Барботажний хімічний ефект і його вплив на властивості морської води
Показано, що пропускання пасивних газiв викликає появу барботажного хiмiчного ефекту (БХЕ), який зводиться до сильних змiн pH (на 1–3 одиницi), незалежних вiд величин Eh. Причиною цих змiн є iнтенсивне формування нової поверхнi газ/вода, яка має кислотний характер i забезпечує утворення кислотного...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/95838 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Барботажний хімічний ефект і його вплив на властивості морської води / С.В. Кушнір, Р.П. Козак, М.В. Кость // Доповіді Національної академії наук України. — 2015. — № 2. — С. 89-95. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-95838 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Кушнір, С.В. Козак, Р.П. Кость, М.В. 2016-03-06T10:45:36Z 2016-03-06T10:45:36Z 2015 Барботажний хімічний ефект і його вплив на властивості морської води / С.В. Кушнір, Р.П. Козак, М.В. Кость // Доповіді Національної академії наук України. — 2015. — № 2. — С. 89-95. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/95838 556.3:550.4:556.11 Показано, що пропускання пасивних газiв викликає появу барботажного хiмiчного ефекту (БХЕ), який зводиться до сильних змiн pH (на 1–3 одиницi), незалежних вiд величин Eh. Причиною цих змiн є iнтенсивне формування нової поверхнi газ/вода, яка має кислотний характер i забезпечує утворення кислотного аерозолю з позитивним зарядом. При сильному виносi аерозолю внаслiдок роздiлення зарядiв pH розчину зростає i може досягати лужного рiвня (pH ~8) — це лужний БХЕ; при слабкому виносi pH розчину зменшується i виникає кислотний БХЕ. Лужний БХЕ повинен був вiдiгравати важливу роль у пiдтримцi лужного характеру океанiчних вод впродовж всього фанерозою. Показано, что пропускание пассивных газов вызывает появление барботажного химического эффекта (БХЭ), который сводится к сильным изменениям pH (на 1–3 единицы), независимых от величин Eh. Причиной этих изменений является интенсивное формирование новой поверхности газ/вода, которая имеет кислотный характер и обеспечивает образование кислотного аэрозоля с положительным зарядом. При сильном выносе аэрозоля вследствие разделения зарядов pH раствора возрастает и может достигать щелочного уровня (pH ~8) — это щелочной БХЭ; при слабом выносе pH раствора уменьшается и возникает кислотный БХЭ. Лужный БХЭ должен был играть важную роль в поддержке щелочного характера океанических вод на протяжении всего фанерозоя. It is shown that the transmission passive gases causes the bubble chemical effect (BCE), which is reduced to strong changes in pH (1–3 units) independent of the variables Eh. The reason for these changes is the intensive formation of a new gas/water surface, which is acidic in nature and provides the formation of an acid aerosol with positive charge. If the strong outflow of an aerosol due to the charge separation, pH of the solution is increasing and can reach the alkaline level (pH ~8), which is the alkaline BCE; with a weak removal, pH of a solution is reduced, and the acidic BCE arises. The alkaine BCE was be able to play an important role in supporting the alkaline nature of ocean water throughout the Phanerozoic. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Науки про Землю Барботажний хімічний ефект і його вплив на властивості морської води Барботажный химический эффект и его влияние на свойства морской воды Bubble chemical effect and its influence on properties of sea water Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Барботажний хімічний ефект і його вплив на властивості морської води |
| spellingShingle |
Барботажний хімічний ефект і його вплив на властивості морської води Кушнір, С.В. Козак, Р.П. Кость, М.В. Науки про Землю |
| title_short |
Барботажний хімічний ефект і його вплив на властивості морської води |
| title_full |
Барботажний хімічний ефект і його вплив на властивості морської води |
| title_fullStr |
Барботажний хімічний ефект і його вплив на властивості морської води |
| title_full_unstemmed |
Барботажний хімічний ефект і його вплив на властивості морської води |
| title_sort |
барботажний хімічний ефект і його вплив на властивості морської води |
| author |
Кушнір, С.В. Козак, Р.П. Кость, М.В. |
| author_facet |
Кушнір, С.В. Козак, Р.П. Кость, М.В. |
| topic |
Науки про Землю |
| topic_facet |
Науки про Землю |
| publishDate |
2015 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Доповіді НАН України |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Барботажный химический эффект и его влияние на свойства морской воды Bubble chemical effect and its influence on properties of sea water |
| description |
Показано, що пропускання пасивних газiв викликає появу барботажного хiмiчного ефекту (БХЕ), який зводиться до сильних змiн pH (на 1–3 одиницi), незалежних вiд величин
Eh. Причиною цих змiн є iнтенсивне формування нової поверхнi газ/вода, яка має кислотний характер i забезпечує утворення кислотного аерозолю з позитивним зарядом. При сильному виносi аерозолю внаслiдок роздiлення зарядiв pH розчину зростає i може
досягати лужного рiвня (pH ~8) — це лужний БХЕ; при слабкому виносi pH розчину зменшується i виникає кислотний БХЕ. Лужний БХЕ повинен був вiдiгравати важливу роль у пiдтримцi лужного характеру океанiчних вод впродовж всього фанерозою.
