Apa de mare este apa sărată a mărilor și oceanelor ale Pământului . Se spune că este „sărat”, deoarece conține substanțe dizolvate , săruri , formate din ioni , în principal ioni halogenuri precum ionul clorură și ioni alcalini precum ionul sodiu . Există 30 până la 40 g de săruri dizolvate la 1 kg de apă de mare. Apa sărată este opusă apei dulci , care conține mai puțin de 1 g de săruri dizolvate pe kilogram. Densitatea apei de mare la suprafață este de aproximativ 1,025 g / ml , 2,5% mai mare decât cea a apei proaspete ( 1 g / ml ) , datorită masei de sare și l ' electrostriction .
Oceanele și mările ocupă un volum estimat la 1.338 milioane km 3 , ceea ce reprezintă 96,5% din rezervele de apă prezente la suprafața Pământului. Acest volum nu include apele subterane ( acvifere ), dintre care aproximativ 85% sunt sărate în grade diferite.
Primele teorii științifice privind originea dată sare de mare de la Edmond Halley , care a propus în 1715 că sare și alte minerale sunt aduse acolo de râuri: fluxul de apă de suprafață (apa de ploaie) și în râuri dizolvate ioni prin dizolvare de rocă . Apele proaspete subterane și de suprafață sunt, prin urmare, foarte ușor „sărate” din cauza acestor ioni; acestea sunt transportate către ocean, unde rămân în timp ce evaporarea determină concentrarea lor (vezi ciclul apei ). Halley a remarcat faptul că puținele lacuri care nu duc la un ocean (cum ar fi Marea Moartă și Marea Caspică , vezi endoreic ) au, în general, o salinitate foarte mare, pe care a numit-o „ bloat mainland” ( meteorizare continentală ).
Teoria lui Halley este în mare măsură corectă. În plus față de fenomenul descris mai sus, sodiul a fost eliminat de pe fundul oceanului în timpul formării inițiale a oceanelor. Prezența celuilalt ion dominant de sare, ionul clorură , provine din „dezgazarea” clorurii de hidrogen (sub formă de acid clorhidric ), precum și a altor gaze din interiorul Pământului, prin vulcani și Munții hidrotermali . Ionii de sodiu și clorură au devenit apoi principalii constituenți ai sării de mare.
Salinitatea medie a oceanelor a fost stabilă de câteva miliarde de ani, cel mai probabil datorită unui proces tectonic și chimic care îndepărtează atâta sare cât ajunge din râuri. Ionii de clorură și sodiu sunt astfel îndepărtați prin depozite de evaporită („roci de sare”), „ gresificare ” (depunerea sărurilor în apa porilor) și reacții chimice cu bazalt în fundul mării. De la crearea oceanelor, sodiul nu mai este rupt de pe fundul oceanului, ci captat în straturile de sedimente care acoperă fundul mării. Alte teorii susțin că tectonica plăcilor trage o parte din sare sub masele terestre, unde se ridică încet la suprafață.
| Anioni | g / kg | mol / kg |
|---|---|---|
| Clorură (Cl - ) | 19.3524 | 0,54586 |
| Sulfat (SO 4 2− ) | 2.7123 | 0,02824 |
| Hidrogen carbonat (HCO 3 - ) | 0,1080 | 0,001770 |
| Bromură (Br - ) | 0,0673 | 0,000842 |
| Carbonat (CO 3 2− ) | 0,0156 | 0,000260 |
| Fluor (F - ) | 0,0013 | 6,84 × 10 −5 |
| Hidroxid (HO - ) | 0,0002 | 1,2 × 10 −5 |
| Cationii | g / kg | mol / kg |
| Ion de sodiu (Na + ) | 10.7837 | 0,46907 |
| Ion magneziu (Mg 2+ ) | 1.2837 | 0,05282 |
| Ion calciu (Ca 2+ ) | 0,4121 | 0,01028 |
| Ion de potasiu (K + ) | 0,3991 | 0,01021 |
| Ion de stronțiu (Sr 2+ ) | 0,0079 | 9,02 × 10 −5 |
| Ion litiu (Li + ) | 1,73 × 10 −4 | 2,49 × 10 −5 |
| Ion rubidiu (Rb + ) | 1,20 × 10 −4 | 1,404 × 10 −6 |
| Bariu ion (Ba 2+ ) | 2,0 × 10 −5 | 1,46 × 10 −7 |
