3. Zasolenie i stałość składu wody morskiej

Question 1

Jak zmienia się całkowita ilość wody w hydrosferze?

Answer 1

W bardzo niewielkim stopniu - jest praktycznie stała.

Question 2

Jakie są źródła dopływu wody do hydrosfery?

Answer 2

Naturalne procesy:
1. Synteza wody z gazowego O₂ i H₂
2. Wydzielanie wód juwenilnych z magmy i skał

Question 3

W wyniku czego następuje ubytek wody z hydrosfery?

Answer 3

1. Fotodysocjacja w górnych warstwach atmosfery
2. Chemiczne wiązanie wody w skałach
3. Działalność człowieka

Question 4

Czym jest woda juwenilna?

Answer 4

“Nowa” woda, która pochodzi z wnętrza Ziemi i nie pojawiła się wcześniej na jej powierzchni, ani nie krążyła w atmosferze.

Stanowi fazę wodną z minerałami, które zostały rozpuszczone przez magmę głęboko w skorupie ziemskiej.

Oddziela się od stopów w procesie ich krzepnięcia i powstawania skał magmowych.

Wydziela się w wyniku metamorfizmu skał w głębokich strefach skorupy ziemskiej w skutek zwiększającego się ciśnienia i temperatury.

Question 5

Jakie są źródła jonów soli w oceanie?

Answer 5

1. Większość soli rozpuszczonych w wodzie morskiej pochodzi z lądu
2. Kominy hydrotermalne
3. Podwodne erupcje wulkanów

Question 6

Jak sole z lądu trafiają do oceanu i co się z nimi dzieje?

Answer 6

• woda deszczowa jest słabo kwaśna -> powoduje wietrzenie skał
• uwolnione substancje przenoszone są do rzek, trafiających do oceanu
• część soli wykorzystywana jest przez organizmy, a inne (np. Cl-) nie są usuwane - ich stężenia wzrastają z czasem.

Question 7

Jakie substancje mineralne występują w roztworach hydrotermalnych?

Answer 7

1. Juwenilne magmowe (Fe, Mn, Ti, V, Cr, Ni, Cu, Pt),
2. Asymilacyjne magmowe (Sn, W, Be, Li, Nb, Ta),
3. Filtracyjne pozamagmowe (Si, Ca, Mg, K, Cl…Fe, Mn).

Question 8

Wymień źródła soli w oceanie:

Answer 8

1. Sucha i mokra depozycja aerozoli
2. Wietrzenie + dopływ eoliczny
3. Resuspensja osadów
4. Aktywność hydrotermalna
5. Wymiana gazowa
6. Wymiana wód porowych

Question 9

Wymień straty soli w oceanie:

Answer 9

1. Aerozole morskie
2. Depozycja osadów
3. Wychwytywanie soli przez organizmy wodne
4. Aktywność hydrotermalna
5. Wymiana gazowa
6. Wymiana wód porowych

Question 10

Skały magmowe jako źródło soli:

Answer 10

Źródło większości kationów i krzemianów rozpuszczonych w rzekach i oceanach. Zbudowane z krzemianów i glinokrzemianów - skalenie, miki, kwarc.

Question 11

Minerały ilaste jako źródło soli w oceanie:

Answer 11

Powstają w wyniku wietrzenia skał magmowych. Główny składnik drobnoziarnistej frakcji w mułach i iłach. Zawierają mniej kationów w porównaniu do skał magmowych. Np. kaolinit, illit.

Question 12

Minerały autigeniczne jako źródło soli w oceanach:

Answer 12

Wytrącają się z roztworów na powierzchni Ziemi i tworzą skały osadowe: ewaporaty. Np. halit, piryt.

Question 13

Co to wietrzenie?

Answer 13

Mechaniczny rozpad i rozkład chemiczny (woda, CO2, tlen) skał pod wpływem działania energii słonecznej, powietrza, wody i organizmów. Zachodzi na powierzchni Ziemi i w jej wierzchniej warstwie (kilka-kilkadziesiąt m).

Question 14

Od czego zależy intensywność wietrzenia?

Answer 14

• warunki klimatyczne, gł. wysokość, zmiany T, wilgotność
• topografia
• rodzaj i odporność podlegającej wietrzeniu skały
• występowanie organizmów

Question 15

Jakie są główne reakcje wietrzenia?

