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해수

Seawater
안드레스 앞바다 바닷물
물의 밀도 변화에 대한 온도-염분도 그림
대서양과 태평양의 위도별 해양 염도

바닷물 또는 소금물바다바다에서 나오는 입니다.평균적으로, 세계 바다의 바닷물은 약 3.5%(35 g/l, 35 ppt, 600 mM)의 염도를 가지고 있다.즉, 바닷물 1kg(부피 기준 약 1리터)당 약 35g(1.2온스)의 용해된 소금(대부분 나트륨(Na+
) 염화물(Cl
) 이온)이 함유되어 있습니다.
표면의 평균 밀도는 1.025 kg/l이다.용해된 소금이 부피보다 더 큰 비율로 질량을 증가시키기 때문에 바닷물은 민물순수보다 밀도가 높다(4°C(39°F)에서 1.0kg/l).바닷물의 응고점은 염분 농도가 높아짐에 따라 감소한다.일반적인 염도에서는 약 -2°C(28°F)[1]에서 동결됩니다.2010년 남극 빙하 아래 하천에서 기록된 가장 차가운 바닷물이 발견되었는데, 측정된 온도는 -2.6°C(27.3°F)[2]였다.해수 pH는 일반적으로 7.5와 8.[3]4 사이의 범위로 제한된다.그러나 해수에는 일반적으로 인정되는 기준 pH 척도가 없으며 서로 다른 기준 척도에 기초한 측정치 간의 차이는 최대 0.14 [4]단위일 수 있다.

지구 화학

염분

세계 해양 실용 염도 척도로 표현된 연평균 해수면 염도.세계 해양[5] 지도책의 자료

대부분의 바닷물이 31g/kg에서 38g/kg 사이의 염도를 가지고 있지만, 3.1~3.8%에 달하지만, 바닷물은 전 세계적으로 균등하게 식염수가 아니다.강 하구의 담수 유출, 녹는 빙하 근처 또는 방대한 양의 강수량(예: 몬순)과 혼합되는 경우 바닷물은 염도가 상당히 낮을 수 있다.가장 염분이 많은 외해는 홍해로, 높은 증발률, 낮은 강수량, 낮은 강 유수, 제한된 순환으로 인해 비정상적으로 짠 물이 발생한다.고립된 수역의 염도는 훨씬 더 높을 수 있다 - 사해의 경우 약 10배 더 높다.역사적으로 바닷물의 절대 염도를 추정하기 위해 여러 염도 척도가 사용되었다.인기 있는 척도는 "실용 염도 척도"로 염도가 "실용 염도 단위(PSU)"로 측정되었다.염도에 대한 현재 표준은 "기준 염도" 척도로 "g/kg" 단위로 표현된다.

바닷물의 열물리학적 특성

표면 해수의 밀도는 온도와 염도에 따라 약 1020에서 1029kg/m에3 이른다.온도 25°C, 염분 35g/kg, 1atm 압력에서 해수 밀도는 1023.6kg/[7][8]m이다3.바다 깊은 곳에서, 고기압 하에서는 바닷물이 1050kg/m3 이상의 밀도에 이를 수 있다.바닷물의 밀도 또한 염도에 따라 변한다.해수 담수화 시설에서 생성된 염수는 최대 120g/kg의 염도를 가질 수 있다.25 °C 및 대기압에서 염도가 120 g/kg인 전형적인 해수 염수의 밀도는 1088 kg/[7][8]m이다3.해수 pH는 7.5 - 8.4 범위로 제한됩니다.바닷물의 음속은 약 1,500m/s(음속은 일반적으로 공기 중 약 330m/s, 약 101.3kPa 압력, 1기압)이며, 수온, 염도, 압력에 따라 달라집니다.해수의 열전도율은 25 °C에서 0.6 W/mK이고 염도는 35 g/[9]kg입니다.열전도율은 염도가 높아지면 감소하고 온도가 [10]높아지면 높아집니다.

