น้ำทะเลนอกชายฝั่งซานอันเดรส

แผนภาพความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและความเค็ม แสดงการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของน้ำ

ความเค็มของมหาสมุทรในละติจูดต่างๆ ในมหาสมุทรแอตแลนติกและแปซิฟิก

น้ำทะเลคือน้ำจากทะเลหรือมหาสมุทรโดยเฉลี่ยแล้ว น้ำทะเลในมหาสมุทรทั่วโลกมีความเค็มประมาณ 3.5% (35 กรัม/ลิตร, 35 ​​ppt, 600 มิลลิโมลา ร์ ) ซึ่งหมายความว่าน้ำทะเลทุกกิโลกรัม (ประมาณหนึ่งลิตรโดยปริมาตร) มีเกลือละลายอยู่ประมาณ35 กรัม(1.2 ออนซ์) (ส่วนใหญ่เป็นไอออนโซเดียม ( Na ⁺ ) และคลอไรด์( Cl− ) ⁾ความหนาแน่นเฉลี่ยที่ผิวน้ำคือ 1.025 กิโลกรัม/ลิตร น้ำทะเลมีความหนาแน่นมากกว่าทั้งน้ำจืดและน้ำบริสุทธิ์ (ความหนาแน่น 1.0 กิโลกรัม/ลิตร ที่4 °C (39 °F) ) เนื่องจากเกลือที่ละลายอยู่ทำให้มวลเพิ่มขึ้นในสัดส่วนที่มากกว่าปริมาตรจุดเยือกแข็งของน้ำทะเลจะลดลงเมื่อความเข้มข้นของเกลือเพิ่มขึ้น ที่ความเค็มปกติ น้ำทะเลจะแข็งตัวที่อุณหภูมิประมาณ-2 °C (28 °F ) ^{[ 1 ]}น้ำทะเลที่เย็นที่สุดที่ยังคงอยู่ในสภาพของเหลวเท่าที่เคยบันทึกไว้ถูกค้นพบในปี 2010 ในลำธารใต้ธารน้ำแข็งแอนตาร์กติกาโดยอุณหภูมิที่วัดได้คือ−2.6 °C (27.3 °F ) ^{[ 2 ]}          

โดยทั่วไป ค่า pHของน้ำทะเลจะอยู่ในช่วงระหว่าง 7.5 ถึง 8.4 ^{[ 3 ]}อย่างไรก็ตาม ไม่มีมาตราส่วนค่า pH อ้างอิงที่เป็นที่ยอมรับในระดับสากลสำหรับน้ำทะเล และความแตกต่างระหว่างการวัดโดยใช้มาตราส่วนอ้างอิงที่แตกต่างกันอาจสูงถึง 0.14 หน่วย^{[ 4 ​​]}

เชื่อกันว่าน้ำในทะเลมาจากภูเขาไฟ ของโลก เมื่อ 4 พันล้านปีก่อน โดยเกิดจากการปล่อยก๊าซจากหินหลอมเหลว^{[ 30 ] : 24–25 งานวิจัยล่าสุดชี้ให้เห็น ว่า}น้ำส่วนใหญ่ของโลกอาจมาจากดาวหาง^{[ 31} ]

ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับต้นกำเนิดของเกลือทะเลเริ่มต้นจากเซอร์เอ็ดมอนด์ ฮัลลีย์ในปี 1715 ซึ่งเสนอว่าเกลือและแร่ธาตุอื่นๆ ถูกพัดพาลงสู่ทะเลโดยแม่น้ำหลังจากฝนตกชะล้างเกลือออกจากพื้นดิน เมื่อถึงมหาสมุทร เกลือเหล่านี้จะมีความเข้มข้นมากขึ้นเนื่องจากมีเกลือเข้ามาเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ (ดูวัฏจักรทางอุทกวิทยา ) ฮัลลีย์สังเกตว่าทะเลสาบส่วนใหญ่ที่ไม่มีทางออกสู่มหาสมุทร (เช่นทะเลเดดซีและทะเลแคสเปียนดูแอ่งน้ำปิด ) มีปริมาณเกลือสูง ฮัลลีย์เรียกกระบวนการนี้ว่า "การผุพังของทวีป"

