Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
При изучении состава морской воды, ученые измеряют уровень солености и содержание растворимых веществ в разных слоях воды.
В морской воде обнаружены:
Основные соли в морской воде — содержание в %:
поваренная соль — 77,8%
хлористый магний — 10,9%
сернокислый магний — 4,7%
кальций — 3,6%
Соленый вкус морской воде придает хлористый натрий, горький привкус — хлористый и сернокислый магний, также Черное море отличается богатством сероводородными соединениями.
Главными компонентами солей в морской воде являются сульфаты, карбонаты, нитраты и хлориды. Также на соленость воды могут оказывать влияние различные соединения, которые поступают из подземных, надземных рек и осадков. Между веществами, поступающими в морскую воду, протекают разнообразные реакции, что может значительно влиять на показатели.
В составе морской воды всегда присутствуют органика, то есть органическое вещество. Оно может быть представлено живыми организмами, взвесями, коллоидными и молекулярными соединениями, они являются продуктами жизнедеятельности морских организмов и их неполного распада при отмирании. Присутствие органических веществ определяет существующее различие между природными водами и растворами тех же солей и газов в дистиллированной воде. В настоящее время в организмах морских растений и животных определено около 70 химических элементов. Основная масса живого вещества на 99,9% состоит всего лишь из 12 элементов. Основными элементами являются азот, водород, углерод и кислород. Другие элементы также встречаются в живых организмах, но уже в более малых количествах, это сера, натрий, фосфор, хлор, магний, калий, кальций и кремний.
Растворенные минеральные соединения азота, фосфора и кремния выделяют в отдельную группу главных биогенных веществ. Создание органического вещества и его разложение значительно влияют на химический состав морской воды.
Помимо неорганических солей и органических веществ, в морской воде содержатся различные газы, такие как кислород, азот, углекислый газ, сероводород, аммиак, метан. Содержание этих газов в водах морей и океанов тоже различно. Так глубинные воды Чёрного моря богаты сероводородом, именно поэтому на глубине более 200 м почти не встречается морских животных и растений, там обитают только некоторые виды анаэробных бактерий, их жизнедеятельность основании на усвоении неорганических соединений.
Влияние на организм человека.
Чёрное море является самым полезным морем для здоровья. Именно такой вывод сделали учёные, изучив влияние воды Чёрного моря на организм человека. Как выяснилось, вода в нём наиболее схожа по-своему химическому составу с микроэлементами, которые содержатся в крови человека.
Благодаря своему химическому составу, морская вода оказывает полезное воздействие на все отделы человеческого организма. Под ее влиянием уменьшаются боли, нормализуется терморегуляция организма, укрепляется опорно-двигательный аппарат, эндокринная, нервная и сердечно-сосудистая системы.
Чёрное море является самым благоприятным по концентрации соли для человеческого здоровья. Оно не раздражает слизистую и кожные покровы, а наоборот, способствует их заживлению, обладает закаливающим действием. По этой причине врачи рекомендуют лечение кожных заболеваний именно на Черноморском побережье.
В водах Чёрного моря содержатся 30 мега-полезных для организма человека микроэлементов и минералов. Самые ценные из них:
кальций, способствующий укреплению костей;
калий, нормализующий артериальное давление;
магний, повышающий иммунитет;
йод, нормализующий обменные процессы и работу щитовидной железы;
бром, оказывающий успокаивающий эффект;
Черноморское побережье считается одним из лучших для лечения бронхолегочных заболеваний. Например, великий русский писатель Антон Павлович Чехов лечил туберкулез именно в Ялте. Особый климат, сочетание морского воздуха и фитонцидов сосен дают хороший оздоровительный эффект.
Вода Чёрного моря активизирует все жизненные процессы организма, улучшает циркуляцию лимфы и крови, повышает сопротивляемость организма.
