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
Вспоминаем: Как разделяются воды планеты по солености? Почему путешественники и моряки берут в морские путешествия пресную воду?
Ключевые слова: морская вода, соленость, температура воды, промилле.
1. Соленость вод. Во всех морях и океанах вода имеет горько-соленый вкус. Пить такую воду невозможно. Поэтому моряки, уходящие на судах в плавание, берут с собой запас пресной воды. Соленую воду можно опреснять в специальных установках, которые имеются на морских судах.
В основном в морской воде растворена поваренная соль, которую мы употребляем в пищу, но есть и другие соли (рис. 92).
* Горький вкус воде придают соли магния. В воде океана обнаружены алюминий, медь, серебро, золото, но в очень малых количествах. Например, 2000 т воды содержит 1 г золота.
Почему воды океана соленые? Часть ученых считают, что первичный океан был пресным, потому что его образовали воды рек и дожди, обильно выпадавшие на Землю миллионы лет назад. Реки приносили и продолжают приносить в океан соли. Они накапливаются и приводят к солености океанической воды.
Другие ученые предполагают, что океан при своем образовании сразу стал соленым, потому что пополнялся солеными водами из недр Земли. Ответ на этот вопрос могут дать будущие исследования.
Рис. 92. Количество веществ, растворенных в воде океана.
** Количества растворенных в океанической воде солей достаточно, чтобы покрыть поверхность суши слоем толщиной в 240 м.
Предполагается, что в морской воде растворены все имеющиеся в природе вещества. Большинство из них содержится в воде в очень малых количествах: в тысячных частях грамма на тонну воды. Другие вещества содержатся в сравнительно больших количествах - в граммах на килограмм морской воды. Ими и определяется ее соленость.
С о л е н о с т ь морской воды – это количество растворенных в воде солей.
Рис. 93. Соленость поверхностных вод Мирового океана
Соленость выражается в п р о м и л л яе , т. е. в тысячных долях числа, и обозначается -°/oo. Средняя соленость вод Мирового океана 35°/oo. Это означает, что в каждом килограмме морской воды содержится 35 граммов солей (рис. 92). Соленость пресных речных или озерных вод - менее 1°/oo.
Наиболее соленые поверхностные воды имеет Атлантический океан, наименее соленые - Северный Ледовитый (см. табл. 2 в Приложении 1).
Соленость океанов не везде одинакова. В открытой части океанов соленость достигает наибольших значений в тропических широтах (до 37 – 38 °/oo), а в полярнх областях соленость поверхностных океанических вд снижается до 32 °/oo (рис. 93).
Соленость воды в окраинных морях обычно мало отличаются от солености прилегающих частей океана. Вода внутренних морей отличается от воды открытой части океанов по солености: она повышается в морях жаркого пояса с сухим климатом. Например, соленость воды в Красном море - почти 42°/oo. Это самое соленое море Мирового океана.
В морях умеренного пояса, которые принимают в себя большое количество речных вод, соленость ниже средней, например в Черном море – от 17°/oo до 22°/oo, в Азовском - от 10°/oo до 12°/oo.
* Соленость морской воды зависит от атмосферных осадков и испарения, а также течений, притока речных вод, образования льдов и их таяния. При испарении морской воды соленость повышается, при выпадении осадков - уменьшается. Теплые течения несут обычно более соленую воду, чем холодные. В береговой полосе морские воды опресняются реками. При замерзании морской воды соленость возрастает, при таянии людов, наоборот, понижается.
Соленость морской воды изменяется от экватора к полюсам, от открытой части океана к берегам, с возрастанием глубины. Изменения солености охватывают лишь верхнюю толщу воды (до глубины 1500 - 2000 м). Глубже соленость остается постоянной и равна примерно среднеокеанической.
2. Температура вод. Температура океанской воды у поверхности зависит от поступления солнечного тепла. Те части Мирового океана, которые находятся в тропических широтах, имеют температуру + 28 0 С – +25 0 С, а в некоторых морях, например в Красном, температура достигает иногда +35 0 С. Это самое теплое море Мирового океана. В полярных районах температура опускается до - 1,8 0 С (рис.94). При температуре 0 0 С пресная вода рек и озер превращается в лед. Морская же вода не замерзает. Ее замерзанию мешают растворенные вещества. И чем выше соленость морской воды, тем ниже температура ее замерзания.
Рис.94. Температура поверхностных вод Мирового океана
При сильном охлаждении морская вода, как и пресная, замерзает. Образуются морские льды. Они постоянно покрывают большую часть Северного Ледовитого океана, окружают Антарктиду, зимой появляются в неглубоких морях умеренных широт, где летом тают.
*До глубины 200 м температура воды меняется в зависимости от времени года: летом вода более теплая, зимой становится холоднее. Ниже 200 м температура меняется за счет притока течениями более теплых или более холодных вод, а в придонных слоях она может повышаться за счет поступления горячих вод разломов океанической земной коры. В одном из таких источников на дне Тихого океана температура достигает 400 0 С.
Температура вод океанов изменяется и с глубиной. В среднем на каждые 1 000 м глубины температура понижается на 2 0 С. На дне глубоководных впадин температура около 0 0 С.
1. Что называется соленостью морской воды, в чем она выражается? 2. От чего зависит соленость морской воды и как она распределяется в Мировом океане? Чем объясняется такое распределение? 3. Как изменяется температура вод Мирового океана с широтой и глубиной? 4*. Почему в тропических областях соленость достигает наибольших значений для открытой части океана (до 37 - 38°/oo), а в экваториальных широтах соленость значительно ниже?
Практическая работа.
Определите соленость, если в 1 л морской воды растворено 25 г солей.
