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『해양생지화학 개론』은 다양한 성분의 생지화학적 순환에 대한 해양의 역할과 이에 대한 인간의 영향을 다룬 책이다. '해수의 물리적 거등에 대한 용질의 영향과 성분들의 종형성에 관계된 해수의 화학적 조성', '해양퇴적물의 축적과 보존에 영향을 미치는 생지화학적 현상', '방사성 동위원소와 안정 동위원소에 관한 해양화학', '해수오염' 등에 관해 중점적으로 살펴본다. 또한 내용을 이해하는 데 도움이 되는 다양한 사례와 정상-상태 모델 등을 다수 수록하였다.

이 책은 해양화학에 대한 다학문적 본질을 파악할 수 있도록 기후와 해양 생물 조절에 중요한 요소들의 생지구화학적 순환에 대한 해양의 역할을 강조하고 있으며, 해양과 기후에 대한 인간의 영향에 대해서도 원유 시추뿐 아니라 약이나 식품첨가물과 같은 천연 해산물의 개발이라는 해양 생지화학을 적용한 몇 가지 사례들을 통해 특별히 강조하고 있다. PartⅠ에는 물의 순환과 화학적 종 형성을 포함한 기초 물리-화학 과정이, Part Ⅱ에는 미생물 생태 환경에서의 산화-환원 화학이, 또한 Part Ⅲ에는 퇴적물 형성에 영향을 주는 해양 과정들과 해수 화학의 조절에 대한 퇴적물의 역할이 언급되어 있다. 한편 Part Ⅳ에는 탄소, 질소, 산소, 황 그리고 인 성분의 순환에 관한 내용과 더불어 분자의 구성, 유기화합물의 생성과 소멸을 포함한 해양 유기 화학에 대한 내용이, Part Ⅴ에는 해양변화의 연구에 이용되는 방사성 동위원소에 대한 내용이 수록되어 있으며, 끝으로 Part Ⅵ에는 해양 오염에 대한 포괄적인 내용이 수록되어 있다. 이 책의 특징으로는: (1) 지구 기후 조절의 피드백(feedback) 과정을 제시하고 그에 의해 육상 과정까지 연계되는 해양 생지구화학적 과정의 예증을 위해 철(Fe)의 해양순환에 대한 중요성을 강조하였고, (2) 평형, 반응속도식(rate law), 산화-환원 에너지, 그리고 필요한 원칙에 대한 유기 화학을 포함한 개론적 화학의 기초 원리들을 자세히 설명하였으며, (3) 과거 해양의 화학, 생물학, 퇴적학 그리고 기후에 대한 고해양학 재건을 제안하였을 뿐 아니라, (4) 기후 변화와 해양 오염을 포함한 해양에 대한 인간의 영향을 강조한 점을 들 수 있다. 이 책은 해양학(Oceanography)의 하위 학문인 화학해양학(Chemical Oceanography) 분야를 중점적으로 다루고 있다. 그러나 다학문(Multidisciplinary)적인 해양학의 특성상 화학에 국한되지 않고 이와 연관된 물리, 생물, 지질해양학뿐 아니라 기타 해양 분야에 대해서도 설명하고 있는 관계로 화학해양학의 보다 실질적이고 세부적 명칭인 해양생지화학(Marine Biogeochemistry)으로 명명되어 있다. 이 책은 전 세계 해양학도들에게 널리 사용되고 있는 해양학 교과서이나, 그 분야와 양이 너무 방대하여 우리나라의 저명한 화학 해양학자들이 처음으로 긴 시간을 같이하며 공동으로 번역하였다. 아울러 이 책은 해양의 생물과 지질에 관계된 물질의 화학적 거동 전반에 대한 개론 이상의 내용을 포함하고 있기 때문에 화학해양학을 공부하고자 하는 학부과정의 학생들뿐 아니라 대학원 과정의 학생들 그리고 생물, 지질, 물리 해양학을 공부하고자 하는 모든 해양학도들에게 매우 유익한 교과서가 될 것이다. 또한 환경오염의 일부인 해양오염을 공부하고자 하는 학생들에게도 좋은 지침서가 될 것이다.

