img-216171322
.pdfщими его содержание, являются температура, соленность и давление. Поэтому содержание кислорода в поверхностных
слоях обычно близко к равновесию с атмосферой и изменяется примерно от 4—5 мл/л в Арктике до- 8 мл/л в тропических широтах. Распределение кислорода в морях по глубинам в сильнейшей мере зависит от динамики водных масс: горизонтальных и вертикальных течений и волнения. Совершенно ясно, что при громадных глубинах океана и действии источников кислорода только в верхних слоях содержащийся в глубинных слоях 0 2 мог бы легко израсходоваться при окислительных процессах, если, бы не было поступления его с поверхности.
. Общее |
схематическое |
||||||
распределение |
кислорода |
||||||
по глубинам хорошо |
вид- |
||||||
но на |
примере |
наиболее- |
|||||
изученного |
Атлантиче- |
||||||
ского |
океана. |
Как |
видно |
||||
из рис. 59, изображаю- |
|||||||
щего |
содержание |
0 2 |
по |
||||
разрезу |
восточной |
части. |
|||||
Атлантического |
|
океана, |
|||||
основная масса глубинных |
|||||||
вод ниже 1500 м срав- |
|||||||
нительно хорошо |
аэриро- |
||||||
вана |
и |
содержит |
|
0 2 |
бо- |
||
лее 5 |
мл/л, |
что |
соответ- |
||||
ствует примерно 70—90% |
|||||||
насыщения. |
|
Обогащен- |
|||||
ность |
кислородом |
глу- |
|||||
бинных |
слоев |
Атлантиче- |
|||||
ского океана обусловлена |
|||||||
проникновением |
опуска- |
||||||
ющихся |
холодных |
ант- |
|||||
арктических и арктических вод, содержащих |
значительные |
||||||
: 2 6 2 |
|
|
|
|
|
|
|
Тихого океана на глубинах 400—500 м замечено понижение
содержания |
0 2 |
до 0,03 мл/л, |
т. е. до 0,5°/0 насыщения. |
В |
Ти- |
|||||
хом |
океане, в |
области экваториального |
противотечения, |
на |
||||||
глубинах 70—500 м содержание 0 2 |
падает до |
0,1 |
и 0,5 |
мл/л, |
||||||
так |
же как |
и в |
Индийском |
(против |
Бомбея), |
где |
на глубинах |
|||
до |
1000 м |
количество 0 2 понижается до |
0,1 мл/л. |
В |
глубин- |
|||||
ных же зонах обычно наблюдается хорошая аэрация вслед-
ствие субполярного происхождения вод глубинных |
течений. |
|||||||
В прибрежных зонах, мелких заливах, |
а также |
при |
штиле |
|||||
у поверхности моря в содержании |
0 2 |
наблюдаются |
суточные |
|||||
изменения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Азот. Содержание азота, соответственно большему его |
||||||||
парциальному давлению |
в |
атмосфере, |
в |
водах |
морей |
выше |
||
кислорода и при 0° и 5J /00 = |
35 достигает |
14,4 |
мл/л. |
хими- |
||||
Распределение азота по глубинам вследствие |
его |
|||||||
ческой интенсивности в |
основном |
зависит |
только |
от физиче- |
||||
ских условий, определяющих растворимость. Поэтому изучение
его содержания в сопоставлении с |
количеством |
имеющегося |
|||||||||
кислорода |
представляет интерес как показатель отклонения |
||||||||||
содержания 0 2 от того количества, |
при котором эти газы были |
||||||||||
абсорбированы из атмосферы. На содержание N2 в некоторых |
|||||||||||
случаях |
влияют |
биологические процессы: |
понижение — под |
||||||||
действием |
фиксирующих |
азот |
бактерий |
и |
повышение — при |
||||||
процессах |
денитрификации. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Двуокись |
углерода. |
С0 2 |
присутствует |
в |
морской |
воде |
|||||
в очень |
малых |
концентрациях — в |
пределах |
десятых |
долей |
||||||
мл/л. Вместе |
с |
тем, несмотря |
на |
столь |
малое |
содержание, |
|||||
общее количество соединений угольной кислоты в Мировом океане очень велико и значительно превосходит количество ее в атмосфере. Растворенная в морской воде С02 имеет большое значение. Наличие ее определяет существование в море органической жизни, для которой С02 является источником углерода при построении первичного вещества. В процессе круговорота СОа в пределах: атмосфера — литосфера — гидросфера, двуокись углерода океана является одним из важных звеньев, обусловливающих переход углерода из атмосферы в состав минералов. Наконец, С02 морской воды способствует поддержанию стабильного содержания ее в атмосфере.
