Морская вода
Часть серии о |
Соленость воды |
---|
Уровни солености |
Пресная вода (< 0,05%) Солоноватая вода (0,05–3%) Соленая вода (3–5%) Рассол (от > 5% до максимум 26–28%) |
Водоемы |
Морская вода , или морская вода , — это вода из моря или океана . В среднем морская вода в Мировом океане имеет соленость около 3,5% (35 г/л, 35 ppt, 600 мМ). Это означает, что каждый килограмм (примерно один литр по объему) морской воды содержит примерно 35 граммов (1,2 унции) растворенных солей (преимущественно натрия ( Na +
) и хлорид ( Cl −
) ионы ). Средняя плотность на поверхности составляет 1,025 кг/л. Морская вода плотнее , чем пресная и чистая вода (плотность 1,0 кг / л при 4 ° C (39 ° F)), поскольку растворенные соли увеличивают массу в большей степени, чем объем. Температура замерзания морской воды снижается по мере увеличения концентрации соли. При типичной солености он замерзает при температуре около -2 ° C (28 ° F). [ 1 ] Самая холодная морская вода, все еще находящаяся в жидком состоянии, когда-либо зарегистрированная, была обнаружена в 2010 году в ручье под антарктическим ледником : измеренная температура составила -2,6 °C (27,3 °F). [ 2 ]
морской воды pH обычно ограничивается диапазоном от 7,5 до 8,4. [ 3 ] Однако общепринятой эталонной шкалы pH морской воды не существует, и разница между измерениями, основанными на разных эталонных шкалах, может достигать 0,14 единиц. [ 4 ]
Характеристики
[ редактировать ]Соленость
[ редактировать ]Хотя подавляющее большинство морской воды имеет соленость от 31 до 38 г/кг, то есть 3,1–3,8%, во всем мире морская вода не является одинаково соленой. Там, где происходит смешивание со стоком пресной воды из устьев рек, вблизи тающих ледников или большого количества осадков (например, муссонов ), морская вода может быть существенно менее соленой. Самым соленым открытым морем является Красное море , где высокие темпы испарения , малое количество осадков и низкий речной сток, а также ограниченная циркуляция приводят к необычно соленой воде. Соленость в изолированных водоемах может быть еще значительно выше – в случае Мертвого моря она примерно в десять раз выше . Исторически для приблизительного определения абсолютной солености морской воды использовалось несколько шкал солености. Популярной шкалой была «Шкала практической солености», в которой соленость измерялась в «практических единицах солености (PSU)». Текущим стандартом солености является шкала «Эталонная соленость». [ 6 ] с соленостью, выраженной в единицах «г/кг».
Плотность
[ редактировать ]Плотность поверхностной морской воды колеблется примерно от 1020 до 1029 кг/м. 3 в зависимости от температуры и солености. При температуре 25 °С, солености 35 г/кг и давлении 1 атм плотность морской воды составляет 1023,6 кг/м. 3 . [ 7 ] [ 8 ] Глубоко в океане под высоким давлением морская вода может достигать плотности 1050 кг/м. 3 или выше. Плотность морской воды также меняется в зависимости от солености. Рассолы, образующиеся на установках по опреснению морской воды, могут иметь соленость до 120 г/кг. Плотность типичного рассола морской воды 120 г/кг, соленость при 25 °C и атмосферном давлении составляет 1088 кг/м. 3 . [ 7 ] [ 8 ]
значение pH
[ редактировать ]на Значение pH поверхности океанов в доиндустриальное время (до 1850 г.) составляло около 8,2. [ 9 ] С тех пор он снижается из-за антропогенного процесса, называемого подкислением океана , который связан с выбросами углекислого газа : в период с 1950 по 2020 год средний уровень pH поверхности океана упал примерно с 8,15 до 8,05. [ 10 ]
Значение pH морской воды в глубоких океанских водах естественным образом составляет всего 7,8 в результате разложения органических веществ в этих водах. [ 11 ] он может достигать 8,4 В поверхностных водах в районах высокой биологической продуктивности . [ 12 ]
Измерение pH осложняется химическими свойствами морской воды, и в химической океанографии существует несколько различных шкал pH . [ 13 ] Общепризнанной эталонной шкалы pH морской воды не существует, и разница между измерениями, основанными на разных эталонных шкалах, может достигать 0,14 единиц. [ 4 ]
Химический состав
[ редактировать ]Морская вода содержит больше растворенных ионов , чем все виды пресной воды. [ 14 ] Однако соотношения растворенных веществ существенно различаются. Например, хотя морская вода содержит примерно в 2,8 раза больше бикарбоната , чем речная вода, процентное содержание бикарбоната в морской воде по отношению ко всем растворенным ионам намного ниже, чем в речной воде. Ионы бикарбоната составляют 48% растворенных веществ в речной воде и только 0,14% в морской воде. [ 14 ] [ 15 ] Подобные различия обусловлены разным временем пребывания растворенных веществ в морской воде; натрий и хлорид имеют очень длительное время пребывания, тогда как кальций (жизненно важный для образования карбонатов ) имеет тенденцию выпадать в осадок гораздо быстрее. [ 15 ] Наиболее распространенными растворенными ионами в морской воде являются натрий, хлорид, магний , сульфат и кальций. [ 16 ] Его осмолярность составляет около 1000 мОсм/л. [ 17 ]
Обнаружены небольшие количества других веществ, в том числе аминокислот в концентрации до 2 микрограмм атомов азота на литр. [ 18 ] Считается, что они сыграли ключевую роль в зарождении жизни .