Черноморское побережье оказывает мощный антистрессовый эффект, обусловленный обилием кислорода и большим количеством отрицательно заряженных аэроионов, которыми насыщен воздух. Чёрное море содержит самое большое количество сероводорода в Мировом океане. Сероводород оказывает благоприятное влияние на сердце и сосуды.
Именно поэтому на Черное море полезно приезжать для профилактики и лечения дыхательных, сердечно-сосудистых, кожных заболеваний.
Море покрывает большую часть планеты Земля. Но что мы знаем о нем? Из чего состоит морская вода? Каковы ее физические свойства? Чем морская вода отличается от питьевой? И как сделать из одной другую? Постараемся ответить на все эти вопросы по очереди.
Просто соленая вода?
Многие знают, какое море на вкус, а те, кто не знает, догадываются. Оно соленое. Но неужели можно создать море дома, всего лишь смешав соль и воду? Это не совсем так. Количество обычной воды в морской составляет 96,5 %. Остальные 3,5 % — это примеси. Их точный состав удалось выяснить только в конце 19 века, во время кругосветной экспедиции. Но задолго до этого ученые знали, что примеси, делающие воду такой соленой, представляют собой не обычную поваренную соль. На самом деле в море растворены все элементы из периодической системы Менделеева. Их присутствие минимально, но неоспоримо.
В той самой экспедиции были взяты 77 проб воды в разных районах Мирового океана. Тогда было сделано удивительное открытие: несмотря на огромное количество морской воды на поверхности Земли, процентное соотношение основных ионов в ней всегда остается неизменным. Что это значит, разберем ниже. Заодно узнаем, из чего состоит морская вода.
Постоянство солевого состава
Именно это открытие, также называемое законом Дитмара, было сделано в кругосветной экспедиции конца 19 века. Химик, чье имя было дано этой закономерности, выяснил, что в морской воде количественное соотношение главных ионов практически неизменно в различных регионах планеты. Доля остальных веществ настолько мала, что не является существенной и не учитывается при проведении различных гидрохимических исследований.
Главные ионы, т. е. вещества в количестве более 0,01 %, составляют основную массу солей. Именно они главным образом влияют на физические и химические свойства морской воды. Их количество зависит от разных факторов, в том числе и от условий окружающей среды. Но при общей концентрации соли в морской воде, равной 35,16 ‰, массы примесей имеют четкое значение, приведенное в таблице ниже. Посмотрим, из чего состоит морская вода.
Как мы можем видеть, большую часть составляют хлориды. С учетом постоянства солевого состава на основе этих данных можно определить полный состав пробы морской воды. Для этого вычисляют концентрацию хлора, а на основе полученных данных узнают методом соотношений, какую долю составляют остальные элементы.
Физические свойства
Как и любое другое вещество, морская вода обладает различными характеристиками, которые ученые узнают в результате исследований. Эти данные позволяют получить представление о многих процессах, происходящих на глубине и оказывающих влияние на нашу планету. Например, не все знают, что вода обладает способностью сжиматься. Под давлением массы, воздействующей на нее сверху, она может менять объем.
На поверхности это практически незаметно, но чем глубже, тем явственнее становится данная особенность. Под давлением в сотни атмосфер сжимаемость достигает довольно больших масштабов. Ученые утверждают, что если бы не это свойство воды, уровень океана был бы выше на 30 метров. В этом случае поверхность Земли выглядела бы совсем иначе.
Соленость
Мы уже выяснили, сколько соли в морской воде, и знаем, что ее количество практически неизменно. Тем не менее оно немного варьируется – от 33 до 37 ‰, за редкими исключениями. Среднее значение составляет 34,72 ‰. Этот показатель зависит от количества осадков, выпадающих в том или ином регионе, температуры воздуха, влияющей на интенсивность испарений, и количества пресных водоемов, напрямую соединенных с морем.
