Agua de mar
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El agua de mar es el agua de un mar o el océano . En promedio, el agua de mar en los océanos del mundo tiene una salinidad de aproximadamente 3,5% (35 g / L, o 599 mM). Esto significa que cada kilogramo (aproximadamente un l mediante volumen) de agua de mar tiene aproximadamente 35 gramos (1,2 oz) de sales disueltas (predominantemente de sodio (Na +) y cloruro (Cl -) iones ). La densidad media en la superficie es 1.025 g / ml. El agua de mar es más densa que ambos el agua dulce y el agua pura (densidad de 1,0 g / ml @ 4 ° C (39 ° F)), ya que las sales disueltas añaden masa sin contribuir significativamente al volumen. El punto de congelación del agua de mar disminuye a medida que aumenta la concentración de sal. En la salinidad típica se congela a aproximadamente -2 ° C (28 ° F). El agua de mar más fría jamás registrada (en estado líquido) fue en 2010, en un arroyo bajo una Glaciar de la Antártida, y midió -2.6 ° C (27.3 ° F).
Geoquímica
La conductividad térmica del agua de mar es de 0,6 W / mK a 25 ° C y una salinidad de 35 g / kg. La conductividad térmica disminuye con el aumento de la salinidad y aumenta al aumentar la temperatura.
Salinidad
Aunque la gran mayoría del agua de mar tiene una salinidad de entre 3,1% y 3,8%, de agua de mar no es solución salina de manera uniforme en todo el mundo. ¿Dónde se produce la mezcla con el escurrimiento de agua dulce de las bocas de los ríos o glaciares que se derriten cerca, agua de mar puede ser sustancialmente menor salinidad. El mar abierto más salino es el Mar Rojo , donde las altas tasas de evaporación, bajo precipitación y el flujo del río, y el resultado de la circulación confinada en agua inusualmente salado. La salinidad en los órganos aislados de agua (por ejemplo, el Mar Muerto ) puede ser considerablemente mayor aún.
La densidad de los rangos de superficie de agua de mar de aproximadamente 1,020 a 1,029 kg · m -3, dependiendo de la temperatura y la salinidad. En lo profundo del océano, bajo alta presión, el agua de mar puede alcanzar una densidad de 1050 kg · m-3 o superior. Agua de mar pH se limita a la gama de 7.5 a 8.4. La velocidad del sonido en el agua de mar es de unos 1.500 m / s, y varía con la temperatura del agua, salinidad y presión.
| Elemento | Por ciento | Elemento | Por ciento |
|---|---|---|---|
| Oxígeno | 85.84 | Azufre | 0,091 |
| Hidrógeno | 10.82 | Calcio | 0.04 |
| Cloruro | 1.94 | Potasio | 0.04 |
| Sodio | 1.08 | Bromo | 0.0067 |
| Magnesio | 0.1292 | Carbono | 0.0028 |
Los impactos humanos
El cambio climático , el aumento de la atmósfera de dióxido de carbono , el exceso de nutrientes, y la contaminación de muchas formas están alterando la geoquímica oceánica global. Las tasas de cambio para algunos aspectos son muy superiores a los del registro geológico histórico y reciente. Principales tendencias incluyen una creciente acidez, la reducción del subsuelo oxígeno en tanto cerca de la costa y las aguas pelágicas, el aumento de los niveles de nitrógeno costeras, y aumentos generalizados de mercurio y contaminantes orgánicos persistentes. La mayoría de estas perturbaciones están vinculados directa o indirectamente a la combustión de combustibles fósiles humana, el uso de fertilizantes, y la actividad industrial. Las concentraciones se proyecta un crecimiento en las próximas décadas, con impactos negativos sobre la biota del océano y otros recursos marinos.
