Hải dương học đại cương - Chương 2: thành phần, các tính chất vật lý và hóa học của nước biển

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

178
lượt xem 54
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Năm 1780 Kavedish và Lavoize đã xác lập được rằng chất mà chúng ta gọi là nước, là một hợp chất hóa học đơn giản nhất và ổn định trong các điều kiện bình thường của hydro H và oxy O, cấu tạo từ hai nguyên tử H và một nguyên tử O, hay về tỉ lệ trọng lượng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hải dương học đại cương - Chương 2: thành phần, các tính chất vật lý và hóa học của nước biển

ng th i c xem nh m t tham s hóa h c và tham s v t lý. Trong ch ng này ch xét nh ng tính ch t v t lý c b n c a n c bi n. M t s tính ch t trong ó, c th là các tính ch t âm h c và quang h c, có giá tr khoa h c và th c ti n r t quan tr ng, s c xét các ch ng riêng. Ch ng 2 Thành ph n, các tính ch t v t lý và hóa h c c a 2.1. C u t o phân t c an c n c bi n Nh ã bi t, nhi u tính ch t v t lý và hóa h c c a n c t nhiên là do c u trúc phân t n c gây nên. c bi t, phân t n c không i x ng: ba N m 1780 Kavedish và Lavoize ã xác l p c r ng ch t mà chúng ta h t nhân làm thành m t tam giác cân v i hai h t nhân hy rô n m áy và g i là n c, là m t h p ch t hóa h c n gi n nh t và n nh trong các i u o m t h t nhân ôxy nh. Góc t i nh b ng 104 27’, còn chi u dài c nh, ki n bình th ng c a hy rô H và ôxy O, c u t o t hai nguyên t H và m t b ng 0,96 10 8 cm, có th ch p nh n làm bán kính c a phân t . Kh i l ng nguyên t O, hay v t l tr ng l ng - t 11,19 % hy rô và 88,81 % ôxy. c b ng 18,02 g và trong ó ch a 6,025 10 23 phân t . Do 1 phân t gam n d ng tinh khi t, n c là ch t l ng không màu, không có mùi và v . Trong t ó, kh i l ng trung bình m t phân t n c b ng kho ng 3 10 23 g. Vì m t nhiên, th c t không g p n c “tinh khi t”, vì do nh ng c thù c u t o phân n c tinh khi t b ng 1 g/cm3, th tích m t phân t s t ng ng v i t c a mình, n c có tính ch t hòa tan r t t t các h p ch t hóa h c và các 3 10 23 cm3. N u bi u di n các phân t n c d i d ng nh ng hình c u, thì ch t khí. Vì v y n c t nhiên luôn là m t dung d ch y u. bán kính c a chúng xét theo th tích trên s b ng 1,93 10 8 cm, t c nh h n Hàm l ng các ch t hòa tan trong n c c g i là mu i c a n c và c bi u th b ng g/kg hay ph n nghìn (%o). Theo hàm l ng các mu i, nhi u so v i kho ng cách bên trong phân t . i u này có ngh a r ng các ng i ta phân chia n c t nhiên thành b n nhóm: n c ng t ( mu i nh phân t H2O trong n c c “x p t” không g n l m. h n 1 %o), n c l (1-25 %o), n c m n (25-50 %o) và n c r t m n (n c Tùy thu c vào tr ng thái pha c a n c mà c u trúc phân t H2O s khác mu i) (h n 50 %o). Theo h th ng phân lo i này n c bi n thu c lo i n c nhau. Th t v y, h i n c ch y u c u t o t các phân t n c. Trong m n và ch có n c bi n ven b g n các c a sông l n m i là n c l . tr ng thái r n (b ng) c u t o n c tr nên có s p x p tr t t . Trong các tinh S hi n di n c a mu i trong n c bi n t o nên m i liên h l n nhau th b ng nh ng phân t n c làm thành m t h th ng l c giác v i các liên h gi a các tính ch t v t lý và hóa h c c a nó. N u nh các tính ch t v t lý c a hy rô b n v ng. C u trúc nh v y r t x p. N c tr ng thái l ng gi v trí n c c t (n c tinh khi t) ch ph thu c vào nhi t và áp su t, thì các tính trung gian gi a h i n c và b ng, trong ó v n b o t n các y u t c u trúc ch t v t lý c a n c bi n còn ch u nh h ng m nh c a mu i. Thí d , khung phân t “gi ng b ng”, còn các ch tr ng thì c làm y m t ph n mu i t ng kéo theo s t ng c a m t , nh t phân t , h s dãn n nhi t, b i các phân t n c. Vì v y “s x p t” các phân t trong n c l ng ã tc âm, áp su t th m th u, ch s khúc x và ng c l i, làm gi m nhi t dung riêng, nhi t óng b ng, nhi t mt c c i, áp su t h i n c g n ch t h n so v i b ng, và s nóng ch y c a b ng không làm gi m, mà bên trên m t bi n. mu i làm cho n c bi n có m t s tính ch t mà n c làm t ng m t n c m t cách “d th ng”. c t không có, nh d n i n, áp su t th m th u. Vì v y, mu i có th C u t o phân c c c a n c và i n tr ng xu t hi n trong n c gây 75 76
h p ch t ng v c a ôxy và hy rô. Các phân t n c tinh khi t 1H216O làm nên th m i n môi cao c a n c - m t i l ng cho bi t các l c t ng tác c a các i n tích khi chúng trong n c s gi m i bao nhiêu l n so v i thành kh i l ng chính c a n c, t ph n c a chúng b ng 99,73 % toàn th các l c t ng tác ó khi trong chân không. th m i n môi cao c a n c tích n c. Ph n th tích còn l i là c a các h p ch t phân t c a các ng v làm cho nó có kh n ng ion hóa cao, t c kh n ng phân tách các phân t c a c a hy rô và ôxy trong d ng các t h p khác nhau (b ng 2.1) c g i là nh ng ch t khác. i u này có ngh a r ng n c là m t ch t hòa tan m nh. “n c n ng”. M i phân t n c có m t i n tích d ng và hai i n tích âm có kh n ng B ng 2.2. So sánh các tính ch t v t lý c a n c th ng t o thành b n m i liên k t hy rô, t c m i liên k t c a m t nhân hy rô tích và n c n ng hy rô (D2O) i n d ng (proton) liên h hóa h c trong m t phân t , v i m t nguyên t ôxy tích i n âm thu c m t phân t khác. 2 16 Các tính ch t v t lý H2 O D2O N m 1929 Jack và Jonston phát hi n r ng ngoài các nguyên t ôxy v i t i 20oC, g/cm3 Mt 0,9982 1,1056 nguyên t l ng 16 còn có các nguyên t v i kh i l ng 17 và 18 (17O và o Nhi t mt l n n h t, C 4 11 18 O) - các ng v c a ôxy. Nh v y, trong t nhiên ôxy là h n h p các o Nhi t óng b ng, C 0 3,8 nguyên t khác nhau theo t l : 16O : 18O : 17O = 3 150 : 5 : 1. o Nhi t sôi, C 100 101,42 B ng 2.1. Các h p ph n c a n c (theo Ditrich) i n môi t i 20oC ( H ng s n v CGS) 82 80,5 nh t t i 20oC (puaz ) 0,01082 0,01420 Th tích Các phân t n c S c c ng b m t, yn/cm 72,75 67,8 % c a t ng th tích n c % c a th tích n c n ng T b ng 2.1 suy ra r ng trong n c n ng các h p ch t phân t 1H218O, 1 H2 16O 99,73 - g i là n c n ng ôxy, chi m áp o. Các h p ch t phân t 2H216O (D2O) g i 1 H2 18O 0,20 73,5 là n c n ng hy rô. 1 17 H2 O 0,04 14,7 Các tính ch t c a n c tinh khi t 1H216O và các h p ph n n c n ng r t 1 16 2 H2 OH 0,032 11,8 khác nhau. Nh ng tính ch t v t lý c a n c n ng hy rô D2O c nghiên 1 H2 18O2H 0,000 06 0,022 cu y nh t (b ng 2.2). M t D2O cao h n so v i H2O. Tuy nhiên, 1 17 2 H2 OH 0,000 01 0,003 nh ng khác bi t áng k nh t c nh n th y trong nhi t mt l n nh t 2 16 và nhi t óng b ng. H2 O 0,000 003 0,001 2 18 H2 O 0,000 000 006 0,000 002 2 H2 17O 0,000 000 001 0,000 000 3 2.2. Các tr ng thái t h p c a n c và s chuy n pha N m 1931 Berge và Bliqui phát hi n các ng v c a hy rô: 2H - deteri 3 Trong các i u ki n t nhiên n c c th y ba tr ng thái: r n (b ng và H - triti. Ngày nay c bi t n m ng v c a hy rô. S hi n di n c a và tuy t), l ng (n c th c s ) và d ng khí (h i n c). Nh ng tr ng thái này các ng v c a ôxy và hy rô d n t i ch n c là m t h n h p c a t t c các c a n c g i là nh ng tr ng thái t h p hay còn g i tu n t là các pha r n, 77 78