ทฤษฎีของฮัลลีย์ถูกต้องเพียงบางส่วน นอกจากนี้ โซเดียมยังถูกชะล้างออกจากพื้นมหาสมุทรเมื่อมหาสมุทรก่อตัวขึ้น การมีอยู่ของไอออนหลักอีกตัวหนึ่งของเกลือ คือ คลอไรด์ เกิดจากการระเหยของคลอไรด์ (ในรูปของกรดไฮโดรคลอริก ) พร้อมกับก๊าซอื่นๆ จากภายในโลกผ่านทางภูเขาไฟและปล่องความร้อนใต้ทะเลไอออนของโซเดียมและคลอไรด์จึงกลายเป็นส่วนประกอบที่พบมากที่สุดในเกลือทะเลในเวลาต่อมา

ความเค็มของมหาสมุทรคงที่มานานหลายพันล้านปี ซึ่งน่าจะเป็นผลมาจากระบบทางเคมี/ ธรณีแปรสัณฐานที่กำจัดเกลือออกไปมากเท่ากับที่สะสมอยู่ ตัวอย่างเช่น แหล่งสะสมโซเดียมและคลอไรด์ ได้แก่ การสะสมของแร่ ระเหยการฝังตัวของน้ำในรูพรุน และปฏิกิริยากับหินบะซอลต์ใต้ ทะเล ^{[ 15 ] : 133}

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศระดับคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มสูงขึ้นในชั้นบรรยากาศของโลกสารอาหารส่วนเกิน และมลพิษในหลายรูปแบบ กำลังเปลี่ยนแปลงธรณี เคมีของมหาสมุทรทั่วโลก อัตราการเปลี่ยนแปลงในบางแง่มุมนั้นสูงกว่าในบันทึกทางธรณีวิทยาในอดีตและปัจจุบันมาก แนวโน้มที่สำคัญ ได้แก่ความเป็นกรด ที่เพิ่มขึ้น ออกซิเจนใต้ผิวน้ำที่ลดลงทั้งในน้ำชายฝั่งและน้ำเปิด ระดับไนโตรเจนชายฝั่งที่เพิ่มสูงขึ้น และการเพิ่มขึ้นอย่างกว้างขวางของปรอทและสารมลพิษอินทรีย์ที่ตกค้าง การรบกวนส่วนใหญ่เหล่านี้เชื่อมโยงโดยตรงหรือโดยอ้อมกับการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ปุ๋ย และกิจกรรมทางอุตสาหกรรมของมนุษย์ คาดการณ์ว่าความเข้มข้นจะเพิ่มขึ้นในอีกหลายทศวรรษข้างหน้า ซึ่งส่งผลกระทบเชิงลบต่อสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรและทรัพยากรทางทะเลอื่นๆ^{[ 32 ]}

หนึ่งในลักษณะเด่นที่สุดของเรื่องนี้คือภาวะความเป็นกรดของมหาสมุทรซึ่งเป็นผลมาจากการดูดซับ CO2 ของมหาสมุทรที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวข้องกับความเข้มข้นของ CO2 ในบรรยากาศที่สูงขึ้นอุณหภูมิที่สูงขึ้น^{[ 33 ]}เนื่องจากส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อแนวปะการังหอยเม่นทะเลและกุ้ง (ดูปะการังฟอกขาว )

การขนส่งทางทะเลเป็นวิธีการขนส่งทั่วโลก ทุกวันมีเรือจำนวนมากแล่นข้ามมหาสมุทรเพื่อขนส่งสินค้าไปยังสถานที่ต่างๆ ทั่วโลก การขนส่งทางทะเลเป็นเครื่องมือที่ช่วยให้ประเทศต่างๆ สามารถมีส่วนร่วมในการค้าและการขนส่งระหว่างประเทศได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่เรือแต่ละลำก็ปล่อยมลพิษที่อาจเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตในทะเลและคุณภาพอากาศของพื้นที่ชายฝั่ง การขนส่งทางทะเลเป็นหนึ่งในการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกิดจากมนุษย์ที่เติบโตเร็วที่สุด^{[ 34 ]}การปล่อยมลพิษจากเรือก่อให้เกิดความเสี่ยงอย่างมากต่อสุขภาพของมนุษย์ในบริเวณใกล้เคียง เนื่องจากน้ำมันและก๊าซที่ปล่อยออกมาจากการเดินเรือของเรือสินค้าทำให้คุณภาพอากาศลดลงและก่อให้เกิดมลพิษ มากขึ้น ทั้งในน้ำทะเลและพื้นที่โดยรอบ^{[ 35 ]}

