Предмет и задачи гидрохимии моря

По определению выдающегося советского гидрохимика Олега Александровича Алекина, гидрохимией называется наука, изучающая химический состав природных вод (гидросферы), а также его изменения во времени и пространстве в зависимости от химических, физических и биологи­ческих процессов. Современная гидрохимия рассматривает влияние на состав природных вод не только указанных естественных процессов, но и антропогенных факторов, включая загрязнение, значение которых с каждым годом возрастает. Более точное опре­деление может быть дано в следующем виде:

Гидрохимия - наука, изучающая химический состав природных вод, а также закономерности его изменения под влиянием естественных (химиче­ских, физических и биологических) и антропогенных факторов и процессов.

Гидрохимия имеет большое значение для развития ряда смежных наук: минералогии, почвоведения, гидрогеологии, гидробиологии и др.

Теоретическое и практическое значение гидрохимии очень ве­лико. По своим физическим, химическим и биологическим свойст­вам вода занимает исключительное положение в природе. Все явле­ния в литосфере, биосфере и атмосфере совершаются с участием воды. С различных позиций воду изучают специалисты разнообраз­ного профиля — физики, химики, гидрохимики, гидрологи, гидрогеологи, биохимики и др. Теоретическое значение гид­рохимии заключается также в изучении круговорота веществ в природе, в выяснении роли некоторых растворенных в подземных водах компонентов, в образовании полезных ископаемых.

Знание химического состава воды (определяющего её качество) необходимо для таких областей практической деятельности, как водоснабжение, рыбное хозяйство и других. Изучение химического состава воды важно для оценки экологического состояния водоемов, предотвращения или снижения антропогенного загрязнения водоемов.

История гидрохимии. Гидрохимия как наука сформировалась несколько десятилетий назад, но корни ее уходят в глубокую древность. Впервые натурфи­лософские представления о воде возникли в Древней Греции. Фалес Милетский (624-543 гг. до н. э.) считал, что все вещества возник­ли из воды и возвращаются в нее. По его мнению, все твердые ве­щества осаждаются из воды. Он первый обратил внимание на то, что вода является единственным соединением в природе, встре­чающимся в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газо­образном.

(Фалес - древнегреческий философ и математик, основатель милетской школы, с которой начинается история европейской науки. Традиционно считается основоположником греческой философии (и науки) — он неизменно открывал список «семи мудрецов», заложивших основы греческой культуры и государственности. Предсказал затмение, легенда об маслинах).

Большое внимание воде было уделено как одной из четырех основных стихий (огонь, воздух, вода и земля) в учениях Платона (427-347 гг. до н. э.) и Аристотеля (384-322 гг. до н.э.).

Честь открытия состава воды принадлежит Генри Кавендишу, который в 1784 г. установил, что при взрыве смеси водорода и кислорода на стенках сосуда конденсируется туман, представляющий собой обычную воду. (Генри Кавендиш (1731-1810) - британский физик и химик, родился в семье лорда и герцога Девоншира. Учился в Кембриджском университет, но не получил ученой степени, поскольку не видел смысла в академической карьере. Вел собственные научные исследования в уединении своего жилища).

В России начало изучения гидрохимии связано с работами М.В. Ломоносова и т. н. академическими экспедициями XVIII в. М. В. Ломоносова, которого можно по праву считать первым русским геохимиком и гидрохи­миком. В работе „О слоях земных" (1740—1750 гг.) jy соз­дал учение о природных водах как о сложном растворе, обязанном своими составом и происхождением окружающей среде, о переносе растворенных солей в процессе круговорота воды, о химическом составе воды как средстве распознавания недр. Исследования Ло­моносова значительно предвосхитили позднейшие открытия в об­ласти естественных наук.

В XX веке важнейший вклад в развитие гидрохимии внесли такие ученые Владимир Иванович Вернадский, Олег Александрович Алекин, Александр Павлович Виноградов.

Фундаментальный труд академика В.И. Вернадского „История природных вод" (1933—1936 гг.). В этой книге подчеркнута тесная связь формирования природных вод с историей земной коры и вы­сказан ряд идей о характере гидрохимических процессов, происходящих в разных геосферах.

