• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Склад морської води

Згідно сучасної точки зору, Земля утворилася з холодної космічної речовини близько 4,6 млрд років тому. При гравітаційному стисненні і за рахунок розпаду радіоактивних ізотопів відбулося розігрівання її надр. Але вчені доводять, що Земля не була повністю розплавлена. В зоні розплавлення тугоплавких речовин вони першими випадають на дно зони, а більш легкоплавкі спливають вгору і виявляються перегрітими та плавлять склепіння. Зона розплавлення піднімається, таким чином, до літосфери. Виділення вод з твердої речовини метеоритів-хондритів, склад яких вважається найбільш близьким до мантії Землі, експериментально було доведено А. П. Виноградовим за допомогою зонного плавлення. При нагріванні метеоритів відбувалося виплавляння легкоплавких силікатів, які насичені летючими речовинами. Отже, на поверхню Землі надходив розплав, після охолодження якого утворилась земна кора, гідросфера (первинний океан) і атмосфера. Підтвердженням цієї теорії є тотожність складу газів діючих вулканів з первинною атмосферою. Може виникнути питання: а чи достатньо було маси мантії, що містить лише 0,5% води, для утворення Світового океану? Розрахунок показав, що маса води, яка міститься в мантії, в 10 разів перевищує масу Світового океану.

Хімічні властивості морської води

Походження і еволюція складу води океану

Температура у поверхні Землі в період тонкої первинної атмосфери, за розрахунками, оцінювалась у +15°С, і тому на Землі постійно існувала гідросфера, котра здійснила певний вплив на еволюцію земної кори і атмосфери.

Розрізняють три стадії формування сольової маси океану. В періодпершої стадії води океану мали кислу реакцію, тому що хлор, бром і фтор виділялися у вигляді сильних кислот: HCl, HBr i HF. Кислоти реагували з ультраосновними і основними гірськими породами, і у воду переходили лужні, лужноземельні та інші елементи. Таким чином, аніони морської води — це продукти дегазації мантії, а катіони — продукти руйнування порід земної кори.

Загальна солоність океанічних вод була, мабуть, близькою до сучасної, але відношення головних компонентів зазнали істотних змін. Головними аніонами були карбонат і бікарбонат, а не хлорид. У водах первинного океану відсутнім був сульфат-іон, що є доказом відсутності в океані та атмосфері кисню.

Друга стадія формування хімічного складу океану пов’язана з виникненням життя на Землі. Перші стародавні залишки життєдіяльності організмів знайдені в сланцях, вік яких 3,1–3,4 млрд років.

Виділення вільного кисню в процесі фотосинтезу привело до зміни складу атмосфери і океану. Атмосфера стала азотно-кисневою. Сполуки вуглецю були окислені до вуглекислого газу, котрий майже повністю був вилучений у процесі фотосинтезу. Сірка і сірководень окислились, і в океані почав накопичуватись сульфат-іон. Головними формами азоту в морській воді стали молекулярний азот і нітрат, а не аміак. Залізо з двохвалентного перейшло у трьохвалентний стан і втратило геохімічну рухомість. Збільшилась рухомість кальцію та магнію.

Після встановлення стабільного складу атмосфери настала остання (третя) стадія формування сольового складу Світового океану. Сучасний стан океанічних вод установився 1,5–0,5 млрд років тому.

Морська вода — це виключно однорідний розчин, до складу якого входить 96,5% води, 3,5% солей, незначна кількість завислих твердих частинок, розчинених газів і органічних сполук.

Хімічний склад морської води, за О. А. Алєкіним, поділяється на п’ять груп.

1.Головні іони. Це одинадцять елементів, що складають 99,98% за вагою від усіх розчинних солей в океанічній воді (табл.4. 1).

Таблиця 4.1

Основні іони морської води

Усі інші елементи знаходяться в морській воді в незначних кількостях (загальний їх вміст не перевищує 0,02%).

2. Біогенні елементи – це сполуки (азоту, фосфору, кремнію та інших елементів), які переробляються дрібними рослинними організмами – фітопланктоном. Він знаходиться у воді в завислому стані і має здібність до фотосинтезу вуглеводів із двоокису вуглецю і води, наприклад:

6СО₂ + 6 Н₂О ^{сонячне світло}→ С₆Н₁₂О₆ + 6О₂.