Элемент | Процент по массе |
---|---|
Кислород | 85.84 |
Водород | 10.82 |
хлор | 1.94 |
Натрий | 1.08 |
Магний | 0.1292 |
сера | 0.091 |
Кальций | 0.04 |
Калий | 0.04 |
Бром | 0.0067 |
Углерод | 0.0028 |
Компонент | Концентрация (моль/кг) |
---|---|
ЧАС 22О |
53.6 |
кл. − |
0.546 |
Уже + |
0.469 |
мг 2+ |
0.0528 |
ТАК 2− 4 |
0.0282 |
Что 2+ |
0.0103 |
К + |
0.0102 |
С Т | 0.00206 |
Бр − |
0.000844 |
Б Т | 0.000416 |
старший 2+ |
0.000091 |
Ф − |
0.000068 |
Микробные компоненты
[ редактировать ]В ходе исследования 1957 года, проведенного Океанографическим институтом Скриппса, были взяты пробы воды как в пелагических , так и в неритических местах Тихого океана. Использовались прямые микроскопические подсчеты и культуры, при этом прямые подсчеты в некоторых случаях показывали до 10 000 раз больше, чем полученные при посеве. Эти различия объяснялись наличием бактерий в агрегатах, избирательным действием культуральной среды и наличием неактивных клеток. Заметное снижение количества бактериальных культур было отмечено ниже термоклина , но не при прямом микроскопическом наблюдении. Большое количество спириллоподобных форм было обнаружено под микроскопом, но не при культивировании. Несоответствие чисел, полученных двумя методами, хорошо известно в этой и других областях. [ 20 ] В 1990-х годах усовершенствованные методы обнаружения и идентификации микробов путем исследования лишь небольших фрагментов ДНК позволили исследователям, принявшим участие в Переписи морской жизни, идентифицировать тысячи ранее неизвестных микробов, обычно присутствующих только в небольших количествах. Это выявило гораздо большее разнообразие, чем предполагалось ранее: в литре морской воды может содержаться более 20 000 видов. Митчелл Согин из Морской биологической лаборатории считает, что «число различных видов бактерий в океанах может превзойти от пяти до десяти миллионов». [ 21 ]
Бактерии встречаются на всех глубинах толщи воды , а также в отложениях, причем некоторые из них являются аэробными, другие анаэробными. Большинство из них свободно плавают, но некоторые существуют как симбионты внутри других организмов, например, биолюминесцентные бактерии. Цианобактерии сыграли важную роль в эволюции океанических процессов, обеспечив развитие строматолитов и кислорода в атмосфере.
Некоторые бактерии взаимодействуют с диатомовыми водорослями и образуют важнейшее звено в круговороте кремния в океане. Один анаэробный вид, Thiomargarita namibiensis , играет важную роль в разрушении извержений сероводорода из диатомовых отложений у побережья Намибии и вызван высокими темпами роста фитопланктона в зоне апвеллинга Бенгельского течения , который в конечном итоге падает на морское дно.
Бактерии-подобные археи удивили морских микробиологов своим выживанием и процветанием в экстремальных условиях, таких как гидротермальные источники на дне океана. Алкалотолерантные морские бактерии , такие как Pseudomonas и Vibrio spp. выживают в диапазоне pH от 7,3 до 10,6, тогда как некоторые виды растут только при pH от 10 до 10,6. [ 22 ] Археи также существуют в пелагических водах и могут составлять до половины биомассы океана , очевидно, играя важную роль в океанических процессах. [ 23 ] В 2000 году в отложениях со дна океана был обнаружен вид архей, расщепляющий метан — важный парниковый газ, вносящий основной вклад в потепление атмосферы. [ 24 ] Некоторые бактерии разрушают породы морского дна, влияя на химический состав морской воды. Разливы нефти и сточные воды, содержащие сточные воды и химические загрязнители, оказывают заметное воздействие на микробную жизнь в окрестностях, а также содержат патогены и токсины, влияющие на все формы морской жизни . Протистские динофлагелляты могут в определенное время подвергаться популяционным взрывам, называемым цветением или красными приливами , часто после антропогенного загрязнения. В результате этого процесса могут образовываться метаболиты , известные как биотоксины, которые перемещаются по пищевой цепи океана, отравляя животных-потребителей более высокого порядка.
Pandoravirus salinus , разновидность очень крупного вируса, с геномом, намного большим, чем у любого другого вида вируса, был обнаружен в 2013 году. Как и другие очень крупные вирусы Mimivirus и Megavirus , Pandoravirus заражает амеб, но его геном содержит от 1,9 до 2,5 мегабаз ДНК, в два раза больше, чем у Мегавируса , и сильно отличается от других крупных вирусов по внешнему виду и структуре генома.
В 2013 году исследователи из Абердинского университета объявили, что начинают охоту за неоткрытыми химическими веществами в организмах, которые развились в глубоководных впадинах, надеясь найти «следующее поколение» антибиотиков и предвидя «антибиотический апокалипсис» с отсутствием новых инфекций. борьба с наркотиками. Финансируемые ЕС исследования начнутся в Атакамском желобе , а затем перейдут на поисковые траншеи у Новой Зеландии и Антарктиды. [ 25 ]
Океан имеет долгую историю утилизации отходов жизнедеятельности человека, исходя из предположения, что его огромные размеры позволяют ему поглощать и разбавлять все вредные материалы. [ 26 ] Хотя в небольших масштабах это может быть правдой, регулярно сбрасываемые большие объемы сточных вод нанесли ущерб многим прибрежным экосистемам и сделали их опасными для жизни. В таких водах встречаются патогенные вирусы и бактерии, такие как кишечная палочка , холерный вибрион, вызывающий холеру , гепатит А , гепатит Е и полиомиелит , а также простейшие, вызывающие лямблиоз и криптоспоридиоз . Эти патогены обычно присутствуют в балластной воде крупных судов и широко распространяются при сбросе балласта. [ 27 ]
Другие параметры
[ редактировать ]Скорость звука в морской воде составляет около 1500 м/с (тогда как в воздухе скорость звука обычно составляет около 330 м/с при давлении примерно 101,3 кПа, 1 атмосфера) и зависит от температуры воды, солености и давления. Теплопроводность морской воды составляет 0,6 Вт/мК при 25 °C и солености 35 г/кг. [ 28 ] Теплопроводность уменьшается с увеличением солености и увеличивается с повышением температуры. [ 29 ]
Происхождение и история
[ редактировать ]Земли Считалось, что вода в море поступает из вулканов , начиная с 4 миллиардов лет назад, и выделяется в результате дегазации расплавленной породы. [ 30 ] : 24–25 Более поздние исследования предполагают, что большая часть воды на Земле может поступать из комет . [ 31 ]
Научные теории происхождения морской соли начались с сэра Эдмонда Галлея в 1715 году, который предположил, что соль и другие минералы переносились в море реками после того, как дожди вымыли их из земли. Достигнув океана, эти соли концентрировались по мере того, как со временем прибывало все больше соли (см. Гидрологический цикл ). Галлей отмечал, что большинство озер, не имеющих выхода к океану (например, Мертвое море и Каспийское море , см. бессточный бассейн ), имеют повышенное содержание солей. Галлей назвал этот процесс «континентальным выветриванием».
