Морська вода

Морська вода відрізняється від вод суші більш багатим якісним складом розчинених у ній речовин, і тому всі її властивості виявляються відмінними від властивостей прісної води.

Особливістю морської води як розчину є те, що вона являє слабкий і тому повністю іонізований розчин, який містить велику кількість частинок.

За масою у воді міститься 11,19% водню і 88,81% кисню. Однак у морській воді розчинені майже всі хімічні елементи таблиці Менделєєва. Концентрація деяких з них настільки мала, що їх присутність виявляється тільки в морських організмах, акумулюючи ці елементи з морської води. Крім них в морській воді розчинені деякі гази: кисень, азот, аргон, вуглекислота, сірководень і деяка кількість органічної речовини океанічного і материкового походження.

Весь хімічний склад морської води можна поділити на 5 груп:

1) головні іони (11 іонів - хлор, натрій, сульфат, магній, кальцій, калій, бікарбонат, бром, барит, стронцій, фтор), які складають 99.98% маси всіх розчинених речовин;

2) розчинені гази (O₂, N₂, CO₂, H₂S, Ar та інші інертні гази), при цьому співвідношення у воді O₂: N₂ = 1: 2, а не 1: 4, як в повітрі;

3) біогенні елементи (С, Н, N, P, Si, Fe, Mn) та їх сполуки, з яких складаються морські організми;

4) група мікроелементів з концентрацією менше 1 × 10^-6;

5)органічні речовини

Середня кількість розчинених у водах Світового океану твердих речовин становить близько 3.5% за вагою і лише в окремих морях і затоках, з'єднаних з океаном, може досягати 4.1% (Червоне море, Перська затока). Найбільше у морській воді міститься хлору – 1,94%, тобто більше 55% всіх розчинених у воді твердих речовин. Потім слідують натрій – l,08%, магній – 0,13%, кальцій – 0,04%, калій – 0,04%.

Морська вода характеризується наступним співвідношенням іонів:

Cl^-> SO₄^2-> HCO^-₃ і Na ⁺> Mg^{2 +}> Ca^{2 +}.

Найголовніші розчинені у воді елементи зазвичай знаходяться не в чистому вигляді, а у вигляді сполук (солей). Основними з них є:

1) хлориди (NaCl, MgCl₂, KCl). Вони зумовлюють гірко-солоний смак води;

2) сульфати (MgS0₄, CaS0₄, K₂S0₄).

3) карбонати (СаСО_з).

Таким чином, в морській воді різко переважають хлориди і, в першу чергу, NaCl (близько 78%), MgCl₂ (> 9%), KCl (близько 2%), потім сульфати - MgSO₄ (понад 6.5%), CaSO₄ (близько 3.5 %), а на гідрокарбонати падає менше 1%.

У річковій воді співвідношення між розчиненими солями зворотне. Найбільше в ній міститься карбонатів (60.1%) і найменше хлоридів (5.2%).

Загальний вміст твердих речовин, розчинених у морській воді, висловлюють в тисячних частках вагових одиниць - проміле і позначають знаком ‰.

В Світовому океані безперервно йдуть складні хімічні, біологічні та геологічні процеси, що змінюють склад і вміст розчинених у ньому речовин. Ці процеси можна розділити на дві групи.

Процеси 1-ї групи (притока прісних вод, опади, випаровування, освіту і танення льоду) міняють загальну концентрацію розчину, але не змінюють співвідношень між розчиненими речовинами. При цих процесах концентрація розчину може змінюватися від 0 до 4% (від 0 до 40 ‰).

Процеси 2-ї групи (фотосинтез рослин і дихання тварин, сильно змінюють зміст газів, діяльність бактерій і діяльність морських організмів, що витрачають хімічні речовини на будівлю своїх кістяків і панцирів, а також розчинення донних відкладень) міняють співвідношення між розчиненими у воді речовинами. Ці процеси можуть сильно - в кілька разів - змінювати вміст фосфатів, нітратів, нітритів та інших мікроелементів, що мають велике біологічне значення, тому що вони значною мірою визначають умови життя в океані.

Вміст головних елементів ці процеси майже не зачіпають.

Присутність в морській воді таких елементів, як Na, К, Mg, Са, обумовлено вивітрюванням гірських порід і подальшим їх винесенням річками. Вміст Cl, SO₄, Вr обумовлено дегазацією мантії і виносом їх в океан через атмосферу або по дну океану. Можна припустити, що сольовий склад океану змінювався в результаті виносу береговим стоком продуктів хімічного вивітрювання земної кори і надходження летких речовин (насамперед HCl), що виділяються мантією. За А. П. Виноградовим 50% сольовий маси припадає на частку вивітрювання, а 50% на частку дегазації мантії.

В цілому Світовий океан - динамічна система, в якій кількість вступників речовин (річковий стік, атмосферна пил, продукти вулканізму) приблизно дорівнює кількості відбувають з неї (осадження, винос в атмосферу).

Розчинені гази. Вода розчиняє гази, з якими вона стикається. У морській воді вони утворюються в результаті обміну з атмосферою, біологічної діяльності, річкового стоку і інших процесів. Тому у воді присутня кисень O2, азот N2, вуглекислий газ CO2, сірководень H2S і деякі інертні гази.

Розчинений у морській воді кисень O₂ є одним з найважливіших біогідрохіміческіх показників стану середовища. Він забезпечує існування водних організмів і визначає інтенсивність окислювальних процесів в морях і океанах. У високих широтах вміст кисню в поверхневому шарі океану близько 8 - 9 мл/л і знижується в тропічній зоні до 4-5 мл/л. В зоні інтенсивного фотосинтезу (в фотіческом шарі) часто спостерігається значне пересичення морської води киснем (іноді до 120-125% і вище). Зі збільшенням глибини його концентрація падає внаслідок ослаблення фотосинтезу та споживання на окислення органічних речовин і дихання водних організмів, а на деяких глибинах в верхньому шарі його освіту і витрата приблизно однакові. Розчинений кисень проникає в глибинні шари виключно за рахунок вертикальної циркуляції і течій

Вміст розчиненого в морській воді азоту N₂ змінюється порівняно мало. Надлишок азоту утворюється за рахунок відновлення нітратів і розпаду органічних речовин. Розчинений азот засвоюється азотофиксирующими бактеріями і переробляється ними в азотисті сполуки, які потім поглинаються рослинами. У поверхневих шарах його відносний вміст завжди близько до 100% і зазвичай зменшується з глибиною.

Сірководень H₂S з'являється в морській воді в тих випадках, коли передача на глибину кисню в силу яких-небудь причин утруднена, і, перш за все, в результаті слабкого вертикального обміну. Присутність сірководню відзначено в деяких глибоких фіордах Норвегії, в Балтійському, Каспійському, Чорному і Аравійському морях. Утворення сірководню в морській воді пояснюється або діяльністю гнильних бактерій, що розкладають органічний білок, якою діяльністю сірководневих (анаеробних) бактерій. Поява сірководню також може бути обумовлено його виносом з знаходяться на дні сірководневих джерел. Але у всіх випадках слабке вертикальне перемішування і, як наслідок його, відсутність кисню є необхідною умовою накопичення сірководню. При наявності кисню сірководень окислюється.

Вуглекислий газ або двоокис вуглецю CO₂ надходить з атмосфери, виділяється при диханні рослин і розкладанні органічних речовин і поставляється при виверженні вулканів та поствулканіческіх процесах. витрачається вуглекислий газ на фотосинтез рослин і на освіту морськими організмами скелетів і раковин. Вуглекислий газ розчиняється в воді в значно більших кількостях, ніж кисень і азот.