Вернадский (1863-1945 гг.) - русский и советский ученый и общественный деятель. Академик Императорской академии наук. Создатель многих научных школ. В круг его интересов входили геология, радиогеология и биология, биогеохимия и философия. В 1905 г. участвовал в создании Конституционно-демократической (кадетской) партии и был членом ее ЦК, в 1917 г. состоял во Временном правительстве России. Сделал огромный вклад в геохимию и основал новую науку - биогеохимию - изучает химический состав живых организмов и геохимические процессы, протекающие в биосфере при участии живых организмов. Из философского наследия Вернадского наибольшую известность получило учение о ноосфере - сфера разума, сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития. Летом 1940 года по инициативе Вернадского начались исследования урана на получение ядерной энергии. Лауреат Сталинской премии.

Высказывание академика В.И. Вернадского о значе­нии воды „Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных, геологических процессов. Нет земного вещества - минерала, гор­ной породы, живого тела, которое ее бы не заключало. Все земное существо ею проникнуто и охвачено".

Важнейший вклад в развитие отечественной гидрохимии внесла работа, в том числе организаторская и преподавательская, Олега Александровича Алекина. На его учебниках „Общая гидрохимия" и „Основы гидрохимии" воспитывались многочисленные кадры ученых-гидрохимиков. О.А. Алекин (1908-1995 гг.) - российский учёный-гидрохимик, член-корреспондент АН СССР (с 1953) и член-корреспондент РАН (1991). Разработал гидрохимическую классификацию природных вод. В разные годы возглавлял Гидрохимический институт АН СССР и Институт озероведения АН СССР.

Значительный вклад в изучение химии океанов и морей был сделан Институтом геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского, который долгое время возглавлял крупный геохимик академик Александр Павлович Виноградов. Геохимические исследова­ния, ведущиеся этим институтом, охватывают все оболочки земной коры, в том числе гидросферу.

А.П. Виноградов (1895-1975 гг.) советский геохимик, являлся учеником и ближайшим сотрудником академика Вернадского. Исследования академика Виноградова простираются от биогеохимии до космохимии. Им изучены изменения химического состава организмов в связи с их эволюцией, особенно содержание в организмах редких и рассеянных элементов (микроэлементов). На основе изотопных исследований показал, что фотосинтетический кислород образуется из воды, а не из углекислого газа. В 1947 году организует и становится руководителем Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского АН СССР. Как ведущий специалист СССР в области аналитической химии был привлечён для работ по созданию атомного оружия и атомной промышленности. В 1949 года после испытания первой советской атомной бомбы присвоено звание Героя Социалистического Труда, в 1975 г. стал дважды Героем уже за вклад в организацию советской науки. В 1953 г. стал академиком АН СССР а с 1967 г. вице-президент АН СССР.

В современный период изучение химического состава воды ведется во многих научных институтах и высших учебных заведениях, в лабораториях предприятий промышленности, в санитарных и гигиенических учреждениях и инспекциях, в лабораториях системы водоснабжения. Особенно важны многолетние мониторинговые гидрохимические исследования, проводимые научными институтами на стандартных станциях в различных водоемах (морских, речных, озёрных). Такие многолетние мониторинговые гидрохимические исследования проводит, в частности, Гидрометслужбы, ряд научных институтов Академии наук и Государственного комитета по рыболовству.

На современном этапе развития Гидрохимия можно различать следующие её разделы:

1) Формирование химического состава природных вод. Этот раздел включает изучение воды как растворителя сложного комплекса минералов земной коры и исследование химических процессов, происходящих в воде при взаимодействии с породами, почвами, организмами и атмосферой. Рассматривается растворимость веществ, встречающихся в природе, их состояние в растворе, окислительно-восстановительные процессы и многие др. К этому разделу близкому геохимии, следует отнести общие вопросы круговорота веществ и вопросы миграции элементов в гидросфере.

2) Химический состав и гидрохимический режим природных вод, зависимость их изменений от физико-географических условий окружающей среды. Этот обширный раздел близко примыкает к гидрологии, и его частями являются химия материковых, химия моря, химия подземных и атмосферных вод.

Гидрохимия моря тесно связана с океанологией. Гидрохимия моря изучает солёность, содержание биогенных веществ и растворённых газов в морской воде в зависимости от гидродинамических, гидрометеорологических и гидробиологических факторов. Исследуется содержание и роль микроэлементов, круговорот и баланс органических веществ, процессы взаимодействия морской воды с речной и морскими донными осадками и пр.

3) Методика гидрохимических исследований. Этот раздел является специальным разделом аналитической химия, применительно к специфике анализа природных вод. В настоящее время в гидрохимии широко применяются методы спектроскопии, хроматографии, и др. физико-химические методы.