Солёность поверхностных вод Мирового океана. Задачи на солёность и минерализацию природных вод
Общее количество растворённых минеральных веществ, т.е. солей, в 1 кг морской воды, впрочем, как и воды соляных озёр (рапы), в отдельных случаях, воды глубоких водоносных горизонтов, взятое по массе (в граммах), называется солёностью воды. Средняя солёность воды Мирового океана составляет 35 г солей, растворённых в 1 кг морской воды, т.е. 0,035 долей килограмма (Л.К. Давыдов и др. Гидрология. Гидрометеоиздат., Л., 1973).
Солёность рапы соляных озёр может достигать 200 и даже 400 г/кг (например, озёра Баскунчак, Эльтон, Мертвое море и др.). Тоже можно отнести и к рассолам глубоких подземных водоносных горизонтов.
В океанологической и лимнологической практике солёность выражается в тысячных долях, т.е. промилле (от лат. pro mille – за тысячу), и обозначается S ‰, то же, что и г/кг.
В гидрогеологии чаще используется понятие минерализации. Размерность величины минерализации г/л (г/дм 3) или для низкоминерализованных вод мг/л.
Перевести солёность в минерализацию и обратно возможно при помощи величины плотности, что видно из подробно рассмотренных задач №№ 1 – 36. Значения плотности воды при выбранной температуре для данной величины солёности можно взять из соответствующего справочника, либо экспериментально замерить её с высокой точностью специальным прибором – ареометром.
Минерализация морской воды равна 20,25 г/л, а её плотность при температуре 20 0 С 1,0125 г/см 3 . Определить солёность этой воды в ‰.
Решение :
1). 1,0125 г/мл = 1,0125 кг/л = 1012,5 г/л и др. Выберем удобную для дальнейших расчётов размерность, например, последнюю. Составим первую пропорцию.
1012,5 г данной морской воды занимает объём 1 л
Х = 1000 · 1: 1012,5 = 0,9877 л
В 1 л морской воды содержится 20,25 г солей
В 0,9877 л - Х г солей
Х = 0,9877 л · 20,25 г/л = 20,00 г. Столько солей содержится в воде, объёмом 0,9877 л или массой 1 кг.
3). Таким образом, концентрация солей составляет ровно 20 г/кг или солёность равна 20‰.
Ответ: соленость данной воды 20 ‰.
Минерализация морской воды равна 10,05 г/л, а её плотность при температуре 20 0 С 1,0053 г/см 3 . Определить солёность этой воды в ‰.
Решение:
1). 1,0053 г/мл = 1,0053 кг/л = 1005,3 г/л и др. Выберем удобную для дальнейших расчётов размерность, например, последнюю. Составим первую пропорцию.
1005,3 г данной морской воды занимает объём 1 л
1000 г, т.е. 1 кг этой воды - Х л
Х = 1000 · 1: 1005,3 = 0,9947 л
Именно этот объём воды «весит» 1 кг.
2). Составим вторую пропорцию:
В 1 л морской воды содержится 10,05 г солей
В 0,9947 л - Х г солей
Х = 0,9947 л · 10,05 г/л = 9,997 г. Столько солей содержится в воде, объёмом 0,9947 л или массой 1 кг.
3). Таким образом, концентрация солей составляет 9,997 г/кг или солёность равна 9,997 ‰.
Ответ: соленость данной воды 9,997 ‰.
Варианты задач 1 и 2
Величины плотностей морской воды даны для произвольных температур
| № задачи | Минерали- зация, г/л | Плотность, г/мл | № задачи | Минерали- зация, г/л | Плотность, г/мл |
| 10,12 | 1,0061 | 30,02 | 1,0262 | ||
| 11,15 | 1,0099 | 31,21 | 1,0268 | ||
| 12,45 | 1,0104 | 32,34 | 1,0272 | ||
| 15,63 | 1,0211 | 33,65 | 1,0279 | ||
| 18,00 | 1,0219 | 34,11 | 1,0297 | ||
| 20,22 | 1,0225 | 34,57 | 1,0310 | ||
| 24,59 | 1,0231 | 35,25 | 1,0337 | ||
| 28,68 | 1,0258 | 37,97 | 1,0345 |
Солёность рапы соляного озера составляет 120 ‰, и плотность при 20 0 С 1,0857 г/мл. Определить минерализацию данной рапы в г/л.
Решение:
1). 1,0857 г/мл = 1,0857 кг/л = 1085,7 г/л и др. Выберем удобную для дальнейших расчётов размерность, например, последнюю. Составим первую пропорцию.
1085,7 г данной рапы имеют объём 1 л
Х = 1000 · 1: 1085,7 = 0,9211 л
Т.е. 1000 г рапы имеют объём 0,9211 л.
2). 120 ‰ = 120 г/кг, следовательно, в 1 кг рапы содержится 120 г солей, но ведь 1 кг рапы занимает объём 0,9947 л, следовательно, можно записать 120 г/кг = 120 г/0,9211 л.
120 г солей содержится в 0,9211 л рапы
Х = 120 · 1: 0,9211 = 130,28 г/л
Ответ: минерализация воды равна 130,28 г/л.
Солёность рапы соляного озера составляет 260 ‰, и плотность при 20 0 С 1,1972 г/мл. Определить минерализацию данной рапы в г/л.
Решение:
1). 1,1972 г/мл = 1,1972 кг/л = 1197,2 г/л и др. Выберем удобную для дальнейших расчётов размерность, например, последнюю. Составим первую пропорцию.
1197,2 г данной рапы имеют объём 1 л
1000 г данной рапы (рассола) - Х л
Х = 1000 · 1: 1197,2 = 0,8353 л
Т.е. 1000 г рапы имеют объём 0,8353 л.
2). 260 ‰ = 260 г/кг, следовательно, в 1 кг рапы содержится 260 г солей, но ведь 1 кг рапы занимает объём 0,8353 л, следовательно, можно записать 260 г/кг = 260 г/0,8353 л.
3). Составим вторую пропорцию:
260 г солей содержится в 0,8353 л рапы
Х = 260 · 1: 0,8353 = г/л
Ответ: минерализация воды равна 311,27 г/л.
Варианты задач 19 и 20
Величины плотностей рапы даны для произвольных температур
Считается, что средняя соленость поверхностных вод Атлантического океана наибольшая по сравнению с другими океанами. Однако у берегов Африки в точке Б она существенно ниже, чем в точке А. Объясните, с чем это связано, указав две причины. Соленость поверхностных вод мирового океана зависит от количества выпадающих осадков и испарения, от притока речных вод. Точка б расположена в экваториальном климатическом поясе,где в течение года осадков выпадает больше чем в тропическом климатическом поясе, в котором расположена точка а. В точке б испарение с поверхности меньше, так как в экваториальном поясе высокая облачность, которая уменьшает испарение с поверхности. В точке а испарение больше, так как в тропическом поясе отсутствие облачности и нисходящие токи воздуха увеличивают испарение. Точка б находится в гвинейском заливе, куда впадают крупные реки африки. Комментарий.
Слайд 14 из презентации «Задания ЕГЭ по географии» . Размер архива с презентацией 6304 КБ.География 11 класс
краткое содержание других презентаций«Характеристика Мексики» - Сельское хозяйство. Развитая страна. Природные условия. Знания об особенностях стран Латинской Америки. Население. Возможные проблемы. Природные ресурсы. Мексика. Транспорт. Экономика. Географическое положение. Лесное хозяйство.
«Население страны США» - Распределение доходов населения США. Распределение населения США по возрасту. Перепись населения – каждые десять лет. Интересные факты и справочный материал. Проверь себя и дополни выводы. Распределение населения США по расам и этническим группам. Быстрее всего росло население Запада. Численность населения и особенности динамики. Выводы и прогнозы. Особенности размещения населения. Население Соединенных Штатов Америки.
«Штат Аризона» - Значительная часть территории штата приходится на горы, плато. Штат Аризона. География. Колорадо. Климат. Экономика. Содержание. Население. Этимология. История.
««ЮАР» география» - Герб Южно-Африканской Республики. Южно-Африканская Республика. Население. Интересные факты о ЮАР. Томас Бейнс. Внутренние районы ЮАР. Столица. Искусство. В ЮАР представлены разнообразные климатические зоны. Отрасли народного хозяйства. Растительный мир ЮАР. География. Животный мир ЮАР. Слова гимна ЮАР. История. Джордж Пемба. Экономика. Религия. Президент ЮАР.
«Ашит» - Красив наш край и разнообразен. Исследование воды. Лебеди-шипуны. Каково экологическое состояние реки Ашит. В реке мало рыбы. Основное питание. В чём польза реки Ашит. Мельничные плотины. Обобщённые показатели. Памятник природы. Неорганические вещества. Проезжие. Отходы. Вопрос. Экологическая ситуация в Республике Татарстан. Река Ашит поздней осенью. Экологическое состояние реки Ашит. Можно ли купаться в реке Ашит.
«Вода – основа жизни» - Проблемы малых рек. Отношение жителей. Описать свойства воды. Протяженность берегов. Самое аномальное вещество. Водные ресурсы Земли. Мероприятия по экологическому оздоровлению рек. Положительное влияние на воду. Основные источники загрязнения воды. Вода – это богатство. Краса всей природы. Методы очистки воды в быту. Пашня спускается к самому берегу водоема. Вода – основа жизни на Земле. Исследования качества водопроводной воды.
В водах Мирового океана растворено огромное количество химических элементов. Их достаточно, чтобы покрыть всю поверхность суши нашей планеты слоем в 240 м. Морская вода по массе состоит на 95 % из чистой воды и более 4 % из растворенных в ней солей, газов и взвешенных частиц. Поэтому морская вода отличается от воды пресных водоемов рядом особенностей: горько-соленым вкусом, удельным весом, прозрачностью, цветом, более агрессивным воздействием на строительные материалы.
Все это объясняется содержанием в морской воде значительного количества растворенных твердых веществ и газов, а также взвешенных частиц органического и неорганического происхождения.
Количество растворенных твердых минеральных веществ (солей), выраженное в граммах на килограмм (литр) морской воды называется ее соленостью.
Средняя соленость Мирового океана равна 35 ‰. …
В отдельных районах Мирового океана соленость может в широких пределах отклоняться от средней величины в зависимости от гидрологических и климатических условий.
В морской воде растворено много различных веществ, но представлены они неодинаково. Одни вещества содержатся в ней в сравнительно больших количествах (в граммах на 1 кг (литр) воды), другие - в количествах, исчисляемых лишь тысячными долями грамма на тонну воды. Эти вещества - микроэлементы, распространенные в морской воде.
Впервые состав морской воды был определен Дитмаром на основании исследования 77 проб, собранных в различных пунктах Мирового океана. Вся масса океанической воды представляет собой жидкое "рудное тело". В ней содержатся практически все элементы таблицы Менделеева.
Теоретически в морской воде находятся все известные химические элементы, но весовое их содержание различно. Выделяют две группы элементов, содержащихся в морской воде. К первой группе относятся 11 основных элементов, которые, собственно, и определяют свойства морской воды, главнейшие из них мы уже называли; ко второй группе относятся все остальные элементы - их часто называют микроэлементами, общее содержание которых не превышает 3 мг/кг. Так, например, в 1 кг морской воды содержится 3х10-7 г серебра, 5х10-7 золота, а такие элементы, как кобальт, никель, олово, обнаруживают только в крови морских животных, улавливающих их из воды.
Основные элементы находятся в морской воде обычно в виде соединений (солей), главными из которых являются:
1) хлориды (NaCl и MgCl), составляющие 88,7 % от веса всех растворенных в морской воде твердых веществ;
2) сульфаты (MgSO4, СаБ04,К2804), составляющие
3) карбонаты (CaCO3) - составляющие 0,3 %.
Изменение солености поверхностных вод Мирового океана по широтам. Соленость на поверхности океана в открытых его частях зависит главным образом от соотношения между количеством осадков и величиной испарения. Чем больше разность температуры воды и воздуха, скорости ветра, тем больше величина испарения.
Выпадение осадков уменьшает поверхностную соленость. Кроме того, существенное влияние на изменение солености оказывает перемешивание вод океанов и морей. В полярных областях соленость изменяется при таянии, образования льда. Вблизи устьев рек соленость зависит от стока пресной воды.
Все перечисленные факторы позволяют судить об изменении солености по широтам.
Колебания солености по широтам имеют примерно одинаковый характер для всех океанов. Соленость увеличивается в направлении от полюсов к тропикам, достигает максимального значения около 20-25 северных и южных широт и снова уменьшается на экваторе. Такая закономерность связана с режимом осадков и испарения.
В полосе пассатной циркуляции большую часть года сохраняется ясная, солнечная погода без осадков, постоянно дующие сильные ветры при достаточно высокой температуре воздуха, что вызывает интенсивное испарение, достигающее 3 м в год, в результате чего соленость поверхностных вод в тропических широтах океанов постоянно самая высокая.
В экваториальной зоне, где ветры очень редки, несмотря на высокую температуру воздуха, а выпадающие осадки обильны, наблюдается некоторое понижение солености.
В умеренной полосе осадки преобладают над испарением и соленость в связи с этим понижается.
Равномерное изменение поверхностной солености нарушается благодаря наличию океанических и прибрежных течений, а также в результате выноса пресных вод крупными реками (Конго, Амазонка, Миссисипи, Брахмапутра, Меконг, Хуанхэ, Тигр, Евфрат и др.).
Область самой высокой солености Мирового океана (S = 37,9 %), не считая некоторых морей, лежит к западу от Азорских островов. Соленость морей тем больше отличается от солености океана, чем меньше моря сообщаются с океаном, и зависит от их географического положения. Соленость вод большую, чем воды океана, имеют моря: Средиземное - на западе 37-38 %, на востоке 38-39 %; Красное - на юге 37 %, на севере 41 %; Персидский залив - на севере 40 %, в восточной части 41 %. Соленость на поверхности морей Евразии колеблется в широких пределах. В Азовском море в средней его части составляет 10-12 % , а у берегов 9,5 %; в Черном море - в средней части 18,5 %, а в северо-западной части 17 %; в Балтийском море при восточных ветрах 10 %, при западных и юго-западных 20-22 %, а в Финском заливе, в отдельные дождливые годы, при восточных ветрах соленость уменьшается до 2-3 % . Соленость полярных морей в удаленных от берега районах составляет 29-35 % и может несколько изменяться в зависимости от притока вод из других областей океана.
Бессточные моря (Каспийское и Аральское) имеют соответственно среднюю соленость 12,8 % и 10 %.
Изменение солености по глубине. По глубине заметные колебания солености происходят лишь до 1500 м, а ниже этого горизонта соленость меняется незначительно. В ряде мест величина солености стабилизируется начиная с меньшей глубины.
В приполярных областях при таянии льда соленость с глубиной повышается, а при образовании льда - понижается.
В умеренных широтах соленость мало изменяется с глубиной.
В субтропической зоне соленость быстро убывает до глубины 1000-1500 м.
В тропической зоне соленость нарастает до глубины 100 м, затем убывает до глубины 500 м, после чего незначительно увеличивается до глубины 1500 м и ниже остается неизменной.
На распределение солености по глубине так же, как и на поверхности, влияют горизонтальные перемещения и вертикальная циркуляция водных масс.
Распределение солености на поверхности Мирового океана на картах показано при помощи линий, называемых изогалины - т. е. линии равной солености.
В различные периоды года соленость тоже имеет свои колебания. Для анализа изменения солености во времени строится график - галиноизоплет, на котором по вертикальной оси выписывается величина солености, а по горизонтали - время наблюдения. Горизонтальное распределение солей на различных глубинах существенно отличается от распределения ее по поверхности. Это объясняется рядом причин. Одна из них состоит в том, что распределение воды в океане по слоям определяется ее плотностью, а так как температура воды с глубиной обычно понижается, то для устойчивого равновесия не требуется повышения солености по мере увеличения глубины. Соленость с глубиной может понижаться (анагалинность), возрастать (катагалинность) или оставаться неизменной (гомогалинность).
Так, например, в высоких широтах обильные осадки распресняют поверхностную воду, делают ее менее плотной, что вызывает большую устойчивость вод и препятствует перемешиванию. Поэтому в районах минимальной поверхностной солености не обязательно ожидать аналогичного положения солености на глубине. Большую роль в нарушении согласованности в горизонтальном распределении солености на поверхности и на глубинах играют глубинные течения. Так, в горизонте 75-150 м у экватора в Тихом и Атлантическом океанах уже не прослеживается вторичный минимум солености, свойственный поверхностным горизонтам. Здесь поверхностные воды подстилаются горизонтом высокосоленой воды (36 %о), глубинными экваториальными противотечениями Кромвела и Ломоносова.
Происхождение солей в Мировом океане. На вопрос о происхождении солей в Мировом океане ученые еще не дали определенного ответа. До недавнего времени имелись два предположения на этот счет. Согласно первому вода Мирового океана была соленой со времени его возникновения. Согласно второму океан осолонялся постепенно, вследствие выноса солей в океан реками и благодаря вулканической деятельности.
В подтверждение правильности первого предположения приводятся анализы состава древнейших отложений калийной соли, образовавшихся в отдаленные эры существования Земли. Эти отложения возникли вследствие усыхания морских бассейнов с соленой водой. Остатки древних морских организмов, сохранившихся в упомянутых отложениях, дают основания предполагать, что они существовали в соленых водах. К тому же вода является прекрасным растворителем, и невозможно предполагать, что воды первичного океана были пресными.
Очевидной является правильность второго предположения об изменчивости солености и солевого состава под влиянием речного стока и процессов дегазации Мантии Земли. И особенно справедливо это утверждение для периода, предшествовавшего появлению биологического регулятора солевого состава.
В последние годы выдвинута еще одна гипотеза по поводу про-исхождения солености Мирового океана, являющаяся как бы синтезом различных сторон рассмотренных только что предположений. Согласно этой гипотезе:
1. Воды первичного океана были солеными с момента его возникновения, но их соленость и солевой состав, безусловно, были иными, чем теперь.
2. Соленость Мирового океана и состав его солей по своему генезису являются результатом сложных и длительных процессов, связанных с историей развития Земли. Роль одного только речного стока хотя и может объяснить накопление всей массы солей по количеству, но недостаточна для объяснения существующего ныне состава. Поступление главнейших катионов в воды океана действительно обязано процессам выветривания горных пород и речному стоку, большинство же их, наверное, поступило из недр земных.
3. Соленость менялась в течение всего периода существования Мирового океана, как в сторону ее повышения, так и в сторону понижения, а не односторонне, как это следует согласно второму предположению. К концу палеозоя, судя по составу солей существующих тогда морей и впоследствии высохших, химический состав океана был уже близок к современному.
4. Соленость и состав воды меняются и в настоящее время, но этот процесс настолько медленный, что из-за недостаточной чувствительности методов химического анализа люди не могут заметить эти изменения. Смена геологических периодов, резко отличающихся характером горообразовательной, вулканической деятельности, а также климатическими условиями, появление жизни в океане - вехи, знаменующие направленность процесса изменчивости солевого состава и солености Мирового океана.
Наша планета покрыта водой на 70 %, из них больше 96 % занимают океаны. Это означает, что большая часть воды на Земле соленая. Что такое соленость воды? Как она определяется и от чего зависит? Можно ли использовать такую воду в хозяйстве? Попробуем ответить на эти вопросы.
Что такое соленость воды?
Соленостью обладает большая часть воды на планете. Обычно она называется морской водой и содержится в океанах, морях и некоторых озерах. Остальная является пресной, её количество на Земле составляет меньше 4 %. Перед тем как разобраться, что такое соленость воды, нужно понять, что такое соль.
Соли представляют собой сложные вещества, которые состоят из катионов (положительно заряженных ионов) металлов и анионов (отрицательно заряженных ионов) кислотных оснований. Ломоносов определял их как «хрупкие тела, которые могут растворяться в воде». В морской воде растворено множество веществ. Она содержит сульфаты, нитраты, фосфаты, катионы натрия, магния, рубидия, калия и т.д. Вместе эти вещества определяются как соли.
Так что такое соленость воды? Это содержание растворенных в ней веществ. Она измеряется в тысячных частях - промилле, которые обозначаются специальным символом - %о. Промилле определяет количество граммов в одном килограмме воды.
От чего зависит соленость воды?
В разных частях гидросферы и даже в разные времена года соленость воды неодинакова. Она изменяется под действием нескольких факторов:
- испарение;
- образование льдов;
- осадки;
- таяние льдов;
- сток рек;
- течения.
При испарении воды с поверхности океанов соли остаются и не выветриваются. В результате их концентрация повышается. Подобным эффектом обладает процесс замерзания. Ледники содержат наибольший на планете запас пресной воды. Во время их образования соленость вод Мирового океана увеличивается.
Таяние ледников характеризуется противоположным действием, уменьшая содержание солей. Кроме них, источником пресной воды являются атмосферные осадки и реки, впадающие в океан. Уровень солей также зависит от глубины и характера течений.
Наибольшая их концентрация на поверхности. Чем ближе ко дну, тем соленость меньше. влияют на содержание солей в положительную сторону, холодные, наоборот, уменьшают её.
Соленость Мирового океана
Чему равна соленость морской воды? Мы уже знаем, что она далеко не одинакова в различных точках планеты. Её показатели зависят от географических широт, климатических особенностей местности, близости речных объектов и т.д.
Средняя соленость вод Мирового океана составляет 35 промилле. Меньшей концентрацией веществ характеризуются холодные районы возле Арктики и Антарктики. Хотя в зимнее время, когда образуется лед, количество солей возрастает.
По этой же причине наименее соленым океаном является Северный Ледовитый океан (32 %о). Самым высоким содержанием отмечается Индийский океан. Он охватывает область Красного моря и Персидского залива, а также южный тропический пояс, где соленость составляет до 36 промилле.
Тихий и Атлантический океаны имеют приблизительно равную концентрацию веществ. Их соленость понижается в экваториальной зоне и повышается в субтропических и тропических районах. Некоторые теплые и уравновешивают друг друга. Например, не соленое течение Гольфстрим и соленое Лабрадор в Атлантическом океане.
Соленость озер и морей
Большинство озер на планете - пресные, так как питают их в основном осадки. Это не значит, что солей в них нет вообще, просто их содержание крайне мало. Если количество растворенных веществ превысит один промилле, то озеро считается соленым или минеральным. Рекордным значением обладает Каспийское море (13 %о). Самое большое пресное озеро - Байкал.
Концентрация солей зависит от того, как вода покидает озеро. Пресные водоемы являются проточными, а более соленые закрыты и подвержены испарению. Определяющим фактором также служат породы, на которых сформировались озера. Так, в районе Канадского щита горные породы плохо растворимы в воде, поэтому и водоемы там «чисты».
Моря связаны с океанами через проливы. Их соленость несколько отличается и влияет на средние показатели океанических вод. Так, концентрация веществ в Средиземном море составляет 39 %о и отражается на Атлантике. Красное море с показателем в 41 %о сильно поднимает среднюю Самым соленым является Мертвое море, в нем концентрация веществ составляет от 300 до 350 %о.
Свойства и значение морской воды
Не пригодна для хозяйственной деятельности. Она не пригодна для питья, а также полива растений. Однако многие организмы давно приспособили к жизни в ней. Более того, они очень чувствительны к изменениям уровня её солености. Исходя из этого, организмы разделяют на пресноводных и морских.
Так, многие животные и растения, обитающие в океанах, не могут жить в пресной воде рек и озер. Исключительно морскими являются съедобные мидии, крабы, медузы, дельфины, киты, акулы и другие животные.
Для питья человек использует пресную воду. Соленую же применяют в лекарственных целях. В небольших количествах воду с морской солью употребляют для восстановления организма. Лечебный эффект производит купание и принятие ванн в морской воде.
