Морская вода

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Стандартная морская вода

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 молей/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].

Химические элементы (по массе)
Элемент Процент Элемент Процентное содержание
Кислород 85,7 Сера 0,0885
Водород 10,8 Кальций 0,04
Хлор 1,9 Калий 0,0380
Натрий 1,05 Бром 0,0065
Магний 0,1350 Углерод 0,0026
Общий молярный состав морской воды[7]
Компонент Концентрация (моль/кг)
H2O 53,6
Cl 0,546
Na+ 0,469
Mg2+ 0,0528
SO42− 0,0283
Ca2+ 0,0103
K+ 0,0102
C 0,00206
Br 0,000844
B 0,000416
Sr2+ 0,000091
F 0,000068
Au3+ 0,00000000002

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.

Свойства морской воды с солёностью 35 ‰:[1]
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.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 3 Хорн, 1972, с. 51.
  2. Хорн, 1972, с. 160.
  3. Zeebe et al, 2001, с. 3.
  4. 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:
  5. Zeebe et al, 2001, с. 8.
  6. Хорн, 1972, с. 139.
  7. Chapter 5 - Physical and thermodynamic data
  8. Grasshoff et al, 1999, с. 159.
  9. Grasshoff et al, 1999, с. 160.
  10. Смирнов и др., 1988, с. 37.
  11. Вейль, 1977, с. 89-90.
  12. в отличие от пресной воды, имеющей максимальную плотность при 4 °C.
  13. Ален Бомбар. За бортом по своей воле. — М.: Альпина Паблишер, 2014. — 234 с. — ISBN 978-5-9614-4794-1.

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]