l ng và khí. N c là v t th v t lý duy nh t trên trái t cùng lúc t n t i trong ng cong nóng ch y. Khi ng cong BB O trên hình 2.1 có tên là ba tr ng thái t h p. chuy n qua ng cong này t trái sang ph i di n ra s tan b ng, còn t ph i ng cong OK g i là ng sang trái - t o b ng (s tinh th hóa n c). S bi n i tr ng thái t h p c a m t ch t g i là s bi n i (chuy n) pha. Trong tr ng h p chuy n pha, các tính ch t c a ch t (thí d m t ) cong t o h i. Khi chuy n qua ng cong này t trái sang ph i s th y s sôi bi n i m t cách t bi n. Chuy n pha i kèm v i tách ra hay h p th n ng ng cong AO g i là c a n c, còn t ph i sang trái - ng ng t h i n c. l ng, g i là nhi t l ng chuy n pha, hay n nhi t. Gra ien m, th ng ng cong th ng hoa. Khi chuy n qua ng cong này t trái sang ph i c th hi n d i d ng áp su t riêng ph n c a h i n c, là nhân t i u di n ra s b c h i b ng (th ng hoa), còn t ph i sang trái - ng ng t h i ch nh h ng và c ng c a các quá trình trao i m l ng. Thí d , n u t i n c thành pha r n (hóa r n). biên phân cách n c - không khí mà áp su t riêng ph n c a h i n c làm 0,01 oC, n c có th T i i m O , ng v i áp su t 610,6 Pa và nhi t bão hòa không gian t i áp su t khí quy n và nhi t m t n c v t t r i áp ng th i trong ba tr ng thái t h p. Vì v y i m này g i là i m r ba. su t riêng ph n c a h i n c trong không khí, thì di n ra s b c h i. N u Ngoài i m r ba có th th y hai i m c bi t n a. T i i m C , ng v i áp gra ien m h ng v phía ng c l i - ng ng t n c t không khí xu ng su t 1,013 10 5 Pa và nhi t 100 oC, n c sôi và t i i m K v i áp su t m t n c. 2,21 10 7 Pa và nhi t 374,2 oC h i n c chuy n sang tr ng thái l ng b ng Trong tr ng h p t ng quát, s bi n i n c t m t pha này sang pha khác là do s bi n i c a nhi t và áp su t. M i ph thu c c a tr ng thái cách nén. t h p c a n c vào hai tham s ã nêu c g i là bi u tr ng thái c a V y ta ã th y vai trò quy t nh c a nhi t trong s bi n i tr ng n c hay bi u pha (hình 2.1). thái t h p c a n c. Tuy nhiên, bi n thiên áp su t m c nh t nh c ng nh h ng t i các quá trình chuy n pha c a n c và hành vi c a các i m c bi t. i u này c bi t rõ v i nhi t óng b ng: trong d i bi n thiên áp su t t 610 n 1,013 10 5 Pa (1 atm) nhi t óng b ng h i suy gi m (t 0,01 n 0oC), sau ó khi t ng áp su t g n n 6 10 7 Pa (600 atm) nhi t này gi m t i 5 C và khi áp su t ti p t c t ng n 2,2 10 8 Pa (2200 atm) óng b ng gi m n 22 C . Khi áp su t r t l n s t o thành nh ng nhi t “bi n th ” c bi t c a b ng (II VIII) có nh ng tính ch t khác v i b ng bình th ng (I). 2.3. Các c tr ng v t lý c b n c a n c bi n Các tham s v t lý c b n quy t nh tr ng thái n c bi n là nhi t , áp su t th y t nh và m t . Nh ng n u nhi t và áp su t có th tr c ti p Hình 2.1. Bi u tr ng thái c a n c o c, thì m t không o c, mà là m t hàm s phi tuy n ph c t p c a 79 80
TA theo bi n thiên c a h id ng h c”. Trên hình 2.2 d n th hi u ch nh nhi t , áp su t và mu i. V phía mình, mu i c ng là m t c tr ng mu i S 35 %o . Trên hình v các gián ti p và ph thu c vào l ng ch t hòa tan trong n c. Trên th c t t t c in situ và áp su t t i nhi t ng các tính ch t nhi t h c, ng l c h c và nh ng tính ch t khác c a n c bi n sâu P (dba) li n ng v i quá trình nâng o n nhi t (l nh i) c a n c t b quy nh b i các tham s nêu trên và nh ng c i m c a c u t o phân t lên m t bi n, còn các ng g ch n i - h xu ng o n nhi t (nóng lên) t n c. m t bi n t i sâu P (dba). 2.3.1. Nhi t n c bách phân (oC) Nhi t trong h i d ng h c th ng c o b ng không nh h n 0,01oC. Trong m t s và sai s chu n xác nh nhi t tr ng h p, thí d trong các tính toán n ng l ng, ng i ta bi u th nhi t b ng n v c a thang nhi t tuy t i (nhi t ng l c h c) c a Kelvin và m c tính t không tuy t i, t c T K = T oC + 273,15. in situ (bi u di n b ng T ) và nhi t Ng i ta phân bi t nhi t th in situ (có ngh a là “t i ch ”) là nhi t v . Nhi t quan tr c ct i m t i m t ng ng c a bi n b ng d ng c o. Nhi t th v là nhi t c a m t h t n c t i i m quan tr c c qui o n nhi t v áp su t chu n (áp su t khí quy n), t c nhi t mà ta có th ã o c i m ó n u nh Hình 2.2. Hi u ch nh o n nhi t Tin situ không có các quá trình phi o n nhi t. ph thu c vào nhi t quan tr c Tin situ và áp su t th y t nh P Quá trình phi o n nhi t là s bi n i tr ng thái c a h nhi t ng l c h c di n ra trong khi có trao i nhi t v i môi tr ng xung quanh. Trong quá Ta d n thí d tính nh th này. Gi s t i sâu 9 000 dba, trình o n nhi t thì không có s trao i nhi t v i môi tr ng bên ngoài. K t Tin situ 3 C. Khi ó hi u ch nh TA khi nâng n c lên m t theo hình 2.3 qu là trong quá trình o n nhi t, n i n ng và cùng v i nó là nhi t ca 1,91 C. Bây gi , n u n 1,09 C, nhi t TA b ng th v b ng c n c bi n i không ch do công nén hay dãn n . Khi m t th tích n c h 0,61 C và Tin situ 2,52 C này chìm xu ng t i sâu 6 000 dba, ta có TA xu ng t i m t sâu nào ó, nó s b nén và h qu là n i n ng và nhi t (khi h xu ng, thang chia bên trái c dùng l y giá tr c a ). T ây c a nó t ng lên. th y r ng bi n i nhi t o n nhi t trong i d ng t ra r t áng k . H n Nhi t th v c xác nh b ng công th c sau: n a, nh các k t qu nghiên c u th c nghi m ã cho th y, phân b th ng Tin situ TA , ng c a nhi t các rãnh sâu c a i d ng Th gi i r t g n v i quá TA trong ó hi u ch nh o n nhi t, là m t hàm ph c t p c a nhi t , áp trình o n nhi t. làm thí d , trên hình 2.3 bi u di n phân b nhi t th c TA su t và mu i. Các tr s c a ã c l p b ng và d n trong “B ng và nhi t th v o c ngày 15-16/5/1930 rãnh sâu Min anao 81 82
dP g dz, (2.1) 9 o 40 N , 126 o 51 E, h 10 068 m). ( ng cong trên hình v ng v i trong ó g c, z gia t c r i t do, mt n kho ng cách theo 1,25o C . Vì bi n i nhi t o n nhi t v i sâu khi ng cong khá ng th ng ng v i chi u d ng h ng xu ng phía d i. Tích phân (2.1) trùng v i các i m nhi t quan tr c, i u này ch ng t v quá trình o n sâu h và ch p nh n áp su t trên m t theo ph ng th ng ng t m t t i nhi t bi n i nhi t rãnh Min anao. b ng áp su t khí quy n P0 , ta c công th c sau ây tính áp su t t i sâu h : h dz. (2.2) Ph P0 g 0 N u theo s li u quan tr c ta tính giá tr m t trung bình trong l p 0 h và l u ý r ng dao ng c a áp su t khí quy n nh so v i bi n thiên áp su t trong i d ng, thì P0 có th xem là không i, thí d có th b ng 0. Khi ó, t quan h (2.2) ta s có công th c n gi n c dùng trong th c t Ph P0 g h. (2.3) N u ta s d ng giá tr c tr n g c a m t n c bi n b ng 3 1,03 10 kg/m , t công th c (2.3) suy ra t ng 3 sâu lên 1 m t ng ng P : ng v i t ng áp su t lên m t l 3 1 10,094 10 3 N/m 2 10 4 Pa . 9,8 1,03 10 P (2.4) Hình 2.3. Phân b theo sâu c a các nhi t th c (1) và th v (2) Vi chính xác cho các m c ích th c t có th xem r ng trong i rãnh sâu Min anao (theo O.I. Mamaev) sâu 1 m t ng ng v i t ng áp su t lên 104 N/m2. d ng gia l ng Bjerkness ã ngh dùng 1 ba = 105 N/m2 làm n v o áp su t. Vì t ng Khái ni m nhi t th v c s d ng r ng rãi trong phép phân tích sâu lên 1 m t ng ng v i t ng áp su t lên kho ng 1 dba, nên n v thu n nhi t mu i các kh i n c, trong ng l c h c các dòng ch y và các chuyên bi u di n áp su t thành êxiba (104 N/m2) t các ti n h n s là êxiba. m c khác c a h i d ng h c. công th c (2.3) và (2.4) suy ra: 10 4 g h , Ph (2.5) 2.3.2. Áp su t th y t nh 2 3 trong ó g tính b ng m/s , tính b ng kg/m và h tính b ng m. Áp su t trong i d ng bi n thiên t m t atm trên m t n hàng tr m S t ng ng hình th c gi a sâu tính b ng mét và áp su t tính b ng atm các l p sâu. xác nh áp su t ng i ta s d ng ph ng trình th y êxiba (sai khác nh h n 2 %) c dùng trong th c ti n h i d ng h c, t nh h c trong ó có “B ng h i d ng h c”, thay th m t i l ng b ng m t i 83 84