Малое |
содержание |
СОз |
в морской воде является |
резуль- |
|||||||
татом |
установившегося |
равновесия между |
С0 2 |
в морской |
воде |
||||||
и С0 2 в атмосфере, поэтому воды у поверхности |
имеют |
пар- |
|||||||||
циальное давление СОг (рС02 ), близкое |
к |
рС02 |
в атмосфере. |
||||||||
Так, |
по |
многочисленным |
наблюдениям |
|
Ваттенберга, |
рС02 |
|||||
в Атлантическом океане у поверхности |
очень |
близко |
к |
атмо- |
|||||||
сферному (3,3 - Ю - 4 атм)-, |
по С. В. |
Бруевичу, |
в |
Баренцовом |
|||||||
море |
рС02 |
наблюдалось в |
пределах |
2,3—2,8 • 10~4 атм |
|
и, по |
|||||
наблюдениям П. П. Воронкова, в заливе Петра Великого 2,3— 3,7 • 10~4 атм. С глубиной содержание С0 2 несколько увели-
: 2 6 4
кового стока, рН обычно несколько понижено, хотя нередкореки могут выносить воду, рН которой может быть болеевысоким, чем у морской воды.
Находясь в зависимости от интенсивности |
процессов про- |
||||||||||
дуцирования |
и |
потребления С02 , |
величины |
рН |
изменяются |
||||||
в определенной |
закономерности |
не |
только |
под |
воздействием |
||||||
С 0 2 (обратно |
пропорционально), |
но |
и |
|
0 2 |
(прямо |
пропорцио- |
||||
нально), N O / и |
Р (обратно пропорционально). Поэтому сезонные |
||||||||||
изменения величин |
рН соответствуют |
изменениям биогенных |
|||||||||
элементов и летом рН всегда выше, чем зимой (рис. 60). |
|||||||||||
Величины рН, приводимые в гидрохимической морской лите- |
|||||||||||
ратуре, требуют оговорок относительно поправок, |
так как в ве- |
||||||||||
личины рН, получаемые в экспедиционных условиях |
обычно* |
||||||||||
колориметрическим |
способом, |
необходимо |
вводить |
„темпе- |
|||||||
Рн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а,зо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8,25 |
|
\ |
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
g,21> |
|
|
/ |
> > |
N |
|
|
||||
8,15 |
|
у |
|
/ |
|
|
|
||||
Я,10 |
|
\ |
|
|
|
|
|
|
|
||
8,05
8,0VЬ-л , ———— ————— ————
VI VII VIIIIX X XI XII I И III IV V VI VII VIIIIX
Рис. 60. Сезонное изменение величин рН для глубины 10 м Барендового моря (72° с. ш. и 34°30', в. д.) (по Е. Крепсу и Н. Вержбинской).
ратурные" и „солевые" поправки. Существует несколько способов введения этих поправок. При введении температурных поправок применяются две формы вычисления: по Паличу (рНр) и по Буху (pHjj)1.
Величины рНр справедливы при определенном условии:- температура воды во время измерения рН должна быть равна, температуре ее в момент взятия пробы в море, а температура буферных растворов при колориметрировании должна быть, равна 18°, т. е. той температуре, при которой была произведена их проверка электрометрическим методом. Эти величины не являются „истинным" выражением рН, но они удобны тем,, что элиминируют влияние температуры воды, позволяют
сравнивать величины рН для различных пунктов и глубин. |
Бо- |
||||||||||
лее |
близкими |
к |
„истинной"2 |
величине рН являются |
рНв , |
при- |
|||||
меняемые |
при |
различных |
физико-химических |
расчетах, |
не |
||||||
1 |
р Н в |
в |
международном |
обозначении принято с 1937 |
г. как |
p H w . |
|
||||
2 |
Величина, |
p H w отличается |
от истинной величины |
рН, |
так |
как |
она' |
||||
основана |
на |
так |
называемых |
„единицах Серен сена", сохраненных в |
данном |
||||||
случае в |
целях |
сравнимости |
и преемственности с полученными |
ранее |
вели- |
||||||
чинами. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
: 2 6 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
включающее ошибки за счет температурного изменения константы диссоциации индикатора. Между рНр и pHw существует следующая зависимость:
pHw = pHp + a ( 1 8 - ^ ) ,
где ^ — температура воды в момент взятия пробы в море,, а а — коэффициент, значение которого для применяющихся при колометрическом определении индикаторов будет следующее::
|
Тимоловый |
синий . |
. |
+0,008 |
|
|
Крезоловый |
красный |
. |
-f 0,009 |
|
|
Феноловый |
красный |
. |
+0,007 |
|
В гидрохимической литературе |
в большинстве |
случаев приво- |
|||
дятся |
величины рНр , но, к сожалению, это |
обстоятельство- |
|||
часто |
не оговаривается. |
|
|
|
|
Помимо того, существуют два способа введения „солевых" поправок, широко принятые в СССР: выведенные на основе, сравнения с буферным раствором при определении рН электрометрическим методом и более совершенные поправки (1937 г.)„. выведенные на основе определения рН непосредственно в морской воде с помощью стеклянного электрода. Последние величины отличаются от первых примерно на 0,05 рН.
