Kui palju kulda on ookeanis?

1872. aastal avaldas Briti keemik Edward Sonstadt aruande, milles kuulutati kulla olemasolu merevees. Sellest ajast alates on Sonstadti avastus inspireerinud paljusid, alates heatahtlikest teadlastest kuni kunstnike ja petturiteni, leidma viisi selle ammutamiseks.

Arvukad teadlased on püüdnud ookeanis kindlaks teha kulla kogust. Täpset kogust on raske kindlaks teha, kuna kuld on merevees väga lahjendatud kontsentratsiooniga (hinnanguliselt suurusjärgus osade kaupa triljoni kohta või ühe osa kullaga triljoni osa vee kohta).

Ajakirjas avaldatud uuring Rakenduslik geokeemia mõõtis Vaikse ookeani küljest võetud proovides kulla kontsentratsiooni ja leidis, et need olid umbes 0,03 osa triljoni kohta. Vanematest uuringutest selgus, et merevees on kontsentratsioon umbes 1 osa triljoni kohta, mis on umbes 100 korda suurem kui muudes, uuemates teadetes.

Mõnda neist erinevustest võib seostada nii saastumisega nii kogutud proovides kui ka proovides - tehnoloogia piirangud, mis varasemates uuringutes ei pruukinud olla piisavalt tundlikud, et täpselt kindlaks teha mikroorganismide kogust kuld.

Vastavalt Riiklik ookeaniteenistus, on ookeanis umbes 333 miljonit kuupmiili vett. Üks kuupmiil vastab 4,17 * 10-le⁹ kuupmeetrit. Selle muundamise abil saame kindlaks teha, et seal on umbes 1,39 * 10¹⁸ kuupmeetrit ookeanivett. Vee tihedus on 1000 kilogrammi kuupmeetri kohta, seega on seal 1,39 * 10²¹ kilogrammi vett ookeanis.

Kui eeldada, et 1) ookeanis on kulla kontsentratsioon 1 osa triljoni kohta, 2) see kuldkontsentratsioon hoiab kogu ookeani vesi ja 3) triljoni osa kohta vastab massile, siis saame ookeanis ligikaudse kullakoguse arvutada järgmise valemi abil: meetod:

• Üks osa triljoni kohta vastab üks triljond koguarvust ehk 1/10¹².
• Seega, et teada saada, kui palju ookeanis on kulda, peame jagama ookeanis oleva vee koguse 1,39 * 10²¹ eespool arvutatud kilogrammid 10-ga¹².
• Selle arvutuse tulemus on 1,39 * 10⁹ kilogrammi kulda ookeanis.
• Kasutades teisendust 1 kilogramm = 0,0011 tonni, jõuame järeldusele, et neid on umbes 1,5 miljonit tonni kulda ookeanis (eeldades, et kontsentratsioon on 1 osa triljoni kohta).
• Kui rakendame sama arvutust hilisemas uuringus leitud kulla kontsentratsiooni (0,03 osa triljoni kohta) kohta, jõuame järeldusele, et 45 tuhat tonni kulda ookeanis.

Kuna kulda on nii väikestes kogustes ja see on lisatud paljude teiste tootes sisalduvate komponentide hulka ümbritsevas keskkonnas, tuleb ookeanist võetud proove töödelda enne, kui need on piisavad analüüsitud.

Eelkontsentratsioon kirjeldab proovis kulla jääkide kontsentreerimise protsessi nii, et saadud kontsentratsioon jääb enamiku analüütiliste meetodite jaoks optimaalsesse vahemikku. Isegi kõige tundlikumate tehnikate korral võib eelkontsentratsioon siiski täpsemaid tulemusi anda. Need meetodid hõlmavad järgmist:

