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해수 성분의 분포와 변화

바다속 여러가지 물질

바닷물 속의 여러 물질은 바다와 육지, 그리고 바다와 대기 사이의 경계에서 유입되고 빠져 나간다. 염화나트륨이 해수에서 지배적인데 반해, 하천과 강을 통해 유입되는 성분은 주로 알칼리 토금속류 양이온과 탄산 음이온이다. 또한 다른 여러 염류가 비를 통해 직접 유입되기도 하며 화산활동, 운석, 파도나 생물의 활동 등도 여러 물질이 해수로 유입되는 원인이 된다. 물리화학적 환경의 변화에 의해 바다 밑바닥의 물질들이 해수속으로 다시 녹아들거나 떠다니게 되기도 한다.

해수 중의 원소 조성

해수 중의 원소들의 조성이 제시되어 있다. 여기서는 단지 원소의 조성에 관해서만 보여 주고 있으며 원소가 존재하는 형태는 화학적 평형 상 태에 따라 달라진다. 이 절에서는 주요한 몇 가지 원소에 대해 살펴보겠다.

염소

염화 화합물의 이온 상태로 존재하는 염소는 해수 중 가장 많은 양이 존재하는 이온으로 용해된 물질 중 약 55%를 차지한다. 여기서 클로니티라는 개념을 생각해야 한다. 클로니티는 해수 1kg 중의 포함된 염소, 브롬, 요오드의 양을 g으로 표현한 것으로 단위는 %을 사용한다. Jacobsen과 Knudson은 1940년에 클로니티를 해수 0.3285234kg 안의 할로겐을 침전시키기 위해 필요한 은의 단위 원자량으로 제안했다. 즉, 질산은을 해수에 첨가시키면 염소, 브롬 등이 침전하는데 여기서 실험적으로 얻은 값을 나타내는 말이다. 경험적으로 클로니티는 염도 관계가 있다. 클로니티를 측정하는데 있어 염소가 다른 할로겐과 혼합물을 이루고 있으면, 브롬이나 요오드가 마치 염소인 것처럼 계산된다. 클로니티는 해수 중 주요 성분의 함량을 결정하는 기준으로 사용되므로 중요하다.

나트륨

나트륨은 해수 중 가장 풍부한 양이온이다. 하지만 알칼리 금속의 양을 측정 하는데 기술적인 어려움이 있어 직접 측정하기는 힘들다. 클로니티에 대한 나 트륨의 비는 0.5556이다.

마그네슘

해수 중의 마그네슘은 1930년에 Thompson과 Wright가 측정하였다. 마그네슘 암모늄-인산염 방법의 특별한 변형법에 의해 결정된다.

황은 황산바륨의 형태로 침전하는 것으로 그 양을 추정할 수 있다. 황산염과 클로니티의 비는 하천수의 유입으로 변하며, 일반적으로 황산염의 비율이 높아진다.

칼슘

나트륨이나 마그네슘에 비해 존재하는 양은 적지만 칼슘은 해양침전물을 구성하는 주된 성분이기 때문에 칼슘의 분포에 대해 많은 연구가 이루어졌다. 이런 침전으로 인해 해수 중의 칼슘이 빠져 나가는 대신 하천으로부터 많은 양이 유입되어 균형을 이룬다.

칼륨

칼륨은 해수내의 양이온 중 네번째로 많이 존재한다. 칼륨은 직접 측정하기 어려우나 클로니티에 대해 일정한 관계를 보여 이를 통해 계산할 수 있다. 해조류와 같은 유기체는 상당량의 칼륨을 축적하기 때문에 칼륨의 양은 생물학적 요인에 의해 변할 수도 있다.

염도의 변화

해수가 어는 경우, 해수 중 침전물이 발생하는 경우, 혹은 증발이 일어나는 경우에는 해수의 염도에 상당한 변화가 일어난다. 또한 열에 의해 녹아 있던 기체가 빠져 나오는 경우가 있는데, 이산화탄소가 빠져 나오는 경우 칼슘이온이 농집되는 결과를 가져온다. 하지만 이것은 해수 중에서 신선한 물이 빠져 나감으로 발생하는 물리적 작용에 비하면 그 영향이 미미하여 용존물질간의 농도 비는 큰 변화가 없고 단지 염도만이 변할 뿐이다. 일반적으로 육지 부근과 해수면에서는 신선한 물이 유입되어 염도가 낮아지고, 적도 부근에서는 기후의 영향으로 높아지며, 극지방에서는 강수가 많은 대신 일조량이 적어 낮은 값을 보인다. 깊이에 따른 염도의 변화는 극지방의 경우 해수면에서 심부보다 낮은 염도를 보이고 열대지방에서는 깊이가 깊어짐에 따라 염도가 감소하는 경향을 보인다.

오염물질

해양오염을 유발하는 화학물질을 분류하면 할로겐화 탄화수소류, 석유와 그 파생물, 유기화합물, 영양물질, 중금속과 같은 무기물질, 핵물질 등이 있다. 위의 오염물질들의 근원과 유입, 유해성 등에 대해 개략적으로 나타낸다.

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