Какая соль содержится в морской воде
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.
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.
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
Океаны и моря занимают две трети поверхности планеты, а морская вода составляет 96% всех водных ресурсов Земли.
По своим свойствам она очень сильно отличается от привычной для нас пресной воды: к примеру, из-за повышенной солёности у неё другая температура замерзания. Поэтому море начинает покрываться льдом не при нулевой температуре, а лишь после того, как столбик термометра опустится немного ниже нуля.
Солёность морской воды
Средний показатель солёности Мирового океана составляет 3,47%, т.е. каждый литр морской воды содержит 34,7 граммов соли. Однако солёность воды не везде одинакова: в Красном море она достигает 4,1%, а в Балтийском море – всего 0,7%, причём в отдельных районах опускается даже до 0,2%. Этот показатель зависит от гидрологического режима морей и океанов: чем выше приток в море пресной речной воды, тем менее солёным оно будет. Красное море практически не пополняется пресной водой, поэтому содержание соли в его воде столь высоко.
Воды океанов тоже отличаются по солёности: меньше всего соли обнаружено в воде Северного Ледовитого океана, поскольку она пополняется не только речными стоками, но и таянием ледников. При этом колебания солёности носят сезонный характер: зимой концентрация соли возрастает, а летом снижается. Наиболее солёным океаном является Атлантический, причём самая высокая концентрация соли в его воде располагается в полосе, протянувшейся от Средиземного до Карибского моря.
Химический состав морской воды
Учёные считают, что в глубокой древности вода морей и океанов была не настолько солёной, как сейчас, и что уровень солей в ней понемногу растёт. Вода, выпадающая в виде осадков на сушу, просачивается через почву и горные породы, по пути растворяя и вбирая в себя соли, содержащиеся в минералах. Затем реки приносят эту воду назад в океан, где она испаряется – а соли остаются в море. Накопление солей происходит очень медленно, поэтому изменения невозможно отследить современными наблюдениями.
По своему химическому составу морская вода чрезвычайно богата: в ней можно обнаружить едва ли не все элементы таблицы Менделеева. Основу солевого раствора составляет хлористый натрий, или обычная поваренная соль – примерно 77,8% от всех растворённых в морской воде соединений. Около 11% веществ приходится на долю хлористого магния, который придаёт воде характерный горьковатый привкус. Примерно по 3-3,5% приходится на сульфаты магния, кальция и калия, по десятым долям процента – на карбонаты магния. Остальные соединения составляют ничтожно малые доли процентов.
Замерзание морской воды
Из-за большого количества растворённых солей морская вода замерзает при более низкой температуре, чем пресная. Чем выше солёность, тем ниже должна опуститься температура, чтобы начался процесс образования льда. В среднем, этот показатель составляет -1,9°С.
Процесс замерзания морской воды чрезвычайно интересен.
- В воде образуются отдельные кристаллики льда, превращая воду в кашеобразную массу – снежуру.
- Мелкие кристаллики снежуры становятся более крупными, переходя в фазу шуги. Если из-за шторма шуга попадает на палубу корабля, то мгновенно примерзает к ней, покрывая судно ледяной коркой.
- При дальнейшем падении температуры в морской воде образуются тонкие ледяные иглы, окружённые солью.
- Постепенно иглы располагаются в воде строго вертикально. На поверхности воды их основания напоминают пятна жира, плавающие в бульоне, из-за чего эта стадия замерзания получила название сала.
- Иглы, из которых состоит сало, начинают смерзаться, образуя хрупкую и прозрачную корку, которую называют ниласом или склянкой. На вкус этот лёд оказывается солёным, так как между пресными ледяными иглами остаются капельки солёной воды.
Морская вода быстрее остывает у берега, чем в открытом море, образуя ледяную корку – так называемый припай.
Во время штормов припай разламывается волнами, а затем ветер и течения могут уносить их довольно далеко от берега. Иногда среди обломков встречаются огромные льдины, или ледяные поля, встреча с которыми создаёт проблемы для морских судов.
А теперь оцените статью
Средний балл
/ 5. Число голосов:
и не забудьте поделиться с друзьями
Из чего состоит?
В водах мирового океана растворены в большей или меньшей степени все элементы периодической системы Менделеева.
