stringtranslate.com

Морская вода

Морская вода , или морская вода , это вода из моря или океана . В среднем морская вода в мировых океанах 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 около 35 граммов (1,2 унции) растворенных солей (преимущественно натрия ( Na+
) и хлорид ( Cl−
) ионов ). Средняя плотность на поверхности составляет 1,025 кг/л. Морская вода плотнее как пресной, так и чистой воды (плотность 1,0 кг/л при 4 °C (39 °F)), поскольку растворенные соли увеличивают массу в большей пропорции, чем объем. Температура замерзания морской воды уменьшается по мере увеличения концентрации соли. При типичной солености она замерзает примерно при −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]

Уровень pH морской воды обычно ограничен диапазоном от 7,5 до 8,4. [3] Однако общепринятой эталонной шкалы pH для морской воды не существует, и разница между измерениями, основанными на разных эталонных шкалах, может составлять до 0,14 единиц. [4]

Характеристики

Соленость

Среднегодовая соленость морской поверхности, выраженная в практической шкале солености Мирового океана . Данные из Атласа Мирового океана [5]

Хотя подавляющее большинство морской воды имеет соленость от 31 до 38 г/кг, то есть 3,1–3,8%, морская вода не является равномерно соленой по всему миру. Там, где смешивание происходит с пресноводным стоком из устьев рек, вблизи тающих ледников или огромным количеством осадков (например, муссонов ), морская вода может быть существенно менее соленой. Самым соленым открытым морем является Красное море , где высокие скорости испарения , мало осадков и низкий речной сток, а также ограниченная циркуляция приводят к необычно соленой воде. Соленость в изолированных водоемах может быть еще значительно выше — примерно в десять раз выше в случае Мертвого моря . Исторически для приблизительного определения абсолютной солености морской воды использовалось несколько шкал солености. Популярной шкалой была «Практическая шкала солености», где соленость измерялась в «практических единицах солености (PSU)». Действующим стандартом солености является шкала «Эталонной солености» [6], в которой соленость выражается в единицах «г/кг».

Плотность

Плотность поверхностной морской воды колеблется от 1020 до 1029 кг/м 3 , в зависимости от температуры и солености. При температуре 25 °C, 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, вырабатываемые опреснительными установками морской воды, могут иметь соленость до 120 г/кг. Плотность типичного рассола морской воды составляет 120 г/кг солености при 25 °C и атмосферном давлении составляет 1088 кг/м 3 . [7] [8]

значение pH

Значение pH на поверхности океанов в доиндустриальную эпоху (до 1850 года) составляло около 8,2. [9] С тех пор оно снижалось из-за антропогенного процесса, называемого закислением океана , который связан с выбросами углекислого газа : в период с 1950 по 2020 год среднее значение pH поверхности океана снизилось примерно с 8,15 до 8,05. [10]

Значение pH морской воды в глубоких океанских водах обычно составляет всего 7,8 в результате разложения органических веществ в этих водах. [11] В поверхностных водах в районах с высокой биологической продуктивностью оно может достигать 8,4 . [12]

Измерение pH осложняется химическими свойствами морской воды, и в химической океанографии существует несколько различных шкал pH . [13] Не существует общепринятой эталонной шкалы pH для морской воды, и разница между измерениями, основанными на разных эталонных шкалах, может составлять до 0,14 единиц. [4]

Химический состав

Морская вода содержит больше растворенных ионов , чем все типы пресной воды. [14] Однако соотношения растворенных веществ существенно различаются. Например, хотя морская вода содержит примерно в 2,8 раза больше бикарбоната , чем речная вода, процент бикарбоната в морской воде как соотношение всех растворенных ионов намного ниже, чем в речной воде. Ионы бикарбоната составляют 48% растворенных веществ речной воды, но только 0,14% для морской воды. [14] [15] Подобные различия обусловлены различным временем пребывания растворенных веществ в морской воде; натрий и хлорид имеют очень длительное время пребывания, в то время как кальций (жизненно важный для образования карбоната ) имеет тенденцию осаждаться гораздо быстрее. [15] Наиболее распространенными растворенными ионами в морской воде являются натрий, хлорид, магний , сульфат и кальций. [16] Ее осмолярность составляет около 1000 мОсм/л. [17]

Обнаружены небольшие количества других веществ, включая аминокислоты в концентрациях до 2 микрограммов атомов азота на литр [18] , которые, как полагают, сыграли ключевую роль в зарождении жизни .

Диаграмма, показывающая концентрацию различных солевых ионов в морской воде. Состав общего солевого компонента: Cl−
55%, Na+
30,6%, ЮЖНЫЙ2−
47,7%, Мг2+
3,7%, Са2+
1,2%, К+
1,1%, прочее 0,7%. Обратите внимание, что диаграмма верна только в единицах вес/вес, а не вес/объем или объем/объем.

