1.doc
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫВосточноукраинский национальный университет имени Владимира Даля
Кафедра "Гидрометеорология"
РЕФЕРАТ
Особенности морской воды
Выполнил студент
Группы ПН-471
Коваленко О.Ю.
Принял
Форощук В.П.
Луганск_2011
План
1. Введение
2. Морская вода
3. Химические состав морской воды
4. Соленость
5. Отличие морской воды от пресной
7. Список литературы
Введение
Вода в чисто химическом виде в природе не встречается, даже наиболее чистые воды, дождевые или снеговые, всегда содержат некоторые примеси, поглощенные ими из воздуха. Текучая вода всегда имеет в растворе некоторое количество какого- либо вещества.
Вода – это наиболее распространенное вещество на Земле, она встречается как в свободном состоянии в верхних слоях, и в связанном – с виде составной части различных горных пород. Огромное выделение водяных паров при вулканических извержениях заставляет предполагать, сто и на значительной глубине в земной коре имеется вода в каком-либо состоянии.
Так как на земном шаре вода в жидком состоянии (океаны, моря) занимает значительные территории, кроме того, существуют водные массы на суше в виде озер, рек.
Морская средазанимает более 70% поверхности земного шара. Количество воды в океане не строго постоянно. Известно, что уровень океана неоднократно падал на 120-150 м ниже современного. Масса океана достигает приблизительно равна 1,37*10 21 кг, а его глубина океана может достигать 10911-10924 м.
Замечательной особенностью морей и океанов является их сообщаемость (исключение: Каспийское и Аральское моря, которые замкнуты берегами; но в прошлом они также имели сообщение с океаном). Но несмотря на это, принято выделять 4 океана: Тихий, Атлантический, Индийский, и Северный Ледовитый. Жизнь в океане - во всех его уголках, но наиболее она богата вблизи материков и островов. В океане практически отсутствуют абиотические зоны, несмотря на то, что барьерами для передвижения животных являются температура, соленость, глубина.
Благодаря постоянно действующим ветрам - пассатам, в океанах и морях происходит постоянная циркуляция воды за счет мощных течений (Гольфстрим - теплое, Калифорнийское - холодное, и др.), что исключает дефицит кислорода в глубинах океана.
Наиболее продуктивны в Мировом океане области апвеллинга. Апвеллинг - это процесс подъема холодных вод с глубины океана там, где ветры постоянно перемещают воду прочь от крутого материкового склона, взамен которой поднимается из глубины вода, обогащенная биогенами. Там, где нет этого подъема, биогенные элементы из погрузившихся органических остатков на длительное время теряются в донных отложениях. Высокопродуктивны и богаты биогенами, за счет привноса их с суши. Ю. Одум (1975) называет это явление аутвеллингом.
Океан находится почти в полном химическом равновесии с атмосферой Земли и ее корой. Морская вода в силу своих абсорбционных свойств поглощает и выделяет газы, обмениваясь ими с атмосферой. Испарение воды из океанов и морей превышает поступление ее с атмосферными осадками. Поэтому они приводят в действие гидрологический цикл – круговорот воды в природе, - от которого полностью зависит вся наземная жизнь.
^ Морская вода
Морская вода на вкус горьковато-солёная, неприятная для питья. Соленый вкус придаёт входящая в её состав поваренная соль (хлористый натрий). Она составляет 78 % всех веществ, растворенных в водах океанов.
Горьковатый неприятный вкус морской воды объясняется присутствием в ней так называемых солей магния. Обычно на 1 кг океанской воды приходится 35 г растворенных веществ – различных солей. Соленость принято считать в промиллях, т.е в тысячных долях.
Состав морской воды может быть определен только после её изучения с помощью химического анализа качественного и количественного. Такое исследование большого количества образцов, взятых из разных мест на поверхности океанов, впервые было сделано датским химиком Форшхаммером в 60-х годах??? столетиях.
Затем подобную же работу, но в большем размере и более современными приемами выполнил в 1878 – 1882 гг. английский химик Дитмар, обработавший 76 образцов морской воды, собранной в разных океанах и с различных глубин. Все эти исследования привели к следующему основному выводу: вдали от берегов везде в Мировом океане состав воды одинаков. В разных местах океанов изменяется общее количество веществ, находящихся в растворе в морской воде, но состав их остается неизменным, т.е. при изменении общего содержания солей в морской воде это происходит не за счет тех или других составных частей, а пропорционально уменьшаются или увеличиваются все соли, входящие в раствор. Вблизи берегов или в морях состав воды может быть несколько иным, вследствие влияния местных причин. Такое однообразие состава морской воды показывает, сто естественное перемешивание воды в океане происходит совершенным образом.
