Химический состав морской воды

Л Е К Ц И Я № 11

Химический состав морской воды

Как физическое тело вода обнаруживает много особенностей, отличающих ее от всех других тел. Наиболее важные их них следующие:

Согласно кинетической теории, плотность тела при повышении температуры уменьшается. Плотность воды при повышении температуры от 0º до 3, 98º (принимаем 4º) увеличивается. При 4º плотность становится наибольшей и уменьшается только при дальнейшем повышении температуры. Свойства морской воды:

При замерзании вода резко увеличивает свой объем (почти на 10 %)

Вода обладает большой удельной теплопроводностью.

Лед обладает исключительно большой теплотой плавления, т.е. вода и лед при 0º отличаются по содержанию скрытой энергии почти на 80 калорий.

Скрытая теплота парообразования очень велика – 539 калорий на грамм при температуре 100º.

Коэффициент преломления света в воде n = 1, 34, между тем, как согласно волновой теории света, он должен был бы быть равным 9.

Все эти особенности объясняются молекулярным строением и особенностями структуры воды.

Морская вода отличается от вод суши значительно более богатым составом растворенных в ней веществ и поэтому все ее свойства оказываются отличными от таковых для пресной воды. В морской воде могут быть найдены почти все существующие в природе вещества. Изменение свойств воды под влиянием растворенных в ней веществ настолько велико, что морская вода перестает быть водой в собственном смысле и является слабым раствором. Правда некоторые элементы находятся в столь малых количествах, что их присутствие обнаруживается только в морских организмах, собирающих эти элементы из окружающей их морской воды. Присутствие других доказывается лишь их наличием в морских отложениях. Кроме твердых веществ, в морской воде растворены некоторые газы: кислород, азот, аргон, углекислота, сероводород и др. И некоторое количество органического вещества океанического и материкового происхождения.

Среднее количество растворенных в водах Мирового океана твердых веществ составляет около 3, 5 % по весу и лишь в отдельных морях, соединенных с океаном, достигает 41, 0 % (Красное море). Больше всего в морской воде содержится хлора – 1, 9, затем следует натрий – 1, 06, магний – 0, 13, сера – 0, 008, кальций – 0, 040, калий – 0, 038, бром – 0, 0065, углерод – 0, 003 %. Содержание остальных веществ составляет еще меньшие величины.

Главнейшие растворенные в воде элементы находятся в виде соединений. Основными из них являются:

1.Хлориды (NaCl, MgCl), процентное содержание которых равно 88, 7 % всех растворенных в воде твердых веществ. Они обусловливают горько-соленый вкус воды;

2.Сульфаты (MgSO₄, CaSO₄, K₂SO₄), которых в морской воде содержится 10, 8 %;

3.Карбонаты (CaCO₃), составляющие 0, 3%.

Следует отметить, что в речной воде соотношение между растворенными солями обратное. Больше всего в ней содержится карбонатов (60, 1 %) и меньше хлоридов (5, 2 %).

Общее содержание твердых веществ, растворенных в морской воде, принято выражать в тысячных долях весовых единиц – промилле и обозначать знаком S ⁰/₀₀. Содержание растворенных частиц в одном килограмме морской воды численно равно весу частиц выраженному в граммах.

Горизонтальное распределение солености. Экстремальные значения солености наблюдаются в прибрежных районах и некоторых морях, характеризующихся ограниченным водообменом с океаном. В Ботническом заливе она может быть всего лишь 5 ⁰/₀₀, в то время как в Красном море превышает 40, 0 ⁰/₀₀. Пределы изменения солености в океане обычно от 33, 0 до 37, 0 ⁰/_00. Средняя соленость – 34, 73 ⁰/₀₀. Распределение солености в поверхностном слое океана имеет зональный характер. Наименьшие значения солености наблюдаются в полярных районах, вторичный минимум прослеживается в узкой экваториальной зоне. Максимальная соленость приходится на субтропические зоны, примерно между 30º с.ш. и 20–30º ю.ш. Эти максимумы наибольшие в Атлантическом океане к северу и югу от экватора, здесь она превышает 37 ⁰/₀₀. Самые высокие значения солености наблюдаются в северном полушарии, где средняя величина достигает 35, 45 ⁰/₀₀. Эти зональные различия являются результатом физических процессов, связанных с водным балансом океанов. Ледообразование и испарение увеличивают соленость морских вод, в то время как осадки, материковый сток и таяние льдов уменьшают ее. Океанические течения и процессы перемешивания уменьшают различия солености в различных районах поверхностного слоя океана и его толще. В табл. 2.4 перечислены процессы, которые изменяют соленость.

Таблица 2.4