Havsvatten

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 14 september 2022; kontroller kräver 2 redigeringar .

Havsvatten  är vattnet i haven och haven . Salthalten i världshavet är i genomsnitt 3,47 % (34,7 ‰ ), med fluktuationer från 3,4 till 3,6 % (34–36‰). Det betyder att cirka 35 gram salter (främst natriumklorid ) löses i varje liter havsvatten. Detta motsvarar 0,6 mol / liter (förutsatt att allt salt är NaCl , vilket faktiskt inte är fallet) [1] .

Havsvattens egenskaper

Salthalt

Salthalt är en av de viktigaste egenskaperna hos vattenmassor. Det påverkar bildandet av havsströmmar och distributionen av marina organismer, eftersom många av dem är mycket känsliga för dess förändringar. Som ett resultat beror den biologiska produktiviteten i haven och oceanerna på salthalten .

Salthalt av havsvatten (S ‰) definieras som den totala massan (i gram) av alla fasta ämnen lösta i 1 kilo havsvatten, efter att dessa ämnen torkats till konstant massa vid 480 ° C, är organiska föreningar fullständigt mineraliserade, bromider och jodider ersätts ekvivalent massa av klorider , och karbonater omvandlas till oxider. Det resulterande värdet är något mindre än den initiala salthalten i vatten [2] .

I haven är vattnets salthalt nästan universellt nära 3,5 %, och i haven kan den variera avsevärt. Minst salthalt är vattnet i Finska viken och norra delen av Bottenviken som är en del av Östersjön . Det mest salta är vattnet i Röda havet och den östra delen av Medelhavet . Saltsjöar, som Döda havet , kan ha betydligt högre saltnivåer.

Havsvatten är lätt alkaliskt, dess pH- värde (pH) varierar från 7,5 till 8,4. Den relativt höga pH-stabiliteten är förknippad med närvaron av ett karbonatbuffertsystem [ 3] [4] [komm. 1] . Boratsystemet är något mindre viktigt för att upprätthålla pH [5] . pH-värdet är högst vid havsytan och minskar något med djupet. I avsaltade områden kan pH-värdet sjunka till neutralt och till och med svagt surt [6] .

Kemiska grundämnen (i massa)
Element Procent Element Procentsats
Syre 85,7 Svavel 0,0885
Väte 10.8 Kalcium 0,04
Klor 1.9 Kalium 0,0380
Natrium 1,05 Brom 0,0065
Magnesium 0,1350 Kol 0,0026
Allmän molar sammansättning av havsvatten [7]
Komponent Koncentration (mol/kg)
H2O _ _ 53,6
Cl- _ 0,546
Na + 0,469
Mg2 + 0,0528
SO 4 2- 0,0283
Ca2 + 0,0103
K + 0,0102
C 0,00206
Br- _ 0,000844
B 0,000416
Sr2 + 0,000091
F- _ 0,000068
Au 3+ 0,00000000002

Näringsämnen

Biogena element är väsentliga för levande organismer. Dessa inkluderar fosfor , kväve (i oorganiska föreningar) och (för vissa organismer) kisel . En viktig roll spelas av metaller som finns i spårmängder [8] .

Innehållet av näringsämnen i havsvatten är inte konstant och varierar beroende på plats, djup och tidpunkt för provtagningen. Vanligtvis är deras innehåll minimalt nära ytan och ökar med djupet upp till 1000-1500 meter, där det når ett maximum, och minskar sedan gradvis igen. Fosfathalten kan stiga kraftigt nära havsbotten [9] .

Under uppvallningen stiger vattnet upp till ytan och tar med sig sina näringsämnen dit.

Upplösta gaser

Vid kontakt med atmosfären utbyter havsvatten med luften de gaser som det innehåller: syre, kväve och koldioxid. Samma gaser kommer in i havsvattnet som ett resultat av kemiska och biologiska processer som sker i havet. Vissa gaser förs in i havet med flodvatten.

Mängden gaser lösta i havsvatten beror på deras löslighet och på partialtrycket i luften. När temperaturen stiger minskar gasernas löslighet och följaktligen deras innehåll i havsvatten.

