4 nguyên tố hóa học có trong nước biển - Tổng hợp kiến thức về nước biển

Nước biển chiếm $\frac{3}{4}$ diện tích bề mặt Trái Đất, vậy các em có tò mò trong nước biển chứa những nguyên tố hóa học này hay không? 4 nguyên tố hóa học có trong nước biển với tỷ lệ cao nhất là? Tìm câu trả lời và bỏ túi những kiến thức cực hay về nước biển được Admin tổng hợp và chia sẻ dưới đây nhé!

Nước biển chính là nước trong các biển và đại dương, 97% nước trên trái đất là nước biển. Nồng độ mặn trung bình của các đại dương trên thế giới là khoảng 3,5%. Hiểu đơn giản thì nó có nghĩa là cứ trong 1000ml nước biển sẽ chứa khoảng 35g muối. Trong nước biển, Sodium chloride (NaCl) chiếm tỷ lệ cao nhất nhưng không phải là toàn bộ. Trong nước biển nó tồn tại ở dạng các ion $Na^+$ và $Cl^-$. Nước biển có mức độ thẩm thấu là 0,6M NaCl tất nhiên là không thể uống được.

Nước biển là gì?

4 nguyên tố hóa học có trong nước biển với tỷ lệ lớn nhất hiện nay là: Oxygen chiếm 85,84%; Hydrogen chiếm 10,82%; Chlorine chiếm 1,94%; Sodium chiếm khoảng 1,08%. Ngoài ra trong nước biển còn có các nguyên tố khác như: Magnesium chiếm 0,1292%; Sulfur chiếm 0,091%; Calcium chiếm 0,04%; Potassium chiếm 0,04%; Bromine chiếm 0,0067%, Carbon chiếm 0,0028%.

Bên cạnh các nguyên tố hóa học ở trên, trong nước biển còn có thành phần với hàm lượng được tính theo đơn vị mol/kg trong nước biển có độ mặn là 35 như sau: $H_{2} O$ (53,6 mol/kg), $C l^{-}$ (0,546 mol/kg), $N a^{+}$ (0,469 mol/kg), $M g^{2 +}$ (0,0528 mol/kg), $S O_{4}^{2 -}$ (0,0282 mol/kg), $C a^{2 +}$ (0,0103 mol/kg), $K^{+}$ (0,0102 mol/kg), CT (0,00206 mol/kg), $B r^{-}$ (0,000844 mol/kg), BT (0,000416 mol/kg), $S r^{2 +}$ (0,000091 mol/kg), $F^{-}$ (0,000068 mol/kg).

Các nguyên tố hóa học có trong nước biển

Mặc dù độ mặn của nước biển trên toàn cầu không đồng đều, phần lớn nước biển có độ mặn nằm trong khoảng từ 3,1% đến 3,8%. Khi kết hợp với nước ngọt từ các con sông hoặc các sông băng tan chảy, nước biển trở nên nhạt hơn đáng kể. Vịnh Phần Lan, một phần của biển Baltic, là nơi có nước biển nhạt nhất. Biển Đỏ (Hồng Hải) là biển có độ mặn cao nhất do nhiệt độ cao và hạn chế tuần hoàn, gây ra tỷ lệ bốc hơi cao của nước mặt và ít nước ngọt từ sông cũng như lượng mưa thấp. Độ mặn cao nhất của nước biển thường xuất hiện trong các biển cô lập như Biển Chết.

Tỷ trọng của nước biển thường nằm trong khoảng từ 1.020 - 1.030 $k g / m^{3}$ ở mặt nước, nhưng dưới áp suất cao trong lòng đại dương, nước biển có thể đạt đến tỷ trọng riêng lên tới 1.050 $k g / m^{3}$ hoặc cao hơn. Điều này là do nước biển chứa các muối và trải qua hiện tượng điện giải, làm cho nước biển nặng hơn nước ngọt. Nước ngọt tinh khiết có tỷ trọng riêng tối đa là 1.000 g/ml ở nhiệt độ $4^{0} C$ .

Độ mặn và các tính chất khác của nước biển

Điểm đóng băng của nước biển giảm khi độ mặn tăng lên, và nó xảy ra ở khoảng $- 2^{0} C (28, 4^{0} F)$ với nồng độ muối 35%. Độ pH của nước biển thường nằm trong khoảng từ 7,5 - 8,4 do sự tác động của các phản ứng hóa học. Vận tốc âm thanh trong nước biển khoảng 1.500 m/s và thay đổi theo nhiệt độ và áp suất của nước.