Микробные компоненты

Исследования, проведенные в 1957 году Институтом океанографии Скриппса, включали отбор проб воды как в пелагических , так и в неритических местах Тихого океана. Использовались прямые микроскопические подсчеты и культуры, причем в некоторых случаях прямые подсчеты показывали до 10 000 раз больше, чем полученные из культур. Эти различия были приписаны появлению бактерий в агрегатах, селективному воздействию культуральной среды и наличию неактивных клеток. Заметное сокращение численности 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 в численности, полученной двумя методами, хорошо известно в этой и других областях. [20] В 1990-х годах усовершенствованные методы обнаружения и идентификации микробов путем зондирования только небольших фрагментов ДНК позволили исследователям, принимавшим участие в переписи морской жизни, идентифицировать тысячи ранее неизвестных микробов, обычно присутствующих только в небольших количествах. Это выявило гораздо большее разнообразие, чем предполагалось ранее, так что литр морской воды может содержать более 20 000 видов. Митчелл Согин из Морской биологической лаборатории считает, что «количество различных видов бактерий в океанах может превзойти от пяти до десяти миллионов». [21]

Бактерии встречаются на всех глубинах в толще воды , а также в осадках, некоторые из них аэробные, другие анаэробные. Большинство из них свободно плавают, но некоторые существуют как симбионты внутри других организмов – примерами этого являются биолюминесцентные бактерии. Цианобактерии сыграли важную роль в эволюции океанических процессов, способствуя развитию 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 осадков у побережья Намибии и генерируется высокими темпами роста фитопланктона в зоне апвеллинга Бенгельского течения , в конечном итоге падая на морское дно.

Бактериоподобные археи удивили морских микробиологов тем, что они выживают и процветают в экстремальных условиях, таких как гидротермальные источники на дне океана. Щелочеустойчивые морские бактерии , такие как Pseudomonas и Vibrio spp., выживают в диапазоне pH от 7,3 до 10,6, в то время как некоторые виды будут расти только при pH от 10 до 10,6. [22] Археи также существуют в пелагических водах и могут составлять до половины биомассы океана , явно играя важную роль в океанических процессах. [23] В 2000 году в отложениях со дна океана был обнаружен вид архей, который расщепляет метан , важный парниковый газ и основной фактор потепления атмосферы. [24] Некоторые бактерии расщепляют породы морского дна, влияя на химию морской воды. Разливы нефти и стоки, содержащие человеческие сточные воды и химические загрязнители, оказывают заметное влияние на микробную жизнь в непосредственной близости, а также являются местом обитания патогенов и токсинов, влияющих на все формы морской жизни . Простейшие динофлагелляты могут в определенные периоды подвергаться популяционным взрывам, называемым цветением или красными приливами , часто после загрязнения, вызванного человеком. Этот процесс может производить метаболиты , известные как биотоксины, которые перемещаются по пищевой цепи океана, заражая животных-потребителей более высокого порядка.

Pandoravirus salinus , вид очень крупного вируса, геном которого намного больше, чем у любого другого вида вируса, был открыт в 2013 году. Как и другие очень крупные вирусы Mimivirus и Megavirus , Pandoravirus заражает амеб, но его геном, содержащий от 1,9 до 2,5 мегапар ДНК, в два раза больше, чем у Megavirus , и он сильно отличается от других крупных вирусов по внешнему виду и структуре генома.

В 2013 году исследователи из Абердинского университета объявили, что они начали поиск неоткрытых химических веществ в организмах, которые эволюционировали в глубоководных впадинах, надеясь найти «следующее поколение» антибиотиков, предвидя «антибиотический апокалипсис» с нехваткой новых лекарств для борьбы с инфекциями. Финансируемое ЕС исследование начнется в Атакамской впадине , а затем перейдет к поиску впадин у берегов Новой Зеландии и Антарктиды. [25]

Океан имеет долгую историю утилизации человеческих отходов, предполагая, что его огромные размеры позволяют ему поглощать и разбавлять все вредные вещества. [26] Хотя это может быть правдой в небольших масштабах, большие объемы сточных вод, регулярно сбрасываемых, нанесли ущерб многим прибрежным экосистемам и сделали их опасными для жизни. В таких водах встречаются патогенные вирусы и бактерии, такие как Escherichia coli , Vibrio cholerae, вызывающие 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

Скорость звука в морской воде составляет около 1500 м/с (тогда как скорость звука обычно составляет около 330 м/с в воздухе при давлении примерно 101,3 кПа, 1 атмосфера), и меняется в зависимости 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 увеличением температуры. [29]

Происхождение и история

Считалось, что вода в море появилась из вулканов Земли , которые начали извергаться 4 миллиарда лет назад, высвобождаясь в результате дегазации расплавленной породы. [30] : 24–25  Более поздние исследования показывают, что большая часть воды на Земле может быть получена из комет . [31]

Научные теории происхождения морской соли начались с сэра Эдмонда Галлея в 1715 году, который предположил, что соль и другие минералы переносятся в море реками после того, как дожди вымывают их из земли. Достигнув океана, эти соли концентрируются, поскольку со временем поступает больше соли (см. Гидрологический цикл ). Галлей отметил, что большинство озер, не имеющих выхода в океан (таких как Мертвое море и Каспийское море , см. бессточный бассейн ), имеют высокое содержание соли. Галлей назвал этот процесс «континентальным выветриванием».

Теория Галлея была частично верна. Кроме того, натрий выщелачивался из океанского дна, когда океан формировался. Присутствие другого доминирующего иона соли, хлорида, является результатом выделения хлорида (в виде соляной кислоты ) с другими газами из недр Земли через вулканы и гидротермальные источники . Ионы натрия и хлорида впоследствии стали наиболее распространенными компонентами морской соли.

