Ծովի ջուր

Ծովի ջուր, ծովերի և օվկիանոսների ջրեր։ Համաշխարհային օվկիանոսի միջին աղիությունը 3,47% (34,7 ‰) է, տատանումները ՝ 3,4-ից 3,6% (34-36 ‰): Սա նշանակում է, որ յուրաքանչյուր մեկ լիտր ջրի մեջ լուծված է 35 գրամ աղ (հիմնականում նատրիումի քլորիդ)։ Սա 0,6 մոլ / լիտր է (ենթադրելով, որ ամբողջ աղը NaCl է, ինչը իրականում այդպես չէ)^[1]։

Հատկություններ

Աղիություն

Ծովի ջրի բաղադրությունը

Օվկիանոսների ջրերում աղը գրեթե ամենուր է, որը մոտ է 3.5%, բայց ծովերի ջրերը ունեն անհավասար բաշխված աղիություն։ Ամենաքիչ աղիություն ունի Ֆիննական ծոցի և Բոտնիկի ծոցի հյուսիսային մասի ջրերը, որոնք դուրս են գալիս Բալթիկ ծով։ Բարձր աղիություն ունի Կարմիր ծովը և Միջերկրական ծովի արևելյան մասի ջրերը։ Աղի լճերը, ինչպիսիք են Մեռյալ ծովը, կարող են ունենալ աղիության զգալիորեն ավելի բարձր մակարդակ։ Ծովի ջրերը մի փոքր հիմնային են, pH- ն ՝ 7,5-ից մինչև 8,4։ Համեմատաբար բարձր pH- ի կայունությունը կապված է կարբոնատ բուֆերային համակարգի առկայության հետ^[2]^[3]^[4]։ Բորային համակարգը որոշ չափով պակաս կարևոր է pH- ի պահպանման համար^[5]։ pH- ի ամենաբարձր արժեքը ծովի մակերեսի մոտ է, խորության հետ փոքր-ինչ նվազում է։ Չաղտոտված տարածքներում pH- ի արժեքը կարող է իջնել չեզոք կամ նույնիսկ թույլ թթվային^[6]։

Բիոգեն նյութեր

Քիմիական տարրերը (ըստ զանգվածի)
Տարրեր	Տոկոսային բաղադրությունը	Տարրեր	Տոկոսային բաղադրությունը
Թթվածին	85,7	Ծծումբ	0,0885
Ջրածին	10,8	Կալցիում	0,04
Քլոր	1,9	Կալիում	0,0380
Նատրիում	1,05	Բրոմ	0,0065
Մագնեզիում	0,1350	Ածխածին	0,0026

Բիոգեն (կենսածին) տարրերը անհրաժեշտ են կենդանի օրգանիզմներին։ Դրանք ներառում են ֆոսֆոր, ազոտ (անօրգանական միացություններում) և (որոշ օրգանիզմների համար) սիլիցիում։ Կարևոր դեր են խաղում մետաղները, որոնք հանդիպում են քիչ քանակությամբ^[7]։

Ծովային ջրերի մեջ բիոգեն նյութերի պարունակությունը փոփոխական է։ Եվ տատանվում է` կախված նմուշառման վայրից, խորությունից և ժամանակից։ Սովորաբար, դրանց պարունակությունը մակերևույթում նվազագույն է, մեծանում է առավելագույնը մինչև 1000-1500 մ խորությամբ, իսկ հետո աստիճանաբար կրկին նվազում է։ Ֆոսֆատների պարունակությունը կարող է կտրուկ բարձրանալ օվկիանոսի հատակում^[8]։

Լուծելի գազեր

**Ծովի ջրի ընդհանուր մոլեկուլային բաղադրությունը**^[9]
Բաղադրիչը	Կոնցենտրացիա (մոլ/կգ)
H₂O	53,6
Cl⁻	0,546
Na⁺	0,469
Mg²⁺	0,0528
SO₄²⁻	0,0283
Ca²⁺	0,0103
K⁺	0,0102
C	0,00206
Br⁻	0,000844
B	0,000416
Sr²⁺	0,000091
F⁻	0,000068
Au³⁺	0,00000000002