Самый высокий процент солености зарегистрирован в Атлантическом океане. Средний показатель в его северной части составляет 35,06 ‰. Наименьшее значение принадлежит Тихому океану. Тем не менее существуют водоемы, в которых показатель солености значительно превышает усредненные значения. К ним относят Средиземное и Красное моря. Высокие температуры воздуха, большая интенсивность испарения и малое количество осадков поднимают уровень солености до рекордных 38-42 ‰. В целом же состав морской воды Черного моря и многих других примерно одинаков. Вероятно, дело в том, что все они связаны между собой.
Некоторые утверждают, что морская вода содержит 5 ‰ соли. Но такой показатель встречается крайне редко, только в минеральных озерах. Например, уровень солености Азовского моря — 11 ‰, Черного — 18 ‰, Красного — 41 ‰, а Мертвого — 300 ‰.
Температура
Было бы наивно полагать, что этот показатель одинаков для всей морской воды в мире. Температура воздуха в регионах, приближенных к полюсам, опускается до минимальных отметок. На экваторе же, наоборот, всегда отмечается стабильно жаркая погода. А вот диапазон изменений температуры воды значительно ниже, он колеблется от -2 до 30 оС. Средний показатель во всем Мировом океане составляет всего 3,73 оС. Причем на поверхности вода в несколько раз теплее, чем на глубине 2-5 тыс. м.
Может вызвать некоторое недоумение тот факт, что температура морской воды в некоторых регионах опускается до -2 оС. Все знают, что при 0 оС H2O превращается в лед. Так и есть, но морская вода, как мы уже выяснили, включает примеси, которые изменяют ее характеристики, и в том числе снижают температуру замерзания. Чем выше процент солености, тем ниже этот показатель. Например, при сравнительно небольшом количестве соли в воде (24,7 ‰) температура замерзания будет равна -1,33 оС.
Плотность
Малейшие изменения этого показателя вызывают движение воды и приводят к возникновению вертикальных и горизонтальных потоков. Именно поэтому плотность морской воды изучают при любых океанологических исследованиях. Она измеряется в кг/м3 и представляет собой массу единичного объема.
Плотность пресной воды при температуре 4 оС составляет 1000 кг/м3, а морской при солености, равной 35 ‰, – 1027,81 кг/м3. Эта разница возникает из-за примесей, входящих в ее состав. Чем больше содержится соли в морской воде, тем выше будет показатель плотности. Обычно ее значение колеблется от 1025 до 1033 кг/м3.
Кроме того, плотность морской воды меняется в зависимости от глубины: чем ближе к поверхности, тем она ниже. Но существуют исключения. Например, при интенсивных испарениях, связанных с высокой температурой воздуха, на поверхности увеличивается соленость. Соответственно, и плотность моря в верхних слоях растет.
Химический состав
Как мы выяснили выше, количество примесей в морской воде примерно одинаково. Но какие именно вещества делают ее такой, какая она есть?
Считается, что современный химический состав морской воды сформировался примерно 1 млрд лет назад. Уже тогда она была такой же соленой, как сейчас. И особенно удивительным кажется предположение Р. Квинтона, который в 1904 году заявил, что минеральный состав морской воды и крови примерно одинаков. В 1910 году А. Б. Маллун подтвердил эту догадку. По его мнению, набор химических веществ в морской воде того периода, когда появились первые костистые и хрящевые рыбы, аналогичен крови всех животных. Но до сих пор эта гипотеза имеет как сторонников, так и противников.
Морская вода содержит различные вещества, количество которых в процентах приведено в таблице ниже.
Этот список может немного отличаться в различных регионах. Например, состав морской воды Черного моря насыщен сероводородом, поскольку сульфатредуцирующие бактерии здесь особенно активны.
Откуда берется соль?
Мы уже выяснили, каков состав морской воды в процентах. Но откуда берутся все эти вещества и почему океан такой на вкус?
На самом деле соли содержатся не только в морской воде, но и в пресноводных водоемах. Только концентрация минералов там настолько низкая, что ее невозможно распознать без специального анализа. Реки вымывают из почвы на своем пути соли, которые позже попадают в океан. Под действием температуры вода в море испаряется, а минералы остаются на месте.