Показано, что пропускание пассивных газов вызывает появление барботажного химического эффекта (БХЭ), который сводится к сильным изменениям pH (на 1–3 единицы), независимых от величин Eh. Причиной этих изменений является интенсивное формирование
новой поверхности газ/вода, которая имеет кислотный характер и обеспечивает образование кислотного аэрозоля с положительным зарядом. При сильном выносе аэрозоля вследствие разделения зарядов pH раствора возрастает и может достигать щелочного уровня
(pH ~8) — это щелочной БХЭ; при слабом выносе pH раствора уменьшается и возникает кислотный БХЭ. Лужный БХЭ должен был играть важную роль в поддержке щелочного характера океанических вод на протяжении всего фанерозоя.
It is shown that the transmission passive gases causes the bubble chemical effect (BCE), which
is reduced to strong changes in pH (1–3 units) independent of the variables Eh. The reason for
these changes is the intensive formation of a new gas/water surface, which is acidic in nature
and provides the formation of an acid aerosol with positive charge. If the strong outflow of an
aerosol due to the charge separation, pH of the solution is increasing and can reach the alkaline
level (pH ~8), which is the alkaline BCE; with a weak removal, pH of a solution is reduced, and
the acidic BCE arises. The alkaine BCE was be able to play an important role in supporting the
alkaline nature of ocean water throughout the Phanerozoic.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/95838 |
| citation_txt |
Барботажний хімічний ефект і його вплив на властивості морської води / С.В. Кушнір, Р.П. Козак, М.В. Кость // Доповіді Національної академії наук України. — 2015. — № 2. — С. 89-95. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT kušnírsv barbotažniihímíčniiefektíiogovplivnavlastivostímorsʹkoívodi AT kozakrp barbotažniihímíčniiefektíiogovplivnavlastivostímorsʹkoívodi AT kostʹmv barbotažniihímíčniiefektíiogovplivnavlastivostímorsʹkoívodi AT kušnírsv barbotažnyihimičeskiiéffektiegovliânienasvoistvamorskoivody AT kozakrp barbotažnyihimičeskiiéffektiegovliânienasvoistvamorskoivody AT kostʹmv barbotažnyihimičeskiiéffektiegovliânienasvoistvamorskoivody AT kušnírsv bubblechemicaleffectanditsinfluenceonpropertiesofseawater AT kozakrp bubblechemicaleffectanditsinfluenceonpropertiesofseawater AT kostʹmv bubblechemicaleffectanditsinfluenceonpropertiesofseawater |
| first_indexed |
2025-11-25T22:52:43Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:52:43Z |
| _version_ |
1850575373357547520 |
| fulltext |
УДК 556.3:550.4:556.11
С.В. Кушнiр, Р.П. Козак, М.В. Кость
Барботажний хiмiчний ефект i його вплив
на властивостi морської води
(Представлено академiком НАН України Є.Ф. Шнюковим)
Показано, що пропускання пасивних газiв викликає появу барботажного хiмiчного ефек-
ту (БХЕ), який зводиться до сильних змiн pH (на 1–3 одиницi), незалежних вiд величин
Eh. Причиною цих змiн є iнтенсивне формування нової поверхнi газ/вода, яка має кис-
лотний характер i забезпечує утворення кислотного аерозолю з позитивним зарядом.