Mặc dù nước biển chứa nhiều ion hơn nước ngọt, tỷ lệ các chất hòa tan khác nhau trong hai loại nước này có sự khác biệt đáng kể. Ví dụ, nước biển có nồng độ Bicacbonat cao hơn nước sông khoảng 2,8 lần dựa trên khối lượng phân tử gam, nhưng phần trăm Bicacbonat trong tổng số ion của nước biển thấp hơn so với phần trăm tương ứng của nước sông. Trong nước sông, ion Bicarbonat chiếm tới 48% tổng số ion, trong khi trong nước biển chỉ chiếm khoảng 0,41% tổng số ion.

Sự khác biệt về thành phần giữa nước biển với nước ngọt

Sự khác biệt như vậy là do thời gian cư trú khác nhau của các chất hòa tan trong nước biển. Các ion Sodium và Chloride có thời gian cư trú lâu hơn trong khi các ion Calcium (quan trọng cho sự hình thành Carbonate) có xu hướng trầm lắng nhanh hơn.

Có các giả thuyết khoa học về nguồn gốc của muối trong nước biển từ thời Edmond Halley vào năm 1715. Halley cho rằng muối và các khoáng chất khác được đưa vào biển thông qua quá trình lọc bằng các lớp đất lúc trời mưa. Khi đến biển, muối có thể cô đặc hơn nhờ quá trình bay hơi của nước. Halley cũng nhận thấy rằng các hồ không có lối thoát ra đại dương, như Biển Chết và Biển Caspi, thường có nồng độ muối cao. Ông đặt tên cho quá trình này là "phong hóa lục địa".

Ngoài giả thuyết của Halley, còn một lý thuyết khác cho rằng Sodium đã được lọc qua lớp đáy của đại dương trong quá trình hình thành. Trong quá trình "thải khí", Chlorine và các khí khác từ lớp vỏ Trái Đất thông qua núi lửa và miệng phun nhiệt đã tạo ra nguyên tố Chlorine, chiếm phần lớn trong muối biển. Như vậy, Sodium và Chlorine là hai thành phần chính của muối biển.

Giải thích về mặt địa hóa học cho sự khác nhau của nồng độ mặn

Trong hàng triệu năm, độ mặn của nước biển đã ổn định chủ yếu nhờ các quá trình hóa học và kiến tạo, làm cho muối trầm lắng. Các quá trình này bao gồm trầm tích Evaporit và phản ứng với Bazan đáy biển, làm tạo ra trầm lắng Sodium và Chloride. Khi đại dương hình thành, Sodium không còn được lọc ra từ đáy biển mà được giữ lại trong các lớp trầm tích trên đáy biển. Một giả thuyết khác cho rằng các mảng kiến tạo đã làm muối bị giam cầm dưới khối đất lục địa và từ đó muối được lọc lên bề mặt dần dần.

Nước biển cũng xuất hiện một số hiện tượng do biến đổi khí hậu và tác động từ chính con người. Chẳng hạn như: Nước biển ấm lên, nước biển bị chua, nước biển dân và nước bị bẩn.

Nước biển ấm lên

Trong thời gian gần đây, nhiệt độ toàn cầu đã tăng lên, gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Trong suốt thế kỷ qua, nhiệt độ trung bình của Trái đất đã tăng khoảng $0, 6^{0} C$ . Tương ứng với điều này, nhiệt độ trung bình của nước biển cũng đã tăng lên khoảng $0, 1^{0} C$ . Sự nóng lên này xảy ra từ mặt nước xuống đến độ sâu khoảng 700m dưới mặt biển. Vùng này chứa đựng hầu hết các loài sinh vật biển và là nơi chúng sinh sống và phát triển.

Một trong những loài bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất hiện nay là san hô. Ngay cả sự thay đổi nhỏ về nhiệt độ cũng có thể làm cho san hô dễ bị nhiễm bệnh và chết. Khi nước biển trở nên ấm, loài nhuyễn thể - là nguồn thức ăn chủ yếu dưới đại dương - cũng gặp khó khăn trong sinh trưởng và phát triển.

Nước biển bị chua

Nước biển đang chịu ảnh hưởng của hiện tượng acid hóa. Trước đây, biển có khả năng hấp thụ khí $C O_{2}$ , nhưng do tác động của hoạt động con người, lượng $C O_{2}$ trong nước biển đã tăng lên. Điều này dẫn đến sự hình thành Acid Carbonate và làm giảm độ pH của nước biển. Độ kiềm của nước biển có giá trị độ pH khoảng 8.2, hiện đã giảm xuống còn 8.1.

