염분

3. 염분의 섭취

염분은 생명 유지에 필수적이지만, 과다 섭취는 고혈압, 신장병, 심장병을 유발할 수 있다.^[1] 그러나 염분 과잉 섭취를 우려하여 염분 섭취를 극도로 줄이면 혼수 상태나 사망에 이를 수 있다. 이 경우, 생존하더라도 만성적인 염분 부족으로 인해 혈중 나트륨 이온 농도가 낮은 수준으로 유지되도록 몸이 변화하기 때문에, 장기간에 걸쳐 염분을 대량 섭취하는 치료가 필요하다.

더운 날씨에 운동하거나 땀을 흘리면 수분과 함께 염분도 배출된다. 이때 수분만 보충하면 혈중 나트륨 이온 농도가 낮아져 몸은 이를 일정 범위로 유지하기 위해 땀이나 소변으로 수분을 배출하게 된다. 결과적으로 수분 부족으로 이어져 열사병이나 경련을 일으킬 수 있다.^[1] 따라서 고온 환경에서 작업하는 곳에서는 직원에게 염분 보급을 위한 식염을 제공하기도 한다. 건강 유지를 위해서는 불순물 함량이 없는 깨끗한 소금을 섭취하는 것이 좋다.^[1]

4. 해수

해수는 일반적으로 약 35g/kg의 질량 염분을 가지지만, 강이 바다로 유입되는 연안 근처에서는 더 낮은 값을 보이는 것이 일반적이다. 강과 호수는 0.01 g/kg 미만^[3]에서 수 g/kg까지 다양한 염분 범위를 가질 수 있지만, 더 높은 염분이 발견되는 곳도 많다. 사해는 200 g/kg 이상의 염분을 가지고 있다.^[4]

해양학에서 '염분'은 특정 측정 기술과 관련이 있다. 1980년대 이전에는 적정 기반 기술을 사용하여 염분을 측정했으며, 질산은을 이용해 할로겐화물 이온 농도를 결정하여 염소량을 구하고, 여기에 계수를 곱해 '크누센 염분'을 퍼밀(‰) 단위로 표시했다.

해수 이온 함량 추정을 위한 전기 전도도 측정 사용으로 ''실용 염분 척도 1978''(PSS-78)이 개발되었고,^[9][10] PSS-78 측정 염분은 단위가 없으며, '''psu''' 또는 '''PSU'''(''실용 염분 단위'')가 붙기도 하지만, 이는 권장되지 않는다.^[11][2]

2010년 ''2010년 해수 열역학 방정식''(TEOS-10)이 도입되어 실용 염분 대신 절대 염분을, 잠재 온도 대신 보존 온도를 제안했다.^[8] 절대 염분은 용액 1kg당 그램 단위의 질량 분율(g/kg)로 표시되며, 전기 전도도 측정과 해수 조성의 지역적 변화를 고려한 정보를 결합하거나 직접 밀도 측정을 통해 결정할 수 있다.

염소량 19.37 ppt인 해수 샘플은 크누센 염분 약 35.00 ppt, PSS-78 실용 염분 약 35.0, TEOS-10 절대 염분 약 35.2 g/kg이며, 15 °C에서 전기 전도도는 42.9 mS/cm이다.^[8][12]

아르헨티나의 SAC-D 위성에 탑재된 NASA 아쿠아리우스(Aquarius) 장비는 지구 전역의 해수면 염분을 측정하도록 설계되었다.

지구 규모에서 인간이 유발한 기후 변화가 1950년대 이후 관찰된 해수면 및 해저 염분 변화에 기여했을 가능성이 매우 높으며, 21세기 전반에 걸친 해수면 염분 변화 예측은 담수 해역이 더욱 담수화되고 염분이 높은 해역은 더욱 염분이 높아질 것임을 나타낸다.^[13]

염분은 다양한 수괴의 추적자 역할을 한다. 표층수는 침강하는 물을 대체하기 위해 유입되며, 이 물은 결국 차갑고 염분이 충분히 높아져 침강한다. 염분 분포는 해양 순환의 형태를 만드는 데 기여한다.

해양학에서는 염분 농도를 질량에 대한 천분율(‰)로 나타내는 '''절대 염분'''이 전통적으로 사용되어 왔다. 물은 담수, 염수(기수, 해수), 소금물로 구분된다. "염분 농도"처럼 농도를 붙이는 것은 잘못이며, 단순히 '''염분'''이라는 단어를 사용해야 한다는 의견도 있다.