Соленость океана остается стабильной в течение миллиардов лет, скорее всего, в результате химической/ тектонической системы, которая удаляет столько же соли, сколько и откладывается; например, стоки натрия и хлорида включают отложения эвапоритов , захоронение поровой воды и реакции с базальтами морского дна . [15] : 133 

Влияние человека

Изменение климата , повышение уровня углекислого газа в атмосфере Земли , избыток питательных веществ и загрязнение во многих формах изменяют глобальную океаническую геохимию . Темпы изменений для некоторых аспектов значительно превышают те, что зафиксированы в исторических и недавних геологических записях. Основные тенденции включают повышение кислотности , снижение подповерхностного кислорода как в прибрежных, так и в пелагических водах, повышение уровня прибрежного азота и повсеместное увеличение ртути и стойких органических загрязнителей. Большинство из этих возмущений напрямую или косвенно связаны со сжиганием человеком ископаемого топлива, удобрениями и промышленной деятельностью. Прогнозируется, что концентрации будут расти в ближайшие десятилетия, что окажет негативное воздействие на биоту океана и другие морские ресурсы. [32]

Одной из самых поразительных особенностей этого явления является закисление океана , вызванное повышенным поглощением CO2 океанами , связанным с более высокой концентрацией CO2 в атмосфере и более высокими температурами [33] , поскольку оно серьезно влияет на коралловые рифы , моллюсков , иглокожих и ракообразных (см. обесцвечивание кораллов ).

Морская вода является средством транспортировки по всему миру. Каждый день множество судов пересекают океан, чтобы доставить товары в различные точки мира. Морская вода является инструментом для стран, чтобы эффективно участвовать в международной коммерческой торговле и транспортировке, но каждое судно выбрасывает выбросы, которые могут нанести вред морской жизни, качеству воздуха прибрежных районов. Транспортировка морской воды является одним из наиболее быстрорастущих выбросов парниковых газов, производимых человеком. [34] Выбросы, выбрасываемые судами, представляют значительный риск для здоровья человека в близлежащих районах, поскольку нефть и газ, выбрасываемые в результате эксплуатации торговых судов, снижают качество воздуха и вызывают большее загрязнение как морской воды, так и прилегающих территорий. [35]

Другим рассматриваемым использованием морской воды человеком является использование морской воды в сельскохозяйственных целях. В районах с более высокими песчаными дюнами , такими как Израиль , использование морской воды для орошения растений устранит существенные затраты, связанные с пресной водой, когда она нелегко доступна. [36] Хотя нетипично использовать соленую воду в качестве средства для выращивания растений, поскольку соль накапливается и разрушает окружающую почву, было доказано, что это успешно в песчаных и гравийных почвах. [36] Крупномасштабное опреснение морской воды является еще одним фактором, который будет способствовать успеху сельского хозяйства в сухих пустынных условиях. [36] Одним из самых успешных растений в сельском хозяйстве с соленой водой является галофит . Галофит является солеустойчивым растением, клетки которого устойчивы к типично пагубному воздействию соли в почве. [ 37] Эндодерма обеспечивает более высокий уровень фильтрации соли по всему растению, поскольку она обеспечивает циркуляцию большего количества воды через клетки. [37] Выращивание галофитов, орошаемых соленой водой, использовалось для выращивания корма для скота ; однако животные, которых кормили этими растениями, потребляли больше воды, чем те, которых не кормили. [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 производство обычно нецелесообразно.

Потребление человеком

Случайное употребление небольшого количества чистой морской воды не вредно, особенно если морская вода принимается вместе с большим количеством пресной воды. Однако питье морской воды для поддержания гидратации контрпродуктивно; для устранения соли (через мочу ) должно быть выделено больше воды, чем количество воды, полученной из самой морской воды. [38] В обычных обстоятельствах было бы неразумно употреблять большое количество нефильтрованной морской воды.

Почечная система активно регулирует уровень натрия и хлорида в крови в очень узком диапазоне около 9 г/л (0,9% по массе).

В большинстве открытых водоемов концентрации несколько варьируются вокруг типичных значений около 3,5%, что намного выше, чем может выдержать организм, и больше, чем может обработать почка. Часто упускаемый из виду момент в утверждениях о том, что почка может выделять NaCl в балтийских концентрациях 2% (в аргументах об обратном), заключается в том, что кишечник не может поглощать воду в таких концентрациях, поэтому нет никакой пользы от употребления такой воды. Однако соленость поверхностной балтийской воды никогда не составляет 2%. Она составляет 0,9% или меньше, и, таким образом, никогда не превышает соленость жидкостей организма. Употребление морской воды временно увеличивает концентрацию NaCl в крови. Это сигнал почкам выделять натрий, но концентрация натрия в морской воде превышает максимальную концентрирующую способность почек. В конечном итоге концентрация натрия в крови повышается до токсичных уровней, удаляя воду из клеток и нарушая нервную проводимость, в конечном итоге вызывая фатальный припадок и сердечную аритмию . [ необходима цитата ]

Руководства по выживанию постоянно советуют не пить морскую воду. [39] Резюме 163 плаваний на спасательных плотах оценило риск смерти в 39% для тех, кто пил морскую воду, по сравнению с 3% для тех, кто этого не делал. Влияние потребления морской воды на крыс подтвердило негативные эффекты питья морской воды при обезвоживании. [40]

Соблазн пить морскую воду был самым большим для моряков, которые израсходовали свой запас пресной воды и не смогли собрать достаточно дождевой воды для питья. Это разочарование было описано в знаменитой строке из « Сказания о старом мореплавателе » Сэмюэля Тейлора Кольриджа :

Вода, вода повсюду,
И все доски усыхают;
Вода, вода повсюду,
И нет ни капли, чтобы попить.

