바닷물의 염분 농도 단위 및 염분에 대해서

바닷물의 염분 농도 단위 및 염분에 대해서

일반적으로 염분 농도로는 퍼밀(1000분의 1을 1로 하는 단위)이 사용됩니다.

그러나 일반적인 염분 농도계에서는 바닷물의 전기전도도 측정에서 염분을 구하는 경우가 많아져서 화학적인 분석으로 얻은 염분과 구별하기 위해서 무단위 혹은 psu(Pactical Salinity Unit:실용염분 단위)가 이용되는 경우가 많습니다.

우리나라 연근해해안의 엽분 눙도는 31-35파밀 즉 3.1%-3.5%니다

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단위 차이나 전처리의 차이에 따른 값의 차이

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질산은측정(몰법이나 전위차적정법)은 예를 들어 고형샘플을 측정할 경우에는 단위가 w/w(g/g)가 되고 액체샘플을 측정할 경우에는 단위가 w/v(g/ml)인 경우가 많습니다.

또한 샘플의 전처리 유무에 따라 측정결과가 달라집니다.

예를 들어, 염화나트륨 이외의 염소의 분리 처리와 질산은에 반응해 버리는 취소와 요오드의 분리 처리를 하고 있는 경우 등입니다.

간장 측정이나 해수 측정은 계수를 곱해서 염분 농도로 하는 경우도 있습니다.

이와 같이, 각각의 염분계와 차이가 나는 경우는, 측정된 질산은 적정 조건을 한번 더 확인해죠.

염분계(전기전도도)는 샘플에 포함된 전해질 성분 모두를 측정했습니다.

염화나트륨 이외의 성분이 포함된 경우 전해질 가산치를 측정합니다.

이와 같이 질산은 적정에서도, 전기전도 방식에서도 염화나트륨 이외의 성분이 포함될 경우에는 측정 결과에 영향이 있으므로 각각의 이점과 결점을 이해하시고 적재적소에서 활용하기를 권장합니다.

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바닷물의 염분 농도 단위

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바닷물의 염분 단위로는 PSU(Practical Salinity Unit:실용 염분 단위)가 사용됩니다.

해양학에서는 절대염분이라는 질량에 대한 천분율: 퍼밀 또는 ppt를 사용해 왔으나, 현재는 전기전도도(EC)로 환산해 지표로 나타내는 PSU가 일반적입니다.

덧붙여서, 절대 염분과 실용 염분은 정확하게 말하면 = 은 아니지만, 그 값에 큰 차이는 없는 것으로 알려져 있습니다.

국제적인 단위이기 때문에 제품도 기본적으로는 PSU 표시입니다.

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세 가지 측정 단위로 염분 농도 표시가 가능:

PSU(Practical Salinity Units), ppt(Salinity in parts perthousand), 비중(20/20)

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ppb	ppm ≒ mg/l (수용액 1리터) 당 mg 중량)	mg/g(중량 농도·밀리그램)≒ ​ mg/ml (수용액 1밀리리터) ​ 당 mg 중량)	%(퍼센트 농도)	g/g(중량농도/그램)
1000000000 ppb	1000000 ppm	1000 mg/g	100%	1 g/g
100000000 ppb	100000 ppm	100 mg/g	10%	0.1 g/g
10000000 ppb	10000 ppm	10 mg/g	1%	0.01 g/g
1000000 ppb	1000 ppm	1 mg/g	0.1%	0.001 g/g
100000 ppb	100 ppm	0.1 mg/g	0.01%	0.0001 g/g
10000 ppb	10 ppm	0.01 mg/g	0.001%	0.00001 g/g
1000 ppb	1 ppm	0.001 mg/g	0.0001%	0.000001 g/g
100 ppb	0.1 ppm	0.0001 mg/g	0.00001%	0.0000001 g/g
10 ppb	0.01 ppm	0.00001 mg/g	0.000001%	0.00000001 g/g
1 ppb	0.001 ppm	0.000001 mg/g	0.0000001%	0.000000001 g/g

※ppm=파츠퍼밀리언(partspermillion)의 약자

※ppb=파츠파빌리온(partsperbillion)의 약자

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ppm은 단순히 100만분의 1이라는 의미의 단위이며 m3×100000/m3(혹은 kg×100000/kg)이므로 소금의 양을 kg으로 변환(혹은 반대의 변환)하면 kg/m3가 구합니다.

