L'eau de mer
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L'eau de mer est l'eau d'une mer ou d' océan . En moyenne, l'eau de mer dans les océans de la planète a un salinité d'environ 3,5% (35 g / L, ou 599 mM). Cela signifie que chaque kg (environ un litre par volume) d'eau de mer a environ 35 grammes (1,2 oz) de des sels dissous (essentiellement sodium (Na +) et chlorure (Cl -) ions ). La densité moyenne à la surface est de 1,025 g / ml. L'eau de mer est plus dense que la fois l'eau douce et l'eau pure (densité 1,0 g / ml à 4 ° C (39 ° F)) parce que les sels dissous ajouter de la masse sans contribuer de façon significative au volume. Le point de congélation de l'eau de mer diminue à mesure que la concentration en sel augmente. À la salinité typique, il gèle à environ -2 ° C (28 ° F). L'eau de mer plus froide jamais enregistrée (à l'état liquide) était en 2010, dans un ruisseau sous une Glacier de l'Antarctique, et mesuré -2,6 ° C (27,3 ° F).
Géochimie
La conductivité thermique de l'eau de mer est de 0,6 W / mK à 25 ° C et à une salinité de 35 g / kg. La conductivité thermique décroît avec l'augmentation de la salinité et augmente lorsque la température augmente.
Salinité
Bien que la grande majorité de l'eau de mer a une salinité d'entre 3,1% et 3,8%, l'eau de mer ne est pas une solution saline uniformément partout dans le monde. Lorsque le mélange se produit avec des produits frais eaux de ruissellement des embouchures de rivières ou la fonte des glaciers près, l'eau de mer peut être sensiblement moins salines. La solution saline mer la plus ouverte est la mer Rouge , où des taux élevés de évaporation, bas précipitations et l'afflux de la rivière, et le résultat de circulation limitée dans l'eau anormalement salée. La salinité dans les organes isolés de l'eau (par exemple, la Mer Morte ) peut être considérablement plus grande encore.
La densité des plages d'eau de mer de surface d'environ 1020 à 1029 kg · m -3, en fonction de la température et la salinité. Profonde dans l'océan, sous haute pression, l'eau de mer peut atteindre une densité de 1050 kg · m -3 ou plus. L'eau de mer pH est limitée à entre 7,5 à 8,4. Le vitesse du son dans l'eau de mer est d'environ 1500 m / s, et varie avec la température de l'eau, la salinité et la pression.
| Élément | Pour cent | Élément | Pour cent |
|---|---|---|---|
| Oxygène | 85,84 | Soufre | 0,091 |
| Hydrogène | 10,82 | Calcium | 0,04 |
| Chlorure | 1,94 | Potassium | 0,04 |
| Sodium | 1,08 | Brome | 0,0067 |
| Magnésium | 0,1292 | Carbone | 0,0028 |
Les impacts humains
Le changement climatique , la hausse atmosphérique de dioxyde de carbone , l'excès de nutriments, et la pollution dans de nombreuses formes sont en train de modifier la géochimie océanique mondiale. Les taux de variation pour certains aspects dépassent largement ceux de l'enregistrement géologique historique et récente. Les grandes tendances comprennent une augmentation acidité, réduite subsurface oxygène à la fois près des côtes et les eaux pélagiques, la hausse des niveaux d'azote côtières, et des augmentations généralisées dans le mercure et les polluants organiques persistants. La plupart de ces perturbations sont liées directement ou indirectement à la combustion humaine de combustibles fossiles, l'utilisation d'engrais, et l'activité industrielle. Les concentrations devraient augmenter dans les prochaines décennies, avec des impacts négatifs sur le biote océanique et d'autres ressources marines.
