Благодаря какому свойству морская вода стала соленой
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 октября 2019; проверки требуют 5 правок.
Морска́я вода́ — вода морей и океанов. Солёность Мирового океана составляет в среднем 3,47 % (34,7 ‰), с колебаниями от 3,4 до 3,6 % (34-36 ‰). Это значит, что в каждом литре морской воды растворено 35 граммов солей (в основном хлорида натрия). Это 0,6 моль/литр (в предположении, что вся соль представляет собой NaCl, что на самом деле не так)[1].
Свойства морской воды[править | править код]
Солёность[править | править код]
Химический состав морской воды
В океанах солёность воды почти повсеместно близка к 3,5 %, однако в морях вода имеет неравномерно распределённую солёность. Наименее солёной является вода Финского залива и северной части Ботнического залива, входящих в акваторию Балтийского моря. Наиболее солёной является вода Красного моря и восточная часть Средиземного моря. Солёные озёра, такие как Мёртвое море, могут иметь значительно больший уровень содержания солей.
Морская вода слабощелочная, pH варьируется в пределах от 7,5 до 8,4. Относительно высокая стабильность pH связана с наличием карбонатной буферной системы[2][3][4]. Несколько меньшее значение для поддержания pH имеет боратная система[5]. Наиболее высоко значение pH у поверхности моря, с глубиной оно несколько снижается. В опреснённых участках величина pH может снижаться до нейтральной и даже слабокислой[6].
| ||||||||||||||||||||||||||||
|
Биогенные вещества[править | править код]
Биогенные элементы необходимы для живых организмов. К ним относят фосфор, азот (в неорганических соединениях) и (для некоторых организмов) кремний. Важную роль играют металлы, встречающиеся в следовых количествах[8].
Содержание биогенных веществ в морской воде непостоянно, и различается в зависимости от места, глубины и времени взятия пробы. Обычно их содержание минимально у поверхности, возрастает до максимума до глубины 1000—1500 метров, и затем снова плавно снижается. Содержание фосфатов может резко повышаться у дна океана[9].
При апвеллинге вода поднимается к поверхности и приносит туда содержащиеся в ней биогены.
Растворённые газы[править | править код]
Контактируя с атмосферой, морская вода обменивается с воздухом содержащимися в нём газами: кислородом, азотом и углекислым газом. Эти же газы попадают в морскую воду в результате химических и биологических
процессов, протекающих в океане. Некоторое количество газов вносится в океан с речной водой.
Количество газов, растворенных в морской воде, зависит от их растворимости и от парциального давления в воздухе. С повышением температуры растворимость газов и, соответственно, содержание их в морской воде уменьшается.
Соотношение растворенного кислорода и азота в морской воде отличается от их соотношения в атмосфере. Из-за лучшей растворимости кислорода концентрация его в воде относительно выше, его соотношение с азотом 1:2[10].
В анаэробных условиях в воде может накапливаться сероводород — например, в Черном море на глубине более 200 метров.
Физические свойства[править | править код]
Плотность морской воды колеблется в пределах от 1020 до 1030 кг/м³ и зависит от температуры и солености. При солености, превышающей 24 ‰, температура максимальной плотности становится ниже температуры замерзания[11] — при охлаждении морская вода всегда сжимается, и плотность её растет[12].
Скорость звука в морской воде — около 1500 м/с.
| Морская вода | Чистая вода | |
| Плотность при 25 °C, г/см3: | 1,02412 | 0,9971 |
| Вязкость при 25 °C, миллипуаз: | 9,02 | 8,90 |
| Давление пара при 20 °C, мм. рт. ст.: | 17,35 | 17,54 |
| Температура максимальной плотности, °C: | -3,52 (переохлаждённая жидкость) | +3,98[1] |
| Точка замерзания, °C: | -1,91 | 0,00 |
| Поверхностное натяжение при 25 °C, дин/см: | 72,74 | 71,97 |
| Скорость звука при 0 °C, м/с: | 1450 | 1407 |
| Удельная теплоёмкость при 7,5 °C, Дж/(г·°C): | 3,898 | 4,182 |
Геохимическое объяснение[править | править код]
Научное объяснение появлению солёной воды в море было положено работами Эдмунда Галлея в 1715 году. Он предположил, что соль и другие минералы вымывались из почвы и доставлялись в море реками. Достигнув океана, соли оставались и постепенно концентрировались. Галлей заметил, что большинство озёр, не имеющих водной связи с океанами, имеют солёную воду.
