Значение атмосферного массопереноса

Водорастворимых форм химических

Элементов

 

Поступившие в атмосферу химические соединения подвергаются глубокому преобразованию. Находясь в тропосфере и являясь ядрами конденсации, почвенные частицы испытывают неоднократное воздействие конденсирующейся воды и растворенных в ней хлор- и сульфат-ионов. При этом значительная часть рассеянных элементов переходит в состояние, способное к растворению.

Каждый литр атмосферной воды при падении капель средней величины, проходя расстояние 1 км, омывает около 300 м³ воздуха, а при очень мелких каплях — значительно больший объем. При этом часть элементов, находящихся в аэрозолях, растворяется. Соотношение растворимых и нерастворимых форм рассеянных элементов в тропосфере очень изменчиво и, вероятно, зависит от многих факторов. Изучение этого соотношения привело исследователей к заключению о том, что в атмосферных осадках над континентами примерно 50 % всей массы микроэлементов находится в водорастворимом состоянии, а 50 % — в нерастворимых формах (Миклишанский А.3. и др., 1978). Этот вывод подтверждают наблюдения за выпадением рассеянных элементов из атмосферы на поверхность суши. Не менее 50 % металлов поступает с атмосферными осадками в водорастворимой форме (Жигаловская Т.Н. и др., 1974). Поведение каждого элемента индивидуализировано: медь преимущественно поступает в водорастворимой форме (80 % от всей массы), а для свинца более типичны нерастворимые формы (60 % и более).

Представление о массообмене химических элементов между атмосферой, сушей и океаном можно получить путем установления баланса масс растворимых веществ, мигрирующих с атмосферными осадками и речными водами.

Воздушные массы переносят значительные количества не только воды, но и растворимых веществ. Среднюю минерализацию атмосферных осадков над океаном разные авторы определяют равной 10 — 20 мг/л. Приняв наиболее низкое значение минерализации (10 мг/л), можно предположить, что с поверхности океана в атмосферу переходит не менее 4,6×10⁹ т солей. Средняя минерализация атмосферных осадков над сушей равна 25 мг/л. Следовательно, с поверхности суши в атмосферу поступает и затем выпадает с атмосферными осадками 1,73×10⁶ т солей. Помимо указанных масс известно, что некоторое количество солей выпадает из атмосферы в виде так называемых сухих осаждений, что приблизительно составляет 20 % от массы солей, растворенных в атмосферных осадках. С учетом сухих осаждений с поверхности Мировой суши ежегодно поступает в атмосферу (1,73 + 0,35)×10⁹ т солей, а с поверхности океана — (4,6 + 0,92)×10⁹ т. Масса солей, принимающих участие в круговороте воды в бессточных областях суши, равна (с учетом 20 % сухих осаждений) 0,23×10⁹ т.

Количество солей, переносимых с Мирового океана на сушу, учитывая сухие осаждения, составляет не менее 0,53×10⁹ т/год. Воздушный перенос морских солей распространяется преимущественно на дренируемую реками часть суши и частично компенсирует вынос речными водами растворимых соединений с этой территории.

Вынос минеральных солей речным стоком со всей суши (за исключением ледников Антарктиды и Гренландии), исходя из средней минерализации речных вод по Д.А.Ливингстону (1963), составляет 4,9×10⁹ т. Следовательно, примерно 10 % солей, выносимых с суши в океан с речным стоком, ежегодно возвращается обратно из океана на сушу через атмосферу. Глобальный кругооборот воды сопровождается циклическим движением крупных масс солей и химических элементов, выделенных в атмосферу биогеохимическими процессами.

Возвратная миграция крупных масс водорастворимых соединений не означает, что химические элементы, вынесенные в форме ионного стока в океан, возвращаются на сушу в тех же соотношениях. Состав речных вод глубоко трансформируется при поступлении в океан. По этой причине в океанических водах соотношение элементов иное, чем в растворимой части речных вод. Кроме того, при образовании океанических аэрозолей и переходе химических элементов из океана в атмосферу имеет место их фракционирование. Химический состав солей атмосферных осадков и солей морской воды также неодинаков.

Зная концентрацию химических элементов в осадках океанического происхождения и в континентальном стоке, можно определить, какую часть стока элементов составляет их возврат с океана на сушу (табл. 3.4).

Таблица 3.4