- •1. Основные параметры состояния морской водной среды
- •1.1. Гидрофизические параметры и их производные
- •1.1.1. Температура
- •1.1.2. Давление
- •1.1.3. Солёность
- •1.1.4. Электропроводность морской воды
- •1.1.5. Плотность. Удельный объем. Уравнение состояния
- •1.1.6. Скорость звука
- •1.1.7. Температура замерзания
- •1.2. Физико-химические параметры морской водной среды
- •1.2.1. Солёность ??
- •1.2.2. Растворенный кислород
- •1.2.3. Водородный показатель - рН
- •1.2.4. Окислительно-восстановительный потенциал (redox) и микроэлементы
- •1.2.5. Биогенные вещества
- •1.2.6. Освещенность
- •1.2.7. Мутность
- •1.2.8. Флюоресценция хлорофилла
1.2.3. Водородный показатель - рН
Величина водородного показателя среды, в данном случае рН воды, - один из важнейших показателей качества вод, который имеет большое значение для биологических и химических процессов, происходящих в природных водах.
Водородный показатель рН – это обратный десятичный логарифм концентрации в воде водородных ионов:
pH = - lg[H+]. (1.23)
В чистой, полностью нейтральной воде концентрации ионов водорода [H+] и гидроксид-ионов [ОH-] одинаково и составляет 10-7. Это соответствует рН = 7, если рН>7, то вода имеет щелочную среду, если рН<7, то кислую.
Значение pH морской воды зависит от ее солевого состава, содержания растворенных газов и органических соединений. Оно регулируется углекислотно-карбонатной системой, которая является наиболее сильным буфером морских вод и изменяется в открытом море в сравнительно узком диапазоне 7,7 - 8,6. Однако даже небольшие изменения pH имеют громадное значение для процессов, происходящих в толще морской воды (например, рыба может жить только в узком диапазоне рН в пределах 6 – 9). Величина концентрации ионов водорода в воде влияет на процессы превращения различных форм биогенных элементов, изменяет токсичность загрязняющих веществ. От величины рН зависит развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов, а также агрессивное действие воды на металлы и бетон.
Для определения pH в пробах морской воды используют pH-метры, которые позволяют измерять этот параметр в широком диапазоне с точностью до 0,003 единиц pH. В приборах используется электрометрический метод определения pH, основанный на измерении потенциала элемента, состоящего из двух электродов: индикаторного (стеклянного) и сравнительного (хлорсеребряного или каломельного).
Аналогичные элементы применяются в зондирующих и бортовых гидрологических комплексах. Однако при измерении рН в натурных условиях проявляется влияние температуры на значения этого параметра. Эффект обусловлен различной диссоциацией ионов водорода (H+).
1.2.4. Окислительно-восстановительный потенциал (redox) и микроэлементы
Окислительно-восстановительный (редокс) потенциал (Eh) природных водных систем, являющийся основным показателем химических условий, служит показателем окислительных или восстановительных условий среды и тесно связан с биологическими процессами. Изучение редокс-потенциала позволяет выявить природные среды, в которых возможно существование химических элементов с переменной валентностью в определенно форме, а также выделить условия, при которых возможна миграция металлов.
Очень большое значение для биологических процессов имеют некоторые микроэлементы, растворенные в воде. Они либо необходимы для роста и развития (например, железо и цинк), либо обладают токсическими свойствами (например, кадмий и ртуть). В то же время важна информация об их концентрации, так как некоторые необходимые для жизни элементы при определенной концентрации могут становиться токсичными. Кроме того, микроэлементы могут служить хорошими трассерами движения водных масс.