Для того щоб здійснювати цю реакцію, фітопланктон повинен залишатись там, де достатньо сонячного світла. Навіть у відносно прозорій морській воді фітопланктон знаходиться у верхніх шарах (100- 200 м). Саме в цьому шарі відбувається поглинання біогенних елементів. Фітопланктон утворює основу для харчового ланцюга океану, і біогенні елементи переміщаються вздовж цього ланцюга, по мірі, того як відбувається поглинання їжі – у цілому. У будь-якій з ланок цього ланцюга біогенні елементи можуть знову потрапити до води під час відмирання й розкладу морських організмів, це, звичайно, відбувається в процесі подальшого занурення їх нижче зони фотосинтезу. Таким чином, в океані здійснюється перенесення біогенних елементів зверху вниз – починається з поглинання їх фітопланктоном, у подальшому вони знову потрапляють у воду в розчиненому стані. Для того щоб у зоні фотосинтезу зростання фітопланктону не припинялося, необхідно, щоб біогенні елементи знову потрапили у верхні шари океану. Тому таке важне значення для “ родючості” океанічних вод мають зони апвелінгу.

У шельфових морях помірних широт концентрація біогенних елементів більш залежить від пори року, ніж від глибини. Навесні, коли сонячна радіація збільшується фітопланктон починає активно рости. Таке явище називається “весняним цвітінням фітопланктону”. Цвітіння може відбуватись майже до повного зникнення у морській воді одного або відразу декількох біогенних елементів, що у свою чергу, викликає призупинення росту фітопланктону. Інколи у морській воді може знову накопичитись достатня кількість біогенних елементів, і тоді розпочнеться повторне, літнє, цвітіння фітопланктону. Це може бути викликано, наприклад, збільшенням прозорості води, що дає можливість сонячному світлу проникати на більші глибини. Узимку, однак, ріст фітопланктону майже не відбувається, і завдяки перемішуванню водної товщі спостерігається перерозподіл біогенних елементів, які в результаті розкладу морських організмів потрапляють у воду від самої поверхні до самого дна. Таким чином, підготовлюється нове весняне цвітіння фітопланктону.

4. Розчинні гази у морській воді: кисень, азот, двоокис вуглецю,

аргон, сірководень, вуглеводи та інертні гази.

Розчинені гази – гази, які утворюються за рахунок обміну з атмосферою, біологічної діяльності у воді та інших процесів ( кисень, азот, вуглекислий газ, іноді сірководень). Найбільше у морській воді азоту й кисню. Кисень надходить у морську воду або з повітря, або в результаті фотосинтезу морських речовин переважно:

СО₂ + 2Н₂О + 470 кДж → СН₂О + О₂ + Н₂О.

Витрачається кисень на дихання морських організмів і на окислення різних речовин. На поверхні океану концентрація розчиненого кисню, зазвичай, залишається на постійному рівні насичення або дуже близька до нього, але, оскільки концентрація кисню у воді збільшується зі зменшенням температури, то вона коливається від 4.5 мл/дм³ у тропічних широтах до 8 мл/дм³ і більше у полярних районах. Між поверхнею й рівнем компенсації концентрація може перевищувати рівень насичення, але нижче цієї глибини кількість розчиненого кисню зменшується. У внутрішніх морях, ізольованих від океану, в нижніх шарах води і заглибленнях океанічного дна часто спостерігається нестача кисню і навіть повне його зникнення.

Двоокис вуглецю поглинається під час фотосинтезу, а виділяється при диханні живих організмів і рослин. Для того щоб пояснити характер розподілу СО₂ в океані, крім цих факторів (а також того, що двоокис вуглецю, що утримується в атмосфері, розчиняється в морській воді), необхідно брати до уваги карбонатну систему. Двоокис вуглецю, взаємодіючи з водою, утворює вуглекислоту. Остання, а також іони карбонату кальцію, що надходять в океани з річками, які протікають, наприклад, по вапняках, вступають у реакцію:

СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃↔Н⁺ + НСО^-₃↔ 2Н⁺ + СО^-₃.

