shavi zgvis qimia

ქიმიური შემადგენლობა

შავ ზღვას განსაკუთრებული ქიმიური შემადგენლობა აქვს, რაც მას ჩვენი პლანეტის სხვა დანარჩენი ზღვებისაგან გამოარჩევს. ამას საფუძვლად ის ფაქტი უდევს, რომ ყველა სხვა ზღვისა და ოკეანის წყლები (იშვიათი ცალკეული გამონაკლისების გარეშე) შეიცავენ ჟანგბადს, ხოლო შავ ზღვაში ჟანგბადი 100 მ სიღრმეზე არ არსებობს, მაგრამ შეიმჩნევა ჰიდროგენული სულფიდის დიდი კონცენტრაცია, ეს არის მომწავლავი აირი, დამპალი კვერცხის სუნით. რამდენიმე განსაკუთრებული სიცოცხლის ფორმების გარდა, ცხოველებისა და მცენარეების უმრავლესობა ვერ ცოცხლობს უჟანგბადო გარემოში. ჰიდროგენული სულფიდი ასევე ძალიან მავნებელია ადამიანისთვის. ზღვის ზედაპირული წყლები ნაკლებად სქელი კონსისტენციისაა ღრმა უჟანგბადო ფენებთან შედარებით, რადგანაც ისინი უფრო თბილი და ნაკლებად მარილიანია. შავ ზღვაში და მის გარშემო არსებული სიცოცხლის ფორმების სასიკეთოდ, არსებული განსხვავება ფენების სისქეში ხელს უშლის ქვედა უჟანგბადო წყალს რამენაირად შეერიოს ზღვის ზედაპირს.

როგორ შეიქმნა ეს სიტუაცია? შავი ზღვის ღრმა წყლები შედგება ხმელთაშუა ზღვის წყლებისაგან, რომელიც აქ მარმარილოს ზღვისა და ბოსფორის (თურქეთის) სრუტის გავლით მოხვდა. ბოსფორის სრუტეც თავის მხრივ ორი შრისაგან შედგება: შავი ზღვის გამოდენილი წყლების ზედა ფენისა და ხმელთაშუა ზღვის წყლების ქვედა ფენისაგან. ბოსფორის სრუტის სიღრმე მხოლოდ 50 მეტრს შედგენს (ცალკეულ ადგილებში სიღრმე უფრო ნაკლებია), ხოლო სიგანე 700 მეტრია. შემოსული ხმელთაშუა ზღვის წყალი შავი ზღვის ყველაზე ღრმა ნაწილში განთავსდება დაახლოებით 2 კმ სიღრმეზე. შავი ზღვის სიღრმისეული ფენებისათვის - ეს კი შავი ზღვის მოცულობის 95 %-ია - ეს შემონადენი წყალი ჟანგბადის ერთადერთ წყაროს წარმოადგენს. შემონადენი წყალი შესაძლოა ფსკერზე 1000 წლის განმავლობაში დარჩეს, სანამ ის თანდათანობით შეერევა ახალ წყალს და ზედაპირზე ამოვა, საიდანაც ის ისევ ხმალთაშუა ზღვისაკენ დაიწყებს დინებას. ზღვის ქვედა ფენები ზემოდან გამუდმებით ივსება მკვდარი მცენარეებით, ცხოველებით და მათი ნარჩენებით, ეს ყველაფერი კი ბაქტერიულ ხრწნასა და ასევე ჟანგბადის მოხმარებას უკავშირდება. შავი ზღვის უფრო ქვედა, ღრმა ფენებში ორგანული ნარჩენების მოთხოვნა ჟანგბადზე გაცილებით უფრო მეტია, ვიდრე ხმელთაშუა ზღვიდან შემოსული ჟანგბადით მდიდარი წყლებით მარაგდება. ამით აიხსნება თუ რატომ არის შავი ზღვის ქვედა ფენა უჟანგბადო. ამ ფენაში გოგირდწყალბადს წარმოშობს ბაქტერია, რომელიც ორგანული ნივთიერების დაჟანგვისათვის ჟანგბადის ალტერნატიულ წყაროს პოულობს, ზღვის წყალში შედარებით ჭარბად არსებულ სულფატის იონების სახით.

SO42- + 2(CH2O)X --------> H2S + 2 (HCO3-)

მცენარეები მზის ენერგიას იყენებენ, რათა ნახშირბადის დიოქსიდი ორგანულ ნივთიერებად (მაგალითად გლუკოზად) და ჟანგბადად გარდაქმნან, ამ პროცესს ფიტოსინთეზი ეწოდება. ფოტოსინთეზის გარეშე ჩვენს ატმოსფეროში ჟანგბადი არ იარსებებდა. ეს პროცესი სქემატურად ასე შეიძლება გამოისახოს:

