Морска вода

Морска вода или солена вода — вода од море или океан. Во просек, морската вода во светските океани има соленост од околу 3,5% (35 g/l, 35 ppt, 600 mM). Ова значи дека секој килограм (околу еден литар по волумен) морска вода има приближно 35 грама растворени соли (претежно натриум и хлорид ( ) јони). Просечната густина на површината е 1.025 kg/l. Морската вода е погуста и од свежата и од чистата вода (густина 1,0 kg/l на ) бидејќи растворените соли ја зголемуваат масата за поголем дел од волуменот. За споредба, повеќето човечки физиолошки нивоа на сол се приближно една четвртина од ова, на пример крвта е 9 g/l (0,9% w/v). Точката на замрзнување на морската вода се намалува како што се зголемува концентрацијата на сол. При типична соленост, замрзнува на околу . Најстудената морска вода сè уште во течна состојба била забележана во 2010 година, во поток под ледникот на Антарктикот: измерената температура била . PH на морската вода обично е ограничен на опсег помеѓу 7,5 и 8,4. Сепак, не постои универзално прифатена референтна рН-скала за морската вода и разликата помеѓу мерењата врз основа на различни референтни скали може да биде до 0,14 единици.
1 Геохемија
1.1 Соленост
Иако огромното мнозинство на морската вода има соленост помеѓу 31 g/kg и 38 g/kg, што е 3,1-3,8%, морската вода не е рамномерно солена низ целиот свет. Онаму каде што се меша со слатководно истекување од устието на реките, во близина на ледниците што се топат или огромни количини на врнежи (на пр. Монсун), морската вода може да биде значително помалку солена. Најсоленото отворено море е Црвеното Море, каде што високите стапки на испарување, ниските врнежи и слабото истекување на реките и ограничената циркулација резултираат со невообичаено солена вода. Соленоста во изолираните водни тела може да биде значително поголема - околу десет пати поголема во случајот со Мртвото Море. Историски гледано, неколку скали на соленоста биле користени за приближување на апсолутната соленост на морската вода. Популарна скала била „''Практична скала на соленост''“ каде што соленоста се мери во „''практични единици за соленост'' (ПЕС)“. Сегашниот стандард за соленост е скалата „''Референтна соленост''“ со соленоста изразена во единици „g/kg“.
1.2 Термофизички својства
Густината на површинската морска вода се движи од околу 1020 до 1029 kg/m<sup>3</sup>, во зависност од температурата и соленоста. На температура од 25 °C, соленост од 35 g/kg и 1 атм притисок, густината на морската вода е 1023,6 kg/m<sup>3</sup> . Длабоко во океанот, под висок притисок, морската вода може да достигне густина од 1050 kg/m<sup>3</sup> или повеќе. Густината на морската вода исто така се менува со соленоста. Саламура генерирана од постројки за бигор од морска вода може да има соленост до 120 g/kg. Густината на типична морска вода саламура од 120 g/kg соленост на 25 °C, а атмосферскиот притисок е 1088 kg/m<sup>3</sup> . PH на морската вода е ограничена на опсегот од 7,5 до 8,4. Брзината на звукот во морската вода е околу 1.500 m/s (додека брзината на звукот е обично околу 330 m/s во воздухот при притисок од приближно 101,3 kPa, 1 атмосфера) и варира во зависност од температурата на водата, соленоста и притисокот. Топлинската спроводливост на морската вода е 0,6 W/mK на 25 °C и соленост од 35 g/kg. Топлинската спроводливост се намалува со зголемување на соленоста и се зголемува со зголемување на температурата.
2 Хемиски состав
Морската вода содржи повеќе растворени јони од сите видови слатка вода. Сепак, односот на растворени материи драматично се разликува. На пример, иако морската вода содржи околу 2,8 пати повеќе бикарбонати од речната вода, процентот на бикарбонат во морската вода како сооднос на сите растворени јони е далеку помал отколку во речната вода. Бикарбонатните јони сочинуваат 48% од растворените во речните води, но само 0,14% за морската вода. Разликите како овие се должат на различните времиња на престој на растворените материи во морската вода; натриумот и хлоридот имаат многу долго време на престој, додека калциумот (витален за формирање на карбонат) има тенденција да се таложи многу побрзо. Најмногу растворени јони во морската вода се натриум, хлорид, магнезиум, сулфат и калциум. Неговата осмоларност е околу 1000 mOsm/l.
