Чому вода в океані та морі солона

Дослідники космосу, які займаються пошуком життя на інших планетах, насамперед шукають на них воду. На Землі вода бере участь в основній масі біохімічних процесів із забезпечення життєдіяльності більшості організмів.

Це відбувається завдяки унікальним властивостям води, які не притаманні жодній хімічній сполуці на планеті:

1. Вода, це багатоцільовий розчинник. Переводячи поживні речовини у рідкий стан, вода доставляє їх до кожної клітини організму. 
2. Вода прекрасно накопичує тепло. Поглинаючи надлишки теплоти, згубні для всього живого, вода захищає біологічні об’єкти від раптових агресивних стрибків температури навколишнього середовища.
3. Завдяки поверхневому натягу вода утворює краплі та плівки, утримуючи в замкнутому просторі гази та інші нерозчинні речовини, таким чином являючи собою основу для побудови первісних органічних клітин.
4. Вода — невичерпне джерело водню та кисню, а без цих газів існування ні найдрібніших бактерій, ні людини виявилося б неможливим.

Усі водні ресурси Землі в усіх її агрегатних станах утворюють гідросферу, яка формує 0.0025% від усієї маси планети. На поверхню Світового океану припадає 71% усієї площі Земної кулі. 96% гідросфери становлять моря й океани. Водночас, вода, що міститься в льодовиках та вічній мерзлоті, до гідросфери не належить: її описують терміном «кріосфера». 

З ініціативи Генеральної асамблеї ООН дата 22 березня виділена як всесвітній День водних ресурсів.

Чому вода в морях і океанах солона

З давніх часів порівнюючи смак води в річці та в морі людина ставила собі питання: «Звідки в морі береться сіль?». Відповідь знаходили в міфології та філософії, наприклад:

• молоді дівчата, які потрапили в розкинуті богом морів Нептуном тенета, потрапивши на морське дно, змушені день і ніч плести біле мереживо для морських хвиль і плакати за рідними, які залишилися на недосяжному вже березі, — їхні сльози й роблять морську воду солоною;
• представники приморських народів вважають, що в усьому винен чарівний млин, якому було дано завдання: «Намолоти трохи солі до обіду», але з волі випадку він опинився у воді, не встигнувши зупинити роботу (у різних народів відрізняються тільки причини, чому млин опинився в морі);
• відповідь давньогрецького філософа Емпедокла виявилася зовсім емоційною: «Море — це піт Землі».

Вчені виявилися більш прозаїчними та сьогодні існують дві теорії, що пояснюють причину солоності морської води.

Стародавні вулкани

За часів масових вивержень вулканів в атмосферу потрапило безліч хімічно активних речовин, піднятих разом із лавою з глибин планети. Змішуючись із дощовою водою, вони призводили до утворення кислотних дощів, які, випадаючи на землю, вступали в хімічні реакції з елементами на поверхні Землі, внаслідок яких утворювалася велика кількість різноманітних солей. 

Ерозія гірських порід та геотермальні джерела

Вуглекислий газ, що міститься в атмосфері, надає спочатку прісній дощовій воді властивостей невеликої кислотності. Такий розчин, взаємодіючи із мінералами на суші, частково вимиває з них розчинні у воді солі. Ця вода потрапляє в річки, які відносять солі в океан. Таке явище отримало назву «стік із суші».

Вода світового океану через тріщини на дні просочується всередину планети, де, нагріваючись магмою Земного ядра, бере участь у низці хімічних реакцій, втрачаючи одні йони та набуваючи натомість інші. Така нагріта, «збагачена» вода повертається в океан через отвори на дні, утворюючи геотермальні джерела і підвищуючи солоність води.

Які солі присутні в морській воді

Протягом тривалого часу вчені досліджували фізичні та хімічні властивості морської води.

Згідно з їхніми дослідженнями, морська вода є полікомпонентною системою, що складається з води (96.5% маси), 3.5% розчинених солей, суспензії твердих частинок, розчинених газів та органічних речовин.

У розчиненому стані в морській воді присутні всі відомі на Землі хімічні елементи, з них 99.9% становлять перші 20 елементів таблиці Менделєєва.

У відсотковому відношенні вміст окремих солей у водах Світового океану виглядає наступним чином:

• хлористий натрій (сіль кухонна) — 77.8%;
• хлористий магній — 10.9%;
• сірчанокислий магній (англійська сіль) — 4.7%;
• вуглекислий калій — 0.3%;
• бромистий магній — 0.2%.

При цьому, розбіжності в сольовому складі води окремих морів не перевищують 1%.

Завдяки хлористому натрію морська вода має яскраво виражений солоний смак, а пікантної гіркуватості надають їй хлориди та сульфати магнію.

Науці відомі успішні експерименти з видобутку з морської води золота за допомогою використання активованого вугілля, іонообмінних смол, різних розчинників та окислювачів. Але такі технології поки безглузді з економічного погляду: вартість витраченої на проведення експерименту енергії в рази перевищує ціну видобутого золота.