การใช้ประโยชน์จากน้ำทะเลของมนุษย์อีกประการหนึ่งที่ได้รับการพิจารณาคือการใช้น้ำทะเลเพื่อการเกษตรในพื้นที่ที่มีเนินทราย สูง เช่นอิสราเอลการใช้น้ำทะเลในการชลประทานพืชจะช่วยลดต้นทุนจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับน้ำจืดเมื่อไม่สามารถเข้าถึงได้ง่าย^{[ 36 ]}แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วจะไม่นิยมใช้น้ำเค็มในการปลูกพืช เนื่องจากเกลือจะสะสมและทำลายดินโดยรอบ แต่ก็ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จในดินทรายและดินกรวด^{[ 36 ]}การกลั่นน้ำทะเลในระดับใหญ่เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่จะช่วยให้การทำเกษตรกรรมประสบความสำเร็จใน สภาพ แวดล้อม ที่แห้งแล้งและเป็น ทะเลทราย^{[ 36 ]}หนึ่งในพืชที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในการเกษตรในน้ำเค็มคือฮาโลไฟต์ฮาโลไฟต์เป็นพืชที่ทนต่อเกลือซึ่งเซลล์ของมันทนต่อผลกระทบที่เป็นอันตรายของเกลือในดิน^{[ 37 ]}เอนโดเดอร์มิสบังคับให้มีการกรองเกลือในระดับที่สูงขึ้นทั่วทั้งพืช เนื่องจากช่วยให้มีการไหลเวียนของน้ำผ่านเซลล์ได้มากขึ้น^{[ 37 ]}การปลูกพืชทนเค็มที่ชลประทานด้วยน้ำเค็มถูกนำมาใช้ปลูกเป็นอาหารสัตว์อย่างไรก็ตาม สัตว์ที่กินพืชเหล่านี้บริโภคน้ำมากกว่าสัตว์ที่ไม่ได้กิน^{[ 37 ]}แม้ว่าการเกษตรโดยใช้น้ำเค็มยังไม่ได้รับการยอมรับและนำมาใช้ในวงกว้าง แต่การวิจัยเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าอาจมีโอกาสที่จะปลูกพืชได้มากขึ้นในภูมิภาคที่การทำเกษตรกรรมโดยทั่วไปไม่สามารถทำได้

การบริโภคน้ำทะเลสะอาดในปริมาณเล็กน้อยโดยไม่ได้ตั้งใจนั้นไม่เป็นอันตราย โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากดื่มน้ำทะเลพร้อมกับน้ำจืดในปริมาณมาก อย่างไรก็ตาม การดื่มน้ำทะเลเพื่อรักษาระดับความชุ่มชื้นนั้นกลับเป็นผลเสีย เพราะร่างกายต้องขับน้ำออกมามากกว่าปริมาณน้ำที่ได้รับจากน้ำทะเล เพื่อกำจัดเกลือ (ผ่านทาง ปัสสาวะ ) ^{[ 38 ]}ในสถานการณ์ปกติ การบริโภคน้ำทะเลที่ไม่ผ่านการกรองในปริมาณมากถือว่าไม่เหมาะสม ในตาฮิติ ก่อนยุคอาณานิคม น้ำทะเลในปริมาณเล็กน้อยเป็นส่วนผสมของซอสสด ( miti ) ได้แก่miti hue (กับมะพร้าวหมัก) และmiti haʻari (ผสมกับกะทิ ) เป็นเครื่องปรุงรสหลักในอาหาร ซึ่งแตกต่างจากชนชาติที่เกี่ยวข้อง เช่นชาวฮาวายที่พัฒนาการทำเกลือขึ้นเอง จึงได้เกลือแห้งมาใช้เอง^{[ 39 ]}

ระบบไตทำหน้าที่ควบคุมระดับโซเดียมและคลอไรด์ในเลือดให้อยู่ในระดับที่แคบมาก ประมาณ 9  กรัมต่อลิตร (0.9% โดยมวล)

