Xem mã nguồn của Nước không oxy

'''Nước không oxy''' là các vùng nước biển, nước ngọt hoặc [[Nước dưới đất|nước ngầm]] cạn kiệt [[oxy hòa tan]] và là thiếu oxy nghiêm trọng. [[Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ]] định nghĩa nước ngầm không oxy là những vùng nước ngầm có nồng độ oxy hòa tan dưới 0,5 miligam mỗi lít.<ref>{{Chú thích web | url=http://water.usgs.gov/nawqa/vocs/national_assessment/report/glossary.html | title=Volatile Organic Compounds in the Nation's Ground Water and Drinking-Water Supply Wells: Supporting Information: Glossary | publisher=US Geological Survey | access-date =ngày 3 tháng 12 năm 2013}}</ref> Tình trạng này thường được tìm thấy ở những khu vực hạn chế trao đổi nước.

Trong hầu hết các trường hợp, oxy bị ngăn không cho lan xuống các mức sâu hơn bằng rào cản vật lý<ref>{{Chú thích sách | title=Managing Sea-grasses for Resilience to Climate Change | last=Bjork Mats | last2=Short Fred | last3=McLeod Elizabeth | last4=Beer Sven | publisher=[[Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế|IUCN]] | year=2008 | isbn=978-2-8317-1089-1 | series=Volume 3 of IUCN Resilience Science Group Working Papers | location=Gland, Thụy Sĩ | page=[https://books.google.com/books?id=RP79Q6brJcoC&pg=PA24 24]}}</ref> cũng như bằng sự phân tầng mật độ rõ rệt, ví dụ, [[hồ siêu mặn|nước siêu mặn]] nặng hơn nằm dưới đáy bồn địa. Điều kiện không oxy sẽ xảy ra nếu tốc độ [[oxy hóa khử|oxy hóa]] các chất hữu cơ của [[vi khuẩn]] lớn hơn sự cung cấp [[oxy hòa tan]].

Nước không oxy là một hiện tượng tự nhiên,<ref>Richards F. A. (1965) "Anoxic basins and fjords", trong Riley J. P. và Skirrow G. (chủ biên) ''Chemical Oceanography'', London, Nhà in Academic, 611-643.</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | last=Sarmiento | first=J. L. | last2=Toggweiler | first2=J. R. | last3=Najjar | first3=R. | year=1988 | date=ngày 25 tháng 5 năm 1988 | title=Ocean carbon-cycle dynamics and atmospheric pCO2 | journal=Philosophical Transactions of the Royal Society A, Mathematical, Physical and Engineering Sciences | volume=325 | issue=1583 | pages=3-21 | doi=10.1098/rsta.1988.0039 | url=https://royalsocietypublishing.org/doi/abs/10.1098/rsta.1988.0039 | publisher=Royal Society}}</ref> và đã xảy ra trong suốt lịch sử địa chất. Trên thực tế, một số người cho rằng [[Sự kiện tuyệt chủng kỷ Permi-kỷ Trias|sự kiện tuyệt chủng Permi-Trias]], sự tuyệt chủng hàng loạt các loài từ các đại dương trên thế giới, xuất phát từ điều kiện không oxy lan rộng. Hiện tại các bồn địa không oxy có tồn tại, ví dụ ở [[Biển Baltic]],<ref>{{Chú thích tạp chí | last=Jerbo | first=A. | year=1972 | title=Är Östersjöbottnens syreunderskott en modern företeelse? | url= | journal=Vatten | volume=28 | issue= | pages=404–408}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | last=Hallberg | first=R. O. | year=1974 | title=Paleoredox conditions in the Eastern Gotland Basin during the recent centuries | url=https://helda.helsinki.fi/handle/10138/159064 | publisher=Havsforskningsinstituttets / Merentutkimuslaitoksen (Viện Nghiên cứu Hải dương Na Uy) | issue=238 | pages=3-16}}</ref> và một số nơi khác (xem bên dưới). Gần đây, có một số dấu hiệu cho thấy [[Phú dưỡng|hiện tượng phú dưỡng]] đã làm tăng phạm vi của các khu vực không oxy ở các khu vực bao gồm biển Baltic, vịnh Mexico,<ref name="usgs">{{Chú thích web | url=http://toxics.usgs.gov/hypoxia/mississippi/oct_jun/index.html | title=Streamflow and Nutrient Delivery to the Gulf of Mexico for October 2009 to May 2010 (Preliminary) | access-date=ngày 9 tháng 2 năm 2011 | archive-date=2012-11-29 | archive-url=https://web.archive.org/web/20121129191257/http://toxics.usgs.gov/hypoxia/mississippi/oct_jun/index.html | url-status=dead }}</ref> và [[kênh Hood]] ở bang Washington.<ref>{{Chú thích web | url=http://wsg.washington.edu/mas/pdfs/hypoxia101.pdf | title=Low dissolved oxygen levels in Hood canal (Bản lưu trữ) | archive-url=https://web.archive.org/web/20110927102104/http://wsg.washington.edu/mas/pdfs/hypoxia101.pdf | archive-date = ngày 27 tháng 9 năm 2011 | url-status=dead | access-date = ngày 5 tháng 3 năm 2013}}</ref>