l ng khác. Ngoài ra, nh m m c ích ó còn có th s d ng m t quan h tr ng l ng riêng l n h n n v m t chút. c cho i d ng chu n ( S 35%o, T 0 o C ) và v th c nghi m nh n Trong m t s tr ng h p trong h i d ng h c s d ng m t th v , d i d ng: c xác nh nh m t hàm c a nhi t th v và mu i z [1 (5,92 5,25 sin 2 ) 10 3 ]P 2,21 10 6 P 2 , ( , S) . Vì các giá tr c a m t n c các vùng i d ng bi n thiên t ng trong ó P c bi u di n b ng dba, z b ng m. Công th c này úng trong i ít, nên trong th c hành c t gi m s ch s bi u di n, ng i ta a ra ph m vi 500-10 000 dba. nh ng ký hi u: - D th ng m t (m t quy c): 2.3.3. M t n c bi n 1000 (kg/m3), (2.7) Nh ã b i t t v t lý h c , m t là kh i l ng c a nó ch a n c bi u di n b ng kg/m3. M t - D th ng m t th v : trong m t n v th tích. Trong h SI m t n c ng t (b ng 1000 kg/m3, hay 1 g/cm3), ó 1000 (kg/m3), n c bi n h i cao h n m t (2.8) là do mu i. Ngoài ra, m t ph thu c vào nhi t và áp su t. Liên h - D th ng tr ng l ng riêng (tr ng l ng riêng quy c): gi a m t n c bi n và các tham s quy t nh nó là liên h phi tuy n, và th m chí n nay ch a có m t công th c lí thuy t n gi n bi u di n. Vì 10 3 1. (2.9) T v y thông th ng m t c xác nh theo các công th c th c nghi m m thi t l p s ph thu c c a nó vào m t ho c m t s tham s . Nh ng công th c s 1,02813 t Thí d , tr s ng ng v i tr ng l ng riêng quy c ó c l p thành b ng và c in trong “B ng h i d ng h c”. Các tham s 28,13 . T liên h v i m t v t lý và c dùng trong h i d ng h c là th tích riêng Gi a d th ng m t và d th ng tr ng l ng riêng t n t i m t m i và tr ng l ng riêng. liên h xác nh. N u công th c (2.9) vi t l i d i d ng 1 Th tích riêng v là ,t c v il ng ngh ch ov im t . Th 10 3 , 3 m T m nguyên c a th tích riêng bi u di n b ng m /kg. D nhiên là các tr s th tích T 20 o C thì th bi u th c này vào công th c (2.7), ta c riêng c a n c bi n luôn h i nh h n 1,000. Thí d , t i nhi t mu i S 35 %o i l ng v 975,81 10 6 m3/kg. 3 10 1000) . và (2.10) ( m T m ng riêng s là t s m t c amun c ang xét trên Tr ng l T ng t , thay vì th tích riêng ng i ta s d ng th tích riêng quy c: mt c a m u tiêu chu n (n c tinh khi t t i m t cc i) m,t c 3 10 v 900 . vT (2.11) 75,81 . Th tích riêng quy 0,97581 t ng ng v i vT V y tr s v s . (2.6) m c in situ, t c t i nhi t , mu i và áp su t ang xét, c ký hi u b ng Do ó, tr ng l ng riêng là il ng không th nguyên. l nc a v pts . 85 86
tích riêng vT nh m t hàm c a ba bi n S , T và P nh sau: Trong tính toán th c t , thu n ti n h n c là tìm m t n c bi n thông qua th tích riêng quy c v pts . Nh m m c ích ó, có th s d ng vT vT vT dvT dS dT dP . (2.14) “B ng h i d ng h c”. Tr c h t nh m t b ng t ng ng, theo nhi t và S T P T, P S, P S,T mu i xác nh i l ng vT , sau ó tìm m t lo t các hi u ch nh tính t i Ta a ra m t s h s : - H s giãn n nhi t (giãn n th tích) khi áp nh h ng: riêng bi t c a áp su t , ng th i c a nhi t và áp su t , p tp su t và mu i không i: mu i và áp su t và hi u ch nh t ng c ng . K t qu ta có sp pts 1 vT , (2.15) . (2.12) v pts vT p tp sp pts vT T S, P ôi khi, thay vì các b ng xác nh th tích riêng quy c ng i ta - H s “nén” do mu i: T S, dùng nh ng th chuyên d ng, g i là nh ng bi u ó trong vT 1 ng ng tr vT tr ng các t a “nhi t - mu i” ng i ta v các , (2.16) vT S (hình 2.4). T, P - H s nén ng nhi t và ng mu i: 1 vT k . (2.17) vT P S,T Nh nh ng h s này ph ng trình tr ng thái (2.14) có th vi t l i nh sau: Hình 2.4. M t m ng c a toán T S vT 1 dvT dT dS kdP . (2.18) Bi u th c này là ph ng trình tr ng thái d i d ng vi phân. Nh v y mt n c trong i d ng ph thu c phi tuy n vào ba tham s : nhi t , mu i và áp su t. Do nh ng c i m c u t o phân t và nh ng tính ch t 2.4. Ph ng trình tr ng thái c a n c bi n d th ng c a n c, ph ng trình tr ng thái c a n c r t ph c t p và không th bi u di n c d i d ng gi i tích. Bi u th c liên h gi a các tham s tr ng thái: m t (hay th tích riêng), nhi t , mu i và áp su t - c g i là ph ng trình tr ng thái n nay ã có r t nhi u nh ng ph ng án khác nhau c a ph ng trình c a n c bi n. D i d ng t ng quát, ph ng trình tr ng thái có th vi t nh tr ng thái. T u th k 20 ph ng trình tr ng thái c s d ng ph bi n sau: nh t là ph ng trình tr ng thái c a Knudsen - Ekman. N m 1980 ã a ra f ( , S , T , P) 0 f (v T , S , T , P ) 0 . hay (2.13) m t ph ng trình tr ng thái chính xác h n, g i là ph ng trình tr ng thái qu c t , có d ng: Xu t phát t (2.13) có th l p bi u th c c a vi phân toàn ph n c a th 87 88
1 4,0899 10 3 T 7,6438 10 5 T 2 (8,24493 10 Liên quan t i s phân b c a m t trong ph ng th ng ng c a i W d ng, trong h i d ng h c ã a ra nh ng khái ni m nh i d ng ng 7 3 9 4 3 8,2467 10 T 5,3875 10 T ) S (5,72466 10 nh t, i d ng chính áp và i d ng tà áp. 4 6 2 3/2 4,8314 10 4 S 2 ), (2.19) 1,0227 10 T 1,6546 10 T S i d ng c coi là ng nh t n u m t n c không bi n i theo tính b ng kg/m3, chi u th ng ng t m t xu ng áy, t c ( z ) const . i d ng chính áp trong ó mt n c id ng trung bình tiêu W chu n, c dùng làm tiêu chu n c a n c tinh khi t và c xác nh nh là i d ng trong ó phân b th ng ng c a m t ch ph thu c vào áp su t th y t nh, t c ( z ) f ( P) . Cu i cùng, trong i d ng tà áp phân b sau: 6,793952 10 2 T 9,095290 10 3 T 2 999,842594 c amt ch u nh h ng c a t t c các tham s tr ng thái: nhi t , W mu i, áp su t, t c ( z ) F (T , S , P) . D nhiên, i d ng th c là i d ng 1,001685 10 4 T 3 1,120083 10 6 T 4 6,536332 10 9 T 5 . tà áp. Song trong m t s tr ng h p, ch y u liên quan t i xây d ng các mô Tuy nhiên khi gi i quy t nhi u bài toán th c t có th s d ng nh ng hình toán, nh ng khái ni m chính áp và ng nh t c s d ng nh là ph ng trình tr ng thái n gi n hóa. Ch ng h n, ph ng trình tr ng thái sau nh ng phép n gi n hóa h u ích và c n thi t i v i các quá trình c ây do O.I. Mamaev xu t có th cho c l ng khá chính xác m t : nghiên c u. 1) 10 3 0,0469T 2 28,152 0,0735T ( Do tính ch t phi tuy n c a m i ph thu c c a m t vào nhi t và T (0,802 0,002T )( S 35) . (2.20) mu i ã xu t hi n nh ng hi u ng phi tuy n trong các tính ch t c a n c bi n. Thí d , hi u ng m c (hay nén) khi hòa tr n. Ta xét hi u ng này Trong m t s tr ng h p, khi c phép ch c n c l ng g n úng n gi n sau ây. Gi s có hai kh i n c ng nh t A thông qua m t thí d v m t , thì ng i ta n gi n hóa ph ng trình tr ng thái b ng m i ph T A 30 oC, và L n m d i áp su t khí quy n tu n t v i nhi t thu c tuy n tính vào m t s nhân t . V i m c ích này, có th s d ng x p 1,5 oC và 35,36 %o, S L 27,38 %o (hình 2.5). TL mu i S A x Boussinesq [1 (T T0 )] , (2.21) Mt qui c ban u c a c hai kh i n c này b ng nhau 0 22,02 ). Kh i n c th nh t x p x t ng ng v i n c trong h i l u ( T trong ó b qua ph thu c c a m t vào mu i, hay ph ng trình tr ng G nstrim, kh i n c th hai t ng ng v i n c c a h i l u Labra o vùng thái tuy n tính d ng chúng g p nhau g n b Niuph nlan. N u nh hai th tích b ng nhau c a hai [1 (T T0 ) (S S 0 )] . (2.22) 0 kh i n c này c tr n l n, thì nhi t và mu i c a h n h p s tu n t Trong các công th c này 0 , T0 , S 0 các tr s qui chi u không i o b ng: 14,25 C và 31,18 %o. Theo th hình 2.5 ta th y m t qui c ng c a m t , nhi t và mu i, còn các h s và th ng c ch p mu i ó s là T 23,38 , giá tr này l n h n m t v i nhi t và ban 1,36 . nh n b ng h ng s và i v i nh ng i u ki n trung bình b ng um tl ng T 8 10 4 (%o)-1. 2 10 4 ( o C) -1 , 89 90