Answer 15

1. Reakcja CO₂ z CaCO₃
2. Reakcja CO₂ z glinokrzemianami
3. Utlenianie zredukowanych związków (np. pirytu)

Question 16

Na czym polega wietrzenie skał osadowych?

Answer 16

Reakcja CO₂ z CaCO₃
-> Jony H⁺ rozpuszczają węglan wapnia
-> Wietrzenie węglanów jest głównym źródłem jonów Ca²⁺ i 2HCO₃^-

Question 17

Na czym polega wietrzenie skał magmowych?

Answer 17

Reakcja CO₂ z glinokrzemianami
-> Główne źródło kationów K⁺ i Mg²⁺
-> Prowadzi do zużycia CO₂

Question 18

Jaki jest całościowy efekt wietrzenia?

Answer 18

Wzrost w wodzie rzecznej stężenia kationów, rozpuszczonej krzemionki i alkaliczności i usunięcie z niej O2 i CO2. Dopływ rzeczny jonów głównych jest największym ich źródłem w morzu.

Question 19

Czy skład chemiczny rzek jest stały?

Answer 19

Nie, jest on przestrzennie i czasowo zmienny!

Question 20

Co to stężenie molowe?

Answer 20

Molowość = ilość moli substancji w 1 L roztworu.

Question 21

Co to molalność?

Answer 21

Ilość moli substancji na 1 kg roztworu (stosowane np. dla zasadowości).

Question 22

Co to stężenie masowe?

Answer 22

Procent wagowy = liczba g substancji na 100 g, używany dla ciał stałych (np. osady).

Question 23

Co to zasolenie?

Answer 23

Liczba gram rozpuszczonych nieorganicznych soli w 1kg wody morskiej [‰, g/kg, PSU]. Średnie zasolenie wody morskiej wynosi 35 PSU.

Question 24

Na jakie właściwości wody morskiej wpływa jej zasolenie?

Answer 24

1. Temperatura zamarzania (obniżona z 0 st. do -1.8 st. C)
2. Gęstość wody (wraz z T)
3. Siła jonowa
4. Formowanie kompleksów z innymi jonami
5. Trudności w analizie stężenia substancji

Question 25

Jaki wpływ na ocean mają różnice w zasoleniu?

Answer 25

Napędzają cyrkulację termohalinową.

Question 26

Wymień 4 właściwości koligatywne wody morskiej:

Answer 26

koligatywny = zależny od zbiorowości 1. Obniżona (w stos. do wody słodkiej) T zamarzania (do ok. -2 st. C) 2. Podwyższona T wrzenia 3. Obniżona prężność pary nasyconej 4. Zwiększone ciśnienie osmotyczne

Question 27

Od czego zależą właściwości koligatywne?

Answer 27

Wyłącznie od ilości, a nie od rodzaju substancji rozpuszczonej w wodzie.

Question 28

Podaj definicję zasolenia wg. Knudsena:

Answer 28

Masa soli nieorganizcznych wyrażona w g/kg wody morskiej, w której wszystkie halogenki podstawiono równoważną ilością chlorków, węglany zamieniono w tlenki, a pozostałość wysuszono do stałej masy w T = 480 st. C.

Question 29

Podaj związek między zasoleniem a równowartością chlorkową:

Answer 29

Sal [‰] = 1.805 Cl ‰ + 0.030 Dla mórz śródlądowych z dużym dopływem rzecznym: Sal [‰] = 1.805 Cl ‰ + 0.082 Wg. UNESCO: Sal [‰] = 1.80655 Cl ‰

Question 30

Jaki jest standard wyznaczania zasolenia od 1978 r?

Answer 30

Zasolenie w skali praktycznej (S PSU), na podstawie zmierzonego przewodnictwa. K15 = przewodnictwo el. próbki wody morskiej/przewodnictwo el. wzorca KCl

Question 31

Na czym polega zasolenie absolutne?

Answer 31

Zasolenie w skali absolutnej (SA) określa ułamek masowy soli w wodzie morskiej, wyrażone w g/kg, uwzględnione w termodynamicznym równaniu wody morskiej. SA = 35.16504/35 * S PSU + delta SA Standard od 2010 r!