Теория Галлея отчасти верна. Вдобавок к ней следует упомянуть, что соединения натрия вымывались из дна океанов на ранних этапах их формирования. Присутствие другого элемента соли, хлора, объясняется его высвобождением (в виде хлороводорода) из недр Земли при извержениях вулканов. Атомы натрия и хлора постепенно стали основными составляющими солевого состава морской воды.
Непригодность для питья[править | править код]
Морская вода непригодна для питья из-за высокого содержания солей и минеральных веществ, для выведения которых из организма требуется воды больше, чем её выпитое количество. Однако после опреснения такую воду можно пить.
В 1950-х годах французский врач и путешественник Ален Бомбар экспериментально доказал, что морскую воду можно без вреда для здоровья пить в небольших (порядка 700 мл/сутки) количествах в течение 5—7 дней[13]. См.также Физиологическая адаптация. Распреснённая морская вода соленостью в 3-4 раза ниже океанической (не более 8—11 промилле) в некоторых заливах, лагунах, эстуариях, куда впадают крупные реки, таких морях, как Азовское, Балтийское, Каспийское, намного менее вредна, чем океаническая, и может понемногу применяться для питья и выживания в чрезвычайных ситуациях. Аналогичное достигается, если разбавить океанскую воду пресной как минимум в соотношении 2:3.
Морская вода в гигиене[править | править код]
В Гонконге морская вода широко используется в сливных системах туалетов. Более чем 90 % из них используют для смыва именно морскую воду в целях экономии воды пресной. Начало этой практике было положено в 1960-х и 1970-х годах, когда добыча пресной воды стала затруднительна для жителей бывшей британской колонии.
Добыча минералов из морской воды[править | править код]
В морской воде находятся почти все химические элементы. Из морской воды получают почти половину мировой добычи магния. В США в 1998 году из морской воды получают около 40 тыс. тонн брома в год[14]. Рассматривается возможность добычи из морской воды урана[15].
См. также[править | править код]
- Морская соль
- Кларковое число
- Пресная вода
- Опреснение воды
- Загрязнение пресных вод
- Загрязнение океанов
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 3 Хорн, 1972, с. 51.
- ↑ Хорн, 1972, с. 160.
- ↑ Zeebe et al, 2001, с. 3.
- ↑ Схема карбонатной системы океана (по R. Zeebe 2001):
Б.
Находящаяся в равновесии с атмосферой океанская вода при солёности 35 ‰ и температуре 25 °C имеет pH 8,1. Соотношение форм неорганического растворённого углерода при этом: - ↑ Zeebe et al, 2001, с. 8.
- ↑ Хорн, 1972, с. 139.
- ↑ Chapter 5 — Physical and thermodynamic data
- ↑ Grasshoff et al, 1999, с. 159.
- ↑ Grasshoff et al, 1999, с. 160.
- ↑ Смирнов и др., 1988, с. 37.
- ↑ Вейль, 1977, с. 89—90.
- ↑ в отличие от пресной воды, имеющей максимальную плотность при 4 °C.
- ↑ Ален Бомбар. За бортом по своей воле. — М.: Альпина Паблишер, 2014. — 234 с. — ISBN 978-5-9614-4794-1.
- ↑ СЫРЬЕВОЙ КРИЗИС И ПРОБЛЕМЫ ДОБЫЧИ МЕТАЛЛОВ ИЗ МОРСКОЙ ВОДЫ
- ↑ Перспективы урана как надежного источника энергии
Литература[править | править код]
- Хорн Р. Морская химия (структура воды и химия гидросферы) = Marine Chemistry (The structure of Water and the Chemistry of Hydrosphere). — Москва: Мир, 1972. — (Науки о земле).
- Руководство по химическому анализу морских вод (РД52.10.243-293) / С. Г. Орадовский. — С.-Пб: «Гидрометеоиздат», 1993. — (Руководящий документ).
- Zeebe R. E., Wolf-Gladrow D. CO2 in Seawater: equilibrum, kinetics, isotopes. — Elsevier Science B.V, 2001. — P. 346. — (Elsevier Oceanography Series). — ISBN 0 444 50579 2.
