Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 11.6. Главные растворенные частицы в морской воде [131]
Ион металла общая концентрация (моляльиая) Свободный ион, % МеБО*. 0 /о МеНСОз, % МеСОз, %
Са2+
N3+ ' К+ 0,010 0,054 0,48 0,010 91 87 99 99 8 11 1,2
1, 1 1
0,01 0,2 0,3
Лиганд, Ь Общая концентрация (моляльная) Свободный
НОИ, % СаЬ, % МдЬ, % ЫаЬ, % ' нх, %
БСч2-
нсоэ-
СОз2~ Со- 0,028 0,0024 0,00027 0,56 54 69 . 9 100 3 V
4
7 21,5
19
67 21 8
17 ¦ 0,5
Аналогичный подход был использован для .оценки соотношений различных частиц для малых компонентов (например, для Ва [159]). Лонг и Энджино [236] провели интересные исследования форм нахождения Са, Си, РЬ и 1п. Они показали влияние смешения пресной и морской воды на распределение частиц. Для цинка хлорид-ион становится важным л и га н дом уже
19-398
282 Часть III
ЕЕЕЕЕЗ^
Ті. ГТ. ТГ7^Т\\\
(ОН)
при добавлении небольшого количества морской воды к пресной. Если содержание хлорид-иона в растворе растет, появляются сложные комплексы (гпСЬ, 2пС1з~, 2пС\42~), но 2пС\+ всегда остается наиболее распространенным из хлоридных ас-социатов цинка (рис. 11.2). Из рис. 11.2 хорошо видна важная роль рН раствора. При рН морской воды (т. е. 8.1) наиболее
распространенная раство-(он)* ренная частица — 1п (ОН) 2.
гз% рассола Сходная ситуация наблю-
75% пресной аоЗы дается для мед^ но у СВИН_
ца и кадмия главные частицы при рН 8,1—это РЬС1+ и Сс1С1+. При таких рН для 2п, РЬ и Си характерна также ассоциация с С032-50% рассола (ионные пары вида МС03). пресной вооы Стамм и Браунер [378] в обзоре, посвященном формам нахождения элементов в морской воде, отметили, что высокая электроотрица-щ— тельность фтора указывает
1 юо% рассола на ассоциацию Р~ с кальцием и магнием. По их оценке, соотношения таковы: Р- 51%, МёР+ 47%, СаР+ 2%. Учет распределения форм нахождения таких элементов, как Р, Б и В, имеет важное значение из-за Рис. 11.2. Распределение химических относительно высокой кон-форм нахождения цинка в смесях рас- центрации и возможного об-сола и пресной воды [236]. разования ассоциатов с дру-
гими главными компонентами. В табл. 11.3 приведен список предполагаемых главных частиц для многих элементов.
Наши знания о химических формах нахождения элементов в морской воде постоянно расширяются. Применяются новые методы решения этой проблемы. Но интересно отметить, что проверка модели Гаррелса и Томпсон [131] по величинам коэффициентов активности простых ионов в морской воде дает совпадение отношений активности в пределах 10% с термодинамически согласованными величинами [286].
11.3. Время пребывания. Имеются доказательства (см. разд. 11.7), что состав морской воды не испытывал систематических изменений в течение по крайней мере большей части фа
11. Химическая океанография 283
иерозоя. Поэтому океан может рассматриваться как стацио--нарная система, в которой поступление элементов в систему сбалансировано с их выносом. Этот вероятный баланс привел Барта [17] к использованию понятия «время пребывания», которое он определил, как
х = АЦ<1Л№), (11.6)
где А — общее количество растворенного элемента в океане, а с1Л/си — скорость привноса или выноса этого элемента. Время пребывания может рассматриваться как мера реакционной способности элемента в океанической системе. Если т мало, то элемент, попадая в океан, должен относительно быстро реагировать и выводиться из океана за счет осаждения, обмена, процессов поглощения или адсорбции, включающих другие растворенные элементы, биомассу или породы и взвешенное вещество. Величины времени пребывания, приведенные в табл. 11.3, показывают, что А1, ТЛ, Мп и Ва — относительно реакционноспо-собные элементы. Высокие величины т свидетельствуют о низкой реакционной способности, характерной, в частности, для Ыа, С1, Са и и.
Время пребывания можно рассчитать двумя способами — либо по данным о скорости поступления, либо по скорости выноса. Эти данные дают величину АА/сН, на которую затем надо разделить соответствующую концентрацию (мг/л) из табл. 11.3, умноженную на общую массу морской воды (см. табл. 11.1). Время пребывания для многих элементов было рассчитано по данным о концентрации растворенных элементов в речной воде (эти данные собраны Ливингстоном [234], см. гл. 10). Большинство величин в табл. 11.3 получено этим методом. Однако помимо речного стока важное значение могут иметь и другие пути поступления вещества. Возможно, существенное значение для некоторых элементов имеет поступление вещества в результате взаимодействия морской воды с породами океанического дна, особенно активное в центрах спрединга. Этот вопрос обсуждается в разд. 11.5. Влияние других источников, таких, как пыльные бури или подводный вулканизм, трудно оценить, но они, вероятно, имеют только локальное значение.
Расчеты времени пребывания проводились также по данным о концентрациях элементов в консолидированных осадках. Однако, поскольку эти концентрации представляют сумму выводимого из океана растворенного и взвешенного вещества, необходимо уточнить время пребывания, взяв А в уравнении (11.6) как общее содержание и растворенного, и взвешенного вещества в океане. Соответствующие данные о величинах А в таком новом понимании часто отсутствуют. Кроме того, для некоторых элементов (особенно М^)- удаление из океана происходит не путем образования морских осадков, а за счет