|
Ioni polatomici incluzând molibden |
1,0 × 10 −5 | 1,04 × 10 −7 |
| Ioni polatomici, inclusiv uraniu |
3,3 × 10 −6 | 1,39 × 10 −8 |
| Ioni polatomici, inclusiv vanadiu |
1,9 × 10 −6 | 3,73 × 10 −8 |
| Ion de fier (Fe 2+ ; Fe 3+ ) | 1,3 × 10 −6 | 2,33 × 10 −8 |
| Ioni polatomici, inclusiv titan |
1,0 × 10 −6 | 2,09 × 10 −8 |
| Ion de aluminiu (Al 3+ ) | 1,0 × 10 −6 | 3,71 × 10 −8 |
| Alte specii | g / kg | mol / kg |
| Apă (H 2 O) | 965 | 53,57 |
| Acid boric (B (OH) 3 ) | 0,0198 | 0,000320 |
| Tetrahidroxi borat (B (OH) 4 - ) | 0,0079 | 0,000100 |
| Dioxid de carbon (CO 2) | 4,0 × 10 −4 | 9,09 × 10 −6 |
Apa de mare este alcătuită din apă și săruri, precum și diverse substanțe în cantități mici. Dacă mai mult de două treimi din cele 92 de elemente chimice naturale sunt prezente în apa de mare, cele mai multe sunt în cantități mici și dificil de detectat.
Salinitatea este unul dintre parametrii cei mai importanți din apa de mare, și se referă la conținutul de săruri dizolvate. Salinitatea medie a oceanelor este de 35 g / l și, în general, rămâne între 30 g / l ( Atlanticul de Nord) și 40 g / l ( Marea Roșie ). Cele mările interioare sau similare au o salinitate mai mare, deoarece evaporarea se va concentra sarea. Prin urmare, excepțiile se referă la mările închise sau semiînchise, ca și pentru valorile extreme de 6 g / l în apele de suprafață ale Mării Baltice și 275 g / l în Marea Moartă . Cea mai sărată mare deschisă este Marea Roșie .
Marea particularitate a apei de mare este că proporțiile relative ale constituenților săi sunt apreciabil constante (adică independente de salinitate); această proprietate a fost stabilită de chimistul german William Dittmar și permite ca apa de mare să fie considerată o soluție a unsprezece constituenți majori din apa pură , și anume, în ordinea descrescătoare a importanței, clorura , ionul de sodiu , sulfatul , ionul de magneziu , calciu ion, ion de potasiu , bicarbonat , bromură , acid boric , carbonat și fluor . Legea lui Dittmar permite determinarea salinitatea apei de mare printr - o singură măsurare: concentrația unuia dintre acești constituenți ( de exemplu, Cl - ) sau proprietățile fizice ale apei de mare , la o temperatură dată (cum ar fi relativă densitate , indicele de refracție, sau conductivitate ).
Cei doi ioni principali sunt Na + și Cl - , care formează împreună principalul constituent al clorurii de sodiu a „sării de mare”, care este extras în mlaștinile sărate pentru a obține sare alimentară .
Gazele dizolvate cuprind în principal: 64% azot , 34% oxigen , 1,8% dioxid de carbon (adică de 60 de ori proporția acestui gaz în atmosfera terestră ).
„Mirosul de mare” se datorează, potrivit lui Andrew Johnston ( Universitatea din East Anglia ), sulfurii de dimetil (DMS). Ar fi mai precis să spunem că DMS este o componentă a mirosului mării, un altul fiind feromonii ( dictioptereni ) ai anumitor alge .
| Elemente | % din masă | Elemente | % din masă |
|---|---|---|---|
| Oxigen (O) | 85,84 | Sulful (S) | 0,0905 |
| Hidrogen (H) | 10,82 | Calciu (Ca) | 0,041 |
| Clor (Cl) | 1.935 | Potasiu (K) | 0,040 |
| Sodiu (Na) | 1,078 | Brom (Br) | 0,0067 |
| Magneziu (Mg) | 0,1284 | Carbon (C) | 0,00245 |
Radioactivitatea naturală a apei de mare este de aproximativ 12,7 Bq / l, în principal din cauza potasiu 40 ( β emițător , responsabil pentru 99% din radioactivitate naturală totală) și rubidiu 87 ( emițător β pentru aproximativ 1%).