^ Химические состав морской воды
Океан – насыщенный раствор атмосферных газов. Но растворимость их в воде невелики. При 15 0 С доля азота по массе равна 1,3*10 -5 , кислорода – 7,9*10 -6 . Более заметна - и очень существенна для органической жизни в океане – концентрация углекислоты, она при этой температуре может достигать 5,5*10 -4 от массы морской воды.
Исследования показали, что из числа всех химических элементов 32 встречаются в морской воде. В основном, это соли, а в воде они диссоциируют на ионы.
Состав океанской соли
| Катионы | Доля массы, % | Анионы | Доля массы, % |
| Na | 30.6 | Cl - | 55.02 |
| Mg 2 | 3.68 | SO 4 2- | 7.71 |
| Ca 2 | 1.17 | Br - | 0.19 |
| K | 1.13 | HCO 3 - | 0.41 |
| Sr 2 | 0.02 | H 3 BO 3 | 0.07 |
| Сумма | 36.6 | 63.4 |
Конечно, вода океана электрически нейтральна. Анионов по массе получается больше, в основном, за счет того, что масса атома хлора больше, чем натрия. Мировой океан постоянно принимает большое количество пресной воды, стекающей в него береговыми потоками и реками. Приблизительно от 30 000 до 40 000 км 3 пресной воды таким путем доставляется ежегодно в океан; предварительно протекая по суше, вся это масса пресной воды растворяет понемногу в себе многие вещества, выщелачивая поверхность, по которой она течет. Поэтому пресные воды всегда содержат тоже некоторое количество веществ в растворе.
Сравнительная характеристика воды океанов и морей
| Вода океанов, % | Речная вода, % |
|
| хлориды | 88,7 | 5,2 |
| Сульфаты | 10,8 | 9,9 |
| Карбонаты | 0,3 | 60,1 |
| Другие в-ва | 0,2 | 24,8 |
| Сумма | 100 | 100 |
Большое количество карбонатов, вносимых речными водами в океан, не накопляется там, т.к. , по-видимому, расходуется морскими организмами, которые используют их на создание скелетов, раковин, неподвижных построек (коралловые рифы, острова).
Плотность соленой воды больше плотности пресной. При температуре 0 0 С океанская вода средней солености имеет плотность 1,028 г/см 3 , при 15 0 С – 1,026 г/см 3 . При повышении давления плотность воды растет незначительно. Даже на глубине5 км, где давление в 500 раз превосходит атмосферное, плотность морской воды при 0 0 С равна 1,051 г/см 3 . Очевидно, что чем глубже, тем плотность океанической воды должна быть выше. Если этло соотношение нарушается, возникает течение. Так происходдиь там, где горячие сухие ветры при безоблачном небе вызывают интенсивное испарение и осолонение поверхностных вод. Ослоненная тяжелая вода опускается на дно, согревая придонные воды. При таянии ледников, айсбергов и морского льда океанская вода становится менее плотной, несмотря на то, что она при этом охлаждается: опреснение сильнее уменьшает плотность, чем охлаждение увеличивает ее.
^ Соленость морской воды
Соленость в океанографии является одной из основных характеристик водных масс, распределения морских организмов, элементов морских течений и т. д. Особую роль она играет в формировании биологической продуктивности морей и океанов, так как многие организмы очень восприимчивы к незначительным ее изменениям.
Соленостью морской воды (S‰) называют выраженную в граммах суммарную массу всех твердых растворенных веществ, содержащихся в 1 кг морской воды, при условии, что все твердые вещества высушены до постоянной массы при 480 °С, органические соединения полностью минерализованы, бромиды и иодиды заменены эквивалентной массой хлоридов, а карбонаты превращены в окислы.
Неоднородность солености в океане объясняется наличием ряда процессов, уменьшающих или увеличивающих ее. К числу факторов, понижающих соленость относятся: 1) выпадение атмосферных осадков на поверхность океана; 2) материковый сток; 3) вода, образующаяся при таянии льдов; 4) выпадение солей в осадок. К процессам, повышающим величину солености относятся: 1) испарение с водной поверхности океана; 2) ледообразование.
Главную роль в изменении солености океанской воды играют испарение и выпадение осадков. Оба эти фактора взаимно компенсируют друг друга, но интенсивность их в отдельных районах и в разные сезоны неодинакова, что и создает изменения солености. Эти процессы действуют только в поверхностном слое океана, поэтому соленость на поверхности океана и отдельных его частей зависит от климатических условий, связанных с широтой.
