθούς και τα παράλια. Κάποιες από τις περιπτώσεις παραβίασης της Αρχής του Marcet είναι οι ακόλουθες: Περιοχές εκβολών ποταμών, Κλειστές θάλασσες, Ανοξικές λεκάνες, Περιοχές χαμηλών θερμοκρασιών και παγετώνων, Περιοχές υποθαλάσσιων ηφαιστείων, Περιοχές υποθαλάσσιας ανάβλυσης αλμυρού νερού, Επιφάνεια της θάλασσας, Περιοχή βυθών Ιστότοπος Τμήματος Ωκεανογραφίας και Θαλασσίων Βιοεπιστημών - Department of Marine Sciences Ιστότοπος Συλλόγου Πτυχιούχων Ωκεανογράφων και Θαλασσίων Βιοεπιστημόνων Ελλάδας (ΣΠΩΘΒΕ) Αρχειοθετήθηκε 2019-10-21 στο Wayback Machine. Μιχάλης Καρύδης (Επιμέλεια ελληνικής έκδοσης) (2017). Εισαγωγή στην Ωκεανογραφία (7η Έκδοση). ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΑΡΙΣΙΑΝΟΥ Α.Ε. ISBN 978-960-583-088-5. Θεοδώρου, Α. (2004). Ωκεανογραφία: Εισαγωγή στο Θαλάσσιο Περιβάλλον. Εκδόσεις Σταμούλη Α.Ε. ISBN 978-960-351-540-1. Σακελαρίδου, Φ. Λ. (2007). Ωκεανογραφία. Εκδόσεις Αθ. Σταμούλης. ISBN 978-960-351-695-8. Κωνσταντίνος Δ. Ξένος (2000). Χημική ωκεανογραφία. Μακεδονικές Εκδόσεις. ISBN 978-960-319-141-4. Φυτιάνος Κωνσταντίνος, (Β' Έκδοση, 1996). Η Ρύπανση των Θαλασσών. Εκδόσεις University Studio Press. ISBN 978-960-122-321-6. Φυτιάνος Κωνσταντίνος Κ., Σαμαρά - Κωνσταντίνου Κωνσταντινή, (2009). Χημεία Περιβάλλοντος. Εκδόσεις University Studio Press. ISBN 978-960-121-808-3. Θ. Κουϊμτζής, Κ. Φυτιάνος, Κ. Σαμαρά - Κωνσταντίνου, Δ. Βουτσά, (2004). Έλεγχος ρύπανσης περιβάλλοντος. Εκδόσεις University Studio Press. ISBN 978-960-121-350-7.