과거에는 염분 농도를 질산은 적정이나 증발 잔류물의 양으로 구하는 경우가 많았지만, 1960년대 이후에는 액체용 전기 전도도 측정이 발달하여, 시료와 '''표준 해수'''의 전기 전도도를 비교하여 구하는 경우가 많아졌다.

초기에는 마르틴 크누센 등에 의해 설립된 중앙 실험실에서 "코펜하겐 해수"와 비교하여 염소량이 검정된 원 표준 해수가 각국에 배포되었다. 이 표준 해수 없이는 해수의 온도와 염분으로부터 밀도와 수평적 유속 분포에 이르기까지 정확한 측정이 불가능하다.

일본은 독자적으로 "일본 표준 해수" 제작을 시도한 역사가 있다.

4. 1. 크누센 염분

4. 2. 실용 염분 척도 1978 (PSS-78)

4. 3. 2010년 해수 열역학 방정식 (TEOS-10)

5. 담수와 기수

담수는 염분이 매우 낮은 물(0.5‰ 미만)이며, 기수는 담수와 해수 사이의 염분 농도를 가진 물(0.5‰ ~ 30‰)이다. 강, 호수, 하구 등에서 나타난다.

5. 1. 염분 측정

6. 염분 농도에 따른 수역 분류

해수는 염분 농도가 대략 30‰에서 35‰ 사이이지만, 내륙에는 해수보다 염분 농도가 높거나 낮은 물이 있다. 이러한 염분 농도 차이를 나타내는 구분 방법은 여러 가지가 있지만, 자주 사용되는 방법 중 하나가 '''염분량'''(haline)이다.

1959년에 해수와 같은 염분 농도의 물을 기준으로 하는 '''동염해'''로 하여 베니스 시스템(베니스계)이라는 분류가 정의되었고,^[15][16] 1972년에 수정되었다.^[17]

염분 농도가 계절에 따라 해수와 거의 같은 물은 '''유사염층'''(homoiohaline)이라고 하며, 이러한 종류의 호수는 보통 바다와 연결되어 있다. 반면, 염분 농도가 변하는 물은 '''난염층'''(poikilohaline)이라고 하며, 염분 농도는 0.5‰에서 300‰ 이상까지 다양하고, 이러한 염분 변화는 생물 환경에 큰 영향을 미친다.^[18]

세계 해수의 염분 농도는 '''등염분선'''(isohale)을 나타낸다.^[26]

6. 1. 탈라식 계열

6. 2. 베니스 시스템

염분 농도가 계절에 따라 해수와 거의 같은 물은 유사염층이라 불리며, 이런 종류의 호수는 보통 바다와 연결되어 있다. 반면, 염분 농도가 변하는 물은 난염층이라 불리며, 염분 농도는 0.5‰에서 300‰ 이상까지 다양하다. 이러한 염분 변화는 생물 환경에 큰 영향을 미친다.^[18]

7. 환경적 고려 사항

염분은 다양한 수생 생물의 종류와 육상 식물의 생장에 큰 영향을 미친다.^[19] 염분 변화는 세계 해양 순환의 원동력으로 작용하여 해양 순환과 지구 탄소 순환에도 영향을 줄 수 있다. 해양 표면의 염도 변화와 온도 변화는 밀도 변화를 일으켜 부력 변화를 유발하고, 이는 수괴의 침강과 상승으로 이어진다. 또한, 고염도의 물은 이산화탄소 용해도가 낮아 전 세계 이산화탄소 변화에 영향을 미칠 수 있다. 빙하기 동안에는 수문학적으로 성층화된 해양이 생성되어 순환이 감소될 가능성이 제기되기도 한다.

지구 규모에서 인간이 유발한 기후 변화는 1950년대 이후 관찰된 해수면 및 해저 염분 변화에 영향을 미쳤을 가능성이 매우 높다. 21세기 전반에 걸친 해수면 염분 변화 예측에 따르면, 담수 해역은 더욱 담수화되고 염분이 높은 해역은 더욱 염분이 높아질 것으로 예상된다.^[13]

염분은 해양 순환에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 해양 순환의 변화 또한 염분에 영향을 미친다. 특히 1990년부터 2010년까지 그린란드 빙하 용융수의 증가된 유입은 염분이 많은 대서양 해수의 북쪽으로의 수송 증가에 의해 상쇄되었던 아북극 북대서양의 염도에 영향을 미쳤다.^{[13][21][22][23]} 그러나 2010년대 중반 이후 그린란드 빙하 용융수 유출량 증가로 인해 북대서양 해수의 염분이 감소했다.^[13][24]

염분을 물에서 제거하는 것은 비용이 많이 드는 과정이며, 염분 함량은 식수의 적합성과 관개 적합성에 영향을 미치는 중요한 요소이다.

