Sjøvann

Sjøvann eller saltvann er en løsning laget av eller basert på vann som utgjør jordens hav og hav . Det er salt på grunn av konsentrasjonen av oppløste mineralsalter det inneholder, 3,5 %; det vil si at i hver liter vann (1000 gram) er det 35 gram oppløste salter i gjennomsnitt. [ 1 ] Gjennomsnittlig overflatetetthet er 1025 g/ml, noe som gjør den tettere enn ferskvann og rent vann . Jo høyere saltinnhold, desto lavere frysepunkt, så sjøvann blir til is under −2 °C, selv om det er registrert en strøm i Antarktis ved −2,6 °C ]2[ Havet inneholder 97,25% av det totale vannet som danner hydrosfæren .

Opprinnelse

De vitenskapelige teoriene bak opprinnelsen til sjøvann begynte med Edmond Halley i 1715, som foreslo at salt og andre mineraler ble vasket ut i havet av elver fra kontinentene. Disse kom fra den kontinuerlige utvaskingen av jordiske mineraler med regn . Når de nådde havet, ble disse saltene stadig mer konsentrert i havene gjennom den hydrologiske syklusen . Halley la også merke til at de innsjøene som var landlåst (som Dødehavet eller Det Kaspiske hav ) hadde høye saltholdige konsentrasjoner. Halley kalte prosessen "kontinental forvitring."

Halleys teori var delvis korrekt. Til dette bør legges natriumet på havbunnen da det ble dannet. Tilstedeværelsen av det andre salt-ionet, klor , ser ut til å komme fra gasser som rømmer fra det indre av jorden og som slipper ut via hydrotermiske eller vulkanske utbrudd. Den allment aksepterte teorien er at saltholdigheten har holdt seg stabil gjennom hele jordens liv, og at saltioner opprettholder en kontinuerlig syklus som får dem til å trenge inn og bli utstøtt inn i jordens indre. På denne måten reagerer saltene med basaltene på havbunnen, som når de er svelget av subduksjonsprosessen , kommer ut igjen av hydrotermiske strømmer og vulkaner . [ 3 ] I dag stilles det spørsmål ved modellene, og det er flere publikasjoner som diskuterer muligheten for at de arkaiske havene var mye mer saltholdig enn i dag. [ 4 ]

Komposisjon

Sammensetning av faste oppløste stoffer av sjøvann, hver uttrykt som en prosentandel av totalen
anioner kationer
Klorid (Cl - ) 55,29 Natrium (Na + ) 30,75
Sulfat (SO 4 2- ) 7,75 Magnesium (Mg ++ ) 3,70
Bikarbonat (HCO 3 - ) 0,41 Kalsium (Ca ++ ) 1.18
Bromid (Br - ) 0,19 Kalium (K + ) 1.14
Fluor (F - ) 0,0037 Strontium (Sr ++ ) 0,022
udissosiert molekyl Borsyre (H 3 BO 3 ) 0,076

Sjøvann er en løsning i vann (H 2 O) av mange forskjellige stoffer. Opptil 2/3 av de naturlige kjemiske elementene er tilstede i sjøvann, men de fleste bare som spor . Seks komponenter, alle ioner , står for mer enn 99% av sammensetningen av oppløst stoff.

Salinitet

Studiet av sammensetningen er forenklet ved at proporsjonene til komponentene alltid er omtrent de samme, selv om felleskonsentrasjonen av dem alle er svært varierende. Vi refererer til den totale konsentrasjonen som saltholdighet , som vanligvis uttrykkes som så mye promille (‰). Takket være universaliteten til sammensetningen, estimeres saltholdighet vanligvis fra måling av en enkelt parameter, for eksempel elektrisk ledningsevne , brytningsindeks eller konsentrasjonen av en av komponentene, vanligvis kloridionet (Cl-).

Saliniteten varierer når bassenger , ulike breddegrader eller ulike dybder sammenlignes . En høyere saltholdighet favoriserer den mer intense fordampningen som er typisk for tropiske breddegrader, spesielt på overflaten, og en lavere saltholdighet i nærheten av munningen til mektige elver og mye nedbør.