Пронајдени се мали количини на други супстанции, вклучително и аминокиселини во концентрации до 2 микрограми азотни атоми на литар, за кои се смета дека одиграле клучна улога во потеклото на животот.
+Елементарен состав на морска вода (, Елеме<sup data-ve- >&#x5B; ''Потребен е цитат'' &#x5D;</sup>нт, Процент по маса
Кислород, 85,84
Водород, 10,82
Хлор, 1.94
Натриум, 1.08
Магнезиум, 0,1292
Сулфур, 0,091
Калциум, 0,04
Калиум, 0,04
Бром, 0,0067
Јаглерод, 0,0028
+ Вкупен моларен состав на морската вода (
Компонента, Концентрација (mol/kg)
53.6
0.546
0.469
0.0528
0.0282
0.0103
0.0102
C<sub>T</sub>, 0.00206
0.000844
B<sub>T</sub>, 0.000416
0.000091
0.000068
3 Микробиолошки компоненти
Истражувањето во 1957 година од страна на Институтот за океанографија Скрипс земало примероци од вода и на пелагични и неритички локации во Тихиот Океан. Биле користени директни микроскопски податоци. Во 1990-тите, подобрените техники за откривање и идентификација на микробите со испитување на само мали делови од ДНК, им овозможило на истражувачите кои учествувале во Пописот на морскиот живот да идентификуваат илјадници претходно непознати микроби кои обично се присутни само во мал број. Ова открило многу поголема разновидност отколку што претходно се сомневало, така што еден литар морска вода може да собере повеќе од 20.000 видови. Мичел Согин од Морската биолошка лабораторија смета дека „''бројот на различни видови бактерии во океаните може да затемни од пет до 10 милиони''“.
Бактериите се наоѓаат на сите длабочини во водениот столб, како и во седиментите, некои се аеробни, други анаеробни. Повеќето од нив слободно пливаат, но некои постојат како симбиони во други организми - примери за тоа се биолуминисцентни бактерии. Цијанобактериите одиграле важна улога во еволуцијата на океанските процеси, овозможувајќи развој на строматолити и кислород во атмосферата.
Некои бактерии комуницираат со дијатоми и формираат критична врска во циклусот на силициум во океанот. Еден анаеробен вид, ''Thiomargarita namibiensis'', игра важна улога во распаѓањето на ерупциите на сулфурводород од дијатомејски седименти кај брегот на Намибија и генериран од високите стапки на раст на фитопланктонот во зоната на издигнување на Бенгуела, што на крајот паѓа на морското дно.
Археја слична на бактерии ги изненадило морските микробиолози со нивниот опстанок и просперитет во екстремни средини, како што се хидротермалните отвори на дното на океанот. Алкалотолерантни морски бактерии како ''Псевдомонас'' и ''Вибрион'' преживуваат во pH опсег од 7,3 до 10,6, додека некои видови ќе растат само на pH од 10 до 10,6. Археите постојат и во пелагичните води и може да сочинуваат дури половина од биомасата на океанот, што очигледно игра важна улога во океанските процеси. Во 2000 година, седиментите од океанското дно откриле вид на археја што го разградува метанот, важен гас со ефект на стаклена градина и главен придонесувач за атмосферското затоплување. Некои бактерии ги разградуваат карпите на морското дно, што влијае на хемијата на морската вода. Излевањето нафта и истекувањето кое содржи човечка канализација и хемиски загадувачи имаат изразен ефект врз микробниот живот во близина, како и засолниште на патогени и токсини кои влијаат на сите форми на морски живот. Протистите динофлагелати може во одредени периоди да претрпат популациони експлозии наречени црвени плими, често по загадување предизвикано од човекот. Процесот може да произведе метаболити познати како биотоксини, кои се движат по океанскиот синџир на исхрана, расипувајќи ги животните од повисок ред.
''Pandoravirus salinus'', вид на многу голем вирус, со геном многу поголем од кој било друг вид вирус, бил откриен во 2013 година. Како и другите многу големи вируси ''Мимивирус'' и ''Мегавирус'', ''Пандоравирусот'' ги инфицира амебите, но неговиот геном, кој содржи 1,9 до 2,5 мегабази на ДНК, е двојно поголем од оној на ''Мегавирусот'' и многу се разликува од другите големи вируси по изгледот и структурата на геномот.