Մթնոլորտի հետ շփման ժամանակ ծովային ջրերը օդի հետ փոխանակվում են գազերով՝ թթվածին, ազոտ և ածխաթթու գազ։ Այս նույն գազերը ծով են մտնում օվկիանոսում քիմիական և կենսաբանական գործընթացների արդյունքում։ Գազերի մի մասը օվկիանոս են թափանցում գետի ջրերի միջոցով։ Ծովային ջրի մեջ լուծարվող գազերի քանակը կախված է դրանց լուծելիությունից և օդում մասնակի ճնշումից։ Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ, գազերի լուծելիությունը և, համապատասխանաբար, ծովային ջրի մեջ դրանց պարունակությունը նվազում է։ Ծովային ջրի մեջ լուծարված թթվածնի և ազոտի հարաբերակցությունը տարբերվում է մթնոլորտում նրանց հարաբերակցությունից։ Թթվածնի լավ լուծելիության պատճառով ջրի մեջ նրա կոնցենտրացիան համեմատաբար բարձր է, ազոտի հետ դրա հարաբերակցությունը 1։ 2 է^[10]։ Անաերոբ պայմաններում ծծմբաջրածինը կարող է կուտակվել ջրի մեջ, օրինակ՝ Սև ծովում՝ ավելի քան 200 մ խորությամբ։

Ֆիզիկական հատկություններ

Ծովի ջրի խտությունը տատանվում է 1020-ից մինչև 1030 կգ / մ³, որը կախված է ջերմաստիճանից և աղիությունից։ 24‰ից ավելի աղիություն ունենալու դեպքում առավելագույն խտության ջերմաստիճանը դառնում է ավելի ցածր, քան սառեցման կետի ջերմաստիճանն է^[11]։ Երբ սառչում է, ծովային ջուրը սեղմվում է, արդյունքում խտությունը մեծանում է։ Ծովի ջրի մեջ ձայնի արագությունը կազմում է մոտ 1500 մ / վ^[12]։

35 ‰ աղիությամբ ծովի ջրի հատկությունները^[1]
	Ծովի ջուր	Մաքուր ջուր
Խտություն, 25 °C, գ/սմ³	1,02412	0,9971
Մածուցիկություն, 25 °C, միլիպուազ	9,02	8,90
Ճնշում, 20 °C, ն.պ.	17,35	17,54
Առավելագույն խտության ջերմաստիճանը, °C	-3,52 (հեղուկի գերսառեցում)	+3,98^[1]
Սառեցման կետ, °C	-1,91	0,00
Մակերևութային լարվածություն, 25 °C, դին/սմ	72,74	71,97
Ձայնի արագություն, 0 °C-ում, մ/սմ։	1450	1407
Տեսակարար ջերմունակություն, 7,5 °C, Ջ/(գ·°C):	3,898	4,182

Երկրաքիմիական բացատրություն

Ծովում աղի ջրի առկայության գիտական բացատրությունը դրվել է Էդմունդ Հալլեյ աշխատանքներով 1715 թվականին։ Նա առաջարկեց, որ աղը և այլ հանքային միացությունները, հողից գետերի ջրերի միջոցով ծով են տեղափոխվել։ Հասնելով օվկիանոս ՝ աղերը մնացին և աստիճանաբար կոնցենտրացվեցին։ Հալլեյը նկատեց, որ լճերի մեծ մասը, որոնք աղի ջուր ունեն՝ օվկիանոսների հետ ջրային կապ չունեն։ Հալլեյի տեսությունը մասամբ ճիշտ է։ Բացի այդ պետք է նշել, որ դրանց ձևավորման վաղ փուլերում նատրիումի միացությունները առաջանում էին օվկիանոսի հատակում։ Մեկ այլ տարրի աղի՝ քլորի առկայությունը բացատրվում է հրաբխային ժայթքումների ժամանակ երկրի կենտրոնից դրա (ջրածնի քլորիդի ձևով) թափանցումը ջրեր։ Նատրիումի և քլորի ատոմները հետզհետե դարձան ծովի ջրի աղի կազմի հիմնական բաղադրիչները։