Sự Acid hóa của nước biển có tác động đáng kể đến các sinh vật biển và môi trường sống của chúng. Các loài sinh vật như ốc sên, trai và đặc biệt là san hô bị ảnh hưởng mạnh mẽ. Khi nước biển trở nên axit, quá trình hình thành lớp vỏ của những sinh vật này gặp khó khăn. Điều này ảnh hưởng tiêu cực đến sự sinh trưởng và phát triển của chúng.

Nguyên nhân của sự acid hóa nước biển là do sự tăng thêm $C O_{2}$ trong khí quyển. Các hoạt động con người, như đốt cháy nhiên liệu hóa thạch và khai thác các tài nguyên tự nhiên, đã tạo ra lượng lớn $C O_{2}$ trong không khí. Khí $C O_{2}$ này sau đó hấp thụ vào nước biển, gây ra quá trình Acid hóa và làm thay đổi môi trường biển.

Nước biển dâng

Trong thời gian hơn một thế kỷ qua, nước biển đã trở nên ngày càng dâng cao, đặc biệt là trong những năm gần đây. Từ năm 1993 đến năm 2014, mực nước biển trung bình trên toàn cầu đã tăng khoảng 6.6 cm. Hiện tại, mực nước biển tiếp tục tăng với tốc độ 0.3 cm mỗi năm. Ở Việt Nam, các khu vực ven biển của Trung Trung Bộ và Tây Nam Bộ đang chứng kiến mức dâng lên của mực nước khoảng 0.29 cm/năm.

Nước biển dâng

Sự dâng cao của nước biển gây ra nhiều tác động đáng kể. Nó có nghĩa là các cơn bão mạnh có thể xâm nhập sâu hơn vào đất liền, gây ra lũ lụt và xâm nhập mặn ngày càng tăng. Điều này ảnh hưởng lớn đến cuộc sống của cộng đồng ven biển và người dân sinh sống trong khu vực này.

Tình trạng thủy triều dâng đòi hỏi sự quan tâm và ứng phó từ con người, chính quyền. Việc nghiên cứu và triển khai các biện pháp phòng ngừa và ứng phó với thủy triều dâng là cần thiết để bảo vệ con người, sinh vật và tài nguyên đất đai ven biển.

Nước biển bị bẩn

Trên khắp thế giới, nước biển đang chịu tác động của ô nhiễm. Đặc biệt, nước biển ở những khu vực ven biển tập trung các khu công nghiệp, đô thị,... đã trở thành nơi tập trung các hợp chất kim loại độc hại. Hàm lượng chất kim loại trong nước biển tăng cao, và tình trạng này gây ra mùi hôi thối và gây tổn hại nghiêm trọng đến hệ sinh thái biển.

Vào năm 2016, một vụ ô nhiễm nghiêm trọng xảy ra tại khu vực biển Vũng Áng (Hà Tĩnh) do sự cố tại nhà máy của công ty Formosa. Lượng chất thải lớn đã làm chết hàng trăm tấn cá và lan rộng sang nhiều khu vực biển khác ở Việt Nam. Hậu quả của vụ việc này còn làm phá hủy một lượng lớn san hô và gần như phá hoại hoàn toàn nguồn sinh kế của người dân ven biển.

Tình trạng ô nhiễm nước biển đang gây ra những hậu quả đáng lo ngại cho môi trường và cộng đồng ven biển. Để bảo vệ và phục hồi nguồn tài nguyên biển, cần có những nỗ lực chung từ cả chính phủ, công ty và cộng đồng để giảm thiểu ô nhiễm và thúc đẩy sự phát triển bền vững trong việc sử dụng tài nguyên biển.

Nước biển không chỉ là môi trường sống và nguồn dinh dưỡng cho hàng tỉ sinh vật biển, mà còn mang lại nhiều lợi ích quan trọng khác. Một trong những đặc tính đáng kể của nước biển là khả năng hấp thụ sức nóng. Nước biển có khả năng hấp thụ 80 - 90% sức nóng từ mặt trời và phân bố sức nóng này đều khắp Trái đất. Thậm chí, đại dương có khả năng hấp thụ sức nóng cao hơn bầu khí quyển lên đến 1000 lần. Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa khí hậu và ảnh hưởng đến thời tiết ven biển.

