2017년 6월 가뭄과 기후변화

 2017년 6월 현재 한반도 남쪽에서의 가뭄이 심하다. 유난히 심하다는 표현이 적절할 만큼 사람들이 비를 고통스럽게 갈구하고 있다.

가뭄은 지구에서의 물의 순환이 국지적으로 균형있게 이루어지지 않음을 의미한다.
가뭄이 들면 물의 증발산량은 더 많아진다. 하늘이 대개 맑아서 지표면에서의 증발산양이 증가하는 것이다. 사실 가뭄의 해결은 시간의 문제이다. 하늘로 더 많이 증발산된 물이 올라간 후 언젠가는 결국 땅으로 강하하기 마련이기 때문이다. 대기권에서 이상한 일이 발생하여 올라간 수증기가 강하하지 않는 경우가 아니라면, 가뭄은 국지적으로 시간의 문제일 수 있다. 언젠가 다시 땅으로 기체상태의 물이 액체상태의 물로 귀환한다는 것이다. 하지만, 한 지역에서 증발산되어 올라간 물이 그 지역으로 다시 내려오란 법이 없다. 지구에는 거대한 기권의 흐름이 있고, 또 국지적으로도 하늘에서 계속 수증기덩어리인 구름이 이동하기 때문이다.

다시 생각해 보면, 특정지역의 가뭄은 유난히 그 지역에 구름이 오지 않고, 구름으로부터 빗물의 강하가 발생되지 않는 것으로 이해된다. 이는 지역적 범위를 넓히자면, 어느 지역에서는 비가 많이 오고, 어느 지역에서는 유난히 비가 오지 않음을 의미한다. 만약 어느 지역에 계속 비가 오지 않아, 땅위의 생명체들이 거의 절멸하는 사태가 오면, 즉 그 지역 생물권이 사라지는 상태가 되면, 우리는 그 지역이 사막이 되었다고 말한다. 물론 사막에서 일부 생명체가 살고 있지만, 열대우림과 같은 그런 풍부한 종다양성과는 아주 거리가 먼 그런 환경이 되는 것이다.

생태계적으로 볼 때 인간은 3차 소비자에 속한다. 생태계가 구성되지 못하는 환경에서는 결코 살아남기 힘든 존재란 뜻이다. 가뭄이 들어 물이 없으면 사막으로 변하고 있는 셈이다. 반면에 어느 지역에서는 평소보다 더 많은 양의 물의 강하가 일어난다. 홍수가 날 위험이 증가하는 것이다. 이를 통칭하여 기후변화로 인한 수자원 재분배 상황이 오고 있다고 한다.

문제는 인간의 존재다. 먹을 것이 없이는 일주일을 버티지 못하는 것이 인간이다. 가뭄은 인간 존재의 가장 큰 위협요인이다. 홍수는 인간이 만들어 놓은 삶의 수단들을 쓸어가 버린다.

그래서다. 다시금 농업-물-에너지의 통합적 관점에서 지역을 살펴야 한다. 한반도 남쪽 정도의 지역에서는 전체적으로 이를 고려해야 한다. 기후변화와 관련해서 무엇이 진행되고 있는지... 잘 살펴야 한다. 물론 내일 비가 내려 지금의 고통이 해갈되기를 기대하기를 하늘을 보며 바랄 뿐이다. 우리가 아직 비가 내리게 할 능력이 없기 때문이다.

물분자의 화학 2

물과 pH

 * pH의 정의: -log[H+] = pH, pOH의 정의: -log[OH-] = pOH

 물의 특이한 성질 중 하나는 물분자가 적은 양이기는 하지만 일부 해리(dissociation)되어 수소이온과 수산화이온으로 전환된다. 이 성질로 인해 물은 아주 많은 물질을 품을 수 있게 되었다. 지구상에서 물은 기체, 액체, 고체 모두가 자연계에서 발견된다. 지구에 존재하는 무기성 물질 중 이러한 물질은 물이 유일하다. 이렇게 특별한 물이 가장 많이 존재하는 곳은 해양이다. 해양의 물은 지구 표면의 2/3를 차지하며, 그 특별함으로 인해 지구의 에너지 흐름과 기후에 결정적 영향을 준다. 이러한 해양의 물을 내부에서 살펴보면 참으로 많은 물질이 포함되어 있다. 물은 음이온 물질, 양이온 물질, 수용성 유기물 등을 광범위하게 포함하고 있다. 이러한 물의 높은 포용력은 어디서 오는 것일까? 이는 바로 물이 수소이온과 수산화이온으로 해리되는 성질에 기인한다.

지구상의 가장 흔한 물질인 물. 그 흔한 물에 포함된 독특한 특성때문에 지구상에 생명체가 존재하고, 생명의 신비함이 시작되었다. 생명체내의 수소이온과 수산화이온의 농도는 생명현상에 바로 영향을 줄만큼 매우 중요하다. 물속에 존재하는 음이온들은 (-)전하를 띠기 때문에 물의 해리로부터 발생된 (+)전하의 수소이온과 쉽게 결합한다. 마찬가지로 물속의 (+)전하를 띤 이온들은 물의 해리로부터 발생된 수산화기(OH-)와 결합하여 존재하게 된다. 이렇게 물속에 유입되는 많은 이온들은 물속에 늘 존재하는 수소이온 또는 수산화이온과 상호작용하며 이로 인해 물에 들어오는 많은 물질들과의 화학적 상호 작용이 나타난다. 이러한 중요성을 반영하여 물속의 수소이온농도와 수산화이온농도를 특별히 표시하는 방법이 생겨났다 . 물속에서 수소이온 농도와 수산화이온 농도는 특정한 표현으로 정의된다. pH로 표기하여 나타내는 것은 수소이온의 농도를 반영하며, pOH로 표기하여 나타내는 것은 수산화이온의 농도를 반영한다.

빠른 반응을 하는 수소이온의 농도를 주로 하여 pH로 표현하는 경우, pOH = 14= pH로 구할 수 있다.