Deniz suyu - Seawater

Suyun yoğunluğundaki değişikliklerin sıcaklık-tuzluluk diyagramı
Atlantik ve Pasifik'te farklı enlemlerde okyanus tuzluluğu

Deniz suyu veya tuzlu su , deniz veya okyanustan gelen sudur . Ortalama olarak, dünya okyanuslarındaki deniz suyunun tuzluluğu yaklaşık % 3,5'tir (35 g/l, 35 ppt, 600 mM). Bu, deniz suyunun her kilogramının (kabaca hacimce bir litre) yaklaşık 35 gram (1.2 oz) çözünmüş tuza (ağırlıklı olarak sodyum ( Na) sahip olduğu anlamına gelir.+
) ve klorür ( Cl-
) iyonları ). Yüzeydeki ortalama yoğunluk 1.025 kg/l'dir. Deniz suyu hem tatlı sudan hem de saf sudan daha yoğundur (4 °C'de (39 °F) yoğunluk 1.0 kg/l) çünkü çözünmüş tuzlar kütleyi hacimden daha büyük oranda arttırır. Karşılaştırıldığında, çoğu insan fizyolojik tuzlu su seviyesi bunun yaklaşık dörtte biri kadardır, örneğin kan 9g/l'dir (%0.9 a/h). Tuz konsantrasyonu arttıkça deniz suyunun donma noktası düşer. Tipik tuzlulukta, yaklaşık -2 °C'de (28 °F) donar . Şimdiye kadar kaydedilen en soğuk deniz suyu, 2010 yılında Antarktika buzulunun altındaki bir derede bulundu : ölçülen sıcaklık -2,6 °C (27,3 °F) idi. Deniz suyu pH'ı tipik olarak 7.5 ile 8.4 arasında bir aralıkla sınırlıdır. Ancak, deniz suyu için evrensel olarak kabul edilmiş bir referans pH ölçeği yoktur ve farklı referans ölçeklerine dayalı ölçümler arasındaki fark 0,14 birime kadar çıkabilir.

Jeokimya

Tuzluluk

Dünya Okyanusu için Pratik Tuzluluk Ölçeğinde ifade edilen yıllık ortalama deniz yüzeyi tuzluluğu . Dünya Okyanus Atlasından elde edilen veriler

Deniz suyunun büyük çoğunluğunun tuzluluğu 31 g/kg ile 38 g/kg arasında, yani %3,1–3,8 arasında olmasına rağmen, deniz suyu tüm dünyada aynı oranda tuzlu değildir. Nehir ağızlarından tatlı su akışıyla, eriyen buzulların yakınında veya çok miktarda yağışla (örneğin Muson ) karışmanın meydana geldiği durumlarda , deniz suyu önemli ölçüde daha az tuzlu olabilir. En tuzlu açık deniz, yüksek buharlaşma , düşük yağış ve düşük nehir akışı ve sınırlı sirkülasyonun olağandışı tuzlu su ile sonuçlandığı Kızıldeniz'dir . İzole su kütlelerindeki tuzluluk, önemli ölçüde daha yüksek olabilir - Ölü Deniz durumunda yaklaşık on kat daha fazla . Tarihsel olarak, deniz suyunun mutlak tuzluluğunu tahmin etmek için birkaç tuzluluk ölçeği kullanılmıştır. Popüler bir ölçek, tuzluluğun "pratik tuzluluk birimleri (PSU)" cinsinden ölçüldüğü "Pratik Tuzluluk Ölçeği" idi. Mevcut tuzluluk standardı, tuzluluğun "g/kg" birimleriyle ifade edildiği "Referans Tuzluluk" ölçeğidir.

