Kimia detare

+Përbërja e përgjithshme molare e ujit të detit (kripësia = 35) Përbërësi  Përqëndrimi (mol/kg)   53.6   0.546   0.469   0.0528   0.0282   0.0103   0.0102 CT  0.00206   0.000844 BT (bori total)  0.000416   0.000091   0.000068

Kimia detare, gjithashtu e njohur si kimia oqeanike ose oqeanografia kimike, është shkenca që studion përbërjen dhe proceset kimike të oqeaneve botërore, duke përfshirë ndërveprimin midis ujit të detit, atmosferës, shtratit të detit dhe organizmave detare. Kjo fushë shkencore përfshin një gamë të gjerë çështjesh, si cikli i elementeve si karboni, azoti dhe fosfori, sjelljen e gjurmëve të metaleve dhe studimi i gazeve dhe ushqyesve në mjedistet detare. Kimia detare luan një rol thelbësor në kuptimin e cikleve bio-gjeo-kimike globale, qarkullimin oqeanik dhe efektet e veprimtarive njerëzore, si ndotja dhe ndryshimet kimike përgjatë sistemeve oqeanike. Ajo ndikohet nga pllakat tektonike dhe zgjerimi i shtratit oqeanik, turbullsia, rrymat, sedimentet, nivelet e pehazhit, përbërës atmosferik, veprimtaria metamorfike dhe ekologjia.

Ndikimi i veprimtarisë njerëzore mbi kiminë e oqeaneve është rritur përgjatë kohës, me ndotjet nga industria dhe praktikat e ndryshme të përdorimit të tokës që i kanë ndikuar në mënyrë domethënëse detet. Për më tepër, nivelet e rritura të dioksidit të karbonit në atmosferën tokësore kanë çuar në acidifikimin oqeanik, që ka efekte negative mbi ekosistemet detare. Bashkësia ndërkombëtare ka pranuar se rikthimi i kimisë oqeanike është një prioritet dhe përpjekjet drejtë këtij qëllimi janë pjesë e Objektivit 14 për Zhvillimin e Qëndrueshëm.

Për shkak të ndërvartësisë oqeanike, oqeanografët kimikë shpesh punojnë mbi probleme të rëndësishme për oqeanografinë fizike, gjeologjinë detare dhe gjeokiminë, biologjinë, biokiminë dhe shkencën atmosferike. Shumë prej tyre po studiojnë ciklet bio-gjeo-kimike dhe ciklin oqeanik të karbonit në veçanti marin interes domethënës për shkak të rolit të tij në kapjen e karbonit dhe acidifikimin e oqeaneve. Fusha të tjera të rëndësishme interesi përfshijnë kiminë analitike të oqeaneve, ndotjen detare dhe ndryshimet klimatike antropogjenike.

Përbërësit organik në oqeane
 Lënda e tretur organike 
Lënda e tretur organike është një komponent kritik i depozitës së karbonit të oqeaneve që përfshin shumë molekula si amino acidet, sheqernat dhe lipidet. Ajo përfaqëson rreth 90% të karbonit të përgjithshëm organik në mjediset detare. Lënda e Tretur Organike me Ngjyrë vlerësohet se varion nga 20 deri në 70% të përbajtjes së karbonit të oqeaneve, duke qenë më e lartë afër grykëderdhjeve lumore dhe më e ulët në oqeanin e hapur. Lënda e tretur organike mund të riciklohet dhe të kthehet në zinxhirin ushqimor nëpërmjet një procesi të quajtur qarku mikrobial, i cili është thelbësor për ciklin ushqimor duke mbështetur prodhimtarinë parësore. Ajo luan gjithashtu një rol jetësor në rregullimin global të depozitimit oqeanik të karbonit, pasi disa forma i rezistojnë shpërbërjes mikrobike dhe mund të qëndrojnë brenda oqeaneve për shekuj. Jeta detare është e ngjashme kryesisht në biokimi me organizmat tokësorë dhe është një burim më i pasur i përbërësve organikë halogjenik.