참고로 소금(NaCl)의 비중은 2.17이므로 소금량에 2.17을 곱하면 ppm→kg/m3로 변환할 수 있습니다.

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영양염: 농도 단위와 환산법

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영양염은 수권식물의 생존에 필수적인 용존물질군으로 수권생태계에서 광합성, 즉 기초생산을 지배하는 중요한 환경요인이다.

그래서 수권 환경학, 생태학, 수산학, 해양학 등 다른 분야에서는 반드시 영양염 농도가 측정된다.

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‘농도’는 용액 중 용질의 비율이라고 정의되지만 표현법(단위)은 다양하다.

목적에 따라 적확한 학점을 선택해야 한다.

예를 들어, 해양학이나 호수학에서는 영양염 농도는 몰 농도(용액 중 원자, 분자 개수 비율로 µmol/L 또는 µM으로 표시)이며, 또한 용존 산소 등의 농도는 질량비(mg/L) 또는 용적비(mL/L)로 표시된다.

여담이지만 술의 알코올도도 용적 대비로 나타내는데, 그 단위는 퍼센트(%)이다.

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한편 일본의 환경조사에서는 영양염물질의 ‘질량’을 ‘전체적’으로 나눈 값으로 나타내도록 지정되어 있다(일본공업규격: JIS).

따라서 그 수치는 해양학 등의 분야에서 나타나는 값과는 일치하지 않는다.

다른 분야 간의 대화를 용이하게 하기 위해서는 환산이 필요하다.

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지금 해수 1L 안에 질산태의 N 및 인산태의 P가 각각 0.07mg과 0.016mg 녹아 있다고 치자.

JIS에서는 각각의 농도는 0.07mg/L과 0.016mg/L라고 표현한다.

한편, 생태학이나 해양학 등은 각각 5 µM과 0.5 µM으로 표현한다.

분야에 따른 이 차이는 전자는 영양염물질의 정적인 ‘존재’를 중시하고, 후자는 생명과정에서는 복수의 영양염물질이 연동되어 작용하는 ‘동태’를 중시함으로써 생겨나고 있어.

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식물 플랑크톤이 광합성 할 때, N과 P를 16대 1의 비(모르비)로 섭취합니다.

따라서 위의 가정과 같이 해수 중에 N과 P가 5 µM 대 0.5 µM, 즉 10:1의 비율로 존재하면 N이 먼저 소비되고 고갈되어 약 0.2 µM의 P가 사용되지 않게 된다.

P가 남아 있음에도 불구하고 N이 제한인자가 되어 식물의 생산은 저해되어 버린다.

이것이 생태학과 해양학에 대한 흥미의 한 예다.

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JIS에 의한 농도 단위로는 이 흥미에 직접 대응할 수 없다.

그 때문에, 다음과 같이 몰 농도로 환산하지 않으면 안 된다.

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JIS K 0102에서는 해수 1L 내의 질산이온이나 인산이온의 질량(NO3-mg/L, PO43-mg/L)으로 나타내도록 되어 있으므로 그 수치를 이온의 분자량(NO3=62.00 또는 PO4=94.97)으로 나타내도록 되어 있습니다.

94.97로 나누면 몰 농도(mM)를 얻을 수 있습니다.

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이들 이온 중에서 생리적인 기능을 담당하는 것은 질소(N)와 인(P)이라는 관점에서 이온에 포함되는 N과 P(원소)만의 질량(NO3-Nμg/L, PO4-Pμg/L)으로 영양염 농도를 나타내기도 한다.

이 경우에는 수치를 N(14.01)과 P(30.97)의 원자량으로 나누면 몰 농도(μM 또는 μmol/L로 표기)가 됩니다.

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이러한 환산법에 의해서, 환경 조사 데이터로부터, 그 영양염환경이 1차 생산이나 그 후의 먹이사슬 전체에 어떻게 영향을 줄지를 예찰할 수 있어습니다

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덧붙여서, 암모늄 이온(NH4+)과 아질산이온(NO2-)의 분자량은 각각 18.38 및 46.00이며, 규산이온(SiO32-)의 분자량과 규소(Si)의 원자량은 76.08과 28.09이다.

 

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