Deniz suyunun termofiziksel özellikleri

Yoğunluk yüzeyi deniz suyu yaklaşık 1020 1029 kg / m arasında değişmektedir 3 sıcaklık ve tuzluluk derecesine bağlı olarak,. 25 ° C, 35 g / kg arasında ve 1 atm basınç tuzlulukta bir sıcaklıkta, deniz suyunun yoğunluğu 1023,6 kg / m 3 . Derin okyanusta, yüksek basınç altında, deniz suyu 1050 arasında bir yoğunluğa kg / ulaşabilir 3 veya daha yüksektir. Deniz suyunun yoğunluğu da tuzlulukla değişir. Deniz suyunu tuzdan arındırma tesisleri tarafından üretilen tuzlu sular 120 g/kg'a kadar tuzluluğa sahip olabilir. 25 ° C'de 120 ug / kg tuzlulukta tipik deniz suyu, tuzlu su, atmosfer basıncında ve yoğunluğu 1.088 kg / m 3 . Deniz suyu pH'ı 7.5 ila 8.4 aralığı ile sınırlıdır. Sesin hızı deniz suyu (/ ses hızı, genellikle yaklaşık 330 m ise yaklaşık 101.3kPa basıncı, yani 1 atmosfer, havada s) s / 1.500 m ile ilgili olup, su sıcaklığı, tuzluluk ve basınçla değişmektedir. Isı iletkenliği , deniz suyunun 0,6 W / 25 ° mK ° C ve g / kg 35 bir tuzluluk olup. Termal iletkenlik artan tuzlulukla azalır ve artan sıcaklıkla artar.

Kimyasal bileşim

Deniz suyu, tüm tatlı su türlerinden daha fazla çözünmüş iyon içerir . Bununla birlikte, çözünenlerin oranları önemli ölçüde farklılık gösterir. Örneğin, deniz suyu nehir suyundan yaklaşık 2,8 kat daha fazla bikarbonat içermesine rağmen , tüm çözünmüş iyonların oranı olarak deniz suyundaki bikarbonat yüzdesi nehir suyundakinden çok daha düşüktür. Bikarbonat iyonları nehir suyu çözünenlerinin %48'ini oluştururken deniz suyu için yalnızca %0.14'ünü oluşturur. Bunun gibi farklılıklar , deniz suyu çözünenlerinin değişen kalış sürelerinden kaynaklanmaktadır; sodyum ve klorür çok uzun kalma sürelerine sahipken, kalsiyum ( karbonat oluşumu için hayati önem taşır ) çok daha hızlı çökelme eğilimindedir. Deniz suyunda en bol bulunan çözünmüş iyonlar sodyum, klorür, magnezyum , sülfat ve kalsiyumdur. Onun ozmolarite 1000 mOsm / l hakkındadır.

Yaşamın kökeninde önemli bir rol oynadığı düşünülen, litre başına 2 mikrograma kadar nitrojen atomu konsantrasyonlarında amino asitler de dahil olmak üzere az miktarda başka maddeler bulunur .

Deniz suyundaki çeşitli tuz iyonlarının konsantrasyonlarını gösteren diyagram. Toplam tuz bileşeninin bileşimi: Cl-
%55, Na+
%30,6, SO2−
4
%7,7, mg2+
%3.7, Ca2+
%1,2, K+
%1.1, Diğer %0.7. Diyagramın yalnızca ağırlık/ağırlık birimlerinde doğru olduğunu unutmayın, ağırlık/hacim veya hacim/hacim değil.
Deniz suyu element bileşimi
(tuzluluk = %3,5)
eleman Kütleye göre yüzde
Oksijen 85.84
Hidrojen 10.82
Klor 1,94
Sodyum 1.08
Magnezyum 0.1922
Kükürt 0.091
Kalsiyum 0.04
Potasyum 0.04
Brom 0.0067
Karbon 0.0028
Deniz suyunun toplam molar bileşimi (tuzluluk = 35)
Bileşen Konsantrasyon (mol/kg)
H
2
Ö
53.6
Cl-
0,546
Na+
0.469
Mg2+
0.0528
BU YÜZDEN2−
4
0.0282
CA2+
0.0103
K+
0.0102
Cı- T 0.00206
Br-
0.000844
B T 0,000416
Bay2+
0.000091
F-
0.000068

