Средняя соленость морской воды составляет. Соленость морской воды и ее определение

Как уже отмечалось выше, отличительным свойством морской воды является ее соленость (обозначается символом S). Под истинной соленостью понимается отношение массы растворенного твердого вещества в морской воде к ее массе. Это определение солености было принято в начале прошлого века Международным советом по исследованию морей.

Из-за сложности состава морской воды невозможно прямым химическим анализом определить полное количество соли, растворенное в пробе морской воды. Сухой остаток, получаемый после выпаривания, очень хорошо впитывает влагу и для его получения требуется длительное нагревание, приводящее к разложению карбонатов и солей магния. Группа ученых, в которую входили М. Кнудсен, К. Соренсен и С. Форх, разработали метод обезвоживания в среде хлора, который давал высокоточные результаты. Но этот метод слишком сложен, и на практике соленость морской воды им никогда не измеряется.

В настоящее время соленость определяется либо по содержанию одного из компонентов солевого состава (метод Мора- Кнудсена), либо по электропроводности морской воды, либо по показателю преломления. В результате возникли различные шкалы солености, основанные на различных принципах. Единица измерения солености зависит от способа ее определения - г кг" 1 или %о (промилле) в случае метода Кнудсена и в единицах практической солености при определении S по электропроводности .

Метод Мора-Кнудсена основан на постоянстве солевого состава морской воды. Вследствие возможных отклонений от закона Дитмара определение всей массы растворенных солей по содержанию одного из компонентов не совсем точно, но не столь существенно по сравнению с точностью самого определения солености. В этом методе соленость (96о) определяется по хлорно- сти (С1) морской воды, представляющей собой сумму ионов хлора, брома и йода и полученную стандартным аргентометрическим методом титрования на хлор. Соотношение между соленостью и хлорностью для океанских вод выражается эмпирической формулой:

Эта формула была получена в 1901 г. М. Кнудсеном. Она справедлива для диапазона солености морских вод от 2,69 до 40,18 %о. Отметим, что для замкнутых морей (Каспийское, Аральское), а также внутриматериковых морей (Балтийское, Черное, Азовское) соотношения между соленостью и хлорностью отличаются от (3.34) .

Наличие в (3.34) свободного члена приводит к тому, что соленость оказывается величиной неаддитивной. В то же время известно, что соленость - величина консервативная, подчиняющаяся линейному закону смешения. Для устранения этого противоречия в 1962 г. группой экспертов при ЮНЕСКО была предложена следующая формула (шкала Кокса):

? %о = 1,80655-0 %о. (3.35)

Для определения солености по электропроводности (см. раздел 8.1) была разработана Шкала практической солености, 1978 г. (ШПС-78) . Эта шкала основана на эмпирической зависимости от электропроводности не природных вод, а растворов стандартной морской воды. Первичным эталоном в этом методе служит водный раствор хлористого калия (KCI) при температуре 15° С и давлении в одну стандартную атмосферу (101325 Па).

Практическая соленость вычисляется по следующей эмпирической формуле:

В выражении (3.36) Rj обозначает относительную электропроводность , равную отношению электропроводности пробы воды к электропроводности воды с соленостью 35 при атмосферном давлении. Обе пробы должны иметь температуру 15° С.

Относительная электропроводность R T по данным измерений in situ рассчитывается следующим образом. Пусть у(S,T,p) - условная электропроводность морской воды in situ (см. раздел 8.1), у(35,15,0) - условная электропроводность морской воды при 7=15° С, практической солености 35 и атмосферном давлении (4,2914 См м" 1). Величина

называется коэффициентом электропроводности.

Этот коэффициент можно разложить на три части:

Формула (3.36) справедлива в диапазонах температуры Т от -2° до 35° С по МПТШ-68, практической солености S от 2 до 42 и давлении от 0 до 1000 бар. Зависимость практической солености морской воды от электропроводности и температуры показана на рис. 3.1.

Соленость в Мировом океане главным образом заключена в пределах между 33 и 37%о. Исключение составляют приустьевые районы, бассейны опреснения (такие как Балтийское и Черное моря), где соленость значительно уменьшается, и бассейны осо- лонения (Средиземное и Красное моря), где соленость превышает 38 %о. Средняя соленость вод Мирового океана - 34,72%о.

Рис. 3.1.

С глубиной соленость воды в разных районах Мирового океана изменяется по-разному. В Черном море, например, увеличивается. В Атлантическом океане сначала растет (воды повышенной солености), затем понижается и снова повышается. В таблице 3.4 приведены средние значения солености воды в Мировом океане. Если бы удалось выделить из океана всю растворенную в нем соль, то она покрыла бы весь земной шар слоем соли толщиной более 40 м и весом 95 тонн на 1 м 2 !

• Отметим, что при написании практической солености знак %о опускается. Некоторые отечественные исследователи для обозначения практической солености пользуются аббревиатурой епс (единицы практической солености), в англоязычной литературе эта аббревиатура выглядиттак: psu или PSS-78.