== Nguyên nhân và tác động ==
Điều kiện không oxy là do một số yếu tố; ví dụ, điều kiện ứ đọng, phân tầng mật độ,<ref>{{Chú thích tạp chí | last=Gerlach | first=S. | year=1994 | title=Oxygen conditions improve when the salinity in the Baltic Sea decreases | url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0025326X94901260 | journal=Marine Pollution Bulletin | volume=28 | issue=7 | pages=413–416 | doi=10.1016/0025-326X(94)90126-0}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | last=Sarmiento | first=J. L. | last2=Herbert | first2=T. D. | last3=Toggweiler | first3=J. R. | year=1988 | title=Causes of anoxia in the world ocean | url=https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/GB002i002p00115 | journal=Global Biogeochemical Cycles | volume=2 | issue=2 | page=115 | bibcode=1988GBioC...2..115S | doi=10.1029/GB002i002p00115}}</ref> đầu vào của vật chất hữu cơ và [[độ dốc nhiệt]] mạnh. Các ví dụ của nó là các [[Fjord|vịnh hẹp]] (nơi các ngưỡng nông ở lối vào ngăn chặn sự lưu thông) và các ranh giới phía tây đại dương sâu nơi lưu thông đặc biệt thấp trong khi sản xuất ở các mức nước tầng trên là đặc biệt cao. Trong xử lý nước, sự thiếu vắng oxy đơn thuần được chỉ định là ''không oxy'' trong khi thuật ngữ [[yếm khí]] được sử dụng để chỉ sự "vắng mặt" của bất kỳ tác nhân nhận [[electron|điện tử]] phổ biến nào như [[nitrat]], [[sunfat]] hoặc oxy.

Khi oxy cạn kiệt trong bồn địa, trước tiên vi khuẩn chuyển sang tác nhân nhận điện tử tốt thứ hai, trong nước biển, là [[nitrat]]. [[Khử nitơ|Khử]] nitrat xảy ra và nitrat sẽ được tiêu thụ khá nhanh. Sau khi khử một số yếu tố phụ khác, vi khuẩn sẽ chuyển sang [[oxy hóa khử|khử]] [[Sunfat|sulfat]]. Điều này sinh ra phụ phẩm là hydro sulfide (H<sub>2</sub>S), một chất độc hóa học đối với hầu hết quần xã sinh vật, có mùi "trứng thối" và màu trầm tích đen sẫm đặc trưng.<ref name="Castro and Huber,2005">{{Chú thích sách | title=Marine Biology (ấn bản lần thứ 5) |last=Castro | first=Peter | last2=Huber | first2=Michael E. | date=2005 | publisher=McGraw Hill | isbn=978-0-07-250934-2}}</ref>

SO<sub>4</sub><sup>2</sup> + H<sup>+1</sup> → H<sub>2</sub>S + H<sub>2</sub>O + năng lượng hóa học

Nếu nước biển không oxy bị oxy hóa trở lại, các [[sulfide]] sẽ bị oxy hóa thành sunfat theo phương trình hóa học:{{citation needed|date=November 2014}}

HS<sup>−</sup> + 2 O<sub>2</sub> → HSO<sub>4</sub><sup>−</sup>

hoặc, chính xác hơn:

(CH<sub>2</sub>O)<sub>106</sub>(NH<sub>3)</sub><sub>16</sub>H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> + 53 SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> → 53 CO<sub>2</sub> + 53 HCO<sub>3</sub><sup>-</sup> + 53 HS<sup>-</sup> + 16 NH<sub>3</sub> + 53 H<sub>2</sub>O + H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>

Tình trạng không oxy khá phổ biến ở các đáy đại dương nhiều bùn, nơi có cả lượng chất hữu cơ cao lẫn dòng nước được oxy hóa thấp chảy qua trầm tích. Dưới một vài cm từ bề mặt, nước khe (nước giữa trầm tích) là không oxy.