Хотя люди не могут выжить, употребляя морскую воду вместо обычной питьевой воды, некоторые 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 переход через океан 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, собранных в океане. Его выводы были оспорены, но альтернативного объяснения дать не удалось. В своей книге 1948 года «Экспедиция Кон-Тики» Тур Хейердал сообщил о том, что пил морскую воду, смешанную с пресной в соотношении 2:3, во время экспедиции 1947 года. [41] Несколько лет спустя другой авантюрист, Уильям Уиллис , утверждал, что пил две чашки морской воды и одну чашку пресной в день в течение 70 дней без каких-либо вредных последствий, когда он потерял часть своего запаса воды. [42]

В XVIII веке Ричард Рассел выступал за медицинское использование этой практики в Великобритании [43], а Рене Куинтон расширил пропаганду этой практики в других странах, особенно во Франции, в XX веке. В настоящее время она широко практикуется в Никарагуа и других странах, предположительно, используя преимущества последних медицинских открытий. [44] [45] [ требуется проверка ]

Очищение

Как и любой другой тип сырой или загрязненной воды , морскую воду можно выпаривать или фильтровать, чтобы удалить соль, микробы и другие загрязняющие вещества, которые в противном случае не позволили бы ей считаться пригодной для питья . Большинство океанских судов опресняют питьевую воду из морской воды, используя такие процессы, как вакуумная дистилляция или многоступенчатая флэш-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 HMS  Victory Нельсона , были оснащены дистилляционными аппаратами на своих камбузах . [46] Натуральную морскую соль, полученную путем выпаривания морской воды , также можно собирать и продавать как поваренную соль , обычно продаваемую отдельно из-за ее уникального минерального состава по сравнению с каменной солью или другими источниками.

Ряд региональных кухонь по всему миру традиционно включают морскую воду непосредственно в качестве ингредиента, готовя другие ингредиенты в разбавленном растворе фильтрованной морской воды в качестве замены обычных сухих приправ . Сторонниками являются всемирно известные шеф-повара Ферран Адриа и Кике Дакоста , чья родная страна Испания имеет шесть различных компаний, поставляющих фильтрованную морскую воду для кулинарного использования. [47] Вода продается как la sal perfecta , «идеальная соль», содержащая меньше натрия с тем, что считается превосходным вкусом. Ресторан, которым управляет Хоакин Баеза, получает до 60 000 литров в месяц от поставщика Mediterranea [47]

Животные, такие 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 выводят избыток соли из своих тел через слезные протоки . [48]

Добыча полезных ископаемых

Минералы извлекались из морской воды с древних времен. В настоящее время четыре наиболее концентрированных металла — Na , Mg , Ca и K — коммерчески извлекаются из морской воды. [49] В 2015 году в США 63% производства магния приходилось на морскую воду и рассолы. [50] Бром также производится из морской воды в Китае и Японии. [51] Извлечение лития из морской воды было предпринято в 1970-х годах, но вскоре испытания были прекращены. Идея извлечения урана из морской воды рассматривалась по крайней мере с 1960-х годов, но в конце 1990-х годов в Японии было извлечено всего несколько граммов урана. [52] Основная проблема заключается не в технологической осуществимости, а в том, что текущие цены на рынке урана на уран из других источников примерно в три-пять раз ниже самой низкой цены, достигнутой при извлечении из морской воды. [53] [54] Подобные проблемы затрудняют использование переработанного урана и часто выдвигаются против ядерной переработки и производства МОКС-топлива как экономически невыгодных.

Будущее добычи минералов и элементов

Для того чтобы добыча минералов и элементов из морской воды происходила с тщательным учетом устойчивых методов, необходимо внедрить контролируемые системы управления. Это требует управления океаническими территориями и их условиями, экологического планирования , структурированных руководящих принципов для обеспечения контроля добычи, регулярных оценок состояния моря после добычи и постоянного мониторинга. [55] Использование технологий, таких как подводные беспилотники , может способствовать устойчивой добыче. [56] Использование низкоуглеродной инфраструктуры также позволит проводить более устойчивые процессы добычи, одновременно сокращая углеродный след от добычи полезных ископаемых. [56]

Опреснительная установка

Другой метод, который внимательно рассматривается, — это процесс опреснения для достижения более устойчивого водоснабжения из морской воды. Хотя опреснение также связано с экологическими проблемами, такими как затраты и ресурсы, исследователи тесно сотрудничают, чтобы определить более устойчивые методы, такие как создание более производительных водоочистных сооружений, которые могут справиться с большими запасами воды в районах, где эти планы не всегда были доступны. [57] Хотя добыча морской воды может принести обществу большую пользу, крайне важно учитывать воздействие на окружающую среду и гарантировать, что вся добыча проводится таким образом, чтобы признавать и учитывать связанные с этим риски для устойчивости морских экосистем.