해수와 같은 염분 농도의 물을 기준으로 하는 동염해로 하여, 1959년에 아래 표와 같이 베니스계라는 분류가 정의되었고, 1972년에 수정이 가해졌다.

염분 농도가 계절을 통하여 해수와 거의 같은 물은 유사염층(homoiohaline)이라고 불리며, 이러한 종류의 호수는 바다와 항상 연결되어 있는 경우가 대부분이다. 이에 반해, 염분 농도가 변하는 물은 난염층(poikilohaline)이라고 불리며, 그 염분 농도는 0.5‰에서 300‰ 이상까지 다양하지만, 이것이 생물 환경에 미치는 영향은 크다.

7. 1. 염생식물과 호염성 미생물

7. 2. 염분 오염

참조

_[1] 웹사이트 World Ocean Atlas 2009 http://www.nodc.noaa[...]
_[2] 논문 Key Physical Variables in the Ocean: Temperature, Salinity, and Density http://www.nature.co[...]
_[3] 논문 The most dilute lake in the world?
_[4] 논문 The salinity of hypersaline brines: concepts and misconceptions
_[5] 웹사이트 Learn about salinity and water quality http://www.salinitym[...] 2018-07-21
_[6] 서적 Limnology: Lake and River Ecosystems, 3rd ed. Academic Press
_[7] 논문 Limnological applications of the Thermodynamic Equation of Seawater 2010 (TEOS-10)
_[8] 서적 The international thermodynamic equation of seawater – 2010: Calculation and use of thermodynamic properties http://www.TEOS-10.o[...] Intergovernmental Oceanographic Commission, UNESCO (English)
_[9] 간행물 The Practical Salinity Scale 1978 and the International Equation of State of Seawater 1980 Unesco
_[10] 간행물 Background papers and supporting data on the Practical Salinity Scale 1978 http://unesdoc.unesc[...] Unesco
_[11] 논문 What is PSU?
_[12] 논문 Determination of the Concentration of Potassium Chloride Solution Having the Same Electrical Conductivity, at 15C and Infinite Frequency, as Standard Seawater of Salinity 35.0000‰ (Chlorinity 19.37394‰)
_[13] 논문 Ocean, Cryosphere and Sea Level Change https://www.vliz.be/[...] Cambridge University Press 2021
_[14] 논문 Geographical differences in the relationship between total dissolved solids and electrical conductivity in South African rivers 2014
_[15] 논문 Hydrobiological notes on the high-salinity waters of the Sinai Peninsula
_[16] 웹사이트 Salinity {{!}} Freshwater Inflows https://www.freshwat[...] 2020-10-25
_[17] 간행물 The final resolution of the symposium on the classification of brackish waters Venice system
_[18] 논문 Ecological salinity boundaries in poikilohaline waters
_[19] 웹사이트 Stennis Space Center Salinity Drifter Project. A Collaborative Project with Hancock High School, Kiln, MS https://ntrs.nasa.go[...] NTRS 2010-12-22
_[20] 웹사이트 Hopes To Hold The Salt, And Instead Break Out Beet Juice And Beer To Keep Roads Clear http://www.wbur.org/[...] 2018-01-29
_[21] 논문 Greenland freshwater pathways in the sub-Arctic Seas from model experiments with passive tracers https://agupubs.onli[...] 2016
_[22] 논문 Role of Greenland freshwater anomaly in the recent freshening of the subpolar North Atlantic 2019
_[23] 논문 The North Atlantic Current and its volume and freshwater transports in the subpolar North Atlantic, time period 1993–2016 2020
_[24] 논문 Ocean circulation causes the largest freshening event for 120 years in eastern subpolar North Atlantic 2020-01-29
_[25] 웹사이트 なんと、生還できたのは「たったの1艦」…！海上封鎖を突破して、ドイツから呉に戻ったイ8潜水艦、驚愕の「海を読む目」 https://gendai.media[...] 講談社ブルーバックス 2023-12-28
_[26] 웹사이트 World Ocean Atlas 2009 http://www.nodc.noaa[...]
_[27] 웹사이트 중등과학교과서에서 사용된 염분 단위 분석 및 단위 개정을 위한 제안 http://seoul.snu.ac.[...]
_[28] 웹인용 염분비 일정 법칙(law of the regular salinity ratio) https://www.sciencea[...] 2022-12-12