Теория Галлея была отчасти верной. Кроме того, при формировании океана натрий вымылся со дна океана. Присутствие другого доминирующего иона соли, хлорида, является результатом выделения хлорида (в виде соляной кислоты ) с другими газами из недр Земли через вулканы и гидротермальные жерла . Ионы натрия и хлорида впоследствии стали наиболее распространенными компонентами морской соли.
Соленость океана оставалась стабильной на протяжении миллиардов лет, скорее всего, из-за химической/ тектонической системы, которая удаляет столько соли, сколько откладывается; например, поглотители натрия и хлоридов включают отложения эвапоритов , захоронение поровых вод и реакции с базальтами морского дна . [ 15 ] : 133
Человеческое воздействие
[ редактировать ]Изменение климата , повышение уровня углекислого газа в атмосфере Земли , избыток питательных веществ и загрязнение во многих формах меняют глобальную геохимию океана . Темпы изменений некоторых аспектов значительно превышают исторические и недавние геологические данные. Основные тенденции включают повышение кислотности , снижение содержания подземного кислорода как в прибрежных, так и в пелагических водах, повышение уровня прибрежного азота, а также повсеместное увеличение содержания ртути и стойких органических загрязнителей. Большинство этих возмущений прямо или косвенно связаны со сжиганием ископаемого топлива, удобрений и промышленной деятельностью человека. По прогнозам, в ближайшие десятилетия концентрации будут расти, что будет иметь негативные последствия для биоты океана и других морских ресурсов. [ 32 ]
Одной из наиболее ярких особенностей этого процесса является закисление океана , возникающее в результате увеличения CO 2 поглощения океанами в связи с более высокой концентрацией CO 2 в атмосфере и более высокими температурами. [ 33 ] поскольку он серьезно поражает коралловые рифы , моллюсков , иглокожих и ракообразных (см. Обесцвечивание кораллов ).
Морская вода является средством передвижения по всему миру. Каждый день множество кораблей пересекают океан, чтобы доставить товары в разные точки мира. Морская вода является инструментом, позволяющим странам эффективно участвовать в международной коммерческой торговле и перевозках, но каждое судно выбрасывает в атмосферу выбросы, которые могут нанести вред морской жизни, качеству воздуха прибрежных территорий. Транспортировка морской воды является одним из наиболее быстро растущих выбросов парниковых газов, создаваемых деятельностью человека. [ 34 ] Выбросы с судов представляют значительный риск для здоровья людей в близлежащих районах, поскольку нефть и газ, выбрасываемые в результате эксплуатации торговых судов, ухудшают качество воздуха и вызывают большее загрязнение как морской воды, так и прилегающих территорий. [ 35 ]
Еще одним рассмотренным видом использования морской воды человеком является использование морской воды в сельскохозяйственных целях. В районах с более высокими песчаными дюнами , таких как Израиль , использование морской воды для орошения растений позволит устранить существенные затраты, связанные с пресной водой, когда она не легкодоступна. [ 36 ] в качестве средства для выращивания растений нетипично, Хотя использование соленой воды поскольку соль собирается и разрушает окружающую почву, было доказано, что она эффективна на песчаных и гравийных почвах. [ 36 ] Крупномасштабное опреснение морской воды является еще одним фактором, который будет способствовать успеху сельского хозяйства в засушливых пустынных условиях. [ 36 ] Одним из наиболее успешных растений в сельском хозяйстве с соленой водой является галофит . Галофит — это солеустойчивое растение, клетки которого устойчивы к обычно вредному воздействию соли в почве. [ 37 ] Энтодерма обеспечивает более высокий уровень фильтрации соли по всему растению , поскольку обеспечивает циркуляцию большего количества воды через клетки. [ 37 ] Выращивание галофитов при орошении соленой водой использовалось для выращивания корма для скота ; однако животные, которых кормили этими растениями, потребляли больше воды, чем те, которые этого не делали. [ 37 ] Хотя сельское хозяйство с использованием соленой воды до сих пор не признано и не используется в больших масштабах, первоначальные исследования показали, что может быть возможность обеспечить больше урожая в регионах, где сельскохозяйственное земледелие обычно невозможно.
Потребление человека
[ редактировать ]Случайное употребление небольших количеств чистой морской воды не представляет вреда, особенно если морскую воду принимать вместе с большим количеством пресной воды. Однако пить морскую воду для поддержания гидратации контрпродуктивно; ) необходимо вывести больше воды, Для выведения соли (через мочу чем количество воды, полученное из самой морской воды. [ 38 ] В обычных обстоятельствах употребление большого количества нефильтрованной морской воды считалось бы опрометчивым.
Почечная система активно регулирует уровень натрия и хлоридов в крови в очень узком диапазоне около 9 г/л (0,9% по массе).