hình này có vai trò hàng u i v i s hình thành các i u ki n khí h u trên Trái t. Có th phân tích vai trò c a nhi t dung l n c a i d ng thông qua thí d sau ây. i áp su t khí quy n, 103 J / B ng 2.3. Nhi t dung riêng c a n c bi n d (kg.oC) mu i (%o) Nhi t (oC) 0 10 20 30 40 0 4,228 4,094 4,018 3,968 3,918 10 4,198 4,064 3,993 3,943 3,893 20 4,186 4,052 3,980 3,930 3,880 30 4,182 4,048 3,976 3,926 3,876 Hình 2.5. Gi i thích s m c khi hòa tr n hai kh i n c Khi m t i d ng m h n không khí bên trên nó, thì không khí c s i nóng do ti p xúc v i m t i d ng. Ta s tính xem m t th tích n c Nh v y ã di n ra s m c n c, n u nói v m t , hay s nén khi ngu i i 1oC s s i nóng c bao nhiêu th tích không khí. Theo nh n c, n u nói v th tích riêng. Tuy nhiên, cho n t n ngày nay chúng ta lu t b o toàn n ng l ng có th vi t quan h sau: ch a bi t y v b n ch t v t lý - hóa h c c a hi u ng m c. Có th là hi u ng này liên quan t i s t ch c l i các t h p a phân t trong n c ( Vc p ) n ( Vc p ) khÝ , íc trong các i u ki n c bi t c a ch t i n phân. Hi u ng m c có nh trong ó v trái là m t , th tích và nhi t dung c a n c, còn v ph i là h ng áng k t i các quá trình xáo tr n, hình thành và v n chuy n các kh i nh ng i l ng t ng t c a không khí. Th các giá tr t ng ng vào bi u n c trong i d ng, c bi t t i nh ng vùng front i d ng. th c này 1,03 10 3 kg/m3, 0,0013 10 3 kg/m3, n íc khÝ 2.5. Các c tr ng nhi t c b n c a n c bi n 0,992 10 3 J/(kg.oC), c p khÝ c r ng khi l nh i 1 oC m t n v th tích n c s s i nóng g n Nhi t dung (riêng) c a n c c t khi áp su t không i và trong kho ng ta nh n n 20,5 oC 3 200 th tích không khí lên 1 oC. i u này ch ng t r ng khi l nh i i nhi t t 19,5 c ch p nh n làm tiêu chu n: 3 c p 1 cal/(g. C) = 4,19 10 J/(kg. C). Nhi t dung c a n c bi n ph thu c o o d ng s truy n vào khí quy n m t l ng nhi t to l n, b ng cách ó làm ôn hòa khí h u trên m t ph n r ng l n b m t trái t. vào nhi t và mu i, ngoài ra khi các c tr ng này t ng lên thì nhi t i c v luôn nh h n c p Nhi t dung riêng c a n c khi th tích không dung gi m (b ng 2.3) n 37,5 %o, sau ó b t u t ng lên. và có th c xác nh theo giá tr c p trên c s các tiên th nh t và th Nhi t dung c a n c l n h n nhi t dung c a ph n l n các ch t. Tình 91 92
hai c a nhi t ng l c h c và ph ng trình tr ng thái. Trong các tính toán, b ng l ng nhi t chi phí cho b c h i 1 kg n c thành h i n c có cùng nhi t th ng không ph i giá tr tuy t i c a c v là quan tr ng, mà chính là t s . L ng nhi t c ng b ng ng n y, c t a ra khi ng ng t 1 kg h i n c, c p / c v , thí d , il ng này c dùng khi tính t c âm trong n c. g i là nhi t l ng ng ng t . Vì các giá tr nhi t l ng b c h i c a n c bi n và n c c t r t ít khác nhau, nên trong các tính toán th c t ng i ta s d ng l n nh t c a nó (4 oC) và áp su t khí i v i n c c t nhi t m t công th c sau: 1 . i v i n c bi n v i quy n tiêu chu n mu i 34,85 %o t ng t 2495 2,33467T (kJ/kg). 1,0004 t i 0 oC t i 1,0297 t i 30 oC. Khi áp su t t ng s t ng. Thí d , t i 0 L 1,009 , t i áp su t P 10 000 dba và nhi t o C và áp su t 100 dba Nhi t l ng óng b ng (nóng ch y). Nhi t l ng óng b ng (tinh th T 0C 1,0125 . o hóa) c xác nh b ng l ng nhi t t a ra khi chuy n m t gam n c thành b ng có cùng nhi t . Nhi t l ng nóng ch y (tan b ng) là l ng nhi t b d n nhi t. Trong v t lý h c d n nhi t c hi u là l ng nhi t chi phí khi chuy n m t gam b ng thành n c có cùng nhi t . Hai i l ng c mang qua m t di n tích n v vuông góc v i h ng c a gra ien nhi t i v i n c ng t t i 0 oC nhi t l ng óng b ng (nóng này b ng nhau. trong m t n v th i gian, khi gra ien nhi t b ng 1. d n nhi t ch y) b ng 79,67 cal/g, hay 333,56 kJ/kg. c c tr ng ho c b ng h s d n nhi t phân t , khi s truy n nhi t c th c hi n b i các phân t n c trong chuy n ng h n lo n c a chúng, i v i n c bi n, s tan b ng di n ra trong khi nhi t liên t c t ng, ho c b ng h s d n nhi t r i, khi s truy n nhi t di n do chuy n ng cu n vì v y chúng ta không nên nói v nhi t l ng nóng ch y, mà v l ng nhi t ban u t . L ng nhi t này c n thi t làm tan 1 kg b ng bi n v i nhi t xoáy trong n c. H s d n nhi t r i ph thu c không ch vào nh ng tính áng k h n vào nh ng c tr ng c chi phí làm nóng ch y l ng b ng tinh khi t ch a trong 1 kg b ng ch t v t lý c a n c bi n, mà m c ng l c h c: t c , qui mô r i, n nh c a các l p n c v.v... bi n và ng th i làm t ng nhi t b ng tinh khi t và n c mu i t o thành trong khi tan b ng. Trong b ng 2.4 d n nh ng giá tr c l ng v l ng S d n nhi t phân t trong i d ng bi u l trong nh ng tr ng h p nhi t c n thi t làm tan 1 kg b ng bi n tùy thu c vào nhi t và mu i khi n c b t ng hay khi quan tr c th y s chuy n ng phân l p c a các c a nó. ph n t n c. i v i i d ng thì chuy n ng r i là c tr ng. Trong ó h s d n nhi t r i bi n i trong nh ng gi i h n r t r ng và có th v t tr i B ng 2.4. L ng nhi t c n thi t làm tan 1 kg b ng bi n h s d n nhi t phân t m t s b c. v i nhi t T và mu i S (J/kg) d n nhi t liên quan v i c a n c bi n. dn d n nhi t mu i (%o) Nhi t 2 nhi t c tr ng cho t c v n chuy n nhi t. Nó có th nguyên m /s và (oC) 0 4 10 15 c xác nh t t s gi a h s d n nhi t c a n c và nhi t dung khi áp su t không i c p và m t . H s d n nhi t ph thu c y u vào nhi t -1 334,9 268,0 159,1 71,2 -5 347,5 326,6 301,4 280,5 . -10 355,9 355,9 330,8 318,2 ng b c h i (ng ng t ). Nhi t l ng b c h i c xác nh Nhi t l 93 94
2.6. M t s tính ch t khác c a n c bi n th cho r ng l ng bi n i này gi m tuy n tính v phía m t n c. Trong cao c a 1 m3 trong c t tr ng h p ó ta có l ng gi m trung bình c a nén. nén c a n c bi n t ng i nh : th tích riêng d i áp b ng 0,8 cm, và n u tính cho toàn cao c t 3 800 m s cho l ng gi m t ng su t 1000 ba ch nh h n 4 % th tích riêng c a chính n c ó t i áp su t khí c ng b ng 30,4 m. Nh v y n u nh hoàn toàn không có nén n c thì quy n. Tuy nhiên nén có ý ngh a quan tr ng i v i các quá trình v t lý m c trung bình c a i d ng Th gi i có th cao h n hi n t i 30,4 m. th y v n di n ra nh ng sâu l n c a i d ng. S c c ng b m t. S c c ng b m t c a n c xu t hi n t i biên ti p xúc T s gi a bi n i t ng i c a th tích riêng và bi n i áp su t gây v i không khí. Nó do các l c hút gi a các phân t gây nên. Bên trong n c nên s bi n i ó g i là h s nén “th c” c a n c bi n k , c xác nh các l c hút gi a các phân t bù tr l n nhau. Còn i v i nh ng phân t n m theo công th c (2.17), t c h s k ph thu c vào nhi t , mu i và áp g n m t có m t l c t ng c ng không bù tr h ng t m t vào bên trong. S c su t. T công th c này th y r ng khi áp su t t ng thì th tích riêng gi m. Tuy c ng b m t có xu th làm gi m m t ch t l ng t i c c ti u. nhiên trong th c t th ng s d ng m t h s g i là h s nén trung bình , L c c a s c c ng b m t F tác d ng t i m t t do h ng theo ng sâu ng v i áp su t P tính b ng c xác nh cho l p n c t m t t i ti p tuy n v i b m t và vuông góc v i ranh gi i m t t do. l n c a nó dba. Các h s k và liên h v i nhau b ng m i liên h hàm. kh ng c xác nh b ng công th c nh i u này, ta vi t m i ph thu c sau: F a l, v 0 ts (1 v pts P) , (2.23) trong ó l ng bao biên, a h s s c c ng b m t, tính dài c a 2 trong ó v pts và v 0ts sâu ng v i P