2*. Высчитайте, сколько соли можно получить из 1 т воды Красного моря.
Конкурс знатоков . На земле есть море, в котором человек может находится на поверхности воды как поплавок (рис. 95). Как называется это море и где оно находится. Почему вода в этом море обладает такими свойствами?
Рис. 95 «Море», в котором могут купаться не умеющие плавать.
Иногда я люблю съездить на море. Как известно, тамошняя вода отличается повышенной солёностью. Но недавно я задался вопросом: "Сколько же именно солей растворено в морской воде?" Нахождение средней солёности обычной морской воды не заняло у меня много времени. И именно о ней мне хотелось бы рассказать.
Средний уровень солёности морской воды
Как известно, морская вода наполняет сами моря и океаны Земли. Рассматривать среднюю солёность морской воды лучше всего на примере Мирового океана . Средний уровень солей в нём составляет около 34,7‰ (промилле) или же 3,47% (процента) . Этот показатель может колебаться от 3,4 до 3,6 % (или же 34-36‰ промилле).
Проще говоря, в каждом литре обычной морской воды содержится в районе 35 граммов разных солей (большую часть которых составляет хлорид натрия ).
Стоит отметить, что в солёность в океанах почти везде равна 35‰. Но вот вода в морях отличается более неравномерным распределением солей . Так, наименее солёными можно назвать воды Финского залива , плюс северную часть Ботнического залива . А наиболее солёными являются Красное и Мёртвое море .
Отличия между солёной и пресной водой
- большей плотностью;
- повышенной вязкостью;
- более низкой точкой замерзания;
- пониженной теплоёмкостью;
- сниженным давлением пара;
- и увеличенной скоростью прохождения звука.
Но главным отличием морской воды можно назвать её непригодность для питья . Дело в том, в морской воде содержится куда больше солей, чем нужно нашему организму для её выведения. И перед тем, как пить морскую воду, её необходимо опреснить .
Примечательно, что в 1950-ых годах Ален Бомбар (небезызвестный французский врач и странник) доказал, что человек может без вреда пить морскую воду в малых количествах (около 700 мл за сутки ) на протяжении 5-7 дней .
Морскую воду также используют в некоторых странах для работы сливных систем (в частности, в Гонконге ). Это делается для экономии пресных вод, добыча которых отличается определёнными трудностями.
Вода в море и в реке очень сильно отличается. В первую очередь тем, что в море или океане она имеет соленый привкус. Это связано с разными факторами, и что именно влияет на среднюю соленость вод мирового океана рассмотрим далее.
Знак солености
Ученые придумали специальное обозначение солености. Оно называется промилле, и очень похож на %, но отличается дополнительным ноликом сзади – ‰. Промилле показывает, чему равен объем вещества, растворенный в одном литре воды. Если у нас есть компонент и его количество – 2 грамма в литре воды, то мы имеем значение 2 ‰.
Почему вода горькая?
Замечали, какова вода в море на вкус?
Она не просто соленая, она еще и горькая. Это связано с ее неоднородностью. В ней можно найти 44 различных природных элементов. Но основные — это соли. Привычная нам поваренная – придает обыкновенный привкус, как в любой еде. А вот другая, магниевая соль, очень горькая и если ее больше, то и вода будет казаться противной.
Соли в океане настолько много, что если ее всю высушить и рассыпать по суше, то получится слой, высотой не меньше 150 метров.
Факторы, влияющие на уровень вкуса в океанской воде
Рассмотрим, от чего зависит средняя соленость мирового океана:
- Испарение . Чем интенсивнее вода покидает свое место нахождение, тем больше твердых частиц остается в океане. Соли не испаряются.
- Есть ли в океане ледники, и на сколько интенсивно происходит их таяние . Холодные природные условия могут по-разному влиять на уровень солей в воде. Если происходит процесс льдообразования, то вся пресная вода уходит в снег, а минералы остаются, повышая их концентрацию. И наоборот, чем больше ледники тают, тем больше разбавляют воду.
- Количество осадков в год . Чем больше пресных дождей поливают океан, тем меньше соленость.
- Количество сточных вод . Все реки пресные, и естественно, чем больше рек впадает в мировую акваторию, тем менее концентрация веществ.
Рис. 1. Карта океанов и значение солености в зависимости от широты
Места с наименьшим и наибольшим значением промилле
В мировом океане значение промилле очень отличаются. Самые высокие результаты заметны в Северной части Атлантического океана (между 20° и 30°) и достигают уровне 37 ‰. А если измерить воду в Панамском заливе, то здесь показатель будет 28‰. Часть океана с наименьшим значением находится между двумя континентами и здесь выпадает так много тропических ливней, что концентрация твердых элементов низкая. А в Атлантике, наоборот. Широты 20°-30° расположены близко к экватору, а значит, осадков мало, а испарение большое.
ТОП-1 статья которые читают вместе с этой
Среднее значение солености по всей акватории – 35‰.
Рис. 2. Красное море: вид из космоса
Море с наибольшим значением промилле – Красное (42‰). Оно имеет уникальное географическое расположение, потому что в него не впадает ни одна река, а засушливый климат приводит к обильному испарению.
Балтийское море самое пресное. Показатель промилле составляет 1 ‰. Расположение на Севере Европы говорит о том, что, во-первых, в него впадает большинство европейских рек, а во-вторых, здесь очень дождливый климат, а жарких дней мало.
На соленость вод в океане также влияют течения. Самое большое – Гольфстрим. Он с юга несет воду со значением 35‰ в Северный ледовитый океан, где соленость всего 10-11‰. А другое течение – Лабрадорское оказывает обратное действие. Пресные воды Арктики оно несет в жаркий климат Центральной Америки.