Корисні копалини морського дна (залізо-марганцеві конкреції (утворення округлої форми в осадочних породах) і фосфіти)

Гідросфера Землі

1. Походження й еволюція гідросфери.

2. Склад і фізико-хімічні властивості морської води. Солоність води. Обмін Карбону й Нітрогену в океані.

3. Джерела і розподіл прісної води.

4. Підземні води

5. Критерії якості води. Хімія забруднення води.

Походження й еволюція гідросфери.

Гідросферу як складову частину біосфери можна розглядати як у вузькому, так і в більш широкому сенсі. У вузькому змісті гідросфера — це переривчаста оболонка, що складається із солоної води (моря, океани), прісної води (ріки, озера, водоймища), а також твердої води (сніжний покрив, льодовики).

У широкому змісті гідросфера — це безперервна оболонка системи вода — пар, що включає згадану уже власне гідросферу, а також пронизану водою або парами води літосферу й атмосферу.

Загальна маса води в гідросфері оцінюється величиною 2 ∙10¹⁸ т. Вода в атмосфері розподіляється нерівномірно. У світовому океані її міститься 1372 млн. км³, у літосфері — 600, у материковому льоді — 23, у водоймах суші — 1 млн. км³.

Гідросфера знаходиться в стані безперервного руху, розвитку, відновлення. Щорічно з поверхні Землі випаровується 0,5 млн. км³ води, що складає половину об’єму усіх водойм суші.

Водяні пари атмосфери, а їх 13 тис. км³, оновлюються протягом десяти діб. Вода рік у результаті стоку змінюється кожні 12 діб. Вода озер оновляється кожні 10 років. Води світового океану цілком змінюються кожні 3 тис. років, а в самій малорухомій формі води — у льодовиках — повний водообмін відбувається за 8,5 тис. років.

Велика частина поверхні нашої планети, близько 71%, покрита світовим океаном, що складає 97% усіх поверхневих вод Землі і біля половини усіх вод літосфери. У цьому зв'язку цікаво відзначити, що якщо на глобусі ми вкажемо яку-небудь крапку суші, то відповідна їй крапка на зворотній стороні глобуса прийдеться на воду. Якщо узагальнити площі материків і океанів, то в північній півкулі на сушу приходиться 39%, а в південному — 19 % площі. Це надає право називати південну півкулю океанічною, а північну — континентальною.

За визначенням, Світовий океан — це безперервна водна оболонка Землі, що оточує всі материки й острови й має спільність сольового складу.

Об’єм Світового океану складає трохи більше 0,1% об’єму земної кулі, а по масі він ще менше — всього 0,023% маси Землі.

Походження усіх вод Землі тісно пов'язано з походженням самої Землі. На цей рахунок існує ряд гіпотез.

Одна з них, зокрема, допускає існування у вихідному матеріалі первиннї газопильової хмари вже готових молекул води, подібних тим, що існують у сучасних метеоритах.

Існує також гіпотеза, відповідно до якої вода утворилася з первинних водню і кисню після конденсації газопильової хмари в протопланету — Землю. Згодом при підвищенні температури і дегазації надр, а також у процесі диференціації речовини на геосфери і міграції водню і кисню з центральних частин планети до її периферії в результаті фізичних і хімічних процесів утворилися молекули води, що виділилися на поверхню молодої планети й у її атмосферу разом з парами і газами, подібно тому як це відбувається зараз при виверженні вулканів.

Однак і «сонячний вітер», і комети, і метеорити, і метеоритний пил, і утворення первинної («ювенільної») води в атмосфері, і метаболічна вода живих організмів хоча і повинні бути згадані, але в прибутковій статті балансу води нашої планети недостатні для утворення поверхневої і підземної гідросфери.

Очевидно все-таки, що головною прибутковою статтею земної води продовжують залишатися глибокі надра планети.

Склад і фізико-хімічні властивості морської води. Солоність води. Обмін Карбону й Нітрогену в океані.

У хімічному складі морської води можна виділити п'ять компонентів:

1) головні іони — ці одинадцять компонентів складають 99,98% за вагою від усіх розчинених в океанській воді солей (табл. .1);

2) біогенні елементи (С, Н, N, Р, Si, Fе, Mn), з яких складаються організми;

3) розчинні в морській воді гази:О₂, N₂, CO₂, вуглеводні й інертні гази;

4) мікроелементи;

5) органічні речовини.