Стандарт

ASTM International имеет международный стандарт для искусственной морской воды : ASTM D1141-98 (оригинальный стандарт ASTM D1141-52). Он используется во многих исследовательских испытательных лабораториях как воспроизводимое решение для морской воды, например, для испытаний на коррозию, загрязнение нефтью и оценки моющей способности. [58]

Экосистемы

Минералы, содержащиеся в морской воде, также могут играть важную роль в океане и пищевом цикле его экосистемы. Например, Южный океан вносит большой вклад в экологический углеродный цикл . Учитывая, что этот водоем не содержит большого количества 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 типов фитопланктона являются диатомовые водоросли , которые являются основным источником пищи антарктического криля . По мере продолжения цикла различные более крупные морские животные питаются антарктическим крилем, но поскольку наблюдается нехватка железа из исходного фитопланктона/диатомовых водорослей, то эти более крупные виды также испытывают недостаток 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 восстанавливается обратно в океан. Экскременты кита также содержат поглощенное железо, что позволило бы железу быть повторно введенным в экосистему океана. В целом, дефицит одного минерала, такого как железо в Южном океане, может спровоцировать значительную цепочку нарушений в морских экосистемах, что демонстрирует важную роль, которую морская вода играет в пищевой цепи .

При дальнейшем анализе динамических отношений между диатомовыми водорослями, крилем и гладкими китами были исследованы образцы фекалий гладких китов в морской воде Антарктики. [59] Результаты включали то, что концентрации железа были в 10 миллионов раз выше, чем в морской воде Антарктики, и криль постоянно обнаруживался в их фекалиях, что является показателем того, что криль входит в рацион китов. [59] Антарктический криль имел средний уровень железа 174,3 мг/кг сухого веса, но железо в криле варьировалось от 12 до 174 мг/кг сухого веса. [59] Средняя концентрация железа в мышечной ткани синих китов и финвалов составляла 173 мг/кг сухого веса, что показывает, что крупные морские млекопитающие важны для морских экосистем, таких как для Южного океана. [59] Фактически, наличие большего количества китов в океане может повысить количество железа в морской воде через их выделения, что будет способствовать улучшению экосистемы.

Криль и усатые киты выступают в качестве крупных резервуаров железа в морской воде в Южном океане. Криль может удерживать до 24% железа, обнаруженного в поверхностных водах в пределах его ареала. [59] Процесс питания криля диатомовыми водорослями высвобождает железо в морскую воду, что подчеркивает их как важную часть цикла железа в океане . Выгодные отношения между крилем и усатыми китами увеличивают количество железа, которое может быть переработано и сохранено в морской воде. [59] Создается положительная обратная связь , увеличивая общую продуктивность морской жизни в Южном океане.

Организмы всех размеров играют важную роль в балансе морских экосистем, причем как самые крупные, так и самые мелкие обитатели вносят равный вклад в переработку питательных веществ в морской воде. Приоритетное восстановление 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 для понимания преимуществ фекалий китов в качестве удобрения и для получения более глубокого представления о переработке железа в Южном океане необходимы более глубокие исследования. [59] Проекты по управлению экосистемами и сохранению имеют жизненно важное значение для углубления знаний об экологии моря.

Воздействие на окружающую среду и устойчивость

Как и у любой практики добычи полезных ископаемых, у нее есть экологические преимущества и недостатки. Кобальт и литий — два ключевых металла, которые можно использовать для более экологически чистых технологий на поверхности земли, таких как питание аккумуляторов, которые питают электромобили , или создание ветроэнергетики . [60] Экологически безопасный подход к добыче полезных ископаемых, который обеспечивает большую устойчивость, — это извлечение этих металлов со дна моря. Добыча лития со дна моря в массовых количествах может обеспечить значительное количество возобновляемых металлов для продвижения более экологически чистых практик в обществе с целью сокращения углеродного следа человека . Добыча лития со дна моря может быть успешной, но ее успех будет зависеть от более продуктивных методов переработки на поверхности земли. [61]