Différences de composition de l'eau douce
L'eau de mer contient plus dissous ions que tous les types d'eau douce. Cependant, les rapports des solutés diffèrent considérablement. Par exemple, bien que l'eau de mer contient environ 2,8 fois plus bicarbonate que l'eau de la rivière basée sur molarité, le pourcentage de bicarbonate dans l'eau de mer comme un rapport de toutes dissous ions est beaucoup plus faible que dans l'eau de la rivière. Ions bicarbonates constituent également 48% des solutés de l'eau de la rivière, mais seulement 0,14% de tous les ions d'eau de mer. Telles différences sont dues à la variant temps de séjour de l'eau de mer; solutés sodium et le chlore ont des temps de séjour très longs, alors que le calcium (essentiel pour le carbonate formation) tend à précipiter beaucoup plus rapidement. Les ions dissous dans l'eau de mer les plus abondantes sont le sodium, chlorure, magnésium , sulfate et calcium.
Composants microbiens
Recherche en 1957 par le Scripps Institution of Oceanography échantillonné l'eau dans les deux pélagiques et endroits néritiques dans l'océan Pacifique. Comtes et cultures microscopiques directs ont été utilisés, les comptages directs dans certains cas montrant jusqu'à 10 000 fois celui obtenu à partir de cultures. Ces différences ont été attribuées à la présence de bactéries dans des agrégats, des effets sélectifs du milieu de culture, et la présence de cellules inactives. Une réduction marquée du nombre de culture bactérienne a été noté en dessous de la thermocline, mais pas par l'observation microscopique direct. Un grand nombre de spriles formes semblables ont été observés au microscope mais pas en culture. La disparité des chiffres obtenus par les deux méthodes est bien connu dans ce domaine et d'autres domaines. Dans les années 1990, l'amélioration des techniques de détection et d'identification des microbes en sondant juste de petits extraits de l'ADN , les chercheurs participant au permis Recensement de la vie marine pour identifier des milliers de microbes inconnus auparavant habituellement présents en petit nombre. Cette étude a révélé une bien plus grande diversité qu'on ne le pensait, de sorte que un litre d'eau de mer peut détenir plus de 20 000 espèces. Dr Mitchell Sogin du Laboratoire de biologie marine estime que «le nombre de différents types de bactéries dans les océans pourrait éclipser cinq à 10 millions."
Les bactéries se trouvent à toutes les profondeurs de la colonne d'eau, ainsi que dans les sédiments, certains étant aérobie, anaérobie autres. La plupart sont en nage libre, mais certains existent que symbiotes au sein d'autres organismes - des exemples de ces bactéries bioluminescentes être. Les cyanobactéries a joué un rôle important dans l'évolution des processus océaniques, permettant le développement de stromatolites et de l'oxygène dans l'atmosphère.
Certaines bactéries interagissent avec diatomées, et forment un maillon essentiel dans le cycle du silicium dans l'océan. Une espèce anaérobies, Thiomargarita namibiensis, joue un rôle important dans la répartition des éruptions de sulfure d'hydrogène à partir de sédiments de diatomées au large de la côte namibienne, et généré par des taux élevés de croissance du phytoplancton dans la Zone de remontée du courant de Benguela, finalement tomber sur le fond marin.
Bactéries comme Archaea surpris microbiologistes marins par leur survie et prospère dans des environnements extrêmes, tels que le évents hydrothermaux sur le plancher océanique. Bactéries marines telles que Alkalotolerant Pseudomonas et Vibrio spp. survivre dans un plage de pH de 07/03 à 10/06, tandis que certaines espèces ne se développeront à un pH de 10 à 10.6. Archaea existe aussi dans les eaux pélagiques et peut constituer autant que la moitié de l'océan biomasse, jouant clairement un rôle important dans les processus océaniques. En 2000, les sédiments du fond de l'océan révélé une espèce de Archaea qui décompose le méthane , un important gaz à effet de serre et un contributeur majeur au réchauffement atmosphérique. Certaines bactéries décomposent les roches du fond de la mer, en influençant la chimie de l'eau de mer. Les déversements de pétrole, et le ruissellement des eaux usées contenant humaine et les polluants chimiques ont un effet marqué sur la vie microbienne dans les environs, ainsi que les agents pathogènes et les toxines qui affectent hébergeant toutes les formes de vie marine. Le protistes dinoflagellés peuvent à certains moments subir explosions de population appelés fleurs ou Les marées rouges, souvent après la pollution causée par l'homme. Le processus peut produire métabolites connus biotoxines, qui se déplacent le long de la chaîne alimentaire de l'océan, qui entachent les consommateurs d'animaux d'ordre supérieur.