 Lënda organike e pjesuar 
Lënda organike e pjesuar përfshin pjesë të mëdha organike, si organizmat, toptha fekalë dhe detrite, që vendosen përmes kolonave ujore. Ajo është një përbërës i rëndësishëm i qarkut biologjik, një proçes nëpërmjet të cilit karboni bartet nga sipërfaqja e oqeanit drejtë thellësive. Pasi lënda organike e pjesuar fundoset, dekompozohet nga veprimtaria bakteriale, duke çliruar ushqyes dhe dioksid karboni. Pjesëzimi refraktar i lëndës organike mund të vendoset në shtratin e oqeanit duke dhënë një kontribut të rëndësishëm në kapjen e karbonit përgjatë një periudhe shumë të gjatë kohore.

Ekologjia kimike e ekstremofileve
Oqeani është strehë e një game organizmash detare të njohura si ekstremofile – organizma që jetojnë në kushte temperaturash, trysnie dhe disponueshmërie drite të skajshme. Ekstremofilet banojnë në shumë habitate unike në oqeane, si burimet hidrotermale, burimet hidrotermale tymuese të zeza, burimet e ftohta, rajonet hipersaline dhe pjesët hipersaline të akullit. Disa shkencëtarë kanë spekulluar se jeta mund të ketë rrjedhur nga burimet hidrotermale në oqean.

Në burimet hidrotermale dhe mjedise të ngjashme, shumë ekstremofile marin energji nëpërmjet kimio-autotrofisë, duke përdorur përbërës kimikë si burime energjie, në vend të dritës si në foto-autotrofi. Burimet hidrotermale e pasurojnë mjedisin e afërt me elemente kimike si sulfuri, H2, H2S, Fe2+, dhe metani. Organizmat kimio-autotrofikë, kryesisht prokarjotët, e nxjerin energjinë nga këto elemente kimike përmes reaksioneve redoks. Këto organizma pastaj shërbejnë si burime ushimore për nivelet më të larta trofike, duke formuar bazën e ekosistemeve unike.

Mjaft metabolizma të ndryshëm janë të pranishëm në ekosistemet e burimeve hidrotermale. Shumë mikro-organizma detare, duke përfshirë Thiomicrospira, Halothiobacillus dhe Beggiatoa, janë të afta të oskidojnë përbërës sulfurikë, duke përfshirë sulfurin  dhe shpesh përbërësin toksik H2S. H2S është i bollshëm në burimet hidrotermale, i formuar përmes ndërveprimeve midis ujit të detit dhe shkëmbinjve në temperatura të larta të gjendur brenda burimeve. Ky përbërës është një burim i rëndësishëm energjie, duke formuar bazën e ciklit të sulfurit në ekosistemet e burimeve hidrotermale. Në ujërat më të ftohta përreth, oksidimi i sulfurit mund të ndodh duke përdorur oksigjenin si një marrës elektroni; më afër burimeve, organizmat duhet të përdorin mënyra alternative metabolike ose të përdorin një tjetër marrës elektroni, si nitrati. Disa specie Thiomicrospira mund të përdorin thiosulfatin si një dhënës elektroni, duke prodhuar sulfurin elementar. Gjithashtu, shumë mikroorganizma detare janë të afta të oksidojnë hekurin, si Mariprofundus ferrooxydans. Oksidimi i hekurit mund të jetë oksik, duke u zhvilluar në pjesë të pasura me oksigjen të oqeanit, ose anoksik, duke kërkuar ose një marrës elektroni si nitrati ose energjinë diellore. Në oksidimin e hekurit, Fe(II) përdoret si një dhënës elektroni; anasjelltas, hekur-reduktimi përdor Fe(III) si një marrës elektroni. Këto dy metabolizma formojnë bazën e ciklit hekur-redoks dhe shumë kanë kontribuar në formimin e shkëmbinjve me fashave hekuri.

Një tjetër ekstrem, disa ekstremofile banojnë në copat hipersaline të akullit, ku temperatura është shumë e ulët dhe kripësia shumë e lartë. Organizma të zënë brenda ujit të ngrirë të akullit detar duhet të përshtaten me një ndryshim të shpejt në kripësi deri në 3 herë më të lartë sesa uji i zakonshëm i detit, ashtu si dhe ndryshimi i shpejtë në ujin e zakonshëm të detit, kur akulli shkrin. Shumica e organizmave që jetojnë në pjesët hipersaline të akullit janë fotosintetike, kështu, këto mikromjedise mund të bëhen hiperoksike, që mund të jetë toksike për banorët e saj. Në këtë mënyrë, këto ekstremofile shpesh prodhojnë nivele të larta antioksidantësh.