Av alle åpne hav er Rødehavet det med høyest saltholdighet (40 ‰), som grenser til tørre områder. Østersjøen er den med lavest saltholdighet (6 ‰ i overflatevannet i Bottenviken ), på grunn av dens lille dybde, kalde klima og bredden av bassengene som leder vannet ut i det, som sammen med nesten lukket topografi , begrenser mye utveksling med verdenshavet . Salinitet er svært varierende i lukkede innsjøer og hav som okkuperer endorheiske bassenger , med bare 12‰ i Det Kaspiske hav og opptil 330‰ i de øvre lagene av Dødehavet . Hovedfaktoren som saltholdigheten i innlandshavet avhenger av er eksistensen av drenering, med ett eller flere utløp fordi de renner over, eller tvert imot, fordampning er den eneste måten å kompensere for bidragene. Dermed er Victoriasjøen , med en tektonisk opprinnelse som ligner på Dødehavet, en ferskvannssjø i tillegg til hovedkilden til den mektige Nilen .

Salinitetsforskjeller mellom vannmasser kombineres med temperaturforskjeller for å produsere tetthetsforskjeller, som igjen er ansvarlige for konveksjonen som storskala havsirkulasjon er basert på, den såkalte termohaline sirkulasjonen .

Siden Edmond Halley foreslo det i 1715, har det blitt akseptert at saltholdigheten i sjøvann er effekten av en progressiv salinisering, stabilisert for lenge siden, på grunn av et ukompensert bidrag fra elvene av salter fra vasking av bergarter. Saliniteten har ikke økt på milliarder av år, på grunn av akkumulering av salt i sedimenter. I dag er det akseptert at mye av natriumet kommer fra de samme vulkanske utslippene som opprinnelig la til rette for dannelsen av hydrosfæren .

Elektrisk ledningsevne

Sjøvann har høy elektrisk ledningsevne, som polariteten til vannet og mengden av oppløste ioner bidrar til.

Salter i vann dissosieres til ioner. Et ion er et positivt eller negativt ladet atom og bytter derfor elektroner med mediet. De kan absorbere og frigjøre elektroner til nabopartikler. Konduktivitet varierer fremfor alt med temperatur og saltholdighet (jo høyere saltholdighet, jo høyere ledningsevne), og målingen av den gjør det mulig, kontrollert av temperaturen, å kjenne saltholdigheten.

Tetthet

Sjøvannets tetthet er en av dets viktigste egenskaper. Variasjonen forårsaker strømmer. Den bestemmes ved hjelp av den internasjonale ligningen for tilstanden til sjøvann ved atmosfærisk trykk, som er formulert av UNESCO (UNESCO Technical Papers in Marine Science, 1981) basert på arbeidet som er utført gjennom dette århundret for å finne forholdet mellom de termodynamiske variablene i havet vann: tetthet, trykk, saltholdighet og temperatur. Tettheten til typisk sjøvann (saltvann med 3,5 % oppløste salter) er vanligvis 1,02819 kg/l ved -2 ​​°C, 1,02811 ved 0 °C, 1,02778 ved 4 °C, etc.

pH

Havvann er svakt alkalisk , og pH-verdien er mellom 7,5 og 8,4 og varierer avhengig av temperatur; hvis den øker, synker pH og har en tendens til surhet; Det kan også variere avhengig av saltholdighet, trykk eller dybde og den vitale aktiviteten til marine organismer. [ 5 ]

Gasser

De oppløste gassene er de samme som utgjør den frie luften, men i forskjellige proporsjoner, betinget av ulike faktorer. Temperatur og saltholdighet påvirker og reduserer løseligheten til gasser når en av disse to parameterne øker. Andre faktorer er den metabolske aktiviteten til levende vesener og de komplekse kjemiske likevektene med faste oppløste stoffer, som bikarbonation (HCO 3 - ). Den totale konsentrasjonen og sammensetningen av oppløste gasser varierer først og fremst med dybden, og påvirker omrøring, fotosyntese (begrenset til den grunne fotosonen ) og overflod av organismer.