Tình trạng không oxy còn bị ảnh hưởng thêm nữa bởi nhu cầu oxy sinh hóa (biochemical oxygen demand - BOD), đây là lượng oxy được sử dụng bởi các sinh vật biển trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ. BOD bị ảnh hưởng bởi kiểu sinh vật có mặt, pH của nước, nhiệt độ và loại chất hữu cơ có trong khu vực. BOD liên quan trực tiếp đến lượng oxy hòa tan có sẵn, đặc biệt là trong các vùng nước nhỏ hơn như sông, suối. Khi BOD tăng, oxy khả dụng bị giảm. Điều này gây ra áp lực cho các sinh vật lớn hơn. BOD đến từ các nguồn tự nhiên và nhân tạo, bao gồm: sinh vật chết, phân, nước thải và [[dòng chảy mặt|dòng chảy bề mặt]] đô thị.<ref>{{Chú thích web | url=http://water.epa.gov/type/rsl/monitoring/vms52.cfm | title=5.2 Dissolved Oxygen and Biochemical Oxygen Demand | website=Water: Monitoring & Assessment | publisher=US Environmental Protection Agency | access-date=ngày 3 tháng 12 năm 2013 | archive-date=2014-02-20 | archive-url=https://web.archive.org/web/20140220045821/http://water.epa.gov/type/rsl/monitoring/vms52.cfm | url-status=dead }}</ref>

Ở biển Baltic, tốc độ phân hủy chậm trong điều kiện thiếu oxy đã để lại những [[hóa thạch]] được bảo tồn rất tốt khi giữ lại các bộ phận cơ thể mềm, trong các [[lagerstätte]].<ref>{{Chú thích tạp chí | last=Nudds | first=John | last2=Selden | first2=Paul | date = ngày 1 tháng 7 năm 2008 | title=Fossil–Lagerstätten | journal=Geology Today | language=en | volume=24 | issue=4 | pages=153–158 | doi=10.1111/j.1365-2451.2008.00679.x | issn=1365-2451}}</ref>

== Con người gây ra tình trạng không oxy ==
[[Phú dưỡng|Sự phú dưỡng]], một dòng chảy vào của các chất dinh dưỡng (phosphat/nitrat), thường là phụ phẩm của dòng chảy nông nghiệp và nước thải, có thể dẫn đến sự nở rộ của tảo quy mô lớn nhưng sống ngắn. Sau khi kết thúc nở rộ, tảo chết chìm xuống đáy và bị phân hủy cho đến khi hết oxy. Một trường hợp như vậy là vịnh Mexico, nơi xảy ra một vùng chết theo mùa, có thể bị xáo trộn bởi các kiểu thời tiết như bão và đối lưu nhiệt đới. Nước thải, đặc biệt là "bùn quánh" đậm đặc dinh dưỡng, có thể gây hại cho sự đa dạng hệ sinh thái. Các loài nhạy cảm với điều kiện không oxy được thay thế bằng các loài chịu đựng tốt hơn, làm giảm tính biến đổi tổng thể của khu vực bị ảnh hưởng.<ref name="Castro and Huber,2005" />

Các thay đổi môi trường dần dần thông qua hiện tượng phú dưỡng hoặc [[ấm lên toàn cầu]] có thể gây ra sự thay đổi chế độ có oxy-không oxy chính. Dựa trên các nghiên cứu mô hình, điều này có thể xảy ra đột ngột, với sự chuyển đổi giữa trạng thái có oxy do [[vi khuẩn lam]] chi phối và trạng thái không oxy với [[vi khuẩn]] khử sulfat và [[Vi khuẩn lưu huỳnh tía|vi khuẩn lưu huỳnh]] quang dưỡng chi phối.<ref>{{Chú thích tạp chí | last=Bush | display-authors=et al | year=2017 | title=Oxic-anoxic regime shifts mediated by feedbacks between biogeochemical processes and microbial community dynamics | url=https://www.nature.com/articles/s41467-017-00912-x | journal=Nature Communications | volume=8 | issue=1 | pages=789 | bibcode=2017NatCo...8..789B | doi=10.1038/s41467-017-00912-x | pmc=5630580 | pmid=28986518}}</ref>

== Chu kỳ hàng ngày và theo mùa ==
Nhiệt độ của một vùng nước ảnh hưởng trực tiếp đến lượng oxy hòa tan mà nó có thể giữ. Theo [[định luật Henry]], khi nước trở nên ấm hơn, oxy trở nên ít hòa tan hơn trong đó. Thuộc tính này dẫn đến các chu kỳ không oxy hàng ngày trên quy mô địa lý nhỏ và chu kỳ không oxy theo mùa ở quy mô lớn hơn. Do đó, các vùng nước dễ bị rơi vào tình trạng không oxy trong thời gian ấm nhất trong ngày và trong những tháng mùa hè. Vấn đề này có thể trở nên trầm trọng hơn trong vùng lân cận xả thải công nghiệp, nơi nước ấm dùng để làm mát máy móc ít có khả năng giữ oxy hơn so với lưu vực mà nó thải vào.