В большинстве открытых водоемов концентрации варьируются в пределах типичных значений около 3,5%, что намного выше, чем может переносить организм, и почти превышает то, что могут переработать почки. В утверждениях о том, что почки могут выделять NaCl в балтийских концентрациях 2%, часто упускают из виду (в аргументах об обратном) то, что кишечник не может поглощать воду в таких концентрациях, поэтому нет никакой пользы от употребления такой воды. Однако соленость поверхностных вод Балтийского моря никогда не достигает 2%. Оно составляет 0,9% или меньше и, следовательно, никогда не превышает таковое в телесных жидкостях. Употребление морской воды временно увеличивает концентрацию NaCl в крови. Это сигнализирует почкам о необходимости выведения натрия, но концентрация натрия в морской воде превышает максимальную концентрационную способность почек. В конце концов концентрация натрия в крови возрастает до токсичного уровня, удаляя воду из клеток и нарушая нервную проводимость, что в конечном итоге приводит к судорогам со смертельным исходом и сердечной аритмии . [ нужна ссылка ]
Руководства по выживанию постоянно советуют не пить морскую воду. [ 39 ] По данным 163 путешествий на спасательных плотах, риск смерти для тех, кто пил морскую воду, составил 39%, по сравнению с 3% для тех, кто этого не делал. Влияние потребления морской воды на крыс подтвердило негативные последствия употребления морской воды при обезвоживании. [ 40 ]
Искушение пить морскую воду было наибольшим у моряков, которые израсходовали запасы пресной воды и не смогли собрать достаточно дождевой воды для питья. Это разочарование было описано в строчке из книги Сэмюэля Тейлора Кольриджа « Иней древнего мореплавателя» :
Вода, вода повсюду,
И все доски сжались;
Вода, вода повсюду,
Ни капли питья.
Хотя люди не могут выжить, питаясь морской водой вместо обычной питьевой воды, некоторые люди утверждают, что до двух чашек в день, смешанных с пресной водой в соотношении 2:3, не оказывают никакого вредного воздействия. Французский врач Ален Бомбар пережил пересечение океана на небольшой резиновой лодке «Зодиак», используя в основном сырое мясо рыбы, которое содержит около 40% воды (как и большинство живых тканей), а также небольшое количество морской воды и других продуктов, добытых из океана. Его выводы были оспорены, но альтернативного объяснения дать не удалось. В своей книге «Экспедиция Кон-Тики» 1948 года Тур Хейердал сообщил, что во время экспедиции 1947 года он пил морскую воду, смешанную с пресной в соотношении 2:3. [ 41 ] Несколько лет спустя другой искатель приключений, Уильям Уиллис , утверждал, что выпивал две чашки морской воды и одну чашку пресной воды в день в течение 70 дней без каких-либо вредных последствий, когда он потерял часть запасов воды. [ 42 ]
В 18 веке Ричард Рассел выступал за медицинское использование этой практики в Великобритании. [ 43 ] и Рене Куинтон распространил пропаганду этой практики на другие страны, особенно на Францию, в 20 веке. В настоящее время его широко практикуют в Никарагуа и других странах, якобы используя новейшие открытия медицины. [ 44 ] [ 45 ] [ нужна проверка ]
Очистка
[ редактировать ]Как и любой другой тип сырой или загрязненной воды , морскую воду можно выпаривать или фильтровать для удаления соли, микробов и других загрязнений, которые в противном случае не позволили бы ее считать питьевой . Большинство океанских судов опресняют питьевую воду из морской воды, используя такие процессы, как вакуумная дистилляция или многоступенчатая мгновенная дистилляция в испарителе или, в последнее время, обратный осмос . Эти энергоемкие процессы обычно не были доступны в эпоху парусного спорта . Более крупные парусные военные корабли с большими экипажами, такие как Нельсона Victory HMS , были оснащены дистилляционными аппаратами на своих галерах . [ 46 ] Природную морскую соль, полученную путем выпаривания морской воды, также можно собирать и продавать в виде поваренной соли , которая обычно продается отдельно из-за ее уникального минерального состава по сравнению с каменной солью или другими источниками.
В ряде региональных кухонь мира традиционно морская вода используется непосредственно в качестве ингредиента, а другие ингредиенты готовятся в разбавленном растворе фильтрованной морской воды вместо обычных сухих приправ . В число сторонников входят всемирно известные шеф-повара Ферран Адриа и Кике Дакоста , чья родная страна, Испания, имеет шесть различных компаний, добывающих фильтрованную морскую воду для кулинарных целей. [ 47 ] Вода продается как la sal perfecta , «идеальная соль», содержащая меньше натрия и обладающая превосходным вкусом. Ресторан Хоакина Баэсы получает до 60 000 литров в месяц от поставщика Mediterranea. [ 47 ]
Такие животные, как рыбы, киты, морские черепахи и морские птицы , такие как пингвины и альбатросы , приспособились к жизни в среде с высоким содержанием соли. Например, морские черепахи и морские крокодилы удаляют излишки соли из своего тела через слезные протоки . [ 48 ]
Добыча полезных ископаемых
[ редактировать ]Минералы добывались из морской воды с древних времен. В настоящее время четыре наиболее концентрированных металла – Na , Mg , Ca и K – добываются в промышленных масштабах из морской воды. [ 49 ] В 2015 году в США 63% производства магния приходилось на морскую воду и рассолы. [ 50 ] Бром также производят из морской воды в Китае и Японии. [ 51 ] Извлечение лития из морской воды было предпринято в 1970-х годах, но вскоре от этих испытаний отказались. Идея извлечения урана из морской воды рассматривалась как минимум с 1960-х годов, но в Японии было добыто лишь несколько граммов урана. в конце 1990-х годов [ 52 ] Главный вопрос заключается не в технологической осуществимости, а в том, что текущие цены на урановом рынке на уран из других источников примерно в три-пять раз ниже самой низкой цены, достигаемой при добыче морской воды. [ 53 ] [ 54 ] Подобные проблемы препятствуют использованию переработанного урана и часто выдвигаются против ядерной переработки и производства МОКС-топлива как экономически нежизнеспособных.