và t i tu n t là th tích riêng t i b ng N/m . H s s c c ng b m t ph thu c không ch vào c u t o bên trong c a n c, mà còn vào b n ch t và tr ng thái c a môi tr ng mà nó ti p m t n c. L y vi phân m i ph thu c này theo P và th vào bi u th c c a xúc. H s s c c ng b m t c a n c bi n ph thu c vào nhi t và h s k , ta có mu i, trong ó nh h ng c a nhi t tr i h n. c l ng nhân t nhi t (1 k P P) . (2.24) lên i l ng a có th s d ng m i ph thu c th c nghi m P (75,64 0,15T ) 10 3 . a 0 ) các h s k và ây suy ra r ng t i m t bi n ( P nh nhau. T nh t (ma sát trong). C ng gi ng nh d n nhi t, nh t c a Tuy nhiên, khi sâu t ng nh ng khác bi t gi a chúng t ng lên. Ta xét m c n c bi n c xét riêng bi t i v i các chuy n ng phân l p và chuy n c a nh ng khác bi t ó thông qua thí d sau. Ta t ng t ng m t c t cao z 3 800 m g n v i ng r i. Trong tr ng h p chuy n ng phân l p nh t c c tr ng n c th ng ng v i sâu trung bình c a i b ng h s nh t phân t , còn trong tr ng h p chuy n ng r i nh t c 2 5 oC. Ta d ng Th gi i, có thi t di n b ng 1 m , mu i 35 %o và nhi t c tr ng b ng h s nh t r i (cu n xoáy). s tính xem c t n c này s gi m bao nhiêu do tác d ng c a nén. Ta l y 9 4254 10 dba . -1 nh t c a ch t l ng là l c c n thi t ch ng l i s làm m t liên k t h s nén trung bình b ng c a các phân t liên k t t m th i v i nhau. nh t có th xem nh m t tính 3 T i áp su t 3 800 dba cao c a 1 m s gi m i 1,6 cm (trong khi gi ch t c a ch t l ng ch ng l i các l c làm tách giãn và làm xê d ch các h t. nguyên thi t di n ngang) tuân theo công th c (2.23). M t cách g n úng, có Tuy nhiên s ch ng c này ch bi u l khi có nh ng t c chuy n ng 95 96
khác nhau gi a l p n c này so v i l p n c khác, t c khi xu t hi n các t c thông qua s xáo tr n c h c g i là khu ch tán phân t và có th c th góc d ch chuy n các h t. hi n d i d ng dS T phía l p chuy n ng nhanh h n s có m t l c tác ng làm t ng M , (2.26) dz t c cho l p chuy n ng ch m h n. Trong tr ng h p ng c l i s có m t l c kìm hãm, c n tr . Nh ng l c này, c g i là các l c ma sát trong, ng (g) c a các ph n t hòa tan i qua di n tích 1 cm2 trong ó M kh i l h ng theo ng ti p tuy n v i b m t c a các l p. dS trong h ng vuông góc v i gra ien n ng dung d ch trong m t n v dz Theo nh lu t Newton, các l c ma sát trong t l v i gra ien t c h s khu ch tán phân t , tính b ng cm2/s n u S tính b ng th i gian, trên h ng pháp tuy n v i di n tích mà các l c ó tác ng. N u quy l c ma g/cm3, hay tính b ng g/(cm.s) n u S tính b ng g/g. Thông th ng n ng sát trong v m t di n tích b ng n v , ta có ng su t ti p tuy n trong ch t S có th là mu i, khi ó công th c (2.26) xác nh s khu ch tán các l ng c xác nh theo công th c mu i. V , (2.25) n Khu ch tán phân t c ng không có vai trò áng k trong s hình thành th y v n, vì h s khu ch tán ch b ng g n 2 10 5 cm 2 /s và nh ch h s nh t ng l c h c, hay g i n gi n là nh t ng l c trong ó h n nhi u l n h s khu ch tán r i. Chính là khu ch tán r i quy t nh r t h c. nh t ng l c h c xác nh m t l c ma sát trên m t n v b m t c bi u th b ng Pa s . Vì v y, ôi khi nhi u s v n chuy n các mu i và khí trên h ng ngang và c bi t h ng khi gra ien t c b ng n v và th ng ng trong bi n. ng i ta g i nó là h s ma sát trong. N u em chia giá tr c a cho m t c gây nên b i mu i c a n c bi n và không Áp su t th m th u (m2/s). c a ch t l ng, thì ta có h s nh t ng h c, t c t n t i trong n c c t. Hi n t ng th m th u c quan sát th y trong tr ng h p dung d ch c ng n cách v i ch t hòa tan b ng m t màng ng n bán nh t c a n c bi n h u nh không ph thu c vào áp su t, nh ng th m, màng này cho các phân t ch t hòa tan i qua, nh ng không cho các t ng lên khi mu i t ng và gi m m nh khi nhi t t ng, h n n a s gi m phân t ch t tan i qua. Trong tr ng h p ó các phân t ch t hòa tan h ng theo nhi t di n ra theo qui lu t phi tuy n. t i làm san b ng n ng , b t u di chuy n sang dung d ch, làm cho cao Khi xem xét ph n l n nh ng quá trình di n ra trong i d ng, ng i ta c a dung d ch t ng lên n m t cao cân b ng nào ó. H qu là t o ra m t th ng b qua nh t phân t , vì nó th ng nh h n nh t r i m t s b c. áp su t lên màng ng n g i là áp su t th m th u, áp su t này ph thu c vào áp Ch trong m t s tr ng h p, thí d khi nghiên c u các quá trình th y sinh su t th y t nh cân b ng v i nó. Áp su t th m th u t ng lên 1/273 ph n khi h c, vai trò c a nh t phân t có th bi u l m t cách áng k . nhi t t ng lên 1 oC. Khu ch tán. Khi ti p xúc hai dung d ch v i n ng khác nhau, các Áp su t th m th u t ng lên c bi t m nh khi t ng mu i. Thí d , t i ph n t ch t hòa tan b t u di chuy n t dung d ch có n ng l n h n sang mu i S 4 %o áp su t th m th u Pos 2,28 , t i S 20 %o Pos 13,92 , dung d ch có n ng nh h n. S di chuy n s ti p di n ch ng nào n ng 36 %o Pos 25,3 mm c t th y ngân, hay 0,34 dba. Hi n t tiS ng th m c a các dung d ch ch a b ng nhau. th u óng vai trò quan tr ng trong các quá trình sinh h c. S di chuy n các ph n t t l p này sang l p kia c th c hi n không 97 98
d n i n. N c bi n là m t dung d ch h u nh i n phân hoàn toàn m t dây d n i n di chuy n trong t tr ng c a Trái t. Theo nh lu t c m c a các mu i và do ó nó là m t ch t d n i n khá t t. d n i nc an c ng i n t , s c i n ng c m ng trong dây d n t l v i c ng c at chuy n ng c a dây d n. S c i n ng E (tính b ng bi n t ng khi t ng nhi t và mu i (hình 2.6). Nh ta th y t hình 2.6, tr ng và t c t 0 lên 24 oC, khi t ng mu i t 6 lên 40 %o và nhi t d n i n t ng Vôn) có th c xác nh theo công th c sau: lên h n 10 l n. Vì d n i n trong i d ng c o r t chính xác, nên E 10 8 LV z , i u này c s d ng xác nh mu i c a n c bi n. trong ó L kho ng cách (cm) gi a các i n c c n m trên m t ph ng vuông góc v i vect dòng ch y, V dòng ch y (cm/s), z thành ph n tc c E , d dàng tính th ng ng c a t tr ng Trái t. M t khi o c t c dòng ch y t i m c phân b c a các i n c c. phóng x . phóng x t nhiên c a n c bi n c xác nh ch y u b i s hi n di n trong n c bi n nh ng ng v phóng x c a Canxi (40K). Theo m t s ánh giá, trong n c i d ng Th gi i ch a 6,3 10 10 phóng x 3,0 10 10 Ki/l. Ph n óng t n 40K, gây nên giá tr riêng c a góp vào phóng x t nhiên t nh ng ch t ng v phóng x khác nh 37 Rb, 286Ra không l n và b ng 1 % c a ng v 40K. Chính là giá tr 10 3,0 10 Ki/l c ch p nh n làm phóng x t nhiên. phóng x c a n c bi n phân b t ng i u trên toàn i d ng Th gi i, i u này cho phép gi thi t v b n ch t khí quy n c a s ô nhi m n c i d ng. minh ch ng v i u này còn có s phân b theo ph ng th ng ng c a phóng x , trong ó nh ng tr s c c i c a phóng x c nh n th y Hình 2.6. Ph thu c c a d n i n vào nhi t và mu i l p t a ng nh t phía trên c a i d ng. c t o ra b i nh ng quá trình v t lý và hóa h c Các dòng i n tellua di n ra trong v trái t, th y quy n và khí quy n. Nguyên nhân chính hình 2.7. Nhi t óng b ng và nhi t mt cc i thành các dòng tellua là s bi n thiên c ng b c x m t tr i t o nên tr ng i n bi n thiên trong Trái t và khí quy n. Ngoài ra, các dòng tellua S b sung mu i vào n c tinh khi t làm gi m m nh i m óng b ng c gây nên do s v n chuy n các i n tích b i giáng th y và các dòng c a dung d ch mu i. S ph thu c c a i m óng b ng vào mu i ã c không khí, các quá trình i n l c và i n hóa trong á c a v trái t và các Helland-Hansen xác l p t nhi u th p niên tr c và c bi u di n b ng hi n t ng nhi t i n. c i m c tr ng c a các dòng tellua là bi n công th c sau: ng cao c a chúng trong không gian và th i gian. 0,00004 S 2 0,0000004 S 3 . 0,003 0,0527 S t (2.27) c t o ra do chuy n ng c a n c bi n - là Các dòng i n c m ng 99 100
