Химический состав неосновных ионов. В химии морской воды преобла-

дают семь основных ионов. Однако оказалось, что в ней есть и другие ионы и элементы (практически вся таблица элементов Менделеева). Концентрации растворенных металлов достаточно малы — обычно порядка наномоль на литр. Наличие металлов связано с различными источниками. Это:

1) окислительно-восстановительные реакции на океаническом (морском)

дне;

2)атмосферные процессы;

3)привнесение ионов металлов с речной водой.

В настоящее время эти процессы активизировались в связи с антропогенной деятельностью (сжигание угля, плавление металлов). Химизм растворенных в воде металлов подразделяется на три класса, описывающие поведение их

впроцессах химического круговорота:

1)консервативный класс;

2)поведение по типу питательных веществ;

3)класс реакций выноса (извлечения).

3.Химический состав и круговорот ионов

Воткрытом океане происходят глобальные химические циклы. Привнос ионов в морскую воду определяется тремя источниками — это реки, атмосферные осадки и гидротермальные источники. Для химического круговорота главных ионов в морской воде важным индикатором процессов являются времена пребывания ионов. Эти времена пребывания очень продолжительны и составляют от 1 000 лет до 100 млн лет. Расчет времени пребывания основывается на предположении, что основным источником ионов, которые привносятся в океан, являются реки и второстепенные источники — это привносы из атмосферы

игидротермальные воды из океанических горных хребтов.

Вынос ионов. К основным процессам удаления ионов относят:

•выброс ионов в атмосферу (потоки «море — воздух»);

•процессы отложения в виде эвапоритов, химического осаждения карбонатов, абиогенного осаждения карбонатов кальция, опаловых силикатов, сульфидов;

•гидротермальную циркуляцию морской воды через срединные океанические хребты.

Потоки «море — воздух» у главных ионов вызваны разрывами пузырей и ударами волн на поверхности моря. В результате морские соли выбрасываются

ватмосферу, основная их часть немедленно падает обратно в море. Другая часть переносится на большие расстояния и попадает в речную воду. Считается, что эти переносимые по воздуху морские соли имеют такой же относительный ионный состав, что и морская вода. С точки зрения глобальных запасов пе-

реносимые по воздуху морские соли являются важным стоком из морской воды только для K+ и Сl–.

Эвапориты. Испарение воды способствует осаждению составляющих ее солей, так называемых эвапоритных минералов. Осаждение начинается с наименее растворимых солей и заканчивается наиболее растворимыми. Когда испаряется

54

примерно половина (47 %) объема воды, выпадает СаСО3. Затем при приблизительно четырехкратном увеличении солености выпадает СаSО4 · 2Н2О (гипс).

Когда испаряется около 90 % воды, при концентрациях растворенных солей около 220 г/л выпадает NaСl. Затем начинают кристаллизоваться некоторые соли магния (Мg2+). Если процесс испарения продолжается, выпадают высокорастворимые соли калия (K+). В настоящее время процесс накопления эвапоритных минералов в значительной степени слабее, чем в доисторические времена.

Гидротермальная циркуляция. Гидротермальные реакции как источники главных ионов играют сравнительно небольшую роль. Химия гидротермальных флюидов показывает, что взаимодействия «базальт — морская вода» в районах горячих источников являются источником некоторых элементов Са2+ и силикатов, которые отрываются от океанической коры и впрыскиваются в морскую воду. Кальций выщелачивается, по-видимому, из кальциевых полевых шпатов (анортита), тогда как силикаты могут выщелачиваться из любого разрушающегося силиката, входящего в состав базальта. Это обеспечивает 35 % поступления этих ионов от объема поступлений с речными водами. Протекают также гидротермальные реакции с участием сульфатов калия. В частности, установлено, что осаждение SО4 (в виде ангидрита (СаSО4)) происходит как в коре из нисходящей просачивающейся морской воды, так и на участках гидротермальных выходов.

Все эти процессы обеспечивают циркуляцию ионов и таким образом реализуется химический круговорот ионов в природе.

Выводы

•Специфика химических процессов морской воды определяется ее высокой ионной силой, высоким содержанием ионов натрия и хлора и выполнимостью закона Дитмара, согласно которому количественные соотношения между главными компонентами основного солевого состава всегда постоянны.

•Морская вода — естественный водный раствор различных солей, в котором основную массу составляют ионы натрия, магния, калия, кальция, хлора, серы, а также содержатся взвешенные твердые частицы, растворенные газы, некоторые органические соединения.

•В открытом океане происходят глобальные химические циклы, которые обусловлены циркуляцией ионов. К основным процессам выноса ионов относят: выброс ионов в атмосферу из морской воды, химическое осаждение карбонатов, абиогенное осаждение карбонатов кальция, опаловых силикатов, сульфидов. Поступление ионов в морскую воду происходит за счет гидротермальных источников, выпадения атмосферных осадков и речных стоков.

Контрольные вопросы

1.Назвать характерные особенности морской воды и ее отличие от пресных вод.

2.От чего зависит ионная сила морской воды?

3.Какими главными ионами определяется соленость морских вод?

4.Сформулировать закон Дитмара.

5.Что такое хлорность воды?

6.Дать определение единицы концентрации — промилле.

55