Question 32

Podaj wzór i znaczenie reguły Marceta:

Answer 32

Reguła Marceta - zasada stałych stosunków jonowych (1819 r) **k = A/S** Gdzie: k - wartość stała, różna dla każdego składnika A - stężenie jednego z głównych składników zasolenia wody morskiej S - zasolenie **Jony główne - składniki wody morskiej występują w stałych proporcjach w stosunku do innych i do ogólnej zawartości soli w wodzie morskiej.**

Question 33

Dlaczego bez względu na to, jak zmienia się zasolenie w toni wodnej, stosunki między głównymi jonami są praktycznie stałe?

Answer 33

Ponieważ szybkość mieszania wód jest znacznie większa niż tempo procesów chemicznych, w wyniku których dochodzi do usunięcia lub wprowadzenia jonów głównych.

Question 34

Podaj jony główne wody morskiej:

Answer 34

Jony konserwatywne/zachowawcze: Cl^-, SO₄^2-, HCO₃^-, Na⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, K⁺

Question 35

Jakie są cechy składników konserwatywnych?

Answer 35

1. Występują w wodzie morskiej w dużych stężeniach. 2. Decydują o właściwościach fizycznych, termodynamicznych, elektrochemicznych, optycznych i akustycznych wody morskiej. 3. Ich stężenia i wzajemne proporcje **nie ulegają zmianom okresowym związanym z cyklem biologicznym**. 4. Ich stężenie i forma występowania zależą wyłącznie od procesów geochemicznych i hydrodynamicznych.

Question 36

Gdzie występują odstępstwa od prawa stałości składu?

Answer 36

W rejonach, gdzie źródło wody ma inny skład jonowy lub reakcje chemiczne zmieniają proporcje między jonami; - estuaria i morza zamknięte -> więcej HCO₃^- i Ca²⁺ - solanki -> usuwanie Ca, Na, siarczanów, chlorków - wody beztlenowe - kominy hydrotermalne -> mniej Mg i zasadowości, więcej Si

Question 37

Wymień najważniejsze i poboczne procesy fizyczne zmieniające zasolenie wody morskiej:

Answer 37

Najważniejsze: 1. Parowanie 2. Opady atmosferyczne 3. Turbulentne mieszanie (fale, prądy) między masami wody o różnym zasoleniu Poboczne: - molekularna dyfuzja jonów - zamarzanie/rozmarzanie lodu morskiego - topienie się lodu (lodowce, góry lodowe)

Question 38

Opisz wpływ opadów i parowania na zasolenie w wymiarze przestrzennym:

Answer 38

Niższe zasolenie występuje na równiku (33 PSU) oraz na dużych szerokościach geograficznych powyżej 40 stopnia N i S (ok. 35 PSU), ze względu na intensywne opady. Wyższe (do 37.5 PSU) zasolenie występuje między 20 - 30 stopni N i S, ze względu na zwrotnikową przewagę parowania nad opadami.

Question 39

Podaj wzór na prawo Ficka i powiedz, co oznacza:

Answer 39

F = -Dc d[C]/dz Gdzie: d[C]/dz - gradient koncentracji -Dc - współczynnik dyfuzji Przewiduje, jak dyfuzja powoduje zmianę stężenia lokalnie w czasie.

Question 40

Opisz pionowy gradient zasolenia:

Answer 40

- Na dużych szerokościach geograficznych zasolenie rośnie wraz z głębokością. - Na średnich zasolenie spada głębokością. - Poniżej 1000 m zasolenie zmienia się w niewielkim zakresie, niezależnie od szerokości geograficznej.

Question 41

Opisz warstwowość otwartych wód oceanów:

Answer 41

1) Powierzchniowa, wymieszana warstwa ciepłej wody 2) Piknoklina - szybki spadek T i wzrost zasolenia -> wzrost gęstości 3) Głębinowe, zimne wody Na dużych szerokościach geograficznych występuje tylko 1 warstwa wody!!

Question 42

Czym są wody słonawe?

Answer 42

Brakiczne = wody, w których zasolenie jest większe niż wód słodkowodnych, ale mniejsze niż wód otwartego oceanu. Powstają w wyniku mieszania tych dwóch typów wód w np. estuariach. Zawierają 0.5-30 g soli/kg wody.

Question 43

Jakie są rodzaje wlewów wód oceanicznych do Bałtyku?

Answer 43

1. BAROTROPOWE = wynikające z różnicy w poziomie wód między Kattegatem a Bałtykiem Wschodnim - typowe dla zimy. 2. BAROKLINOWE = wymuszone różnicą gęstości wód bałtyckich i Morza Północnego.