Рейтинг солоності морів

Під солоністю розуміють кількісний вміст солей у воді. Традиційно ця величина вимірюється в проміле — кількість мінеральних солей у грамах розчинених в 1 кг морської води (позначається «⁰/₀₀»).

У 1978 році введено в дію шкалу практичної солоності (Practical Salinity Scale 1978, PSS-78), згідно з якою вимір кількості солей виконують не шляхом випарювання, а вимірюванням електропровідності води.

За еталон солоності морської води прийнято показник Біскайської затоки (північ Іспанії — захід Франції), він становить 35 ⁰/₀₀.

Рейтинг найбільш відомих морів за ступенем солоності води:

1. Червоне море — 41-60 ⁰/₀₀;
2. Середземне море — 37-39 ⁰/₀₀;
3. Світовий океан — 35-36 ⁰/₀₀;
4. Придонні області Чорного моря — 22-22.5 ⁰/₀₀;
5. Чорне море в основній частині на поверхні — 17-18 ⁰/₀₀;
6. Каспійське море — 11-13 ⁰/₀₀;
7. Азовське море — 9-10 ⁰/₀₀;
8. Чорне море північно-західна частина — 8-13 ⁰/₀₀.

Незначна різниця солоності вод Чорного моря пояснюється тим, що саме на північному заході в Чорне море впадають такі великі річки, як Дунай, Дністер і Дніпро, що сприяє зниженню солоності води.

На запитання: «Яке море найсолоніше?» — відповідь очевидна: Мертве. Так, дійсно, вода в ньому в 10 разів солоніша за середній показник по всьому Світовому океану.

Але найсолоніша відома водойма на планеті — озеро Дон-Жуан, відкрите у 1961 році. Воно розташоване на сході Антарктики та не замерзає навіть у мороз -50 ⁰С^.. При глибині 15 см його вода у 2 рази солоніша за Мертве море і в 18 разів — за Світовий океан. Існує думка, що коли на Марсі буде виявлено воду, вона матиме схожий склад.

Чому в річках вода прісна

Основним джерелом вологи для річок і озер є дощі, сніги, що тануть, та підземні води. Ця вода за природою свого утворення близька до дистильованої — дощова й тала вода з’являються в процесі конденсації водяної пари, що випадає у вигляді дощу та снігу, а підземні води проходячи через товщу геологічних порід, фільтруються від усіх домішок.

Також внаслідок безперервної течії річкова вода постійно оновлюється, домішки фізично не встигають у ній накопичуватися.

Хоча в деяких випадках, річкова вода стає солонуватою, протікаючи через солончаки або у місцях впадання річки в море. Наприклад солонуватий присмак має Волзька вода в нижній течії, протікаючи через Волго-Ахтубинську заплаву, а вода з нижньої течії Обі отримує солонуватий присмак від Карського моря, в яке вона впадає. 

Світові запаси прісної води становлять лише 2.5% від сукупного обсягу всіх водних ресурсів на планеті, і розподіляються вони таким чином:

• сніги та льодовики — 68.7%;
• річки, озера і болота — 2.3%;
• підземні води — 1.2%.

При цьому по всій Земній кулі прісна вода поширена нерівномірно: Канада і Росія володіють багатими запасами чистої питної води, а в Саудівській Аравії, Єгипті та країнах Африки цей ресурс представлений у обмеженій кількості.

Використання наявних запасів прісної води також викликає певні труднощі: льодовики розташовуються, як правило, у важкодоступних місцях, підземні води можуть залягати на значній глибині, вода в річках і озерах виявляється забрудненою через активну господарську діяльність людини.

На думку вчених, кількість щорічно доступної для використання прісної води становить лише 12 500 м³. Такої кількості вистачить людству лише за умови раціонального та ефективного використання.

Опріснення морської води

Проблема нестачі прісної води для багатьох країн світової спільноти виводить на перший план завдання опріснення морської води. Вивченням цього питання займався ще Аристотель. 

Ця технологія перетворює солону морську воду на прісну, яку потім можна використовувати для виробництва питної води, зрошення полів, виготовлення різних товарів.

Для багатьох регіонів світу, де прісна вода є дефіцитом, опріснення стає життєво важливою технологією з метою забезпечення потреб населення.

Багато курортних зон, розташованих на океанському узбережжі, які не мають достатньо власних запасів прісної води, завдяки опрісненню можуть створити комфортніші умови для відпочинку туристів, розвиваючи місцеву інфраструктуру та підвищуючи рівень життя місцевого населення.

У світовому судноплавстві для безперебійної роботи багатьох систем життєзабезпечення суден використовується прісна вода. Використання технологій опріснення істотно знижує витрати на перевезення вантажів і пасажирів внаслідок зниження витрат на доставлення прісної води на борт.

Таким чином прісна вода відіграє ключову роль у підтримці життя на Землі та забезпеченні його сталого розвитку.