Chu kỳ hàng ngày cũng bị ảnh hưởng bởi hoạt động của các sinh vật quang hợp. Sự thiếu quang hợp vào ban đêm khi không có ánh sáng có thể dẫn đến tình trạng không oxy tăng cường suốt đêm với tối đa xảy ra ngay sau khi mặt trời mọc.<ref>{{Chú thích web | url=http://epa.gov/glnpo/glindicators/water/oxygenb.html | title=Dissolved Oxygen Depletion in Lake Erie | website=Great Lakes Monitoring | publisher=US Environmental Protection Agency | access-date =ngày 3 tháng 12 năm 2013}}</ref>

== Thích nghi sinh học ==
Các sinh vật đã thích nghi một loạt các cơ chế để sống trong trầm tích không oxy.<ref>{{Chú thích tạp chí | last=Van Der Wielen | first=P. W. J. J. | last2=Bolhuis | first2=H. | last3=Borin | first3=S. | last4=Daffonchio | first4=D. | last5=Corselli | first5=C. | last6=Giuliano | first6=L. | last7=d'Auria | first7=G. | last8=De Lange | first8=G. J. | last9=Huebner | first9=A. | year=2005 | title=The Enigma of Prokaryotic Life in Deep Hypersaline Anoxic Basins | url=https://science.sciencemag.org/content/307/5706/121 | journal=Science | volume=307 | issue=5706 | pages=121–123 | bibcode=2005Sci...307..121V | doi=10.1126/science.1103569 | pmid=15637281}}</ref> Trong khi một số có thể bơm oxy từ mực nước cao hơn xuống trầm tích, các thích ứng khác bao gồm huyết sắc tố đặc hiệu cho môi trường oxy thấp, di chuyển chậm để giảm tốc độ trao đổi chất và mối quan hệ cộng sinh với vi khuẩn kỵ khí. Trong mọi trường hợp, sự phổ biến của H<sub>2</sub>S độc hại dẫn đến mức độ hoạt động sinh học thấp và mức độ đa dạng loài thấp hơn nếu khu vực này thường không phải là không oxy.<ref name="Castro and Huber,2005" />

== Bồn địa không oxy ==
* Bồn địa Bannock ở biển Levantine, phía đông Địa Trung Hải; 
* Bồn địa [[biển Đen]], ngoài khơi Đông Âu, dưới 50 mét (150&nbsp;ft); 
* Bồn địa [[biển Caspi]], dưới 100 mét (300&nbsp;ft); 
* Bồn địa Cariaco, ngoài khơi phía bắc miền trung [[Venezuela]]; 
* Bồn địa Gotland, ở vùng biển Baltic ngoài khơi [[Thụy Điển]]; 
* Bồn địa L'Atalante phía đông Địa Trung Hải;
* [[Mariager Fjord]] ở [[Đan Mạch]]; 
* Bồn địa Orca, đông bắc [[vịnh México|vịnh Mexico]]; 
* Lạch Saanich, ngoài khơi [[đảo Vancouver]], [[Canada]];

== Xem thêm ==
* [[Sự kiện không oxy]] 
* [[Vùng chết (sinh thái)]] 
* [[Thiếu oxy (môi trường)]]
* [[Hồ phân tầng]] 
* [[Mortichnia]] 
{{tham khảo|30em}}
* Fenchel Tom & Finlay Bland J. (1995) ''Ecology and Evolution in Anoxic Worlds'' (Loạt sách của Oxford về Sinh thái học và Tiến hóa) Nhà xuất bản Đại học Oxford. {{ISBN|0-19-854838-9}} [[International Standard Book Number|ISBN]] &nbsp; [[Special:BookSources/0-19-854838-9|0-19-854838-9]]
{{Hệ sinh thái thủy sinh}}
[[Thể loại:Thủy sinh thái học]]
[[Thể loại:Vùng nước thiếu oxy]]
[[Thể loại:Hải dương học hóa học]]