• Vee eemaldamine aurustamise või vee külmutamisega ja seejärel sublimeerimine sellest tekkinud jää. Vee eemaldamisel mereveest jäävad aga maha suured kogused soolasid, näiteks naatrium ja kloor, mis tuleb enne edasist analüüsi kontsentraadist eraldada.
• Lahusti ekstraheerimine, meetod, milles proovis lahutatakse mitu komponenti vastavalt sellele, kui lahustuvad nad erinevates lahustites, näiteks vees, võrreldes orgaanilise lahustiga. Selleks saab kulla muuta vormiks, mis lahustub ühes lahustites paremini.
• Adsorptsioon, tehnika, milles kemikaalid kleepuvad pinnale nagu aktiivsüsi. Selle protsessi jaoks saab pinda keemiliselt modifitseerida nii, et kuld saaks selle külge valikuliselt kleepuda.
• Sademeid kuld lahusest välja, reageerides sellele teiste ühenditega. See võib nõuda täiendavaid töötlemisetappe, mis eemaldavad kulda sisaldava tahke aine muud elemendid.

Samuti võib kuld olla kaugemal eraldatud muudest elementidest või materjalidest, mis võivad proovides esineda. Mõned meetodid eraldamise saavutamiseks on filtreerimine ja tsentrifuugimine. Pärast eelkontsentreerimist ja eraldamist võib kulla kogus olla mõõdetud kasutades tehnikaid, mis on kavandatud väga madalate kontsentratsioonide mõõtmiseks, sealhulgas:

• Aatomabsorptsioonspektroskoopia, mis mõõdab energia kogust, mida proov konkreetsetel lainepikkustel neelab. Iga aatom, sealhulgas kuld, neelab energiat väga spetsiifilisel lainepikkuste komplektil. Mõõdetud energiat saab seejärel kontsentratsiooniga seostada, kui võrrelda tulemusi teada oleva prooviga või võrdlusega.
• Induktiivselt ühendatud plasma massispektromeetria, tehnika, milles aatomid teisendatakse kõigepealt ioonideks ja sorteeritakse seejärel sõltuvalt nende massist. Nendele erinevatele ioonidele vastavaid signaale saab korreleerida kontsentratsiooniga, korreleerides neid teadaoleva referentsväärtusega.

• Kuld on merevees, kuid väga lahjendatud kontsentratsioonide korral - viimastel aegadel on hinnanguliselt suurusjärk triljoni osade kohta. Kuna see kontsentratsioon on nii madal, on raske täpselt määratleda, kui palju kulda ookeanis on.
• Isegi kui ookeanis on arvukalt kulda, kaaluvad kulla kaevandamise kulud merest tõenäoliselt üles kogutud kulla väärtuse.
• Teadlased on neid väikeseid kullakontsentratsioone mõõtnud meetoditega, mis on võimelised mõõtma väga madalaid kontsentratsioone.
• Mõõtmine nõuab sageli, et kuld oleks mingil viisil kontsentreeritud ja muudest komponentidest eraldatud mereveeproovis, et minimeerida proovi saastumise mõju ja võimaldada täpsust mõõdud.

• Falkner, K., ja Edmond, J. “Kuld merevees.” 1990. Maa ja planeetide teaduslikud kirjad, vol. 98, lk. 208-221.
• Joyner, T., Healy, M., Chakravarti, D. ja Koyanagi, T. “Eelkontsentratsioon merevee jälgede analüüsimiseks.” 1967. Keskkonnateadus ja -tehnoloogia, vol. 1, ei. 5, lk. 417-424.
• Koide, M., Hodge, V., Goldberg, E. ja Bertine, K. "Merevees olev kuld: konservatiivne vaade."Rakenduslik geokeemia, vol. 3, ei. 3, lk. 237-241.
• McHugh, J. "Kulla kontsentratsioon looduslikes vetes."Geokeemiliste uuringute ajakiri. 1988, vol. 30, ei. 1–3, lk. 85-94.
• Riiklik ookeaniteenistus. "Kui palju vett on ookeanis?"
• Riiklik ookeaniteenistus. "Kas ookeanis on kulda?"
• Pyrzynska, K "Viimased arengud kulla määramisel aatomspektromeetriliste meetoditega." 2005. Spectrochimica Acta B osa: aatomspektroskoopia, vol. 60, ei. 9-10, lk. 1316-1322.
• Veronese, K "Saksamaa Esimese maailmasõja järgse kava kaevandamine veest veest."Gizmodo.