علوم الأرض والجيولوجيا

جيوكيمياء مياه الأمطار

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الثاني

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

جيوكيمياء مياه الأمطار مياه الأمطار علوم الأرض والجيولوجيا

يقصد بجيوكيميائية الغلاف المائي تلك العمليات التي تتحكم في توزيع وإضافة أو إزالة المواد المذابة في مياه الغلاف الجوي والمحيطات والقشـرة الأرضية، سواء أكانت هذه المواد تمثل مكونات رئيسية أم شحيحة.

والماء له خواص كيميائية فريدة بل أحياناً يطلق عليه السائل الشاذ نظراً لانفراده ببعض الخواص التي تميزه عن بقية السوائل، فالماء مذيب نشط للعديد من الغازات والأملاح والمركبات العضوية.

ولكل مكون من مكونات الماء دورته الجيوكيميائية الخاصة به ومساره الخاص في الغلاف المائي والذي يعكس بدوره الوفرة النسبية لهذا المكون وخواصه الكيميائية، وكذلك استخدام الأحياء الدقيقة له.

 

وجريان المياه والمواد المذابة فيها تعتبر من العمليات الديناميكية النشطة والتي تتحرك بالطاقة الشمسية أو الطاقة الجوفية (الطاقة من باطن الأرض).

ونظراً للعوامل الجيوكيميائية المتنوعة، وإضافة بعض المكونات إلى الماء أو إزالة البعض الآخر فإن تركيب الماء وما يحتويه من مكونات ذائبة يتغير.

ولقد كان للإنسان دور في ذلك حيث أضاف الكثير إلى المياه مما أدى إلى حدوث تغييرات جوهرية في تركيبها، ومن ثم في الخواص البيئة لها.ونستعرض فيما يلي موجزاً لأنواع المياه المختلفة والعوامل الجيوكيميائية المؤثرة في كل منها وسلوك بعض العناصر تحت الظروف المختلفة.

 

مياه الأمطار:

تحتوي مياه الأمطار على تركيزات قليلة من عناصر عديدة مستمدة من إذابة الجسيمات المنتشـرة بالهواء والتي نتجت من اتزان مياه الأمطار مع الغازات الجوية.

تبلغ كمية المواد المذابة في مياه الأمطار المتكونة من كتل هوائية فوق البحار أكثر من 10 جزء من المليون (ppm) وأقل من واحد جزء في المليون في مياه الأمطار الساقطة داخل القارات.

ومن المكونات الرئيسية المذابة في مياه الأمطار كلوريدات الصوديوم والبوتاسيوم والمغنسيوم والكبريتات (جدول رقم 1).

 

وتنشأ هذه الأملاح من المحيطات والمناطق الشاطئية من إذابة الأيروسولات (الهباء الجوى) التي تكونت أثناء تبخر(نضح)البحارSea spray)).

أما في المناطق القارية فإن جزءاً كبيراً من الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والكبريتات المذابة يضاف إلى مياه الأمطار الساقطة نتيجة تفاعل مياه الأمطار مع الغبار الجوي.

وتوجد عمليات أخرى تؤدي إلى تغير نسبة وجود هذه المكونات فمثلاً يتم الحصول على كبريتات إضافية بأكسدة ثاني أكسيد الكبريت الناتج من أكسدة كبريتيد الهيدروجين ومن حرق الوقود الأحفوري وصهر خامات الكبريتيدات كما في المعادلة التالية:

إضافة إلى ذلك فإن مياه الأمطار تحتوي على كل الغازات الموجودة في الغلاف الجوي السفلي في حالة مذابة.

 

فغاز ثاني أكسيد الكربون ينتج من التنفس الحيوي ومن حرق الوقود الأحفوري ويكون حمض الكربونيك بتفاعله مع مياه الأمطار كما في المعادلة التالية:

كما أن وجود أكسجين حر وثاني أكسيد كربون يجعل من مياه الأمطار عاملاً مؤكسداً طبيعياً وفي نفس الوقت يتميز بخاصية الحمضية.

 

حيث تصل درجة الأس الهيدروجيني (تركيز أيون الهيدروجين) إلى 5,7 لمياه الأمطار المتعادلة مع الغلاف الجوي الطبيعي ولكنها تكون ذات طبيعة حمضية قوية في بعض الأماكن الصناعية بسبب وجود غازي ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت الناتجين من المخلفات الصناعية.