Pllakat tektonike

Zgjerimi i shtratit të detit në kurrizet e mesit të oqeanit është një shkallë globale e sistemit të shkëmbimit jonik. Burimet hidrotermike në qendrat e zgjeruara fusin në oqean sasi të ndryshme hekuri, sulfuri, mangani, silici dhe elemente të tjera, disa nga të cilat riciklohen në koren oqeanike. Helium-3, një izotop që shoqëron vullkanizmin nga manteli, lëshohet nga burimet hidrotermale dhe mund të gjendet në rrjedhat vullkanike brenda oqeanit.

Shkalla e zgjerimit në kurrizet mesoqeanike varion midis 10 dhe 200 mm në vit. Shkalla e shpejtë e zgjerimit shkakton reaksione të rritura të bazaltit me ujin e detit. Raporti magnez/kalcium do të jetë më i ulët si rrjedhojë e heqjes së më më shumë jonesh magnezi nga uji i detit dhe të konsumuar nga shkëmbi, dhe më shumë jone kalciumi hiqen nga shkëmbi dhe çlirohen në ujin e detit. Veprimtaria hidrotermike në kurrizet oqeanike është efiçente në largimin e magnezit. Një raport më i ulët Mg/Ca ndihmon favorizon polimorfe të kalçitit me magnez të ulët të karbonatit të kalçiumit (dete kalçite).

Zgjerimi i ndadaltë i kurrizeve mesoqeanike ka efekt të kundërt dhe do të rezultonte në një raport më të lartë Mg/Ca, duke favorizuar aragonitit dhe polimorfe kalçiti me magnez të lartë të karbonatit të kalciumit (dete aragonite).

Eksperimentet tregojnë se shumica e organizmave prej kalçiti me magnez të lartë në detet e kaluara kalçite duhet të kenë qenë kalçite me magnez të ulët, që do të thotë se raporti Mg/Ca në skeletin e një organizmi varion me raportin Mg/Ca të ujit të detit në të cilin zhvillohet.

Mineralogjia e formimit të barrierave koralore dhe organizmat sedimente-prodhuese, në këtë mënyrë rregullohet nga reaksionet kimike që zhvillohen përgjatë kurrizeve mesoqeanike, raporti i të cilëve kontrollohet nga raporti i zgjerimit të shtratit të detit.

 Ndikimet njerëzor 

 Ndotja detare 

Ndotja detare ndodh kur lëndët e përdorura ose të përhapura nga njeriu, si industriale, bujqësore, ujërat e zeza, grimcat, zhurma, tepria e dioksidit të karbonit ose organizmat invazive hyjnë në oqean dhe shkaktojnë efekte të dëmshme. Shumica e këtyre mbeturinave vjen nga veprimtari me bazë në tokë, megjithëse transporti detar kontribuon gjithashtu në mënyrë domethënëse. Është një kombinim i kimikateve dhe mbeturinave, shumica e të cilave vjen nga burime tokësore duke u derdhur në oqean. Kjo ndotje rezulton në dëmtimin e mjedisit, të shëndetit të të gjitha organizmave dhe në strukturat ekonomike të të gjithë botës. Meqë shumica e ndotjes vjen nga toka, si nëpërmjet lumenjve, ujërave të zeza ose atmosfera, kjo do të thotë se shtratet kontinentale janë më të prekshme nga ndotja. Ndotja e ajrit është gjithashtu një faktor kontribues duke bartur hekur, acid karbonik, azot, silic, sulfur, pesticide ose grimca pluhuri në oqean. Ndotja shpesh vjen nga burime të shpërndara, si rrjedhjet sipërfaqësore bujqësore, mbeturina dhe pluhur të bartura nga era. Këto burime të shpërndara janë të shumta për shkak të rrjedhave që hyjnë në oqeane nëpërmjet lumenjve, por mbeturinat dhe pluhuri i bartur nga era mund të luaj një rol, pasi këta ndotës mund të hyjnë në rrugë ujore dhe oqeane. Rrugët e ndotjes përfshijnë shkarkime të drejtpërdrejta, rrjedhje tokësore, ndotje transporti, derdhjet e anijeve, dragazhi (që mund të krijoi pluhur dragazhi), ndotjen atmosferike dhe, potencialisht, aktiviteti minerar në ujëra të thella.

