11 NHIỆT ĐỘ
11.1.4.3.4 Hĩa học nước biển
4.3.4.1. Các đặc điểm của nước biển
Nước biển chiếm 99% tồn bộ lượng nước trên trái đất nĩ bao phủ 71% bề mặt trái đất. Thể tích nước biển khoảng 1304.106km3.
Thành phần hĩa học của nước biển tương đối đồng đều theo thời gian và khơng gian. Nguyên nhân của tính đồng đều này là:
- Sự bay hơi của nước biển tương đối đồng đều
- Sự giao lưu của nước biển rất tốt. Đĩ là sự giao lưu bởi các dịng hải lưu chuyển động theo hướng ngang hoặc hướng đứng. Đĩ là hoạt động thủy triều, của sĩng biển, của sử chảy trọng lực…
Các yếu tố trên làm cho nước biển được trộn lẫn với nhau khá đều nên thành phần hĩa học của nước biển khá đồng đều.
Nước biển cĩ độ khĩang hĩa rất cao, thường vào khoảng 35g/l. nồng độ muối trong nước biển lớn hơn trong nước ngọt 2000 lần.
Vì biển và các đại dương thơng nhau nên thành phần các chất trong chúng tương đối đồng nhất. Hàm lượng muối cĩ thể cĩ khác biệt trong các đại dương nhưng tỉ lệ về những thành phần chính thì hầu như khơng đổi.
Nhìn chung trong nước biển cĩ tất cả các chất mà trong nước sơng, nước hồ cĩ nhưng hàm lượng của chúng trong nước biển khác rất nhiều so với nước sơng, hồ.
4.3.4.2. Các ion chủ yếu cĩ trong nước biển
1. Các ion chủ yếu
Độ khống hĩa của nước biển hồn tồn phụ thuộc vào lượng các ion chủ yếu cĩ trong nước biển. Trong nước biển Na+, Cl-, Mg++ chiếm 90%; K+, Ca++, SO4- - chiếm 3%; các chất cịn lại chiếm 7% tổng lượng các chất.
Hàm lượng các ion chủ yếu cĩ trong nước biển cĩ một thứ tự xác định: - Về anion: Cl- > SO42- > HCO3- + CO32-.
- Về cation: Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+
Như vậy thứ tự trên của nước biển trái ngược với nước sơng.
2. Tính ổn định về thành phần hĩa học của nước biển
Hàm lượng các ion trong nước biển rất ổn định về mặt tỉ lệ giữa chúng. Ở Đại Tây Dương tỷ lệ Na/Cl = 0,55 – 056.
Ở Thái Bình Dương và Địa Trung Hải tỉ lệ Mg/Cl = 0.06 – 0.07 và K/Cl = 0.02.
Do tính ổn định như vậy nên người ta chỉ cần đo lượng Cl- trong nước biển là cĩ thể tính hàm lượng của các ion khác. Thành phần chủ yếu của nước biển được chỉ ra trên bảng 4.4.
Bảng 4.4. Các thành phần chủ yếu của nước biển
STT Chất Hàm lượng STT Chất Hàm lượng 1 Na 10.500 16 S 2.460 2 K 380 17 Cl 18.980 3 Be 0,00005 18 Br 65 4 Mg 1.270 19 I 0,06 5 Ca 400 20 Fe 0,01 6 Ba 0,03 21 Zn 0,01 7 B 20 22 C 28 8 Al 0,01 23 Cu 0,003 9 Si 3 24 Mn 0,002
10 Sn 0,003 25 Co 0,0005 11 Pb 0,003 26 Ni 0,0005 12 N 0,6 27 Ag 0,0003 13 P 0,07 28 Cd 0,0001 14 As 0,003 29 Cr 0,00005 15 Bi 0,0002 30 Hg 0,00003
Nguyên nhân của tính ổn định về tỉ lệ giữa các ion là do nước biển cĩ tính giao lưu rất mạnh nên khả năng trộn lẫn là rất cao. Vả lại thể tích nước biển rất lớn, một sự thay đổi nhỏ, cục bộ sẽ khơng ảnh hưởng đến thành phần hĩa học của nước biển.
Đại dương là nơi lắng đọng của nhiều vật thể, sản phẩm của nhiều quá trình địa hĩa cùng như các chất thải do họat động của con người thải vào. Đại dương chấp nhận quá trình tuần hồn lại từ những lục địa, sự hĩa tan và bay hơi các chất trong khí quyển. Đại dương cũng là mơi trường sống quan trọng của nhiều sinh vật trên trái đất.
Chúng ta cĩ thể coi nước biển là dung dịch của 0.5 mol NaCl. 0.05 mol MgCl2 và vi lượng của tất cả các chất trong tồn cầu.