Պիտանի չէ խմելու համար

Ծովային ջուրը խմելու համար պիտանի չէ աղերի և հանքանյութերի բարձր պարունակության պատճառով, որոնք պահանջում են ավելի շատ ջուր մարմնից հեռացնել, քան ներմուծաց քանակությունն է։ Այնուամենայնիվ, մաքրումից հետո նման ջուրը կարող է խմվել։ 1950-ականներին ֆրանսիացի բժիշկ և ճանապարհորդ Ալեն Բոմբարը փորձարարորեն ապացուցեց, որ ծովային ջուրը կարող է լինել պիտանի խմելու համար, բայց միայն փոքր քանակությամբ (մոտ 700 մլ / օր) 5-7 օրվա ընթացքում^[13]։ Սառեցված ծովային ջուրը աղիությամբ 3-4 անգամ ցածր է, քան օվկիանոսային (ոչ ավելի, քան 8-11 տ.մ.) որոշ ծովափիներում, ծովալճակներում, գետաբերաններում, որտեղ հոսում են մեծ գետեր, ծովեր, ինչպիսիք են Ազովը, Բալթիկը, Կասպիցը, շատ ավելի քիչ վնասակար են, քան օվկիանոսային ջրերը, և կարելի է փոքր քանակությամբ օգտագործել խմելու և արտակարգ իրավիճակներում գոյատևման համար։

Ծովի ջուրը հիգիենայում

Հոնկոնգում ծովային ջրերը լայնորեն օգտագործվում են լոգարանի լվացման համակարգերում։ Նրանց ավելի քան 90% -ը քաղցր ջուրը խնայելու համար օգտագործում է ծովի ջուրը կենցսղի գործերում։ Դա սկսվեց 1960-70-ականներին, երբ քաղցրահամ ջրի հայթայթումը դժվարացավ նախկին բրիտանական գաղութի բնակիչների համար։

Հանքանյութերի ստացումը ծովի ջրերից

Գրեթե բոլոր քիմիական տարրերը հայտնաբերված են ծովի ջրի մեջ։ Աշխարհի մագնեզիումի արտադրության գրեթե կեսը ստացվում է ծովի ջրից։ 1998 թվականին Միացյալ Նահանգներում ծովի ջրից ստացան մոտ 40 հազար տոննա բրոմ^[14]։ Դիտարկվում է ծովային ջրից ուրանի արդյունահանման հնարավորությունը^[15]։

Տես նաև

Ծանոթագրություններ

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 Хорн, 1972, էջ 51
↑ Хорн, 1972, էջ 160
↑ Zeebe et al, 2001, էջ 3
↑ Схема карбонатной системы океана (по R. Zeebe 2001): ${\begin{matrix}CO_{2}{\mbox{atm.}}\\\Updownarrow \\CO_{2}+H_{2}O=HCO_{3}^{-}+H^{+}=CO_{3}^{2-}+2H^{+}\end{matrix}}$ Б. Находящаяся в равновесии с атмосферой океанская вода при солёности 35 ‰ и температуре 25 °C имеет pH 8,1. Соотношение форм неорганического растворённого углерода при этом: $CO_{2}:HCO_{3}^{-}:CO_{3}^{2-}\approx 0,5\%:86,5\%:13\%$
↑ Zeebe et al, 2001, էջ 8
↑ Хорн, 1972, էջ 139
↑ Grasshoff et al, 1999, էջ 159
↑ Grasshoff et al, 1999, էջ 160
↑ «Chapter 5 — Physical and thermodynamic data» (PDF). Արխիվացված է օրիգինալից (PDF) 2011 թ․ մայիսի 25-ին. Վերցված է 2020 թ․ օգոստոսի 10-ին.
↑ Смирнов и др., 1988, էջ 37
↑ Вейль, 1977, էջ 89—90
↑ в отличие от пресной воды, имеющей максимальную плотность при 4 °C.
↑ Ален Бомбар За бортом по своей воле. — М.: Альпина Паблишер, 2014. — 234 с. — ISBN 978-5-9614-4794-1
↑ СЫРЬЕВОЙ КРИЗИС И ПРОБЛЕМЫ ДОБЫЧИ МЕТАЛЛОВ ИЗ МОРСКОЙ ВОДЫ
↑ Перспективы урана как надежного источника энергии