서문 ⅰ 대표역자 서문 ⅲ P A R T Ⅰ 해수의 물리화학(The Physical Chemistry of Seawater) 1 CHAPTER 1 지각-해양-대기 공장(The Crustal-Ocean-Atmosphere Factory) 3 1.1 서론 3 1.2 왜 해양생지화학의 연구는 중요한가? 3 1.3 지각-해양-대기 공장과 지구의 생지화학적 순환 4 1.4 시간과 공간규모에 대한 고려사항 8 1.5 해양 생지화학 연구의 역사 9 1.6 새로운 기술과 새로운 접근법 12 1.7 해양 생지화학의 미래 14 CHAPTER 2 바다의 물(The Waters of the Sea) 19 2.1 서론 19 2.2 물의 수문학적 순환 19 2.3 물: 물리적으로 독특한 액체 21 2.4 보편적인 용매로서 물 32 2.5 염이 물의 물리적 특성에 끼치는 영향 33 CHAPTER 3 해염은 염화나트륨(NaCl) 뿐만은 아니다 (Seasalt Is More Than NaCl) 37 3.1 서론 37 3.2 바닷물 속 물질들의 분류 37 3.3 염분의 측정 40 3.4 주요이온의 보존성 50 3.5 염분비 일정의 법칙의 예외들 54 CHAPTER 4 보존적 추적자로서 염분(Salinity as a Conservative Tracer) 59 4.1 서론 59 4.2 지구의 열과 물 균형 59 4.3 해수운동을 통한 열과 염 수송 73 CHAPTER 5 해양에서의 화학...적 변형 특성(The Nature of Chemical Transformations in the Ocean) 89 5.1 서론 89 5.2 비보존성 거동의 추적 90 5.3 화학종에 대한 정의 91 5.4 농도의 단위 94 5.5 화학반응의 모형: 평형론적 vs. 반응속도론적 접근 95 5.6 해수의 평형모형 97 5.7 경쟁적인 착물화반응: 혼합-이온 용액에서의 종형성 계산하기 104 5.8 해수에서의 이온 종형성 121 CHAPTER 6 기체의 용해도 및 해양 - 대기경계에서의 기체교환(Gas Solubility abd and Exchange across the Air-Sea Interface) 131 6.1 서론 131 6.2 부분압에 관한 돌턴의 법칙 132 6.3 기체의 용해도 134 6.4 기체 교환 속도 141 6.5 비보존성 기체들 147 P A R T Ⅱ 해수의 산화-환원 화학(The Redox Chemistry of Seawater) 151 CHAPTER 7 산소의 중요성(The Importance of Oxygen) 153 7.1 서론 153 7.2 전기화학의 기본 개념들 154 7.3 해수의 산화-환원 화학 163 7.4. 광화학적 산화-환원 반응 185 CHAPTER 8 유기물의 생산과 분해(Organic Matter: Production and Destruction) 187 8.1 서론 187 8.2 유기물의 생산 188 8.3 유기물의 호기성 분해 190 8.4 산소와 영양염 농도의 영향 192 8.5 유기물의 혐기성 분해 196 8.6 전 지구의 생지화학적 산소순환에 대한 유기물질의 영향 198 CHAPTER 9 생물제한 원소들의 수직적 분리(Vertical Segregation of the Biolimiting Elements) 199 9.1 서론 199 9.2 고갈된 표층수, 풍부한 저층수 199 9.3 수직분포의 해석 202 9.4 브록커의 박스 모델 205 9.5 생물제한 : 생물매개 : 생물비제한 210 CHAPTER 10 생물제한 원소의 수평적 분리(Horizontal Segregation of the Biolimiting Elements) 215 10.1 서론 215 10.2 수직 프로파일의 지리학적 차이 215 10.3 심해에서 영양염의 수평적 분리 217 10.4 수평적 분리와 REDFIELD-RICHARDS 비 224 10.5 기존 영양염 227 10.6 해양의 생지화학적 영양염 순환에서 