Вспоминаем: Как разделяются воды планеты по солености? Почему путешественники и моряки берут в морские путешествия пресную воду?

Ключевые слова: морская вода, соленость, температура воды, промилле.

1. Соленость вод. Во всех морях и океанах вода имеет горько-соленый вкус. Пить такую воду невозможно. Поэтому моряки, уходящие на судах в плавание, берут с собой запас пресной воды. Соленую воду можно опреснять в специальных установках, которые имеются на морских судах.

В основном в морской воде растворена поваренная соль, которую мы употребляем в пищу, но есть и другие соли (рис. 92).

* Горький вкус воде придают соли магния. В воде океана обнаружены алюминий, медь, серебро, золото, но в очень малых количествах. Например, 2000 т воды содержит 1 г золота.

Почему воды океана соленые? Часть ученых считают, что первичный океан был пресным, потому что его образовали воды рек и дожди, обильно выпадавшие на Землю миллионы лет назад. Реки приносили и продолжают приносить в океан соли. Они накапливаются и приводят к солености океанической воды.

Другие ученые предполагают, что океан при своем образовании сразу стал соленым, потому что пополнялся солеными водами из недр Земли. Ответ на этот вопрос могут дать будущие исследования.

Рис. 92. Количество веществ, растворенных в воде океана.

** Количества растворенных в океанической воде солей достаточно, чтобы покрыть поверхность суши слоем толщиной в 240 м.

Предполагается, что в морской воде растворены все имеющиеся в природе вещества. Большинство из них содержится в воде в очень малых количествах: в тысячных частях грамма на тонну воды. Другие вещества содержатся в сравнительно больших количествах - в граммах на килограмм морской воды. Ими и определяется ее соленость.

С о л е н о с т ь морской воды – это количество растворенных в воде солей.

Рис. 93. Соленость поверхностных вод Мирового океана

Соленость выражается в п р о м и л л яе , т. е. в тысячных долях числа, и обозначается -°/oo. Средняя соленость вод Мирового океана 35°/oo. Это означает, что в каждом килограмме морской воды содержится 35 граммов солей (рис. 92). Соленость пресных речных или озерных вод - менее 1°/oo.

Наиболее соленые поверхностные воды имеет Атлантический океан, наименее соленые - Северный Ледовитый (см. табл. 2 в Приложении 1).

Соленость океанов не везде одинакова. В открытой части океанов соленость достигает наибольших значений в тропических широтах (до 37 – 38 °/oo), а в полярнх областях соленость поверхностных океанических вд снижается до 32 °/oo (рис. 93).

Соленость воды в окраинных морях обычно мало отличаются от солености прилегающих частей океана. Вода внутренних морей отличается от воды открытой части океанов по солености: она повышается в морях жаркого пояса с сухим климатом. Например, соленость воды в Красном море - почти 42°/oo. Это самое соленое море Мирового океана.

В морях умеренного пояса, которые принимают в себя большое количество речных вод, соленость ниже средней, например в Черном море – от 17°/oo до 22°/oo, в Азовском - от 10°/oo до 12°/oo.

* Соленость морской воды зависит от атмосферных осадков и испарения, а также течений, притока речных вод, образования льдов и их таяния. При испарении морской воды соленость повышается, при выпадении осадков - уменьшается. Теплые течения несут обычно более соленую воду, чем холодные. В береговой полосе морские воды опресняются реками. При замерзании морской воды соленость возрастает, при таянии людов, наоборот, понижается.

Соленость морской воды изменяется от экватора к полюсам, от открытой части океана к берегам, с возрастанием глубины. Изменения солености охватывают лишь верхнюю толщу воды (до глубины 1500 - 2000 м). Глубже соленость остается постоянной и равна примерно среднеокеанической.

2. Температура вод. Температура океанской воды у поверхности зависит от поступления солнечного тепла. Те части Мирового океана, которые находятся в тропических широтах, имеют температуру + 28 0 С – +25 0 С, а в некоторых морях, например в Красном, температура достигает иногда +35 0 С. Это самое теплое море Мирового океана. В полярных районах температура опускается до - 1,8 0 С (рис.94). При температуре 0 0 С пресная вода рек и озер превращается в лед. Морская же вода не замерзает. Ее замерзанию мешают растворенные вещества. И чем выше соленость морской воды, тем ниже температура ее замерзания.

Рис.94. Температура поверхностных вод Мирового океана

При сильном охлаждении морская вода, как и пресная, замерзает. Образуются морские льды. Они постоянно покрывают большую часть Северного Ледовитого океана, окружают Антарктиду, зимой появляются в неглубоких морях умеренных широт, где летом тают.

*До глубины 200 м температура воды меняется в зависимости от времени года: летом вода более теплая, зимой становится холоднее. Ниже 200 м температура меняется за счет притока течениями более теплых или более холодных вод, а в придонных слоях она может повышаться за счет поступления горячих вод разломов океанической земной коры. В одном из таких источников на дне Тихого океана температура достигает 400 0 С.