В процентном соотношении воды 96,5, оставшиеся 3,5 – примеси.
Химический состав морской воды разнится в зависимости от ее происхождения.
На заметку! В природном варианте химический состав подразделяют на пять основных групп. Первая ответственна за солевой состав, оставшиеся четыре – за концентрацию примесей.
Главные ионы
В данную подгруппу, занимающую 99,98 % от общей массы примесей, входят 11 элементов:
- Хлор (Cl).
- Натрий (Na).
- Сульфат.
- Магний (Mg).
- Кальций (Ca).
- Калий (K).
- Бикарбонат, иное название карбо уголь.
- Бром (Br).
- Барит.
- Стронций (Sr).
- Фтор (F).
Некоторые элементы представлены в виде минералов.
Растворенные газы
Группа инертных газов:
- Кислород (O2).
- Аргон (Ar).
- Азот (N2).
- Углекислый (Co2).
- Сероводород (H2S).
Справка! Соотношение кислорода к азоту в морской воде равно пропорции 1 к 2, а не 1 к 4 в отличии от воздуха.
Биогенные составляющие
В состав подгруппы входят:
- Углерод (С).
- Водород (Н).
- Фосфор (Р).
- Кремний (Si).
- Железо (Fe).
- Марганец (Mn).
Перечисленные элементы как в чистом виде, так и в виде соединений, составляют морские организмы.
Микроэлементы
Подгруппа составляющих в концентрации менее 1*10-6. Сюда входит большинство элементов периодической системы.
Органические вещества
Данная подгруппа состоит из особых элементов – результатов естественных биологических процессов в океане, и аллохтонных составляющих.
Последняя группа возникает при влиянии сторонних факторов, в том числе человеческого воздействия.
Морская вода, созданная в домашних условиях, представлена аналогичным составом, но в меньшей концентрации. Основой служит пресный аналог с растворенной в нем солевой смесью.
Важно! Морскую воду можно как приобрести в аптеке, так и создать в домашних условиях. Однако разница с оригиналом существенна и, при возможности, стоит использовать природный вариант.
Хим. состав, перечисленный выше, усреднен. В зависимости от географического положения водоема, а так же природных факторов, концентрация примесей может меняться.
Отличается ли в разных морях?
С учетом среднегодового климатического фона, в каждом море свой химический состав.
Процентное различие солености морей относительно океанических вод по мере убывания:
- Мертвое – 29,8-31,5%;
- Черное – 17,0-18, %;
- Азовское — 13,8-14,0 %;
- Каспийское – 12,8-13,0%;
- Балтийское – 5-10 %.
В зависимости от места забора пробы, состав элементов и их концентрация может разниться.
Каспийское море более насыщено сульфатами калия и магния, Мертвое — отличается максимальной концентрацией брома, Балтийское содержит большее количество воды и меньшее примесей. Черное море отличается богатством сероводородными соединениями. Эти воды наиболее схожи с составом крови человека.
Азовское море опреснено благодаря большим объемам поступающих речных вод. Поэтому его состав обогащен ионами натрия — 3,496, калия — 0,132, магния — 0,428, кальция — 0,172, хлора — 6,536, брома — 0,021, сульфат — 0,929, гидрокарбонат — 0,169.
Физические свойства
В зависимости от температурного режима и солености, разнятся и показатели физических свойств.
В усредненном диапазоне температуры и солености, получают следующие данные:
- 1020 — 1030 кг/м³;
- Скорость звука 1500 м/с.
- Вязкость 9,02 миллипуаз;
- Замерзание -1,9 Co;
- Кипение 100,53 Co.
Справка! Чем больше концентрация соли, тем сильнее увеличивается плотность, ниже температура замерзания и выше кипения.
Влияние на человека
Благодаря химическому составу, морская вода благотворно воздействует на все отделы человеческого организма. Под ее влиянием ослабевают боли, улучшается циркуляция лимфы и крови, укрепляется опорно-двигательный аппарат, эндокринная, нервная и сердечно-сосудистая системы.
Концентрация элементов в морской воде придает ей антибактериальное свойство. Повышается эластичность кожи, проходят угревые высыпания и другие последствия аллергических реакций.
