Мир океана. Рассказы о морской стихии и освоении ее человеком. - Наумов Донат Владимирович (читать книги бесплатно полные версии TXT) 📗
Несмотря на сравнительно небольшую концентрацию, общее количество солей в водах Мирового океана исчисляется поистине астрономической величиной 4,8 · 1016 тонн, поэтому извлечение их для бытовых и промышленных нужд не влияет на состав морской воды, и можно сказать, что в этом отношении океан неисчерпаем.
Издавна человек путем выпаривания получал из морской воды пищевую соль. Особенно развиты морские соляные промыслы в тропических странах, где соль получают, отгораживая дамбами мелководные участки вблизи берега. Так как концентрация поваренной соли выше, чем остальных солей, она первая выпадает в осадок при выпаривании. Осевшие на дне кристаллы извлекают из так называемого маточного раствора и промывают пресной водой для удаления остатков солей магния, придающих продукту горький вкус.
Этим же методом извлекают из моря различные соли для химической промышленности.
Сейчас в море добывается примерно четвертая часть необходимой человечеству поваренной соли, остальные три четверти получают из соляных копей. В большинстве случаев эта каменная соль обязана своим происхождением прибрежным отложениям древних морей. Можно с уверенностью сказать, что в дальнейшем добыча поваренной соли из моря возрастет, так как залежи каменной соли, как и любых других полезных ископаемых, обречены на более или менее быстрое истощение. Используется поваренная соль как непосредственно, так и для получения из нее натрия и хлора.
На втором месте в списке веществ, растворенных в морской воде, стоят соли магния. Этот металл находит широкое применение в легких и прочных сплавах, он пользуется всевозрастающим спросом в промышленности, в первую очередь в самолетостроении. Магний входит в состав целого ряда минералов (например, доломитов), и потому его добыча была налажена в горнорудной промышленности.
В настоящее время благодаря развитию техники морскую воду следует считать самым лучшим источником для получения магния, так как в каждом ее кубическом метре содержится 1,3 килограмма этого металла.
Первая, а затем вторая мировые войны заставили Англию и США искать новые источники для получения магния в связи с тем, что главнейшие рудные районы находились в руках враждебной Германии. Тогда-то и началось промышленное получение этого ценного стратегического сырья непосредственно из моря. Достигнутые успехи позволили настолько снизить себестоимость магния, извлекаемого из морской воды, что в настоящее время он стоит значительно дешевле металла, получаемого из руд. В 1914 году на нью-йоркском рынке 1 килограмм магния стоил 10 долларов, а в 1943 году — всего 26 центов, хотя потребность в нем не упала, а возросла. Технология извлечения магния из морской воды основана на переводе его растворимых солей в нерастворимые соединения путем осаждения известью.
В 1826 году молодой французский химик А. Баляр увлекся исследованием химизма морской воды. Набрав однажды маточный рассол из солеварни, А. Баляр начал пропускать через него хлор и с удивлением обнаружил, что жидкость в колбе приобрела красно-оранжевый цвет и неприятный запах. Так был открыт новый химический элемент бром (название он получил от греческого слова «бромос», что значит «зловоние»).
Бром находит широкое применение в медицине (в виде солей как успокаивающее средство), в фотографии (при изготовлении светочувствительных бромосеребряных материалов) и в нефтяной промышленности. Двубромистый этилен служит превосходным растворителем для тетраэтилового свинца, который добавляют в бензин, чтобы снизить его детонационные свойства (повысить так называемое «октановое число»). Хотя в морской воде брома относительно мало — 65 граммов на кубический метр, но из других источников этот элемент получить нельзя; он не встречается ни в одном минерале.
Морская вода содержит даже золото, правда в ничтожном количестве — всего 0,00001 грамма на кубический метр. Блеск этого металла всегда притягивал к себе взоры различного рода авантюристов. Еще до второй мировой войны на морское золото позарилась Германия. Немецкие химики подсчитали, что в Мировом океане растворено в виде солей около 10 миллионов тонн золота, причем самый его источник находится буквально под боком — в Северном, или Немецком, море. Оставалось только найти способ извлечения драгоценного металла из морской воды, что и было осуществлено. Однако опустошенные подвалы рейхсбанка не наполнились золотыми слитками. Стоимость затрат на получение золота из морской воды оказалась во много раз больше стоимости самого извлеченного металла.