Будущее добычи полезных ископаемых и элементов
[ редактировать ]Для того чтобы добыча минералов и элементов из морской воды осуществлялась с тщательным учетом экологически устойчивых методов, необходимо внедрить контролируемые системы управления. Это требует управления океанскими территориями и их состоянием, экологического планирования , структурированных руководств, обеспечивающих контроль добычи, регулярных оценок состояния моря после добычи и постоянного мониторинга. [ 55 ] Использование таких технологий, как подводные дроны , может способствовать устойчивой добыче полезных ископаемых. [ 56 ] Использование низкоуглеродной инфраструктуры также позволит обеспечить более устойчивые процессы добычи полезных ископаемых, одновременно снижая углеродный след от добычи полезных ископаемых. [ 56 ]
Еще одна практика, которая внимательно рассматривается, - это процесс опреснения с целью достижения более устойчивого водоснабжения из морской воды. Хотя опреснение также сопряжено с экологическими проблемами, такими как затраты и ресурсы, исследователи тесно работают над определением более устойчивых методов, таких как создание более производительных водных установок, которые могут справиться с большими запасами воды в районах, где эти планы не всегда были доступны. [ 57 ] Хотя добыча морской воды может принести огромную пользу обществу, крайне важно учитывать воздействие на окружающую среду и обеспечивать, чтобы вся добыча проводилась таким образом, чтобы признавать и учитывать связанные с этим риски для устойчивости экосистем морской воды.
Стандартный
[ редактировать ]ASTM International имеет международный стандарт для искусственной морской воды : ASTM D1141-98 (оригинальный стандарт ASTM D1141-52). Он используется во многих исследовательских лабораториях в качестве воспроизводимого раствора для морской воды, например, при испытаниях на коррозию, загрязнение нефтью и оценку моющих свойств. [ 58 ]
Экосистемы
[ редактировать ]Минералы, содержащиеся в морской воде, также могут играть важную роль в пищевом цикле океана и его экосистемы. Например, Южный океан вносит большой вклад в круговорот углерода в окружающей среде . Учитывая, что этот водоем не содержит высокого уровня железа , его дефицит влияет на морскую жизнь, обитающую в его водах. В результате этот океан не может производить столько фитопланктона , что препятствует первому источнику морской пищевой цепи. [ 59 ] Одним из основных видов фитопланктона являются диатомовые водоросли , которые являются основным источником питания антарктического криля . По мере продолжения цикла различные более крупные морские животные питаются антарктическим крилем, но поскольку в исходном фитопланктоне/диатомовых водорослях наблюдается нехватка железа, то и этим более крупным видам не хватает железа. К более крупным морским животным относятся усатые киты, такие как синий кит и финвал . [ 59 ] Эти киты не только полагаются на железо для баланса минералов в своем рационе, но оно также влияет на количество железа, которое регенерируется обратно в океан. Экскременты китов также содержат поглощенное железо, которое позволит ему снова попасть в экосистему океана. В целом, дефицит одного минерала, такого как железо, в Южном океане может вызвать значительную цепочку нарушений в морских экосистемах, что демонстрирует важную роль, которую морская вода играет в пищевой цепи .
После дальнейшего анализа динамических взаимоотношений между диатомовыми водорослями, крилем и усатыми китами в морской воде Антарктики были исследованы образцы фекалий усатых китов. [ 59 ] Результаты включали в себя то, что концентрация железа была в 10 миллионов раз выше, чем в морской воде Антарктики, а криль постоянно обнаруживался в их фекалиях, что является показателем того, что криль присутствует в рационе китов. [ 59 ] В антарктическом криле средний уровень железа составлял 174,3 мг/кг сухого веса, но содержание железа в криле варьировалось от 12 до 174 мг/кг сухого веса. [ 59 ] Средняя концентрация железа в мышечной ткани синих китов и финвалов составила 173 мг/кг сухого веса, что свидетельствует о том, что крупные морские млекопитающие важны для морских экосистем так же, как и для Южного океана. [ 59 ] Фактически, увеличение количества китов в океане может увеличить количество железа в морской воде за счет их выделений, что будет способствовать улучшению экосистемы.
Криль и усатые киты выступают в качестве крупных резервуаров железа в морской воде Южного океана. Криль может удерживать до 24% железа, обнаруженного в поверхностных водах в пределах своего ареала. [ 59 ] В процессе питания криля диатомовыми водорослями железо высвобождается в морскую воду, что делает их важной частью круговорота железа в океане . Выгодные отношения между крилем и усатыми китами увеличивают количество железа, которое можно перерабатывать и хранить в морской воде. [ 59 ] океане . Создается петля положительной обратной связи, повышающая общую продуктивность морской жизни в Южном
Организмы всех размеров играют значительную роль в балансе морских экосистем, причем как самые крупные, так и самые маленькие обитатели в равной степени вносят вклад в переработку питательных веществ в морской воде. Приоритизация восстановления популяций китов, поскольку они повышают общую продуктивность морских экосистем, а также повышение уровня железа в морской воде, позволит создать сбалансированную и продуктивную систему для океана. Однако необходимо более глубокое исследование, чтобы понять преимущества китовых фекалий в качестве удобрения и получить дальнейшее представление о переработке железа в Южном океане. [ 59 ] Проекты по управлению экосистемами и их сохранению жизненно важны для расширения знаний о морской экологии.
Воздействие на окружающую среду и устойчивость
[ редактировать ]Как и любой метод добычи полезных ископаемых, здесь есть экологические преимущества и недостатки. Кобальт и литий — два ключевых металла, которые можно использовать для создания более экологически чистых надземных технологий, таких как питание батарей для электромобилей или создание энергии ветра . [ 60 ] Экологически безопасный подход к добыче полезных ископаемых, обеспечивающий большую устойчивость, заключается в добыче этих металлов со дна моря. Добыча лития на морском дне в больших количествах может обеспечить значительное количество возобновляемых металлов для продвижения в обществе более экологически чистых методов снижения выбросов углекислого газа в атмосферу . Добыча лития на морском дне могла бы быть успешной, но ее успех будет зависеть от более продуктивных методов переработки над землей. [ 61 ]
Существуют также риски, связанные с добычей полезных ископаемых со дна моря. Многие виды, обладающие биоразнообразием, имеют долгую продолжительность жизни на морском дне, а это означает, что их размножение занимает больше времени. [ 55 ] Подобно добыче рыбы с морского дна, слишком быстрая добыча минералов в больших количествах без надлежащих протоколов может привести к нарушению подводных экосистем. [ 55 ] Напротив, это будет иметь противоположный эффект и помешает добыче полезных ископаемых стать долгосрочной устойчивой практикой, а также приведет к нехватке необходимых металлов. Любая добыча полезных ископаемых из морской воды также рискует нарушить среду обитания подводной жизни, которая зависит от непрерывной экосистемы в их среде обитания, поскольку нарушения могут иметь серьезные последствия для сообществ животных. [ 55 ]
См. также
[ редактировать ]- Рассол – концентрированный раствор соли в воде.
