Измерение солёности

Опубликовал admin в июля 24, 2012 в рубрике Океан

На практике в настоящее время общий вес солей в морской воде никогда не определяется. Вместо этого тщательно измеряется содержание иона хлорида, а суммарный вес всех остальных ионов рассчитывается на основании «постоянства относительных пропорций». Такой подход сложился в середине девятнадцатого века, когда Джон Мёррей устранил путаницу, связанную с большим разнообразием солей, заметив, что при анализе морской воды каждый ион в отдельности – важная вещь. Независимо от него А. М. Марсе установил на основании большого числа опытов, что в Мировом океане различные ионы присутствуют почти в одинаковых пропорциях, а изменяется только общее содержание солей. Этот факт постоянства относительного содержания компонентов был подтвержден Иоганном Форхгаммером и более основательно выполненными Вильгельмом Диттмаром анализами 77 проб морской воды, взятых экспедицией на «Челленджере» во время первой кругосветной научно-исследовательской экспедиции. Вероятно, эти 77 проб были последними образцами, подвергнутыми анализу на все важнейшие компоненты. Их средняя соленость оказалась весьма близкой к 35%, при средних отклонениях лишь в ±2%0.



После того как 86 лет тому назад Диттмар сообщил об определении восьми элементов, в морской воде были обнаружены еще 65 элементов. Более ста лет тому назад было установлено, что концентрация элементов, обычно содержащихся в воде в ничтожных количествах, может быть повышена до порога определимости в результате жизнедеятельности морских организмов. Например, йод был обнаружен в водорослях на четырнадцать лет ранее, чем в морской воде. Впоследствии барий, кобальт, медь, свинец, никель, серебро и цинк были также сначала
открыты в морских организмах. Еще позднее изотоп кремния-32, образующийся, по-видимому, в результате бомбардировки аргона космическими лучами, был найден в морских губках.
Рассеянные элементы концентрируются также в результате неорганических процессов, происходящих в океане. В марганцевых конкрециях (о которых более подробно будет сообщено ниже) могут концентрироваться до уровней определимости такие элементы, как таллий и платина. Образующийся в результате бомбардировки космическими лучами изотоп бериллия-10 был недавно обнаружен в морских глинах, для которых характерна высокая концентрация бериллия. Таким образом, непосредственно в морской воде определены 73 элемента (в том числе 13 редкоземельных), не считая водорода и кислорода. Лишь только в последние сорок лет геохимики заинтересовались вопросом о том, что могут сказать нам об истории Земли химические процессы, происходящие в море. И наоборот, только когда геофизики собрали из разных частей всеобъемлющую картину истории Земли, стало возможным навести порядок в химии моря.
Современные земные атмосфера и океан не являются изначально существующими образованиями, а выделились из твердых горных пород, в которых ранее удерживались химическим и механическим путем. Вероятно (согласно мнению многих геофизиков), четыре миллиарда лет тому назад (или немного позднее) произошла «великая катастрофа», в результате которой из первичного однородного скопления материи дифференцировались земные ядро, мантия, кора, океаны и атмосфера. По разным оценкам, количество воды, освободившейся при этой катастрофе, составляет от 30 до 90 процентов современного объема Мирового океана. Эта катастрофа еще даже не закончилась до настоящего времени, поскольку в районах вулканической деятельности продолжается дифференциация мантии. В излияниях вулканов и горячих источников большую часть составляют грунтовые воды, участвующие в общем круговороте, но даже если лишь один процент выделяющейся воды имеет ювенильное происхождение, то при современной скорости образования ювенильной воды ее было бы достаточно для того, чтобы целиком заполнить океан за четыре миллиарда лет.
Имеются факты, свидетельствующие о том, что соленость океана не испытала значительных изменений с тех пор, как этот океан образовался; во всяком случае, в последние двести миллионов лет (пять процентов геологического времени) она оставалась приблизительно постоянной. Состав древних осадков заставляет полагать, что отношение содержания натрия и калия в морской воде изменилось от приблизительной первоначальной величины 1:1 до современной – около 28:1. Отношение магния к кальцию возросло за тот же период от 1:1 (округленно) до 3:1, так как кальций изымался из морской воды организмами, строившими свои раковины из карбоната кальция. Показательно, однако, что общий объем ионов каждой из этих пар варьировал значительно меньше, чем их относительные количества.

Оставить комментарий