Морская жизнь процветает на морском дне

Существуют также риски, связанные с извлечением со дна моря. Многие биологически разнообразные виды имеют большую продолжительность жизни на дне моря, что означает, что их воспроизводство занимает больше времени. [55] Подобно добыче рыбы со дна моря, извлечение минералов в больших количествах, слишком быстро, без надлежащих протоколов, может привести к нарушению подводных экосистем. [55] Напротив, это имело бы противоположный эффект и не позволило бы добыче минералов стать долгосрочной устойчивой практикой и привело бы к нехватке необходимых металлов. Любая добыча минералов из морской воды также рискует нарушить среду обитания подводной жизни, которая зависит от непрерывной экосистемы в их среде, поскольку нарушения могут иметь значительные нарушения для сообществ животных. [55]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "US Office of Naval Research Ocean, Water: Temperature". Архивировано из оригинала 12 декабря 2007 г.
  2. ↑ Sylte, Gudrun Urd (24 мая 2010 г.). "Den aller kaldaste havstraumen". forskning.no (на норвежском языке). Архивировано из оригинала 6 марта 2012 г. Получено 24 мая 2010 г.
  3. ^ Честер, Джикеллс, Рой, Тим (2012). Морская геохимия . Blackwell Publishing. ISBN 978-1-118-34907-6.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  4. ^ ab Stumm, W, Morgan, JJ (1981) Aquatic Chemistry, An Introduction Emphasizing Chemical Equilibria in Natural Waters . John Wiley & Sons. стр. 414–416. ISBN 0471048313 . 
  5. ^ "Атлас Мирового океана 2009". NOAA . Получено 5 декабря 2012 г.
  6. ^ Миллеро, Фрэнк Дж.; Фейстель, Райнер; Райт, Дэниел Г.; Макдугалл, Тревор Дж. (январь 2008 г.). «Состав стандартной морской воды и определение шкалы солености эталонного состава». Исследования глубоководных районов, часть I: океанографические исследовательские работы . 55 (1): 50–72. Bibcode : 2008DSRI...55...50M. doi : 10.1016/j.dsr.2007.10.001.
  7. ^ ab Nayar, Kishor G.; Sharqawy, Mostafa H.; Banchik, Leonardo D.; Lienhard V, John H. (июль 2016 г.). «Теплофизические свойства морской воды: обзор и новые корреляции, включающие зависимость от давления». Опреснение . 390 : 1–24. Bibcode : 2016Desal.390....1N. doi : 10.1016/j.desal.2016.02.024 . hdl : 1721.1/106794 .
  8. ^ ab "Теплофизические свойства морской воды". Кафедра машиностроения, Массачусетский технологический институт . Получено 24 февраля 2017 г.
  9. ^ Ариас, Пенсильвания, Н. Беллуэн, Э. Коппола, Р.Г. Джонс, Г. Криннер, Дж. Мароцке, В. Найк, М.Д. Палмер, Г.-К. Платтнер, Дж. Рогель, М. Рохас, Дж. Силманн, Т. Сторелвмо, П. В. Торн, Б. Тревин, К. Ачута Рао, Б. Адхикари, Р. П. Аллан, К. Армор, Г. Бала, Р. Барималала, С. Бергер, Дж. Канаделл, К. Кассу, А. Черчи, У. Коллинз, У. Д. Коллинз, С. Л. Коннорс, С. Корти, Ф. Круз, Ф. Дж. Дентенер, К. Деречински, А. Ди Лука, А. Дионг Нианг, Ф. Дж. Доблас-Рейес, А. Дозио, Х. Дувиль, Ф. Энгельбрехт, В. Айринг, Э. Фишер, П. Форстер, Б. Фокс-Кемпер, Дж. С. Фуглеведт, Дж. К. Файф и др., 2021: Техническое резюме, архивировано 21 Июль 2022 в Wayback Machine . В Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Вклад Рабочей группы I в Шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата Архивировано 9 августа 2021 в Wayback Machine [Masson-Delmotte, V., P . Чжай, А. Пирани, С. Л. Коннорс, К. Пеан, С. Бергер, Н. Код, И. Чен, Л. Гольдфарб, М. И. Гомис, М. Хуан, К. Лейтцелл, Э. Лонной, Дж. Б. Р. Мэтьюз, ТК Мейкок , Т. Уотерфилд, О. Йелекчи, Р. Ю и Б. Чжоу (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, стр. 33–144.
  10. ^ Терхаар, Йенс; Фрёлихер, Томас Л.; Йос, Фортунат (2023). «Закисление океана в сценариях стабилизации температуры, обусловленных выбросами: роль TCRE и парниковых газов, не являющихся CO2». Environmental Research Letters . 18 (2): 024033. Bibcode : 2023ERL....18b4033T. doi : 10.1088/1748-9326/acaf91 . ISSN  1748-9326. S2CID  255431338.
  11. ^ Эмерсон, Стивен; Хеджес, Джон (24 апреля 2008 г.). "Глава 4: Химия карбонатов". Химическая океанография и морской углеродный цикл (1-е изд.). Cambridge University Press. doi : 10.1017/cbo9780511793202. ISBN 978-0-521-83313-4.
  12. ^ Честер, Р.; Джикеллс, Тим (2012). "Глава 9: Питательные вещества, кислород, органический углерод и цикл углерода в морской воде". Морская геохимия (3-е изд.). Чичестер, Западный Сассекс, Великобритания: Wiley/Blackwell. ISBN 978-1-118-34909-0. OCLC  781078031.