Благодаря содержанию солей, организм легко и комфортно ощущает себя в морской воде. Минимизируется нагрузка на суставы, а кровообращение равномерно циркулирует по всем отделам.
Заключение
Морская вода – природный кладезь химических элементов. В зависимости от ее агрегатного состояния, химического состава будут разниться и физические свойства.
Спектр применения соленой воды широк: от промышленной сферы до индустрии красоты и здоровья. Географическое расположение, климатические условия и глубина – также немаловажные факторы, влияющие на составляющие и, соответственно, свойства воды.
А какова Ваша оценка данной статье?
Почему соленая вода не подходит для человека? Мы же пьем «Ессентуки» и другую минералку, где тоже растворена соль. В пустыне местные жители тоже часто подсаливают воду. Почему же морская вода считается вредной? Меня с детства беспокоил этот, на первый взгляд, простой вопрос. Давайте разбираться, из чего состоит морская вода, почему она вредна и какова безопасная норма. Ведь бывают критические ситуации, например, кораблекрушения, когда вокруг лишь морская вода.
Сколько соли в океане
Уровень солености морской воды в среднем составляет 3,5%, говорится в книге американского геофизика Хорна «Морская химия». То есть в каждом литре воды растворены 35 граммов соли хлорида натрия. Да, того самого, который известен нам под видом обычной поваренной соли.
И это слишком много для человека! Всемирная организация здравоохранения рекомендует употреблять не более 5 граммов соли в день. 7 граммов – максимум.
С учетом того, что человеку в сутки нужно 2-3 литра воды, получается, что если мы будем пить морскую воду, то мы превысим норму соли в 15-20 раз. Получается, что всего в одном литре морской воды — недельная норма соли.
Из мирового океана лидером по содержанию соли является Красное море. А самая «пресная» вода – в Финском заливе. Но в статье я буду говорить о «средней температуре по больнице», потому что вся морская вода по структуре практически одинакова.
Конечно, 3,5% — это некое условное допущение, потому что кроме обычной соли в воде растворены и другие элементы. В морской воде завышено содержание фосфора и азота. Эти элементы необходимы человеку, участвуют в обменных процессах, но они нужны в мизерных количествах. А при избытке сильно отравляют организм.
Откуда берется соль в океане, ведь реки и дождь — пресные?
Поваренная соль состоит из двух элементов — натрия и хлора. Натрий был вымыт океанами с поверхности еще в древние времена, с тех пор в растворенном виде содержится в морской воде. А хлор в морскую воду поступает во время извержения вулканов. Геофизикам известно до 5 тыс действующих вулканов, которые спрятаны в недрах океанов (и слава Богу, что там!).
Безопасная норма морской воды
А теперь переходим к самому интересному. В 1952 году французский биолог Ален Бомбар поставил любопытный эксперимент. Он пересек Атлантический океан в небольшой парусной лодке без еды и воды. Рацион ученого все эти два месяца — рыба и планктон.
Цель ученого была — понять, как долго может выживать человек в открытом море. Параллельно он выяснил, сколько можно пить морской воды без вреда для здоровья. Ведь бывают критические ситуации, когда пресной воды нет под рукой!
Эксперимент был очень суровым. Путешествие длилось 65 дней, здоровье Бомбара сильно ухудшилось. Пострадало зрение, кожа, волосы, ногти, резко ухудшился состав крови. Но он выжил! А на суше быстро пришел в себя и восстановился. После сурового эксперимента биолог прожил еще 53 года, дожив до 80 лет.
Ален Бомбар на своей надувной лодке. Я бы на ней на Ладогу бы не выплыл, не то, что в открытый океан
Героизм и выдержка ученого поражают. У него был с собой неприкосновенный запас пищи с суши. И он к нему не притронулся, потому что это нарушило бы правила эксперимента.
Итог эксперимента — соленую воду в небольших количествах можно пить. Безопасная норма — 700 мл в сутки в течение недели. Дальше начнутся заметные проблемы со здоровьем.
Бомбар разбавлял морскую воду пресной — так ему удавалось снизить ущерб. А пресную воду Бомбар добывал, выжимая из рыб (она получалось пресной). И собирал дождевую воду.