Во 2013 година, истражувачите од Универзитетот во Абердин објавиле дека започнуваат лов за неоткриени хемикалии во организми кои еволуирале во длабоки морски ровови, надевајќи се дека ќе ја пронајдат „''следната генерација''“ антибиотици, очекувајќи „''антибиотска апокалипса''“ со недостаток на нова инфекција - борба против дрогата. Истражувањето финансирано од ЕУ требало да започне во ровот Атакама, а потоа да продолжи со пребарување на ровови во близина на Нов Зеланд и Антарктикот.
Океанот има долга историја на одлагање на човечки отпад, со претпоставка дека неговата огромна големина го прави способен да го апсорбира и разредува целиот штетен материјал. Иако ова може да биде точно во мал обем, големите количества на отпадни води кои рутински се фрлаат оштетле многу крајбрежни екосистеми и ги направиле опасни по живот. Во такви води се појавуваат патогени вируси и бактерии, како што се ''Escherichia coli'', ''Vibrio cholerae'', предизвикувачи на колера, хепатит А, хепатит Е и детска парализа.
4 Потекло и историја
Се сметало дека водата во морето доаѓа од вулканите на Земјата, почнувајќи од пред 4 милијарди години, ослободени со дегасирање од стопена карпа. Поновата работа сугерира дека голем дел од водата на Земјата може да потекнува од комети.
Научните теории зад потеклото на морската сол започнале со Сер Едмонд Хали во 1715 година, кој предложил дека солта и другите минерали се носат во морето од реките откако врнежите ја измиле од земјата. Кога стигнале до океанот, овие соли се концентрирале бидејќи со текот на времето пристигнувала повеќе сол (види Хидролошки циклус). Хали забележал дека повеќето езера кои немаат излези од океанот (како што се Мртвото Море и Каспиското Море), имаат висока содржина на сол. Хали го нарекол овој процес „''континентално атмосферско влијание''“.
Теоријата на Хали била делумно точна. Покрај тоа, натриумот се исцедил од дното на океанот кога се формирал океанот. Присуството на другиот доминантен јон на солта, хлоридот, е резултат на испуштање на хлорид (како хлороводородна киселина) со други гасови од внатрешноста на Земјата преку вулкани и хидротермални отвори. Јоните на натриум и хлорид последователно станале најзастапените состојки на морската сол.
Соленоста на океаните е стабилна со милијарди години, најверојатно како последица на хемиски/ тектонски систем кој отстранува онолку сол колку што се наталожува; на пример, мијалниците за натриум и хлорид вклучуваат наслаги на испарување, закопување со пори на вода и реакции со базалти на морското дно.
5 Човечки влијанија
Климатските промени, зголемените нивоа на јаглерод диоксид во атмосферата на Земјата, вишокот хранливи материи и загадувањето во многу форми ја менуваат глобалната океанска геохемија. Стапките на промени за некои аспекти значително ги надминуваат оние во историскиот и неодамнешниот геолошки запис. Главните трендови вклучуваат зголемена киселост, намален подземен кислород и во блиските и пелагичните води, зголемување на нивото на крајбрежниот азот и широко распространето зголемување на живата и постојаните органски загадувачи. Повеќето од овие пертурбации се поврзани директно или индиректно со согорувањето на човечките фосилни горива, ѓубривото и индустриската активност. Се предвидува дека концентрациите ќе растат во наредните децении, со негативни влијанија врз биотата на океаните и другите морски ресурси.
Една од највпечатливите одлики на ова е закиселувањето на океаните, што произлегува од зголеменото навлегување на CO<sub>2</sub> од океаните поврзано со повисока атмосферска концентрација на CO<sub>2</sub> и повисоки температури, бидејќи сериозно ги погодува коралните гребени, мекотелите, ехинодермите и раковите.
6 Човечка потрошувачка
Случајното консумирање мали количини чиста морска вода не е штетно, особено ако морската вода се зема заедно со поголема количина свежа вода. Сепак, пиењето морска вода за одржување на хидратацијата е контрапродуктивно; мора да се излачи повеќе вода за да се елиминира солта (преку урина) отколку количината на вода добиена од самата морска вода. Во нормални околности, би се сметало дека не е препорачливо да се консумираат големи количини нефилтрирана морска вода.
Бубрежниот систем активно ги регулира нивоата на натриум и хлорид во крвта во многу тесен опсег околу 9 g/L (0,9% по тежина).