Llojet e ndotjes detare mund të grupohen nga mbeturinat detare, ndotja plastike, duke përfshirë mikroplastikat, acidifikimin oqeanik, ndotjen e ushqyesve, toksinat dhe zhurmën nënujore. Ndotja plastike në oqean është një lloj i ndotjes detare nga plastika, duke variuar në madhësi nga materiale të mëdha origjinale si shishet dhe qeset, deri te mikroplastikat e formuara nga fragmentimi i lëndëve plastike. Mbeturinat detare formohen kryesisht nga shkarkimi i mbeturinave njerëzore që plluskojnë, në oqean. Ndotja plastike është e dëmshme për jetën detare.

Një tjetër shqetësim është rrjedhja e ushqyesve (azoti dhe fosfori) nga bujqësia intensive dhe derdhja e ujërave të zeza të patrajtuara ose pjesërisht të trajtuara në lumenj dhe rrjedhimisht në oqeane. Këto ushqyes azoti dhe fosfori (që përmbahen nga fertilizuesit) nxisin rritjen e fitoplanktoneve dhe algave të detit, që mund të çoi në shumimin e dëmshëm të algave (eutrofizimi) që mund të jetë i dëmshëm për njerëzit ashtu dhe për gjallesat detare. Zhvillimi i tepërt i algave mund edhe të asfiksoi barrierat e ndjeshme koralore dhe të çoi në humbje të biodiversitetit dhe shëndetit koralor. Një shqetësim i dytë i rëndësishëm është se degradimi i shumimit të algave mund të çoi në konsumimin e oksigjenit në ujërta bregdetare, një situatë që mund të përkeqësohet me ndryshimet klimatike, pasi ngrohja pakëson përzierjen vertikale të kolonës ujore.

Shumë kimikate potencialisht toksike përfshihen në grimca të vogla, që pastaj merren nga planktonet dhe kafshët e thellësive, shumica e të cilave ose janë detritivorë ose ushqim filtruesë. Në këtë mënyrë, toksinat përqëndrohen lartë në zinxhirin ushqimor brenda oqeanit. Kur pesticidet përfshihen në ekosistemin detar, ato përthithen me shpejhtësi në rrjetin detar ushqimor. Kur futen në rrjetin ushqimor, këto pesticide mund të shkaktojnë mutacione, si dhe sëmundje, që mund të jenë të dëmshme edhe për njerëzit si për të gjithë rrjetin ushqimor. Metalet toksike mund të futen në rrjetin ushqimor detar. Ato mund të shkaktojnë një ndryshim në lëndën e indeve, biokimi, sjellje, riprodhim dhe të ndalojnë zhvillimin e jetës detare. Gjithashtu, shumë ushqime kafshësh kanë një sasi të madhe mielli peshqish ose përmbajtje hidrolize peshqish. Në këtë mënyrë, toksinat detare mund të transferohen te kafshët tokësore dhe më vonë të shfaqen në prodhimet e mishit dhe të bulmetit.

Ndryshimet klimatike

Nivelet e rritura të dioksidit të karbonit, më së shumti nga djegia e lëndëve fosile, po e ndryshojnë kiminë oqeanike. Ngrohja globale dhe ndryshimet e kripësisë kanë implikime domethënëse për ekologjinë e mjediseve detare mjedis.