Apa de mare este anti-reactivă, în principal datorită clorului prezent în clorul natural cu o abundență de 75,53%, care este absorbant la neutroni termici ( secțiunea transversală este de 44 b ). Anti-reactivitatea furnizată de apa de mare cu salinitate standard ( 35 g / l ) care ar trebui să invadeze miezul unui reactor de apă ca înlocuitor al apei pure este echivalentă cu cea a apei borate cu un conținut de bor apropiat de 260 ppm, adică aproximativ 3.800 buc.
Densitatea și, prin urmare, indicele de refracție al apei de mare, notat n ( λ ), depind de salinitate. Fundul mării (< 3.000 m ) se află la o temperatură sub 4 ° C (aproximativ 2 ° C sau mai puțin), deoarece apa sărată își vede densitatea maximă la o temperatură mai scăzută și mai ales acest extrem se estompează într-un platou constant înainte de îngheț.
Mișcarea maselor oceanice adânci este dominată de variația salinității lor. Ele provin în principal din saramură rezultată din formarea de gheață de mare (înghețarea apei de mare) iarna la poli, precum și din răcirea apei de suprafață în aceleași condiții. Tabelul de mai jos arată cum n ( X ) crește cu salinitate pentru D-liniile de sodiu (media: 5893 Â = 589,3 nm ) la 18 ° C .
| Salinități (g / kg) | Variații ale lui n ( λ ) | Pitchuri |
|---|---|---|
| 5 | 0,00097 | Mările Baltice nordice |
| 10 | 0,00194 | |
| 15 | 0,00290 | |
| 20 | 0,00386 | Adânciturile Biafrei |
| 25 | 0,00482 | |
| 30 | 0,00577 | |
| 35 | 0,00673 | Suprafața Oceanului Atlantic |
| 40 | 0,00769 | Mări roșii nordice |
Indicele de refracție este, de asemenea, o funcție a presiunii apei, dar dependența este destul de scăzută datorită incompresibilității relative a apei (ca toate lichidele ). De fapt, în intervalele normale de temperatură (0 - 30 ° C ), creșterea aproximativă în n ( λ ) este de 0,0000165, deoarece presiunea apei crește cu o atmosferă.
Cei mai importanți factori care afectează n ( λ ) sunt lungimea de undă a luminii și salinitatea apei. Cu toate acestea, n ( λ ) depășește intervalul de valori indicat al acestor variabile cu mai puțin de 1%.
Densitatea apei de mare la suprafață variază de la 1,020 la 1,029 kg / m 3 , în funcție de temperatură și de salinitate. Adânc în oceane, presiunea ridicată poate crește densitatea la valori de ordinul a 1.050 kg / m 3 . Apa de mare, ca majoritatea lichidelor, este practic incompresibilă . Cu toate acestea, dacă apa ar fi cu adevărat incompresibilă, nivelul oceanului ar fi cu 30 m mai mare decât este în realitate.
PH - ul variază între 7,5 și 8,4, pentru o medie de aproximativ 8,2.
Viteza sunetului în apă variază cu temperatura și presiunea apei, deci este sensibil la thermoclines ; este de ordinul a 1.500 m / s .
Temperatura medie anuală a suprafeței.
Carbon anorganic dizolvat.
Apa de mare nu este potabilă și, în general, nu ar trebui să fie băută de oameni. Sarea este responsabilă: dacă beți apă de mare, pe termen lung cantitatea de apă necesară pentru a elimina aceste săruri (datorită rinichilor ) devine mai mare decât cantitatea de apă câștigată prin absorbția apei de mare. apa explică de ce, pe o navă sau o insulă în mijlocul oceanului, poți „rămâne fără apă”, așa cum spune La Complainte du vieux marin :
„ Apă, apă peste tot, Și nici o picătură de băut. "În timp ce consumul accidental de cantități mici de apă de mare nu este dăunător corpului uman, nu este posibil să supraviețuim pe termen lung, consumând doar apă de mare. Apa de mare provine din trecerea Atlanticului de către Alain Bombard , care a folosit și carne de pește și apa de ploaie. Astfel, medicul german Hannes Lindemann care dorise să repete călătoria lui Bombard a arătat că nu se poate face fără apă proaspătă suplimentară. OMS a folosit activitatea la recomandările sale.
Nivelul clorurii de sodiu din sângele și urina umană este în general de aproximativ nouă grame pe litru (0,9% din masă), o rată care variază puțin. Consumul de apă de mare (care are un nivel de sare de 3,5%) crește temporar nivelul de sare din sânge. Această sare trebuie îndepărtată, ceea ce se face folosind apa din celule pentru a urina. Celulele mor în cele din urmă din cauza deshidratării , urmate de organe și, în cele din urmă, de întregul corp.