В поверхностном слое открытого океана соленость изменяется в пределах 32-37,5 ‰, если не считать арктического бассейна и приустьевых районов. Средняя соленость на поверхности Мирового океана 34,7 ‰. Моря имеют более широкие колебания солености примерно от 8 до 42 ‰, если не считать сильно опресненных заливов. Соленость поверхностной воды внутренних морей из-за влияния материкового стока обычно ниже океанской.
Плотность воды зависит от солености и температуры. Следовательно, могут существовать воды с одинаковой плотностью, но с различными значениями температуры и солености. Изменение солености по глубинам в соответствии с изменениями температуры и плотности может иметь различный характер. При опреснении поверхностного слоя соленость обычно возрастает с глубиной
(катахалинность). Возрастание солености под влиянием испарения при сильном прогреве компенсируется уменьшением плотности за счет повышения температуры; в таком случае соленость с глубиной понижается (анахалинность). Соленость основной глубинной части океана отличается сравнительным постоянством во времени; колебания ее составляют 0,02-0,04 ‰
^ Отличия морской воды от пресной
Литр чистой пресной воды весит 1 кг, а воды, взятой из Атлантического океана,- на 35 г больше. Следовательно, в ней растворено 35 г солей. Содержание солей в воде различных морей неодинаково. В литре балтийской воды, например, содержится только 10-15 г солей, а в воде из Красного моря -40 г
Преобладание испарения над выпадением осадков приводит к тому, что соленость поверхностной воды Мирового океана в субтропиках выше средней: в Северном полушарии 38 промилле, а в Южном - 37. Таким образом, на поверхности Мирового океана наблюдается пониженная соленость в экваториальной зоне и повышенная - к северу и к югу от нее - в субтропических зонах. По направлению к полюсам соленость постепенно понижается, становясь в умеренных широтах нормальной.
Морская вода, в отличие от пресной, не имеет определенной точки замерзания, но она всегда ниже 0°С. Температура замерзания морской воды зависит от ее солености: чем больше соленость, тем ниже температура замерзания. Так, при средней для океана солености 35 % вода замерзает при -1,9°С, а при солености 40% - при -2,2°С. В Черном море, например, где соленость от 15 до 20%, лед появляется при охлаждении воды от -0,8 до -1,1°С.
Когда морская вода охладится до температуры замерзания соответственно своей солености, начинается образование кристаллов льда (замерзание). При замерзании содержащиеся в морской воде соли не входят в состав кристаллов образовавшегося льда, так как температура замерзания солевого раствора значительно ниже (например, температура замерзания попаренной соли -21°С). Поэтому большая часть солей выпадает в незамерзающую подледную воду, а некоторое се количество вмерзает в лед в виде мелких капель крепкого раствора солей, существенно влияющих на физико-химические и механические свойства морского льда.
Температура наибольшей относительной плотности и температура замерзания морской воды с увеличением солености понижаются. При солености 24,7% обе температуры становятся одинаковыми: -1,33°С. Воды, соленость которых меньше 24,7 %, называются солоноватыми, температура их наибольшей плотности выше температуры замерзания.
Пресная вода имеет наибольшую плотность при 4°С и начинает замерзать при 0°С. В пресноводном бассейне после охлаждения воды до 4°С дальнейшее охлаждение поверхностного ее слоя происходит очень быстро. Вода здесь становится легче нижележащих вод, что исключает перемешивание, следовательно, и поднятие на поверхность более теплых водных масс из глубины.
Вывод
Мировой океан является одним из звеньев гидрологического цикла. Реки вносят в море в больших количествах растворенные карбонатные и другие соединения. Обратно из океана реки получают влагу в виде дождя, т.е. чистой воды, содержащей в себе только газы и частицы пыли, захваченные капельками воды из воздуха. Следовательно, в течение миллионов лет растворённые водами рек вещества уносятся в моря и океаны. В океанской воде, несмотря на долголетние наблюдения, никакого изменения солевого состава не наблюдается. Очевидно, солёность вод мирового океана не зависит от вод суши.
Одной из причин неизменности солевого состава океанской воды является то, что живущие в морях и океанах несметные массы животных потребляют для постройки своих раковин и скелета карбонаты и другие соли, приносимые водами рек. Солёность морских вод исключительно древнего происхождения.
Соли попали в воду океана одновременно с возникновением самих океанов. В связи с соленостью температура замерзания выше, чем у пресной воды. Заметны также различия в ионном составе, в морской воде преобладают ионы хлора.
Но, несмотря на все различия, воды Мирового океана играют значительную роль в жизни всего живого.