I godt blandet overflatehavvann inkluderer den typiske oppløste gasssammensetningen 64 % nitrogen (N 2 ), 34 % oksygen (O 2 ) og 1,8 % karbondioksid (CO 2 ), godt over dette. siste av de 0,04 % i fri luft. Oksygen (O 2 ) er spesielt rikelig på overflaten, der fotosyntesen dominerer over respirasjonen, og har en tendens til å være på sitt minimum mot en dybde på 400 m, der effektene av diffusjon fra den frie luften og av fotosyntesen ikke lenger når , men hvor tettheten av forbrukerorganismer, som utarmer den, er fortsatt høy. Temperaturen, lavere i de dype bunnene, påvirker løseligheten til karbonatene.

Drikkemetoder

Forskere har utviklet dusinvis av metoder for å avsalte sjøvann, selv om ingen hittil har vært mer effektive enn destillasjonsmetoden som ble brukt i Freeport, Texas .

De 4 083 innbyggerne på Symi, en øy i Hellas , henter alt vannet sitt fra en soldestillasjonsenhet som produserer 15 000 liter per dag. Ved Wrightsville Beach, North Carolina ( United States Bureau of Saltwater Experimental Range ) produserer et fryseanlegg 750 000 liter destillert vann hver dag. Forskning har produsert andre, enklere metoder: en, kalt omvendt osmose, avsalter vann ved å føre det gjennom en syntetisk membran; den andre, kalt hydrering, innebærer å blande propan med saltvann. Propan danner en fast forbindelse med vann, som separeres når blandingen varmes opp.

Når vannet ikke er veldig salt, kan en annen metode brukes. I Webster, South Dakota , var vannet for brakk (nesten det dobbelte av det myndighetene anser som akseptabelt), men mye mindre enn sjøvann. Det ble installert et avsaltingsanlegg for elektrodialyse, en prosess som er svært kostbar når konsentrasjonen av salter er høy. Webster-anlegget produserer rundt 950 000 liter ferskvann per dag.

Storskala destillasjon kan by på uventede problemer. For eksempel vil avsalting av nok vann til å forsyne New York City i et år produsere et avfall som inneholder rundt 60 millioner tonn salt: mer enn det som forbrukes i USA på to år. [ 6 ]

Se også: Avsalting


Kryoskopisk nedstigning

Kryoskopisk senking er senking av frysepunktet til et rent løsningsmiddel ved tilstedeværelse av løste stoffer . Det er direkte proporsjonalt med molalitet , noe som gjør det viktigere for ioniske oppløste stoffer, slik som de som dominerer i sjøvann, enn for ikke-ioniske. Fenomenet har viktige konsekvenser når det gjelder sjøvann, fordi responsen på den intense avkjølingen av havvann, som skjer om vinteren i polarområdene, er separasjonen av en flytende fast fase fra rent vann. Dette er hvordan ispakken dannes rundt Antarktis eller Polhavet , som et kompakt aggregat av ren vannis, med saltlake som fyller mellomrommene , og flyter på en masse flytende vann ved mindre enn 0 °C (opptil en maksimal grense på −1,9 °C for en saltholdighet på 3,5 %). [ 6 ]

Referanser

  1. ↑ Basto, José Vicente Feo (2002). Breddegrader 7°: Amerikas geografi . Forlagsnorm. ISBN  978-958-04-6312-2 . Hentet 29. november 2019 . 
  2. ↑ Sylte, Gudrun Urd (24. mai 2010). "Den aller kaldaste havstraumen" . forskning.no (på norsk) . Arkivert fra originalen 6. mars 2012 . Hentet 24. mai 2010 . 
  3. ↑ Pinet, 1996
  4. ↑ L. Paul Knauth. "Temperatur og saltholdighetshistorie i det prekambriske hav: implikasjoner for forløpet av mikrobiell evolusjon" . Arkivert fra originalen 6. september 2013. 
  5. ↑ [1]
  6. ↑ a b Leopold, Luna B.; og Davis, Kenneth S.: The Water . Mexico: Lito Offset Latina SA ( Time Life Scientific Collection ).

Eksterne lenker