При сильному виносi аерозолю внаслiдок роздiлення зарядiв pH розчину зростає i може
досягати лужного рiвня (pH ∼8) — це лужний БХЕ; при слабкому виносi pH розчину
зменшується i виникає кислотний БХЕ. Лужний БХЕ повинен був вiдiгравати важливу
роль у пiдтримцi лужного характеру океанiчних вод впродовж всього фанерозою.
Барботаж газiв через воду i воднi розчини поширений в природi та рiзних виробництвах.
Однак природу цього простого на перший погляд явища вивчено ще недостатньо. Найкра-
ще вивчено умови формування i властивостi аерозолiв, якi утворюються при пропусканнi
повiтря, тому що морськi аерозолi вiдiграють важливу роль у формуваннi атмосферних
опадiв на усiх континентах [1–4]. Проте змiни в самих розчинах практично не вивчались,
оскiльки апрiорi вважалось, що вони зводяться лише до iнтенсифiкацiї випаровування та
змiни складу розчинених у водi газiв.
Очевидно, що барботаж пасивних газiв не тiльки викликає iнтенсивне перемiшуван-
ня розчинiв, а й формує в системi величезнi площi нової поверхнi газ/вода. Сьогоднi вже
добре вiдомо, що прилягаюча до цiєї поверхнi тонка “плiвка” рiдкої фази (interface) має
вiдмiнну вiд об’ємної фази структуру та хiмiчний склад, що зв’язано з впливом подвiйного
електричного шару (ПЕШ), який завжди формується на границi газ/вода [5–8]. При барбо-
тажi частина цiєї приповерхневої фази iз бульбашок видiляється в аерозоль, а решта нiби
“розчиняється” в об’ємi рiдини i може поступово змiнювати її фiзико-хiмiчнi властивостi.
Враховуючи залежнiсть властивостей води вiд її структури [9], припустимо, що найсиль-
нiших змiн зазнаватимуть pH i Eh розчинiв, якi в нормальних умовах мають нейтральний
характер (pH ∼7).
Щоб перевiрити це припущення, ми провели лабораторне дослiдження впливу барбота-
жу азоту, аргону i чистого (без СО2) повiтря на pH–Eh характеристики дистильованої води
i водних розчинiв NaCl. Вимiрювання проводили на iонометрi “И-160 М” iз стандартни-
ми електродами (скляний, каломельний i кульковий платиновий). Швидкiсть подачi газiв
iз балонiв регулювалась реометром вiд плазмотрона Perkin Elmer ICP 600. Температура
(20± 1) ◦С пiдтримувалась за допомогою водяного термостата MLW UH. Для прискорення
барботажу дослiди проводили на великих (50–60 см3) скляних фiльтрах з рiзною порис-
тiстю [10]: N1 — 100–120, N2 — 40–50 i N4 — 10 мкм. Проби рiдини (35 см3) заливали на
фiльтри, де газ проходив знизу вверх. Дiаметри бульбашок газiв на поверхнi за вiзуальни-
ми оцiнками становили на рiзних фiльтрах: N1 — 4–5, N2 — 2–3 i N4 — <1 мм. При цьому
маленькi бульбашки на фiльтрi N4 навiть не випливали на поверхню, а торкаючись її нiби
© С.В. Кушнiр, Р.П. Козак, М.В. Кость, 2015
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №2 89
Рис. 1. Змiни pH–Eh-характеристик розчину 0,1 моль/л NaCl при барботажi азоту (80 см3/хв) на рiзних
скляних фiльтрах: 1 — N1, 2 — N2, 3 — N4.
Для дослiду 2 хрестиками показано самочиннi змiни пiсля зупинки барботажу (релаксацiя)
“вибухали” (результат високого внутрiшнього тиску), утворюючи густий туман iз дрiбних
краплинок, якi досить швидко осiдали назад у воду (“аерозольний дощ”). Очевидно, що на
фiльтрi N1, де утворювався набагато тонший аерозоль, таке осiдання мусило бути знач-
но меншим. Тому швидкiсть втрат рiдини за рахунок виносу аерозолю зростала вiд N1
(∼2 см3/год) до N4 (5–6 см3/год).
Барботажнi дослiди вимушено проводились в динамiчному режимi (без зупинки подачi
газу при замiрах) на вiдкритому повiтрi. Характерною особливiстю таких дослiдiв є те, що
в них неможливе повне вимивання розчиненого у водi кисню. Тут з часом завжди вста-
новлюється якась динамiчна рiвновага з майже постiйним вмiстом О2 у розчинi. Вплив
барботажу на роботу електродiв неминучий, але отриманi результати все-таки повиннi бу-
ти пропорцiйними фактичним значенням pH i Eh [11].
Результати порiвняльних дослiдiв барботажу азоту через розчин 0,1 моль/л NaCl на рiз-
них фiльтрах демонструє рис. 1. Як видно з рисунку, тут дiйсно всюди зберiгаються високi
значення Eh, що свiдчить про високу концентрацiю О2 в розчинах. Отже, в усiх замiрах
величину Eh будемо визначати електрохiмiчними параметрами редокс-системи О2/Н2О,
яка виражається рiвнянням напiвреакцiї:
O2 + 4H+ + 4e− ↔ 2H2O. (1)
Окисно-вiдновний потенцiал цiєї pH-залежної системи пiдпорядковується рiвнянню:
Eh = E◦ − 0,059 pH,
де E◦ = 1229 мВ [12].
90 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015, №2
Отже, при близьких концентрацiях О2 у такiй системi збiльшення pH на одиницю по-
винно приводити до зменшення Eh на 59 мВ (∆Eh/∆pH = 59). Ця залежнiсть дозволяє
визначати в динамiчних дослiдах перiоди, коли в системi справдi досягається електрохiмiч-
на рiвновага (1). При цьому слiд пам’ятати, що подiбнi до О2 змiни pH й Eh може викликати
i вимивання розчиненого СО2. Проте цей процес короткочасний i може проявлятися прак-
тично лише на початковiй стадiї барботажу.
Рис. 1 показує, що ефекти барботажу на рiзних фiльтрах зовсiм рiзнi. Але в кожному
з них можна видiлити три окремих етапи:
1. Першi 10 хв, коли стрiмко зростає pH i зменшується Eh, що в цiлому вiдповiдає
вимогам електрохiмiчної системи (1).
Визначимо важливiшi параметри цього етапу для рiзних фiльтрiв: за експерименталь-
ними даними:
Номер фiльтра: N1, N2, N4;
∆pH, од. pH: (+) 0,32, (+) 0,73, (+) 0,88;
∆Eh, мВ : (−) 30, (−) 16, (−) 9;
K = ∆Eh/∆pH: 95, 22, 10.
Отже, iз зменшенням розмiрiв бульбашок при барботажi змiни pH швидко наростають,
а змiни Eh зменшуються. При цьому в жодному з дослiдiв величина K не досягає 59, що
свiдчить про вiдсутнiсть електрохiмiчної рiвноваги (1). Таким чином, при зменшеннi роз-
мiрiв бульбашок газу швидко зростає вiдносна роль якогось незалежного вiд Eh кислот-
но-основного процесу.
2. Основний перiод барботажу, коли Eh продовжує зменшуватись, а pH практично не
змiнюється (крива 1 ) або також зменшується (див. кривi 2, 3 на рис. 1).
Це означає, що в барботажних системах появився незалежний вiд Eh процес генерацiї
Н+-iонiв, який в дослiдi 1 врiвноважив зростання pH при вимиваннi О2
∗, а в дослiдах 2 i 3
значно перевищив впливи О2. На наш погляд, цим процесом може бути тiльки генерацiя
нової поверхнi газ/вода з кислотними властивостями, що веде до утворення кислотного
аерозолю, а при малому його виносi — до пiдкислення самого розчину.
3. Релаксацiйнi процеси пiсля барботажу показанi на рис. 1 тiльки для фiльтра N2.
Основним є, очевидно, осiдання кислого аерозолю, що веде до зменшення pH i вiдповiд-
ного збiльшення Eh. Дифузiя О2 й СО2 iз повiтря ще проявитись не може. Зате можливi
якiсь структурнi перетворення, тому що барботаж неодмiнно виводить систему далеко вiд
стану структурної рiвноваги [9]. Проте i цей процес тут себе не проявляє, так як вiдношен-
ня ∆Eh/∆pH ∼= 64, що близько до теоретичного значення 59.