ในน่านน้ำเปิดส่วนใหญ่ ความเข้มข้นของโซเดียมคลอไรด์จะแตกต่างกันไปบ้าง โดยมีค่าทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 3.5% ซึ่งสูงกว่าระดับที่ร่างกายทนได้ และสูงกว่าที่ไตจะสามารถประมวลผลได้ ประเด็นที่มักถูกมองข้ามในการอ้างว่าไตสามารถขับโซเดียมคลอไรด์ใน น้ำ ทะเลบอลติกที่มีความเข้มข้น 2% (ในข้อโต้แย้งที่ตรงกันข้าม) คือ ลำไส้ไม่สามารถดูดซึมน้ำได้ในความเข้มข้นดังกล่าว ดังนั้นจึงไม่มีประโยชน์ในการดื่มน้ำที่มีความเข้มข้นสูงเช่นนั้น อย่างไรก็ตาม ความเค็มของน้ำผิวดินในทะเลบอลติกไม่เคยถึง 2% มันอยู่ที่ 0.9% หรือน้อยกว่านั้น และจึงไม่สูงกว่าความเค็มของของเหลวในร่างกาย การดื่มน้ำทะเลจะเพิ่มความเข้มข้นของโซเดียมคลอไรด์ในเลือดชั่วคราว ซึ่งเป็นสัญญาณให้ไตขับโซเดียมออก แต่ความเข้มข้นของโซเดียมในน้ำทะเลสูงกว่าความสามารถในการเข้มข้นสูงสุดของไต ในที่สุด ความเข้มข้นของโซเดียมในเลือดจะสูงขึ้นจนถึงระดับที่เป็นพิษ ดึงน้ำออกจากเซลล์ และรบกวน การนำกระแส ประสาทซึ่งในที่สุดจะทำให้เกิดอาการชักและภาวะหัวใจเต้นผิด จังหวะที่เป็นอันตรายถึงชีวิต

คู่มือการเอาชีวิตรอดมักแนะนำไม่ให้ดื่มน้ำทะเล^{[ 40 ]}สรุป การเดินทาง ด้วยแพชูชีพ 163 ครั้ง ประเมินความเสี่ยงต่อการเสียชีวิตที่ 39% สำหรับผู้ที่ดื่มน้ำทะเล เทียบกับ 3% สำหรับผู้ที่ไม่ดื่ม ผลกระทบของการดื่มน้ำทะเลต่อหนูยืนยันถึงผลเสียของการดื่มน้ำทะเลเมื่อร่างกายขาดน้ำ^{[ 41 ]}

ความอยากดื่มน้ำทะเลมีมากที่สุดสำหรับกะลาสีเรือที่ใช้น้ำจืดหมดแล้ว และไม่สามารถเก็บน้ำฝนมาดื่มได้เพียงพอ ความรู้สึกคับข้องใจนี้ได้รับการบรรยายไว้อย่างโด่งดังในบทกวีเรื่อง " The Rime of the Ancient Mariner"ของซามูเอล เทย์เลอร์ โคลริ ดจ์ :

น้ำ น้ำ อยู่ทุกหนทุกแห่ง และแผ่นไม้ทุกแผ่นก็หดตัวลง น้ำ น้ำ อยู่ทุกหนทุกแห่ง แต่ไม่มีน้ำสักหยดให้ดื่ม

แม้ว่ามนุษย์จะไม่สามารถอยู่รอดได้ด้วยน้ำทะเลแทนน้ำดื่มปกติ แต่บางคนอ้างว่าการดื่มน้ำทะเลมากถึงสองถ้วยต่อวัน ผสมกับน้ำจืดในอัตราส่วน 2:3 นั้นไม่ก่อให้เกิดผลเสียใดๆ แพทย์ชาวฝรั่งเศส อแลง บอมบาร์ดรอดชีวิตจากการข้ามมหาสมุทรด้วยเรือยางโซดิแอคขนาดเล็ก โดยบริโภคเนื้อปลาดิบเป็นหลัก ซึ่งมีน้ำประมาณ 40% (เช่นเดียวกับเนื้อเยื่อที่มีชีวิตส่วนใหญ่) รวมถึงน้ำทะเลและเสบียงอื่นๆ ที่เก็บเกี่ยวได้จากมหาสมุทรในปริมาณเล็กน้อย ผลการค้นพบของเขาถูกโต้แย้ง แต่ก็ไม่สามารถให้คำอธิบายอื่นได้ ในหนังสือThe Kon-Tiki Expedition ปี 1948 ของ เขา ธอร์ เฮเยอร์ดาห์ลรายงานว่าได้ดื่มน้ำทะเลผสมกับน้ำจืดในอัตราส่วน 2:3 ระหว่างการเดินทางในปี 1947 ^{[ 42 ]}ไม่กี่ปีต่อมา นักผจญภัยอีกคนหนึ่งวิลเลียม วิลลิสอ้างว่าได้ดื่มน้ำทะเลสองถ้วยและน้ำจืดหนึ่งถ้วยต่อวันเป็นเวลา 70 วันโดยไม่เกิดผลเสียใดๆ เมื่อเขาสูญเสียแหล่งน้ำบางส่วนไป^{[ 43 ]}

