Химическая загадка морской воды

Вода – это простейшее химическое соединение водорода с кислородом. Вода океанов –это универсальный однородный ионизированный раствор, в состав которого входят 75 химических элементов. Это твёрдые минеральные вещества (соли), газы, а также взвеси органического и неорганического происхождения.

Вода обладает множеством различных физических и химических свойств. Большой интерес представляет химический состав (солёность) морской и речной воды. Концентрация растворенных в воде веществ характеризуется солёностью, которая измеряется в промилле (одна десятая процента ‰), т. е. в граммах вещества на 1 кг воды.

Морская вода содержит хлориды – 88,7 ‰, сульфаты – 10,8 ‰, карбонаты – 0,3 ‰, соединения азота, фосфора, кремния, органические и прочие вещества – 0,2‰.

Речная вода содержит хлориды – 5‰, сульфаты – 10‰, карбонаты – 60‰, соединения азота, фосфора, кремния, органические и прочие вещества – 25‰.

Возникает вопрос, как образовалась такая разница в составе?

Солёность пресной воды в среднем равна 0,146 ‰, а морской – 35 ‰. Растворенные в морской воде соли придают ей горько-солёный вкус.
Хлористый натрий (поваренная соль) придаёт ей солёность. Соли магния придают ей горький вкус.

Из обыденной жизни мы хорошо знаем, что представляет собой солёная вода. Равно как и то, что солёный вкус ей придаёт столовая, или поваренная соль.
В океане воду делает солёной поваренная соль (хлористый натрий), которого в океаническом рассоле содержится 38 миллиардов тонн. Кроме того, в морской воде имеются другие соли, на долю которых приходится ещё 10 миллиардов тонн.

Химический состав открытой океанической воды существенно отличается, от других видов природных вод, двумя признаками:
1 – прежде всего, устойчивым обратным, по сравнению с континентом, соотношением между главными ионами. Это постоянство океанической воды нарушается лишь во внутренних морях, заливах, лагунах и при значительном опреснении под влиянием внешних факторов, например, притоков крупных рек. Соотношение между основными компонентами, образующими солевой состав морской воды во всех океанах, остаётся практически постоянным, в то время как общая солевая концентрация имеет значительные колебания.

Ещё вопрос, как образовался такой состав морской и пресной воды и какими механизмами поддерживается его соотношение?

2 – в отличие от других видов природных вод, в океанической воде присутствуют в заметных количествах ионы брома, фтора, бора и стронция.

Солёность поверхностных вод в океанах колеблется от 32 до 37,9 промилле.
Например, в богатых холодными течениями Беринговом и Охотском морях она составляет 30–32 промилле, а в Японском море, получающем тёплое течение из океана, – 34–35 промилле. В Средиземном море солёность воды равна 37 промилле, а в восточной его части достигает даже 39. В Красном море – тоже 39 промилле, а в северной его части – 41. В Персидском заливе солёность воды составляет 38 промилле. Таким образом, все эти три моря имеют повышенную солёность, поскольку приходно-расходный баланс пресной воды в каждом из них резко отрицателен. Другими словами, у этих морей мало впадающих рек и атмосферных осадков, зато из них испаряется существенное количество влаги.

Малую солёность имеет Чёрное море – всего 18 промилле. Вероятно, это связано с тем, что котловина этого моря сравнительно мала и в него впадают большие реки, которые весьма ощутимо его опресняют.
Интересно то, что солёность Чёрного моря почти в 2 раза меньше солёности Средиземного, хотя между ними безпрерывно происходит водообмен. Более опреснённые воды Чёрного моря поверхностным течением проникают в Средиземное море, а солёные и тяжёлые воды последнего глубинным течением вливаются в Чёрное.

Трудно объяснимо распределение солёности в океанах. Наибольшую солёность имеет Атлантический океан (37,9 промилле). В Тихом океане она меньше: 35,9—36,9 промилле. А ведь, казалось бы, все должно быть наоборот. Во-первых, бассейн Атлантического океана более чем в два раза обширнее тихоокеанского, а во-вторых, в Атлантический океан и в его заливы впадают четыре самые многоводные реки земного шара: Амазонка, Конго, Ла-Плата и Миссисипи. В Тихий же океан впадают лишь малые береговые реки Колумбия и Колорадо в Америке и чуть более значительные реки Амур, Хуанхе и Янцзыцзян в Азии.

Этому вроде бы парадоксальному факту русский метеоролог и географ А.И. Воейков дал объяснение, суть которого сводится к следующему: пары с Тихого океана распространяются только вблизи от него, конденсируясь, выпадают в виде осадков и в большей своей массе в виде рек возвращаются обратно в океан. Осадки же с Атлантического океана заносятся далеко вглубь суши; особенно в Азии, где распространяются вплоть до Станового хребта. А обратно в океан возвращается со стоком всего около 25 % осадков. Кроме того, к границам Атлантического бассейна примыкает много таких безсточных областей, как Сахара, бассейн Волги и Средняя Азия, где большие реки (Сырдарья, Амударья) несут воды в безсточный бассейн Аральского моря. По-видимому, большая часть воды из этих безсточных областей остаётся на материке, что и повышает солёность Атлантического океана по сравнению с другими океанами.

И так вопросы: каково происхождение этой солёности, обладающей столь удивительным постоянством своего состава? Как давно установилась эта пропорция? Учёные предлагают разные гипотезы.

Согласно одной из них, когда раскалённая Земля стала остывать, ее окутали густые пары воды, в которых в растворенном виде находились и различные соли. Когда же земной шар остыл, охлаждённые пары превратились в воду и проливными дождями хлынули на его поверхность, заполнив огромные ниши, ставшие впоследствии океанами. В них вода сразу приобрела почти такую же солёность, которая присуща ей и в настоящее время.

Другая гипотеза предлагает версию о постепенном осолонении океанов путём выщелачивания водой твёрдых пород земной коры и выделения из магния газообразного хлора. А поскольку хлор очень активно реагирует с натрием и магнием, то это, собственно, и позволяет ему в соединениях с данными металлами занимать главенствующее положение среди солей, растворенных в морской воде.

Сторонники же третьей гипотезы считают, что, скорее всего, солёность морской воды обязана своим происхождением обоим вышеперечисленным процессам. При этом они добавляют к ним еще один, важный фактор, расход солей на мощные отложения на суше в периоды больших морских регрессий, когда высыхали обширные мелководные моря.

Однако, вопрос, какими механизмами поддерживается соотношение состава морской и пресной – остался открытым.

Состав морской воды остаётся постоянным сотни миллионов лет. По мнению же академика A.П. Виноградова, состав морской воды остаётся постоянным все последние 2,5 миллиарда лет. Поэтому о составе и концентрации солей в океане можно говорить, как о «мировой константе» нашей планеты.

Вероятно, на первых этапах формирования океана его воды по солевому составу мало отличались от речных. Различия наметились и стали усиливаться после преобразования горных пород в результате их выветривания, а также развития биосферы. Современный солевой состав океана, как показывают ископаемые остатки, сложился примерно в протерозое.

P.S. Возможно, вся вода была пресная, а солёность появилась в результате сбросов отходов производства предыдущей цивилизацией. Имеется версия, что учёные ошибаются с формулой воды. Об этом в следующих статьях.

Комментарии запрещены.

Посетители
Архивы