Найближчими до природних є умови барботажу на фiльтрi N1. Тому подальшi дослiд-
ження проводились тiльки на цьому фiльтрi. З рис. 2 видно, що результати барботажу азоту
i аргону через дистильовану воду практично однаковi i дуже схожi на змiни в 0,1 моль/л
NaCl для фiльтра N2 на рис. 1, але помiтно слабшi. При цьому тiльки крива pH для арго-
ну виходить в лужну область, де pH зростає по лiнiйному закону, хоч крива Eh засвiдчує
появу циркуляцiї газiв над розчином. Крива pH для азоту розташована значно нижче, що
вказує на менший винос кислого аерозолю. Судячи з нахилу релаксацiйних кривих, швид-
кiсть наближення до стану електрохiмiчної рiвноваги (1) у водi дещо менша, нiж у розчинi
∗В результатi pH у системi стабiлiзувався на рiвнi ∼7,6.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №2 91
Рис. 2. Змiни pH–Eh-характеристик дистильованої води при барботажi аргону (1 ), азоту (2 ) та розчину
0,1 моль/л NaCl (3 ) при барботажi азоту (50 см3/хв).
У дослiдах 1 i 2 швидкiсть газiв 75 см3/хв. Хрестиками позначено лiнiї релаксацiї
0,1 моль/л NaCl. Кривi 3 на рис. 2 характеризують вплив азоту при швидкостi подачi
50 см3/хв для 0,1 моль/л NaCl. Як видно, зменшення швидкостi вiд 80 (див. рис. 1) до
50 см3/хв явно зменшило швидкiсть вимивання О2 i значно знизило pH розчину. Все це
можна вважати результатом зменшення швидкостi виносу аерозолю i вiдповiдно збiльшен-
ня швидкостi “аерозольного дощу”.
Результати барботажу азоту i чистого (без СО2) повiтря через розчин 0,5 моль/л NaCl,
який можна вважати штучною морською водою, iлюструє рис. 3. Як видно з рисунку, вплив
азоту дещо сильнiший вiд впливу повiтря (кривi 1, 2 ), що зв’язано з “гальмiвним ефектом”
кисню повiтря на величини Eh i pH. Але в обох випадках pH з часом зменшується (кислот-
нiсть наростає), а Eh знижується навiть у випадку повiтря, поки не стабiлiзується на рiвнi
близько 330 мВ. Для повiтря такий ефект виглядає дивним i засвiдчує, що сам барботаж
зменшує розчиннiсть О2 в розчинi NaCl. Релаксацiйнi кривi в обох випадках однотипнi, що
вказує на практичну тотожнiсть отриманих аерозолiв та їх взаємодiю з вихiдним розчином.
Кривi 1 i 2 на рис. 3 показують, що у вiдповiдних дослiдах значна частина кислого
аерозолю повертається у розчин. Тому можна очiкувати, що при iнтенсифiкацiї виносу
аерозолю pH остаточного розчину буде збiльшуватись. Для перевiрки цього припущення
проведено повторний дослiд з повiтрям, при якому застосовано ватний екран — шар гiг-
роскопiчної вати, яким був нещiльно прикритий фiльтр N1 зверху. Вiдомо, що вата добре
поглинає i тонкi, i грубшi крапельки води iз водних розчинiв, а отже, може посилити винос
аерозолю iз системи. Результати цього дослiду представленi кривими 3 на рис. 3. Як вид-
но, наше припущення справдилось: крива pH вже не опускається, а пiднiмається i досягає
слабколужного (pH >7) стану. При цьому характер кривих Eh для лiнiй 2 i 3 для повiтря
92 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015, №2
Рис. 3. Змiни pH–Eh-характеристик розчину 0,5 моль/л NaCl при барботажi (75 см3/хв) азоту (1 ), повiт-
ря (2 ) та повiтря при наявностi ватного екрану (3 ).
