Газовая оболочка Земли
Не все элементы водного баланса хорошо изучены, поэтому в расчетах исследователей неизбежны некоторые отклонения. Однако порядки величин хорошо согласуются. Из данных табл. 3.4 и 3.5 следует, что значительная часть масс хлора и натрия, присутствующих в речном стоке, поступила с атмосферными осадками океанического происхождения. Совершенно иначе ведет себя кальций. Огромные массы этого элемента выносятся с речным стоком и прочно удерживаются в Мировом океане. Промежуточное положение занимают сульфатная сера, магний и калий. Их большая часть удерживается в океане, но 10 – 20% от масс, выносимых с речным стоком, вновь вовлекается в циклическую атмосферную миграцию между Океаном и континентами.
Таблица 5. Количество ионов морской воды, поступающих на сушу через атмосферу
Ион |
Средний состав атмосферных осадков над океаном |
Поступление из океана, млн т/год |
Вынос реками, млн т/год |
Доля ионов океанического происхождения в речном стоке, % | |
мг/л |
% | ||||
Na+ |
2,24 |
24,74 |
19,3 |
32,0 |
60,3 |
К+ |
0,12 |
1,33 |
1,0 |
4,6 |
21,7 |
Mg2+ |
0,33 |
3,66 |
2,8 |
18,4 |
15,2 |
Са2+ |
0,36 |
3,98 |
ЗД |
79,2 |
3,9 |
СГ |
4,00 |
44,19 |
34,4 |
41,1 |
83,7 |
SО42+ |
1,64 |
18,12 |
14,1 |
76,6 |
18,4 |
нсо,- |
0,36 |
3,98 |
ЗД |
254,1 |
1,2 |
Более сложное распределение масс водорастворимых форм тяжелых металлов и других рассеянных элементов. Данные о концентрации химических элементов в дождевой воде над континентами свидетельствует о большом разбросе значений (табл. 3.6). Поэтому расчеты и выводы разных авторов сильно расходятся.
Таблица 6. Диапазоны измеренных концентраций рассеянных металлов в дождевых осадках над континентами
Химический элемент |
Диапазон концентраций, мкг/л |
Химический элемент |
Диапазон концентраций, мкг/л |
Fe |
16,0–4020,0 |
Cd |
0,05–17,7 |
Ti |
3,0–220,0 |
V |
3,7–9,0 |
Zn |
10,0–260,0 |
Mn |
1,7–7,7 |
Br |
0,8–460,0 |
Ni |
1,0–7,2 |
Сг |
0,5–82,0 |
Co |
0,04–7,2 |
Pb |
0,3–53,0 |
Hg |
0,01–1,3 |
As |
0,2–31,0 |
Se |
0,2–0,9 |
Sb |
0,3–4,6 |
Циклические процессы массообмена между поверхностью суши и тропосферой, – с одной стороны, и поверхностью океана и тропосферой – с другой, связаны между собой. По нашим расчетам, суммарный захват дисперсных почвенных частиц с поверхности Мировой суши и поступление их в атмосферу составляет около 5,2×109 т/год. Из этого количества примерно 3,5×109 т возвращаются на поверхность суши, а (1,7–1,8)×109 т поступают в пределы акватории. В циркумконтинентальной зоне по периферии суши, примерно соответствующей зоне шельфа, среднее осаждение пыли равно 15 г/м2 в год. В открытой части океанов и над сушей, покрытой ледниками, среднее осаждение значительно меньше – 3 г/м2 в год. Соответственно в циркумконтинентальной зоне, занимающей около 10% от общей акватории Земли, выпадает (0,5–0,6)×109 т/год пыли, на поверхности открытой части океана и площади материковых ледников – около (1,1–1,2)×109 т/год. Одновременно с переносом пыли с суши выносятся десятки и сотни тысяч тонн цинка, свинца, меди и других тяжелых металлов,
С океана на сушу через тропосферу перемещается встречный поток тяжелых металлов. Метилизация и другие биогеохимические процессы, способствующие образованию летучих соединений металлов в гидроморфных ландшафтах суши, также широко распространены в поверхностном слое океана. Расчет баланса металлов в глобальной системе атмосфера – поверхность океана – донные осадки показал, что в донные осадки удаляется лишь часть тяжелых металлов, поступающих на поверхность океана с атмосферными осадками. Так как содержание металлов в воде океана не возрастает, можно заключить, что значительная часть поступающих из атмосферы металлов вновь возвращается в тропосферу. Механизм этого массообмена во многом еще не ясен, но несомненно важную роль в нем играют биологические процессы образования летучих органических соединений металлов, в первую очередь – метилизация. Можно предположить, что в течение года из океана в атмосферу поступают сотни тысяч тонн цинка, свинца, меди и других химических элементов, которые вновь возвращаются в океан с жидкими и твердыми атмосферными осадками.