Газы, растворенные в морской воде
Кислород в океане
Растворенный в морской воде кислород заимствуется из
атмосферы на контакте воды с воздухом. Он образуется также при фотосинтезе
морских растений. С другой стороны, кислород потребляется при дыхании живых
организмов и при окислении различных веществ моря, главным образом
органического детрита.
Растворимость кислорода в морской воде зависит от
температуры и солености; эта зависимость может быть выражена формулой Якобсона:
V (O2) = 10, 062-0, 2822-0, 006144t2-0, 000061t3-Cl
(0, 1073-0, 003586t+0, 000055t2),
Где V (O2) - растворимость кислорода в 1 см3 на 1 л
морской воды при нормальных температуре и давлении в условиях равновесия воды и
воздуха при нормальном давлении; Cl- хлорность; t - температура воды, оС.
Интересно, что во всех океанах существует слой с
минимальным содержанием кислорода, глубина которого меняется в зависимости от
географии.
Однако Ричардс и Редфилд [1955] указывают, что слои с
минимальным содержанием кислорода в океане наиболее часто приурочены к
поверхности одной и той же плотности - ?t = 27, 2 / 27, 3.
Свердруп [1938] рассмотрел возможные причины
равновесия между динамическим притоком и биохимическим потреблением в слое минимального
содержания кислорода. Считал что, существование слоя с минимальным содержанием
кислорода обусловлено главным образом биохимическим расходом кислорода и
характером распределения в море органического вещества и сделал заключение, что
важной причиной минимума кислородного содержания является существование в
океане горизонта перерыва.
Рейкстро [1947] определял скорости расхода кислорода в
пробах воды, отобранных на поверхности, в слое с минимальным содержанием
кислорода и в глубоководном слое. При этом начальная температура проб в течение
длительного времени поддерживалась постоянной. Он установил, что расход
кислорода за два года в воде слоя с минимальным содержанием, равно как и в воде
глубоководного слоя, весьма незначителен. С другой стороны, поверхностная вода
после небольшого выдерживания приобрела ту же концентрацию кислорода, что и
пробы воды из слоя с минимальным содержанием кислорода. Рейкстро высказал
предположение, что органическое вещество в вертикальной колонне воды, по
крайней мере до слоя с минимальным содержанием кислорода, поступает с ее
собственной площади поверхности и этим объясняется дефицит кислорода.
Мияки и Сарухаши [1956] исследовав причины
вертикальной миграции в море растворенного кислорода, пришли к выводы, что
дефицит кислорода тесно связан с увеличением содержания в морской воде
углекислоты и с локально протекающим окислительным разложением органического
вещества.
Первое исследование изотопного состава растворенного в
морской воде воздушного кислорода было проведено Рейкстро, Раддом и Доулом.
Результаты масс-спектрометрических определений
показали, что между величиной отношения О18/О16 и количеством кислорода,
растворенного в морской воде на разной глубине, существует значительное
расхождение отрицательного знака. Использовав в качестве стандарта отношение
О18/О16 в воздухе (0, 2039%), удалось установить, что разница между процентным
содержанием О18 и таковым воздуха с глубиной постепенно возрастает, достигая
максимума в +0, 006% в слое с минимальным содержанием кислорода,
располагающемся на глубине около 700 м. После прохождения слоя с минимальным
содержанием кислорода ? снова уменьшается, падая на глубине 2870 м примерно до
+0, 001%. Доул [1952] установил, что кислород, освобождающийся при фотосинтезе,
имеет более низкую величину отношения О18/О16, чем атмосферный кислород; по его
данным, фактор фракционирования равен 0, 983. Это должно приводить к уменьшению
относительного количества О18 в растворенном в морской воде кислороде, так как
этот кислород частично производится фитопланктоном.
С другой стороны, кислород в морской воде поглощается
при дыхании живых организмов, при бактериальных процессах, при окислении
органического детрита и т. д.; при этом легкий изотоп кислорода поглощается
избирательно. Вследствие этого следует ожидать, что находящийся в воде
остаточный кислород по сравнению с воздухом должен быть относительно обогащен
О18. По данным определений Доула [1954], фактор фракционирования изотопов
кислорода при процессах поглощения кислорода, растворенного в морской воде,
равен 0, 991. Необходимо отметить, что азот в газе, растворенном в воде океана,
так же как и атмосферный азот, имеет нормальный изотопный состав.
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы
материалы с сайта http://www.o8ode.ru/