Diferencias en la composición de agua dulce
El agua de mar contiene más disueltos iones que todos los tipos de agua dulce. Sin embargo, las proporciones de solutos difieren dramáticamente. Por ejemplo, aunque el agua de mar contiene alrededor de 2,8 veces más bicarbonato de agua del río basa en molaridad, el porcentaje de bicarbonato en el agua de mar como una relación de todos disueltos iones es mucho menor que en agua de río. Los iones de bicarbonato también constituyen el 48% de los solutos del agua del río, pero sólo el 0,14% de todos los iones del agua de mar. Diferencias como éstas se deben a la Varying tiempos de residencia de los solutos de agua de mar; de sodio y cloro tienen tiempos de residencia muy largos, mientras que el calcio (vital para carbonato de formación) tiende a precipitar mucho más rápidamente. Los más abundantes iones disueltos en el agua de mar son el sodio, cloruro, magnesio , sulfato y calcio.
Componentes microbianos
Investigación en 1957 por el Agua Scripps Institution of Oceanography muestreada en tanto pelágicos y ubicaciones neríticos en el Océano Pacífico. Se utilizaron los recuentos microscópicos y cultivos Directos, los conteos directos en algunos casos mostrando hasta 10 000 veces la obtenida a partir de cultivos. Estas diferencias se atribuyeron a la aparición de bacterias en los agregados, efectos selectivos de los medios de cultivo, y la presencia de células inactivas. Se observó una marcada reducción en el número de cultivo bacteriano por debajo de la termoclina, pero no por la observación microscópica directa. Un gran número de formas espirilos similares fueron vistos por el microscopio, pero no cultivada. La disparidad en números obtenidos por los dos métodos es bien conocido en este y otros campos. En la década de 1990, la mejora de las técnicas de detección e identificación de los microbios por sondeo sólo pequeños fragmentos de ADN , permitieron a los investigadores que participan en el Censo de la Vida Marina para identificar miles de microbios previamente desconocidos normalmente presentes sólo en pequeñas cantidades. Esto reveló una diversidad mucho mayor de lo sospechado previamente, por lo que un litro de agua de mar puede tener más de 20 000 especies. Dr Mitchell Sogin de la Laboratorio de Biología Marina siente que "el número de diferentes tipos de bacterias en los océanos podría eclipsar cinco a 10 millones."
Las bacterias se encuentran en todas las profundidades de la columna de agua, así como en los sedimentos, siendo algunos aeróbico, anaeróbico otros. La mayoría son de nado libre, pero algunos existen como simbiontes dentro de otros organismos - ejemplos de estos son bacterias bioluminiscentes. Las cianobacterias jugó un papel importante en la evolución de los procesos oceánicos, lo que permite el desarrollo de estromatolitos y el oxígeno en la atmósfera.
Algunas bacterias interactúan con diatomeas, y formar un eslabón crítico en el ciclo del silicio en el océano. Una de las especies anaerobias, Thiomargarita namibiensis, juega un papel importante en la descomposición de erupciones de sulfuro de hidrógeno a partir de sedimentos de diatomeas frente a la costa de Namibia, y generada por las altas tasas de crecimiento del fitoplancton en el Benguela zona de surgencia actual, aunque finalmente cayó al fondo del mar.
Similar a las bacterias Archaea sorprendió microbiólogos marinos por su supervivencia y prosperar en ambientes extremos, tales como la respiraderos hidrotermales en el fondo del océano. Bacterias marinas tales como Alkalotolerant Pseudomonas y Vibrio spp. sobrevivir en una rango de pH de 7.3 a 10.6, mientras que algunas especies crecerán sólo a pH 10 a 10.6. Las arqueas también existe en aguas pelágicas y puede constituir tanto como la mitad del océano de biomasa, jugando claramente un papel importante en los procesos oceánicos. En 2000 los sedimentos del fondo del océano reveló una especie de archaea que descompone el metano , un importante gases de efecto invernadero y un importante contribuyente al calentamiento atmosférico. Algunas bacterias descomponen las rocas del fondo del mar, que influyen en la química del agua de mar. Los derrames de petróleo, y la escorrentía que contiene las aguas residuales humanas y contaminantes químicos tienen un marcado efecto sobre la vida microbiana en los alrededores, así como los agentes patógenos que albergan y toxinas que afectan a todas las formas de vida marina. El protista dinoflagelados pueden en ciertos momentos someterse a explosiones de población llamados floraciones o Las mareas rojas, a menudo después de la contaminación causada por los humanos. El proceso puede producir metabolitos conocidos como biotoxinas, que se mueven a lo largo de la cadena alimentaria del océano, tainting de orden superior consumidores animales.