ในช่วงศตวรรษที่ 18 ริชาร์ด รัสเซลล์สนับสนุนการใช้แนวปฏิบัตินี้ทางการแพทย์ในสหราชอาณาจักร^{[ 44 ]}และเรเน่ ควินตันได้ขยายการสนับสนุนแนวปฏิบัตินี้ไปยังประเทศอื่นๆ โดยเฉพาะฝรั่งเศสในศตวรรษที่ 20 ปัจจุบันมีการปฏิบัติกันอย่างแพร่หลายในนิการากัวและประเทศอื่นๆ โดยอ้างว่าเป็นการใช้ประโยชน์จากการค้นพบทางการแพทย์ล่าสุด^{[ 45 ] [ 46 ]}

มีการสกัดแร่ธาตุจากน้ำทะเลมาตั้งแต่สมัยโบราณ ปัจจุบันโลหะที่มีความเข้มข้นสูงสุดสี่ชนิด ได้แก่Na , Mg , CaและKถูกสกัดจากน้ำทะเลในเชิงพาณิชย์^{[ 50 ]}ในปี 2015 ในสหรัฐอเมริกา การผลิต แมกนีเซียม 63% มาจากน้ำทะเลและน้ำเกลือ^{[ 51 ]}โบรมีนก็ผลิตจากน้ำทะเลในประเทศจีนและญี่ปุ่น เช่นกัน ^{[ 52 ]} การสกัด ลิเธียม จากน้ำทะเลเคยมีการทดลองในช่วงทศวรรษ 1970 แต่การทดสอบก็ถูกยกเลิกในไม่ช้า แนวคิดในการสกัดยูเรเนียม จากน้ำทะเลได้รับการพิจารณามาอย่างน้อยตั้งแต่ทศวรรษ 1960 แต่มีการสกัดยูเรเนียมได้เพียงไม่กี่กรัมในญี่ปุ่นในช่วงปลายทศวรรษ 1990 ^{[ 53 ]}ปัญหาหลักไม่ได้อยู่ที่ความเป็นไปได้ทางเทคโนโลยี แต่เป็นเพราะราคายูเรเนียมในตลาด ปัจจุบัน จากแหล่งอื่นนั้นต่ำกว่าราคาต่ำสุดที่ได้จากการสกัดจากน้ำทะเลประมาณสามถึงห้าเท่า^{[ 54 ] [ 55 ]}ปัญหาที่คล้ายกันนี้ขัดขวางการใช้ยูเรเนียมที่ผ่านการแปรรูปและมักถูกยกขึ้นมาต่อต้านการแปรรูปนิวเคลียร์และการผลิตเชื้อเพลิง MOXเนื่องจากไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ

อนาคตของการสกัดแร่ธาตุและธาตุต่างๆ

เพื่อให้การสกัดแร่ธาตุและธาตุจากน้ำทะเลเกิดขึ้นได้โดยคำนึงถึงแนวทางปฏิบัติที่ยั่งยืน จำเป็นต้องมีการนำระบบการจัดการที่มีการตรวจสอบมาใช้ ซึ่งต้องอาศัยการจัดการพื้นที่มหาสมุทรและสภาพแวดล้อม การวางแผนด้านสิ่งแวดล้อมแนวทางปฏิบัติที่เป็นระบบเพื่อให้แน่ใจว่าการสกัดได้รับการควบคุม การประเมินสภาพของทะเลหลังการสกัดอย่างสม่ำเสมอ และการตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง^{[ 56 ]}การใช้เทคโนโลยี เช่นโดรนใต้น้ำสามารถอำนวยความสะดวกในการสกัดอย่างยั่งยืนได้^{[ 57 ]}การใช้โครงสร้างพื้นฐานคาร์บอนต่ำจะช่วยให้กระบวนการสกัดมีความยั่งยืนมากขึ้น ในขณะเดียวกันก็ลดคาร์บอนฟุตพริ้นท์จากการสกัดแร่ธาตุ^{[ 57 ]}

