Солевой состав и соленость вод океана

Вода — активный растворитель, поэтому в морской воде присутствуют почти все известные на Земле химические элементы. Все растворенные вещества разделяют на четыре группы: группа, определяющая соленость воды; группа микроэлементов, точнее «рассеянных» элементов; группа биогенных веществ и группа растворенных газов.

Вещества первой группы содержатся в воде в наибольших количествах, измеряемых в граммах на килограмм, т. е. в тысячных долях, в промилле (‰). Они определяют соленость воды. Соленость, обозначаемая знаком S, ‰,—характеристика, обусловливающая многие физические свойства морской воды: плотность, температуру замерзания, скорость звука и т.д. Ее значение зависит также от физических процессов — испарения, притока пресных вод, таяния льда, замерзания воды и т.д. Соленость — важнейшая характеристика морской воды.

Вторая группа примесей — элементы, содержащиеся в воде в ничтожных количествах в единице массы (10^-3—10^-6 %), но в общей сумме их содержание в Мировом океане измеряется миллионами тонн (медь, уран, золото и др.).

К третьей группе веществ относятся соединения азота, фосфора, кремния и других элементов, участвующих в процессе жизнедеятельности организмов, поэтому они и названы биогенными веществами. Их содержание имеет порядок миллиграммов на кубический метр, т.е. в миллион раз меньше, чем у веществ первой группы. Эти вещества не влияют на физические свойства воды, а их количество и соотношение определяются биохимическими процессами жизнедеятельности.

Четвертая группа веществ — газы, содержащиеся в количествах, измеряемых миллиграммами на литр воды. Это кислород, азот, сероводород и другие газы, количество которых связано как с физическими факторами (температура, давление, соленость), так и с биологическими. Кроме того, в морской воде присутствуют растворенное органическое вещество в виде коллоида, механические примеси (взвесь) в виде материала, снесенного с суши, или остатков отмерших организмов, и, наконец, живые организмы — от бактерий до рыб и млекопитающих.

По современным представлениям гидросфера, как и атмосфера, образовалась на ранних стадиях развития Земли в результате выплавки базальтов и процессов дегазации верхней мантии. В это время сложились первичные солевой состав вод Мирового океана и их соленость. В дальнейшем в океан стали смываться продукты разрушения суши, имеющие другой химический состав, поэтому стало изменяться и общее соотношение ионов: главные катионы морской воды обязаны своим происхождением выветриванию изверженных горных пород и выносу их в океан реками, а большинство анионов связано с исходной фазой образования океана, с дегазацией мантии. Эти процессы происходят и в наше время. В последние годы с помощью глубоководных обитаемых аппаратов удалось установить, что масштабы подводного вулканизма превосходят приблизительно в десять раз масштабы вулканизма на суше. Подводные вулканы в значительной мере определяют химический состав морской воды и атмосферы. Подсчитано, что вся вода Мирового океана проходит через гидротермическую стадию, нагреваясь до 300—400 °С, и вступает в реакцию с базальтами за 1—1,5 миллиона лет. Этот огромный срок в то же самое время примерно в сотню раз меньше возраста самих океанов. Изучение таких процессов относится к важнейшим вопросам современной океанологии.

Солевой состав вод океана

Еще в начале XIX в. было замечено, что количество растворенных в водах океана солей может сильно различаться, но солевой состав, соотношение содержания различных солей, определяющих соленость вод, во всех районах Мирового океана приблизительно одинаковы. Эта закономерность формулируется как свойство постоянства солевого состава морских вод («закон Дитмара»). Она была обнаружена в результате изучения химических анализов проб воды, полученных во время кругосветной экспедиции «Челлендже-ра», В. Дитмаром. Было показано, что как в опресненном Балтийском море, так и в сильно осолоненном Красном море солевой состав вод почти одинаков. Исключение составляют лишь сильно опресненные воды прибрежных районов со значительным речным стоком. Ниже приведены солевой состав морской воды и концентрация различных ионов в воде средней солености (35,16‰ ) по О.А. Алекину и Ю.И. Ляхину (1984):

Содержание солей, % от массы солей

Всего 35,16‰

Как видно из приведенных данных, воды океанов и морей могут быть отнесены к хлоридному классу и натриевой группе. Этим морские воды существенно отличаются от речных. Всего лишь восемь ионов дают более 99,9% общей массы солей в морской воде. На оставшиеся 0,1% приходятся практически все другие элементы Периодической таблицы Менделеева.