En 2013 investigadores de Universidad de Aberdeen anunció que estaban empezando a la caza de los productos químicos no descubiertos en los organismos que ha evolucionado en zanjas de aguas profundas, con la esperanza de encontrar "la próxima generación" de antibióticos, anticipando un "apocalipsis de antibióticos" con una escasez de nuevos fármacos que combaten la infección. La investigación financiada por la UE comenzará en la Atacama Trench y luego pasar a las trincheras de búsqueda fuera de Nueva Zelanda y la Antártida .
El océano tiene una larga historia de eliminación de residuos humana en el supuesto de que su gran tamaño hace que sea capaz de absorber y diluir todo el material nocivo. Si bien esto puede ser cierto en pequeña escala, las grandes cantidades de aguas residuales habitualmente objeto de dumping ha dañado muchos ecosistemas costeros, y los hacía mortal. Virus patógenos y bacterias se producen en dichas aguas, tales como Escherichia coli, Vibrio cholerae la causa de cólera , hepatitis A, hepatitis E y la polio , junto con protozoos causando giardiasis y criptosporidiosis. Estos patógenos son habitualmente presente en el agua de lastre de los buques grandes, y se encuentran ampliamente distribuidos cuando se descarga el lastre.
Origen
4 7,7%, Mg 2 + 3,7%, Ca2 + 1,2%, K + 1,1%, Otros 0,7%. Tenga en cuenta que el diagrama sólo es correcto en unidades de peso / peso, no wt / vol o vol / vol.
| Componente | Concentración (mol / kg) |
|---|---|
| H 2 O | 53.6 |
| Cl - | 0,546 |
| Na + | 0,469 |
| Mg 2+ | 0.0528 |
| SO 2- 4 | 0.0282 |
| Ca 2+ | 0.0103 |
| K + | 0.0102 |
| C T | 0.00206 |
| Br - | 0.000844 |
| B T | 0.000416 |
| Sr 2+ | 0.000091 |
| F - | 0.000068 |
Las teorías científicas detrás de los orígenes de la sal del mar comenzaron con Sir Edmond Halley en 1715, quien propuso que la sal y otros minerales se realiza en el mar por los ríos después de la lluvia lava que sale de la tierra. Al llegar al océano, estas sales concentradas como más sal llegaron con el tiempo (ver ciclo hidrológico .) Halley observó que la mayoría de los lagos que no tienen salidas al mar (como el Mar Muerto y el Mar Caspio , ver cuenca endorreica), tienen un alto contenido de sal. Halley denomina este proceso "meteorización continental".
La teoría de Halley fue parcialmente correcta. Además, sodio lixiviado del suelo marino cuando el océano formó. La presencia de otros iones dominantes, cloruro, los resultados de la sal de desgasificación de cloruro (como ácido clorhídrico ) con otros gases del interior de la Tierra a través de volcanes y respiraderos hidrotermales. Los iones sodio y cloruro posteriormente se convirtieron en los componentes más abundantes de la sal del mar.
La salinidad del océano se ha mantenido estable durante miles de millones de años, probablemente como consecuencia de una sustancia química / tectónica sistema que elimina la sal que se deposita; por ejemplo, sumideros de sodio y cloruro incluyen evaporita depósitos, poro entierro de agua, y las reacciones con fondo marino basaltos .
Consumo
Accidentalmente el consumo de pequeñas cantidades de agua de mar limpia no es perjudicial, especialmente si el agua de mar se toma junto con una cantidad mayor de agua dulce. Sin embargo, el consumo de agua de mar para mantener la hidratación es contraproducente; más agua debe ser excretado para eliminar la sal (a través orina) que la cantidad de agua de la propia agua de mar.