- Добыча рассола – Извлечение материалов из соленой воды.
- Солоноватая вода - вода с соленостью между пресной и морской водой.
- Пресная вода – природная вода с низким содержанием растворенных солей.
- Цвет океана - Объяснение цвета океанов и дистанционное зондирование цвета океана.
- Соленая вода – вода, содержащая высокую концентрацию растворенных солей.
- Морской лед – результат замерзания морской воды
- pH морской воды – мера уровня кислотности или щелочности водного раствора.
- Поверхностное натяжение морской воды – тенденция поверхности жидкости сжиматься с целью уменьшения площади поверхности.
- Талассотерапия
- Термохалинная циркуляция - часть крупномасштабной циркуляции океана.
- Набор данных CORA - Набор океанографических данных о температуре и солености глобального океана.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Управление военно-морских исследований США, океан, вода: температура» . Архивировано из оригинала 12 декабря 2007 года.
- ^ Сылте, Гудрун Урд (24 мая 2010 г.). «Ден аллер калдасте хавстраумен» . forskning.no (на норвежском языке). Архивировано из оригинала 6 марта 2012 года . Проверено 24 мая 2010 г.
- ^ Честер, Джикеллс, Рой, Тим (2012). Морская геохимия . Издательство Блэквелл. ISBN 978-1-118-34907-6 .
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б Штумм В., Морган Дж. Дж. (1981) Водная химия, введение, подчеркивающее химическое равновесие в природных водах . Джон Уайли и сыновья. стр. 414–416. ISBN 0471048313 .
- ^ «Атлас Мирового океана 2009» . НОАА . Проверено 5 декабря 2012 г.
- ^ Миллеро, Фрэнк Дж.; Фейстель, Райнер; Райт, Дэниел Г.; Макдугалл, Тревор Дж. (январь 2008 г.). «Состав стандартной морской воды и определение шкалы солености эталонного состава». Глубоководные исследования. Часть I: Статьи океанографических исследований . 55 (1): 50–72. Бибкод : 2008DSRI...55...50M . дои : 10.1016/j.dsr.2007.10.001 .
- ^ Перейти обратно: а б Наяр, Кишор Г.; Шаркави, Мостафа Х.; Банчик, Леонардо Д.; Линхард В., Джон Х. (июль 2016 г.). «Теплофизические свойства морской воды: обзор и новые корреляции, включающие зависимость от давления» . Опреснение . 390 : 1–24. Бибкод : 2016Desal.390....1N . дои : 10.1016/j.desal.2016.02.024 . hdl : 1721.1/106794 .
- ^ Перейти обратно: а б «Теплофизические свойства морской воды» . Департамент машиностроения Массачусетского технологического института . Проверено 24 февраля 2017 г.
- ^ Ариас, П.А., Н. Беллуэн, Э. Коппола, Р.Г. Джонс, Г. Криннер, Дж. Мароцке, В. Найк, М.Д. Палмер, Г.-К. Платтнер, Дж. Рогель, М. Рохас, Дж. Сильманн, Т. Сторелвмо, П. В. Торн, Б. Тревин, К. Ачута Рао, Б. Адхикари, Р. П. Аллан, К. Армор, Дж. Бала, Р. Барималала, С., Бергер, Дж. Дж. Канаделл, К. Кассу, А. Черчи, В. Коллинз, У.Д. Коллинз, С. Корти, Круз Ф.Дж., Дентенер Ф.Дж., Деречински К., Ди Лука А., Дионге Ньянг А., Доблас-Рейес Ф.Дж., Досио А., Дувилл Х., Энгельбрехт Ф., Айринг В., Фишер Э., П. Форстер, Б. Фокс-Кемпер, Дж.С. Bird Ear, JC Fyfe и др., 2021 г.: Техническое резюме. Архивировано 21 июля 2022 года в Wayback Machine. Изменение климата в 2021 году: основы физической науки. Вклад Рабочей группы I в шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Архивировано 9 августа 2021 г. в Wayback Machine Бергер, Н. Код, Ю. Чен, Л. Гольдфарб, М. И. Гомис, М. Хуанг, Лейтцелл К., Лонной Э., Мэтьюз Дж.БР., Мэйкок Т.К., Уотерфилд Т., Елекчи О., Ю Р. и Чжоу Б. (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, стр. 33−1
- ^ Терхаар, Йенс; Фрелихер, Томас Л.; Йоос, Фортунат (2023). «Закисление океана в сценариях стабилизации температуры, вызванных выбросами: роль TCRE и парниковых газов, не связанных с CO 2 » . Письма об экологических исследованиях . 18 (2): 024033. Бибкод : 2023ERL....18b4033T . дои : 10.1088/1748-9326/acaf91 . ISSN 1748-9326 . S2CID 255431338 .
- ^ Эмерсон, Стивен; Хеджес, Джон (24 апреля 2008 г.). «Глава 4: Химия карбонатов». Химическая океанография и морской углеродный цикл (1-е изд.). Издательство Кембриджского университета. дои : 10.1017/cbo9780511793202 . ISBN 978-0-521-83313-4 .
- ^ Честер, Р.; Джикеллс, Тим (2012). «Глава 9: Питательные вещества, кислород, органический углерод и углеродный цикл в морской воде». Морская геохимия (3-е изд.). Чичестер, Западный Суссекс, Великобритания: Wiley/Blackwell. ISBN 978-1-118-34909-0 . OCLC 781078031 .