3. Hệ số kiềm
Trong các loại ion chủ yếu của nước biển thì HCO3- và CO32- cĩ tính ổn định kém nhất vì các ion này được sơng mang tới thường xuyên và lại rất dễ tạo kết tủa trong nước biển. Hệ số kiềm là đại lượng biểu thị mức độ hịa lỗng của nước biển.
- Ở những vùng cửa sơng hệ số kiềm rất cao khoảng 760 - Ở đại dương hệ số kiềm vào khoảng 660 – 680
- Ở khu vực cĩ nguồn nước lục địa đổ ra biển càng nhiều thì hệ số kiềm tăng lên, cĩ thể lớn hơn 1.000
4. Nguyên nhân hình thành thành phần hĩa học của nước biển
Nước biển là sản phẩm của các tác dụng biến chất phức tạp cho đến nay nguồn gốc hình thành thành phần hĩa học của nước biển vẫn chưa được giải thích đầy đủ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Người ta thường cho rằng biển và đại dương là sản phẩm của sự kết hợp những khối lượng khổng lồ của các axit và bazơ từ những gian đoạn đầu của sự hình thành trái đất. Các axit HCl, H2SO4 và khí CO2 sinh ra trong lịng trái đất do sự hoạt động của núi lửa kết hợp với các bazơ sinh ra do quá trình phong hĩa các loại đá thời nguyên thủy tạo thành muối và nước.
Tổng lượng muối hịa tan trong nước biển trên tồn thế giới vào khoảng 46.1015 tấn. Với khối lượng muối lớn như vậy thì chỉ cĩ thể trong thời gian vơ cùng dài mới cĩ thể tích tụ đủ.
4.3.4.3. Độ mặn của nước biển
Độ mặn của nước biển được đo bằng tổng hàm lượng các ion cĩ trong nước biển.
Độ mặn của nước biển là một đại lượng cĩ ý nghĩa rất lớn trong việc nghiên cứu nước biển. Từ độ mặn của nước biển người ta cĩ thể tính ra được hàm lượng các chất cĩ trong nước biển.
1. Cơng thức tính độ mặn
Trong nước biển thì tỉ lệ về hàm lượng của các ion là ổn định. Vì vậy, chỉ cần đo chính xác hàm lượng của một loại ion nào đĩ thì cĩ thể suy ra hàm lượng của các ion khác và do vậy cĩ thể xác định độ mặn của nước biển.
Qua nhiều cơng trình đo đạc tỉ mỉ của nhiều nhà nghiên cứu về thành phần hĩa học của nước biển người ta đi đến kết luận là cĩ thể dựa vào hàn lượng ion Cl- cĩ trong nước biển
S = 0,034 + 1,8050.Cl
Với S là độ mặn của nước biển.
Hàm lượng Cl- cĩ nhiều nhất trong nước biển và cũng dê xác định nhất nên nĩ được sử dụng để tính độ mặn.
2. Nhận xét chung về độ mặn của nước biển
Trong nước biển, hàm lượng các ion gần như khơng đổi nên độ mặn của nĩ cũng hầu như khơng thay đổi.
Tuy nhiên độ mặn của các đại dương cũng cĩ dao động. Sự dao động này phụ thuộc vào quá trình cân bằng của sự bốc hơi và ngưng tụ của nước biển. Quá trình này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí địa lý, khí hậu, mùa…. Chẳng hạn ở biển vùng nhiệt đới cĩ độ mặn S = 35,7; ở cực Bắc và cực Nam S = 34,5.
Hoặc là ở phía Bắc Đại Tây Dương vào tháng 3 S = 36,7 nhưng vào tháng 12 thì S = 36. Độ mặn của nước biển cịn thay đổi theo độ sâu. Người ta nhận thấy rằng từ mặt của đại dương tới độ sâu khoảng 5.000 m độ mặn dao động trong khoảng từ 36,5 đến 34,9.
4.4. PHÂN LOẠI CÁC CHẤT TRONG NƯỚC TỰ NHIÊN
4.4.1. Các ion tan trong nước dạng vơ cơ
Vì nước tự nhiên là dung mơi tốt để hồ tan các chất nên trong đĩ tồn tại nhiều các ion (anion và cation). Như các ion kim loại: K+, Na+, Ca2+, Mg2+…. phi kim loại, các gốc axit sunfat (SO42-), clorua (Cl-), nitrat (NO3-)
Khối lượng phân tử gam (phân tử gam, mol) và khối lượng tương đương (đương lượng gam) của các ion chính trong nước được nêu trong bảng 4.5. Bảng này cĩ thể được sử dụng trong việc tính khối lượng, nồng độ các ion trong phân tích nước.
Thành phần nước biển tương đối đồng nhất. Trong khí đĩ nước sơng cĩ thành phần khơng đồng nhất giữa các lưu vực và giữa các vị trí trong từng lưu vực. Trong thực tế hàm lượng nguyên tố hố học trong nước sơng phân bố phụ thuộc vào đặc điểm khí hậu, địa chất, địa mạo và vị trí thủy vực.