Температура вод океанов изменяется и с глубиной. В среднем на каждые 1 000 м глубины температура понижается на 2 0 С. На дне глубоководных впадин температура около 0 0 С.

1. Что называется соленостью морской воды, в чем она выражается? 2. От чего зависит соленость морской воды и как она распределяется в Мировом океане? Чем объясняется такое распределение? 3. Как изменяется температура вод Мирового океана с широтой и глубиной? 4*. Почему в тропических областях соленость достигает наибольших значений для открытой части океана (до 37 - 38°/oo), а в экваториальных широтах соленость значительно ниже?

Практическая работа.

Определите соленость, если в 1 л морской воды растворено 25 г солей.

2*. Высчитайте, сколько соли можно получить из 1 т воды Красного моря.

Конкурс знатоков . На земле есть море, в котором человек может находится на поверхности воды как поплавок (рис. 95). Как называется это море и где оно находится. Почему вода в этом море обладает такими свойствами?

Рис. 95 «Море», в котором могут купаться не умеющие плавать.

Черное море — внутреннее, его акватория со всех сторон окружена сушей, только узкие проливы ведут в Средиземное море. Вся эта область относится к бассейну Атлантического океана. Соленость Черного моря ниже, чем Средиземного и Красного. Сток крупных рек опресняет акваторию, но его загадкой является образование слоя более тяжелой соленой воды на глубине, накопления растворенного сероводорода. Все это не мешает пляжному и круизному отдыху, судоходству и рыболовству. Ведь поверхностные слои лишены H 2 S и хорошо прогреваются солнцем.

Колыбель древних цивилизаций

Черное море по форме напоминает овал, вытянутый в широтном направлении. Этот бассейн является почти замкнутым, отделенным крупными массивами суши от других частей Мирового океана (МО). На северо-востоке в акваторию глубоко врезается Крымский полуостров, его северо-восточная разделяет Черное и Азовское моря. Расположен бассейн в юго-западной части материка Евразия. По его поверхности с северо-востока на юго-запад проведена граница между двумя частями света — Азией и Европой.

Издавна с акваториями Черного и Средиземного морей связана жизнь миллионов людей, здесь рождались легенды о великанах и чудовищах, совершались величайшие открытия. Достаточно вспомнить, что с проливами и окружающими их полуостровами, островами связаны предания о Сцилле и Харбиде, плавании аргонавтов во главе с Ясоном за золотым руном в Колхиду. Греческие мореплаватели и торговцы еще в древности высоко ценили рыбные богатсва этой акватории, создали на берегах процветающие города-колонии, остатки которых можно осмотреть на полуострове Крым. Трудно сказать, какой была соленость Черного моря в промилле несколько тысяч лет назад. Этот показатель введен сравнительно недавно, когда началось последовательное и целенаправленное изучение гидрологических ообенностей.

Важнейшие географические особенности, влияющие на соленость моря

Узкими проливами Босфор и Дарданеллы черноморский бассейн соединяется последовательно с Мраморным и Эгейским морями, ведущим в Средиземное, которое, в свою очередь, сообщается с Атлантическим океаном через Гибралтарский пролив. Все перечисленные части МО являются судоходными, расположены в восточной части Атлантики. Физико-географические особенности, значительно или умеренно влияющие на соленость Черного моря:

• расположение в северном умеренном и субтропическом климатических поясах;
• большая площадь водосбора, определяющая сток пресных вод рек;
• слабая связь с Атлантическим океаном и Средиземным морем;
• средняя глубина 1240 м, максимальная — 2210 м;
• отсутствие крупных приливных волн и отливов.

Сток рек

Множество европейских рек несут свои воды с запада на восток и с севера на юг. Крупнейшее естественное русло Старого Света — р. Дунай — протекает через 10 стран и приносит огромные пресные массы в Черное море. Другие крупные и средние реки этого бассейна: Днепр, Дон, Кубань, Буг, Риони, Днестр.

Пресная речная вода мало смешивается с более глубокими и плотными слоями, поэтому с поверхности моря испаряется значительная часть пресного стока. Но его объем так велик, что повышает уровень черноморской воды на 5 м относительно средних отметок Атлантического океана. Температура и соленость Черного моря, наоборот, ниже, чем в соседних частях Средиземного моря. Такая особенность привела к рождению течения, направленного к юго-западу, в сторону пролива Босфор.

Минерализация воды

Изучая соленость воды Черного моря и других частей МО, исследователи измеряют не только общее содержание растворенных веществ в различных слоях и частях акватории, но и определяют элементный состав. Кроме молекул Н 2 О, в морской воде имеются газообразные вещества, минеральные и органические соединения в виде ионов, молекул и других частиц. Основные компоненты солей в Черном море: карбонаты, сульфаты, нитраты и хлориды кальция, магния, натрия, калия. Наличие указанных растворенных веществ связано с составом горных пород суши и морского дна. На соленость Черного моря влияют различные соединения, поступающие с поверхностным и подземным стоком, атмосферными осадками. Между веществами происходят химические взаимодействия, что тоже влияет на показатели.