تحتوي مياه الأمطار على تركيزات متفاوتة من عناصر شحيحة إضافية ومركبات أخرى بعضها يشتمل على فلزات ثقيلة نويات مشعة نتجت من التلوث الصناعي ومن التجارب النووية على الترتيب. ويساعد سقوط مياه الأمطار على نقل كميات كبيرة من هذه المواد من الغلاف الجوي إلى القارات والمحيطات.

مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تنجح هيئة الخدمات الصحية في مشروع تتبع الاتصالات الذي تعده؟
جرّب الفرع الرقمي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية اختصاراً: الفرع NHSX تطبيقا App سيخبرك ما إذا خالطت أي شخص ظهرت عليه أعراض كوفيد -19. ولكن ما هي التكلفة المترتبة على خصوصيتك جراء ذلك؟
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪العناكب تفكّر بشباكها، متحدّية مفاهيمنا عن الذكاء
قلم:    ديفيد روبسون
ترجمة: آية علي
هناك ذكاء غريب يعيش بيننا. تمتلك هذه المخلوقات نوعًا استثنائيا من الوعي يشمل عقولًا تتجاوز حجم أجسادها. ومع ذلك، وبفضل جهلنا وغرورنا، يكون دافعنا الفوري قتلها.
هذا ليس خيالا. فهذه الأدمغة الغريبة تختبئ بالفعل في ظلال منازلنا وحدائقنا: العناكب. لطالما افترضنا أنها، مثلها مثل العديد من اللافقاريات Invertebrates، تكاد تكون آليّة Automata، وتفتقر إلى حياة داخلية. ولكننا نكتشف الآن أن بعض العناكب ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪لماذا لا تصاب النباتات بحروق الشمس؟
ولو باركر، لندن Lulu Parker, London
قبل نحو 700 مليون سنة، بدأت النباتات بالظهور على الأرض. كان أحد التعديلات الرئيسية اللازمة لهذا الانتقال وسيلة للحماية من أشعة الشمس فوق البنفسجية؛ فالنباتات البحرية لا تزال تحميها مياه البحر. وقد عرف العلماء منذ عام 2011 أن الخلايا النباتية تحتوي على بروتين يسمى UVR8 يمكنه اكتشاف أشعة UVB ذات الطول الموجي الأقصر، وهو نوع الأشعة فوق البنفسجية الذي يتحمل المسؤولية الأكبر عن حروق الشمس. ويشير هذا البروتين ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪ماذا لو... حــظـــرنـــا الـصــــــيــــــد
لنص: هايلي بينيت Hayley Bennett رسوم: جيسون رايش Jason Raish
يأكل كل واحد منا في المتوسط أكثر من 20 كيلوغراماً من الأسماك سنويّاً. وفي جميع أنحاء العالم، بين عامي 1961 و2016، زاد استهلاك الأسماك بوتيرة أسرع من استهلاك اللحوم، ونما بمعدل ضعفي معدل نمو السكان. فقد استنفدت جميع هذه المطاعم السمكية مخزون الأسماك البحرية إلى درجة صار معها ثلث مخزون الأسماك العالمي ضحية الصيد الجائر Overfished؛ مما يعني أنه إذا واصلنا الصيد على المستويات ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪من خارج هذا العالم
وب بانينو Rob Banino @robertbanino صحفي مستقل يعمل في بريستول
الحياة على المريخ أعالي البحار، الجزيرة الكبيرة، هاواي، الولايات المتحدة الأمريكية
بذلة الفضاء ليست أول ما يخطر في ذهن أي شخص يزور هاواي. هذا إلا إذا كان سيقضي ثمانية أشهر في موئل هاواي لاستكشاف الفضاء بالتناظر والمحاكاة Hawaii Space Exploration Analog and Simulation اختصاراً: الموئل HI-SEAS على بركان ماونا لوا. ويتيح الموئل HI-SEAS للباحثين دراسة كيفية تعامل الناس مع ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪النظائر المشعة وفوائدها الطبية
لمهندس أمجد قاسم