Но даже если бы такой процесс длился долгие годы, морская вода не стала бы настолько соленой. Начало всему положила вулканическая активность, проходящая в земной коре. Магма, выходя на поверхность, смешивается с водой и насыщает ее разнообразными минеральными веществами. Именно поэтому химический состав океана сложился еще примерно 1 миллиард лет назад, когда вулканическая деятельность была наиболее активной.
Можно ли ее пить?
Наверняка в книгах или фильмах вы встречали утверждения о том, что морскую воду нельзя пить ни в коем случае? Но почему? Ведь это такая же вода, как и любая другая, только с небольшим количеством примесей. На самом деле именно из-за них она и является непригодной для питья.
Количество соли в морской воде настолько велико, что для их выведения из организма понадобится в несколько раз больше H2O, чем было выпито изначально. Именно поэтому после любой соленой пищи так хочется пить. А в морской воде, как мы уже выяснили, средний показатель солености составляет почти 35 ‰. Это очень много.
В 1950-х годах врач и по совместительству путешественник Ален Бамбар на собственном опыте доказал, что морскую воду без вреда для здоровья можно пить в течение недели. Но проверять на себе это утверждение не стоит.
Но неужели вся вода в Мировом океане пропадает зря и совершенно не может быть использована для питья? Может, но только после прохождения процесса опреснения.
Как избавляются от соли?
Мы выяснили, из чего состоит морская вода. Но для того чтобы она стала пригодной для питья, количество примесей в ней необходимо уменьшить почти в 70 раз. Но как же добиться такого результата?
Существует несколько способов опреснения воды: ионный обмен, дистилляция, электродиализ и т. д. Наиболее эффективными считаются те, что требуют наименьших затрат энергии и финансов. Самым распространенным способом является дистилляция, но не менее популярен и обратный осмос. В этом случае при очистке воды используют повышенное давление. Результат – 16 000 литров всего за 1 доллар.
Метод электродиализа, как понятно из названия, осуществляется при помощи электродов. В момент включения тока катионы и анионы, о которых мы говорили в самом начале статьи, стремятся соответственно к катоду и аноду через специальные мембраны. Вода между электродами постепенно опресняется.
Польза морской воды
Нередко тех, кто страдает от заболеваний дыхательных путей, отправляют на отдых к побережью. Это правильно, поскольку морская вода оказывает благотворное влияние на легкие, бронхи и связки. Насыщенная минералами жидкость обеззараживает и уничтожает болезнетворных микробов. Чем же еще она полезна?
Пребывание в морском климате и купание в соленой воде оказывают на организм человека общеукрепляющее действие, а также улучшают работу эндокринной системы. Результат – повышенный иммунитет.
Содержащиеся в морской воде бром, кальций и йод способствуют укреплению зубной эмали и десен при полоскании. Для достижения наилучшего эффекта полоскать рот следует несколько раз в неделю по 2-3 минуты. Конечно, для этих целей подойдет только специально очищенная морская вода, которую можно найти в аптеке. Перед применением ее необходимо нагреть до комнатной температуры.
Морская вода является хорошим антисептиком. Она способствует заживлению небольших ран и ссадин, уменьшает зуд от укусов насекомых.
Лекция № 2 Тема
Химико — физические свойства
морской
воды
УДК: 656.62.052.4:551.5 (075)
Кузнецов Ю.М. к.т.н., доцент,
Морская вода является очень разбавленным
и почти полностью ионизированным
раствором. В ней кроме твердых веществ
, составляющих по весу не более 4 %,
растворены газы: азот, кислород,
углекислый газ и в некоторых случаях
сероводород (Черное, Каспийское море).
Морская вода состоит из 96,5 % пресной
воды и 3,5 % солей, растворенных газов и
взвесей. Считается, что в морской воде
в различной концентрации содержатся
более 72 элементов таблицы Менделеева.
