Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
274 Часть III
Настоящая глава посвящена некоторым неорганическим аспектам химической океанографии, которые позволяют понять главные химические особенности Мирового океана и влияние морской воды на химию литосферы. В главе обсуждаются химический состав морской воды; формы нахождения и реакционная способность компонентов; факторы, влияющие на перепое элементов в океан и из него; возможные изменения состава океана со временем; взаимодействие морской воды с породами океанической коры. Вначале приведем некоторые общие сведения о Мировом океане и его химическом составе.
Таблица 11.1. Мировой океан: общие физико-географические сведения
Температура
Давление
Плотность воды Глубина
Общий объем Общая масса Общая площадь рН_
Средняя
Пределы колебаний
Среднее
Обычный диапазон
Средняя Средняя Наибольшая
5°С
От 1 °С (глубинные воды), —' 30 °С (поверхностные воды тропиках)
200 бар (20 МПа)
От ~ 1 бар (поверхность) 540 бар (на глубине 5500 м)
1,024 г-см-3
3730 м
10 850 м? (Марианский желоб) 1,36-10» км3 1,40-10м г 3,62-108 км2 8,1 ±0,2
до в
ДО
Общие физико-географические данные, приведенные в табл. 11.1, не нуждаются в особых комментариях, за исключением величины рН, равной 8,1, которая требует некоторых пояснений.
В равновесии с атмосферным парциальным давлением С02 система С032~—НС03—С02 дает рН около 8. Несомненно, эта система — главный определяющий фактор для величины рН океанской воды и контролируется частично биологической деятельностью. Было доказано ([368] и др.), что некоторые минеральные реакции также помогают буферировать значение рН на наблюдаемой величине. Это могут быть реакции следующего типа:
ЗА1251205(ОН)4 + 4БЮа + 2К+ + 2Са2+ + 9Н20 =
тверд. тверд.
= 2КСаА1351501в(Н20)8 + 6Н+. (11.1)
На рН могут в незначительной степени влиять и другие типы реакций, например с участием боратных соединений.
Концентрации главных компонентов морской воды приведены в табл. 11.2. 99,9% растворенных солей образованы одиннадцатью элементами. Для большинства из них концентрация в пределах всего океана меняется очень мало. Азот обычно рас
11. Химическая океанография 275
Таблица 11.2. Концентрации главных растворенных компонентов морской воды
Концентрация Концентрация
Элемент молярность мг/л Элемент молярность мг/л
Хлор
Натрий
Магний
Сера
Кальций
Калий 5,46-Ю-1 4,68-Ю-1 5,32-10-2 2,82-10-2 1,03-ю-2 1,02-Ю-2 1,94-Ю1 1,077-10« 1,29-Ю3 9,05-Ю2 4,12.Ю2 3,8-10а Бром
Углерод
Стронций
Бор
Фтор 8,4-10-* 2,3-Ю"3 9,1-10-5 4,1-10-4
6,810-5 67 28 8
4,44 1,3
сматривают как малый компонент, поскольку он присутствует в виде растворенного газа, а не соли. Для кремния установлены широкие вариации концентрации (см. ниже), и его также относят к малым компонентам. Еще в 1884 г. Диттмар заметил, что отношения концентраций большинства главных компонентов, которые он определил, не меняются от точки к точке в открытом океане. Он обратил внимание на то, что концентрация кальция испытывает некоторые вариации с глубиной. Теперь мы знаем, что отношения концентраций семи компонентов (С1, Ыа, Э, К, Вг, Бг и В) постоянны. Воды средних и больших глубин обогащены Са за счет биологической активности, которая также влияет на концентрации С. Для М? и И обнаружены небольшие отклонения от постоянства. Общее постоянство отношений большинства главных компонентов дало возможность использовать в качестве меры состава проб морской воды единственный параметр — хлорность. Он выбран еще и потому, что концентрацию галогенов легко измерить. Хлорность (С1 %0) может быть определена как концентрация (в промилле) хлоридов в морской воде при условии, что все бромиды и иодиды замещены хлоридами*. Хлорность связана с общим содержанием солей или соленостью (8%о) эмпирическим соотношением"1*
57оо= 1,80655 С1%о- (П.2)
Морская вода обычно имеет соленость около 35%о с колебаниями от 34 до 36°/оо. Концентрации элементов в табл. 11.2 и 11.3 даны для величины 35%о- Необходимо отметить, впрочем, что
осаждения галогенов из '328,5233 т морской воды. Она равна 1,00043 массы (в граммах) хлора, эквивалентного массе галогенов, содержащихся в 1 кг морской воды [316],
** Электропроводность- морской воды почти точно пропорциональна солености. Поэтому измерения электропроводности могут быть использованы для определения солености и хлорности. Обсуждение понятия и определения солености молено найти в работе [438]. ,
Таблица 11.3. Геохимические параметры морской воды (5 = 35%0)
Элемент Концентрация Главные формы нахож- Время пребывания,
мг/л дения
молярность
годы
Не 1,7-Ю-9 6,8 10~в Не, газ
и 2,6-Ю-5 0,18 1Л+ 2,3-Ю6
Ве 6,3-Ю-10 5,6-Ю-6 ВеОН+
В 4,1-10-« 4,44 Н3ВОз, В(ОН)4- 1,3-Ю7
С 2,3-Ю-3 28 нсо3-, СОз2-Ы2, Ы03-, N02-
N
О 02, газ
Р 6,8.10-5 1,3 И- МдИ+ 5,2-105
Ке 7-Ю"9 1,2-Ю-4 N6, газ
N3 0,468 1,077-10* №+ 6,8Л07
МЙ 5,32- Ю-2 1,29-10» 1,2-Ю7
А1 7,4-10-« 2-Ю-3 А1(ОН)г 1,0 -102
Б! 7,1-Ю-5 2 Б1 (ОН) 4
НР042-, М?Р04" 1,8-10*
Р 2-10-° 6- ю-а
1,8-Ю5
2,82- Ю-2 9,05- 102 БО*2-, МаБ04-