6. Внутренние моря
Внутренние моря — глубоко вдающиеся в материк водоемы, водообмен которых с океаном ограничен или совсем отсутствует. При этом соленость воды, а большинстве случаев и: состав ионов, отличаются от Мирового океана. Влияние факторов, нарушающих однородность состава морской воды, проявляется здесь наиболее сильно, и гидрохимический режим, этих морей весьма своеобразен.
В |
Красном |
море, глубоко вдающемся в материк, из-за |
|
преобладания |
испарения над притоком и осадками |
наблюдается |
|
повышенная по сравнению с океаном величина |
солености — |
||
около |
40—42"/оо- В других внутренних морях, |
находящихся |
|
под сильным воздействием материкового стока, наоборот, наблюдается пониженная соленость. Например, в Балтийском море соленость воды равна всего 8°/00, причем она последовательноуменьшается к востоку. В северной части Ботнического залива
и |
в восточной части Финского |
залива соленость воды |
падает |
|
до |
2—1°/00. Понижена 5°/00 и в полуизолированных от |
океана |
||
и |
|
подверженных воздействию |
больших рек морях — Белом |
|
(29—32°;00), Черном (17-18%о) и Азовском (11—12°/00)> а также в полуизолированных морях — Каспийском (от 3—4°/00 на севере до 11—13°/00 на юге) и Аральском (10—12°/00). Неоднородность.
2 6 Т
-солености воды Аральского моря, обусловленную притоком
речных вод и испарением, можно видеть на рис. 61. |
|
|
Влияние материкового стока на внутренние |
моря не |
огра- |
ничивается изменением только их солености, но создает |
неод- |
|
нородность и в содержании отдельных ионов, |
вследствие |
чего |
в ионном составе наблюдается отклонение от того постоянства соотношения между ионами, которое свойственно водам океана
и открытых |
морей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
При |
вычислении S°/00 |
по формуле |
Кнудсена |
для |
внутрен- |
|||||||
них морей |
получается |
погрешность, которая |
может |
сильно |
||||||||
|
|
|
|
|
|
исказить |
действительную |
|||||
|
|
|
|
|
|
соленость. |
Поэтому |
для |
||||
|
|
|
|
|
|
многих внутренних морей |
||||||
|
|
|
|
|
|
специально |
установлены |
|||||
|
|
|
|
|
|
соотношения между |
S°l00 |
|||||
|
|
|
|
|
|
и ? С1°/00 (табл. 70), или |
||||||
|
|
|
|
|
|
так |
называемые |
|
хлорные |
|||
|
|
|
|
|
|
коэффициенты. |
Величина |
|||||
|
|
|
|
|
|
отклонения |
хлорного |
ко- |
||||
|
|
|
|
|
|
эффициента |
для |
внутрен- |
||||
|
|
|
|
|
|
него моря от океаниче- |
||||||
|
|
|
|
|
|
ского соотношения между |
||||||
|
|
|
|
|
|
5°/00 и СР/оо характери- |
||||||
|
|
|
|
|
|
зует |
степень метаморфи- |
|||||
|
|
|
|
|
|
зации воды данного моря |
||||||
|
|
|
|
|
|
под действием |
материко- |
|||||
|
|
|
|
|
|
вого стока. Она будет за- |
||||||
|
|
|
|
|
|
висеть от степени изоли- |
||||||
|
|
|
|
|
|
рованности моря, |
размера |
|||||
|
|
|
|
|
|
и химического состава вот |
||||||
|
|
|
|
|
|
ды речного стока, вели- |
||||||
|
|
|
|
|
|
чины испарения и некото- |
||||||
|
|
|
|
|
|
рых |
других |
факторов. |
||||
'Рис. 61. Изменение солености воды поверх- |
Метаморфизация |
ионного |
||||||||||
ностного |
слоя |
Аральского |
моря |
состава |
внутренних |
мо- |
||||||
|
(по М. В. Федосову). |
|
рей в зависимости |
от |
сте- |
|||||||
1 — менее 8°/00, |
2 — менее 9°/ю, 3 — менее 1<У1т |
пени разобщенности |
хо- |
|||||||||
4 — от 10 до 10,5 %0, 5 — свыше |
10,5°/ш. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
рошо заметна, если срав- |
||||||
нить эти моря с океаном (табл. 71). Наиболее |
метаморфизован |
|||||||||||
Каспий, |
который |
только |
благодаря |
своему |
большому |
раз- |
||||||
меру и притоку пресной воды не превратился в соленое материковое озеро. Черное море, имеющее ограниченное сообщение с океаном, занимает промежуточное положение между океаном и Каспием.
