كيف تتكون البحيرات الحمضية

قد يكون جزءًا كبيرًا من بحيرات غرب الولايات المتحدة قديمًا حمضية جدًا لدرجة أن مياهها قد تذوب الجلد، ويمكن أن يدفع هذا الاكتشاف الذي تم الإعلان عنه في السنوات الأخيرة العالم إلى إعادة تقييم بعض المناطق القديمة للري الموجودة في الأرض.

ما هي البحيرات الحمضية

البحيرة هي منطقة مليئة بالمياه، موجودة في حوض كبير، ومحاطة بالأرض ، وبصرف النظر عن أي نهر أو منفذ آخر يعمل على إطعام البحيرة أو تصريفها، وتقع البحيرات على الأرض وليست جزءًا من المحيط، لذلك ، فهي متميزة عن البحيرات ، وهي أيضًا أكبر وأعمق من البرك، على الرغم من عدم وجود تعريفات رسمية أو علمية لها، ويمكن مقارنة البحيرات مع الأنهار أو الجداول التي تتدفق عادة، وتتم تغذية معظم البحيرات وتجفيفها من خلال الأنهار والجداول.

وتوجد البحيرات الطبيعية بشكل عام في المناطق الجبلية ومناطق التصدع والمناطق التي بها نهر جليدي مستمر، وتوجد بحيرات أخرى في الأحواض الداخلية أو على طول الأنهار الناضجة، في بعض أجزاء العالم ، وهناك العديد من البحيرات بسبب أنماط الصرف الفوضوية المتبقية من العصر الجليدي الأخير.

وجميع البحيرات تعتبر مؤقتة على المقاييس الزمنية الجيولوجية، نظرا لأنها ستملأ ببطء بالرواسب أو تتسرب من الحوض الذي يحتوي عليها، والعديد من البحيرات هي مصطنعة ومبنية للاستخدام الصناعي أو الزراعي، مثل توليد الطاقة الكهرومائية أو إمدادات المياه المنزلية، أو لأغراض جمالية أو ترفيهية أو أنشطة أخرى

توزيع البحيرات في الكرة الأرضية

ومعظم البحيرات على الأرض هي مياه عذبة، وتقع معظمها في نصف الكرة الشمالي عند خطوط العرض الأعلى، وتمتلك كندا ، مع نظام صرف مختل، وهو ما يقدر بـ 31752 بحيرة أكبر من 3 كيلومترات مربعة (1.2 ميل مربع) ، وعدد إجمالي غير معروف من البحيرات، ولكن يقدر أنها لا تقل عن مليوني بحيرة.

ويوجد في فنلندا 187،888 بحيرة 500 متر مربع (5،400 قدم مربع) أو أكبر ، منها 56،000 بحيرة كبيرة (10،000 متر مربع (110،000 قدم مربع) أو أكبر)،  وتمتلك معظم البحيرات تدفقًا طبيعيًا واحدًا على الأقل في شكل نهر أو مجرى ، مما يحافظ على متوسط ​​مستوى البحيرة من خلال السماح بتصريف المياه الزائدة.

وهناك بعض البحيرات ليس لديها تدفق طبيعي وتفقد الماء فقط عن طريق التبخر أو التسرب تحت الأرض أو كليهما، ويطلق عليها بحيرات endorheic، والعديد من البحيرات مصطنعة ومبنية لتوليد الطاقة الكهرومائية ، أو الأغراض الجمالية ، أو الأغراض الترفيهية ، أو الاستخدام الصناعي ، أو الاستخدام الزراعي ، أو إمدادات المياه المنزلية.

هناك دليل على وجود بحيرات خارج كوكب الأرض، حيث أعلنتوكالة ناسا عن “أدلة قاطعة على وجود بحيرات مليئة بالميثان” خارج الأرض، وتم رصد ذلك بواسطة مسبار كاسيني الذي يرصد القمر تيتان الذي يدور حول كوكب زحل.

البحيرات الحمضية

في فيلم Dante’s Peak، يرافق البطل (عالم جيولوجي يلعب دوره بيرس بروسنان) صديقته وبعض أفراد عائلتها، ويواجهون تهديدًا من تدفقات الحمم الحمراء الساخنة، ولأن جميع الطرق مسدودة بسبب الانهيارات الصخرية، فقد قرروا، في حالة الذعر، أن الطريقة الوحيدة للهروب هي عبور بحيرة كبيرة باستخدام قارب.

ومع ذلك ، “لقد أدى النشاط البركاني إلى تحويل البحيرة إلى حمض” ، وعندما تعبر البحيرة ، شوهدت الأسماك تطفو على السطح وسرعان ما يبدأ القارب في التلاشي!، وكان كل ما يشغلهم إنهم ينجحون فقط في الوصول إلى الشاطئ على الجانب الآخر وآخر ما نراه من القارب الفارغ هو أنه يختفي ببطء تحت المياه المدخنة، ولكن هل هناك أشياء مثل “البحيرات الحمضية”، وهل سيذوب القارب ويغرق حقًا كما هو موضح في الفيلم؟

البحيرات البركانية الحمضية حقيقية

يكشف البحث السريع على الإنترنت عن وجود عدد ملحوظ من “البحيرات الحمضية” أو البركانية الحقيقية حول العالم، وإنها خليط سيء من المواد الكيميائية المسببة للتآكل ولا شيء يعيش أو ينمو بالقرب منها، عادة ما توجد في الحفر البركانية الخامدة، وتختلف إلى حد ما عن المشهد الموضح في الفيلم.

