Chemistry of Aquatic Systems: Local and Global Perspectives

سیستم های آبی نقش برجسته ای در فرآیندهای پیچیده تبادل انرژی و ماده بین ژئوسفر و جو دارند. برای مثال، واکنش‌هایی که در قطرات آب ابری رخ می‌دهند، می‌توانند به طور قابل‌توجهی بودجه اتمسفر و شیمی گازهای کمیاب را تغییر دهند. واکنش های هوازدگی ناشی از آلودگی در فصل مشترک آب و خاک می تواند بر در دسترس بودن مواد مغذی تأثیر بگذارد و غلظت فلزات بالقوه سمی را در آب های زیرزمینی افزایش دهد. علاوه بر این، پیوندهای ناگسستنی بین چرخه آب، ژئوسفر و جو تضمین می کند که مشکلات محیطی ظاهراً محلی تأثیرات فزاینده ای در سایر نقاط جهان دارد. برای شناسایی متغیرهای مقیاس محلی به جهانی مرتبط با تغییرات محیطی، به جای اتکای مداوم به نظارت بر متغیرهای حالت، باید بر شناخت فرآیندها تمرکز کرد. با این حال، در سیستم‌های آبی ناهمگن، جنبه‌های مقیاس کوچک یک فرآیند تحت مشاهده ممکن است به طور مستقیم برای به دست آوردن تخمین‌های منطقه‌ای به دلیل غیرخطی بودن فرآیند با تغییر در مقیاس جمع‌بندی نشود. برای درک این موضوع، استفاده یکپارچه از اندازه‌گیری‌ها در طیف وسیعی از مقیاس‌ها مورد نیاز است.

Aquatic systems play a salient role in the complex processes of energy and matter exchange between the geosphere and the atmosphere. For example, reactions taking place in cloud water droplets can substantially alter the atmospheric budget and chemistry of trace gases; pollution induced weathering reactions at water/soil interfaces can affect the availability of nutrients and increase the concentration of potentially toxic metals in groundwaters. Moreover, the inextricable links between the water cycle, the geosphere and the atmosphere ensure that apparently localized environmental problems have increasingly impacts in other parts of the world. To identify local-to-global scale variables associated with environmental changes, a focus must be placed on the recognition of processes, rather than a continued reliance on monitoring state variables. However, in heterogeneous aquatic systems, small scale aspects of a process under observation may not be summed directly to obtain regional estimates because of process nonlinearities with change in scale. To understand this, the integrated use of measurements across a range of scales is required.