Во повеќето отворени води, концентрациите варираат околу типичните вредности од околу 3,5%, многу повисоки отколку што телото може да толерира и најмногу над она што бубрегот може да го обработи. Поентата што често се занемарува во тврдењата дека бубрезите може да излачуваат NaCl во балтичките концентрации од 2% (во аргументите за спротивното) е дека цревата не може да апсорбира вода во такви концентрации, така што нема корист од пиењето таква вода. Пиењето морска вода привремено ја зголемува концентрацијата на NaCl во крвта. Ова му сигнализира на бубрегот да лачи натриум, но концентрацијата на натриум во морската вода е над максималната способност на бубрезите да се концентрира. На крајот, концентрацијата на натриум во крвта се зголемува до токсични нивоа, отстранувајќи ја водата од клетките и попречувајќи ја спроводливоста на нервите, што на крајот предизвикува фатален напад и срцева аритмија.
Прирачниците за преживување постојано советуваат да не се пие морска вода. Во резимето на 163 патувања со сплавови, ризикот од смрт е проценет на 39% за оние кои пиеле морска вода, во споредба со 3% за оние кои не пиеле. Ефектот од внесот на морска вода врз стаорците ги потврдило негативните ефекти од пиењето морска вода кога се дехидрирани.
Искушението да се напие морска вода било најголемо за морнарите кои ги потрошиле резервите на свежа вода и не можеле да соберат доволно за пиење. Оваа фрустрација била славно опишана со реплика од ''Песната на стариот морнар'' на Семјуел Тејлор Колриџ:
:::''„Вода, вода, насекаде,И сите штици навистина се намалија;Вода, вода, насекаде,Ниту капка за пиење“.''
Иако луѓето не можат да преживеат на морска вода, некои луѓе тврдат дека до две шолји дневно, помешани со свежа вода во сооднос 2:3, не предизвикуваат никаков лош ефект. Францускиот лекар Ален Бомбард преживеал премин преку океанот со мал гумен чамец користејќи главно сурово месо од риба, кое содржи околу 40 проценти вода (како и повеќето живи ткива), како и мали количини морска вода и други резерви собрани од океанот. Неговите наоди биле оспорени, но алтернативно објаснување не било дадено. Во неговата книга од 1948 година, ''Кон-Тики'', Тор Хејердал пријавил дека пиел морска вода помешана со свежа во сооднос 2:3 за време на експедицијата во 1947 година. Неколку години подоцна, друг авантурист, Вилијам Вилис, тврдел дека пиел две чаши морска вода и една шолја свежо дневно во текот на 70 дена без лошо влијание кога изгубил дел од снабдувањето со вода.
Во текот на 18 век, Ричард Расел се залагал за медицинска употреба на оваа практика во Англија, а Рене Квинтон го проширил застапувањето на оваа практика во други земји, особено Франција, во 20 век. Во моментов, тоа е широко практикувано во Никарагва и други земји, наводно искористувајќи ги предностите на најновите медицински откритија.
Повеќето океански пловни објекти отсолуваат вода за пиење од морската вода користејќи процеси како што се вакумска дестилација или повеќестепена блиска дестилација во испарувач или, во поново време, обратна осмоза. Овие енергетски интензивни процеси обично не биле достапни за време на добата на едрата. Поголеми едрени воени бродови со големи посади, како што е Нелсоновиот ''HMS Victory'', биле опремени со апарати за дестилирање во нивните галии . Животните како што се рибите, китовите, морските желки и морските птици, како што се пингвините и албатросите, се приспособиле да живеат во високо солено живеалиште. На пример, морските желки и морските водни крокодили го отстрануваат вишокот сол од нивните тела преку нивните солзни канали.
7 Екстракција на минерали
Минералите се извлекуваат од морската вода уште од античко време. Во моментов четирите најконцентрирани метали - Na, Mg, Ca и K - комерцијално се извлекуваат од морската вода. Во текот на 2015 година во САД 63% од производството на магнезиум доаѓа од морска вода. Бромот се произведува и од морската вода во Кина и Јапонија. Екстракцијата на литиум од морската вода била испробана во 1970-тите, но тестовите набрзо биле напуштени. Идејата за екстракција на ураниум од морската вода се разгледувала барем од 1960-тите, но само неколку грама ураниум биле извадени во Јапонија кон крајот на 1990-тите.
8 Стандард
ASTM International има меѓународен стандард за вештачка морска вода: ASTM D1141-98 (Оригинален стандард ASTM D1141-52). Се користи во многу истражувачки лаборатории за испробување како репродуктивно решение за морска вода, како што се тестови за корозија, контаминација на нафта и проценка на детергентност.