Физические и химические свойства морской воды

Мировой океан — основная часть гидросферы, составляющая 94% всей её площади, непрерывная, но не сплошная водная оболочка Земли, окружающая материки и острова и отличающаяся общностью солевого состава.

Вода обладает следующими особенностями:

1. При таянии льда его плотность увеличивается (с 0,9 до 1 г/см³).

2. Почти у всех остальных веществ при плавлении плотность уменьшается.

3. При нагревании от 0 °C до 3,98 °C вода сжимается. Благодаря этому в замерзающих водоёмах: когда температура падает ниже 4 °C, более холодная вода, как менее плотная, остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура.

4. Вода обладает высокой температурой и удельной теплотой плавления (0 °C и 333,55 кДж/кг), температура кипения (100 °C) и удельная теплота парообразования (2250 КДж/кг), по сравнению с соединениями водорода с похожим молекулярным весом.

5. Высокая теплоёмкость жидкой воды.

6. Высокая вязкость.

7. Высокое поверхностное натяжение

8. Отрицательный электрический потенциал поверхности воды.

бщая соленость и солевой состав вод. В морской воде содержится большое количество растворенных веществ, суммарное содержание которых определяет соленость морской воды, выражаемую обычно в промиллях (в тысячных долях весовых единиц) - S. За среднюю соленость вод океана принимается величина около 35 или 3,5 % (35 г/л). Существенные отклонения от указанной величины связаны с климатической зональностью - степенью испарения или количеством пресной воды, приносимой реками. Крайние значения солености океанической воды составляют от 32 до 37. Обычно же она колеблется от 34 до 35. В широких пределах меняется соленость внутриконтинентальных морей: в Средиземном море она составляет 35-39. в Красном море увеличивается до 41-43, а в морях гумидных областей она значительно меньше средней величины: в Черном море - 18-22, в Каспийском - 12-15, в Азовском - 12.

В водах океанов и морей присутствуют почти все химические элементы периодической системы, но лишь немногие из них определяют солевой состав (табл. 10.1).

Приведенные данные свидетельствуют о том, что морская вода характеризуется следующим соотношением ионов: Сl^->SO₄^{2 -} >НСО^-з и Na⁺>Mg²⁺>Ca²⁺. Это указывает на то, что в океанской воде резко преобладают хлориды и, в первую очередь, NaCl (около 78 %), затем MgCl₂ (>9 %), KCl (около 2 %), на втором месте сульфаты - MgSO₄ (свыше 6,5 %), CaSO₄ (около 3,5 %), а на гидрокарбонаты и другие; соединения падает менее 1%.

Газовый режим, температура воды. В водах Мирового океана растворены различные газы. Самыми распространенными из них являются кислород (O₂) и углекислый газ (СО₂).

Кислород поступает в воду, c одной стороны, из атмосферы, с другой стороны, он получается в зеленых растениях как продукт фотосинтеза. Но главное значение имеет также глобальная океаническая циркуляция, поступление масс холодной воды, богатой кислородом, от высоких широт к экватору в придонном слое. Углекислый газ находится в морской воде частью в растворенном, свободном состоянии, частью в химически связанной форме бикарбонатов Са(НСОз)₂ или карбонатов (СаСОз). Растворимость CO₂ в морской воде возрастает с понижением температуры. Поэтому холодные воды Арктики и вообще высоких широт содержат больше углекислого газа, чем воды низких широт. Значительное содержание CO₂ отмечается в придонных холодных водах на глубинах ниже 4000-5000 м, что сказывается на растворении известковых раковин. Углекислый газ поступает из атмосферы, выделяется при дыхании растениями, при разложении органических веществ и поставляется при извержении вулканов и поствулканических процессах.

В некоторых морских бассейнах наблюдается аномальный газовый режим. Классическим примером является Черное море, где, по данным Н. М. Страхова, на глубинах 150-170 м вода значительно обеднена кислородом и ниже появляется сероводород, количественное содержание которого значительно увеличивается в придонной части (рис. 10.3). Сероводород образуется благодаря жизнедеятельности сульфатсодержащих бактерий, восстанавливающих сульфаты морской воды до сероводорода. Сероводородное заражение наблюдается в некоторых норвежских фиордах.

Температура поверхностных вод океана тесно связана с климатической зональностью. Среднегодовая температура в высоких широтах изменяется от 0 до -1,8-2,0 ^oС и достигает максимального значения порядка 25-28 ^oС (31 ^oС) близ термического экватора. В то же время температура воды изменяется с глубиной, достигая в придонных частях 2-3 ^oС, а в полярных областях опускается даже до отрицательных значений порядка -1- -2 ^oС.

Давление и плотность. Гидростатическое давление в океанах и морях соответствует весу толщи воды. Наибольшей величины оно достигает в глубоководных желобах и в котловинах ложа Мирового океана. Плотность морской воды в среднем составляет примерно 1,025г/см³, в холодных полярных водах она увеличивается до 1,028, а в теплых тропических уменьшается до 1,022 г/см³. Такие колебания обусловлены изменением солености, температуры и давления.