- Grasshoff K., Kremling K., Ehrhardt M. Methods of seawater analysis. — Third, Completely Revised and Extended Edition. — WILEY-VCH, 1999. — ISBN 3-527-29589-5.
- Смирнов Г.Н., Курлович Е.В., Витрешко И.А., Мальгина И.А. Гидрология и гидротехнические сооружения: Учеб. для вузов по спец. «Водоснабжение и канализация» / под ред. Г.Н. Смирнова. — Высш. шк.. — М., 1988. — 472 с. — 10 000 экз.
- Вейль П. Популярная океанография = Oceanography. An Introduction to the Marine Environment by Peter K. Weyl / Пер. с англ. Г.И. Баранова, В.В. Панова, А.О. Шпайхера. Под ред. А.Ф. Трешникова. — Л.: «Гидрометеоиздат», 1977. — 504 с илл. с. — 50 000 экз.
Ссылки[править | править код]
- Морская вода — статья из Большой советской энциклопедии.
- Морская вода на vodoobmen.ru
Источник
Один печальный факт широко известен всем морякам: матросы, заблудившиеся в океане без запасов пресной воды, очень быстро погибают от обезвоживания. Казалось бы — парадокс на лицо. Корабль окружен миллионами тонн воды, но люди умирают от нехватки живительной влаги. Дело в том, что морская вода не годится для питья из-за своего насыщенного солями и микроэлементами состава. Другой вопрос, как эти вещества в таких количествах попали в воду?
Почему вода в морях и океанах соленая?
Ученые давно исследуют океаническую среду и уверяют, что в ней собраны практически все элементы таблицы Менделеева. Безусловно большую группу составляют соединения водорода и кислорода, но также имеются различные микро- и макроэлементы: йод, сера, кальций, магний, бром и другие. Львиную долю минерального царства морской и океанической воды составляют ионы натрия и хлора, то есть те компоненты, которые придают жидкости соленый привкус.
Но кто «подсолил» морскую воду?
В науке существует две основные гипотезы на этот счет. Главное различие между ними заключается во взгляде на начальные этапы осолонения вод. Одни уверены, что соленым океан был с самого начала зарождения жизни на планете. Сторонники другой теории придвигают этот процесс ближе к изучаемым историческим эпохам. Рассмотрим эти гипотезы поближе…
Гипотеза № 1: морская вода стала соленой недавно
Осолонение океанов и морей происходит из-за вливания в них речной воды, которая тоже соленая, но в меньшей степени. Вода в морях и океанах испаряется, а минералы остаются. Таким образом, миллиарды лет происходит постепенное повышение солености воды. Однако недавние опыты подтверждают, что содержание солей в морях и океанах с течение времени никак не изменяется. Кроме того, непонятно, откуда в морской воде много хлоридов, когда в речной жидкости одни карбонаты.
Гипотеза №2: морская вода стала соленой очень давно
Приверженцы другой теории считают, что соленой вода стала задолго до зарождения жизни на Земле. Причина осолонения — вулканы. Во время извержений выбрасывается магма и вулканические газы, которые содержат соединения хлора, фтора, брома и других элементов. Они попадали в воду в составе кислотных дождей, где вступали в химическую реакцию со щелочными элементами земной тверди. Таким образом, образовывались более стойкие соединения — соли.
С течением времени океан терял свою высокую кислотность, а вода становилась все более соленой.
В какой воде невозможно утонуть?
Интересный факт: чем выше концентрация солей в воде, тем труднее погрузить в жидкость твердое тело. Именно поэтому в морской воде легче плыть, чем в пресной. Ученые заинтересовались, в каком море самая соленая и плотная вода?
Наибольшей концентрацией хлорида натрия обладает Мертвое море, которое питается речными водами Иордана. Одна треть воды этого моря состоит из солей (33,7%), что в 10 раз выше концентрации хлорида натрия в океане. Мертвым морем прозвали из-за отсутствия представителей фауны и водорослей.
Уважаемые читатели!