La sistema renal regula activamente cloruro de sodio en la sangre dentro de un rango muy estrecho alrededor de 9 g / L (0,9% en peso).
En la mayoría de las aguas abiertas concentraciones varían valores algo alrededor típicos de alrededor del 3,5%, muy por encima de lo que el cuerpo puede tolerar y la mayoría más allá de lo que puede procesar el riñón. Un punto de pasar por alto con frecuencia, en las reivindicaciones que el riñón puede excretar NaCl en concentraciones Báltico (2%), es que el intestino no puede absorber agua a tales concentraciones, de modo que no hay ningún beneficio en beber dicha agua. Beber agua de mar aumenta temporalmente la concentración de NaCl de sangre. Esto señala el riñón para excretar sodio, pero la concentración de sodio del agua de mar está por encima de la capacidad de concentración máxima del riñón. Con el tiempo la concentración de sodio de la sangre se eleva a niveles tóxicos, eliminar el agua de las células e interferir con la conducción del nervio, produciendo finalmente fatal incautación y arritmia del corazón.
Manuales de supervivencia aconsejan constantemente contra el agua de mar potable. Un resumen de 163 viajes balsa salvavidas estima el riesgo de muerte en un 39% para los que bebieron el agua de mar, frente al 3% para aquellos que no lo hicieron. El efecto de la ingesta de agua de mar en ratas confirmó los efectos negativos del agua de mar a beber cuando deshidratado. Sin embargo, la regulación de la absorción de sales del agua de mar puede ser posible a través del colon. La madre de la familia Robertson que estaban náufrago de 38 días en 1972, propuso la viabilidad de hidratación a través de enemas de agua no es potable.
La tentación de beber agua de mar fue mayor para los marineros que habían gastado su suministro de agua dulce, y no fueron capaces de captar suficiente agua de lluvia para beber. Esta frustración describió famoso por una línea de Samuel Taylor Coleridge 's La balada del viejo marinero :
Agua, agua, por todas partes,
Y todas las juntas hicieron encoger;
Agua, agua, por todas partes,
Ni una gota para beber.
Aunque los seres humanos no pueden sobrevivir en agua de mar, algunas personas afirman que hasta dos tazas al día, mezcladas con agua fresca en una proporción de 2: 3, no produce ningún efecto perjudicial. El médico francés Alain Bombard sobrevivió a un viaje transoceánico en un pequeño bote de goma Zodiak utilizando carne principalmente pescado crudo, que contiene alrededor de un 40 por ciento de agua (como la mayoría de tejidos vivos), así como pequeñas cantidades de agua de mar y otras disposiciones recogidas del océano. Sus hallazgos fueron desafiados, pero no se le dio una explicación alternativa. En Kon-Tiki, Thor Heyerdahl ha bebido agua de mar mezclada con fresco en una relación de 40/60%. Unos años más tarde, otro aventurero nombrado William Willis afirmó haber bebido dos tazas de agua de mar y una taza de dulce al día durante 70 días, sin efectos dañinos cuando perdió parte de su suministro de agua.
Richard Russell defendió su uso médico en el Reino Unido en el siglo 18 y René Quinton lo amplió en Francia y otros países en el siglo 20. Actualmente se utiliza ampliamente en Nicaragua y otros países, aprovechando los últimos descubrimientos médicos.
La mayoría de los buques de alta mar desalinizar potable el agua de procesos de agua de mar usando como la destilación al vacío o multi-etapa de destilación flash en una evaporador, o más recientemente por osmosis inversa. Estos procesos de uso intensivo de energía no eran generalmente disponible durante el Edad de la vela. Grandes buques de guerra de vela con una tripulación numerosa, como Nelson 's HMS Victory fueron equipados con un aparato de destilación en su galeras.
Otros animales terrestres y marinos como peces , ballenas , tortugas marinas y pingüinos pueden adaptarse a un hábitat de alta salina. Por ejemplo, el riñón de la rata del desierto puede concentrarse de sodio mucho más eficiente que el riñón humano.