Лiнiї релаксацiї у дослiдi 3 починаються з точок кiнця барботажу, який тривав 3 год 20 хв
практично не змiнився. Отже, ватний екран справдi виловив значну частину аерозолю, що
в умовах роздiлення зарядiв поступово придало розчину бiльш лужний характер. Але вплив
екрану на кривi релаксацiї впродовж 20 хв виявився практично непомiтним. Це доводить,
що основним шляхом повернення аерозолю у розчин в наших умовах є не “дощ”, а стiкання
конденсату iз стiнок фiльтра та надводної поверхнi електродiв. У такому випадку рiзкi
перегини релаксацiйних кривих 3 на рис. 3 можна пояснити початком стiкання конденсату
з ватного екрану.
Сукупнiсть отриманих результатiв показує, що основним фiзико-хiмiчним результатом
барботажу пасивних газiв через воду i воднi розчини NaCl є сильнi змiни показника pH,
який мало залежить вiд Eh i може як зростати, так i зменшуватись. Основною причиною
цих змiн є iнтенсивне продукування в бульбашках нової приповерхневої фази кислотного
характеру, з якої формується позитивно заряджений кислий аерозоль. Якщо цей аерозоль
видаляється iз системи iнтенсивним потоком газу, то в залишковому розчинi поступово
зростає pH i вiн стає бiльш лужним. Якщо ж основна маса цього аерозолю повертається
у розчин (осадження, конденсацiя), то pH зменшується, тобто розчин стає бiльш кислим.
Конкретнi причини змiн pH поки що невiдомi, але вже зараз можна говорити про iснування
явища, яке варто називати барботажним хiмiчним ефектом (БХЕ), який може реалiзо-
вуватись у двох видах: i лужному, i кислотному. Перший виникає при сильному, а другий —
слабкому виносi кислотного аерозолю iз барботажної системи. Барботажний ефект прояв-
ляється як у дистильованiй водi, так i в розчинах NaCl рiзної концентрацiї. Отже, це —
властивiсть самої води. Але iони солей можуть сильно впливати на результати барботажу,
оскiльки вiд них залежить будова i властивостi ПЕШ на поверхнi газ/вода, а отже, i склад
та властивостi “iнтерфейсу”, що зумовлює кислотно-основний характер поверхнi [4, 5].
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №2 93
Є усi пiдстави стверджувати, що в природних умовах у бурунах морських хвиль повинен
реалiзовуватись лужний БХЕ, який веде до утворення кислотного аерозолю i пiдвищення
pH морської води. На наш погляд, цей процес вiдiграє важливу роль у пiдтримцi лужного
(pH ∼8) характеру морських вод впродовж мiльйонiв рокiв [13], незважаючи на погли-
нання цими водами величезних мас кислотних речовин iз вулканiчних газiв. Тепер стає
зрозумiлим, чому морськi аерозолi, як правило, мають позитивний заряд, який зменшуєть-
ся з висотою, а поверхня морської води заряджена негативно [2, 4]. Разом з тим значно
збiльшуватиметься хiмiчна активнiсть поверхневих морських вод. На це вказує не тiльки
висока активнiсть релаксацiйних процесiв у наших дослiдах, а й виявлений факт появи
матовостi на внутрiшнiх стiнках фiльтра N1 уже за один мiсяць вiд початку барботажних
дослiдiв. Причиною цього є не стiльки змiни pH, скiльки порушення нормальної структури
води в розчинах, яка iснувала до барботажу. Ми припускаємо, що це деструктивнi змiни,
що схожi на змiни при нагрiваннi. В такому випадку можна говорити, за Берналом [13], про
пiдвищення структурної температури води в розчинi. Цю особливiсть барботажу необхiдно
враховувати i в хiмiко-технологiчних процесах. Все це засвiдчує, що барботажнi ефекти
заслуговують на поглиблене вивчення iз застосуванням найновiших експериментальних ме-
тодiв. Ми переконанi, що такi дослiдження, можуть привести до розкриття причин загад-
кового фракцiонування iонiв при утвореннi морських аерозолiв [11, 14].
1. Bloch M.R., Kaplan D., Kertes V., Schnerb J. Ion separation in bursting air bubbles: an explanation for
the irregular ion ratios in atmospheric precipitations // Nature. – 1966. – 209. – P. 802–803.
2. Blanchard D.C. The electrification of the atmosphere by particles from bubbles in the sea // Progr.
Oceanogr. – 1963. – 1. – P. 71–202.