Mikrobiyal bileşenler

Tarafından 1957 yılında Araştırma Scripps Oşinografi Kurumu hem alınan su numunelerinin pelajik ve neritik Pasifik Okyanusu'nda yerleri. Doğrudan mikroskobik sayımlar ve kültürler kullanıldı, bazı durumlarda doğrudan sayımlar kültürlerden elde edilenin 10.000 katına kadar çıktı. Bu farklılıklar, agregalarda bakteri oluşumuna, kültür ortamının seçici etkilerine ve aktif olmayan hücrelerin varlığına bağlandı. Termoklin altında bakteri kültürü sayılarında belirgin bir azalma kaydedildi , ancak doğrudan mikroskobik gözlemle değil. Mikroskopla çok sayıda spirilli benzeri formlar görüldü, ancak ekim yapılmadı. İki yöntemle elde edilen sayılardaki farklılık, bu ve diğer alanlarda iyi bilinmektedir. 1990'larda, sadece küçük DNA parçalarını araştırarak mikropların saptanması ve tanımlanması için geliştirilmiş teknikler, Deniz Yaşamı Sayımı'nda yer alan araştırmacıların, genellikle yalnızca az sayıda bulunan daha önce bilinmeyen binlerce mikrobu tanımlamasını sağladı. Bu, önceden tahmin edilenden çok daha büyük bir çeşitliliği ortaya çıkardı, öyle ki bir litre deniz suyu 20.000'den fazla türü barındırabilir. Deniz Biyolojisi Laboratuvarı'ndan Mitchell Sogin , "okyanuslardaki farklı bakteri türlerinin sayısının beş ila 10 milyonu gölgede bırakabileceğini" düşünüyor.

Bakteriler, su sütununun tüm derinliklerinde ve ayrıca bazıları aerobik, bazıları anaerob olmak üzere tortullarda bulunur. Çoğu serbest yüzer, ancak bazıları diğer organizmalarda simbiyont olarak bulunur - bunların örnekleri biyolüminesan bakterilerdir. Siyanobakteriler , okyanus süreçlerinin evriminde önemli bir rol oynamış , atmosferde stromatolitlerin ve oksijenin gelişmesini sağlamıştır .

Bazı bakteriler diatomlarla etkileşime girer ve okyanustaki silikon döngüsünde kritik bir bağlantı oluşturur. Bir anaerobik tür olan Thiomargarita namibiensis , Namibya kıyılarındaki diyatomlu tortullardan hidrojen sülfür püskürmelerinin parçalanmasında önemli bir rol oynar ve Benguela Akıntısı yükselme bölgesinde yüksek oranlarda fitoplankton büyümesi tarafından üretilir ve sonunda deniz tabanına düşer.

Bakteri benzeri Archaea , okyanus tabanındaki hidrotermal menfezler gibi aşırı ortamlarda hayatta kalarak ve gelişerek deniz mikrobiyologlarını şaşırttı . Alkalotolerant deniz bakterileri, örneğin Pseudomonas ve Vibrio spp. 7,3 ila 10,6 pH aralığında hayatta kalırken, bazı türler yalnızca pH 10 ila 10,6'da büyüyecektir. Arkeler aynı zamanda pelajik sularda da bulunur ve okyanusun biyokütlesinin yarısını oluşturabilir ve okyanus süreçlerinde açıkça önemli bir rol oynar. 2000 yılında okyanus tabanından gelen tortular, önemli bir sera gazı olan ve atmosferik ısınmaya büyük katkıda bulunan metanı parçalayan bir Archaea türünü ortaya çıkardı . Bazı bakteriler deniz tabanındaki kayaları parçalayarak deniz suyu kimyasını etkiler. Petrol sızıntıları ve insan lağım suyu ve kimyasal kirleticileri içeren yüzey akışı, çevredeki mikrobiyal yaşam üzerinde belirgin bir etkiye sahiptir ve ayrıca deniz yaşamının tüm biçimlerini etkileyen patojenleri ve toksinleri barındırır . Protist dinoflagellatlar , belirli zamanlarda , genellikle insan kaynaklı kirlilikten sonra, çiçeklenme veya kırmızı gelgit adı verilen nüfus patlamalarına maruz kalabilir . İşlem, biyotoksinler olarak bilinen ve okyanus besin zinciri boyunca hareket eden ve yüksek dereceli hayvan tüketicilerini lekeleyen metabolitler üretebilir .