Вода обогащается не только солями из состава растворенных минералов и горных пород, присутствует также органика. Значительная часть поверхности Северного Причерноморья сложена известняками, отсюда большое содержание в воде солей кальция, магния и натрия. Базальтовые породы при растворении повышают количество кремния и железа. Вещества, содержащиеся в воде, повышают ее общую минерализацию. Она заметно изменяется по сезонам, от поверхности к глубинам, с севера на юг, поэтому в справочниках, учебниках и атласах могут быть разные показатели, характеризующие соленость Черного моря. Чаще всего приводятся средние значения, полученные на основе многолетних данных.

Что такое соленость?

В морской воде присутствует чуть ли не вся таблица Менделеева. Но соленостью считается только количество растворенных веществ в граммах, которые получают в твердом виде после выпаривания 1 кг морской воды. Для удобства этот показатель выражают в процентах и промилле.

Для облегчения расчетов содержание всех галогенов приравнивается к эквивалентному количеству молекулярного хлора. Есть и другие особенности, например, нагревание сопровождается удалением растворенных газообразных веществ. При прокаливании осадка органическое вещество разлагается.

Соленость Черного моря в процентах

Для характеристики изучаемого показателя в процентах надо вспомнить, как называется содержание растворенного вещества в 100 г раствора. Это массовая доля, ее значение в процентах можно узнать, разделив массу растворенного вещества на массу раствора и умножив на 100%. Допустим, при выпаривании 1000 мл воды получили осадок, масса которого составляет 17 г. Массовая доля (%) растворенных веществ — 1,7%.

Соленость Черного моря в промилле

Определение экспериментальным путем массы растворенных солей в пересчете на 1 кг черноморской воды дает разные показатели — от 8 до 22 г. Для определения солености в промилле возьмем значение, упоминаемое чаще других в литературе о Черном море, — 17 г. Процент — это одна сотая доля, а промилле — одна тысячная часть. Поделим 17 г на 1000 г и умножим на 1000 (‰). Таким образом, получаем, что средняя соленость Черного моря — 17‰ (промиле). Для сравнения приведем средние значения для Мирового океана — 35‰. Соленость Красного моря — 42 ‰, Карского — 8 ‰. Получается, что содержание растворенных веществ в черноморской воде почти в 2,5 раза ниже, чем в Красном море.

Простой опыт по определению солености

Есть способ выяснить самостоятельно, какая масса веществ содержится в морской или пресной воде. Опыт простой, интересный, но для его проведения понадобится термостойкая посуда, нагреватель и химические весы. Также необходимо учесть, что плотность соленого раствора выше. Поэтому масса 1000 мл морской воды больше, чем 1000 г. Значит, без учета плотности расчеты будут приблизительными.

Для выяснения, какая соленость Черного моря, потребуется 100-200 мл морской воды. Опыт заключается в следующем:

1. Измерить объем и нагреть до кипения выбранную жидкость в чашке для выпаривания.
2. Когда вся вода испарится, на дне посуды останется белый налет.
3. Надо собрать осадок на листок бумаги и взвесить его на весах.
4. Полученный результат — это общая масса всех растворенных веществ в образце.

Как изменяются показатели минерализации и температуры воды

Соленость воды Черного моря в древности, как и в последующие века, подвергалась колебаниям под влиянием климатических, метеорологических факторов, водного режима в прибрежных регионах и хозяйственной деятельности населения. Минерализация воды во многом зависит от суммарного стока крупных и малых рек. В засушливые периоды русла мелеют, меньше поступает пресной воды в море, содержание солей повышается.

Основные закономерности, сложившиеся к настоящему времени:

• соленость поверхностных слоев Черного моря составляет 15-18‰, глубинных — 22,5-22,6‰;
• шлейфы воды пониженной солености распространяются с северо-запада вдоль побережья на юг, с юго-востока — вдоль берегов Кавказа в северном направлении;
• под влиянием стока рек соленость поверхностного слоя моря на северо-западе может понижаться до 10‰;
• соленость в прибосфорском районе увеличивает прибывающая вода Мраморного моря;
• температура поверхностной летом составляет у черноморских побережий 27-28 С°, в центральной части акватории — до 22°С;
• максимум солености поверхностных вод — 18,3‰ — расположен на востоке центральной части акватории, южнее Крыма.
• максимум солености на глубине 100 м находится к югу от Керченского пролива — свыше 20,6‰;
• от поверхности к 150-200 м температура снижается и достигает около 9 °С;
• на глубине 150 м кислорода практически нет, появляется сероводород;
• зимой поверхность Черного моря сильно охлаждается, в северной части может опускаться до минусовых отметок, но чаще охраняется на уровне 8-9 °С.

При замерзании аблюдаются колебания гидрологических показателей. Частично покрываются льдом отдельные участки акватории, редко происходит сплошной ледостав. Например, сохранились летописные сведения о том, как Черное море зимой покрылось таким прочным льдом, что торговцы на санях и пешком могли добраться до турецкого берега.

