Распределение масс натрия и хлора в биосфере, 109 т

Резервуар	Натрий	Хлор
Живое вещество Мировой суши	3,00	5,00
Живое вещество Мирового океана	0,09	0,03
Органические остатки и гумус педосферы	0,50	0,50
Океан (растворенные ионы)	14740000,0	26500000,0
Осадочная оболочка земной коры	26700000,0	6500000,0
Гранитный слой земной коры	165500000,0	1700000,0

Освобождаясь из кристаллического вещества земной коры, натрий в форме хорошо растворимого катиона переносится с континентальным стоком в океан, в водах которого содержится 14,7×10¹⁵ т этого элемента.

Главный миграционный поток натрия в биосфере связан с водным стоком с суши, с которым ежегодно выносится 0,185×10⁹ т ионов этого элемента. Одновременно натрий выносится в составе твердого стока, находясь преимущественно в сорбированном состоянии. Принимая среднюю концентрацию натрия во взвесях речного стока равной 4,6 мг/л, можно оценить массу элемента, выносимую в составе взвесей, в 0,19×10⁹ т/год.

В цикле массообмена между поверхностью океана и тропосферой участвует около 1,3×10⁹ т/год водорастворимых форм натрия, между поверхностью суши и тропосферой — примерно 0,14×10⁹ т/год. С воздушными массами морского происхождения на сушу переносится более 0,1×10⁹ т/год растворимых форм натрия. В то же время с поверхности суши в океан выносится с ветровой пылью примерно 0,01×10⁹ т/год натрия в сорбированном состоянии.

Преобладание растворимого катиона Na⁺ в биосфере обусловливает присутствие больших масс натрия во всех типах природных вод, где он связан эквивалентными соотношениями с анионами Cl^-, [SO₄]^2- и отчасти с [НСО₃]^-1. В педосфере натрий играет важную роль в процессах катионного обмена. Высокое содержание натрия в поглощенном комплексе почв способствует диспергации почвенных агрегатов и образованию солонцов. Натрий принимает активное участие в засолении почв, где он образует соли с С1_- и [SO₄]^2-. Масса натрия в педосфере пока не определена количественно. Несмотря на активное участие в континентальном гало-генезе, значительная аккумуляция натрия в океане характеризует его как типичный талассофильный элемент.

В организмах соли натрия (главным образом хлориды) имеют важное значение. Хлорид натрия является обязательным компонентом жидких тканей животных (плазмы, крови, лимфы) и клеточного сока растений, играет важную роль в поддержании кислотно-щелочного равновесия, регулирует осмотическое давление и влияет на содержание воды в тканях. В силу важной физиологической роли хлорид натрия в большом количестве поглощается растительными и особенно животными организмами, его недостаток вызывает тяжелые заболевания.

Авторы расходятся в оценке средней концентрации натрия в живом веществе. По данным X. Боуэна, средняя концентрация натрия в биомассе растительности Мировой суши около 0,12% массы сухого вещества. Исходя из этого значения, можно считать, что в биомассе суши содержится 3×10⁹ т натрия. Концентрация в живом веществе океана значительно выше — 3,3 % массы сухого вещества, но общее количество натрия, связанное в океанической биомассе, на два порядка меньше, чем в наземной.

В структуре глобального биологического круговорота натрия ярко проявляется его талассофильность. Живое вещество Земли на протяжении года пропускает через себя около 4,6×10⁹ т натрия, причем на суше в биологический круговорот вовлекается 0,2×10⁹ т, а в океане почти в 20 раз больше.

Из растительных остатков соли натрия легко выщелачиваются, поэтому концентрация натрия в неживом органическом веществе и гумусе педосферы невелика — около 0,01 %, а масса близка к (0,2 — 0,3)×10⁹ т. Натрий активно сорбируется осадками морей, поэтому в осадочной оболочке содержится большая масса этого элемента.

Глобальный цикл хлора. Этот цикл имеет много общего с циклом натрия. Хлор — типичный талассофильный элемент. Его распределение в биосфере характеризуется ясно выраженной аккумуляцией в воде Мирового океана, где в форме растворенных ионов С1~ содержится преобладающая часть массы элемента (см. табл. 6.1). Содержание хлора в гранитном слое земной коры составляет 0,021 %, масса — 1,7×10¹⁵ т. В осадочной оболочке концентрация хлора в 10 раз выше — 0,27 %, а масса равна 6,5×10¹⁵ т (Ронов А. Б., Ярошевский А.А., 1976).

Подобно натрию, среди форм нахождения хлора в биосфере доминируют хорошо растворимые ионы С1~. Они определяют основные черты глобального цикла массообмена элемента, среди которых главная — исключительно высокая способность к водной миграции. Значительные массы хлора, так же как и натрия, многие миллионы лет мигрируют с поверхности суши в океан. Вторая особенность глобального геохимического цикла хлора, выраженная еще сильнее, чем в цикле натрия, — активная миграция в атмосфере в составе аэрозолей и возврат значительной массы элемента на сушу. На протяжении года из океана в атмосферу поступает 2,4×10⁹т (с учетом сухих осаждений), а возвращается с осадками и в форме сухих осаждений 2,2×10⁹ т. Разница в 0,2×10⁹ т переносится с воздушными массами на сушу и там выпадает. Таким образом, значительная масса С1^- циркулирует в системе суша — океан — суша. В химической метеорологии хлор называют циклическим элементом (табл. 6.2).

В аридных регионах, особенно в пределах бессточных территорий, хлор вместе с натрием и другими галогенными элементами аккумулируется в педосфере и замкнутых водоемах.

Хлор имеет важное физиологическое значение и содержится в живых организмах в виде соляной кислоты, ее солей, среди которых наиболее распространен хлорид натрия, а также разнообразных хлорорганических соединений. Средняя концентрация хлора в массе живого вещества суши равна 0,2 % (сухая масса), в фито-массе океана значительно выше — около 1 % (Боуэн X., 1966). Можно считать, что в живом веществе суши находится 5×10⁹ т, в биомассе фитосинтетиков океана — 0,17×10⁹ т хлора. Концентрация рассматриваемого элемента в неживом органическом веществе педосферы и гумусе равна примерно 0,01 %, следовательно, масса хлора составляет около 0,5×10⁹ т.

Таблица 6.2

Дата добавления: 2014-11-20