26. Геохимия 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.

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.

Средний состав гидросферы=среднему составу морской воды. Воды морей и океанов содержат, в среднем, 3,5% или 35‰ 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. Главные ионы Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, Cl^-, SO₄^2-, HCO₃^–. Помимо ионов, морская вода содержит растворенные газы и органические соединения. pH морской воды = 8,1.

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.

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 кислотПоявление 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.