Общее содержание
растворенных минеральных веществ в
единице массы морской воды в зависимости
от притока речных вод, выпадения
атмосферных осадков, испарения и таяния
льдов может изменяться в довольно
широких пределах (от 2 до35 г/кг), но
процентное содержание солевого состава
воды остается постоянным (закон
постоянства солевого состава морской
воды).
По своему солевому
составу морская вода резко отличается
от речной (табл.1)
Таблица 1- Солевой
состав воды
Химический состав
главнейших растворенных в морской воде
ионов приведен в табл. 2.
Таблица 2 -Процентное содержание
ионов в морской воде
Физические свойства морской воды
К физическим
свойствам морской воды относятся:
соленость, температура плотность,
оптические и акустические свойства.
Морская вода
обладает горько-солёным вкусом и большим,
чем у пресной воды, удельным весом.
Соленый вкус морской воде придает
хлористый натрий (поваренная соль), а
горький – хлористый магний.
Минимум
солёности расположен в высоких широтах
(на широте 10º–34,72%О),
максимум на широте 30°–35,56%О.
Установлена
связь между соленостью и относительной
электропроводностью морской воды:
S
= ∑ ƒ (R15) (1)
где S
— соленость. %О.
R15
— относительная
электропроводность при температуре 15
оС.
Под относительной
электропроводностью понимается отношение
удельной электропроводности проб
морской воды к удельной электропроводности
воды, имеющей соленость 35 %О.
На основе зависимости
(1) сконструированы судовые солемеры
ГМ-55, ГМ-56, ГМ-65,
которые определяют соленость воды по
ее относительной электропроводности.
Основными причинами
уменьшения солености морской воды за
счет ее опреснения являются выпадение
атмосферных осадков и интенсивные
таяния льда в высоких широтах , а
увеличение ее солености происходит
вследствие испарения частиц чистой
воды с поверхности морей и океанов.
Изменение солёности
с глубиной зависит в основном от
перемешивания водных масс при движении.
Существенное увеличение солёности с
глубиной происходит до 1000–5000м. Ниже –
колебание солёности малы. Например, в
полярных областях, начиная с глубины
200м и до дна, солёность не меняется. В
морях величина солености, как на
поверхности, так и на глубине, меняется
в значительно больших пределах, чем в
океанах.
Температура
морской воды.
Основными факторами, которые непрерывно
изменяют температуру морской воды
являются: суммарное действие прямой и
рассеянной солнечной радиации, эффективное
излучение системы вода- атмосфера,
конвекция и испарение. В прибрежной
зоне на температуру морской воды
оказывает влияние еще и сток речных
вод.
Повышению
температуры морской
воды способствуют:
Понижение
температуры воды
происходит за счет:
В восточных частях
океана обоих полушарий в тропической
зоне изотермы сходятся к экватору, в
западных частях – отходят от него. Такое
расположение изотерм связывает с режимом
поверхностных течений воды – с востока
на запад к северу и к югу —
пассатные течения.
Здесь температура поверхностных вод
океана составляет в среднем 28°, к югу и
северу понижается до 0 на широтах 60º
Ю.Ш. и 75° С.Ш.
Средняя
температура океана летом +18°, зимой +10.
Температура замерзания морской воды
при S=35%О
равна – 1,9°С, кипения 100,53°.
В северном
полушарии температура выше на
соответствующих высотах. Разница
объясняется постоянным охлаждающим
влиянием
Антарктики,
льды которой доходят до умеренных широт
всех 3х
океанов.
В Атлантическом
океане заметное влияние на режим
температуры показывает тёплое
течение Гольфстрим,
в Тихом океане Куро-Сио.
Суточные
колебания температуры воды редко
превышают 1°С. Наибольшая температура
в северном полушарии наблюдается в
августе, в южном — в феврале.
Изменение
температуры воды с глубиной зависит
как от лучистой энергии солнца (прямая
теплопередача) так и от вертикального
перемешивания воды при штормовой погоде.