3. Хорн Р. Морская химия (структура воды и химия гидросферы). – Москва: Мир, 1972. – 398 с.
4. Bhattacharyya J., Maze J. T., Ewing G.E., Jarrold M.F. Charge separation from the bursting of bubbles
on water // J. Phys. Chem. A. – 2011. – 115. – P. 5723–5728.
5. Jonescu D., Jonescu R.A. Analytical insinghts on ion behaviour at interfaces // J. Electroanal. Chem. –
2011. – 650. – P. 205–208.
6. Vacha R., Buch V., Milet A. et al. Autoionization at the surface of neat water: is the top layer pH neutral,
basic, or acidic? // Phys. Chem. Chem. Phys. – 2007. – 9, No 4. – P. 4736–4747.
7. Chaplin M. Theory vs experiment: What is the surface charge of water? // Water. – 2009. – No 1. – P. 1–28.
8. Королянчук Д. Г., Нефедов В. Г. Влияние рН раствора на электропроводность тонких слоев с по-
верхностью воздух–электролит // Вiсн. НТУ “Харкiвський полiтехнiчний iнститут”. Сер. Хiмiя i хiм.
технологiя та екологiя. – Харкiв: НТУ “ХПI”, 2012. – № 32. – С. 100–105.
9. Кушнiр С. Структура i властивостi чистої води за рiзних термобаричних умов (фiзико-хiмiчний ана-
лiз) // Мiнерал. зб. – 2012. – № 62, вип. 2. – С. 236–245.
10. Краткий справочник по химии / И.Т. Гороновский, Ю.П. Назаренко, Е. Ф. Некряч. – Киев: Изд-во
АН УССР, 1962. – 659 с.
11. Шульц М.М., Писаревский А.М., Полозова И.П. Окислительный потенциал (теория и практика). –
Ленинград: Химия, 1984. – 168 с.
12. Антропов Л.И. Теоретична електрохiмiя / Пер. з рос. В.П. Рiжко. – Київ: Либiдь, 1993. – 544 с.
13. Шопф Т. Палеоокеанология. – Москва: Мир, 1982. – 311 с.
14. Bauer B.A., Ou S., Patel S. Solvation structure and energetics of single ions at the aqueous liquid-vapor
interface // Chem. Phys. Lett. – 2012. – 527. – P. 22–26.
Надiйшло до редакцiї 12.08.2014Iнститут геологiї i геохiмiї горючих
копалин НАН України, Львiв
94 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015, №2
С.В. Кушнир, P.П. Козак, М.В. Кость
Барботажный химический эффект и его влияние на свойства
морской воды
Показано, что пропускание пассивных газов вызывает появление барботажного химическо-
го эффекта (БХЭ), который сводится к сильным изменениям pH (на 1–3 единицы), неза-
висимых от величин Eh. Причиной этих изменений является интенсивное формирование
новой поверхности газ/вода, которая имеет кислотный характер и обеспечивает образова-
ние кислотного аэрозоля с положительным зарядом. При сильном выносе аэрозоля вслед-
ствие разделения зарядов pH раствора возрастает и может достигать щелочного уровня
(pH ∼8) — это щелочной БХЭ; при слабом выносе pH раствора уменьшается и возникает
кислотный БХЭ. Лужный БХЭ должен был играть важную роль в поддержке щелочного
характера океанических вод на протяжении всего фанерозоя.
S.V. Kushnir, R. P. Kozak, M. V. Kost’
Bubble chemical effect and its influence on properties of sea water
It is shown that the transmission passive gases causes the bubble chemical effect (BCE), which
is reduced to strong changes in pH (1–3 units) independent of the variables Eh. The reason for
these changes is the intensive formation of a new gas/water surface, which is acidic in nature
and provides the formation of an acid aerosol with positive charge. If the strong outflow of an
aerosol due to the charge separation, pH of the solution is increasing and can reach the alkaline
level (pH ∼8), which is the alkaline BCE; with a weak removal, pH of a solution is reduced, and
the acidic BCE arises. The alkaine BCE was be able to play an important role in supporting the
alkaline nature of ocean water throughout the Phanerozoic.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №2 95
|