Глава 1. Морская вода. Ее макро- и микрокомпонентный состав

Морская вода относится к категории природных сильноминерализованных вод. Минерализация морской воды может существенно отличаться от минерализации воды в мировом океане. Общее солесодержание океанской воды в среднем составляет около 35 ^г/_л. Главными компонентами, содержащимися в ней в наибольшем количестве, являются катионы Na⁺, K⁺, Са²⁺, Мg²⁺ и анионы Cl^-, SO₄^2-, НСO^3-, СO₃^2-. Концентрации указанных ионов неодинаковы и по величине характеризуются следующими выражениями:

(1.1)

В табл. 1.1 приведены осредненные значения концентраций преобладающих ионов в поверхностном слое океанской воды (А. Т. Пилипенко, И. Г. Вахнин, 1984).

Таблица 1.1

В океанской воде присутствуют растворенные газы (кислород, азот, диоксид, углерод и сероводород); биогенные вещества в виде соединений азота, фосфора и кремния; микроэлементы и органические вещества. Присутствие газов в воде обусловлено ее контактом с атмосферой, а также внутриводоемными гидрохимическими и биохимическими процессами. Биогенный элемент - азот содержится в виде неорганических соединений NH⁴⁺, NО^2- и NО^3-, а также органических веществ в составе белка тканей организмов и продуктов его распада. Фосфор присутствует в виде неорганических соединений, главным образом производных ортофосфорной кислоты, а также в составе органических веществ. Кремний находится в растворенном состоянии как в виде кремниевой и поликремниевой кислот, так и в виде коллоидных веществ, представляющих собой гидратированный оксид кремния A SiО₂*В Н₂О.

Океанская вода содержит большое количество микроэлементов.

По О. А. Алекину^*, их можно условно разделить на пять групп:

• типичные катионы: Li⁺, Rb⁺, Cs⁺, Ве²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ и др.;
• ионы тяжелых металлов: Cu²⁺, Ag⁺, Au⁺, Pb²⁺, Fe²⁺; Ni²⁺, Cо²⁺ и др.;
• амфотерные комплексообразователи: Сr, Mo, V, Mn;
• типичные анионы: J^-, F^-, B^-;
• радиоактивные элементы.

^* (Алекин О. А. Основы гидрохимии.- Л.: Гидрометеоиздат, 1970.)

Микроэлементы присутствуют в океанской воде в незначительных концентрациях, однако весьма существенно влияют как на физико-химические, так и на биохимические процессы.

В состав мирового океана включаются также и моря, которые отличаются от открытой части его по гидрологическим, метеорологическим и климатическим условиям. Моря находятся на периферийной части океана и имеют ограниченный водообмен с основной его акваторией. Это обстоятельство в значительной мере обусловливает отличие морской воды от океанской. Обособленность моря проявляется еще в большей степени, когда оно не имеет прямого водообмена и отделено от океана сушей. Содержание солей в морской воде изменяется в широких пределах. Сравнительные данные о солевом составе воды в океанах и морях приведены в табл.1.2.

Таблица 1.2

При оценке солесодержания морской воды обычно имеют в виду верхний активный слой, непосредственно контактирующий с атмосферой. "В более глубоких слоях солесодержание морской воды несколько возрастает, а на глубине свыше 1500 м становится постоянным, характерным для каждого водоема. Совершенно другая закономерность наблюдается в отношении содержания растворенного кислорода в морской воде. Максимальное содержание кислорода наблюдается в поверхностном слое (7-8 мг О₂/л), а с увеличением глубины (свыше 100-150 м) содержание кислорода снижается до 1-3 мг О₂/л и более. В самых глубоких слоях морская вода может не содержать растворенного кислорода. В период интенсивного развития водорослей, находящихся непосредственно в поверхностном слое, морская вода перенасыщена кислородом, а содержание диоксида углерода снижено до минимума (0,5-1,5 мг СО₂/л). Морская вода имеет слабощелочную реакцию. Щелочность ее заметно повышается с уменьшением содержания диоксида углерода в процессе фотосинтеза, связанного с развитием планктона.

В открытой части моря содержание взвешенных веществ в поверхностном слое незначительно. В прибрежной зоне морская вода может содержать большое количество механических примесей минерального и органического происхождения. Значительное повышение мутности морской воды наблюдается в прибрежной зоне в штормовую погоду вследствие взмучивания донных отложений и поступления примесей с материка, особенно в местах поступления поверхностных вод.

В связи с освоением Мангышлакского полуострова в Западном Казахстане были проведены комплексные исследования качества воды Каспийского моря. В табл. 1.3 приведены данные о макро- и микрокомпонентном составе каспийской морской воды, которая относится к категории натрий-хлоридносульфатных вод. Содержание кальция, особенно магния, значительно, что обусловливает высокую жесткость морской воды. Содержание бора и брома весьма ограничено. Общее солесодержание морской воды около 13,5 г/л. Судя по величине индекса насыщения, морская вода склонна к карбонатным отложениям. Малые значения параметров П₁ и П₂ свидетельствуют о том, что морская вода является коррозионно активной по отношению к углеродистым сталям и другим конструкционным материалам. Проба морской воды была отобрана из морского магистрального водовода на площадке завода производства дистиллята (ЗПД).

Таблица 1.3

Характерным показателем загрязненности морской воды является содержание нефтепродуктов. В связи с осуществлением комплекса мероприятий по защите от загрязнений акватории Каспийского моря в последние годы значительно улучшилось качество морской воды. В табл. 1.4 приведены данные натурных наблюдений о содержании в морской воде фенолов и нефтепродуктов. Резкое снижение содержания нефтепродуктов в морской воде объясняется прекращением сброса балластных вод в море из нефтеналивных танкеров и осуществлением их обработки на береговых очистных сооружениях. Одновременно были введены в строй сооружения по очистке производственных и городских сточных вод. Значительное количество очищенных сточных вод аккумулируется в накопителях и повторно используется на промышленных предприятиях.

Таблица 1.4

Более подробные данные о макро- и микрокомпонентном составе средиземноморской воды приведены в табл. 1.5. Проба воды была отобрана на участке акватории моря, отведенной для строительства крупного морского водозабора.

Таблица 1.5

Макрокомпонентный состав морской воды указанных выше двух источников водоснабжения (Каспийского и Средиземного морей) существенно отличается как по величине, так и по соотношению концентраций. Расчетные данные сопоставления концентраций доминирующих компонентов приведены в табл. 1.6.

Таблица 1.6

В каспийской морской воде процентное содержание кальций и магний-ионов выше примерно в 2 раза, а сульфатов - более чем в 3 раза по сравнению с их содержанием в средиземноморской воде.

При заборе морской воды, особенно в прибрежной зоне, очень важно иметь данные о санитарном состоянии акватории моря в районе морского водозабора. Указанные данные обычно получают в результате многолетних санитарно-гигиенических исследований и натурных наблюдений. Наряду с этими исследованиями осуществляется постоянный санитарный контроль за акваторией моря в районе морского водозабора. При этом местная санитарно-эпидемиологическая служба руководствуется следующими официальными документами: Международные правила по санитарной охране моря (ВОЗ, 1979, № 121-9/1117-4); Правила санитарной охраны прибрежных вод морей (МЗ СССР, 1974, № 1210-74); Международные указания по гигиеническому контролю загрязнения морской воды (МЗ СССР, 1980, №2260-80).