Pandoravirus salinus , diğer tüm virüs türlerininkinden çok daha büyük bir genoma sahip çok büyük bir virüs türü 2013 yılında keşfedildi. Diğer çok büyük virüsler Mimivirus ve Megavirus gibi Pandoravirus da amipleri enfekte eder, ancak genomu 1.9 ila 2.5 içeren DNA'nın megabazları , Megavirüsünkinden iki kat daha büyüktürve görünüş ve genom yapısı bakımından diğer büyük virüslerden çok farklıdır.

2013'te Aberdeen Üniversitesi'nden araştırmacılar, derin deniz siperlerinde evrimleşmiş organizmalarda keşfedilmemiş kimyasalları aramaya başladıklarını, yeni bir enfeksiyon kıtlığı ile bir "antibiyotik kıyameti" öngörerek "gelecek nesil" antibiyotik bulmayı umduklarını açıkladılar. ilaçlarla mücadele. AB tarafından finanse edilen araştırma Atacama Çukuru'nda başlayacak ve ardından Yeni Zelanda ve Antarktika'daki arama siperlerinde devam edecek.

Okyanusun, devasa boyutunun tüm zararlı maddeleri emme ve seyreltme kabiliyetine sahip olmasını sağladığı varsayımıyla, insan atığının bertarafı konusunda uzun bir geçmişi vardır. Bu küçük ölçekte doğru olsa da, rutin olarak atılan büyük miktarlardaki kanalizasyon, birçok kıyı ekosistemine zarar verdi ve onları yaşamı tehdit edici hale getirdi. Patojenik virüsler ve bakteriler , kolera nedeni olan Escherichia coli , Vibrio cholerae , hepatit A , hepatit E ve çocuk felci gibi sularda, giardiasis ve kriptosporidioza neden olan protozoanlar ile birlikte ortaya çıkar . Bu patojenler, büyük gemilerin balast suyunda rutin olarak bulunur ve balast boşaltıldığında geniş çapta yayılır.

Köken ve tarih

Denizdeki suyun , 4 milyar yıl önce başlayan ve erimiş kayaların gazının alınmasıyla açığa çıkan Dünya'nın volkanlarından geldiği düşünülüyordu . Daha yeni çalışmalar, Dünya'nın suyunun çoğunun kuyruklu yıldızlardan gelebileceğini gösteriyor .

Deniz tuzunun kökeninin arkasındaki bilimsel teoriler , 1715'te, tuzun ve diğer minerallerin, yağmurun topraktan yıkanmasından sonra nehirler tarafından denize taşındığını öne süren Sir Edmond Halley ile başladı . Okyanusa ulaştıktan sonra, zamanla daha fazla tuz geldiği için bu tuzlar yoğunlaştı (bkz. Hidrolojik döngü ). Halley, okyanus çıkışları olmayan çoğu gölün ( Ölü Deniz ve Hazar Denizi gibi , bkz. endorik havza ) yüksek tuz içeriğine sahip olduğunu kaydetti. Halley bu süreci "kıtasal ayrışma" olarak adlandırdı.

Halley'in teorisi kısmen doğruydu. Ek olarak, okyanus oluştuğunda sodyum okyanus tabanından sızdı. Gelen tuz, diğer baskın iyonu, klorür, sonuçların varlığı gazı boşalan (şekilde klorür hidroklorik asit Dünya iç kısmı vasıtasıyla diğer gazlarla) volkan ve hidrotermal deliklerin . Sodyum ve klorür iyonları daha sonra deniz tuzunun en bol bulunan bileşenleri haline geldi.

Okyanus tuzluluğu, büyük olasılıkla biriken kadar tuzu uzaklaştıran bir kimyasal/ tektonik sistemin bir sonucu olarak milyarlarca yıldır sabit kalmıştır ; örneğin, sodyum ve klorür lavaboları arasında evaporit tortuları, gözenek suyu gömme ve deniz tabanı bazaltları ile reaksiyonlar bulunur .

