35. Строение гидросферы Земли, геохимические закономерности состава гидросферы.

.Гидросфера – совокупность всех водных объектов земного шара: океанов, морей, рек, озер, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников, снежного покрова. Вода – основа гидросферы – одно из самых распространенных химических соединений на Земле. Это единственное вещество, которое в природных условиях на поверхности нашей планеты встречается в твердом, жидком и газообразном состоянии. Она является главной составной частью живых организмов.

Основную часть воды на Земле составляют океаны, покрывающие 2/3 поверхности Земли. Несмотря на кажущееся изобилие воды, лишь ничтожная часть ее пригодна для питья. Бóльшая часть пресной воды на Земле сосредоточена в ледниках Антарктиды, Гренландии и Арктики, а также в подземных запасах, пока малодоступных для человека.

РЕЗЕРВУАРЫ ГИДРОСФЕРЫ (%)
Океаны	97
Полярные ледяные шапки и ледники	2
Глубинные подземные воды	0,38
Поверхностные подземные воды	0,30
Озера	0,01
Почвенная влага	0,005
Реки	0,0001
Биосфера	0,00004
Атмосфера	0,001

Источник воды при образовании гидросферы до сих пор неясен. Возможно, это были метеориты или кометы, обогащенные водяным паром. В любом случае, когда поверхность Земли остыла до 100° С, водяной пар, выделяющийся из мантии, должен был сконденсироваться. Это произошло около 3,8 млрд. лет назад, когда образовались океаны.

Воды морей и океанов содержат, в среднем, 3,5% растворенных веществ. В основном это соли – хлориды и сульфаты натрия и магния, которые находятся в морской воде в виде ионов. Относительные концентрации основных ионов морской воды во всех океанах Земли отличаются удивительным постоянством. Помимо ионов, морская вода содержит растворенные газы и органические соединения.

Большая часть дождевых осадков, попадающих на континенты, просачивается через отложения, пористые или раздробленные породы, образуя подземные воды. Остальная вода течет по поверхности в виде рек или вновь испаряется в атмосферу. Вода, стекающая по поверхности суши, захватывает многие химические вещества. Речные воды содержат ионы, нейтральные молекулы, взвешенные частицы и существенно отличаются по составу от вод Мирового океана. Солей здесь намного меньше.

СОСТАВ ПРИРОДНЫХ ВОД (% по массе)
Морская вода				Речная вода
Катионы		Анионы		Катионы		Анионы
Na+	1,08	Cl–	1,94	Ca2+	0,0013	HCO3–	0,0059
Mg2+	0,13	SO42–	0,27	Na+	0,0005	SO42–	0,0012
Ca2+	0,04	S2–	0,09	Mg2+	0,0003	Cl–	0,0006
K+	0,04	HCO3–	0,01	K+	0,0002	S2–	0,0004

Содержание различных веществ в пресных водах меняется в зависимости от местоположения водоема. Химический состав рек, озер и грунтовых вод зависит от состава дождевых осадков и сухих атмосферных выпадений, процессов разрушения горных пород и разложения органического вещества в почвах, различного вовлечения в биологические процессы. Кроме того, сильное влияние на пресные воды может оказывать деятельность человека.

СОДЕРЖАНИЕ КАТИОНОВ МЕТАЛЛОВ в земной коре и в речных водах, мг/кг

Среди анионов наиболее высоко содержание гидрокарбонат- и сульфат-ионов, извлекаемых водой из горных пород. Так, при прохождении через карбонатные горные породы (например, известняк) природные воды насыщаются гидрокарбонатами. Под действием растворенного в воде диоксида углерода малорастворимый карбонат кальция превращается в гидрокарбонат, хорошо растворимый в воде:

CaCO₃ + H₂O + CO₂ = Ca(HCO₃)₂

При испарении воды, содержащей гидрокарбонат кальция, идет обратная реакция с выделением диоксида углерода и твердого карбоната кальция:

Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃Ї + H₂O + CO₂

Большая часть почвенных вод, питающих реки, и грунтовые воды имеют среду, близкую к нейтральной. Подкисление пресных вод может происходить в результате поступления дождевой воды, обычно имеющей слабокислотную реакцию (за счет растворения диоксида углерода и других газов), а также разложения органических веществ с образованием карбоновых кислот. Несмотря на все большее распространение кислотных дождей, подкисленные пресные воды встречаются не очень часто. Это связано с расходом катионов водорода в процессах разрушения некоторых минералов. Подкисление пресной воды особенно заметно в горных областях с большим количеством дождевых осадков. С 1930 до 1975 величина рН в некоторых озерах на северо-востоке США уменьшилась с 6,7 до 5,1, что вызвало гибель рыбы и других животных. Появление щелочных вод менее вероятно, так как они нейтрализуются такими атмосферными газами, как диоксид углерода и диоксид серы. Тем не менее реки с щелочной средой известны, например, на Ямайке. Обычно это – результат загрязнения воды отходами с высокими значениями рН.

Биологическая активность в воде особенно заметно влияет на ее состав в озерах и крупных реках со слабым течением. Вблизи поверхности идет активный фотосинтез, в результате чего вода обогащается кислородом. Образующиеся органические вещества опускаются в глубинные воды с меньшим содержанием кислорода, где они окисляются, еще более понижая концентрацию кислорода. В некоторых случаях она падает ниже уровня, необходимого для поддержания жизни.