6CO2 + 6H2O --------> C6H12O6 + 6O2

ღამით მცენარეულ უჯრედებში მხოლოდ სუნთქვის პროცესები მიმდინარეობს. სუნთქვის დროს ჟანგბადი შთანთქმება და ნახშირორჟანგი გამოყოფა. ღამით, როცა მზის სხივების ენერგიის გამოყენება შეუძლებელი ხდება, მცენარისათვის ენერგიის ერთადერთი წყარო ორგანული ნივთიერებებია (მაგალითად გლუკოზა). ორგანული ნივთიერებების დასაშლელად კი მცენარეს ჟანგბადი ესაჭიროება. ჟანგვის პროცესების შედეგად ენერგია გამოთავისუფლდება და გამოიყოფა ნახშირორჟანგი. ბევრი საოცარი პროცესი მიმდინარეობს შავი ზღვის სიღრმეებში. არსებობს ვარაუდი, რომ აქაური გარემო გავს ადრეული ოკეანეებს, სანამ ჩვენს ატმოსფეროში ჟანგბადი გაჩნდებოდა. ეს კი მიმზიდველი ფაქტია სამეცნიერო კვლევებისათვის. შავი ზღვის ფსკერის ნალექი შეიცავს მეთანის მდიდარ მარაგს, რომელიც ზღვის ფსკერზე დაბალი ტემპერატურისა და მაღალი წნევის პირობებში ყინულის მსგავსადაა გამყარებული (მეთანის ჰიდრატი). მეთანი წარმოიშვა როგორც ათასობით წლის განმავლობაში დაგროვილი ორგანული მასალების დეგრადაციის საბოლოო პროდუქტი, რომელიც შესაძლოა შემდგომში საწვავის წყაროდ იქცეს. თუმცა ესეც შეიძლება მალე შეიცვალოს. ბოლო დროს აღმოჩენილმა პრიმიტიულმა მიკროორგანიზმმა, არქაენამ შესაძლოა მეთანის ჟანგვა და კარბონატის წარმოშობა გამოიწვიოს ზღვის ფსკერზე ნალექის ან კრატერების ჩამოყალიბებით. ზოგიერთ ადგილებში მეთანის გაზი ჭავლებად ამოდის, თუმცა ის წყლის ზედაპირამდე ვერ აღწევს და გზაშივე იხსნება. ხმები შავი ზღვის "აალებადობის" შესახებ მეთანს უკავშირდება, თუმცა ეს ნაკლებად დასაჯერებელია რომ მოხდეს. მხოლოდ ზედაპირის წყლებში გამოჟონილი მეთანი შეიძლება ყოფილიყო აალებადი, ხოლო შავ ზღვაში ასეთი გამოჟონვა მხოლოდ 100 მ სიღრმეზე ხდება.

აზოტისა და ფოსფორის შემცველობა შავ ზღვაში მცენარეებს ზრდისათვის აზოტისა და ფოსფორის ნაერთი, მასთან ერთად სხვა მინერალური მარილები და მიკროელემენტები, მაგ. რკინა, მანგანუმი, ვანადიუმი და ასევე – ვიტამინებია საჭირო. Aამ ნივთიერებებს ნუტრიენტებს უწოდებენ. ფიტოპლანკტონის (მცირე ზომის მოტივტივე მცენარე, რომელიც ძირითადი კომპონენტია ოკეანის კვებით ჯაჭვში) ზრდა ნიტროგენის, ფოსფორის, სილიკატის და რკინის მიწოდებაზეა დამოკიდებული.
რესპირაციისა და ბაქტერიული ხრწნის პროცესის განმავლობაში ნუტრიენტები წყალში გამოთავისუფლდებიან და "პირველადი გარდამქმნელების" (კონსუმენტების) ახალ თაობას ხელახლა შეუძლია მათი გამოყენება. თუმცა ნივთიერებების გარკვეული ნაწილი იკარგება და სამუდამოდ იმარხება ნალექში, დანაკარგი კომპენსირდება მდინარეებიდან, ატმოსფეროდან და ღრმა წყლებიდან შემოსული ახალი საკვები ნივთიერებებით. ზღვის ეკოსისტემა თვითონ ცდილობს ბუნებრივი წონასწორობის აღდგენას, მაგრამ აქ ადამიანის ფაქტორი ერთვება, რომელიც ხმელეთზე თავისი საქმიანობით შავ ზღვაში არსებული ნუტრიენტების მოხვედრის ზრდის. ნუტრიენტების ჭარბი რაოდენობა კი ფიტოპლანქტონის (მაგალითად ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეების) ზრდის სტიმულირებას იწვევს. ნუტრიენტები ზღვაში ადამიანის მიერ ჩაშვებულ საკანალიზაციო წყლებთან ერთად ხვდება. ინტენსიურ სამიწათმოქმედო საქმიანობასაც ასევე თავისი ‘წვლილი” შეაქვს პრობლემის გამწვავებაში, რადგან, სოფლის მეურნეობაში ინტენსიურად გამოიყენება ფოსფორისა და აზოტის შემცველი სასუქები.

ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეების ინტენსიური ზრდისას მზის სხივები ძნელად თუ აღწევს ზღვის ქვედა შრეებში, ისინი ასევე იწვევენ წყალში ჟანგბადის კონცენტრაციის ძლიერ რყევას დღის განმავლობაში. დიდი როდენობით ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეები დღის განმავლობში მზის სინთლეზე აქტიური ფოტოსინთეზის პროცესის შედეგად საკმაო რაოდენობით ჟანგბადს გამოიმუშავებს, თუმცა ღამის დაგომისთანავე ასეთივე ინტენსიობით გამოიყენება ჟანგბადი სუნთქვის. ხშირ შემთხვევაში ჟანგბადის დეფიციტი ვითარდება, რაც ნეგატიურად მოქმედებს სხვა ცოცხალ ორგანიზმებზე და შეიძლება მათი კვდომაც გამოიწვიოს. ჟანგბადის დეფიციტის პირობებში ის ანაერობული ბაქტერიებიც შეიძლება გააქტიურდეს, რომლებიც ნივთიერებათა ცვლის პროცესში მავნე ტოქსინებს გამოყოფენ. ეს ტოქსინები დამღუპველი შეიძლება აღმოჩნდეს თევზებისა და ზღვაზე ბინადარი ფრინველებისათვის.

ეუტროფიცირებული წყალი ფერს იცვლის, მომწვანო-მოყვითალო ელფერს დაიკრავს და გუმჭვირვალე ხდება, წყალს უსიამოვნო სუნი აქვს. ამ ფენომენმა, რომელსაც ევუთროფიკაცია ეწოდება, შავი ზღვის ეკოსისტემის სერიოზული დეგრადაცია გამოიწვია, განსაკუთრებით კი 1970-იანი წლებიდან დიდი პრობლემა შეიქმნა მის ჩრდილო-დასავლეთ რიფზე. შედგად მივიღეთ ადრე ჟანგბადით მდიდარ ჩრდილო-დასავლეთ რიფზე სეზონური ჰიპოქსია (ჟანგბადის ნაკლებობა), და ზოგჯერ უჟანგბადობაც. ჟანგბადით მდიდარ წყლებში ორგანულ ნაერთებში ნიტროგენი თანდათანობით იჟანგება და შედეგად ვღებულობთ ნიტრატს (NO32-). ზღვაში ეს ყველაზე ჭარბი ნიტროგენული ნაერთია. ასევე არსებობს ნაკლებად დაჟანგული ფორმა ნიტრიტი (NO2-), განსაკუთრებით იქ, სადაც ჟანგბადის კონცენტრაცია დაბალია. ამონიუმი ზღვის მრავალი ორგანიზმების მიერ გამოიყოფა, ის უჟანგბადო წყლებში აზოტის ძირითადი სტაბილური ფორმაა, მათ შორის შავი ზღვის ქვედა ფენების წყლებში. გაზავებული ნიტროგენული აირი ჭარბად არის ზღვაში, მაგრამ ზღვის ორგანიზმების ძალიან მცირე რაოდენობას შეუძლია გამოიყენოს ის კვების წყაროდ. "აზოტის ფიქსაციის" პროცესი მოითხოვს მზის ენერგიისა და გაზავებული რკინის დიდ რაოდენობას. შავ ზღვაში ორივე მათგანი შეზღუდული რაოდენობითაა.


დაბინძურება ხდება მაშინ, როცა გარემოში გამოთავისუფლებული ქიმიური ნივთიერებები ან ენერგია (ხმაურის ან მაღალი ტემპერატურეს სახით) აზიანებს სიცოცხლის რომელიმე ფორმას ან ადამიანისათვის გარკვეული ღირებულების მქონე გარემოს. არსებობს უამრავი მტკიცებულება იმისა, რომ შავ ზღვაში ჩამდინარე ბევრი მდინარე 70-იან და 80-იან წლებში სერიოზულად იყო დაბინძურებული. დაბინძურების წყაროების რაოდენობა, მძიმე მრეწველობა და აგროქიმიური ნივთიერებები, როგორიცაა პესტიციდები, შემცირებულია. ამის მიზეზია ეკონომიკური კრიზისი, რაც ბევრმა ქვეყანამ განიცადა 1990-იან წლებში და ნაწილობრივ გაუმჯობესებული, ეკოლოგურად სუფთა წარმოების პროცესები და ნარჩენების გადამუშავება. მკვეთრად გაიზარდა შავი ზღვის გავლით ნავთობის ტრანსპორტირება, შესაბამისად არსებობს ნავთობის ჩაღვრის მუდმივი რისკი, უბედური შემთხვევების შედეგად ან გადმოტვირთვის ოპერაციებისას (გაჟონვა მწყობრიდან გამოსული მილებით, არასწორი დამუშავება, ტანკერების არალეგალური რეცხვა). ეს ყველაფერი ადამიანის გაუთვითცნობიერებელი ქმედების შედეგებია, დაბინძურების თავიდან აცილება ყველა შემთხვევაში შესაძლებელია.