В ионном составе воды Каспия соответственно составу речных вод наблюдается повышенной относительное содержание S04", С03 ", Mg", Са" и, наоборот, пониженное — С1' и Na*.
:268
тогда количеств СГ и S04 " в Каспии было равно 7,186, то справедливо следующее выражение:
откуда легко находится число лет — п.
Применяя подобный расчет в отношении СГ и S04 ", -С. В. Бруевич определил число лет, необходимое для метаморфизации вод Каспия (с учетом потерь в Кара-Богаз-Голе), т. е.
возраст |
самостоятельного существования Каспия |
в |
10 600 |
лет, |
||||
а при |
расчете по С1 и Mg" и СГ и Са" |
(с учетом |
выпадения |
|||||
определенных количеств в осадок) — в |
13700 |
лет. |
|
|
||||
Еще |
большее различие в |
составе |
ионов, |
по |
сравнению |
|||
-с океаном, |
наблюдается в воде |
Аральского |
моря, |
где содер- |
||||
жание S04 " |
достигает 19% экв. |
Но прошлое |
Арала, его |
зна- |
||||
чительно меньший, по сравнению с Каспием, размер и мощный, •сильно минерализованный речной сток заставляют предполагать, что современный ионный состав его сформирован реками.
Наконец, еще большей метаморфизации может подвергнуться солевой состав лиманов или заливов, полностью или
частично |
обособившихся |
от моря, |
которые |
при этом |
превра- |
||
щаются |
с самосадочные |
озера. |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Таблица 72. |
||
Содержание некоторых ингредиентов |
химического состава |
воды |
|||||
|
|
|
Черного моря |
|
|
||
'Глубина, |
|
Р MZjMA |
N 0 3 ' |
NH; |
H2 S |
Na («/о |
|
СЮ/оо |
насыще- |
||||||
м |
мг/м:. |
мг/м3 |
мл/л |
||||
|
|
|
|
|
|
ния) |
|
0 |
10,27 |
34 |
71 |
69 |
0 |
100 |
|
50 |
11,04 |
48 |
99 |
53 |
0 |
100 |
|
75 |
— |
60 |
— |
— |
0 |
100 |
|
100 |
11,75 |
79 |
84 |
78 |
0 |
100 |
|
150 |
|
175 |
— |
— |
0,088 |
— |
|
175 |
— |
211 |
— |
— |
0,216 |
— |
|
200 |
12,08 |
202 |
86 |
225 |
0,470 |
102 |
|
300 |
12,37 |
231 |
8 |
366 |
1,480 |
102,3 |
|
500 |
12,50 |
272 |
0 |
722 |
3,779 |
103,6 |
|
1000 |
12,63 |
315 |
0 |
1079 |
5,637 |
104,7 |
|
1500 |
12,64 |
— |
0 |
1 117 |
6,169 |
104,5 |
|
2000 |
12,64 |
348 |
0 |
1 262 |
5,796 |
103,6 |
|
3 000 |
— |
360 |
— |
— |
— |
— |
|
Изолированность внутренних морей от общей системы «океанических течений создает затрудненную вентиляцию их глубин. Это обстоятельство, наряду с увеличением воздействия вод материкового стока, объясняет своеобразный гидрохимический режим их глубоководной части. Последнее осо- -бенно отражается на содержании растворенных газов и ионов,
:270