Таблиця 1 Основні іони морської води

Переважну частину морської солі складають хлориди, а не карбонати. У цьому полягає головна відмінність морської води від річкової, у якій переважають вуглекислі солі.

Сталість сольового складу морської води — найголовніша закономірність хімії океану.

Концентрація розчинених солей визначає величину солоності океану.

За величину солоності (S) прийнята вага сухого залишку, що міститься в 1 кг морської води, коли карбонати переведені в оксиди; броміди і йодиди заміщені еквівалентною кількістю хлору й органічні речовини спалені при 480 °С. Одиниця виміру — г/кг, або поміліє (%о). Однак здебільшого солоність обчислюється за хлорністю, електропровідністю або показником заломлення. Між солоністю і хлорністю існує співвідношення 5%₀=1,81 С1.

Важливою хімічною характеристикою океанічних вод є водневий показник (рН). Виділення СО₂ у результаті подиху і розкладання викликає зниження рН у природних водах, тому що при сполученні його з водою утвориться слабка вугільна кислота:

H₂O+ CO₂ ↔ H₂CO₃ ↔HCO₃^- + Н⁺,

З іншого боку, поглинання СО₂ у процесі фотосинтезу приводить до зменшення кількості Н₂СО_з і Н⁺, тобто до росту рН. Звідси можна стверджувати, що рН в океанах регулюється рівновагою С0₂ і карбонату кальцію:

CaCO₃ + H₂CO₃ ↔2HCO₃^- + Ca⁺²,

Видно, що підвищення кількості СО₂ збільшує вміст Н₂СО₃, що, у свою чергу, викликає зменшення вмісту карбонату кальцію, а зменшення вмісту СО₂ приводить до осадження карбонату кальцію. Вода, що містить вугільну кислоту і її бікарбонати-іони, має буферні властивості, тому достатньо великі зміни концентрації Н⁺ можуть не призводити до сильної зміни рН.

Співвідношення між розчинними молекулами й іонами, атмосферним СО₂ і твердим карбонатом кальцію приводять до формування буферного розчину з рН=8,0—8,4. При цьому не виключено, звичайно, що активність органічної речовини або інші локальні причини можуть утворити на якийсь час більш низькі (до 6) і більш високі (до 10) значення рН.

Істотною характеристикою, особливо важливою для нормального протікання фотосинтезу, є «прозорість» води океану.

За умовну прозорість морської (і океанічної) води прийнята глибина моря (океану), на якій білий диск діаметром 30 см стає невидимим.

Світовий океан в останні десятиліття став об'єктом глибоких усебічних досліджень. І це не випадково, оскільки ресурси океану грандіозні, як і він сам.

Ресурси океану поділяють на дві групи:

· біохімічного характеру,

· фізичного.

Океан є важливим джерелом харчових ресурсів. В даний час промисли в океані дають 1/16 усіх білків і 3—4% жирів тваринного походження.

Океан є грандіозним джерелом мінеральних ресурсів. У світовому океані зосереджено близько 5-10¹⁶ т. мінеральної сировини. Більше всього в океані хлору, натрію, магнію, кальцію, калію. В океані відносно багато урану, срібла, золота.

Таблиця 2

Деякі елементи, що визначають хімічні ресурси Світового океану

Корисні копалини океану можна класифікувати в такий спосіб:

1) сировина в надрах під океаном (нафта, газ, вугілля, сірка, залізна руда);

2) прибережні розсипні родовища (ільменіт FeTiO₃, монацит (джерело рідкісноземельних елементів церієвої групи і торія), циркон, магнетит, вольфрамий, золото, алмази, платина);

корисні копалини морського дна (залізо-марганцеві конкреції (утворення округлої форми в осадочних породах) і фосфіти).

Дуже великий інтерес являє видобуток нафти і газу на океанському шельфі (материкова обмілина).

Колосальне значення океану полягає й у тому, що він, будучи «легенями» планети, продукує своїм фітопланктоном майже половину всього кисню атмосфери. Світовий океан як середовище життя становить інтерес, насамперед тому, що саме тут, на думку багатьох вчених, зародилося життя, що у тривалому процесі еволюції дало колосальне різноманіття форм.

До складу організмів входить до 60 хімічних елементів, однак, 90—95% маси організмів складається із шести елементів, називаних біофільними або біогенними. Це — Карбон, О, Н, N, P і S.

Поиск по сайту: