Солевой состав вод океана

Еще в начале XIX в. было замечено, что количество растворен­ных в водах океана солей может сильно различаться, но солевой состав, соотношение содержания различных солей, определяющих соленость вод, во всех районах Мирового океана приблизительно одинаковы. Эта закономерность формулируется как свойство по­стоянства солевого состава морских вод («закон Дитмара»), Она была обнаружена в результате изучения химических анализов проб воды, полученных во время кругосветной экспедиции «Челлендже- ра», В. Дитмаром. Было показано, что как в опресненном Балтий­ском море, так и в сильно осолоненном Красном море солевой состав вод почти одинаков. Исключение составляют лишь сильно опресненные воды прибрежных районов со значительным речным стоком. Ниже приведены солевой состав морской воды и концент­рация различных ионов в воде средней солености (35,16 %о) по О. А. Алекину и Ю. И. Ляхину (1984):

Содержание солей, % от массы солей

Всего 35,16 %о

Как видно из приведенных данных, воды океанов и морей могут быть отнесены к хлоридному классу и натриевой группе. Этим морские воды существенно отличаются от речных. Всего лишь восемь ионов дают более 99,9% общей массы солей в морской воде. На оставшиеся 0,1 % приходятся практически все другие элементы Периодической таблицы Менделеева.

Соленость морской воды — это содержание в граммах всех мине­ральных веществ, растворенных в I кг морской воды, при условии, что бром и иод замещены эквивалентным количеством хлора, все углекислые соли переведены в оксиды, а все органические веще­ства сожжены при температуре 480 °С. Соленость воды выражается в г/кг, т. е. в тысячных долях — промилле и, как было сказано, обозначается S %с.

Соленость морской воды близка к понятию минерализации (А/, мг/л). При солености до 20 %о S %с ~ М-10“³.

Соленость морской воды определяют по содержанию хлора или по электропроводности воды, так как морская вода — это электро­лит: чем больше солей в воде, тем больше ее электропроводность, т. е. меньше электрическое сопротивление; измеряя последнее, можно по таблицам пересчитать его в соленость. Можно использовать измерения угла преломления света в воде, так как этот угол зависит от солености. Можно получить соленость и по измерениям плот­ности воды. Наиболее точен полный химический анализ, однако этот способ слишком трудоемкий.

Очень прост способ прямого измерения плотности ареометром. Прибор позволяет легко определить плотность воды, а затем при помощи таблиц получить значения солености. Этот способ, однако, слишком груб. Он дает погрешность измерения до 0,05 %о.

Ранее использовался способ определения солености по кон­центрации хлора, а точнее по хлорности (хлорностъю называется суммарное содержание в граммах на 1 кг морской воды галоге­нов — хлора, брома, фтора и иода при пересчете на эквивалентное содержание хлора). Этот способ позволяет определять соленость с погрешностью до 0,01 %о. М. Кнудсен еще в 1902 г. получил формулу

5%о = 0,030+ 1,805 С1%о, (10.3)

где С1 — хлорность воды. В 1967 г. международным соглашением вместо формулы Кнудсена была принята новая формула, получив­шая название «международной»: S %с = 1,80655 С1 %с. Из-за того, что солевой состав окраинных и внутренних морей несколько от­личается от среднего солевого состава океанских вод, существуют и специальные формулы аналогичной структуры для отдельных морей. Так, для вод Черного моря используют формулу S= 1,1856 + + 1,7950 Cl, Балтийского — S= 0,115 + 1,805 Cl, Азовского — £=0,21 + + 1,794 Cl (S и Cl — в %c). По той же схеме рассчитаны формулы и для многих озер с соленой и солоноватой водой. Так, для вод Каспийского моря используют формулу 5= 0,140 + 2,360 С1.

В связи с переходом в последние годы на электрометрический метод измерения солености была принята новая формулировка

понятия солености через относительную электропроводность /?₁₅ при 15 °С и атмосферном давлении:

S — й() + + ^2^15 «3^ 1 S ^4^ 15 + ^5jj , (10.4)

где /?,₅= С_Пр_0бы/С_35%с (₅ — относительная электропроводность морской воды при температуре 15 °С и р._лм, С_{35%<) 15} — электропроводность пробы морской воды при температуре 15 °С и солености 35 %о. Вместо природной воды в знаменателе выражения для Я_]5 стали использовать раствор хлористого калия КС1, была введена Шкала практической солености 1978 г. При массовой доле КС1 = 32,4 ■ Ю~\ Т~ 15 °С и атмосферном давлении R_l5= 1. а практическая соленость при этом равна 35,00 %о, или 35 единиц практической солености.