En 2013 des chercheurs de Université d'Aberdeen a annoncé qu'ils ont commencé une chasse pour les produits chimiques non découvertes dans les organismes qui ont évolué dans de profondes tranchées de la mer, dans l'espoir de trouver «la prochaine génération» des antibiotiques, anticipant une «apocalypse antibiotique" à une pénurie de nouveaux médicaments de lutte contre l'infection. La recherche financée par l'UE va commencer dans le Atacama Trench et de passer ensuite à la recherche des tranchées hors Nouvelle-Zélande et l'Antarctique .
L'océan a une longue histoire de l'élimination des déchets humains sur l'hypothèse que sa grande taille le rend capable d'absorber et diluer toute la matière nocive. Bien que cela puisse être vrai sur une petite échelle, les grandes quantités d'eaux usées déversés régulièrement a endommagé de nombreux écosystèmes côtiers, et rendaient la vie en danger. Virus et bactéries pathogènes se produisent dans ces eaux, tels que Escherichia coli, Vibrio cholerae la cause du choléra , Hépatite A, l'hépatite E et la poliomyélite , ainsi que les protozoaires causant giardiase et cryptosporidiose. Ces pathogènes sont régulièrement présents dans l'eau de ballast des grands navires, et sont largement répandues lorsque le ballast est déchargée.
Origine
4 7,7%, 3,7% Mg 2+, Ca 2+ 1,2%, K + 1,1%, Autres 0,7%. Notez que le schéma ne est correcte que dans les unités de poids / poids, pas WT / vol ou vol / vol.
| Composant | Concentration (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 |
Les théories scientifiques derrière les origines de sel de mer a commencé avec Sir Edmond Halley en 1715, qui a proposé que le sel et d'autres minéraux ont été effectué dans la mer par les rivières après la pluie a lavé sur le terrain. Après avoir atteint l'océan, ces sels concentrés que plus de sel sont arrivés au fil du temps (voir le cycle hydrologique .) Halley a noté que la plupart des lacs qui ne ont pas sorties de l'océan (comme la Mer Morte et de la mer Caspienne , voir Endoréisme), ont une teneur élevée en sel. Halley appelé ce processus "d'altération continentale".
La théorie de Halley était partiellement exacte. En outre, le sodium lessivé du fond de l'océan quand l'océan formé. La présence d'autres ions, du chlorure dominantes, les résultats de sel de dégazage de chlorure (comme l'acide chlorhydrique ) avec d'autres gaz de l'intérieur de la Terre par l'intermédiaire de volcans et évents hydrothermaux. Les ions sodium et chlorure ensuite devenus les constituants les plus abondants de sel de mer.
La salinité des océans a été stable pendant des milliards d'années, probablement à la suite d'un produit chimique / tectonique système qui supprime autant de sel que est déposé; par exemple, les puits de sodium et de chlorure comprennent evaporite dépôts, pores sépulture de l'eau, et les réactions avec des fonds marins basaltes .
La consommation humaine
Accidentellement consommer de petites quantités d'eau de mer propre ne est pas nocif, surtout si l'eau de mer est pris avec une plus grande quantité d'eau douce. Cependant, l'eau de mer potable pour maintenir l'hydratation est contre-productif; plus d'eau doit être excrété à éliminer le sel (via urine) que la quantité d'eau de l'eau de mer elle-même.
Le système rénal contrôle actif de chlorure de sodium dans le sang dans une plage très étroite autour de 9 g / L (0,9% en poids).