Nước biển vô cùng quý

Nước biển cũng đóng góp đáng kể trong quá trình hấp thụ khí $C O_{2}$ từ không khí. Nhờ sự tồn tại của gió và sóng, khí $C O_{2}$ được hòa tan vào nước biển và sau đó được các sinh vật biển như tảo, vi tảo,... hấp thu và sử dụng. Hơn nữa, nước biển và hơi nước từ biển cũng góp phần điều hòa khí hậu ven biển. Chúng giúp làm mát các khu vực này vào mùa hè và giữ ấm vào mùa đông.

Không chỉ có giá trị môi trường, nước biển còn có tác động tích cực đến sức khỏe của con người. Việc tắm biển thường xuyên có thể giúp tăng cường hệ miễn dịch, tạo điều kiện cho cơ thể khỏe mạnh hơn và chống lại các bệnh như đau đầu, cảm cúm. Ngoài ra, tắm biển cũng có lợi cho quá trình tuần hoàn máu và mang lại lợi ích cho làn da, giúp dưỡng da và làm đẹp. Hãy tận hưởng những lợi ích của nước biển bằng cách tắm biển thường xuyên khi bạn có cơ hội ra biển.

Tiêu thụ nước biển để duy trì sự hydrat hóa có thể có những hệ quả phản tác dụng đối với sức khỏe con người. Khi uống nước biển trong thời gian dài, cơ thể phải tiêu tốn lượng nước lớn hơn để loại bỏ muối có trong nước biển qua các quá trình bài tiết nước tiểu hoặc mồ hôi, vượt quá khả năng điều tiết của thận. Điều này dẫn đến tăng nồng độ sodium trong máu, gây ngộ độc natri và gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như ngập máu và loạn nhịp tim. Lượng nước trong cơ thể bị loại bỏ để cân bằng nồng độ sodium, gây trở ngại cho truyền dẫn tín hiệu thần kinh và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe tổng quát.

Tiêu thụ nước biển ở con người

Tuy nhiên, đối với một số loài động vật thích nghi với môi trường khắc nghiệt, như chuột sa mạc, thận của chúng có khả năng cô natri hiệu quả hơn so với thận của con người. Điều này cho phép chúng sống sót khi buộc phải uống nước biển, bởi chúng có khả năng loại bỏ muối natri dư thừa trong cơ thể một cách hiệu quả.

Các nguồn tư liệu và nghiên cứu về sinh tồn trong môi trường khắc nghiệt đều khuyến cáo mạnh mẽ chống lại việc uống nước biển. Ví dụ, sách "Medical Aspects of Harsh Environments" đã tổng hợp 163 trường hợp sống trên biển và cho thấy rủi ro tử vong ở những người uống nước biển là 39%, so với chỉ 3% ở những người không uống nước biển. Nghiên cứu trên chuột cũng đã xác nhận các tác động tiêu cực của uống nước biển khi khử hydrat.

Hồng Kông đã đưa ra một giải pháp sáng tạo nhằm giải quyết vấn đề thiếu nước ngọt - sử dụng nước biển để rửa nhà vệ sinh. Hiện nay, hơn 90% các nhà vệ sinh trên khắp thành phố đang sử dụng nước biển để dội rửa, đồng thời giúp bảo vệ các nguồn nước ngọt quý giá. Ý tưởng này đã bắt đầu phát triển từ những năm 1960 và 1970, khi vấn đề thiếu nước ngọt trở nên cực kỳ nghiêm trọng do tăng dân số đáng kể trong thời kỳ đó.

Dùng nước biển để rửa nhà vệ sinh

Một điểm đáng chú ý là cần xử lý nước thải sau khi sử dụng nước biển. Vì nước biển có nồng độ muối cao, nên không thể xử lý nó bằng các phương pháp thông thường trong các nhà máy xử lý nước thải. Vì vậy, Hồng Kông đã phải tìm ra các công nghệ xử lý nước thải đặc biệt để đảm bảo nước được tái sử dụng an toàn và không gây ô nhiễm cho môi trường.

Việc sử dụng nước biển để rửa nhà vệ sinh đã mang lại hiệu quả lớn trong việc tiết kiệm nước ngọt và bảo vệ nguồn nước quý giá của Hồng Kông. Đây là một ví dụ điển hình về việc sáng tạo và thích ứng với tình hình thiếu nước, góp phần bảo vệ môi trường và đảm bảo bền vững cho tương lai.

Như vậy, bài viết trên Admin không chỉ giúp các em có câu trả lời cho: 4 nguyên tố hóa học có trong nước biển mà còn giúp các em nắm được rất nhiều thông tin bổ ích khác về nước biển trên Trái Đất. Hy vọng nó hữu ích và giúp các em có thêm tri thức để tăng cường sự hiểu biết của bản thân mình.