İnsan etkileri

İklim değişikliği , Dünya atmosferindeki artan karbondioksit seviyeleri , aşırı besin maddeleri ve birçok biçimdeki kirlilik, küresel okyanus jeokimyasını değiştiriyor . Bazı yönler için değişim oranları, tarihi ve yakın tarihli jeolojik kayıtlardaki oranları büyük ölçüde aşmaktadır. Başlıca eğilimler arasında artan asitlik , hem kıyıya yakın sularda hem de pelajik sularda yüzey altı oksijeninin azalması, artan kıyı nitrojen seviyeleri ve cıva ve kalıcı organik kirleticilerde yaygın artışlar yer alıyor . Bu bozulmaların çoğu ya doğrudan ya da dolaylı olarak insan fosil yakıt yanması, gübre ve endüstriyel faaliyetlere bağlıdır. Okyanus biyotası ve diğer deniz kaynakları üzerinde olumsuz etkilerle birlikte, konsantrasyonların önümüzdeki on yıllarda artması bekleniyor.

Bu en önemli özelliklerinden biri, okyanus asitleştirme artan CO kaynaklanan 2 CO yüksek atmosferik konsantrasyonu ile ilişkili okyanusların alımından 2 ciddi ölçüde etkilediği için, ve daha yüksek sıcaklıklarda mercan resiflerinin , yumuşakça , derisidikenliler ve kabuklu hayvanlar (bakınız mercan ağartma ) .

İnsan tüketimi

Kazara küçük miktarlarda temiz deniz suyu tüketmek, özellikle deniz suyu daha fazla miktarda tatlı su ile birlikte alındığında zararlı değildir. Ancak, hidrasyonu korumak için deniz suyu içmek ters etki yapar; tuzu ortadan kaldırmak için ( idrar yoluyla ), deniz suyunun kendisinden elde edilen su miktarından daha fazla su atılmalıdır . Normal koşullarda, büyük miktarlarda filtrelenmemiş deniz suyunun tüketilmesi tavsiye edilmez.

Böbrek sistemin aktif 9 g / l (ağırlık olarak% 0.9) çevresinde çok dar bir aralık içinde kandaki sodyum ve klorür seviyelerini düzenler.

Çoğu açık sudaki konsantrasyonlar, vücudun tolere edebileceğinden çok daha yüksek ve en çok da böbreğin işleyebileceğinin ötesinde, yaklaşık %3,5'lik tipik değerler civarında değişir. Böbreğin Baltık konsantrasyonlarında %2'lik NaCl salgılayabildiği iddialarında (aksine iddialarda) sıklıkla gözden kaçan bir nokta, bağırsağın bu konsantrasyonlarda suyu ememeyeceği ve bu nedenle bu suyu içmenin bir faydası olmadığıdır. Deniz suyu içmek kanın NaCl konsantrasyonunu geçici olarak artırır. Bu, böbreğe sodyum salgılaması sinyalini verir , ancak deniz suyunun sodyum konsantrasyonu, böbreğin maksimum konsantrasyon yeteneğinin üzerindedir. Sonunda kanın sodyum konsantrasyonu toksik seviyelere yükselir, hücrelerden suyu uzaklaştırır ve sinir iletimini engeller , sonuçta ölümcül nöbet ve kardiyak aritmi üretir .

Hayatta kalma kılavuzları sürekli olarak deniz suyunun içilmesine karşı tavsiyelerde bulunur. 163 can salı yolculuğunun bir özeti, deniz suyu içenler için ölüm riskinin %39, içmeyenlerin ise %3 olduğu tahmininde bulundu. Deniz suyu alımının sıçanlar üzerindeki etkisi, susuz kaldığında deniz suyunun içilmesinin olumsuz etkilerini doğruladı.

