Характеристика химического состава гидросферы как геосферы и части биосферы

Гидросфера — водная оболочка Земли. Вследствие высо­кой подвижности воды проникают повсеместно в различные природные образования. Вода находится в виде паров и об­лаков в земной атмосфере, формирует океаны и моря, суще­ствует в виде ледников в высокогорных районах континен­тов. Атмосферные осадки проникают в толщи осадочных пород, образуя подземные воды. Вода способна растворять многие вещества, поэтому любые воды гидросферы можно рассматривать в качестве естественных растворов различ­ной степени концентрации. Даже наиболее чистые атмос­ферные воды содержат 10-50 мг/л растворенных веществ.

Вода как окись водорода Н2О является простейшим устой­чивым в обычных условиях соединением водорода с кислоро­дом. Общее количество воды на планете составляет прибли­зительно 1,5 - 2,5 х 1024 граммов (от 1,5 до 2,5 млрд км3).

По выражению В.И. Вернадского, вода стоит особняком в истории нашей планеты, но воде принадлежит важней­шая роль в геологической истории Земли. Вода является одним из факторов формирования физической и химической среды, климата и погоды на нашей планете, возникно­вения жизни на Земле.

Наша планета на 3/4 покрыта водой, льдами; над ней плывут облака в виде скопления парообразной воды. Вода наполняет клетки растений животных; клетки тела челове­ка в среднем на 70% состоят из воды.

Воды в природных условиях всегда содержат растворенные соли, газы, органические вещества. Их концентрация меняет­ся в зависимости от происхождения воды и окружающих ус­ловий. При концентрации солей до 1 г/кг вода считается пре­сной, до 25 г/кг — солоноватой и более 25 г/кг — соленой.

Наименее минерализованными считаются атмосферные осад­ки, в которых, в среднем, концентрация солей составляет 10 — 20 мг/кг, затем пресные озера и реки (5 — 1000 мг/кг). Соленость океана составляет около 35 г/кг. Моря имеют мень­шую минерализацию — от 8 до 22 г/кг. Минерализация под­земных вод вблизи поверхности в условиях избыточного ув­лажнения составляет до 1 г/кг, а в засушливых условиях до 100 г/кг.

В пресных водах обычно преобладают ионы НСО3-, Са2+, Mg2+. По мере увеличения общей минерализации растет кон­центрация ионов S04-, Cl-, Na+, K+. В высокоминерализован­ных водах преобладают ионы хлора и натрия, реже — магния и очень редко — кальция. Прочие элементы содержатся в очень малых количествах, но почти все естественные элементы пе­риодической системы найдены в природных водах.

Из растворенных газов в воде присутствуют азот, кисло­род, двуокись углерода, благородные газы, редко — серово­дород и углеводороды.

Концентрация органических веществ невелика. Она состав­ляет: в реках — около 20 мг/л, в подземных водах еще мень­ше и в океанах — около 4 мг/л. Исключение составляют бо­лотные воды и воды нефтяных месторождений, а также воды, загрязненные промышленными и бытовыми стоками, где концентрация органических веществ может быть велика.

Первоисточниками солей природных вод являются веще­ства, которые образуются при химическом выветривании изверженных пород, а также вещества, которые выделялись из недр Земли на протяжении ее истории. От разнообразия состава этих веществ и условий, в которых происходило их взаимодействие с водой, зависит состав воды. Огромное зна­чение для формирования состава воды имеет и воздействие на нее живых организмов, а также хозяйственная деятель­ность человека.

Огромна роль Мирового океана в стабилизации природ­ных условий на поверхности Земли. Это обусловлено в зна­чительной степени его массой и занимаемой площадью.

Около 52,6% акватории океана имеет глубину от 4000 до 6000 м. Участки с глубинами более 6000 м занимают около 1,2%, мелководные участки - до 200 м - также занимают небольшую площадь — 7,5%. Остальная часть акватории, около 38,7%, имеет глубину от 200 до 4000 м. Большая часть Мирового океана расположена в южном полушарии, где он занимает 81% площади поверхности, в северном по­лушарии - 61% поверхности.

В целом гидросферу отождествляют с океанами и моря­ми, так как их масса составляет 91,3% всей гидросферы.

Вода является самым мощным поглотителем солнечной энергии тепла на поверхности Земли, Решающая роль в по­глощении солнечной энергии на нашей планете принадле­жит Мировому океану, способность которого поглощать сол­нечную энергию в 2 — 3 раза больше, чем у поверхности суши. От поверхности океана отражается только 8% солнечной ра­диации. Океан является поглотителем тепла на планете. На­гревание его происходит в экваториальном поясе примерно в полосе от 15 градусов Южной широты до 30 градусов Север­ной широты. В более высоких широтах обоих полушарий океан отдает тепло, полученное в поясе нагревания.

Воды Мирового океана все время находятся в активном движении. Этому способствуют атмосферная циркуляция, не­равномерный нагрев поверхности, контрасты солености, тем­пературные контрасты, силы притяжения Луны и Солнца.

Однако благодаря своему разнообразию гидросфера яв­ляется чрезвычайно устойчивой к внешним и внутренним воздействиям. Значительное разнообразие создается одно­временным существованием воды в трех фазах, резко раз­личающихся своими составляющими, большим набором ра­створенных в ней веществ и газов, формированием разнооб­разных статических и динамических структур. Гидросфера Земли как компонент биосферы представляет собой глобаль­ную термодинамические открытую систему, устойчивую и поддерживающую устойчивость биосферы в целом.