T công th c này suy ra r ng v i mu i c tr ng c a các vùng c c c c i kéo theo s khác nhau v di n bi n c a m t s hi n t ng trong S 32 %o n c m t óng b ng t i nhi t -1,7 oC. V sau ng i ta ã nh n các th y v c bi n và th y v c n c l . c bi t i u này bi u l r t rõ trong ra r ng nhi t óng b ng còn ph thu c vào áp su t, vì v y Millero và quá trình i l u t do, t c quá trình chìm các kh i n c xu ng d i do Luwing ã xu t m t m i ph thu c chính xác h n: chúng b m c trong th i k ngu i l nh thu ông. N u n c l p m t thu c lo i n c l , thì sau khi b l nh t i nhi t mt l n nh t, s gi m nhi t 1,710523 10 3 S 3 / 2 0,0575 S t ti p theo s làm gi m m t , s xáo tr n i l u t do th ng ng s k t 2,154996 10 4 S 2 7,53 10 4 P . (2.28) thúc và t o nên nh ng i u ki n óng b ng l p n c m t. N u mu i S 24,7 %o thì khi n c bi n b ngu i l nh do trao i nhi t v i khí quy n, Công th c này úng trong d i 4 40 %o và 0 P 500 dba. S s xáo tr n th ng ng không k t thúc và luôn duy trì các dòng n c sâu m Nh v y, khi áp su t t ng i m óng b ng c a n c bi n s gi m h n i lên phía m t, c n tr quá trình t o b ng trên m t bi n. n a. Nhi t mt cc i tm c a n c tinh khi t t i áp su t khí quy n o tm c a n b ng 3,982 C. Nhi t c bi n gi m khi mu i và áp su t t ng, i c a tm . N u ngoài ra nhân t mu i óng góp ph n chính vào bi n t m có th xác không tính t i áp su t, nhi t nh theo công th c th c nghi m c a Knudsen và Crummel 0,0001S 2 0,00002 S 3 , 3,95 0,2S tm (2.29) còn n u tính t i áp su t thì xác nh theo công th c chính xác h n c a Koldwell: 3,982 0,2229 S Hình 2.7. Ph thu c c a nhi t tm óng b ng t và nhi t 0,02004 P (1 0,00376 S ) (1 0,000402 P) , (2.30) mt l n nh t t m vào mu i trong ó P áp su t, tính b ng ba. ng cong t và t m ph thu c vào Trên hình 2.7 d n các mu i. 1,332 o C ng cong này giao nhau t i i m v i các c tr ng T Nh ng 2.8. Nh ng d th ng trong tính ch t v t lý c a n c và S 24,695 %o . Khi t m cao h n t mu i th p h n 24,695 %o nhi t Nh ng d th ng m t . Thông th ng, m t c a các ch t gi ng và n c nh v y có tính ch t gi ng v i n c ng t. Khi mu i cao h n n c gi m khi b làm nóng lên. Nh ng m t c a n c ng t t ng khi nhi t 24,695 %o t ng quan gi a hai nhi t ng c l i. Theo xu t c a N. M. t ng t 0 ên 4 oC và ch khi ti p t c b làm nóng m i gi m. Theo quan Knhipovich hai lo i n c này tu n t g i là n c l và n c bi n. i m c a thuy t c u trúc n c i u này c gi i thích b i s tái s p x p S khác nhau v t ng quan gi a nhi t óng b ng và nhi t mt 101 102
nhóm c a các t h p phân t trong d i nhi t này. S chuy n d n t c u các khiên b ng tr n xu ng bi n. trúc b n c nh “x p” sang s s p x p g n h n c a các phân t d n t i làm t ng m t . Nh ng khi các phân t ti p t c t ng c ng chuy n ng nhi t, 2.9. mu i và các tính ch t hóa h c c a n c bi n s làm t ng nh ng th tích phi c u trúc và do ó m t ph i gi m. S thay o i v c u trúc nh v y x y ra t i 4 C. Tham s chính qui nh các tính ch t hóa h c c a n c bi n là mu i D th ng bi n i th tích t i i m óng b ng. Thông th ng, m t c a nó. Trong l i phát bi u nh ngh a u tiên, khái ni m này nh sau: c a các v t r n cao h n m t ch t l ng t o thành khi chúng nóng ch y. mu i là hàm l ng t ng c ng tính b ng gam c a t t c các ch t khoáng r n V ph ng di n này n c là m t ngo i l . Khi ông c ng th tích n c t ng hòa tan ch a trong 1 kg n c bi n v i i u ki n brôm và iôt c thay th lên kho ng 10 %. Vì v y b ng n i trên m t n c là m t tính ch t v t lý d b ng l ng clo t ng ng, t t c các mu i cácbonnat c chuy n thành th ng có ý ngh a l n i v i s hình thành khí h u trên Trái t. các ôxit và t t c các ch t h u c b cháy t i nhi t 480 oC. D th ng nhi t dung. Thông th ng, nhi t dung c a các v t t ng lên nh ngh a này c ch p nh n nh m xác nh mu i theo clo khi t ng nhi t . Nhi t dung riêng c a n c khi b làm nóng t 0 n 27 oC b ng ph ng pháp chu n các m u n c bi n. Tuy nhiên, vào n m 1966 gi m (kho ng 1 %), còn khi làm nóng ti p thì t ng gi ng nh các v t khác. ã thi t l p c m i ph thu c gi a mu i và d n i n t ng i c a i u này c gi i thích là do s làm nóng n c nh ng nhi t không cao mu i theo s li u o tr c ti p v n c bi n, i u này cho phép xác nh phá h y c u trúc c a nó. Trong ó m t ph n n ng l ng phân t dùng duy d n i n. K t qu là v th hai c a nh ngh a ã d n trên, b t u t trì s liên k t trong m ng tinh th c gi i phóng và tr thành ng n ng các t “v i i u ki n...” tr nên m t ý ngh a. cao h n 27 oC, s c a các phân t , t c làm t ng nhi t n c. Khi nhi t mu i là m t i l ng không th nguyên và c bi u di n b ng làm nóng n c ch n thu n làm t ng ng n ng c a các phân t , do ó g/kg hay %o (promile). T ng l ng các mu i hòa tan trong i d ng Th nhi t dung c a các v t khi nhi t t ng thì t ng lên m t cách bình th ng. gi i b ng 49,2 10 18 kg. N u phân b l ng mu i này theo toàn b m t a óng b ng. Thông th ng, khi t ng áp su t nhi t D th ng nhi t c u thì nh n c m t l p dày h n 40 m, n u ch r i trên m t t li n thì l p ông c ng c a các ch t l ng t ng lên. i u này liên quan v i s gi m th ó dày 150 m. tích khi ông c ng, còn t ng áp su t thúc y gi m th tích. N u t ng áp su t lên 1,01 10 5 N/m2 (1 atm) nhi t ông c ng gi m i 0,007 oC, i u này Ngày nay ang t n t i m t s ph ng pháp chu n xác nh mu i. clo n c bi n c s d ng Thí d , ph ng pháp l ng hóa chu n c gi i thích là do s t ng th tích n c khi nó óng b ng, còn t ng áp r ng rãi. ây clo c hi u là “s gam b c chính xác c n thi t làm su t thì c n tr quá trình này. k t t a h t các halôgen trong 0,3285234 kg n c bi n”. Trong các i u ki n t nhiên trên m t Trái t áp su t khí quy n bi n Theo Knudsen, quan h gi a mu i và clo i v i n c id ng i r t ít d th ng nhi t óng b ng có ý ngh a th c t . Tuy nhiên, Th gi i c bi u di n b ng công th c th c nghi m trong các kh i b ng l n các vùng c c, n i dày c a b ng v nh c u t t i S %o 0,030 1,8050 Cl %o . (2.31) m t s kilômét ã t o nên m t áp su t l n cho tính ch t d th ng này c a nc c th hi n rõ trong c u trúc và d o c a b ng: nó b t u ch y và Công th c này úng iv id i mu i t 2,69 n 40,15 %o. Nh c 103 104