Тепло солнечной
радиации распространяется на глубину
до 100м (глубже темнота), а ветровое
перемешивание захватывает слои воды
не более 200м. Суточное колебание
температуры прослеживаются до глубины
не более 30м от поверхности, а годовые
колебания до глубины 350–450м. Ниже
температура постоянна.
На глубине 3000–4000м
температура в разных местах океанов
находится в пределах от +2 до -1°.
Тепловой режим
океана оказывает существенное влияние
на годовой ход температуры воздуха над
океаном и материками.
Плотность
морской воды. Под
плотностью понимается отношение массы
вещества к его объему, т.е это масса
единицы объема.
В океанографии
и судовождении для решения практических
задач используется относительная
плотностьd
, под которой понимают отношение массы
единицы объема воды при температуре t
оС к массе
единицы объема дистиллированной воды
при 4 оС,
обозначается S
Относительная
плотность
морской воды
зависит от солёности и температуры. При
t=0°C,
S=35
%О
ρ=1.028г/м3.
Плотность уменьшается от полюсов к
экватору. Наименьшая плотность в
тропиках, там же и наименьшая солёность.
Для удобства
записи применяют величину условной
плотности
σt
= (d
— 1)103 (3)
Так, например,
если по «Океанологическим таблицам»
относительная плотность морской воды
d
при
t
= 20 оС
и солености S
= 35 %О
в полном выражении составляет 1,0247781,
то условная плотность в этом случае
будет иметь вид 24,7781.
Плотность имеет
большое значение при расчете
изменения осадки судов
в водах различной плотности. Для этого
используется формула:
где ∆d — изменение
осадки,
∆ — объемное
водоизмещение,
ρ1
и ρ2
— относительные
плотности морской воды.
В Мировом океане
встречаются следующие характерные
изменения относительной плотности
морской воды и соответствующие осадки
судов.
2. Вода малой
солености (<5 ‰) осенью при температуре
1-3оС.
Относительная плотность пониженная
d
= 1,0032, характерно для районов портов
в устьях рек. Осадка судов близка к
наибольшей.
5. Вода имеет
соленость менее 20 ‰ и высокую температуру
порядка 20-30 оС.
Относительная
плотность близка к среднему значению.
Такие условия характерны для Азовского
и Черного морей. Осадка судов средняя.
Сведения о
плотности воды в открытых морях снять
с карт №19 и№20 2-го тома Морского Атласа
или с карт «Атласов океанов».
В портах сведения
о фактической плотности морской воды
могут быть получены на портовой
гидрометеостанции.
Оптические
свойства
морской воды отличаются тем, что морская
вода вдали от берегов более прозрачна,
чем пресная речная. Однако, даже в
наиболее чистой океанической воде
только 1% световой энергии проникает
ниже 100м. Солнечный свет можно увидеть
только в верхнем 100 метровом слое океана;
более 97% объёма Мирового океана находится
в состоянии вечной темноты.
По мере погружения
в глубь океана солнечный свет быстро
исчезает, и цвет его изменяется от белого
к голубому. Многие из обитателей морского
дна окрашены в яркие цвета. Однако они
невидимы при естественном освещении и
обнаруживаются только при искусственном
освещении.
Поглощение света
значительно ограничивает видимость с
подводных лодок. В чистой океанической
воды можно получить отчётливые фотографии
предметов только на расстоянии 5–7м от
камеры, а на расстоянии до 10м картина
резко ухудшается. Во многих прибрежных
районах оптические наблюдения практически
невозможны.
В 10 метровом слое
морской воды наблюдается полное
поглощение 100% коротких (ультрафиолетовых)
и длинных (инфракрасных) волн. Минимальное
поглощение наблюдается вблизи 0,47мкн
(окно прозрачности), в голубой части
спектра, но даже энергия голубого света
уменьшается вдвое на глубине 47м.