Efectul absorbției apei de mare a fost studiat la șobolani în laborator, prin variația concentrației apei de mare din apa potabilă a acestora. Pe măsură ce această concentrație a crescut, șobolanii au trebuit să bea din ce în ce mai mult pentru a urina mai mult, până la o concentrație de 50%, în timp ce setea lor a scăzut după 50%. Prin urmare, acești cercetători recomandă să nu treceți brusc de la consumul de apă proaspătă la consumul de apă de mare (de exemplu pentru persoane naufragiate), ci mai degrabă creșterea treptată a proporției de apă de mare în apă.
Manualele de supraviețuire recomandă în general să nu beți apă de mare. De exemplu, Aspectele medicale ale mediilor dure prezintă o analiză a 136 de călătorii cu bărci de salvare . Riscul de deces a fost de 39% pentru cei care au băut apă de mare, comparativ cu 3% pentru cei care nu au băut.
Pentru a face apa de mare potabilă (procesul de desalinizare ), există mai multe tehnici. Cel mai simplu mod este să-l diluați cu apă potabilă până când salinitatea este acceptabilă; această tehnică este utilizată în agricultură, pentru irigații. Tehnicile mai complexe, puse în aplicare în special pe navele mari, includ evaporatoarele în vid, evaporatoarele „flash” sau membranele pentru osmoza inversă . Re-mineralizarea apei la sfârșitul acestor tratamente trebuie apoi planificată pentru consum pe o perioadă lungă de timp.
Marea este o resursă economică majoră pentru regiunile de coastă: pescuit ( pescuit ), turism , transport , logistică (activitate portuară )
Apa de mare este mai precis exploatată pentru sărurile sale, prin creșterea sării , în mlaștinile sărate .
Maricultura , o parte din acvacultură se referă la creșterea animalelor marine sau cultivarea de alge direct în mediul marin naturale sau din apa de mare crud luată în apropierea locului de funcționare.
Salinizarea solurilor este o cauză de degradare a agriculturii și a pierderii biodiversității . Apa sărată este cel mai grav inamic al agriculturii. Apa desalinizată este, de asemenea, prea scumpă pentru a fi produsă pentru majoritatea culturilor ; poate fi accesibilă numai pentru culturile de mare valoare, mai ales atunci când investițiile sunt subvenționate. Principala aplicație a desalinizării apei este furnizarea de apă potabilă . Cele mai frecvente tehnici de desalinizare sunt distilarea termică - pentru tratarea volumelor mari de apă (55.000 m 3 / zi ) - și tehnologia membranei , electrodializa inversă și osmoza inversă .
Apa de mare este luată pentru a înlocui apa dulce din centralele nucleare și termice de pe malul mării pentru răcire. De Plantele suedeze depind în principal pe apa de mare pentru răcire. Centrala nucleară Fukushima Daiichi este o centrală cu apă de mare. Unele centrale din Statele Unite folosesc în mod similar apa de mare; unde 55 de miliarde de galoane SUA sunt luate pe mare din zi pentru a fi eliberate imediat în același mediu la o temperatură puțin mai ridicată. 29 septembrie 2013O proliferare a meduzelor a necesitat oprirea reactorului nr . 3 al centralei nucleare Oskarshamn din Suedia timp de trei zile, o problemă întâlnită deja în alte centrale din întreaga lume.
În Hong Kong , apa de mare este disponibilă pentru spălarea toaletelor în zonele metropolitane și în majoritatea orașelor noi, acoperind aproximativ 80% din populație. Departamentul de aprovizionare cu apă din Hong Kong intenționează să extindă utilizarea apei de mare pentru spălarea toaletelor acolo unde este justificat din punct de vedere economic. Se desfășoară lucrări pregătitoare pentru aprovizionarea către Hong Kong Disneyland , Pok Fu Lam (ro) , Tuen Mun East , Yuen Long și Tin Shui Wai . În 1955, apa de mare a fost utilizată pentru prima dată într-un proiect pilot. Experiență urmată de instalarea sistemelor de spălare a apei de mare în toate casele noi și în unele raioane din 1957.
„Marea este sărată pentru că există cod în ea. Și dacă nu se revarsă, este pentru că Providența, în înțelepciunea sa, a pus și bureți acolo ” - Alphonse Allais (citat plin de umor)