แนวทางปฏิบัติอีกประการหนึ่งที่กำลังได้รับการพิจารณาอย่างใกล้ชิดคือกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลเพื่อให้ได้แหล่งน้ำที่ยั่งยืนมากขึ้นจากน้ำทะเล แม้ว่าการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลจะมาพร้อมกับข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อม เช่น ต้นทุนและทรัพยากร นักวิจัยกำลังทำงานอย่างใกล้ชิดเพื่อกำหนดแนวทางปฏิบัติที่ยั่งยืนมากขึ้น เช่น การสร้างโรงงานผลิตน้ำที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งสามารถจัดการกับปริมาณน้ำที่มากขึ้นในพื้นที่ที่โรงงานเหล่านี้ไม่เคยมีมาก่อน^{[ 58 ]}แม้ว่าการสกัดน้ำทะเลจะก่อให้เกิดประโยชน์ต่อสังคมอย่างมาก แต่สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและต้องแน่ใจว่าการสกัดทั้งหมดดำเนินการในลักษณะที่ตระหนักและพิจารณาถึงความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องต่อความยั่งยืนของระบบนิเวศน้ำทะเล

ASTM Internationalมีมาตรฐานสากลสำหรับน้ำทะเลเทียม : ASTM D1141-98 (มาตรฐานดั้งเดิม ASTM D1141-52) ซึ่งใช้ในห้องปฏิบัติการทดสอบวิจัยต่างๆ เป็นโซลูชันที่ทำซ้ำได้สำหรับน้ำทะเล เช่น การทดสอบการกัดกร่อน การปนเปื้อนของน้ำมัน และการประเมินประสิทธิภาพการชำระล้าง^{[ 59 ]}

แร่ธาตุที่พบในน้ำทะเลยังมีบทบาทสำคัญในมหาสมุทรและวงจรอาหารของระบบนิเวศ ตัวอย่างเช่นมหาสมุทรใต้มีส่วนสำคัญต่อวงจรคาร์บอน ในสิ่งแวดล้อม เนื่องจากน้ำในบริเวณนี้ไม่มีธาตุเหล็ก ในปริมาณสูง การขาดแคลนธาตุเหล็กจึงส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตในทะเลที่อาศัยอยู่ในน้ำเหล่านั้น ส่งผลให้มหาสมุทรนี้ไม่สามารถผลิตแพลงก์ตอนพืช ได้มากเท่าที่ควร ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อแหล่งอาหารแรกของห่วงโซ่อาหารในทะเล^{[ 60 ]}แพลงก์ตอนพืชชนิดหลักชนิดหนึ่งคือไดอะตอมซึ่งเป็นแหล่งอาหารหลักของเคยแอนตาร์กติกเมื่อวงจรดำเนินต่อไป สัตว์ทะเลขนาดใหญ่หลายชนิดกินเคยแอนตาร์กติกเป็นอาหาร แต่เนื่องจากมีธาตุเหล็กไม่เพียงพอจากแพลงก์ตอนพืช/ไดอะตอมในขั้นต้น สัตว์ขนาดใหญ่เหล่านี้จึงขาดธาตุเหล็กไปด้วย สัตว์ทะเลขนาดใหญ่เหล่านี้ได้แก่วาฬบาลีนเช่นวาฬสีน้ำเงินและวาฬฟิน^{[ 60 ]}วาฬเหล่านี้ไม่เพียงแต่พึ่งพาธาตุเหล็กเพื่อรักษาสมดุลของแร่ธาตุในอาหารของพวกมันเท่านั้น แต่ยังส่งผลกระทบต่อปริมาณธาตุเหล็กที่ถูกนำกลับคืนสู่มหาสมุทรด้วย ของเสียจากวาฬยังมีธาตุเหล็กที่ดูดซึมเข้าไป ซึ่งจะช่วยให้ธาตุเหล็กถูกนำกลับเข้าสู่ระบบนิเวศของมหาสมุทร โดยรวมแล้ว การขาดแร่ธาตุเพียงชนิดเดียว เช่น ธาตุเหล็กในมหาสมุทรใต้ สามารถก่อให้เกิดความปั่นป่วนเป็นลูกโซ่ที่สำคัญในระบบนิเวศทางทะเล ซึ่งแสดงให้เห็นถึงบทบาทสำคัญของน้ำทะเลใน ห่วง โซ่อาหาร