Перенасичення води іонами карбонату кальцію приводить до поглинання його живими організмами, залишки яких відкладаються на дні океану. Нестача насичення води цими іонами викликає розчинення таких осадків. Підвищення розчинності карбонату кальцію зі збільшенням тиску також приводить до помітного падіння вмісту карбонату кальцію в осадках, особливо це помітно на глибині нижче чотирьох кілометрів. Океан, таким чином, є гігантським резервуаром двоокису вуглецю, який завдяки наявності на дні карбонатних осадків дуже ефективно перешкоджає зміні концентрації двоокису вуглецю в атмосфері.

Азот у поверхневих шарах моря знаходиться майже у повній рівновазі з азотом атмосфери. Кількість вільного розчиненого азоту на глибині визначається утворенням і розпадом органічних речовин та діяльністю бактерій.

Сірководень утворюється на дні морів унаслідок процесів розкладу органічних речовин, а також у результаті життєдіяльності бактерій. Цей газ є сильною отрутою для водних організмів. Прикладом зараження глибинних шарів сірководнем є Чорне море, в якому 87% об’єму води отруєно цим газом.

4. Група мікроелементів — це група елементів з концентрацією менше, ніж 1´10^–6. Це мідь, алюміній, залізо, марганець, цинк, барій, радій тощо.

5. Органічні речовини у морській воді поділяють на тверді частинки і розчинні. У водах, що багаті на фітопланктон, кількість розчиненого органічного вуглецю в 7–8 разів перевищує кількість твердих частинок органічного вуглецю, а на великих глибинах — в 1000 разів. Кількість органічного вуглецю коливається у відкритому океані зазвичай в межах 0,2–2,7 мг/дм³. Більш значний вміст вуглецю спостерігається в морях, що оточені з усіх боків сушею: У Чорному — 3,3 мг/дм³, у Балтійському — 4,6 мг\дм³, в Азовському — 6,0 мг/дм³.

Гірко-солоний смак— це найхарактерніша особливість морської води. Він обумовлений тим, що більшу частину розчинених у морській воді речовин складає хлорид натрію — звичайна кухонна сіль і хлорид магнію.

Розчинені у морській воді різні мінеральні речовини містяться в ній у вигляді іонів, тому морська вода — це слабкий іонізований розчин, що має слабку лужну реакцію, добру електропровідність, знижену температуру замерзання, підвищену точку кипіння, знижену теплоємність. Морська вода має більшу густину, ніж прісна, погано розчиняє мило, швидко утворює накип у парових котлах, відрізняється від річкових і озерних вод стабільністю хімічного складу.

Сталість складу морської води.Встановлено, що в різних точках Світового океану, незважаючи на мінливість загального вмісту солей, відсоткове відношення між головними складовими елементами морської води завжди постійне. Ця закономірність називається законом сталості сольового складу морської води, яку відкрив у 1884 р. шотландський хімік У. Діттмар. На основі цього закону можна визначити загальну кількість солей, якщо відома концентрація одного з його складових елементів.

Читайте також:

1. D-петля, що складається з 8–12 залишків, декілька з яких – дигідроуридинові.
2. I. При підготовці до переговорів визначите склад делегації і її керівника.
3. II. Анатомічний склад лімфатичної системи
4. II. Вимоги до складання паспорта бюджетної програми
5. II. За зміною ступенів окиснення елементів, які входять до складу реагуючих речовин
6. III. Вимоги до учасників, складу груп і керівників туристських подорожей
7. Аварійно-рятувальні підрозділи Оперативно-рятувальної служби цивільного захисту, їх призначення і склад.
8. Автокореляція залишків – це залежність між послідовними значеннями стохастичної складової моделі.
9. Автомобільний пасажирський транспорт – важлива складова єдиної транспортної системи держави
10. Аграрна політика як складова економічної політики держави. Сут­ність і принципи аграрної політики
11. Адвокатура — неодмінний складовий елемент механізму забезпечення прав людини.
12. Адміністративний поділ, площа і населення українських земель у складі Речі Посполитої в першій воловині ХVІІ ст.

Переглядів: 1488