Содержание солей в водах мирового океана

   Изучение солености позволяет понять специфику процессов, протекающих в Мировом океане, коренным образом отличных от того, что свойственно пресным водам. Однако закономерности, определяющие характеристику этого элемента в океанах и морях, изучены еще недостаточно полно.

   По последним данным академика А. П. Виноградова, в водах Мирового океана обнаружены все известные химические элементы и все их изотопы. Но 99,9% всей массы растворенных в океанической воде соединений составляют следующие 11 ионов: Na1+, К1+, Mg2+, Са2+, Sr2+ и Сl1-, SО42- , НСО31-, Вг1-, F1-, H3BO3.

   Больше всего в океанической воде хлористого натрия (поваренной соли - 77,8%). На его долю вместе с хлористым магнием падает 88,7% всех растворенных солей.

   Количество веществ, растворенных в водах океана, относительно массы воды сравнительно невелико, в среднем 35 г на литр. Однако даже самые малейшие изменения общего содержания солей, составляющие десятые и сотые доли грамма, могут оказать большое влияние на процессы, протекающие в океане, изменяя плотность воды, а, следовательно, и ее перемещение. Поэтому определению солености, то есть общего количества растворенных солей, придается очень большое значение.

   Несмотря на сравнительно малую концентрацию солей, общее количество их в огромной массе воды Мирового океана исчисляется астрономической цифрой - 5∙1016 тонн.

   Основным источником постоянного пополнения Мирового океана солями является материковый сток. К главным расходным составляющим относится поглощение солей водорослями, а также потеря их при испарении и разбрызгивании океанических вод.

   Реками ежегодно выносится в Мировой океан около 2,5∙109 тонн солей. Однако солевой состав речных вод совершенно иной, в нем преобладают карбонаты. По расчетам С.В. Бруевича и Е.3. Кулик, полный обмен хлористых солей, составляющих 3/4 всего солевого состава океанических вод, за счет речного стока может произойти за 110 млн. лет.

Состав растворенных солей в океанических и речных водах

 Химические вещества   Воды океана, %   Речные воды, % 

 Хлориды

 Сульфаты

 Карбонаты

 Прочие вещества

88,7

10,8

0,3

0,2

5,2

9,9

60,1

24,8

   В планетарном обмене минеральных веществ существенную роль играют взвешенные материалы, приносимые речным стоком. По данным А. П. Виноградова, количество их оценивается в 12,7∙109 тонн в год, что примерно в 5 раз больше количества солей, выносимых реками. Однако общая масса солей, содержащихся в Мировом океане, в 36 раз превышает всю сумму взвесей (1,37∙1012 тонн). Кроме того, немало минеральных веществ поступает в океан с суши в виде пылеватых частиц. Их количество и пути распространения изучены еще очень слабо. Пока они учитываются в общей массе взвесей.

   Соли и взвеси подвергаются в океане сложнейшей переработке, в которой очень большую роль играют растительные и животные организмы. Наиболее интенсивно эти процессы протекают в поверхностном слое фотосинтеза. Довольно активно они проходят и в верхней пятисотметровой толще вод, благодаря деятельности планктона и главным образом бактерий. Последние перерабатывают примерно 70% всей массы веществ. А. П. Виноградов указывает на то, что на глубинах свыше 2000 м сохраняются только те вещества, которые, подобно хитину, конхиалину и др., с трудом поддаются разрушению на более простые молекулы и к тому же отличаются термоустойчивостью. Поэтому лишь ничтожная часть взвешенных биогенных веществ достигает дна в твердом виде. Большая часть их постоянно перерабатывается организмами и переходит в раствор.

   Особо следует остановиться на переносе солей водяными парами. Соли, растворенные в океанической воде, попадают в атмосферу в результате испарения и разбрызгивания воды во время волнения. В процессе испарения соли поступают в атмосферу в молекулярно-дисперсном состоянии. При ветровом перемешивании образуется множество пузырьков воздуха. Когда они лопаются, вода разбрызгивается, и в воздух попадают соли. При этом, как пишут С.В. Бруевич и Е.3. Кулик, происходит перераспределение ионов солевого состава, обусловливающее различие между составом морской воды и аэрозолей, из нее образовавшихся. Такие изменения объясняются тем, что хлориды остаются в растворе, а сульфаты в основном переходят в аэрозоли, а затем в атмосферные осадки. Показательно то, что отношение сульфатов к хлоридам в океане равно 0,14, а в атмосферных осадках и водах суши оно превышает единицу (до 3-4 и более, в среднем 1,4). Следовательно, испарение, по мнению тех же специалистов, сопровождается не только переходом солей морской воды в атмосферу, но и качественным изменением их состава, что и является самой сущностью солевого обмена между океаном и атмосферой, а через нее - сушей. Речной сток постоянно пополняет убыль сульфатов в процессе солеобмена в системе океан - атмосфера - суша.

   В тропических и субтропических широтах, где испарение отличается наибольшей интенсивностью и где меньше выпадает осадков, вынос солей в атмосферу превышает их выпадение с дождями. В умеренных и субполярных областях, где испарение незначительно, а осадков выпадает много, океан получает солей из атмосферы больше, чем теряет их. Существенную роль в солеобмене играет волнение. К сожалению, пока еще не было попытки количественно оценить воль отдельных фактов и их зональную изменчивость в солеобмене океана с атмосферой.

   С.В. Бруевичу и Е.3. Кулик удалось, однако, определить величину суммарного солеобмена между океаном и сушей. Основываясь на том, что общее количество солей, переносимых на материки, должно быть равно их выносу речным стоком, эти авторы установили, что с поверхности океана снимается 1,4 г/м2 солей в год. Следовательно, вся масса солей, уносящихся с поверхности Мирового океана, составит приблизительно 500∙106 тонн в год. Е, Эриксон, исходя из содержания солевых частиц в воздухе и скорости их выпадения, получил цифру в 2 раза большую - 2,8 г/м2 или 1000∙106 тонн в год. При этом он считает, что 90% солей выпадает с осадками обратно в океан и только 10% попадает на сушу, возвращаясь затем с речным стоком. С.В. Бруевич и Е.3. Кулик полагают, что процент солей, уносимых на сушу, должен быть примерно в 4 раза больше.

   Помимо солей, попадающих в атмосферу в открытом океане, большое их количество выбрасывается в воздух в прибрежной волноприбойной зоне, где разбрызгивание воды происходит наиболее интенсивно. По расчетам С.В. Бруевича и Е.3. Кулик, подтвержденным другими авторами, с одного километра береговой линии океана на сушу переносится около 2000 тонн солей в год. При протяженности берегов всех континентов в 250 тыс. километров общее количество солей, выносимых на сушу, должно быть около 500∙106 тонн в год.

   Сейчас уже можно перейти от общих оценок солеобмена к более точным расчетам количества солей, теряемых при испарении и поступлении их с атмосферными осадками в каждой данной точке океана. Следует также попытаться учесть скорость осаждения взвесей на дне океана и интенсивность биологической переработки минеральных веществ. Такие расчеты должны производиться на основе данных о переносе вод в условиях реально стратифицированного океана. Массы, пути и скорости перемещения поверхностных, промежуточных, глубинных и придонных вод весьма различны. Потому будут совершенно отличны и количества переносимых ими солей и взвесей. Весьма сложно, судя по вертикальному обращению вод, должно происходить и перераспределение веществ в толще океанов.

   Такие исследования необходимы не только для понимания закономерностей планетарного обмена веществ, но и познания их влияния на органическую жизнь.