В целом условия этой акватории благоприятные для развития флоры и фауны. Однако, ученые заметили, что снижение солености приводит к уменьшению биоразнообразия Черного моря. Дело в том, что обитатели Мирового океана и его частей плохо переносят соленость ниже 20‰. Для населения Крыма опреснение слабосоленой морской воды в акватории близ Азовского моря — это решение проблемы с питьевой и технической водой.

) или единицах PSU (Practical Salinity Units) практической шкалы солёности (Practical Salinity Scale).

Солёность в промилле - это количество твёрдых веществ в граммах, растворённое в 1 кг морской воды, при условии, что все галогены заменены эквивалентным количеством хлора , все карбонаты переведены в оксиды , органическое вещество сожжено.

В 1978 году введена и утверждена всем международными океанографическими организациями шкала практической солёности (Practical Salinity Scale 1978, PSS-78) , в которой измерение солёности основано на электропроводности (кондуктометрия), а не на выпаривании воды. В 1970-х годах широкое применение в морских исследованиях получили океанографические CTD-зонды, и с тех пор солёность воды измеряется в основном электрическим методом. Для поверки работы ячеек электропроводности, которые погружаются в воду, используют лабораторные солемеры. В свою очередь, для проверки солемеров используют стандартную морскую воду . Стандартная морская вода, рекомендованная международной организацией IAPSO для поверки солемеров, производится в Великобритании лабораторией Ocean Scientific International Limited (OSIL) из натуральной морской воды. При соблюдении всех стандартов измерения можно получить точность измерения солёности до 0,001 единицы PSU.

Шкала PSS-78 даёт числовые результаты, близкие к измерениям массовых долей, и различия заметны либо когда необходимы измерения с точностью выше 0,01 PSU , либо когда солевой состав не соответствует стандартному составу океанской воды.

• Атлантический океан - 35,4 ‰ Наибольшая солёность поверхностных вод в открытом океане наблюдается в субтропической зоне (до 37,25 ‰), а максимум - в Средиземном море: 39 ‰. В экваториальной зоне, где отмечено максимальное количество осадков, солёность снижается до 34 ‰. Резкое опреснение воды происходит в приустьевых районах (например, в устье Ла-Платы - 18-19 ‰) .
• Индийский океан - 34,8 ‰. Максимальная солёность поверхностных вод наблюдается в Персидском заливе и Красном море, где она достигает 40-41 ‰. Высокая солёность (более 36 ‰) также наблюдается в южном тропическом поясе, особенно в восточных районах, а в северном полушарии также в Аравийском море. В соседнем Бенгальском заливе за счёт опресняющего влияния стока Ганга с Брахмапутрой и Иравади солёность снижается до 30-34 ‰. Сезонное различие солёности значительно только в антарктической и экваториальной зонах. Зимой опреснённые воды из северо-восточной части океана переносятся муссонным течением, образуя язык пониженной солёности вдоль 5° с. ш. Летом этот язык исчезает.
• Тихий океан - 34,5 ‰. Максимальную солёность имеют тропические зоны (максимально до 35,5-35,6 ‰), где интенсивное испарение сочетается со сравнительно небольшим количеством осадков. К востоку под влиянием холодных течений солёность понижается. Большое количество осадков также понижает солёность, особенно на экваторе и в зонах западной циркуляции умеренных и субполярных широт .
• Северный Ледовитый океан - 32 ‰. В Северном Ледовитом океане выделяются несколько слоёв водных масс. Поверхностный слой имеет низкую температуру (ниже 0 °C) и пониженную солёность. Последняя объясняется распресняющим действием речного стока, талых вод и очень слабым испарением . Ниже выделяется подповерхностный слой, более холодный (до −1,8 °C) и более солёный (до 34,3 ‰), образующийся при перемешивании поверхностных вод с подстилающим промежуточным водным слоем. Промежуточный водный слой - это поступающая из Гренландского моря атлантическая вода с положительной температурой и повышенной солёностью (более 37 ‰), распространяющаяся до глубины 750-800 м. Глубже залегает глубинный водный слой, формирующийся в зимнее время также в Гренландском море, медленно ползущий единым потоком от пролива между Гренландией и Шпицбергеном. Температура глубинных вод - около −0,9 °C, солёность близка к 35 ‰. .

Солёность океанических вод изменяется в зависимости от географической широты, от открытой части океана к берегам. В поверхностных водах океанов она понижена в области экватора, в полярных широтах.

3. Характеристика океанической водной среды.

© Владимир Каланов,
"Знания-сила".

Океаническая среда, то есть морская вода – это не просто известное нам с самого рождения вещество, представляющее собой окись водорода Н 2 О. Морская вода – это раствор самых разнообразных веществ. В водах Мирового океана находятся в виде различных соединений практически все известные химические элементы.

Больше всего в морской воде растворено хлоридов (88,7 %), среди которых преобладает хлористый натрий, то есть обыкновенная поваренная соль NaCl. Значительно меньше содержится в морской воде сульфатов, то есть солей серной кислоты (10,8 %). На все другие вещества приходится лишь 0,5 % общего солевого состава морской воды.

После солей натрия на втором месте в морской воде стоят соли магния. Этот металл используется при изготовлении лёгких и прочных сплавов, необходимых в машиностроении, особенно в самолётостроении. В каждом кубометре морской воды содержится 1,3 килограмма магния. Технология его добычи из морской воды основана на переводе его растворимых солей в нерастворимые соединения и осаждении их известью. Себестоимость магния, получаемого непосредственно из морской воды, оказалась значительно ниже себестоимости этого металла, ранее добывавшегося из рудных материалов, в частности, доломитов.

Стоит отметить, что открытый в 1826 году французским химиком А. Баляром бром не содержится ни в одном минерале. Получить бром можно только из морской воды, где он содержится в относительно небольшом количестве – 65 граммов на кубический метр. Бром применяется в медицине как успокаивающее средство, а также в фотографии и нефтехимии.

Уже в конце XX века океан стал давать 90 % мирового производства брома и 60 % магния. Из морской воды в значительных количествах добывается натрий и хлор. А что касается пищевой (поваренной) соли, то человек издавна получал её из морской воды путём выпаривания. Морские соляные промыслы до сих пор действуют в тропических странах, где соль получают прямо на мелководных участках берега, отгораживая их дамбами от моря. Технология здесь не очень сложная. Концентрация поваренной соли в воде выше, чем остальных солей, и поэтому при выпаривании она первая выпадает в осадок. Осевшие на дне кристаллы извлекают из так называемого маточного раствора и промывают пресной водой, чтобы удалить остатки солей магния, которые придают соли горький вкус.

Более совершенная технология добычи соли из морской воды используется на многочисленных солеварнях Франции и Испании, которые в больших объёмах поставляют соль не только на европейский рынок. Например, один из новых способов получения соли состоит в том, что в бассейнах солеварен устанавливают специальные распылители морской воды. Вода, превращенная в пыль (суспензию), имеет огромную площадь испарения и из мельчайших капель она испаряется мгновенно, а на землю выпадает только соль.

Добыча поваренной соли из морской воды будет в дальнейшем возрастать, потому что залежи каменной соли, как и других полезных ископаемых, рано или поздно истощатся. В настоящее время в море добывается около четверти всей необходимой человечеству поваренной соли, остальное количество добывается в соляных копях.

Содержится в морской воде также йод. Но процесс получения йода непосредственно из воды был бы совершенно нерентабельным. Поэтому йод получают из высушенных бурых водорослей, растущих в океане.

Даже золото содержится в океанской воде, правда в ничтожных количествах – 0,00001 грамма на один кубометр. Известна попытка химиков Германии в 1930-х годах извлечь золото из вод Немецкого моря (так по-немецки часто называют Северное море). Однако наполнить хранилища рейхсбанка золотыми слитками не удалось: затраты на производство превысили бы стоимость самого золота.

Некоторые учёные предполагают, что в ближайшие несколько десятилетий может стать экономически целесообразным получение из моря тяжёлого водорода (дейтерия), и тогда человечество будет обеспечено энергией на миллионы лет вперёд... А вот уран из морской воды уже добывают в промышленных масштабах. С 1986 года на берегу внутреннего Японского моря работает первый в мире завод по извлечению урана из морской воды. Сложная и дорогостоящая технология рассчитана на получение 10 кг металла в год. Для получения такого количества урана требуется профильтровать и подвергнуть ионной обработке более 13 млн.тонн морской воды. Но настойчивые в труде японцы справляются с этой работой. К тому же им хорошо известно, что такое атомная энергия. -)

Показателем количества растворённых в воде химических веществ служит особая характеристика, которая называется солёностью. Солёность – это выраженная в граммах масса всех солей, содержащаяся в 1 кг морской воды . Солёность измеряется в тысячных долях, или промилле (‰). На поверхности открытого океана колебания солёности невелики: от 32 до 38‰. Средняя поверхностная солёность Мирового океана составляет около 35‰ (более точно – 34,73‰).

Воды Атлантического и Тихого океанов имеют солёность чуть выше среднего значения (34,87‰), а воды Индийского океана – чуть ниже (34,58‰). Здесь сказывается распресняющее действие антарктических льдов. Для сравнения укажем, что обычная солёность речных вод не превышает 0,15‰, что в 230 раз меньше, чем поверхностная солёность морской воды.

Наименее солёными в открытом океане являются воды приполярных районов обоих полушарий. Это объясняется таянием материковых льдов, особенно в Южном полушарии, и большим объёмам речных стоков в Северном полушарии.

К тропикам солёность увеличивается. Наибольшая концентрация солей наблюдается не на экваторе, а в полосах широт 3°-20° к югу и северу от экватора. Эти полосы иногда называют поясами солёности.

Тот факт, что в экваториальной зоне поверхностная солёность воды относительно низкая, объясняется тем, что экватор – это зона проливных тропических дождей, опресняющих воду. Нередко в районе экватора плотные облака закрывают океан от прямых солнечных лучей, что снижает в такие моменты испарение воды.

В окраинных и особенно во внутренних морях солёность отличается от океанской. Например, в Красном море поверхностная солёность воды достигает самых высоких в Мировом океане значений – до 42‰. Объясняется это просто: Красное море находится в зоне высокого испарения, причём с океаном оно сообщается через мелководный и неширокой Баб-эль-Мандебский пролив, а пресных вод с континента не получает, так как в это море не впадает ни одна река, а редкие дожди не в состоянии сколько-нибудь заметно распреснить воду.

Балтийское море, далеко вдающееся в пределы суши, сообщается с океаном через несколько мелких и узких проливов, находится в зоне умеренного климата и принимает воды множества крупных рек и небольших речек. Поэтому Балтика один из самых распресненных бассейнов Мирового океана. Поверхностная солёность центральной части Балтийского моря составляет всего 6-8 ‰, а на севере, в мелководном Ботническом заливе опускается даже до 2-3 ‰).

С увеличением глубины солёность меняется . Это объясняется движением подповерхностных вод, то есть гидрологическим режимом конкретного бассейна. Например, в экваториальных широтах Атлантического и Тихого океанов ниже глубины 100-150 м прослеживаются слои очень солёных вод (выше 36 ‰), которые образуются за счёт переноса глубинными противотечениями с западных окраин океанов более солёных тропических вод.

Солёность резко изменяется только до глубин порядка 1500 м. Ниже этого горизонта колебания солёности почти не наблюдается. На больших глубинах разных океанов показатели солёности сближаются. Сезонные изменения солёности на поверхности открытого океана незначительны, не более 1 ‰.

Аномалией солёности специалисты считают солёность воды в Красном море на глубине около 2000 м, которая достигает 300 ‰.

Основным методом определения солёности морской воды является метод титрования. Суть метода состоит в том, что к пробе воды добавляют некоторое количество азотнокислого серебра (AgNO 3), которое в соединении с хлористым натрием морской воды выпадает в осадок в виде хлористого серебра. Так как отношение количества хлористого натрия к другим растворённым в воде веществам постоянно, то, взвесив осаждённое хлористое серебро, можно довольно просто рассчитать солёность воды.

Имеются и другие способы определения солёности. Поскольку такие, например, показатели, как преломление света в воде, плотность и электропроводность воды зависят от её солёности, то, определив их, можно измерить солёность воды.

Взять пробы морской воды для определения её солёности или других показателей – совсем непростое дело. Для этого пользуются специальными пробоотборниками – батометрами, обеспечивающими взятие проб с разных глубин или из разных слоёв воды. Этот процесс требует от гидрологов много внимания и осторожности.

Итак, основными процессами, влияющими на солёность воды, являются скорость испарения воды, интенсивность перемешивания более солёных вод с менее солёными, а также частота и интенсивность осадков. Эти процессы определяются климатическими условиями того или иного района Мирового океана.

Кроме этих процессов на солёность морской воды влияют близость тающих ледников и объёмы пресной воды, приносимой реками.

В целом процентное соотношение различных солей в морской воде во всех районах океана почти всегда остаётся одинаковым. Однако в отдельных местах на химический состав морской воды заметное влияние оказывают морские организмы. Они используют для своего питания и развития многие растворённые в море вещества, хотя и в различных количествах. Некоторые вещества, как например, фосфаты и азотистые соединения, потребляются особенно в больших объёмах. В районах, где морских организмов много, содержание этих веществ в воде несколько уменьшается. Заметное влияние на химические процессы, происходящие в морской воде, оказывают мельчайшие организмы, входящие в состав планктона. Они дрейфуют по поверхности моря или в приповерхностных слоях воды и, отмирая, медленно и непрерывно падают на дно океана.

Солёность Мирового океана. Карта текущего мониторинга (увеличить) .

Каково же общее содержание солей в Мировом океане? Теперь ответить на этот вопрос совсем не сложно. Если исходить из того, что общее количество воды в Мировом океане равно 1370 млн.кубических километров, а средняя концентрация солей в морской воде равна 35‰, то есть 35 г в одном литре, то получается, что в одном кубокилометре содержится примерно 35 тысяч тонн соли. Тогда количество соли в Мировом океане выразится астрономической цифрой 4,8*10 16 тонн (то есть 48 квадриллионов тонн).

Это означает, что даже активное извлечение солей для бытовых и промышленных нужд не сможет изменить состав морской воды. В этом отношении океан без преувеличения можно считать неисчерпаемым.

Теперь необходимо ответить на не менее важный вопрос: откуда в океане столько соли?