ترتبط كلمة الإشعاعات لدى كثير من الناس بالأخطار والكوارث النووية، إلا أن الحقيقة تدحض بعض تلك المزاعم، فعلى الرغم من أخطار بعضها، فإن لكثير من تلك الإشعاعات دوراً مفيداً للإنسان، وقدمت خدمات جليلة على امتداد نحو قرن من الزمن. علماً أنه في كل لحظة تخترق أجسامنا آلاف الأنواع من الأشعة، ولم يعرف الإنسان ماهيتها حتى وقت قريب نسبياً، بعد أن تنبه عدد من الباحثين لها، وجرى الكشف عن أنواعها وهويتها وفوائدها وأضرارها.
الإشعاع ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الغابات الاستوائية تخزِّن الكربون على الرغم من الاحترار
قلم:    إليزابيث بنِّيسي
ترجمة: صفاء كنج
الغابات الاستوائية كانت من أفضل الدفاعات التي يمتلكها كوكب الأرض في مواجهة ارتفاع مستويات غاز ثاني أكسيد الكربون في الجو. فالأشجار تمتص الكربون من الغلاف الجوي أثناء نموها، ويقدر الباحثون أنه على الرغم من استمرار إزالة الغابات Deforestation، فإن الغابات الاستوائية تخزِّن مقداراً من الكربون يتجاوز ما أصدرته البشرية على مدى الثلاثين عاماً الماضية عن طريق حرق الفحم الحجري والنفط والغاز الطبيعي. ... (قراءة المقال)
‫‪سؤال وجواب مع باحث في غبار النجوم
اريا شونباخلر Maria Schönbächler أستاذة علم جيوكيمياء النظائر في المعهد الفدرالي للتكنولوجيا في زيوريخ ETH Zürich، في سويسرا، وهي مؤلف رئيس لدراسة جديدة في دورية Nature Astronomy.
- برأيك، ما الذي حدث عند ولادة مجموعتنا الشمسية؟ فرضيتنا هي أن الغبار المتبقي من نجوم ميتة ينتقل في فضاء ما بين النجوم Interstellar medium، ويندمج في سحابة يطلق عليها اسم السحابة الجزيئية Molecular cloud، ستنهار على نفسها لاحقاً لتشكل نجوماً جديدة مثل شمسنا. ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪مجهر ألماسي يكشف أسرارَ مغناطيسية للصخور القديمة
قلم:   بول فوسن
ترجمة:  صفاء كنج
على منضدة داخل المختبر المحمي مغناطيسياً، حيث يعمل روجر فوRoger Fu، وهواختصاصي بعلم الكواكب من جامعة هارفارد Harvard University، يوجد جهاز متواضع يمكنه نبش قصص الماضي الجيولوجي السحيق. ويتكون مجهر الألماس الكمي Quantum diamond microscope اختصاراً: المجهر QDM من عدد من الملفات الكهرومغناطيسية Electromagnetic coils الملفوفة حول كاميرا وليزر صغير وما يشبه شريحة اختبار وردية اللون. ولكن الشريحة ليست من ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪رحلة المحيط الملحمية التي نقلت إنسان العصر الحجري إلى أستراليا
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
آثار أقدامٍ في الرمال تُشير إلى بداية نهاية رحلةٍ ملحمية. لم تبقَ هذه الآثار إلا مدة قصيرةً على شاطئ تحفه أشجار القرم Mangrove في جنوب شرقي آسيا قبل نحو 65 ألف سنة، عندما كانت مجموعةٌ من الأشخاص تصنع طوافة من سيقان البامبو على أمل أن تحملهم إلى ما وراء الأفق.
ووصل هؤلاء أخيراً إلى شواطئ ساهول، وهي قارةٌ مفقودة تضم كلا من أستراليا، وغينيا الجديدة، وتسمانيا إضافة إلى قسمٍ كبيرٍ يشكل اليوم ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪قاع البحر يغرق تحت ثقل الماء الناتج من ذوبان الغطاء الجليدي
قلم: مايكل مارشال
ترجمة: صفاء كنج
يغوص قاع البحر بنحو 0.1 ملليمتر في السنة بسبب وزن الماء الناتج من ذوبان الغطاء الجليدي.
يقول براما دوت فيشواكارما Bramha Dutt Vishwakarma من جامعة بريستول University of Bristol في المملكة المتحدة: إن ذوبان غرينلاند والقارة القطبية الجنوبية أسرع بكثير]مما كان يحدث في السابق[، ومن ثم يمكننا أن نتوقع حدوث تشوهات أعلى بكثير في المحيطات في المستقبل.
حسَبَ فيشواكارما وزملاؤه المقدارَ الذي تتسبب به ... (قراءة المقال)