7 t tr i (H 10 g ) thì n i m c a công th c này là ch nó ch a m t s h ng t do, t c khi không có tính axit, n u các ion hy rôxit v c có tính có clo n c v n có m t mu i nh (0,03 %o). ki m. N m 1962 Coks ã xu t công th c Ng i ta qui c bi u di n n ng các ion hy rô b ng s m (logarit S %o 1,80655 Cl %o . th p phân), l y v i d u ng c l i và kí hi u b ng pH , t c (2.32) pH lg [H ] . Công th c (2.32) nh n c v i i u ki n nó s hoàn úng v i công th c (2.31) t i mu i 35 %o n u nó không có s h ng t do. Trên c s o Nh v y, n u pH 7 thì n c trung hòa, n u pH 7 thì n c có tính song song clo, m t và d n i n c a cùng nh ng m u n c bi n ki m và pH 7 thì n c có tính axit. mu i và d n i n ng i ta ã nh n c m i ph thu c gi a N ng các ion hy rô liên quan ch t ch v i hàm l ng c a khí 2 0,08996 26,29720 R15 12,80832 R15 S %o c r ng pH t ng khi t ng n ng cacbonic t do và liên k t. ã xác l p các ion cacbonat và bicacbonat và gi m hàm l ng CO 2 t do. 3 4 5 10,67869 R15 5,98624 R15 1,32311 R15 . (2.33) vùng kh i i d ng, gi i h n bi n thiên pH t ng 15oC và i nh : ây R15 d n i nt ng i t i nhi t C mÉu / C 35% o 7,60 8,40. Mùa hè khi th c v t phù du tiêu th nhi u khí cacbonic c a các áp su t khí quy n tiêu chu n. Sai s tính mu i theo công th c (2.33) qua l p m t thì pH t ng. Mùa ông, khi quá trình th áp o so v i quá trình s li u v R15 so v i chu n clo và xác nh mu i b ng công th c tiêu th khí cacbonic, pH gi m. (2.31) b ng kho ng 0,008 %o. Theo công th c (3.33) ã l p ra các b ng M t tính ch t hóa h c quan tr ng n a c a n c là ki m gây nên b i mu i trong d i S t 2,8 n 42 %o. chuy n t d n i n sang ki m chung c a n c s d th a các baz m nh so v i các axit m nh. Nh ã bi t, n c là ch t i n phân y u, phân li theo ph ng trình n là l ng miliMôl c a axit m nh m t g c ( HCl ) c n bi trung hòa 1 lít c n pH 5,5 5,7 , ngoài ra l ng axit b sung vào s chi phí ch y u H 2O H OH , n chuy n các cacbonat, bicacbonat, borat, silicat, photphat và nh ng ion c tr ng cho s cân b ng ion. Theo nh lu t tác ng c a kh i l ng, thì t ng t khác v d ng các axit y u không phân li. t ng quan n ng gi a ph n phân li và ph n không phân li là h ng s , t c ([H ] [OH ]) /[H 2 O] Ph n óng góp chính vào ki m chung thu c v các h p ph n K H 2O , cacbonat và borat. T ng các h p ph n khác th ng g n b ng sai s c a các trong ó K H2O h ng s phân li c a n c. T ây suy ra r ng tích ion phép o. Tr s ki m chung c a n c bi n liên quan v i các quá trình làm [H ] [OH ] 55,56 K H2O const . T i nhi t 15 25 o C tích ion thay i thành ph n hóa h c c a n c nh : tiêu th hay hòa tan cacbonat T canxi, gia nh p n c l c a v i t ng quan gi a các ion chính khác v i 14 10 g. Khi không có h n h p [H ] [OH ] , vì v y trong các i u b ng t ng quan ó trong n c bi n, thành t o và tan b ng. ki n ó [H ] [OH ] 10 7 g. i u ki n cân b ng n ng các ion hy rô Trong th c t c ng th ng s d ng t s gi a ki m và clo c a [H ] và n ng các hy rôxit [OH ] trong n c nói lên tính trung hòa c a c, g i là ki m riêng. n 7 nó. N u quan tr c th y s tr i h n c a các ion hy rô (H 10 g ) thì n c M t tính ch t r t quan tr ng c a n c là kh n ng c a nó h p th (hòa 105 106
tan) các ch t khí mà nó ti p xúc. hòa tan khí trong n c t l thu n v i nh lu t Henri-Dalton ch áp d ng i v i nh ng dung d ch lí t ng hay nh ng dung d ch r t loãng. Tuy nhiên t i áp su t n 10 5 Pa khác bi t áp su t c a ch t khí trên dung d ch và c bi u d i n b ng nh lu t Henri: gi a nh ng giá tr C quan tr c và tính toán không v t quá 1 3 %. C kP, B ng 2.5 cho th y nh ng ch t khí có hòa tan cao nh t g m: NH3, trong ó C n ng cân b ng c a khí trong dung d ch, k h s h p th , HCl, SO2, H2S và CO2. ó là do nh ng phân t c a nh ng ch t khí này tham tr s c a nó ph thu c vào các tính ch t riêng c a khí và h nv o c gia vào t ng tác hóa h c v i n c, t o thành nh ng m i liên k t hy rô và ch p nh n, P áp su t c a khí trên dung d ch. H s h p th là hòa tan ch t khí t i P 1 atm và t i nhi t và t o ra nh ng s n ph m phân li trong dung d ch. mu i ã cho. i v i các ch t khí khí quy n, s cân b ng c i u ch nh b i nh lu t Henri-Dalton, theo ó hòa tan trong ch t l ng c a m i h p ph n 2.10. Thành ph n hóa h c n c id ng trong h n h p khí t l v i áp su t riêng ph n c a h p ph n ó trên dung d ch: Trong n c i d ng Th gi i hòa tan th c t t t c nh ng nguyên t C k Pi , hóa h c c a h th ng tu n hoàn c a . I. Men eleev. V i th tích n c i d ng Th gi i b ng 1,37 10 9 km3, kh i l ng 1407 10 15 t n và tr s trong ó Pi áp su t riêng ph n c a ch t khí. trung bình t ng các ion chính 34,887 g/kg kh i l ng các ch t hòa tan trong B ng 2.5. H s h p th m t s ch t khí (%o theo th tích) trong n c ng t nc ca 11 nguyên t di d ng các ion t i các nhi t khác nhau và áp su t ch t khí b ng 1013,2 hPa Cl , Na , Mg 2 , SO 2 , Ca 2 , K , Br , HCO 3 , Sr 2 , F và axit boric 4 H 3 BO 3 không phân li b ng 47,8 10 15 t n. 11 nguyên t này làm thành o Nhi t ( C) Ch t khí 99,9993 % các nguyên t hóa h c hòa tan trong i d ng. Vì v y, ng i ta 0 10 15 20 30 g i chúng là nh ng h p ph n chính, hay nh ng nguyên t v mô c a n c bi n. N2 23,74 18,18 17,04 15,59 13,45 Kh i l ng c a 13 nguyên t vi l ng v i n ng l n h n 1 g/l, NH3 1 299 000 910 000 801 000 709 000 590 000 nh ng nh h n 0,2 mg/l (Li, Rb, P, I, Ba, Mo, Fe, Zn, As, V, Cu, Al, Ti) ch Ar 53,68 41,64 37,48 34,04 28,85 b ng 0,3 10 12 t n, còn kh i l ng c a các nguyên t vi l ng còn l i phát HCl 507 000 474 000 458 000 442 000 411 000 ng không l n h n t ng 0,03 10 12 t n. He 9,41 8,97 8,82 8,73 8,64 hi n c trong n c id O2 49,10 38,16 34,24 31,05 26,30 Các ch t khí khí quy n hòa tan trong n c id ng (N2, O2, CO2, Ar) SO2 79 800 56 600 47 300 39 400 27 200 có kh i l ng 32,4 10 12 t n. H2S 4 620 3 360 2 910 2 550 2010 Các ch t h u c có m t trong i d ng Th gi i trong tr ng thái hòa CO2 1 716 1 190 1 009,5 865 663,3 tan ho c d i d ng nh ng ch t l l ng huy n phù. Trong ó ch t h u c hòa Co 30,04 24,15 21,92 20,40 18,87 tan áp o và b ng 4 10 12 t n. 107 108
Các ch t dinh d ng - nh ng h p ch t c a nit , photpho và silic v i D i nh h ng c a các quá trình trao i n c (giáng th y, b c h i) t ng kh i l ng trong i d ng Th gi i b ng 2,4 10 16 t n, trong ó h n c ng nh các quá trình t o và tan b ng ch bi n i l ng mu i chung ch a trong n c bi n, còn t l gi a chúng trong ph m vi sai s xác nh th c t là 99 % thu c v các h p ch t c a nit . không thay i. Vì v y, n u bi t t l chính xác c a t ng l ng các mu i và các n ng c a t t c nh ng h p ph n chính trong 1 kg n c và n ng 2.10.1. Các h p ph n chính trong thành ph n mu i n c bi n c a m t i di n nào ó, thì có th tính c thành ph n mu i y ca n c i d ng thông qua m t phép o. i di n ó chính là clo. B ng 2.6. N ng và t ng kh i l ng các h p ph n chính c a thành ph n mu i t i mu i trung bình i d ng Th gi i N ng và t ng kh i l ng c a các h p ph n chính t i mu i trung bình i d ng Th gi i d n trong b ng 2.6. D dàng th y r ng t ng các ion T ng tr l ng trong i N ng Cl và Na b ng h n 85 % n ng t ng c ng c a 11 h p ph n chính. Ion d ng (g/kg) 15 (10 t n) 2.10.2. Các nguyên t vi l ng Na 10,6741 14,6235 2 Mg 1,2835 1,7584 Các nguyên t vi l ng óng vai trò quan tr ng trong nh ng quá trình 2 Ca a hóa, a ch t và sinh h c i d ng. Thí d , các nguyên t vi l ng nh 0,4083 0,5599 h ng l n t i s quang h p, tham gia vào s trao i ch t c a th c v t và K 0,3958 0,5422 2 ng v t. M t s nguyên t vi l ng có th dùng làm nh ng ch th c a các Sr 0,0079 0,0108 quá trình khác nhau di n ra trong i d ng. Thí d , nhôm và titan cs Cl 19,1929 26,2943 d ng nh nh ng ch th a hóa c a s phân b v t ch t l l ng ngu n g c 2 SO 4 2,6899 3,6852 l c a và núi l a trong l p n c. M t s nguyên t vi l ng riêng bi t là HCO 3 0,1412 0,1934 nh ng ch t khá th ng và c dùng phát hi n b n ch t c a n c i Br 0,0668 0,0915 d ng và s hình thành các kh i n c. F 0,0013 0,0018 Hi u bi t v n ng các nguyên t vi l ng trong n c bi n và i H 3 BO 3 0,0254 0,0348 d ng c ng c n thi t gi i quy t nhi u bài toán th c t nh tìm ki m và s d ng nh ng ngu n khoáng ch t trong bi n, xác l p các bi n pháp ki m soát Gi a các h p ph n chính, th c t hoàn toàn t o nên thành ph n mu i ch ng ô nhi m n c b i nh ng kim lo i n ng v.v... c a n c i d ng, c ng nh gi a t ng h p ph n v i t ng c a chúng t n t i Nh ng nguyên t vi l ng c qui c chia thành hai nhóm: nhóm n s không i v các t ng quan n ng , i u này ã c xác l p t h n nh, không có tính phóng x và nhóm các nguyên t phóng x t nhiên. n a th k v tr c và sau ó có tên là nh lu t Ditmar. Theo nh lu t Ditmar, trong n c kh i i d ng, không ph thu c vào n ng tuy t i, Vi c nghiên c u các nguyên t vi l ng trong i d ng g n li n v i tl nh l ng gi a các h p ph n chính c a thành ph n mu i c b n luôn m t lo t khó kh n do n ng r t nh c a các nguyên t ó, s a d ng v luôn không i. hình th c t n t i và bi n i ph c t p c a chúng. n bây gi ch a h có d 109 110