Многие годы в науке господствовала гипотеза о том, что соль в море принесли реки. Но эта гипотеза, на первый взгляд вполне убедительная, оказалась научно несостоятельной. Установлено, что каждую секунду реки нашей планеты выносят в океан около миллиона тонн воды, а годовой их сток равен 37 тысячам кубических километров. Для полного обновления воды в Мировом океане требуется 37 тысяч лет – примерно за такое время можно речным стоком заполнить океан. И если принять, что в геологической истории Земли таких периодов было не менее ста тысяч, а содержание солей в речной воде в среднем приближении составляет около 1 грамма на литр, то получится, что за всю геологическую историю Земли в океан реками было вынесено около 1,4*10 20 тонн солей. А по подсчёту учёных, который мы только что привели, в Мировом океане растворено 4,8*10 16 тонн соли, то есть в 3 тысячи раз меньше. Но дело не только в этом. Химический состав солей, растворённых в речной воде, резко отличается от состава морской соли. Если в морской воде абсолютно преобладают соединения натрия и магния с хлором (89 % сухого остатка после выпаривания воды и лишь 0,3 % составляет углекислый кальций), то в речной воде углекислый кальций занимает первое место – свыше 60 % сухого остатка, а хлориды натрия и магния вместе – лишь 5,2 процента.

У учёных осталось одно предположение: океан стал солёным в процессе своего рождения. Самые древние животные не могли существовать в слабосолёных, а тем более в пресных бассейнах. Значит, состав морской воды не менялся с момента его возникновения. Но куда подевались карбонаты, приходящие в океан вместе с речными стоками в течение сотен миллионов лет? Единственно правильный ответ на этот вопрос дал основоположник биогеохимии, великий русский учёный академик В.И. Вернадский. Он утверждал, что почти весь углекислый кальций, а также соли кремния, приносимые реками в океан, сразу же извлекаются из раствора теми морскими растениями и животными, которым эти минералы нужны для их скелетов, панцирей и раковин. По мере отмирания этих живых организмов содержащийся в них углекислый кальций (CaCO 3) и соли кремния отлагаются на морском дне в виде осадков органического происхождения. Так живые организмы на протяжении всего времени существования Мирового океана поддерживают неизменным состав его солей.

А теперь несколько слов ещё об одном минерале, содержащемся в морской воде. Мы потратили так много слов для восхваления океана за то, что в его водах содержится много разных солей и других веществ, в том числе таких как дейтерий, уран и даже золото. Но мы не упомянули о главном и основном минерале, который находится в Мировом океане – о простой воде Н 2 О . Без этого «минерала» на Земле не было бы вообще ничего: ни океанов, ни морей, ни нас с вами. Об основных физических свойствах воды у нас уже была возможность поговорить. Поэтому здесь мы ограничимся лишь некоторыми замечаниями.

За всю историю науки люди не разгадали всех тайн этого достаточно простого химического вещества, молекула которого состоит из трёх атомов: двух атомов водорода и одного атома кислорода. К слову сказать, современная наука утверждает, что атомы водорода составляют 93 % всех атомов Вселенной.

А среди загадок и тайн воды остаются, например, такие: почему замёрзшие водяные пары превращаются в снежинки, форма которых является удивительно правильной геометрической фигурой, напоминающей великолепные узоры. А рисунки на оконных стёклах в морозные дни? Вместо аморфного снега и льда мы видим кристаллики льда, которые выстроились таким удивительным образом, что выглядят как листья и ветви каких-то сказочных деревьев.

Или вот ещё. Два газообразных вещества – кислород и водород, соединившись вместе, превратились в жидкость. Многие же другие вещества, в том числе твёрдые, соединившись с водородом, становятся, как и водород, газообразными, например, сероводород Н 2 S, селеноводород (H 2 Se), или соединение с теллуром (H 2 Te).

Известно, что вода хорошо растворяет многие вещества. Говорят, что она растворяет, хотя и в исчезающее малой степени, даже стекло стакана, в который мы её налили.

Однако самое важное, что нужно сказать о воде, это то, что вода стала колыбелью жизни. Вода, изначально растворив в себе десятки химических соединений, то есть став морской водой, превратилась в уникальный по разнообразию компонентов раствор, который в итоге оказался благоприятной средой для зарождения и поддержания органической жизни.

В первой главе этого нашего рассказа мы уже отметили, что является почти общепризнанной. Гипотеза теперь превратилась в теорию происхождения жизни, каждое положение которой, по мнению авторов этой теории, опирается на фактические данные космогонии, астрономии, исторической геологии, минералогии, энергетики, физики, химии, в том числе биологической химии и других наук.

Первым мнение о том, что жизнь зародилась в океане, высказал в 1893 году немецкий естествоиспытатель Г. Бунге. Он понял, что удивительное сходство между кровью и морской водой по составу растворённых в них солей не является случайным. Позднее теорию океанического происхождения минерального состава крови детально разработал английский физиолог Мак-Келлюм, который подтвердил правильность этого предположения результатами многочисленных анализов крови различных животных, начиная с беспозвоночных моллюсков и кончая млекопитающими.

Оказалось, что не только кровь, но и вся внутренняя среда нашего организма демонстрирует следы, сохранившиеся от длительного пребывания наших далёких предков в морской воде.

В настоящее время у мировой науки нет никаких сомнений по поводу океанического происхождения жизни на Земле.

© Владимир Каланов,
"Знания-сила"