Список литературы
1. Богоров В. Г. «Моря и океаны», - Москва, 1949
2. Шокальский Ю.М. «Океанография», - Ленинград, 1959
3. Нешиба С. «Океанология», - Москва, 1991
4. Бялко А.В. «Наша планета - Земля», - Москва «Наука», 1983
5. Дженсон А.К. «Живой мир океана», - Санкт-Петербург, 1994
Сегодня речь пойдет о двух сестрах – морской и пресной воде. У каждой своя польза и миссия на этой планете. Но реалии современности ставят на первый план Дело в том, что запасы пресной воды составляют всего 2,5% от общего количества, остальная заключена в ледниках и недрах Земли. Вот ученые всего мира и пришли к тому, что бы сделать жизнь миллионов людей комфортней с помощью опреснения морских источников.
Что тяжелее морская вода или пресная?
Начнем с того, что эти два вида воды, как Инь и Янь. В 1962 году известный океанограф Жак-Ив Кусто путешествовал по бескрайним краям Атлантического океана. И на стыке с Средиземным морем, у берегов Гибралтара, он увидел необычное явление – чёткую границу меж этими гигантскими водоемами.
Уникальное природное явление у берегов Гибралтара
Хотя океан не совсем пресный источник, но всё равно, каждая сторона имеет свою температуру, состав, флору и фауну. Этот природный феномен прекрасно показывает, что морская и пресная вода не смешиваются. Особенно, на это влияет такой фактор, как плотность — 1 литр морской, на 25 грамм тяжелее от ее родственницы.
И не удивительно, ведь ее состав отягощен многими элементами:
- Хлориды – 19,35 г/кг
- Натрий – 10,7 г/кг
- Сульфаты – 2,7 г/кг
- Магний – 1,2 г/кг
- Кальций и Калий – по 0,4 г/кг
Это только основные, а полный список состоит из 60-ти химических соединений.
Методы опреснения воды
Что бы получить чистую питьевую воду есть много способов, расскажу про самые эффективные.
Химический
В морскую воду вводят специальные вещества – реагенты, которые вступают в реакцию с солями и выпадают в осадок. Из минусов:
- Большой расход реагентов
- Дороговизна
- Токсичность и длительность процесса.
Дистилляция
Протекает этот процесс в дистилляторах, и основан на перегонке, испарении и разделении жидкостей, разных по составу. Одним из преимуществ является большой выход обессоленной воды. А недостатком – сильное образование накипи, что влечет за собой использование специальных добавок и увеличение энергозатрат.
Процесс дистилляции воды
Ионный
Суть этого метода заключается в пропускании воды через фильтры, где происходит обмен ионов жидкости с ионитом (сульфоугли, цеолиты, синтетические аналоги). Такой способ использует не только в опреснении морской воды в промышленной и пищевой отрасли, но и как возможность извлечения из нее ценных минералов. Рентабельность зависит от изначального содержания солей в жидкости.
Обратный осмос
В основе лежит процесс принудительного продавливания воды через сверхтонкую мембрану. Сквозь нее проходит только чистая молекула Н2О, а вот другие примеси задерживаются. Из плюсов – малые затраты энергии, сама конструкция проста и компакта, возможна полная автоматизация процесса.
Замораживание
Как не парадоксально, в природе лёд из морской воды становится пресным (криоскопия). Далее, его сепарируют, промывают и растапливают. На практике используется редко, из-за сложного оборудования и больших затрат энергии.
Процесс опреснения воды замораживанием
Чтобы правильно выбрать метод очистки, нужно знать содержание показателя тяжелой воды – дейтерия. В водопроводной — 100 грамм на 1 тонну, а в морской – около 150 грамм. Это приводит к изменениям химических, физических и биологических свойств воды. А при высоком содержании, дейтерий может быть токсичным для организма.
Будем надеется, что в ближайшее время ученые найдут самый действенный и мало затратный опреснитель, который сможет помочь решить одну из самых актуальных проблем в мире.
Не практикует опреснение воды, но занимает лидирующие позиции на рынке водоочистки Днепропетровской области. Доставка осуществляется абсолютно бесплатно, а заказ можно сделать ежедневно, как по контактным номерам телефонов, так и онлайн в интернет-магазине.
Самое распространенное вещество на земном шаре это вода. Занимает она колоссальную площадь на нашей планете – более 70% от всей поверхности (сюда входят моря, океаны, озера, реки и др.). Из этой огромной цифры, пресная вода занимает всего 3% от общей площади воды. На остальной площади располагаются морские и океанические воды.