피드백 관계 233 CHAPTER 11 해수의 미량 원소(Trace Elements in Seawater) 235 11.1 서론 235 11.2 해양에서 미량 원소의 소스 237 11.3 미량 원소의 해양 침강 243 11.4 미량 원소 분포의 유형 254 CHAPTER 12 속성작용(Diagenesis) 269 12.1 서론 269 12.2 물리적인 과정: 입자 그리고, 물수송 270 12.3 해양 퇴적물에서 깊이별 프로파일의 해석 275 12.5 해양퇴적물에서의 산화-환원 조건들 280 12.6 호기성 속성작용과 혐기성 속성작용의 상대적 중요성 291 12.7 화학적 독립무기영양 생물 292 12.8 점토 광물과 속성작용 293 P A R T Ⅲ 해양 퇴적물 화학(The Chemistry of Marine Sediments) 295 CHAPTER 13 퇴적물의 구분(Classification of Sediments) 297 13.1 서론 297 13.2 퇴적물의 구분 방법 297 13.3 입자 침강속도와 원양성퇴적물 300 13.4 원양성퇴적물 305 13.5 비원양성 퇴적물 309 CHAPTER 14 점토광물과 다른 쇄설성 규산염광물들(Clay Minetals and Other Detrital Silicares) 315 14.1 서론 315 14.2 규산염광물의 결정 구조 315 14.3 육상풍화에 의한 점토광물의 생성 321 14.4 자생적인 과정을 통해 생성된 점토광물 324 14.5 이동 경로 326 14.6 석영과 점토광물의 전세계적인 분포 328 CHAPTER 15 해수의 탄산염, 알카리도 그리고 pH(Calcite, Alkalinity, and the pH of Seawater) 333 15.1 서론 333 15.2 생물학적 무기 탄소 펌프 334 15.3 탄산칼슘의 용해 339 15.4 POC와 PIC의 생성과 소멸이 해수의 pH, 탄산 알칼리도 CO2에 미치는 영향 346 15.5 해양퇴적물 내에서 탄산칼슘의 보존 349 15.6 지각-해양-대기공장의 지화학적 진화, 안정, 미래에 대한 탄산칼슘의 역할 354 CHAPTER 16 생물기원 규소(Biogeni Silica) 357 16.1 서론 357 16.2 생물기원 실리카의 생산 358 16.3 쇄설성 생물기원 실리카의 침강 362 16.4 퇴적물 내 농축 및 보존 366 16.5 각암의 생성 369 16.6 지각-해양-대기의 순환 측면 369 CHAPTER 17 증발암(Evaporites) 373 17.1 서론 373 17.2 일정 부피의 해수 증발에 따른 증발암의 형성 373 17.3 기후적 그리고 지질학적 여건 375 17.4 현대의 증발암 376 17.5 고대의 증발암 380 17.6 지중해의 심각한 염분의 위기 386 CHAPTER 18 철-망간 단괴와 기타 수생 광물(Iron?Manganese Nodules and Other Hydrogenous Minerals) 389 18.1 서론 389 18.2 철?망간 산화물 390 18.3 기타 수생 광물 405 CHAPTER 19 해양 퇴적물 분포 양상(Global Pattern of Sediment Distribution) 413 19.1 서론 413 19.2 표층 퇴적물 분포에 대한 일반적 모델 414 19.3 세계적 대양의 퇴적물 분포 양상 418 CHAPTER 20 왜 해수는 그렇게 짜지 않는가?(Why Seawater Is Salty but Not Too Salty) 421 20.1 서론 421 20.2 지각?해양?