 Acidifikimi 

Acidifikimi oqeanik përfaqëson zvogëlimin në rritje të pH të oqeaneve. Midis vitit 1950 dhe 2020, ph mesatar i sipërfaqes së oqeanit ra nga afërsisht 8.15 në 8.05. Lëshimi i dioksidi i karbonit nga veprimtaria njerëzore është shkaku kryesor i acidifikimit oqeanik, me nivelet e dioksidit të karbonit atmosferik që tejkalojnë 422 ppm (deri në vitin 2024).  nga atmosfera përthithet nga oqeanet. Ky reaksion kimik prodhon acid karbonik (H2CO3), që shpërbëhet në një jon bikarbonati (HCO3-) dhe një jon hidrogjeni (H+). Prania e joneve të lira të hidrogjenit (H+) e ulë pH e oqeanit, duke rritur aciditetin (pa nënkuptuar se uji i detit është acid; është akoma alkalin, me një pH më të lartë sesa 8). Organizmat detare kalçifikuese, si Molusqet dhe koralet, janë veçanërisht të prekshëm pasi ato mbështeten kryesisht te karbonati i kalçiumit për të formuar guackat dhe skeletet.

 Ç'oksigjenimi 

Ç'oksigjenimi oqeanik është pakësimi i përmbajtjes së oksigjenit në pjesë të ndryshme të oqeanit për shkak të veprimtarisë njerëzore. Janë dy zona ku kjo ndodh. Së pari, në zonat bregdetare ku eutrofizimi ka çuar në rënie mjaft të shpejta (në pak dekada) në nivele shumë të ulta të oksigjenit. Ky lloj çoksigjenimi oqeanik quhet edhe zonë e vdekur.

Së dyti, çoksigjenimi oqeanik ndodh edhe në oqeanin e hapur. Në atë pjesë të oqeanit tashmë po ndodh një pakësim i niveleve të oksigjenit. Si pasojë, zonat me nivel të ulët natyror oksigjeni (të quajtura zona me oksigjen minimal) tani dalngadalë po zgjerohen. Ky zgjerim po ndodh si pasojë e ndryshimeve klimatike të shkaktuara nga njeriu. Pakësimi rezultues i përmbajtjes së oksigjenit të oqeaneve përbën një kërcënim për jetën detare, ashtu dhe për njerëzit, që varen nga jeta detare. Një zvogëlim në nivelet oqeanike të oksigjenit prek mënyrën se si oqeani prodhon, si ushqyesit dhe karboni lëviz përreth dhe si habitati detar funksionon.

Pasi ngrohja e oqeaneve rrit humbjen e oksigjenit. Kjo pasi temperaturat më të larta e rrisin shtresëzimin oqeanik. Arsyeja për këtë qëndron në lidhjet e shumë-fishta midis dendësisë dhe efektet e tretshmërisë që rezultojnë nga ngrohja.Bednaršek, N., Harvey, C.J., Kaplan, I.C., Feely, R.A. and Možina, J. (2016) "Pteropods on the edge: Cumulative effects of ocean acidification, ëarming, and deoxygenation". Progress in Oceanography, 145: 1–24. Keeling, Ralph F., and Hernan E. Garcia (2002) "The change in oceanic O2 inventory associated ëith recent global ëarming." Proceedings of the National Academy of Sciences, 99(12): 7848–7853.  Si një efekt anësor, pakësohet edhe disponueshmëria e ushqyesve për jetën detare, duke e shtuar kështu më tej trysninë për organizmat detarë.

 Historia 
Hulumtime të hershme rreth kimisë detare zakonisht kanë të bëjnë me origjinën e kripshmërisë në oqean, duke përfshirë veprën nga Robert Boyle. Oqeanografia moderne filloi si fushë me ekspeditën e viteve 1872–1876 Challenger, të drejtuar nga Marina Mbretërore Britanike, që kreu matjet e para sistematike të kimisë oqeanike. Analiza kimike e këtyre kampjoneve që mundësuan studimin e parë sistematik të përbërjes së ujit të detit, u drejtua nga John Murray dhe George Forchhammer, që çuan në një kuptim më të mirë të elementeve si kloridit, natriumit dhe sulfati në ujërat detare.

Fillimi i shekullit të XX pa përparime domethënëse në kiminë detare, veçanërisht me teknika më të sakta analitike. Shkencëtarë si Martin Knudsen krijuan Botilin Knudsen, një instrument i përdorur për të mbledhur kampjone uji nga thellësi të ndryshme oqeanike. Përgjatë tre dekadave të shkuara (vitet 1970, 1980 dhe 1990), një vlerësim përgjithësues i përparimeve në kiminë oqeanografike u hartua përmes një nismeje të National Science Foundation të njohur si Futures of Ocean Chemistry in the United States (FOCUS). Ky projekt bëri bashkë oqeanografë të shumtë të shquar kimikë, kimistë detarë dhe gjeokimistë për të kontribuar në raportin e FOCUS.