จากการวิเคราะห์ความสัมพันธ์แบบไดนามิกระหว่างไดอะตอม คริลล์ และวาฬบาลีนเพิ่มเติม พบว่ามีการตรวจสอบตัวอย่างอุจจาระของวาฬบาลีนในน้ำทะเลแอนตาร์กติกา^{[ 60 ]}ผลการวิจัยพบว่าความเข้มข้นของธาตุเหล็กสูงกว่าในน้ำทะเลแอนตาร์กติกาถึง 10 ล้านเท่า และพบคริลล์อย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งอุจจาระ ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ว่าคริลล์เป็นอาหารของวาฬ^{[ 60 ]}คริลล์แอนตาร์กติกามีระดับธาตุเหล็กเฉลี่ย 174.3 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมน้ำหนักแห้ง แต่ปริมาณธาตุเหล็กในคริลล์แตกต่างกันไปตั้งแต่ 12 ถึง 174 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมน้ำหนักแห้ง^{[ 60 ]}ความเข้มข้นของธาตุเหล็กเฉลี่ยในเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อของวาฬสีน้ำเงินและวาฬฟินอยู่ที่ 173 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมน้ำหนักแห้ง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลขนาดใหญ่มีความสำคัญต่อระบบนิเวศทางทะเล เช่นเดียวกับมหาสมุทรใต้^{[ 60 ]}ในความเป็นจริง การมีวาฬในมหาสมุทรมากขึ้นอาจทำให้ปริมาณธาตุเหล็กในน้ำทะเลเพิ่มขึ้นจากการขับถ่ายของพวกมัน ซึ่งจะส่งเสริมระบบนิเวศที่ดีขึ้น

เคยและวาฬบาลีนทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บธาตุเหล็กขนาดใหญ่ในน้ำทะเลในมหาสมุทรใต้ เคยสามารถกักเก็บธาตุเหล็กได้มากถึง 24% ของธาตุเหล็กที่พบในน้ำผิวดินภายในบริเวณที่มันอาศัยอยู่^{[ 60 ]}กระบวนการที่เคยกินไดอะตอมจะปล่อยธาตุเหล็กออกมาสู่น้ำทะเล ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเคยเป็นส่วนสำคัญของวัฏจักรธาตุเหล็ก ในมหาสมุทร ความสัมพันธ์ที่เป็นประโยชน์ระหว่างเคยและวาฬบาลีนช่วยเพิ่มปริมาณธาตุเหล็กที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่และเก็บไว้ในน้ำทะเลได้^{[ 60 ]} เกิดเป็น วงจรป้อนกลับเชิงบวกซึ่งช่วยเพิ่มผลผลิตโดยรวมของสิ่งมีชีวิตในทะเลในมหาสมุทรใต้

สิ่งมีชีวิตทุกขนาดมีบทบาทสำคัญในการรักษาสมดุลของระบบนิเวศทางทะเล โดยทั้งสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่และขนาดเล็กต่างมีส่วนร่วมในการหมุนเวียนสารอาหารในน้ำทะเลอย่างเท่าเทียมกัน การให้ความสำคัญกับการฟื้นฟูประชากรวาฬ เนื่องจากวาฬช่วยเพิ่มผลผลิตโดยรวมในระบบนิเวศทางทะเล รวมถึงการเพิ่มระดับธาตุเหล็กในน้ำทะเล จะทำให้ระบบในมหาสมุทรมีความสมดุลและมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีการศึกษาเชิงลึกเพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจถึงประโยชน์ของมูลวาฬในฐานะปุ๋ย และเพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับการหมุนเวียนธาตุเหล็กในมหาสมุทรใต้^{[ 60 ]}โครงการเกี่ยวกับการจัดการระบบนิเวศและการอนุรักษ์มีความสำคัญต่อการพัฒนาความรู้ด้านนิเวศวิทยาทางทะเล

เช่นเดียวกับการสกัดแร่ธาตุอื่นๆ การสกัดโลหะก็มีทั้งข้อดีและข้อเสียต่อสิ่งแวดล้อมโคบอลต์และลิเธียมเป็นโลหะสำคัญสองชนิดที่สามารถนำมาใช้เพื่อช่วยในการพัฒนาเทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นบนพื้นดิน เช่น การใช้เป็นพลังงานสำหรับแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้าหรือการผลิตพลังงานลม [ ^{61 ] แนวทาง}การทำเหมืองที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและยั่งยืนมากขึ้นคือการสกัดโลหะเหล่านี้จากพื้นทะเลการทำเหมืองลิเธียมจากพื้นทะเลในปริมาณมากสามารถให้โลหะหมุนเวียนได้จำนวนมากเพื่อส่งเสริมแนวทางปฏิบัติที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในสังคมเพื่อลดคาร์บอนฟุตพริ้นท์ ของมนุษย์ การทำเหมืองลิเธียมจากพื้นทะเลอาจประสบความสำเร็จได้ แต่ความสำเร็จนั้นขึ้นอยู่กับ แนวทาง การรีไซเคิล ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น บนพื้นดิน^{[ 62 ]}