대기 공장 421 20.3 기원과 운반 과정 422 20.4 저장고와 제거 메커니즘 427 20.5 전체 모습: 해수 조성에 대한 통합 모형 437 20.6 해양에서의 평균 체류시간과 반응성 441 20.7 해수의 진화 444 20.8 왜 해수의 염분은 35‰ 인가? 444 P A R T Ⅳ 유기 생지화학(Organic Biogeochemistry) 447 CHAPTER 21 해양생지화학 : 개요(Marine Biogeochemistry : An Overview) 449 21.1 서론 449 21.2 해양환경에서 유기화합물의 중요성 450 21.3 유기화합물의 해양생지구화학에 사용되는 개념적 및 분석적 접근법 451 21.4 유기화합물의 총체적인 종류 461 CHAPTER 22 바다에서 유기화합물의 생산과 분해(The Production and Destrudtion of Organic Compounds in the Sea) 493 22.1 서론 493 22.2 해양유기물 연구에 있어서의 기술적 한계 및 여러 차선책들 494 22.3 육성기원 해양유기물의 분해과정 499 22.4 해양생물에 의한 유기물의 생산과 소비 500 22.5 해양생물에 의한 유기물의 생산과 소비 507 22.6 용존유기화합물 513 22.7 퇴적유기화합물: 속성작용과 보존 529 22.8 유기물 분포의 지구적 양상 535 CHAPTER 23 해양에서 질소와 인의 순환(The Marine Nitrogen and Phosphorus Cycles) 543 23.1 서론 543 23.2 질소 화학종 544 23.3 전 지구적 질소 순환 545 23.4 질소의 산화환원 순환 547 23.5 영양염 제한의 시공간적 변화 560 23.6 인의 지구적 순환 568 23.7 퇴적물에서 질소와 인의 변환 569 23.8 해양에서 질소와 인은 안정상태에서 순환하는가? 574 23.9 해양에서 질소와 인 순환의 인위적인 교란 575 CHAPTER 24 해양의 탄소순환과 지구의 기후변화(The Marine Carbon Cycle and Global Climate Change) 583 24.1 지구의 탄소순환 584 24.2 온실효과와 기온 상승 592 24.3 현재 해양의 탄소 흡수 ? 세 가지 펌프 595 24.4 과거의 기후 및 대기 이산화탄소 수준 변화 604 24.5 증가된 인위적 CO2 방출에 대한 해양의 반응 607 24.6 CO2 문제 해결을 위한 해양 사용 621 CHAPTER 25 바다에서 생산된 유기물질 : 의약품, 식품의학물질, 식품, 식품첨가제, 의료용 화장품 627 CHAPTER 26 해양환경 내 석유의 기원 629 26.1 서론 629 26.2 석유란 무엇인가? 630 26.3 탄소 공급원과 생체지표 634 26.4 퇴적환경 637 26.5 속성작용 638 26.6 퇴행작용과 변성작용 640 26.8 가스 수화물 645 26.8 저류암으로 이동 647 26.9 저온 광상 649 26.10 해저 석유의 탐사 651 P A R T Ⅴ 동위원소 지화학(Isotope Geochemistry) 659 CHAPTER 27 속도와 연대의 측정 : 해양 연구에서 방사성 동위원소의 이용 (Measuring Rates and Dates: The Use of Radioisotopes in the Study of Marine Processes) 661 27.1 서론 661 27.2 방사능 붕괴의 메커니즘 661 27.3 방사능 붕괴 법칙 663 27.4 해양 방사성핵종의 분류 665 27.5 원시 방사성핵종 666 27.6 우주기원 방사성핵종 682 27.7 인공 방사성핵종 687 27.8 요약 694 CHAPTER 28 퇴적기록의 해석 : 고해양학 연구에서 안정 동위원소의 이용 (Reading the Sedimentary Record: The Use of Stable Isotopes in the Study of Paleoceanography) 697 28.1 서론 697 28.2 안정 동위원소 697 28.3 동위원소 분별작용 699 28.4 해양 생지화학적 과정 연구에 안정 동위원소 적용사례 701 28.5 요약 727 P A R T Ⅵ 해양오염(Marine Pollution) 729 CHAPTER 29 해양오염 : 폐기물 처리 공간으로서의 해양 (Marine Pollution : The Oceans as a Waste Space) 731 29.1 서론 731 29.2 왜 해양이 폐기물 처리에 사용되어 왔는가? 733 29.3 해양오염이란 무엇인가? 733 29.4 왜 오염은 측정하기 어려운가 735 29.5 토지-사용이 연안역에 미치는 영향 738 29.6 오염물질 743 29.7 합성 유기화합물 783 29.8. 