  13. ^ Zeebe, RE и Wolf-Gladrow, D. (2001) CO 2 в морской воде: равновесие, кинетика, изотопы , Elsevier Science BV, Амстердам, Нидерланды ISBN 0-444-50946-1 
  14. ^ ab Gale, Thomson. "Ocean Chemical Processes" . Получено 2 декабря 2006 г.
  15. ^ abc Pinet, Paul R. (1996). Приглашение в океанографию . Сент-Пол: West Publishing Company. стр. 126, 134–135. ISBN 978-0-314-06339-7.
  16. ^ Хоган, К. Майкл (2010). "Кальций", ред. А. Йоргенсен, К. Кливленд. Энциклопедия Земли . Некоторые данные показывают возможность довольно регулярных соотношений элементов, поддерживаемых на поверхности океанов в явлении, известном как соотношение Редфилда . Национальный совет по науке и окружающей среде.
  17. ^ "Осмолярность морской воды - Биосфера - BNID 100802". bionumbers.hms.harvard.edu .
  18. ^ Тада, К.; Тада, М.; Майта, Й. (1998). «Растворенные свободные аминокислоты в прибрежной морской воде с использованием модифицированного флуориметрического метода» (PDF) . Журнал океанографии . 54 (4): 313–321. Bibcode :1998JOce...54..313T. doi :10.1007/BF02742615. S2CID  26231863. Архивировано из оригинала (PDF) 21 января 2021 г. . Получено 28 августа 2015 г. .
  19. ^ DOE (1994). "5" (PDF) . В AG Dickson; C. Goyet (ред.). Справочник методов анализа различных параметров системы углекислого газа в морской воде . 2. ORNL/CDIAC-74. Архивировано из оригинала (PDF) 25 мая 2011 г. . Получено 18 мая 2006 г. .
  20. ^ Jannasch, Holger W.; Jones, Galen E. (1959). «Бактериальные популяции в морской воде, определенные различными методами подсчета». Лимнология и океанография . 4 (2): 128–139. Bibcode :1959LimOc...4..128J. doi : 10.4319/lo.1959.4.2.0128 .
  21. ^ «Ocean Microbe Census Discovers Diverse World of Rare Bacteria» (Перепись микробов в океане открывает разнообразный мир редких бактерий). ScienceDaily . 2 сентября 2006 г. Получено 13 мая 2013 г.
  22. ^ Maeda, M.; Taga, N. (31 марта 1980 г.). «Алкалотолерантные и алкалофильные бактерии в морской воде». Серия «Прогресс морской экологии» . 2 : 105–108. Bibcode : 1980MEPS....2..105M. doi : 10.3354/meps002105 .
  23. ↑ Чунг, Луиза (31 июля 2006 г.). «Тысячи микробов в одном глотке». BBC News . Получено 13 мая 2013 г.
  24. ^ Лесли, Митчелл (5 октября 2000 г.). «Дело об исчезнувшем метане». ScienceNOW . Американская ассоциация содействия развитию науки. Архивировано из оригинала 26 мая 2013 г. Получено 13 мая 2013 г.
  25. ^ "Поиск антибиотиков будет сосредоточен на морском дне". BBC News . 14 февраля 2013 г. Получено 13 мая 2013 г.
  26. ^ Группа экспертов по радиоактивности в морской среде, Национальный исследовательский совет (США) (1971). Радиоактивность в морской среде - Национальные академии, 1971. Национальные академии. стр. 36. ISBN 9780309018654.
  27. ^ Хойл, Брайан Д.; Робинсон, Ричард. «Микробы в океане». Водная энциклопедия .
  28. ^ Sharqawy, Mostafa H.; Lienhard V, John H.; Zubair, Syed M. (апрель 2010 г.). «Термофизические свойства морской воды: обзор существующих корреляций и данных» (PDF) . Опреснение и очистка воды . 16 (1–3): 354–380. Bibcode :2010DWatT..16..354S. doi :10.5004/dwt.2010.1079. hdl : 1721.1/69157 . S2CID  93362418.
  29. ^ "Теплопроводность морской воды и ее концентратов" . Получено 17 октября 2010 г.
  30. ^ Стоу, Доррик (2004). Энциклопедия океанов . Oxford University Press. ISBN 978-0-19-860687-1.
  31. ^ Коуэн, Рон (5 октября 2011 г.). «Кометы занимают полюсное положение как водоносы». Nature . doi : 10.1038/news.2011.579 . Получено 10 сентября 2013 г. .
  32. ^ Doney, Scott C. (18 июня 2010 г.). «Растущее влияние человека на биогеохимию прибрежных и открытых океанов». Science . 328 (5985): 1512–1516. Bibcode :2010Sci...328.1512D. doi :10.1126/science.1185198. PMID  20558706. S2CID  8792396.
  33. ^ Doney, Scott C.; Fabry, Victoria J.; Feely, Richard A.; Kleypas, Joan A. (1 января 2009 г.). «Окисление океана: другая проблема CO2». Annual Review of Marine Science . 1 (1): 169–192. Bibcode : 2009ARMS....1..169D. doi : 10.1146/annurev.marine.010908.163834. PMID  21141034. S2CID  402398.
  34. ^ Вайшнав, Парт (2014). «Выбросы парниковых газов от международного транспорта». Вопросы науки и техники . 30 (2): 25–28. ISSN  0748-5492. JSTOR  43315842.
  35. ^ Иодиче, Паоло; Ланджелла, Джузеппе; Аморесано, Амедео (2017). «Численный подход к оценке загрязнения воздуха судовыми двигателями в режиме маневрирования и условиях переключения топлива». Энергия и окружающая среда . 28 (8): 827–845. Bibcode : 2017EnEnv..28..827I. doi : 10.1177/0958305X17734050. ISSN  0958-305X. JSTOR  90015687.