Գրականություն

Хорн Р. Морская химия (структура воды и химия гидросферы) = Marine Chemistry (The structure of Water and the Chemistry of Hydrosphere). — Москва: Мир, 1972. — (Науки о земле).
Руководство по химическому анализу морских вод (РД52.10.243-293) / С. Г. Орадовский. — С.-Пб: «Гидрометеоиздат», 1993. — (Руководящий документ).
Zeebe R. E., Wolf-Gladrow D. CO2 in Seawater: equilibrum, kinetics, isotopes. — Elsevier Science B.V, 2001. — P. 346. — (Elsevier Oceanography Series). — ISBN 0 444 50579 2.
Grasshoff K., Kremling K., Ehrhardt M. Methods of seawater analysis. — Third, Completely Revised and Extended Edition. — WILEY-VCH, 1999. — ISBN 3-527-29589-5.
Смирнов Г.Н., Курлович Е.В., Витрешко И.А., Мальгина И.А. Гидрология и гидротехнические сооружения: Учеб. для вузов по спец. «Водоснабжение и канализация» / под ред. Г.Н. Смирнова. — Высш. шк.. — М., 1988. — 472 с. — 10 000 экз.
Вейль П. Популярная океанография = Oceanography. An Introduction to the Marine Environment by Peter K. Weyl / Пер. с англ. Г.И. Баранова, В.В. Панова, А.О. Шпайхера. Под ред. А.Ф. Трешникова. — Л.: «Гидрометеоиздат», 1977. — 504 с илл. с. — 50 000 экз.

[Хорн—1972——51-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 Хорн, 1972, էջ 51

[Хорн—1972——160-2] Хорн, 1972, էջ 160

[Zeebe_et_al—2001——3-3] Zeebe et al, 2001, էջ 3

[4] Схема карбонатной системы океана (по R. Zeebe 2001): ${\begin{matrix}CO_{2}{\mbox{atm.}}\\\Updownarrow \\CO_{2}+H_{2}O=HCO_{3}^{-}+H^{+}=CO_{3}^{2-}+2H^{+}\end{matrix}}$ Б. Находящаяся в равновесии с атмосферой океанская вода при солёности 35 ‰ и температуре 25 °C имеет pH 8,1. Соотношение форм неорганического растворённого углерода при этом: $CO_{2}:HCO_{3}^{-}:CO_{3}^{2-}\approx 0,5\%:86,5\%:13\%$

[Zeebe_et_al—2001——8-5] Zeebe et al, 2001, էջ 8

[Хорн—1972——139-6] Хорн, 1972, էջ 139

[Grasshoff_et_al—1999——159-7] Grasshoff et al, 1999, էջ 159

[Grasshoff_et_al—1999——160-8] Grasshoff et al, 1999, էջ 160

[9] «Chapter 5 — Physical and thermodynamic data» (PDF). Արխիվացված է օրիգինալից (PDF) 2011 թ․ մայիսի 25-ին. Վերցված է 2020 թ․ օգոստոսի 10-ին.

[Смирнов_и_др.—1988——37-10] Смирнов и др., 1988, էջ 37

[Вейль—1977——89—90-11] Вейль, 1977, էջ 89—90

[12] в отличие от пресной воды, имеющей максимальную плотность при 4 °C.

[13] Ален Бомбар За бортом по своей воле. — М.: Альпина Паблишер, 2014. — 234 с. — ISBN 978-5-9614-4794-1

[14] СЫРЬЕВОЙ КРИЗИС И ПРОБЛЕМЫ ДОБЫЧИ МЕТАЛЛОВ ИЗ МОРСКОЙ ВОДЫ

[15] Перспективы урана как надежного источника энергии

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]