Хотя попытка получить из моря золото и закончилась на первых порах неудачно, ученые не теряют надежды подойти к решению этой проблемы с другой стороны, применив не химические, а биологические способы. Дело в том, что многие морские организмы обладают способностью накапливать в своем теле различные вещества, извлечение которых из морской воды пока еще совершенно недоступно человеку. Так, в крови рыб процентное содержание железа в тысячи раз превышает его содержание в морской воде. Некоторые моллюски накапливают в своем теле медь, асцидии — ванадий, радиолярии — стронций, медузы — цинк, олово и свинец, губки и водоросли — йод.
Извлекать йод непосредственно из моря — дело совершенно нерентабельное, но получать этот галоген из высушенных бурых водорослей не только возможно, но и очень выгодно.
Биологи Плимутской морской биологической станции (Англия), изучая один из видов асцидий (низших хордовых животных), обнаружили в их теле крайне редкий элемент — ниобий. Только позднее было установлено, что следы ниобия имеются и в воде Плимутского залива.
Собирая или искусственно разводя животных-накопителей, можно наладить получение таких веществ, которые в самой морской воде содержатся в ничтожных концентрациях.
Краб хиас, как и многие другие ракообразные, накапливает в своем теле ванадий.
Говоря о химическом составе морской воды, необходимо остановиться на соединениях углерода, азота и фосфора. В каждой тонне морской воды содержится этих веществ совсем немного — 30, 17 и 0,1 грамма соответственно. Однако они играют весьма важную роль, так как входят в качестве обязательных компонентов в состав всех клеток и тканей растений и животных.
Если морские организмы обычно не испытывают недостатка в углероде, то очень часто их размножение и рост лимитируются нехваткой солей азота и фосфора. Бурная весенняя вспышка развития растительного планктона дает пищу целой цепи существ от мельчайших рачков до китов. Но вот проходит некоторое время, и размножение одноклеточных водорослей прекращается.
Еще не все пространство океана заполнено ими, еще солнце дает вполне достаточно тепла и света, но иссякли запасы солей азота и фосфора, и жизнь начала замирать. Проведенные опыты показывают, что стоит добавить в морскую воду эти биогенные (то есть дающие жизнь) соли, как фитопланктон снова начинает размножаться.
Процентное соотношение солей в морской воде повсюду и всегда одинаково. Исключение составляют только эти биогенные соли — они то исчезают почти полностью, входя в состав тела различных морских организмов, то (после их гибели и разложения) снова поступают в морскую воду, и на их основе развивается следующее поколение.
Наконец, в море содержится еще один компонент, который был назван академиком А. Ферсманом «самым важным минералом на Земле, без которого нет жизни». Это, конечно, сама вода. К сожалению, морская вода до самого последнего времени была почти недоступна человеку. Растворенные в ней соли делали ее совершенно непригодной для питья или другого практического использования. Очень часто моряки умирали в море от жажды, хотя источник живительной влаги находился буквально под ногами. Конечно, получать пресную воду из морской можно методом выпаривания, но такие установки крайне громоздки и требуют большого количества топлива. Выгоднее и проще было запасать ее и возить с собой. Однако в середине XX века положение изменилось. Резкое увеличение потребления пресной воды развивающейся промышленностью и растущим народонаселением привело к сокращению ее запасов, и взоры людей обратились к океану с его необъятными водными ресурсами. Теперь почти на каждом большом судне установлены мощные опреснители, действие которых основано на принципе вымораживания. Каждому, конечно, приходилось видеть ледяную «шубу» в своем домашнем холодильнике. Примерно так же получают пресную воду в судовых и промышленных установках. На морских побережьях, где нет своих источников пресной воды, ее также извлекают из океана. Такой водой пользуются, например, жители острова Кюрасао, находящегося в Карибском море. Эта же вода идет здесь и на промышленные предприятия, ею же снабжают заходящие корабли, не имеющие своих опреснителей. Уникальная атомная установка по опреснению морской воды работает и у нас на Мангышлаке.