Воду в чистом химическом виде в природе встретить просто невозможно. Взять, к примеру, самые чистые воды, будь то снеговая или дождевая вода, они всегда будут содержать в себе те примеси, которые поглотили из воздуха. Вода, взятая из любого источника, всегда будет вбирать в себя какое – либо вещество. Даже с любым привкусом она считается пресной и пригодной для питья.
Пресной называют ту воду, которая содержит в своем составе не более 0,1% соли . Она может принимать вид жидкости, находясь в состоянии пара или льда. Все помнят формулировку воды, еще со школьных времен: «вода прозрачная, не имеет вкуса и запаха». Однако это далеко не так. Вода имеет цвет, и он зависит от качества водоемов, откуда она взята.
К примеру, подземные воды, намного прозрачнее, чем поверхностные. Вкус воды
меняется в зависимости от растворенных в ней органических или неорганических добавок.
В зависимости от местоположения источников, откуда взята пресная вода, она может иметь горьковатый или кисловатый привкус.
Кислотность воды зависит от качества водоема, откуда она взята. Чем сильнее загрязнен водоем, тем кислотность выше.
Жесткость определяется от количества растворенных в воде химических элементов, таких, как калий, магний и других. В любом случае, все перечисленные факты не изменят определение пресной воды.
Основными источниками пресной воды являются:
- Подземные воды и родники.
- Реки, озера и огромное количество ледников.
- Атмосферные осадки в виде дождя или снега.
Пресная вода регулирует климат и влияет на погодные условия, является универсальным растворителем, поддерживает жизнь на земле, без нее все живое на планете погибнет в течение 3-х дней. Пресная вода обладает двумя уникальными качествами:
- Самоочищаемостью, т.е. способностью фильтровать себя.
- Неиссякаемостью, постоянно пополняет свой объем за счет круговорота воды в природе.
Морская вода значительно отличается от пресной. Схожесть у них имеется только по текучести и по внешнему виду (прозрачностью). Основным фактором отличия является молекулярный состав морской воды. Содержание соли в этой воде очень большое: на один литр этой жидкости приходится 35 грамм соли
. На вкус морская вода горько – соленая, очень неприятная для употребления. Соленая потому, что в ее состав входит хлористый натрий
, проще говоря, обычная поваренная соль. Неприятная с горьковатым вкусом вода содержит соли магния.
Отличия морской воды от пресной
- Содержащая в воде соль, вступает в химическую реакцию с металлами, вследствие чего, эта вода становится ядовитой для животных.
- Температура замерзания соленой воды зависит от процентного содержания в ней солей. Чем больше присутствует солей, тем дольше она замерзает. Температура замерзания морской соли колеблется от – 0,8 до -2,2 о С.
- В соленой воде значительно легче плавать или учиться этому. Дело в том, что соленая вода намного тяжелее пресной, и она выталкивает тело человека наверх. По этой причине и утонуть в ней сложнее.
- Пресная вода, в отличие от морской, закипает значительно быстрее. В морской воде, молекула с растворенной в ней частицей соли, сначала освобождается от окружения соли, затем только начинает испаряться, проще говоря, после этого начинается процесс закипания.
- Морскую воду категорически пить нельзя. Это объясняется опять же большим содержанием соли в ней.
Во – первых , она оказывает огромную нагрузку на почки, которые выполняют роль этакого фильтра в организме. Пропуская через себя огромное количество солей, почки испытывают колоссальную нагрузку. Соль, проходящая через почки, может легко превратиться в камни, а это, в свою очередь, образуют новые мочевого пузыря.
Во – вторых, вместе с лишней жидкостью, почки выводят из организма полезные вещества.
В – третьих , прием соленой воды приводит к обезвоживанию организма. Как было сказано выше, один литр морской воды содержит 35 грамм соли, и чтобы вывести ее из организма, потребуется 1,5 литра мочи. В этом случае, организм человека начинает работать на износ и брать требуемую жидкость из собственных запасов. А так как для восстановления запаса чистой воды в организме будет невозможно, то очень быстро организм сам себя просто погубит. Достаточно вспомнить исторические факты о кораблекрушениях, где моряки, зная все нюансы, ни в коем случае не будут употреблять морскую воду для питья.
В – четвертых , прием такого количества солей, значительно влияет на ЖКТ, нарушает нервную систему.
В – пятых , сульфат магния, который содержится в морской воде, действует на кишечник, как слабительное и при его действии, обезвоживание происходит намного быстрее. На фоне вышеописанного, организм человека ослабляется и перестает сопротивляться нагрузкам. Из всех перечисленных фактов, не сложно догадаться о том, что при приеме внутрь морской воды, исход может быть только один – смерть.