  36. ^ abc Бойко, Хьюго (1967). «Сельское хозяйство с соленой водой». Scientific American . 216 (3): 89–101. Bibcode : 1967SciAm.216c..89B. doi : 10.1038/scientificamerican0367-89. ISSN  0036-8733. JSTOR  24931436.
  37. ^ abc Гленн, Эдвард П.; Браун, Дж. Джед; О'Лири, Джеймс У. (1998). «Орошение сельскохозяйственных культур морской водой». Scientific American . 279 (2): 76–81. Bibcode :1998SciAm.279b..76G. doi :10.1038/scientificamerican0898-76. ISSN  0036-8733. JSTOR  26070601.
  38. ^ «Могут ли люди пить морскую воду?». Национальная океаническая служба ( NOAA ). 26 февраля 2021 г.
  39. ^ "29" (PDF) . Судовая медицина . Архивировано из оригинала (PDF) 22 июня 2007 . Получено 17 октября 2010 .
  40. ^ Этцион, З.; Ягил, Р. (1987). «Метаболические эффекты у крыс, пьющих увеличивающиеся концентрации морской воды». Comp Biochem Physiol A. 86 ( 1): 49–55. doi :10.1016/0300-9629(87)90275-1. PMID  2881655.
  41. ↑ Хейердал, Тор; Лайон, Ф. Х. (переводчик) (1950). Кон-Тики: через Тихий океан на плоту . Rand McNally & Company, Чикаго, Иллинойс.
  42. ^ Кинг, Дин (2004). Скелеты на Захаре: правдивая история выживания . Нью-Йорк: Back Bay Books. стр. 74. ISBN 978-0-316-15935-7.
  43. ^ «История медицинского использования морской воды в Британии в XVIII веке». drinkingseawater.com .
  44. ^ Мартин, Франциско (2020). "глава 12: Медицинское использование морской воды в Никарагуа". Питьевая морская вода . Ф. Мартин. ISBN 979-8666741658.
  45. ^ "Медицинское использование морской воды в Никарагуа". drinkingseawater.com .
  46. ^ Риппон, ПМ, Коммандер, РН (1998). Эволюция инженерии в Королевском флоте . Том 1: 1827–1939. Spellmount. стр. 78–79. ISBN 978-0-946771-55-4.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  47. ^ ab Бейкер, Тревор. «Приготовление пищи с использованием морской воды — лучший ли это способ приправить еду?» Guardian , 21 апреля 2015 г.
  48. ^ Деннис, Джерри (23 сентября 2014 г.). Птица в водопаде: исследование чудес воды. Diversion Books. ISBN 9781940941547.
  49. ^ 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 .
  50. ^ Кэмпбелл, Кит. «В морской воде содержится более 40 минералов и металлов, их добыча, вероятно, увеличится в будущем». Mining Weekly . Получено 8 февраля 2023 г.
  51. ^ «Мировая бромная промышленность и ее перспективы» (PDF) .
  52. ^ Уго Барди (2008). «Добыча полезных ископаемых в океанах: можем ли мы извлекать минералы из морской воды?». theoildrum.com . Получено 8 февраля 2023 г.
  53. ^ «Возможность извлечения урана из морской воды».
  54. ^ «Экономически эффективный метод извлечения урана из морской воды обещает безграничную ядерную энергетику». 14 июня 2018 г.
  55. ^ abcd Левин, Лиза А. (2019). «УСТОЙЧИВОСТЬ В ГЛУБОКОЙ ВОДЕ: Проблемы изменения климата, антропогенного давления и сохранения биоразнообразия». Океанография . 32 (2): 170–180. doi :10.5670/oceanog.2019.224. ISSN  1042-8275. JSTOR  26651193.
  56. ^ ab Santos, Eleonora (16 апреля 2024 г.). «Инновационные решения для прибрежной и морской инфраструктуры при добыче морской воды: повышение эффективности и экологических показателей». Опреснение . 575 : 117282. Bibcode : 2024Desal.57517282S. doi : 10.1016/j.desal.2023.117282. ISSN  0011-9164.
  57. ^ Аяз, Мухаммад; Намази, МА; 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. Bibcode : 2022Desal.54016022A. doi : 10.1016/j.desal.2022.116022. ISSN  0011-9164.
  58. ^ "ASTM D1141-98(2013)". ASTM . Получено 17 августа 2013 г. .
  59. ^ abcdefghi Николь, Стивен; Боуи, Эндрю; Джарман, Саймон; Ланнузель, Дельфина; Майнерс, Клаус М; Ван дер Мерве, Пир (13 мая 2010 г.). «Удобрение Южного океана железом усатыми китами и антарктическим крилем». Рыба и рыболовство . 11 (2): 203–209. Bibcode : 2010AqFF...11..203N. doi : 10.1111/j.1467-2979.2010.00356.x. ISSN  1467-2960.
  60. ^ Маккарти, Ребекка (2020). «Глубоководный ажиотаж: вокруг ценных металлов на дне океана кружат спекулянты». The Baffler (54): 114–124. ISSN  1059-9789. JSTOR  26975674.
  61. ^ Барди, Уго (апрель 2010 г.). «Извлечение минералов из морской воды: энергетический анализ». Устойчивость . 2 (4): 980–992. doi : 10.3390/su2040980 . hdl : 2158/779042 . ISSN  2071-1050.

Внешние ссылки

Послушайте эту статью ( 19 минут )
Разговорный значок Википедии
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 16 августа 2014 года и не отражает последующие правки. (2014-08-16)
( Аудиопомощь  · Больше устных статей )

Таблицы