Pas Luftës së Dytë Botërore, përparimet në teknikat gjeokimike e shtynë kiminë detare në një epokë të re. Studiuesit filluan të përdornin analiza izotopike për të studiuar qarkullimin oqeanik dhe ciklin e karbonit. Roger Revelle dhe Hans Suess përdorën për herë të parë datimin me radiokarbon për të hetuar depozitën oqeanike të karbonit dhe shkëmbimin e tij me atmosferën.

Që nga vitet 1970, zhvillimi i instrumenteve tepër të sofistikuara dhe modele përllogaritëse e kanë revolucionarizuar kiminë detare. Shkencëtarët tani mund të masin gjurmë metalike, përbërjet organike dhe raportet izotopike me saktësi të papreçendte. Studimet e cikleve biogjeokimike detare, duke përfshirë ciklet e karbonit, azotit dhe sulfurit, janë bërë një fushë interesi për të kuptuar ndryshimet klimatike. Përdorimi i teknologjisë së sensorëve në largësi dhe programet e vëzhgimit oqeanik, siç është International Geosphere-Biosphere Programme (IGBP), ka mundësuar të dhëna në shkallë të gjerë mbi kiminë detare, duke i lejuar shkencëtarët të monitorojnë acidifikimin oqeanik, ç'oksigjenimin dhe çështje të tjera kritike që prekin mjedisin detar.

 Veglat e përdorura për analizë 
Oqeanografët kimikë mbledhin dhe masin kimikate në ujin e detit, duke përdorur paketën standarde të veglave të kimisë analitike ashtu dhe instrumente si matësa pehazhi, matësa të përcjellshmërisë elektrike, fluorometra dhe matësa të dioksidit të karbonit. Shumica e të dhënave mblidhen nëpërmjet matjeve nga bordi i anijeve dhe nga platformat pluskuese autonome, por përdoren edhe sensorët në largësi. Në një anijet kërkimore oqeanografike, përdoret një instrument CTD për të matur përcjellshmërinë elektrike, temperaturën dhe trysninë, dhe shpesh montohet në një rozetë shishesh nansen për të mbledhur ujë deti për analiza. Sedimentet zakonisht studiohen me një kuti qëruese ose një kurth sedimentesh. Sedimentet më të vjetra mund të rikuperohen nga një shpim shkencor.

Pajisje të përparuara analitike siç janë spektrometrat dhe kromatografët përdoren për të zbuluar gjurmë elementesh, izotopesh dhe përbërësish organikë. Kjo lejon për matje të përpikta të ushqyesve, gazeve dhe ndotësve në mjediset detare. Në vitet e fundit, teknologjia e mjeteve autonome nënujore dhe sensorët e largësisë kanë mundësuar monitorimin në shkallë të gjerë të vazhdueshëm të kimisë detare, veçanërisht për gjurmimin e ndryshimeve në acidifikimin oqeanik dhe ciklet e ushqyesve.

Kimia detare në planetet dhe statelitët e tjerë
Kimia e sipërfaqes oqeanike të statelitit të Jupiterit, Europës mund të jetë si e Tokës. Sipërfaqja oqeanike e Enceladusit, hënë e Saturnit, buron hidrogjen dhe dioksid karboni në hapsirë.

 Shiko edhe 
 Acidifikimi i oqeanit
 Biologjia detare
 Oqeanografia fizike
 Oqeanografia biologjike
 Ciklet biogjeokimike detare
 Kalçifikimi biogjenik detar
 Cikli karbonik detar
 Ç'oksigjenimi oqeanik
 Gjeologjia detare

 Referime 

Bibliografia






























Kategoria:Oqeanografi
Kategoria:Kimi
Kategoria:Ekologji
Kategoria:Shkenca detare
Kategoria:Mjedise
Kategoria:Gjeokimi