นอกจากนี้ยังมีความเสี่ยงที่มาพร้อมกับการสกัดจากพื้นทะเล สิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิดมีอายุขัยยาวนานบนพื้นทะเล ซึ่งหมายความว่าการสืบพันธุ์ของพวกมันต้องใช้เวลานานขึ้น^{[ 56 ]}เช่นเดียวกับการจับปลาจากพื้นทะเล การสกัดแร่ธาตุในปริมาณมากและรวดเร็วเกินไปโดยไม่มีระเบียบปฏิบัติที่เหมาะสม อาจส่งผลให้ระบบนิเวศใต้น้ำถูกทำลาย^{[ 56 ]}ในทางตรงกันข้าม สิ่งนี้จะมีผลตรงกันข้ามและป้องกันไม่ให้การสกัดแร่ธาตุเป็นแนวทางปฏิบัติที่ยั่งยืนในระยะยาว และจะส่งผลให้เกิดการขาดแคลนโลหะที่จำเป็น การสกัดแร่ธาตุจากน้ำทะเลยังมีความเสี่ยงที่จะทำลายถิ่นที่อยู่ของสิ่งมีชีวิตใต้น้ำที่ต้องพึ่งพาระบบนิเวศที่ไม่ถูกรบกวนภายในสภาพแวดล้อม เนื่องจากความปั่นป่วนอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อชุมชนสัตว์^{[ 56 ]}

• น้ำทะเลเทียม– ส่วนผสมของเกลือที่ละลายอยู่ ซึ่งจำลององค์ประกอบโดยเฉลี่ยของน้ำทะเล 
• น้ำกร่อย– น้ำที่มีความเค็มอยู่ระหว่างน้ำจืดและน้ำทะเล 
• น้ำเกลือ– สารละลายเกลือเข้มข้นในน้ำ 
• การทำเหมืองแร่จากน้ำเกลือ– การสกัดวัสดุจากน้ำเค็ม 
• ชุดข้อมูล CORA – ชุดข้อมูลทางสมุทรศาสตร์เกี่ยวกับอุณหภูมิและความเค็มของมหาสมุทรทั่วโลก 
• น้ำจืด– น้ำที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ มีปริมาณเกลือละลายต่ำ 
• สีของมหาสมุทร– คำอธิบายเกี่ยวกับสีของมหาสมุทรและการสำรวจสีของมหาสมุทรจากระยะไกล 
• น้ำเค็ม– น้ำที่มีความเข้มข้นของเกลือละลายสูง 
• น้ำแข็งทะเล– ผลลัพธ์จากการที่น้ำทะเลกลายเป็นน้ำแข็ง 
• ค่า pH ของน้ำทะเล– การวัดระดับความเป็นกรดหรือด่างของสารละลายในน้ำ 
• แรงตึงผิวของน้ำทะเล– แนวโน้มของพื้นผิวของเหลวที่จะหดตัวเพื่อลดพื้นที่ผิว 
• ธาลาสโซเธอราพี– รูปแบบการบำบัดโดยใช้น้ำทะเล 
• การไหลเวียนของกระแสน้ำตามอุณหภูมิและความเค็ม– ส่วนหนึ่งของการไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรขนาดใหญ่ 

• เอกสารทางเทคนิคด้านวิทยาศาสตร์ทางทะเล ฉบับที่ 44, อัลกอริทึมสำหรับการคำนวณคุณสมบัติพื้นฐานของน้ำทะเล, ioc-unesco.org, UNESCO 1983

ตาราง

• ตารางและซอฟต์แวร์สำหรับคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของน้ำทะเล , MIT
• GW C Kaye, TH Laby (1995). "คุณสมบัติทางกายภาพของน้ำทะเล" ตารางค่าคงที่ทางกายภาพและเคมี (  ฉบับที่ 16). รหัสบรรณานุกรม : 1995tpcc.book.....K . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 8 พฤษภาคม 2019