화학 조성

바닷물은 모든 종류의 담수보다 [11]더 많은 용존 이온을 함유하고 있다.그러나 용질 비율은 크게 다릅니다.예를 들어 바닷물이 강물보다 약 2.8배 더 많은 중탄산을 함유하고 있지만, 모든 용해 이온의 비율로서 바닷물에 있는 중탄산염의 비율은 강물보다 훨씬 낮다.중탄산 이온은 하천 용질의 48%를 차지하지만 [11][12]바닷물의 경우 0.14%에 불과하다.이러한 차이는 바닷물 용질의 다양한 거주 시간 때문이다; 나트륨과 염화물은 매우 긴 체류 시간을 가지고 있는 반면 칼슘은 훨씬 [12]더 빨리 침전하는 경향이 있다.바닷물에 가장 많이 용해된 이온은 나트륨, 염화물, 마그네슘,[13] 황산칼슘입니다.삼투압은 약 1000mOsm/[14]l이다.

소량의 다른 물질들이 발견되는데,[15] 여기에는 생명기원에 중요한 역할을 한 것으로 생각되는 리터당 최대 2마이크로그램의 질소 원자의 농도의 아미노산이 포함되어 있다.

해수 중 다양한 염이온 농도를 나타내는 도표.총염 성분은 Cl 55
%, Na+
30.6%, SO2−
4
7.7%, Mg2+
3.7%, Ca2+
1.2%, K+
1.1%, 기타 0.7%이다.
이 다이어그램은 wt/wt 단위일 때만 정확하며 wt/vol 또는 vol/vol 단위가 아닙니다.
해수 원소 조성물
(염도=3.5%)[citation needed]
요소 질량별 백분율
산소 85.84
수소 10.82
염소 1.94
나트륨 1.08
마그네슘 0.1292
유황 0.091
칼슘 0.04
칼륨 0.04
브롬 0.0067
카본 0.0028
바닷물의 총 몰 조성 (염도 =[16] 35)
요소 농도(mol/kg)

2
53.6
클론
0.546
+
0.469
Mg2+
0.0528
그러니까2−
4
0.0282
Ca2+
0.0103
K+
.
0.0102
CT. 0.00206
브르
0.000844
BT. 0.000416
시르2+
0.000091
에프
0.000068

미생물 성분

1957년 Scripps Institute of Oceanography에 의한 연구는 태평양의 원양네라이트 지역 모두에서 물을 채취했다.직접 현미경 카운트와 문화를 사용했으며, 직접 카운트는 문화에서 얻은 최대 10,000배를 나타내는 경우도 있다.이러한 차이는 골재 내 박테리아 발생, 배지의 선택적 효과, 비활성 세포의 존재에 기인했다.박테리아 배양수의 현저한 감소는 열전 라인 아래에서 발견되었지만, 직접 현미경 관찰에 의한 감소는 아니었다.많은 스피릴리 같은 형태가 현미경으로 관찰되었지만 재배되고 있지는 않았다.두 가지 방법으로 얻을 수 있는 수의 차이는 [17]이 분야와 다른 분야에서 잘 알려져 있다.1990년대에, DNA의 작은 조각만을 조사함으로써 미생물의 발견과 식별을 위한 향상된 기술로, 해양 생물 인구 조사에 참여한 연구원들은 이전에는 알려지지 않았던 수천 개의 미생물이 보통 적은 수 밖에 없다는 것을 확인할 수 있게 되었다.이것은 이전에 예상했던 것보다 훨씬 더 많은 다양성을 드러냈기 때문에, 1리터의 바닷물이 20,000종 이상을 수용할 수 있을 것이다.해양생물연구소의 미첼 소긴은 "바다에 있는 다른 종류의 박테리아들의 수가 500만에서 1000만 [18]개를 넘어갈 수 있다"고 느끼고 있다.

박테리아는 퇴적물뿐만 아니라 물기둥의 모든 깊이에서 발견되는데, 일부는 호기성이고 다른 일부는 혐기성입니다.대부분은 자유수영이지만, 일부는 다른 유기체 안에 공생체로 존재합니다. 예를 들어 생물발광 박테리아입니다.시아노박테리아대기 중 스트로마톨라이트와 산소의 발달을 가능하게 하는 해양 과정의 진화에 중요한 역할을 했다.

일부 박테리아는 규조류와 상호작용하고, 해양의 실리콘 순환에 중요한 고리를 형성합니다.혐기성 종인 티오마르가리타 나미비엔시스는 나미비아 해안의 규조토 퇴적물에서 황화수소 분출의 분해에 중요한 역할을 하며, 벵겔라 해류 상승 구역에서 식물 플랑크톤의 높은 성장률에 의해 생성되어 결국 해저로 떨어집니다.