- ^ Зибе, Р.Э. и Вольф-Гладроу, Д. (2001) CO 2 в морской воде: равновесие, кинетика, изотопы , Elsevier Science BV, Амстердам, Нидерланды. ISBN 0-444-50946-1
- ^ Перейти обратно: а б Гейл, Томсон. «Океанические химические процессы» . Проверено 2 декабря 2006 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Пине, Пол Р. (1996). Приглашение на Океанографию . Сент-Пол: Западная издательская компания. стр. 126, 134–135. ISBN 978-0-314-06339-7 .
- ^ Хоган, К. Майкл (2010). «Кальций» , ред. А. Йоргенсен, К. Кливленд. Энциклопедия Земли . Некоторые данные показывают возможность существования довольно регулярных соотношений элементов в поверхностных океанах в виде явления, известного как коэффициент Редфилда . Национальный совет по науке и окружающей среде.
- ^ «Осмолярность морской воды – Биосфера – БНИД 100802» . bionumbers.hms.harvard.edu .
- ^ Тада, К.; Тада, М.; Майта, Ю. (1998). «Растворенные свободные аминокислоты в прибрежной морской воде с использованием модифицированного флуорометрического метода» (PDF) . Журнал океанографии . 54 (4): 313–321. Бибкод : 1998JOce...54..313T . дои : 10.1007/BF02742615 . S2CID 26231863 . Архивировано из оригинала (PDF) 21 января 2021 года . Проверено 28 августа 2015 г.
- ^ МЭ (1994). «5» (PDF) . В А. Г. Диксоне; К. Гойе (ред.). Справочник методов анализа различных параметров углекислотной системы морской воды . 2. ОРНЛ/CDIAC-74. Архивировано из оригинала (PDF) 25 мая 2011 года . Проверено 18 мая 2006 г.
- ^ Яннаш, Хольгер В.; Джонс, Гален Э. (1959). «Бактериальные популяции в морской воде, определенные различными методами подсчета» . Лимнология и океанография . 4 (2): 128–139. Бибкод : 1959LimOc...4..128J . дои : 10.4319/lo.1959.4.2.0128 .
- ^ «Перепись океанических микробов открывает разнообразный мир редких бактерий» . ScienceDaily . 2 сентября 2006 г. Проверено 13 мая 2013 г.
- ^ Маэда, М.; Тага, Н. (31 марта 1980 г.). «Алкалотолерантные и алкалофильные бактерии в морской воде» . Серия «Прогресс в области морской экологии» . 2 : 105–108. Бибкод : 1980MEPS....2..105M . дои : 10.3354/meps002105 .
- ^ Чунг, Луиза (31 июля 2006 г.). «Тысячи микробов залпом» . Новости Би-би-си . Проверено 13 мая 2013 г.
- ^ Лесли, Митчелл (5 октября 2000 г.). «Дело о пропавшем метане» . Наука СЕЙЧАС . Американская ассоциация содействия развитию науки. Архивировано из оригинала 26 мая 2013 года . Проверено 13 мая 2013 г.
- ^ «Поиски антибиотиков сосредоточены на морском дне» . Новости Би-би-си . 14 февраля 2013 года . Проверено 13 мая 2013 г.
- ^ Группа по радиоактивности в морской среде, Национальный исследовательский совет (США) (1971). Радиоактивность в морской среде – Национальные академии, 1971 г. Национальные академии. п. 36 . ISBN 9780309018654 .
- ^ Хойл, Брайан Д.; Робинсон, Ричард. «Микробы в океане» . Водная энциклопедия .
- ^ Шаркави, Мостафа Х.; Линхард В., Джон Х.; Зубайр, Сайед М. (апрель 2010 г.). «Теплофизические свойства морской воды: обзор существующих корреляций и данных» (PDF) . Опреснение и очистка воды . 16 (1–3): 354–380. Бибкод : 2010DWatT..16..354S . дои : 10.5004/dwt.2010.1079 . hdl : 1721.1/69157 . S2CID 93362418 .
- ^ «Теплопроводность морской воды и ее концентратов» . Проверено 17 октября 2010 г.
- ^ Стоу, Доррик (2004). Энциклопедия океанов . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-860687-1 .
- ^ Коуэн, Рон (5 октября 2011 г.). «Кометы занимают поул-позицию как носители воды» . Природа . дои : 10.1038/news.2011.579 . Проверено 10 сентября 2013 г.
- ^ Дони, Скотт К. (18 июня 2010 г.). «Растущее влияние человека на биогеохимию прибрежных районов и открытого океана». Наука . 328 (5985): 1512–1516. Бибкод : 2010Sci...328.1512D . дои : 10.1126/science.1185198 . ПМИД 20558706 . S2CID 8792396 .
- ^ Дони, Скотт С.; Фабри, Виктория Дж.; Фили, Ричард А.; Клейпас, Джоан А. (1 января 2009 г.). «Закисление океана: другая проблема CO2». Ежегодный обзор морской науки . 1 (1): 169–192. Бибкод : 2009ARMS....1..169D . дои : 10.1146/annurev.marine.010908.163834 . ПМИД 21141034 . S2CID 402398 .
- ^ Вайшнав, Партх (2014). «Выбросы парниковых газов от международного транспорта» . Проблемы науки и техники . 30 (2): 25–28. ISSN 0748-5492 . JSTOR 43315842 .
- ^ Йодиче, Паоло; Ланджелла, Джузеппе; Аморесано, Амедео (2017). «Численный подход к оценке загрязнения атмосферного воздуха судовыми двигателями в режиме маневрирования и в условиях переключения топлива» . Энергетика и окружающая среда . 28 (8): 827–845. Бибкод : 2017EnEnv..28..827I . дои : 10.1177/0958305X17734050 . ISSN 0958-305X . JSTOR 90015687 .
- ^ Перейти обратно: а б с Бойко, Хьюго (1967). «Сельское хозяйство в соленой воде» . Научный американец . 216 (3): 89–101. Бибкод : 1967SciAm.216c..89B . doi : 10.1038/scientificamerican0367-89 . ISSN 0036-8733 . JSTOR 24931436 .