Спасибо, что читаете наш блог! Получайте самые интересные публикации раз в месяц оформив подписку. Новым читателям предлагаем попробовать нашу воду бесплатно, при первом заказе выберите 12 бутылок (2 упаковки) минеральной воды BioVita или питьевой воды Stelmas. Операторы свяжутся с Вами и уточнят детали. Тел. 8 (800) 100-15-15
* Акция для Москвы, МО, Санкт-петербурга, ЛО
Получи самые интересные публикации
Вы можете отписаться в любой момент
Спасибо за подписку на нашу рассылку
Источник
Кто хоть раз испытал на себе счастье глотнуть морской водички прекрасно знает, на сколько она далека по составу от привычной нам пресной воды, которую мы ежедневно употребляем. Отсюда возникает закономерный вопрос: почему вода в море соленая? Для понимания этого явления необходимо разобраться с тем, откуда появилась вода в морях и океанах.
Течение рек
Моря и океаны пополняются за счет вод рек, впадающих в них, а также за счет дождей, снега и таяния ледников. Но все эти источники несут в себе пресную воду. Конечно, эта вода тоже содержит соль, но в небольших количествах. Реки вымывают соль из минералов, находящихся почве и с течением выносят ее в океан. Однако, в отличие от рек, океанические воды никуда не стекают. Под воздействием солнечного света происходит испарение воды, а вот соль, растворенная в ней, выпаривается и остается. Испаренная вода вновь выпадает на землю в виде осадков, после чего процесс начинается заново. Вода, попадая в почву, вымывает из нее некоторое количество солей и несет их прямиком в океан.
Эта теория подтверждается существованием соленых озер. К примеру, воды Мертвого моря, Большого Соленого озера и некоторых других озер по оценкам ученых, содержат в 10 раз больше соли, чем моря. Но почему же это произошло? Как правило, озера являются лишь хранилищем воды: некоторые реки впадают в них, некоторые вытекают. Но у озер с соленой водой нет выходов. Вся соль, принесенная в озера реками, остается в озере. Именно этот процесс и сделал воду в океане соленой.
Гидротермальные вентиляционные отверстия
Однако соль в океан попадает не только с помощью рек. Исследователи обнаружили на дне океана гидротермальные вентиляционные отверстия. Эти образования представляют собой места, где вода проникла внутрь земной коры, нагрелась там, и теперь выходит обратно в океан вместе с большим количеством минеральных веществ, которые растворились в ней.
Вулканическая активность
Однако ошибочно думать, что вода в морях и океанах изначально была пресной, а соленой стала только с течением времени благодаря рекам. Стоит заглянуть на миллионы лет назад и рассмотреть процесс формирования морей и океанов. В солености этих огромных резервуаров воды виноваты вовсе не реки, которых на тот момент просто не было, а вулканическая активность. В те времена нашу планету покрывали вулканы, которые участвовали в формировании первичного океана. Его воды были образованы из вулканического газа, который на 75% состоял из воды, на 15% из углекислого газа и на 10% из различных химических соединений. В число химических элементов, из которых состоял вулканический газ, входили бром, метан, хлор, аммиак, а также другие газы. Когда вулканы извергались, и продукты извержений оседали на землю в виде кислотных дождей, происходила химическая реакция, в результате которой и образовался соленой раствор.
Вулканизм и в наши дни является источником поступления соли в океан. Только речь идет о подводном вулканизме. В результате подводного извержения вулканов морская вода вступает в реакцию с горячими продуктами вулканической активности и растворяет часть содержащихся в них минералов.
В заключении стоит отметить, что по оценке некоторых исследователей вода в морях и океанах достигла некоторого устойчивого состояния и солонее уже не станет. Связано это с тем, что часть соли из морской воды тратится на образование минеральных пород, чем и компенсируется поступление новой соли в океанские воды.
Источник
Море
Почему вода соленая только в морях и океанах, а в реках и озерах – пресная?
В течение 4 млрд. лет дождь поливает землю, дождевая вода проникает в скалы, откуда находит свой путь в море. Она несет с собой растворенную соль. В ходе геологической истории содержание соли в море постепенно увеличивается. Если бы вода из всех океанов сегодня испарилась, оставшаяся соль сформировала бы по всему миру слой высотой 75 м.
ОТКУДА БЕРЕТСЯ СОЛЬ В МОРЕ?
Да, часть соли попадает в воду непосредственно с морского дна. На дне есть целый ряд солесодержащих камней, из которых соль проникает в воду. Часть хлорида натрия также поступает из вулканических клапанов. Однако, большая часть соли поступает с материка. Поэтому, хлорид натрия с суши – это основная причина, почему море соленое.