박테리아를 닮은 고세균은 해저의 열수 분출구와 같은 극한 환경에서 생존하고 번성하여 해양 미생물학자들을 놀라게 했다.PseudomonasVibrio spp.와 같은 알칼로트 내성 해양 박테리아는 pH 7.3에서 10.6까지 생존하며, 일부 종은 pH 10에서 10.[19]6까지만 자랄 것이다.고세균은 원양수역에도 존재하며 해양생물량의 절반 정도를 차지할 수 있으며,[20] 해양 과정에서 중요한 역할을 한다.2000년 해저의 퇴적물이 중요한 온실 가스이자 [21]대기 온난화의 주요 원인인 메탄을 분해하는 고세균의 종을 밝혀냈다.일부 박테리아는 해저의 바위를 부수어 바닷물의 화학 작용에 영향을 미친다.기름 유출과 인간 하수 및 화학 오염 물질을 포함한 유출은 인근 미생물 생물에 현저한 영향을 미칠 뿐만 아니라 모든 형태의 해양 생물에 영향을 미치는 병원균과 독소를 품고 있다.원생 편모충은 종종 인간이 야기한 오염 후에 꽃이나 적조라고 불리는 개체 폭발을 겪을 수 있습니다.이 과정은 해양 먹이사슬을 따라 이동하는 비오톡신이라고 알려진 대사물을 생성해 고차 동물 소비자들을 더럽힐 수 있다.

다른 어떤 종류의 바이러스보다 훨씬 큰 게놈을 가진 매우 큰 바이러스의 일종인 판도라 바이러스 살리누스가 2013년에 발견되었다.판도라바이러스는 다른 거대 바이러스인 미미바이러스와 메가바이러스와 마찬가지로 아메바에 감염되지만 1.9~2.5메가베이스의 DNA를 가진 게놈은 메가바이러스의 2배 크기이며 외관이나 게놈 구조에서 다른 대형 바이러스와는 큰 차이가 있다.

2013년 애버딘 대학의 연구원들은 새로운 감염 방지 약물의 부족으로 "항생생물 종말"이 일어날 것으로 예상하면서, "차세대" 항생제를 찾기를 희망하며 심해 참호에서 진화된 유기체에서 발견되지 않은 화학 물질에 대한 사냥을 시작했다고 발표했다.EU가 지원하는 이 연구는 아타카마 해구에서 시작된 뒤 뉴질랜드와 남극의 [22]참호를 수색하기 위해 진행될 것이다.

바다는 거대한 크기로 인해 모든 [23]유해 물질을 흡수하고 희석할 수 있다는 가정 하에 오랫동안 인간의 폐기물 처리의 역사를 가지고 있다.이것은 소규모로 사실일 수 있지만, 일상적으로 버려지는 대량의 오수는 많은 해안 생태계를 손상시키고 생명을 위협하고 있다.병원성 바이러스와 박테리아는 대장균, 콜레라의 원인Vibrio cholerae, A형 간염, E형 간염, 소아마비와 같은 해역에서 발생하며, 지아다증, 크립토스폴리디오스를 일으키는 원생동물도 발생한다.이러한 병원균은 대형 선박의 밸러스트 물 속에 일상적으로 존재하며 밸러스트가 [24]배출될 때 널리 퍼진다.

기원 및 이력

바다에 있는 물은 40억 년 전에 시작된 지구의 화산에서 나온 것으로 생각되었고, 녹은 [25]: 24–25 암석으로부터 가스를 제거함으로써 방출되었다.보다 최근의 연구는 지구의 물의 많은 부분이 [26]혜성으로부터 올 수 있다는 것을 암시한다.

바닷소금의 기원에 대한 과학적 이론은 1715년 에드먼드 핼리 에 의해 시작되었는데, 그는 소금과 다른 광물들이 강물에 의해 바다로 흘러들어갔다고 제안했다.바다에 도달했을 때, 이 소금들은 시간이 지남에 따라 더 많은 소금이 도착함에 따라 농축되었다.핼리는 사해카스피해같이 해양 출구가 없는 대부분의 호수는 염분 함량이 높다고 지적했다.핼리는 이 과정을 "대륙 풍화"라고 불렀다.