Dans la plupart des eaux libres concentrations varient quelque peu selon les valeurs typiques de l'ordre de 3,5%, soit beaucoup plus que le corps peut tolérer et la plupart au-delà de ce que le rein peut traiter. Un point souvent négligé, dans les revendications que le rein peut excréter NaCl dans des concentrations baltes (2%), ce est que l'intestin ne peut pas absorber l'eau à des concentrations, de sorte qu'il n'y a aucun avantage à boire cette eau. L'eau de mer potable augmente temporairement la concentration de NaCl de sang. Cela indique au rein à excréter le sodium, mais la concentration de sodium de l'eau de mer est supérieure à la capacité de concentration maximale du rein. Finalement, la concentration de sodium du sang augmente à des niveaux toxiques, élimination de l'eau à partir de cellules et interférer avec la conduction nerveuse, en fin de compte la production fatale saisie et arythmie cardiaque.
manuels de survie conseillent constamment contre l'eau de mer potable. Un résumé de 163 voyages radeau de sauvetage ont estimé le risque de décès de 39% pour ceux qui ont bu l'eau de mer, comparativement à 3% pour ceux qui ne ont pas. L'effet de l'apport d'eau de mer sur des rats a confirmé les effets négatifs de la consommation d'eau de mer lorsque déshydraté. Cependant la régulation de l'absorption de sels de l'eau de mer peut être possible à travers le côlon. La mère de la famille Robertson qui étaient naufragé pendant 38 jours en 1972, a proposé la faisabilité d'hydratation grâce à des lavements d'eau non potable.
La tentation de boire l'eau de mer était plus grand pour les marins qui avaient dépensé leur approvisionnement en eau douce, et ne ont pas pu capturer suffisamment de l'eau de pluie pour boire. Cette frustration a été décrit à merveille par une ligne de Samuel Taylor Coleridge s ' La Complainte du vieux marin :
L'eau, l'eau, partout,
Et tous les conseils ont fait diminuer;
L'eau, l'eau, partout,
Et pas une goutte à boire.
Bien que les humains ne peuvent pas survivre sur l'eau de mer, certaines personnes affirment que jusqu'à deux tasses par jour, mélangés avec de l'eau fraîche dans un rapport de 2: 3, ne produit aucun effet malade. Le médecin français Alain Bombard a survécu à une traversée de l'océan dans un petit bateau en caoutchouc Zodiak utilisant principalement la viande crue de poisson, qui contient environ 40 pour cent de l'eau (comme la plupart des tissus vivants), ainsi que de petites quantités d'eau de mer et d'autres dispositions récoltés dans l'océan. Ses conclusions ont été contestées, mais une autre explication n'a pas été donné. En Kon-Tiki, Thor Heyerdahl déclaré avoir bu l'eau de mer mélangée avec des produits frais dans un rapport 40/60 de%. Quelques années plus tard un autre aventurier nommé William Willis a affirmé avoir bu deux tasses d'eau de mer et une tasse de frais par jour pendant 70 jours sans effet malade quand il a perdu une partie de son approvisionnement en eau.
Richard Russell a préconisé son utilisation médicale au Royaume-Uni au 18e siècle et René Quinton étendu en France et d'autres pays au 20e siècle. Actuellement est largement utilisé au Nicaragua et d'autres pays, profitant des dernières découvertes médicales.
La plupart des navires de haute mer dessaler l' eau potable l'eau de procédés d'eau de mer en utilisant tels que distillation sous vide ou distillation flash multi-étape dans un évaporateur, ou plus récemment par osmose inverse. Ces processus à forte intensité énergétique ne étaient pas généralement disponibles au cours de la Age of Sail. Grandes navires de guerre à voile avec de grandes équipes, comme Nelson s ' HMS Victory était équipé d'appareil de distillation dans leur galères.
D'autres animaux terrestres et marins tels que les poissons , les baleines , tortues de mer et manchots peuvent se adapter à un habitat de grande saline. Par exemple, le rein du rat du désert sodium peut se concentrer beaucoup plus efficacement que le rein humain.