Акустические
свойства
морской воды несколько отличаются от
акустических свойств пресной воды. Так,
если скорость звука в пресной воде в
среднем составляет при температуре 150
С –1462 м/с,
то в морской воде –1500м/с. В зависимости
от давления, температуры и солёности
она изменяется следующим образом:
— при увеличении
глубины на 1км на +11%,
— при увеличении
температуры на 1°С на +0,3%,
— при
увеличении солёности на 1%О
на +0,09%.
Для измерения
глубины используются эхолоты,
принцип действия которых основан на
измерении времени прохождения
ультразвукового сигнала от излучателя
до приёмника, отразившегося от дна
океана.
Вода
как растворитель обладает свойством
растворять различные вещества.
Растворяющая
способность воды определяется ее
диэлектрической проницаемостью. Как
уже указывалось, при комнатной температуре
диэлектрическая проницаемость воды
равна 81. Это значит, что два противоположных
электрических заряда взаимно притягиваются
в воде, с силой, равной 1/81 силы их
взаимодействия в воздухе. Таким образом,
отделение ионов от кристалла какой-либо
соли в воде в 81 раз легче, чем в воздухе.
Если
воде дать достаточно времени, она может
растворить практически любое твердое
вещество. Из-за уникальной растворяющей
способности воды до сих пор не удалось
получить химически чистую воду — она
всегда содержит растворенный материал
сосуда. Поэтому
в природе не встречается химически
чистая вода.
Морская вода
отличается от вод суши более богатым
качественным составом растворенных в
ней веществ, и поэтому все ее свойства
оказываются отличными от свойств пресной
воды.
Особенностью
морской воды как раствора является то,
что она представляет слабый и поэтому
полностью ионизированный раствор,
содержащий большое количество частиц.
Размеры растворенных в морской воде
частиц весьма разнообразны. Поэтому
морская вода может в отдельных случаях
вести себя как молекулярный или
кристаллоидный раствор, когда размеры
растворенных частиц меньше 10-7
см. При увеличении размеров растворенных
неорганических и органических веществ
она приближается к коллоидным, а
вблизи побережий к мутным растворам. В
таких растворах происходит постепенное
соединение растворенных веществ и
осаждение вследствие увеличения их
веса.
По
массе в воде содержится 11,19 % водорода
и 88,81 % кислорода. Однако в
морской воде растворены почти все
химические элементы таблицы Менделеева.
Концентрация некоторых из них столь
мала, что их присутствие обнаруживается
только в морских организмах, аккумулирующих
эти элементы из морской воды. Кроме них
в морской воде растворены некоторые
газы: кислород, азот, аргон, углекислота,
сероводород и некоторое количество
органического вещества океанического
и материкового происхождения.
Весь
химический состав морской воды можно
подразделить на 5 групп:
1)
главные ионы (11 ионов — хлор, натрий,
сульфат, магний, кальций, калий, бикарбонат,
бром, барит, стронций, фтор), которые
составляют 99.98% массы всех растворенных
веществ;
2)
растворенные газы (O2,
N2,
CO2,
H2S,
Ar
и другие инертные газы), при этом
соотношение в воде O2:
N2=
1 : 2 (что было установлено еще А.Лавуазье
в 1783 г.), а не 1 : 4, как в воздухе;
3)
биогенные элементы (С, Н, N,
P,
Si,
Fe,
Mn)
и их соединения, из которых состоят
морские организмы;
4)
группа микроэлементов с концентрацией
меньше 1 × 10-6;
Среднее
количество растворенных в водах Мирового
океана твердых веществ составляет около
3.5%
по
весу и лишь в отдельных морях и заливах,
соединенных с океаном, может достигать
4.1% (Красное море, Персидский залив).
Больше всего в морской воде содержится
хлора — 1.94%, т. е. более 55% всех растворенных
в воде твердых веществ. Затем следуют
натрий — l.08%,
магний — 0.13%, кальций — 0.04%, калий — 0.04%
(табл. 4).
