5.8. Циклы натрия и хлора

Глобальные циклы натрия и хлора имеют общие черты. Эти элементы образуют хорошо растворимые ионные формы, поэтому главным миграционным потоком для них является водный сток с суши. Основные характеристики циклов натрия и хлора приведены в таблице 5.10. Важное физиологическое значение имеет главное химическое соединения этих элементов — хло­рид натрия, что сказывается на биологической части циклов этих элементов.

Таблица 5.10

Миграция масс ионов натрия и хлора в биосфере

Процессы	Поток, 109 т/год
	Натрий	Хлор
Биологический круговорот:
на суше в океане	0,20 2,80	0,30 4,40
Массообмен между океаном и атмосферой:
океан — атмосфера атмосфера — океан	1,30 1,20	2,40 2,20
Водный сток с суши в океан:
растворенные ионы взвесь	0,19 0,19	0,26 –
Атмосферный перенос с океана на сушу	0,10	0,20

Следует отметить, что в биосфере распределение масс хлора и натрия принципиально различается. Количество натрия, сосре­доточенное в осадочных породах и океане (40,7·10¹⁵ т), составля­ет около 20 % от массы элемента, содержащейся в исходном гра­нитном слое земной коры, откуда натрий постепенно извлекался и включался в процессы глобального массообмена.

Распределения масс хлора имеет иную картину. В осадочных породах и Мировом океане хлора содержится почти в 20 раз больше, чем в гранитном слое. Если бы весь гранитный слой был разрушен, то освободившаяся в результате масса хлора было бы меньше его этого элемента, находящейся в настоящее время в океане. Очевидно, что источники поступления рассматриваемых элементов в глобальные циклы на протяжении гео­логической истории Земли, были разные. Натрий в основном поступал из верхнего слоя коры континентов, а хлор — благодаря про­цессам дегазации мантии и выносу вулканических газов.

5.8.1. Цикл натрия

Концентрация Na₂О в гранитном слое коры составляет 2,71 %, в осадочной оболочке – 1,5%. Масса натрия в гранитном слое составляет 165,5·10¹⁵ т, в осадочной оболочке — 26,7 ·10¹⁵ т, соответственно.

В океанских водах содержится 14,7·10¹⁵ т Na, также значительное его количество содержится в сорбированном виде в осадках морей. В живых организмах содержание натрия (в % от массы сухого вещества) составляет 0,12% для живого вещества суши, 3,3 % для живого вещества океана; общая масса натрия оценивается в 3·10⁹ т для биомассы суши и на два порядка меньше – для биомассы океана.

Главный миграционный поток натрия связан с вод­ным стоком с суши. Ежегодно с ним выносится 0,185·10⁹ т ионов этого элемента. Натрий также выносится со взвешенными веществами, главным образом в сорбированном состоянии; при средней концентрации во взвесях 4,6 мгNa/л вынос элемента оценивается в 0,19·10⁹ т/год.

В массообмен между поверхностью океана и тропос­ферой вовлекается около 1,3·10⁹ т/год водорастворимых форм на­трия, между поверхностью суши и тропосферой — примерно 0,14·10⁹ т/год. С воздушными массами морского происхождения на сушу переносится более 0,1·10⁹ т/год растворимых форм на­трия. В то же время с поверхности суши в океан выносится с вет­ровой пылью примерно 0,01·10⁹ т/год натрия в сорбированном состоянии.

В живых организмах ионы натрия выполняют важные функции: участвуют в поддержании осмотического давления в клетках и жидкостях организма, в поддержании рН внутренней среды организма, обеспечивают транспорт веществ через мембраны клеток, участвуют в формировании нервного импульса и др. Живое вещество Земли на протяжении года пропускает через себя около 4,6·10⁹ т натрия, при­чем на суше в биологический круговорот вовлекается 0,2·10⁹ т, а в океане почти в 20 раз больше. Из растительных остатков соли натрия легко выщелачиваются, вследствие чего концентрация натрия в неживом органическом веществ и гумусе педосферы невелика — около 0,01 %, а масса близка к (0,2…0,3)·10⁹ т.