Deniz suyu içmenin cazibesi, tatlı su kaynaklarını tüketen ve içmek için yeterli yağmur suyunu yakalayamayan denizciler için en büyüktü. Bu hayal kırıklığı bir çizgi ile ünlü nitelendirildi Samuel Taylor Coleridge s' Yaşlı Gemici :

"Su, su, her yerde,
Ve bütün tahtalar küçüldü;
Su, su, her yerde,
Ne de içilecek bir damla."

İnsanlar deniz suyunda yaşayamasa da, bazı insanlar günde iki fincana kadar tatlı su ile 2:3 oranında karıştırıldığında hiçbir kötü etki yaratmadığını iddia ediyor. Fransız doktor Alain Bombard , çoğunlukla yüzde 40 su (çoğu canlı doku gibi) ve okyanustan toplanan az miktarda deniz suyu ve diğer erzakları içeren çiğ balık etini kullanarak küçük bir Zodiak lastik botla okyanusu geçerken hayatta kaldı. Bulgularına itiraz edildi, ancak alternatif bir açıklama yapılmadı. Onun 1948 kitabında, Kon-Tiki , Thor Heyerdahl 1947 seferi sırasında: 3 oranında bir 2 taze ile karışık içme deniz suyu bildirdi. Birkaç yıl sonra, başka bir maceracı William Willis , su kaynağının bir kısmını kaybettiğinde, 70 gün boyunca günde iki bardak deniz suyu ve bir bardak taze su içtiğini iddia etti.

18. yüzyılda, Richard Russell bu uygulamanın İngiltere'de tıbbi kullanımını savundu ve René Quinton , bu uygulamanın savunulmasını 20. yüzyılda başta Fransa olmak üzere diğer ülkelere genişletti. Şu anda, sözde en son tıbbi keşiflerden yararlanarak Nikaragua ve diğer ülkelerde yaygın olarak uygulanmaktadır.

Çoğu okyanus gemisi , bir evaporatörde vakum damıtma veya çok aşamalı flaş damıtma veya daha yakın zamanda ters ozmoz gibi işlemler kullanarak deniz suyundan içme suyunu tuzdan arındırır . Bu enerji yoğun süreçler genellikle Yelken Çağı sırasında mevcut değildi . Gibi büyük mürettebatı, Daha büyük olan yelken savaş gemileri Nelson sitesindeki HMS  Victory , in aparatı damıtılması ile monte donanmasından . Balıklar, balinalar, deniz kaplumbağaları ve penguenler ve albatroslar gibi deniz kuşları gibi hayvanlar, yüksek tuzlu bir habitatta yaşamaya adapte olmuşlardır. Örneğin deniz kaplumbağaları ve tuzlu su timsahları, vücutlarındaki fazla tuzu gözyaşı kanalları aracılığıyla atarlar .

Maden çıkarma

Mineraller eski zamanlardan beri deniz suyundan çıkarılmaktadır. Şu anda en konsantre dört metal – Na , Mg , Ca ve K – ticari olarak deniz suyundan çıkarılmaktadır. 2015 yılında ABD'de magnezyum üretiminin %63'ü deniz suyu ve tuzlu sulardan geldi. Brom ayrıca Çin ve Japonya'da deniz suyundan üretilir . 1970'lerde deniz suyundan lityum çıkarılması denendi, ancak testler kısa süre sonra terk edildi. Deniz suyundan uranyum çıkarma fikri en azından 1960'lardan beri düşünüldü, ancak 1990'ların sonlarında Japonya'da sadece birkaç gram uranyum çıkarıldı .

Standart

ASTM International'ın yapay deniz suyu için uluslararası bir standardı vardır : ASTM D1141-98 (Orijinal Standart ASTM D1141-52). Korozyon, yağ kirliliği ve deterjan değerlendirme testleri gibi deniz suyu için tekrarlanabilir bir çözüm olarak birçok araştırma test laboratuvarında kullanılmaktadır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar

Bu makaleyi dinleyin ( 19 dakika )
Sözlü Wikipedia simgesi
Bu ses dosyası , bu makalenin 16 Ağustos 2014 tarihli bir revizyonundan oluşturulmuştur ve sonraki düzenlemeleri yansıtmamaktadır. ( 2014-08-16 )

Tablolar