폐기물 처리 공간으로서의 해양의 미래 802 부 록 1 원소들의 주기율표(The Periodic Table of Elements) 807 부 록 2 일반 명칭과 화학식(Common Names and Chemical Formulae) 809 부 록 3 미터법 단위와 환산 값(Metric Unites and Equivalents) 811 부 록 4 기호 상수와 식(Symbol, Constants, and Formulae) 815 부 록 5 지질 연대표(Geologic Time Scales) 817 용어해설(Glossary) 819 찾아보기(Index) 847 역자 소개 857

이 책은 해양학(Oceanography)의 하위 학문인 화학해양학(Chemical Oceanography) 분야를 중점적으로 다루고 있는 책이다. 그러나 다학문(Multidisciplinary)적인 해양학의 특성상 화학에 국한되지 않고 이와 연관된 물리, 생물, 지질해양학뿐 아니라 기타 해양 분야에 대해서도 설명하고 있다. 저자도 언급하였듯이 방대하고 많은 요인들에 의해 변화하는 해양을 각각의 학문 분야에서 독자적으로 연구하는 것은 - 해양학이 태동했던 초기에는 가능했을지 모르나 과학이 발달한 오늘날에는- 많은 한계를 보일 수밖에 없을 것이다. 이는 해양에 대한 하나의 주제나 사건에 대한 연구가 세부학문들 간의 상호협력에 의해 보다 잘 이루어질 수 있음을 의미한다. 이것이 바로 예전의 해양-(Marine-) 화학(Chemistry), 물리(Physics), 생물(Biology), 지질(Geeology) 등의 명칭이 화학-(Chemical-), 물리-(Physical-), 생물-(Biological-), 지질-(Geological-) 해양학(Oceanography)으로 불리어지는 이유이기도 할 것이다. 한편 일반적으로 화학을 ?물질이 반응을 통하여 변화되는 과정?을 연구하는 학문이라 한다면, 화학해양학은 해양에 있는 다양한 물질들이 반응을 통하여 변화되는 과정과 이들이 해양환경과 생태계에 미치는 영향을 연구하는 학문일 것이다. 하지만 해양에 있는 대부분의 물질은 육지와 해양의 지질 및 생물활동에 의해 생성된 것이기 때문에 이들의 거동은 생물, 지질, 그리고 화학적 작용에 상호 연관되어 있을 수밖에 없고 이를 아우르는 학문 분야가 바로 생지화학(Biogeochemistry)인 것이다. 따라서 실질적으로 해양생지화학(Marine Biogeochemistry)은 화학해양학(Chemical Oceanography)의 또 다른 세부 명칭으로 보아도 무방할 것이다. 앞에서 언급한 바와 같이 이 책은 해양의 생물과 지질에 관계된 물질의 화학적 거동 전반에 관한 내용이므로 화학해양학을 공부하고자 하는 학부과정의 학생들뿐 아니라 대학원 과정의 학생들 그리고 생물, 지질, 물리 해양학을 공부하고자 하는 모든 해양학도들에게 매우 유익한 교과서와 지침서가 될 것이다. 또한 환경오염의 일부인 해양오염에 관하여도 좋은 참고 서적이 될 것이다. 하지만, 내용의 난이도를 고려해 볼 때, 학부과정의 학생들은 1부(해수의 물리화학)의 모든 부분과 2부(해수의 산화-환원), 3부(해양 퇴적물 화학), 4부(유기 생지화학)의 개론적인 부분을, 대학원학생들은 1, 2, 3, 4부 뿐 아니라 5부(동위원소 지화학)의 자세한 부분까지 학습하는 것이 바람직하고 또한 환경(해양)오염에 관심 있는 학생들은 6부(해양오염)를 학습하는 것이 바람직 할 것으로 여겨진다.

김기현 [저]

송기훈, 김경렬, 김기현 [저]