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海水主要溶解成分

作者:匯感百科  閱讀:次  類別:中國百科

    海水中含量大于1毫克/千克的11種化學成分。它們包括:①鈉、鎂、鈣、鉀和鍶等5種陽離子;②氯根、硫酸根、碳酸氫根(包括碳酸根)、溴根和氟根等 5種陰離子;③硼酸分子。這些成分的總量占海水中所有溶解成分的99.9%以上。被河川搬運入海的巖石風化產物和火山等的噴發物,是海水主要溶解成分的主要來源。

    自從地球表面出現海洋之后,在漫長的地質年代中,不但經歷了海陸變遷,而且海水中的溶解成分,曾有過組成的演變。盡管各大洋海水的含鹽量隨海域和深度而異,但海水主要溶解成分的含量間有恒定的比例,就稱海水的組成是恒定的,并稱這些成分是保守成分。

    18世紀以來,人們對海水主要溶解成分進行了許多研究工作。1819年,A.M.馬賽特分析了取自大西洋、北冰洋、 波羅的海、黑海和黃海的 14個水樣,發現雖然Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO-等5種成分在不同水樣中的含量都各不相同,但它們之間在每一份水樣中的比值是近似守恒的,即這些溶解成分的組成有近似的恒比關系。1884年,W.迪特馬爾分析了英國“挑戰者”號調查船從主要大洋和海區的不同深度采樣的77個海水樣品,根據(Cl-+Br-)、SO-、CO2、Ca2+、Mg2+、K+和Na+等7 種成分的含量,證實了海水主要溶解成分的恒比關系。20世紀60年代中期,為了深入研究海水中主要溶解成分的含量及其保守性,英國國立海洋研究所和利物浦大學通過海洋調查,收集了世界各大洋及某些海區不同深度的海水樣品,分別測定過表層水、中層水和深層水中主要溶解成分的含量,討論了某些成分變化的情況。1975年,T.R.S.威爾孫對海水主要溶解成分進行了全面的總結。

    海水主要溶解成分之間,所以具有恒比關系這一特點,是因為海水中的含鹽量相當穩定,加上海水的不停運動,使各成分充分混合的緣故。但由于生物的作用,海底熱泉和大陸徑流等的影響,局部海區的某些主要溶解成分的含量并不嚴格遵守恒比關系。例如深層海水中Ca2+的相對含量大約比表層水高千分之五。因此,不同的主要溶解成分的保守性(相對含量的守恒性)略有差異。要研究溶解成分的保守性,考慮的不是它的濃度大小,而應考慮其相對含量,即濃度與含鹽量之比。由于通常以氯度或鹽度表示含鹽量的大小,故引用濃度(克/千克)與氯度或鹽度之比為參量,稱為氯度比值或鹽度比值。直接用氯度比值或鹽度比值的恒定性和變化范圍說明海水中溶解成分的保守性。

    海洋中主要溶解成分的氯度比值,基本上保持恒量。但由于上述原因,氯度比值會產生變化,主要表現為:

    ① 生物的影響。上層海水中的生物在生長繁殖過程中,吸收Ca2+和Sr2+等溶解成分,其殘體在下沉和在分解過程中逐漸將Ca2+和Sr2+釋放于水中,其循環與海水營養鹽類似。因此在深層和中層的水中,Ca2+和Sr2+的氯度比值大于表層水。

    ② 徑流的影響。河水的溶解成分及其含量和海水不同。例如:

    海水中溶解成分的含量: Na+>Mg2+>Ca2+

            Cl->SO->HCO(包括CO-)

    全世界河水中溶解成分的平均含量: Ca2+>Na+>Mg2+

            HCO(包括CO-)>SO->Cl-因此,河口區的海水受河水的影響,溶解成分的氯度比值發生變化,特別是低鹽海水更加明顯。這些區域的海水中,Ca2+、SO-和HCO的氯度比值常常比較高。

    ③ 結冰和融冰的影響。海水在高緯度海區結冰時,Na+SO7會進入冰晶之中,故結冰后的海水的氯度比值降低;融冰時適相反。

    ④ 溶解氧的影響。在缺氧或無氧海域,由于硫酸鹽還原菌滋生,可將一些 SO-還原成 H2S,使 SO-的氯度比值變小。例如黑海表層水中,SO-的氯度比值為0.1400,但在其深2000米的水層中,降低為0.1361。

    ⑤ 海底熱泉的影響。在海底斷裂帶的裂縫處,常有海底熱泉,其含鹽量很高。例如紅海海盆中心區2000米深處的熱泉,水溫為45~48°C,鹽度為255~326,使附近海水中溶解成分的氯度比值和一般的海水差別很大。

    中國沿海的海水中,主要溶解成分的氯度比值和大洋海水基本上一致。

        

    

    海水的主要溶解成分,不僅以自由離子形式存在,還會由于締合作用而形成各種離子對,從而影響著海水的化學性質和物理性質。例如 CaCO3在海水中溶解度較大,MgSO4對聲波有較強的吸收作用。這方面的研究工作,主要是測定各種離子對的締合常數,計算出主要溶解成分存在形式的分配比例模型(見海洋物理化學)。

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