핼리의 이론은 부분적으로 옳았다.게다가, 바다가 형성되었을 때 나트륨이 해저에서 침출되었다.소금의 또 다른 지배적인 이온인 염화물의 존재는 화산과 열수 분출구를 통해 지구 내부의 다른 가스들과 함께 염화물(염산)을 배출한 결과입니다.나트륨과 염화물 이온은 바다 소금에 가장 풍부한 성분이 되었다.

바다의 염도는 수십억 년 동안 안정되어 왔고, 가장 가능성이 높은 것은 축적된 만큼의 소금을 제거하는 화학/촉각 시스템의 결과일 것입니다. 예를 들어 나트륨과 염화물 흡수원은 증발암 퇴적물, 기공-수 매장, 해저 [12]: 133 현무암과의 반응을 포함합니다.

인간의 영향

기후 변화, 지구 대기의 이산화탄소 수치 증가, 과잉 영양소, 그리고 여러 가지 형태의 오염이 지구 해양 화학을 바꾸고 있다.일부 측면의 변화율은 역사적, 최근의 지질학적 기록의 변화율을 크게 웃돈다.주요 동향으로는 산도 증가, 근해 및 원양 수역의 지표면 산소 감소, 해안 질소 수치 증가, 수은과 지속적인 유기 오염 물질의 광범위한 증가가 있다.이러한 동요의 대부분은 인간의 화석 연료 연소, 비료, 산업 활동과 직간접적으로 관련되어 있다.해양 생물군과 다른 해양 [27]자원에 부정적인 영향을 미치면서 앞으로 수십 년 안에 농도가 증가할 것으로 예상된다.

이것의 가장 두드러진 특징 중 하나는 높은 대기 중 CO 농도와2 높은 [28]온도와 관련된 해양의 CO 흡수가 증가하여2 발생하는 해양 산성화이다. 산호초, 연체동물, 극피동물갑각류에 심각한 영향을 미치기 때문이다(산호 표백 참조).

인간의 소비

소량의 깨끗한 바닷물을 실수로 섭취하는 것은 해가 되지 않으며, 특히 바닷물이 많은 양의 담수와 함께 섭취되는 경우에는 더욱 그렇습니다.하지만, 수분을 유지하기 위해 바닷물을 마시는 것은 역효과를 낳는다; 바닷물 [29]자체에서 얻은 물의 양보다 더 많은 물이 염분을 제거하기 위해 배설되어야 한다.정상적인 상황에서는 여과되지 않은 바닷물을 다량 소비하는 것은 현명하지 못한 것으로 간주될 수 있다.

신장 시스템은 약 9g/L(무게 기준 0.9%)의 매우 좁은 범위에서 혈중 나트륨과 염화물 농도를 능동적으로 조절합니다.

대부분의 탁 트인 물에서 농도는 신장이 처리할 수 있는 것보다 훨씬 높고 대부분 신장이 처리할 수 있는 수준을 넘어선 약 3.5%의 전형적인 값에서 다소 변화한다.신장이 2%의 발트해 농도로 NaCl을 배출할 수 있다는 주장에서 자주 간과되는 점은 내장이 그러한 농도로 물을 흡수할 수 없기 때문에 그러한 물을 마시는 것이 유익하지 않다는 것이다.그러나 발트해 지표수는 절대 2%가 아니다.0.9% 이하이므로 체액으로서의 염도보다 결코 높지 않다.바닷물을 마시면 일시적으로 혈액의 NaCl 농도가 높아진다.이것은 신장에게 나트륨을 배설하라는 신호를 보내지만, 바닷물의 나트륨 농도는 신장의 최대 집중 능력 이상입니다.결국 혈중 나트륨 농도는 독성 수준까지 올라가 세포에서 수분을 제거하고 신경 전도를 방해해 치명적인 발작과 심장 부정맥[citation needed]일으킨다.

생존 매뉴얼은 [30]바닷물을 마시지 말 것을 일관되게 권고하고 있다.163회의 구명 뗏목 항해를 요약하면 바닷물을 마신 사람의 사망 위험은 39%로 추정되지만 그렇지 않은 사람은 3%로 추정됩니다.바닷물 섭취가 쥐에게 미치는 영향은 탈수 [31]시 바닷물을 마시는 것의 부정적인 영향을 확인시켜 주었다.