Каждый килограмм морской воды содержит в среднем 35 г соли. Большинство из этого вещества (около 85%) представляет собой именно хлорид натрия, известную всем кухонную соль. Соли в моря поступают из нескольких источников:
- Первый источник – выветривание скал на материке; когда камни промокают, из них смываются соли и другие вещества, которые реки несут в моря (точно такое же действие оказывают скалы на морском дне);
- Другим источником являются взрывы подводных вулканов – вулканы выпускают лаву в воду, которая реагирует с морской водой и растворяет в ней некоторые вещества.
Вода также проникает в трещины, которые лежат глубоко на дне океана в районах т.н. срединно-океанических хребтов. Здесь камни горячие, часто на дне есть лава. В трещинах вода нагревается, благодаря чему растворяет значительное количество солей из окружающих пород, которые проникают в морскую воду.
Хлорид натрия является наиболее распространенной солью в морской воде, потому что она максимально растворима. Другие вещества растворяются хуже, поэтому в морях их не так много.
Особыми случаями являются кальций и кремний. Реки приносят в океаны большое количество этих двух элементов, но, несмотря на это, в морской воде их мало. Кальций «подбирают» различные водные животные (кораллы, брюхоногие и двустворчатые моллюски) и встраивают их в свои резервуары или скелеты. Кремний, в свою очередь, используют микроскопические водоросли для создания клеточных стенок.
Солнце, освещающее океаны, вызывает испарение большого количества морской воды. Однако выпаренная вода оставляет всю соль. Благодаря этому выпариванию соль в море концентрируется, вследствие чего вода становится соленой. В то же время, на морском дне осаждается некоторая соль, которая поддерживает баланс солености воды – в противном случае, море с каждым годом становилось бы все более соленым.
Соленость воды или содержание соли в воде варьируется в зависимости от положения водного ресурса. Наименее солеными являются моря и океаны у северных и южных полюсов, где солнце не сияет так сильно, и вода не испаряется. Кроме того, соленая вода разбавляется таянием ледников.
Напротив, море около экватора испаряется больше из-за повышенных температур, которые преобладают в этой местности. Этот фактор не только является ответом на вопрос, почему море соленое, но и отвечает за повышенную плотность воды. Этот процесс характерен для некоторых крупных озер, которые в его ходе становятся солеными. Примером является Мертвое море, где вода настолько соленая и плотная, что люди могут спокойно лежать на ее поверхности.
Указанные выше факторы – это причины солености морской воды, как их понимают ученые на современном уровне научных знаний. Однако есть несколько нерешенных вопросов. Неясно, например, почему разные соли встречаются повсюду в мире практически в тех же пропорциях, хотя соленость отдельных морей значительно различается.
ПРАВДИВЫ ЛИ ЭТИ ГИПОТЕЗЫ?
Конечно, ни одна гипотеза не является полностью верной. Морская вода формировалась в течение очень долгого времени, поэтому у ученых нет достоверных доказательств о причинах ее солености. Почему все указанные гипотезы можно опровергнуть? Вода вымывает землю, где нет столь высокой концентрации соли. В геологические эпохи соленость воды изменялась. Содержание соли также зависит от конкретного моря.
Вода воде рознь – соленая вода имеет разные свойства. Морская – характеризуется соленостью около 3,5% (1 кг морской воды содержит 35 г соли). Соленая вода имеет разную плотность, варьируются и точки замерзания. Средняя плотность морской воды составляет 1,025 г/мл, замерзает она при температуре -2°С.
Вопрос может звучать иначе. Как мы знаем, что вода в море – соленая? Ответ простой – каждый может легко попробовать ее «на вкус». Поэтому всем известен факт солености, но точная причина такого явления остается загадкой.
ДВУЛИКАЯ СОЛЬ
На Земле существуют огромные запасы соли, которые могут быть извлечены из моря (морская соли) и из шахт (каменная соль). Было научно доказано, что кухонная соль (хлорид натрия) является жизненно важным веществом. Даже без точных химических и медицинских анализов и исследований людям с самого начала было ясно, что соль является очень ценным, полезным и поддерживающим веществом, которое и им самим, и животные позволяет выживать в мире.
С другой стороны, чрезмерная соленость вызывает снижение плодородия почвы. Она не позволяет растениям получать минералы в корни. В результате чрезмерной солености почвы, например в Австралии, широко распространено опустынивание.
Источник