- ^ Перейти обратно: а б с Гленн, Эдвард П.; Браун, Дж. Джед; О'Лири, Джеймс В. (1998). «Орошение посевов морской водой» . Научный американец . 279 (2): 76–81. Бибкод : 1998SciAm.279b..76G . doi : 10.1038/scientificamerican0898-76 . ISSN 0036-8733 . JSTOR 26070601 .
- ^ «Могут ли люди пить морскую воду?» . Национальная океаническая служба ( НОАА ). 26 февраля 2021 г.
- ^ «29» (PDF) . Корабельная медицина . Архивировано из оригинала (PDF) 22 июня 2007 года . Проверено 17 октября 2010 г.
- ^ Эцион, З.; Ягиль, Р. (1987). «Метаболические эффекты у крыс, пьющих морскую воду в возрастающих концентрациях». Комп Биохим Физиол А. 86 (1): 49–55. дои : 10.1016/0300-9629(87)90275-1 . ПМИД 2881655 .
- ^ Хейердал, Тор; Лион, FH (переводчик) (1950). Кон-Тики: Через Тихий океан на плоту . Rand McNally & Company, Чикаго, Иллинойс.
- ^ Кинг, Дин (2004). Скелеты на Захаре: реальная история выживания . Нью-Йорк: Книги Бэк-Бэй. п. 74. ИСБН 978-0-316-15935-7 .
- ^ «История медицинского использования морской воды в Великобритании в XVIII веке» . DrinkingSeawater.com .
- ^ Мартин, Франциско (2020). «Глава 12: Медицинское использование морской воды в Никарагуа». Питьевая морская вода . ISBN 979-8666741658 .
- ^ «Медицинское использование морской воды в Никарагуа» . DrinkingSeawater.com .
- ^ Риппон, премьер-министр, командир, RN (1998). Эволюция инженерного дела в Королевском флоте . Том. 1: 1827–1939. Заклинание. стр. 78–79. ISBN 978-0-946771-55-4 .
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б Бейкер, Тревор. «Приготовление морской воды – лучший ли это способ приправить еду?» Гардиан , 21 апреля 2015 г.
- ^ Деннис, Джерри (23 сентября 2014 г.). Птица в водопаде: исследование чудес воды . Книги по развлечению. ISBN 9781940941547 .
- ^ Логанатан, Парипурнанда; Найду, Гаятри; Винешваран, Сараванамуту (2017). «Добыча ценных полезных ископаемых из морской воды: критический обзор» . Наука об окружающей среде: водные исследования и технологии . 3 (1): 37–53. дои : 10.1039/C6EW00268D . hdl : 10453/121701 .
- ^ Кэмпбелл, Кейт. «Более 40 минералов и металлов содержатся в морской воде, их добыча, вероятно, увеличится в будущем» . Майнинговый еженедельник . Проверено 8 февраля 2023 г.
- ^ «Мировая бромная промышленность и ее перспективы» (PDF) .
- ^ Уго Барди (2008). «Добыча полезных ископаемых в океанах: можем ли мы извлечь минералы из морской воды?» . theoildrum.com . Проверено 8 февраля 2023 г.
- ^ «Возможность извлечения урана из морской воды» .
- ^ «Экономичный метод извлечения урана из морской воды обещает безграничную ядерную энергетику» . 14 июня 2018 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Левин, Лиза А. (2019). «УСТОЙЧИВОСТЬ НА ГЛУБОКОЙ ВОДЕ: проблемы изменения климата, антропогенного давления и сохранения биоразнообразия» . Океанография . 32 (2): 170–180. дои : 10.5670/oceanog.2019.224 . ISSN 1042-8275 . JSTOR 26651193 .
- ^ Перейти обратно: а б Сантос, Элеонора (16 апреля 2024 г.). «Инновационные решения для прибрежной и морской инфраструктуры при добыче морской воды: повышение эффективности и экологических показателей» . Опреснение . 575 : 117282. Бибкод : 2024Desal.57517282S . дои : 10.1016/j.desal.2023.117282 . ISSN 0011-9164 .
- ^ Аяз, Мухаммед; Намази, Массачусетс; Дин, М. Аммад уд; Эршат, М. И. Мохамед; Мансур, Али; Аггун, эль-Хади М. (15 октября 2022 г.). «Устойчивое опреснение морской воды: текущее состояние, экологические последствия и будущие ожидания» . Опреснение . 540 : 116022. Бибкод : 2022Desal.54016022A . дои : 10.1016/j.desal.2022.116022 . ISSN 0011-9164 .
- ^ «ASTM D1141-98(2013)» . АСТМ . Проверено 17 августа 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Никол, Стивен; Боуи, Эндрю; Джарман, Саймон; Ланнузель, Дельфина; Майнерс, Клаус М; Ван дер Мерве, Пирс (13 мая 2010 г.). «Удобрение железом Южного океана усатыми китами и антарктическим крилем» . Рыба и рыболовство . 11 (2): 203–209. Бибкод : 2010AqFF...11..203N . дои : 10.1111/j.1467-2979.2010.00356.x . ISSN 1467-2960 .
- ^ Маккарти, Ребекка (2020). «Глубоководная лихорадка: среди ценных металлов на дне океана кружат спекулянты» . Баффлер (54): 114–124. ISSN 1059-9789 . JSTOR 26975674 .
- ^ Барди, Уго (апрель 2010 г.). «Извлечение минералов из морской воды: энергетический анализ» . Устойчивость . 2 (4): 980–992. дои : 10.3390/su2040980 . hdl : 2158/779042 . ISSN 2071-1050 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]Таблицы
- Таблицы и программное обеспечение для теплофизических свойств морской воды , Массачусетский технологический институт
- GW C Кэй, TH Laby (1995). «Физические свойства морской воды». Таблицы физических и химических констант (16-е изд.). Архивировано из оригинала 8 мая 2019 года.