ولكن ماذا قوارب الألمنيوم

القوارب هي مصنوعة من قبل Valcro الذين يصنعون قوارب الألمنيوم، حيث يستخدم الألمنيوم أيضًا في القدور والدراجات والطائرات، والألمنيوم قريب من التفاعل مع المغنيسيوم (وتذكر كيف يحترق المغنيسيوم في الهواء) ولذلك قد يبدو كيميائيًا أنه مادة غريبة إلى حد ما لتصنيع الأدوات المنزلية منها.

عند تعرض الألومنيوم للهواء، يتشكل طبقة سميكة بسمك نانومتر والتي تسمى بأكسيد الألومنيوم، وتعمل هذه الطبقة كحماية للسطح المعدني ويصعب تغييره، ولكن يمكن إزالة الأكسيد بالأحماض في مرة واحدة من خلال التفاعل القوي.

هل البحيرات الحمضية خطرة 

كان مستوى الحموضة في بحيرة فوهة البركان في بركان إل تشيتشون في المكسيك 0.5 عام 1983، وكان مستوى الحموضة في بحيرة فوهة البركان في جبل بيناتوبو 1.9 عام 1992

تحتوي مياه هذه البحيرات الحمضية على مواد قادرة على التسبب في حروق في الجلد، ولكن من غير المرجح حدوث ذوبان للمعادن بسرعة .

وتشمل الغازات الناتجة من الصهارة التي تذوب في مياه البحيرة لتشكيل هذه المشروبات الحمضية ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وكبريتيد الهيدروجين وكلوريد الهيدروجين وفلوريد الهيدروجين، كما إن البحيرات الحمضية القادرة على إذابة قارب من الألمنيوم في غضون دقائق (كما تظهر في الأفلام) ليست واقعية.

الزلازل المصاحبة للانفجارات البركانية

ليس عادة، بل نادرا ما تتجاوز الزلازل المرتبطة بالثورات حجم 5 ، وهذه الزلازل المعتدلة ليست كبيرة بما يكفي لتدمير المباني والطرق، حيث كانت أكبر الزلازل في جبل سانت هيلين في عام 1980 بلغت قوتها 5 ، وهي كبيرة بما يكفي للتأثير على الأشجار وإتلاف المباني ، ولكن ليس تدميرها، وذلك خلال ثوران جبل بيناتوبو الضخم.

الانفجارات البركانية تهدد طائرات الطائرات 

نعم، تعد المواجهات بين الطائرات وسحب الرماد البركاني مصدر قلق بالغ. المحركات النفاثة ومكونات الطائرات الأخرى معرضة للتلف بسبب الرماد البركاني الناعم ، الذي يمكن أن ينجرف بتركيزات خطيرة على بعد مئات الأميال من الرياح البركانية، لأن في الماضي ، واجهت العديد من الطائرات عن طريق الخطأ الرماد البركاني. 

حلول لتحييد البحيرات الحمضية

يتمثل المشكلة في البحيرات الحمضية في استهلاكها لعسر الماء، حيث يتم تحييد هذه البحيرات بواسطة الجير. إذا كانت المياه في البحيرات الحمضية غير حامضية، فمن المحتمل أن تكون صلابة المياه جيدة، وكان الوضع على الأرجح كذلك قبل قرون.

يتم حل الكالسيوم والمغنيسيوم الموجود في معظم الرواسب المعدنية والصخرية في الماء عن طريق الأمطار الحمضية والمياه الجوفية، ويساهم المطر الحمضي في زيادة عسر الماء في هذه الحالة.

ما هو عسر الماء

يعد عسر الماء هو الطريقة الطبيعية لإزالة الفوسفور الزائد من البحيرات، وتُعد إضافة الجير -وهو مركب كالسيوم عالي القلوية- إلى البحيرات الحمضية من أحد الحلول الشائعة لزيادة عسر الماء في البحيرات الحمضية، ولكن هذه الطريقة مؤقتة ومكلفة للغاية، حيث غالبًا ما تحتاج إلى تطبيقها بشكل دوري على مدار العام

في حال كان من الممكن تحييد التأثير الحمضي للبحيرات بدون استخدام الجير أو المواد الكيميائية الأخرى، يمكن استخدام عسر الماء الأساسي لتحويل ترسبات الحمض إلى مركبات غير ضارة، وقد يبدو هذا الحل جذريًا في البداية، ولكنه يصبح واضحًا بعد شرحه بشكل كافٍ.

الحقيقة المجهولة هي أن نقص الأكسجين في قاع البحيرات الحمضية يساهم في إنشاء بيئة مناسبة للبكتيريا التي لا تحتاج إلى الأكسجين. تنتج هذه البكتيريا أحماضا في البحيرات، ومن أمثلة ذلك هو تفاعل الأكسدة غير الهوائية لكبريتيد الهيدروجين باستخدام ثاني أكسيد الكربون لتكوين حمض الكبريتيك والفورمالديهايد، وتحدث أيضا إنتاج الأحماض في واجهة المياه الرسوبية، بالإضافة إلى الأحماض التي تدخل البحيرات الحمضية عن طريق الترسي.