منگنز در سيستم هاي آبي

منگنز مي تواند مناطق سمي هيدرژن سولفيدي را در سيستم هاي آبي كنترل كند

 

مقادير جزيي منگنز براي سلامت انسان ضرورتي حياتي است. هم اكنون يك تيم پژوهشي از دانشگاه Delaware، موسسه اقيانوس شناسي  Scripps ، دانشگاه  هاوايي و دانشگاه سلامت و علم  Oregon  كشف كرده كه نوعي از كاني منگنز حل شده در آبراهه هايي همانند درياي سياه و خليج چزاپيك اهميت دارد و ميتواند مناطق سمي هيدرژن سولفيدي را تحت كنترل داشته باشد.

اين نتايج در شماره 29 سپتامبر مجله علمي "پرستيژ" گزارش شده و نيز در ستون"چشم انداز ها"ي مجله  با عنوان "ژئوشيمي : خاصيت اكسيداسيون احيايي منگنز بازنگري شد "،  نوشته Kenneth Johnson از موسسه پژوهشي آكواريوم خليج مونري واقع در Mos landing كاليفرنيا، تيتر درشت شده است .

Johnson مي گويد: " اين كشف  الگويي را كه ما بر اساس آن ژئوشيمي منگنزآبي را  بررسي مي كرديم  تغيير مي دهد ".

نويسندگان اين بررسي عبارت اند از : Robert Trouwborst  كه اخيرا دكتراي خود را در اقيانوس شناسي از كالج مطالعات دريايي و خاكي UD تمام كرده و هم اكنون مشاور كيفيت آب و رسوب Syncera Water  در هلند است، Brian Glazer  كه دكتراي خود را در بيوشيمي -– بيولوژي دريايي از UDدريافت كرده و  هم اكنون استاد معاون دانشگاه هاوايي است، و شيميست هاي UD ، George, Luther، - Maxwell P  , Mildred H. Harrington  استاد  مطالعات دريايي كه او مشاور دوره دكتراي Trouwborst و Glazer هم بوده است .

دانشجوي دوره فوق دكترا Brian Clement  و  مشاور او  Bradley Tebo هردو از دانشگاه سلامت و علم   Oregon  نيز در اين بررسي سهيم بوده اند . Clement در حالي كه دوره دكترا را در موسسه اقيانوس شناسي Scripps تكميل مي كرد، روي اين پروژه هم فعاليت داشت.

اين بررسي مبتني بر پژوهشي بود كه در سال 2003 در يك ماموريت يك ماهه توسط بنياد علوم ملي براي اكتشاف خواص شيميايي درياي سياه صورت گرفته بود . تقريبا 90% سيستم در عمق يك مايلي يك  منطقه  بدون اكسيژن يا به عبارت ديگر (dead zone ) واقع شده كه حاوي مقادير زيادي هيدرژن سولفايد توليد شده طبيعي و كشنده ي موجودات زنده ي درياست . فقط ميكروب هاي ويژه اي  مي توانند در اين منطقه از زير دريا به زندگي خود ادامه دهند .

در بالاي اين منطقه وسيع (dead zone) در درياي سياه يك لايه آبي ديگر موسوم به منطقه زير اقيانوسي يا به عبارت ديگر (suboxic zone ) وجود دارد كه حاوي مقادير بسيار كمي اكسيژن و هيدرژن سولفايد  است. اين لايه  در درياي سياه مي تواند عمقي به اندازه  40 متر (130 پا) داشته باشد ولي در خليج چزاپيك عمق آن به اندازه 4متر (13 پا) است .

دانشمندان دريافته اند كه يك گونه منگنز حل شده به صورت Mn III مي تواند با آب تركيب شود يا همراه رسوبات با منشا شيب قاره اي و ديگر منابع حركت كند. اين  گونه مي تواند در واكنش با اكسيژن به عنوان يك كاهنده و در واكنش با هيدرژن سولفايد به صورت يك اكسيدان،  منطقه زير اقيانوسي را حفظ نموده و از رسيدن هيدرژن سولفايد كشنده به سطح آب يعني جايي كه بيشتر ماهي ها، جلبك ها و گياهان ميكروسكوپي زندگي مي كنند جلوگيري كند .

Luther  مي گويد اين يافته ها شگفت انگيز است، زيرا تصور نمي رفت منگنز حل شده به صورتMn III  در اين محيط تشكيل شود و به همين علت عمدتا از چشم دانشمندان پوشيده ماند.

وي مي گويد: " حال ديگر ما آموخته ايم كه گونه Mn III تقريبا همه منگنز حل شده درآبهاي زير اقيانوسي را تشكيل ميدهد و مي تواند با هيدرژن سولفايد و ديگر تركيباتي كه تصور مي رفت فقط با منگنز فاز جامد (منگنز4) وارد عمل شوند، واكنش كند و حتي از فاز هاي جامد هم فعال تر است ".

Luther   ادامه مي دهد: " ما فكر مي كنيم نقش  Mn IIIبه ويژه در درياي سياه يعني بزرگترين توده آبي دنيا كه حاوي هيدروژن سولفايد سمي است بسيار اهميت دارد. در آبراهه هاي ديكر نظير خليج چزاپيك نيز وجود عنصرديگر، آهن، با نقش كوچكي كه در جلوگيري از رسيدن هيدروژن سولفايد به سطح آب ايفا مي كند مفيد است" .

دانشمندان  در طول ماموريت در درياي سياه، ابزار ويژه اي به نام آناليزور الكتروشيميايي را به كار گرفتند كه توسط Don Nuzzio از شركت دستگاه هاي آناليز اختراع شد و با حمايت  Sea Grant Collegeدانشگاه Delaware براي استقرار و نقشه برداري از موقعيت شيميايي منطقه زير اقيانوسي  تحت شرايط تغيير ميزان شوري، دما و عمق اقدام شد. Nuzzio استاد دستيار كالج UD در مطالعات  زمين و دريا  مي باشد .

 قسمت سنسور آناليزور كه از يك الكترود با نوك طلا تشكيل شده و در يك غلاف پلاستيكي محافظ محصو ر شده توسط گروه  Lutherتوسعه يافته و در اعماق مختلف تا  جايي كه بتواند مواد شيميايي موجودرا به طور همزمان اندازه گيري كند، گسترده مي شود، اين يك پيشرفت عظيم نسبت به سنسور هاي قديمي است كه فقط مي توانستند بك ماده شيميايي را اندازه گيري كنند .

خوانده هاي آناليز ور در مناطق مورد نظر، حضور يا عدم حضور اكسيژن و شكل هاي مختلف گوگرد را در هر ناحيه نشان داده كه به نوبه خود كليدي  براي يافتن Mn III  و ديگر فرايند هاي ممكن است. هم چنين دانشمندان UD  از اين دستگاه براي پژوهش در مورد خواص شيميايي آب هاي خليج  چزاپيك و كانال هاي گرمابي در عمق تقريبا دو مايلي اقيانوس آرام  استفاده كرده اند.

Luther  مي گويد: "پژوهش هاي ما نشان مي دهد كه تاثير  Mn IIIحل شده در هر محيط آبي از جمله درياچه ها، به علاوه رسوبات كف دريا و خاك هاي روي زمين اهميت دارد و براي مردمي كه در نزيكي آب زندگي مي كنند وجود  Mn III واقعا به جلوگيري از رسيدن هيدرژن سولفايد به سطح و كشتن ماهي ها و استنشاق بوي بد آن (بوي تخم مرغ گنديده )، كمك مي كند . "

 

تهيه و ترجمه: فاطمه نوريان

منابع اينترنتي