Förhållandet mellan löst syre och kväve i havsvatten skiljer sig från förhållandet i atmosfären. På grund av den bättre lösligheten av syre är dess koncentration i vatten relativt högre, dess förhållande med kväve är 1:2 [10] .

Under anaeroba förhållanden kan svavelväte ansamlas i vatten  - till exempel i Svarta havet på mer än 200 meters djup.

Fysiska egenskaper

Havsvattnets densitet varierar från 1020 till 1030 kg/m³ och beror på temperatur och salthalt. Vid en salthalt som överstiger 24 ‰ blir temperaturen för maximal densitet under fryspunkten [11]  - vid kylning drar havsvattnet alltid ihop sig och dess densitet ökar [komm. 2] .

Ljudhastigheten i havsvatten är cirka 1500 m/s.

Jämförande egenskaper hos havsvatten med en salthalt på 35 ‰ och rent vatten: [1]
Egenskaper Havsvatten Rent vatten
Densitet vid 25 °C, g/ cm3 : 1,02412 0,9971
Viskositet vid 25 °C, millipoise : 9.02 8,90
Ångtryck vid 20 °C, mm. rt. st.: 17.35 17.54
Maximal densitetstemperatur, °C: -3,52
(underkyld vätska)		 +3,98 [1]
Fryspunkt, °C: -1,91 0,00
Ytspänning vid 25 °C, dyn/cm: 72,74 71,97
Ljudhastighet vid 0 °C, m/s: 1450 1407
Specifik värmekapacitet vid 7,5 °C, J/(g °C): 3,898 4,182

Geokemisk förklaring

Den vetenskapliga förklaringen till utseendet av saltvatten i havet lades av Edmund Halleys arbete 1715 . Han föreslog att salt och andra mineraler tvättades ut ur jorden och fördes till havet av floder. När de nådde havet fanns salterna kvar och koncentrerades gradvis. Halley märkte att de flesta sjöar som inte har en vattenförbindelse med haven har saltvatten.

Halleys teori är delvis korrekt. Utöver detta bör det nämnas att natriumföreningar tvättades ut från havens botten i de tidiga stadierna av deras bildande. Närvaron av ett annat saltelement, klor, förklaras av dess frisättning (som väteklorid ) från jordens inre under vulkanutbrott . Natrium- och kloratomer blev gradvis huvudkomponenterna i saltsammansättningen av havsvatten.

Applikation

För att dricka

Havsvatten kan drickas efter avsaltning .

Naturligt havsvatten är olämpligt för konstant drickande på grund av det höga innehållet av salter och mineraler i det, vars avlägsnande från kroppen kräver mer vatten än den mängd som dricks. Så en liter havsvatten innehåller cirka 35 gram salt och, givet att en person konsumerar cirka 2 liter per dag, blir det totala saltintaget 70 gram. Människokroppen kan bara klara av 20 gram salt per dag och dess överdos kommer för det första att leda till en stor belastning på njurarna , och för det andra måste överskottssaltet lösas i sötvatten, vilket måste tas från kroppens vävnader, vilket kommer att leda till dess uttorkning, gradvis misslyckande av alla vitala system i kroppen och död.

Begränsad drickbarhet

På 1950-talet bevisade den franske läkaren och resenären Alain Bombard experimentellt att havsvatten kan drickas utan att skada hälsan i små mängder (cirka 0,7 liter per dag) i 5-7 dagar [12] .

Avsaltat havsvatten, salthalt 3-4 gånger lägre än oceanisk (inte mer än 8-11 ppm), i vissa vikar, laguner , flodmynningar , där stora floder flyter, i sådana hav som Azov, Östersjön, Kaspiska havet, är mycket mindre skadligt än oceaniska, och kan användas lite i taget för att dricka och överleva i nödsituationer. Detsamma uppnås om havsvatten späds ut med färskvatten åtminstone i förhållandet: 2 delar havsvatten till 3 delar sötvatten.

För gruvdrift

Nästan alla kemiska grundämnen finns i havsvatten. Nästan hälften av världens magnesiumproduktion kommer från havsvatten . I USA erhålls cirka 40 tusen ton brom per år från havsvatten [13] . Möjligheten att utvinna uran ur havsvatten övervägs [14] .

