Calcium, Magnesium, Potassium and Sodium in Water

Calcium, Magnesium, Potassium and Sodium in Water

이번 포스트는 A Multidisciplinary Introduction to Desalination / Editor : Alireza Bazargan 에 설명된 Calcium (칼슘), Magnesium (마그네슘), Potassium (칼륨), Sodium (나트륨) 에 대해서 살펴보겠습니다.

 

 

1. Calcium, Magnesium in Water

바닷물의 칼슘 농도는 마그네슘 농도의 약 1/3 입니다. 이러한 필수 영양소는 담수화를 통해 매우 효율적으로 제거되므로 remineralization process를 통해 미네랄을 다시 넣어 주어야 합니다.

 

Remineralization 후, 최소 Calcium 농도에 대해 일부 국가에서는 20 mg/L (50 mg/L as CaCO3에 해당)를 제안하고 있습니다. 마그네슘에 대해서는 대부분의 국가에서 규정하는 최소 요구량은 없습니다.

 

영양소와 미네랄 (칼슘, 마그네슘 등)의 주요 공급원은 개인의 식단이며, 식수에 포함된 미네랄은 이차적인 보충 역할만 합니다. 

 

칼슘 섭취는 골다공증의 위험을 줄이는 것으로 알려져 있으며, 마그네슘 결핍은 허혈성 심장 질환 및 대사 증후군과 관련되어 당뇨병 전증 상태를 나타냅니다.

 

담수를 관개 용수로 사용하려면 식물의 성장을 위해 미네랄 첨가가 필요할 수 있으며, 순수한 담수를 관개용수로 사용한 후, 작물에 대한 피해가 발생함에 따라 후처리의 필요성이 드러났습니다.

 

2. Potassium and Sodium in Water

칼륨은 필수 영양소로, 결핍되면 건강 문제를 일으킬 수 있습니다. 그러나 식수는 사람의 일일 칼륨 섭취량 중 상당 부분을 차지하지 않으며, 이는 주로 음식 등 다양한 다른 공급원을 통해 섭취됩니다.

 

바닷물의 칼륨 농도는 일반적으로 400~500mg/L 범위입니다.

담수화는 칼륨 이온 제거에 매우 효과적입니다(>98% 제거). 따라서 담수화된 물에 남아있는 칼륨의 양은 하루 3,000mg을 초과하는 일일 식단 요구량보다 몇 배나 낮습니다.

WHO guideline 에는 식수의 칼륨에 대한 상한선이 언급되어 있지는 않습니다.

 

나트륨은 바닷물에 풍부하게 함유되어 있으며 농도는 10,000~14,000mg/L입니다.

나트륨은 생리학 적으로 필요한 필수 영양소입니다.

WHO guideline 에는 식수의 나트륨에 대한 상한선이 언급되어 있지는 않지만, 맛의 한계점은 200~250mg/L입니다.

 

염화나트륨 (NaCl, 일반 식탁용 소금)의 경우 나트륨 이온이 주로 짠맛을 유발한다는 사실이 널리 알려져 있습니다.

예를 들어, 음이온의 크기가 증가함에 따라(예: 염화물에서 아세트산염 또는 글루코네이트로) 상대적인 짠맛이 감소합니다. 나트륨 이온이 쓴 음이온과 동반되면 쓴맛이 우세하고 짠맛을 가릴 수 있습니다.

 

소금 맛 수용에 대한 이해에는 큰 격차가 존재합니다.

현재 가장 대중적인 가설은 상피 나트륨 채널(ENaC)이 나트륨이 타액이나 물에 용해된 미각 수용체 세포 외부에서 미각 세포로 이동하도록 한다는 것입니다.

미각 세포 내부의 나트륨 이온이 증가하면 뇌의 짠맛을 신호하는 신경 전달 물질이 방출됩니다. 칼륨과 같은 다른 양이온도 짠맛이 나지만 그 맛은 나트륨만큼 뚜렷하지는 않습니다.