li u v hàm l ng trong id ng c a nh ng nguyên t nh Rh, Te, Pd, Hf, bi t m t ít so v i thành ph n các khí trong khí quy n ch y u do t ng hàm Os, Ir. l ng CO2. Các nguyên t vi l ng trong n c bi n t n t i d i hai d ng chính: Nit phân t có tính hóa h c l n, vì v y hàm l ng c a nó trong n c hòa tan và l l ng. các vùng kh i i d ng, n ng c a nh ng nguyên t bi n th c t không i và không ph thu c vào các quá trình sinh hóa h c. hóa h c d ng hòa tan l n h n nhi u so v i d ng l l ng. Ng c l i, Ngu n chính c a nh p l ng nit trong i d ng - s hòa tan ch t l l ng nh ng vùng g n c a sông và các bi n n a kín các nguyên t vi l ng d ng ngu n g c sinh v t và các s n ph m ho t ng s ng c a các sinh v t bi n, l l ng nhi u h n. b ng 7,615 t t n/n m. G n nh chính l ng ó b l y kh i i d ng do quá trình quang h p (7,7 t t n/n m). Nhìn chung, phân b các nguyên t vi l ng trong c hai d ng tuân th ba ki u phân i - i bao quanh l c a, i v và d i th ng ng. Tuy Tình hình hoàn toàn khác i v i ôxy hòa tan và khí cacbonic hòa tan, nhiên, nh ng qui lu t chi ti t trong phân b các nguyên t vi l ng trên th y vai trò c a các khí này i v i ho t ng s ng c bi t quan tr ng. Ph n l n v c i d ng và tr c h t, c a d ng hòa tan, cho n nay v n còn là v n ôxy nh p vào i d ng do k t qu quang h p c a th c v t bi n và h p th ch a c gi i quy t. t khí quy n trong i u ki n n c bi n ch a bão hòa ôxy (b ng 2.8). Các m c chi O2 ch y u là s s d ng sinh hóa và tách vào khí quy n khi n c bão hòa ôxy. 2.10.3. Các ch t khí hòa tan B ng 2.8. Cân b ng n m c a ôxy hòa tan trong id ng Th gi i Trong n c bi n d ng hòa tan có r t nhi u ch t khí khác nhau, song (theo V.N. Ivanhenkov) n ng ph n l n trong s chúng không áng k . Ch c n nói r ng t ng c a b n ch t khí (N2, O2, CO2 và Ar) b ng g n 99% t ng kh i l ng các ch t khí Nh p (109 t n) 9 Các thành ph n cân b ng Chi (10 t n) hòa tan trong i d ng Th gi i. Trong b ng 2.7 d n nh ng giá tr c H p th t khí quy n khi n c 54,8 - l ng n ng c a các ch t khí ã nêu ph thu c vào nhi t , t i giá tr ch a bão hòa ôxy mu i trung bình b ng 35 %o. T n cm a 3,4 - T n c sông 0,2 - B ng 2.7. N ng (ml/l) các ch t khí hòa tan trong n c bi n t i mu i 35 %o Hình thành trong quang h p 154,0 - o Tách vào khí quy n khi n c Nhi t ( C) - 61,4 Ch t khí bão hòa ôxy 0 10 20 30 Tiêu dùng sinh hóa - 151,0 Nit (N2) 14,17 11,41 10,49 9,13 T ng 212,4 212,4 Ôxy (O2) 8,05 6,32 5,17 4,135 Cacbon vô c trong n c bi n t n t i b n tr ng thái: d i d ng khí Khí cacbonic (CO2) 0,43 0,29 0,22 0,16 hòa tan CO2, axit cacbonic H2CO3, các ion cacbonat ( HCO 3 ) và bicacbonat Acgon (Ar) 0,41 0,31 0,25 0,21 ( CO 2 ). Nh ng h p ch t này liên h qua l i v i nhau và cùng t o thành h 2 D dàng th y r ng, thành ph n các khí hòa tan trong id ng khác cacbonat, c s c a h này là s phân li hai giai o n c a axit cacbonic: 111 112
2 m t ph n áp o ( 20 10 9 t n) có ngu n g c t sinh và ch có 1 10 9 t n là CO 2 H2O H 2 CO 3 H HCO 3 H CO 3 . ch t ngo i lai. Trong ó g n 95 % ch t t sinh liên quan t i nh ng s n ph m T t c các ch t th sinh c a axit cacbonic ng th i t n t i trong dung c a phù du th c v t. Dòng r n c a các sông óng góp ph n l n nh t (40 %) d ch, h n n a t l gi a chúng thay i tùy theo nh ng i u ki n bên ngoài vào qu ch t h u c ngo i lai. (các tham s tr ng thái), t c nhi t , mu i và áp su t. Nhân t chính mà tr ng thái c a h cacbonat ph thu c vào là khí cacbonic. Khi gi m hàm 2.10.5. Các nguyên t dinh d ng ch y u l ng CO2 thì pH t ng và do ó các bicacbonat chuy n thành cacbonat. Ng c l i, t ng hàm l ng CO2 s làm cho quá trình thay th theo h ng Có th xem t t c nh ng nguyên t hóa h c tham gia vào thành ph n ng c l i - các cacbonat chuy n thành bicacbonat và pH gi m i. nh ng h p ch t h u c và c n cho các c th s ng m b o các quá trình Khí cacbonic có vai trò quan tr ng trong s hình thành s n ph m ban trao i ch t: H, O, N, P, Si, Mg, Ca, K, Fe, Al, Mn là các nguyên t dinh u trong i d ng và nhi u quá trình khác nh h ng t i các i u ki n d ng. H n 99,9 % kh i l ng các c th s ng c u t o t nh ng nguyên t s ng và ho t ng c a sinh v t bi n. Ngoài ra, i d ng còn ph i gánh ch u này. Trong ó các h p ch t c a nit , photpho và silic c g i là nh ng y u thêm m t ngh a v h p th CO2 t khí quy n, n i n ng khí này ang t ng t dinh d ng chính do ý ngh a c bi t quan tr ng c a chúng trong ho t m nh do ho t ng nhân sinh th i CO2 vào không khí. ng s ng c a các sinh v t bi n c ng nh trong quá trình quang h p c a sinh v t phù du. 2.10.4. Ch t h u c Vi c nghiên c u nh ng y u t dinh d ng chính còn có ý ngh a khi gi i quy t m t lo t bài toán c a h i d ng h c v t lý nh s hình thành (ngu n Ng i ta hi u ch t h u c c a n c t nhiên là t p h p các d ng t n g c) các kh i n c, c ng c a các quá trình xáo tr n và v n chuy n bình t i c a nh ng h p ch t h u c : nh ng ch t th c s hòa tan (kích th c các l u n c. Tri th c hóa h c v photpho có giá tr hi u các quá trình hình ph n t nh h n 0,001 m), các ch t huy n phù (kích th c 0,001 0,1 thành qu ng photphorit áy i d ng và thành t o các k t h ch photpho. m ) và m t b ph n nh ng ph n t l n h n - nh ng ch t l l ng (th ng Nh ng h p ch t quan tr ng nh t c a các nguyên t dinh d ng là các n 150 200 m ). Trong thành ph n ch t h u c l l ng có: 1) các ch t axit c a nit (HNO3), photpho (H3PO4) và silic (H4SiO4). Các mu i nitrat s ng, t o phù du, vi ng v t phù du, ph n l n các phù du vi khu n t ng h p; c a các kim lo i ki m và ki m th , các mu i photphat và silicat c a các kim 2) tàn tích c th c a các sinh v t khác nhau và ch t h u c trong c u trúc lo i ki m hòa tan t t trong n c. Các mu i photphat và silicat c a nh ng kim khung s ng; 3) ch t h u c l ng ng, l a ch n và t ng h p t dung d ch. lo i khác khó hòa tan ho c không hòa tan trong n c. Theo ngu n g c, ng i ta chia ch t h u c thành các ch t t sinh, c N ng bão hòa c a các h p ch t nit , photpho và silic trong n c các c th s ng t o ra tr c ti p trong i d ng và các ch t ngo i lai, c bi n ch a c bi t chính xác. Có l , v i các h p ch t c a nit và photpho mang t bên ngoài vào i d ng cùng v i n c sông t l c a, cùng v i nh ng n ng ó b ng c n v mg/l, còn v i các h p ch t c a silic - h n v t li u phong hóa (thông qua khí quy n), nh xâm th c (phá h y) b và 100 mg/l. Vì v y th m chí c v i nh ng n ng c c i c a nit , photpho cùng v i v t li u v tr và s ô nhi m ngu n g c nhân sinh. và silic thì n c i d ng còn xa m i bão hòa nh ng ch t này. ng Th gi i thu nh n 21 10 9 t n ch t h u c , và M inm id Nh ng ngu n nh p các nguyên t dinh d ng chính vào id ng có 113 114