För hygieniska ändamål

I Hong Kong används havsvatten i stor utsträckning i toalettspolningssystem . Mer än 90 % av dem använder havsvatten för spolning för att spara färskvatten. Denna praxis började på 1960- och 1970-talen, när färskvattenproduktion blev svår för invånarna i den tidigare brittiska kolonin.

Se även

Anteckningar

Kommentarer
  1. ↑ Schema för havskarbonatsystemet (enligt R. Zeebe, 2001) [4] : ​​B. Havsvatten i jämvikt med atmosfären vid en salthalt på 35 ‰ och en temperatur på 25 ° C har ett pH på 8,1. Förhållandet mellan former av oorganiskt löst kol i detta fall:
  2. ↑ till skillnad från sötvatten, som har en maximal densitet vid 4 °C.
Källor
  1. ↑ 1 2 3 Horn, 1972 , sid. 51.
  2. ↑ Riktlinjer för kemisk analys av havsvatten (RD. 52.10.243-92). - St Petersburg. : Hydrometeostat, 1993. - S. 7. - 262 sid.
  3. ↑ Horn, 1972 , sid. 160.
  4. ↑ 12 Zeebe et al, 2001 , sid. 3.
  5. ↑ Zeebe et al, 2001 , sid. åtta.
  6. ↑ Horn, 1972 , sid. 139.
  7. ↑ Kapitel 5 - Fysiska och termodynamiska data (nedlänk) . Hämtad 23 augusti 2006. Arkiverad från originalet 25 maj 2011. 
  8. ↑ Grasshoff et al, 1999 , sid. 159.
  9. ↑ Grasshoff et al, 1999 , sid. 160.
  10. ↑ Smirnov et al., 1988 , sid. 37.
  11. ↑ Weil, 1977 , sid. 89-90.
  12. ↑ Alain Bombard. Överbord efter behag. — M .: Alpina Publisher , 2014. — 234 sid. — ISBN 978-5-9614-4794-1 .
  13. ↑ RÅKRIS OCH PROBLEM MED METALLPRODUKTION FRÅN SJÖVATTEN . Hämtad 10 juni 2020. Arkiverad från originalet 24 februari 2020.
  14. ↑ Utsikter för uran som en pålitlig energikälla . Hämtad 10 juni 2020. Arkiverad från originalet 10 juni 2020.

Litteratur

  • Horn R. Marine Chemistry (Vattnets struktur och hydrosfärens kemi). - Moskva: Mir, 1972. - (Geovetenskap).
  • Riktlinjer för kemisk analys av havsvatten (RD52.10.243-293) / S. G. Oradovsky. - S.-Pb: "Hydrometeoizdat", 1993. - (Vägledande dokument).
  • Zeebe RE, Wolf-Gladrow D. CO 2 i havsvatten: jämvikt, kinetik, isotoper . - Elsevier Science BV, 2001. - S. 346. - (Elsevier Oceanography Series). — ISBN 0 444 50579 2 . — ISBN 9780080529226 .
  • Grasshoff K., Kremling K., Ehrhardt M. Metoder för havsvattenanalys . - Tredje, helt reviderad och utökad upplaga. - WILEY-VCH, 1999. - ISBN 3-527-29589-5 .
  • Smirnov G.N., Kurlovich E.V., Vitreshko I.A., Malgina I.A. Hydrologi och hydrauliska strukturer: Proc. för universitet på special "Vattenförsörjning och avlopp" / red. G.N. Smirnova. - Högre. skola - M. , 1988. - 472 sid. — 10 000 exemplar.
  • Weil P. Populär Oceanografi = Oceanografi. En introduktion till den marina miljön av Peter K. Weyl / Per. från engelska. G.I. Baranova, V.V. Panova, A.O. Speicher. Ed. A.F. Treshnikov. - L . : "Hydrometeoizdat", 1977. - 504 med illustrationer. Med. — 50 000 exemplar.

Länkar

 Oceanografiska instrument och utrustning
Enheter
Utrustning
se även