Морская
вода отличается от вод суши количественным
составом растворенных в ней веществ и
поэтому все ее свойства оказываются
отличными от свойств пресной воды.
Морская вода является слабым раствором
и обладает всеми свойствами слабых
растворов : пониженной температурой
замерзания, повышенной точкой кипения.
В морской воде растворены все элементы,
встречающиеся на Земле, но некоторые
из них находятся в столь малых количествах,
что их присутствие обнаруживается
только в морских организмах, накапливающих
их.
Все вещества,
входящие в состав морской воды,
подразделяются на пять групп:
— главные ионы,
содержащиеся в наибольшем количестве;
— биогенные вещества;
Особое место
занимают примеси и загрязнения в океане.
Содержание
в морской воде Nа,
К, Мg,
Са обусловлено выветриванием горных
пород и последующим их выносом реками.
Содержание СI,
SО4,
Вr
обусловлено дегазацией мантии.
Примерно 50 % солевой массы приходится
на долю выветривания, а 50 % — на долю
дегазации мантии.
Среднее
количество растворенных в океане твердых
веществ составляет около 3,5 % по весу и
лишь в отдельных морях может достигать
4 %. Больше всего в морской виде содержится
хлора -1,9 %, т.е. более 50 % всех растворенных
в воде твердых веществ. Затем следуют
натрий — 1,6 %, магний — 0,13 %, сера — 0,338 %,
кальций — 0,04 %. Они представляют главные
ионы — вещества, содержащиеся в воде в
наибольшем количестве. Они обычно
находятся не в чистом виде, а в виде
соединений (солей). Основными из них
являются:
—
хлориды (NаСI,
МgСI2)-
83,7 % всех растворенных в воде твердых
веществ. Они обусловливают горько-соленый
вкус морской воды;
—
сульфаты (МgSO4,
CaSО4,
К2SО4)
— 10,8 %;
—
карбонаты (СаСО3)
— 0,3 %.
Общее
содержание твердых веществ, растворенных
в морской воде, выражается в тысячных
долях весовых единиц — промилле — ‰.
Растворенные
газы в морской воде образуются за счет
обмена с атмосферой, биологической
деятельности в воде, речного стока и
других процессов. В основном эти газы
представлены кислородом, азотом,
небольшим количеством сероводорода и
двуокисью углерода.
Биогенные
вещества имеют
особое значение для развития жизни в
океане. К ним относятся соединения
фосфора, азота и кремния. Значение
биогенов в океане аналогично значению
азотных и фосфорных удобрений для
сельскохозяйственных культур. Накопление
биогенных веществ происходит в глубинных
слоях и вынос их в верхние слои
осуществляется вертикальной циркуляцией
вод — подъемом глубинных вод (апвеллинг).
Микроэлементы
в
воде океана представлены почти все. В
наибольших концентрациях находятся
литий, рубидий, йод. В наименьших
количествах содержится золото. Некоторые
организмы способны концентрировать в
себе микроэлементы. Например, известны
моллюски, которые аккумулируют ванадий,
цинк, медь.
Органические
вещества непрерывно
продуцируются в виде первичной продукции
— зеленой массы растений. Одновременно
происходит и потребление органического
вещества, отмирание и разложение.
Биохимический распад остатков организмов,
главным образом, планктонных, является
источником растворенных органических
веществ. В них содержится важнейшие
органические соединения — пектиновые,
гумусовые, аминокислоты, углеводы,
антибиотики и витамины.
В
результате химических анализов проб
морской воды, собранных в разных частях
Мирового океана, явилось установление
факта стабильности соотношения между
растворенным в морской воде веществами,
которое получило название постоянство
солевого состава морской воды.
Благодаря этому
можно вычислять общую соленость
морской воды по содержанию в ней
хлора как элемента, содержащегося в
наибольшем количестве.
Под
соленостью понимается общий вес в
граммах всех твердых веществ, растворенных
в 1000 г морской воды. Количественно
соленость выражается в граммах на
килограмм, т.е. в промилле (‰).