바닷물을 마시고 싶은 유혹은 신선한 물을 다 써버리고, 마실 충분한 빗물을 얻지 못한 선원들에게 가장 컸다.이 좌절은 사무엘 테일러 콜리지의 고대 항해사 라임의 한 구절에 의해 잘 묘사되었다.

물, 물, 모든 곳에
그리고 모든 판자가 줄어들었습니다.
물, 물, 모든 곳에
마실 것도 없어요.

비록 인간이 바닷물로는 살 수 없지만, 어떤 사람들은 민물과 2:3 비율로 섞으면 하루에 두 컵까지 부작용이 없다고 주장한다.프랑스 의사 알랭 봄바드는 주로 약 40%의 물(대부분의 살아있는 조직처럼)을 포함하고 바다에서 채취한 소량의 바닷물과 다른 식량들을 포함하는 생선회를 사용하여 작은 조디악 고무 보트를 타고 바다를 건너는 동안 살아남았다.그의 연구 결과에 이의를 제기했지만 다른 설명은 나오지 않았다.토르 헤이얼달은 1948년 저서 '콘티키 탐험대'에서 1947년 탐험 [32]중 바닷물에 2:3의 비율로 신선한 것을 섞은 것을 보고했습니다.몇 년 후, 또 다른 모험가 윌리엄 윌리스는 70일 동안 하루에 바닷물 두 컵과 신선한 것 한 컵을 마셨지만, [33]물 공급의 일부를 잃었을 때 악영향은 없었다고 주장했다.

18세기 동안,[34] 리차드 러셀은 영국에서 이 관행을 의학적으로 사용하는 것을 지지했고, 르네 킨튼은 20세기에 이 관행을 다른 나라들, 특히 프랑스로 옹호하는 것을 확장했다.현재, 그것은 니카라과와 다른 나라들에서 널리 행해지고 있으며, 아마도 최근의 의학적인 [35][36]발견을 이용했을 것이다.

대부분의 해양 해양 용기는 증발기에서 진공 증류 또는 다단 섬광 증류 등의 과정을 사용하여 바닷물에서 음용수담수화하거나 최근에는 역삼투한다.이러한 에너지 집약적인 프로세스는 항해 시대에는 일반적으로 사용할 수 없었습니다.넬슨의 HMS 빅토리호와 같이 큰 선원이 있는 대형 범선들은 갤리선[37]증류 장치를 장착했다.물고기, 고래, 바다거북, 그리고 펭귄과 알바트로스와 같은 바닷새와 같은 동물들은 염분이 많이 함유된 서식지에서 생활하는 것에 적응했다.예를 들어, 바다거북과 바닷물 악어는 눈물관[38]통해 몸에서 여분의 소금을 제거한다.

미네랄 추출

광물은 고대부터 바닷물에서 추출되어 왔다.현재 가장 농축된 네 가지 금속인 Na, Mg, Ca K는 [39]해수에서 상업적으로 추출됩니다.2015년 동안 미국에서 마그네슘 생산의 63%가 바닷물과 [40]염수에서 나왔습니다.브롬은 중국과 [41]일본의 바닷물에서도 생산된다.바닷물에서 리튬을 추출하는 것은 1970년대에 시도되었지만, 그 실험은 곧 포기되었다.바닷물에서 우라늄을 추출하는 아이디어는 적어도 1960년대부터 검토되어 왔지만, 1990년대 [42]후반 일본에서는 불과 몇 그램의 우라늄만 추출되었다.주요 쟁점은 기술적 타당성 중 하나가 아니라 다른 원천에서 나오는 우라늄의 현재 시장 가격이 해수 [43][44]채취에 의해 달성된 최저 가격보다 약 3~5배 낮다는 것이다.비슷한 문제들이 재처리된 우라늄의 사용을 방해하고, 종종 핵 재처리MOX 연료의 제조를 경제적으로 불가능하게 하는 것에 대해 제기된다.

표준.

ASTM International인공 바닷물에 대한 국제 표준 ASTM D1141-98(원래 표준 ASTM D1141-52)을 보유하고 있습니다.많은 연구소에서 부식, 오일 오염, 세제 평가 [45]등의 바닷물에 대한 재현 가능한 용액으로 사용되고 있습니다.

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레퍼런스

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이 오디오 파일은 2014년 8월 16일(2014-08-16) 본 문서의 개정판에서 작성되었으며 이후 편집 내용은 반영되지 않습니다.

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