海水的化学组成及特点

    海洋是地球水圈的主体，是全球水分循环的主要起点和归宿，也是各大陆外流区的岩石风化产物最终的聚集场所。海水的历史可追溯到地壳形成的初期，在漫长的岁月里，由于地壳的变动和广泛的生物活动，改变着海水的某些化学成分。

　　1.海水的化学组成 目前海水中已发现80多种化学元素（表1-13），但其含量差别很大。主要化学元素是氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、硅、氟等12种，其含量约占全部海水化学元素含量的99.8—99.9％，因此被称为海水的大量元素。其它元素在海洋中含量极少，都在1毫克/升以下，称为海水的微量元素。海水化学元素最大特点之一是上述12种主要离子浓度之间的比例几乎不变，因此称为海水组成的恒定性。它对计算海水盐度具有重要意义。溶解在海水中的元素绝大部分是以离子形式存在的。海水中主要盐类含量见表1-14。由表可知氯化物含量最高，占88.6％，其次是硫酸盐占10.8％。

　　对海水中盐类的来源说法不一。一种说法是，海水中的盐类是由河流带来的。可是河水与海水在目前所含的盐类差别很大（表1-15）。虽然河水所含的碳酸盐最多，但当河水入海后，一部分碳酸盐便沉淀；另一部分碳酸盐被大海中的动物所吸收，构成它们的甲壳和骨骼等，因此海水中的碳酸盐大大减少。氮、磷、硅的化合物和有机质也大量地被生物所吸收，故海水中这些物质的含量也减少。硫酸盐近于平衡状态。唯有氯化物到大海中被消耗得最少，因长年日积月累，其含量不断缓慢增多。另一种说法是，由于海底火山活动使海洋中的氯化物和硫酸盐增多。

    2.海水的盐度 单位质量海水中所含溶解物质的质量，叫海水盐度。它是海水物理、化学性质的重要标志。近百年来，由于测定盐度的原理和方法不断变革，盐度的定义已屡见变更。

　　50年代以来，海洋化学家致力于电导测盐的研究。因为海水是多种成分的电解质溶液、故海水的电导率取决于盐度、温度和压力。在温度、压力不变情况下，电导率的差异反映着盐度的变化，根据这个原理，可以由测定海水的电导率来推算盐度。

　　为了确定电导率和盐度的对应关系，引入电导比的概念，即某一海水样品的电导率与氯化钾标准溶液的电导率之比。此标准溶液的浓度为1千克溶液中含 KCl 32.4356克，在 15℃时，其电导率与盐度为35.0000×10-3的标准海水电导率相等。在实验室里，将标准海水用蒸馏水稀释或蒸发浓缩，在15℃恒温下，同时测定其盐度和电导比，便可建立两者之间的对应关系。在海洋调查和海洋站日常工作中，只需测定电导比，便可查出盐度。

　　1979年第17届国际海洋物理协会通过决议，将盐度分为绝对盐度和实用盐度，将后者定为习惯上的盐度定义，且定名为“1978实用盐度”；为避免与其它物理量的符号重复，将电导比的符号改为“K15”。盐度单位符号“‰”以“ 10-3”代替。

　　1）绝对盐度（SA）定义为海水中溶解物质的质量与海水质量的比值。在实际工作中，此量不易直接量测，而以实用盐度代替。

　　2）实用盐度（S）在温度为15℃、压强为一个标准大气压下的海水样品的电导率，与质量比为 32.4356×10-3的标准氯化钾（KCl）溶液的电导率的比值K15来定义。当K15精确地等于1时，海水样品的实用盐度恰好等于35。

　　实用盐度根据比值K15由下述方程式来确定：

    当海水样品的电导比是任一温度下测定时，还需进行温度订正。现已制成实用盐度与电导比查算表及温度订正表，供实际应用。

　　实验表明，绝对盐度和实用盐度呈线性关系，即SA=a　+　b　S。参数a、b依赖于海水的离子组成。各地海水的实用盐度略小于绝对盐度，两者之差不超过2×10-6。

　　海水的盐度在空间上、时间上有一定幅度变化。主要取决于影响海水盐度的各自然环境因素和发生于海水中的许多过程（表1-16）。上述各种过程在不同的海区内所起的作用是不同的。在低纬海区，降水、蒸发、洋流和海水紊动、对流混合等起主要作用。降水大于蒸发，使海水冲淡，盐度降低，蒸发大于降水，则盐度升高。盐度较高的洋流流经一海区时，可使盐度增加；反之，可使盐度降低。在高纬海区，除受上述因素影响外，结冰和融冰也能影响盐度。在大陆沿海地区，因河流等淡水注入，使盐度降低。例如；我国长江口附近，在夏季因流量增加，使海水冲淡，盐度值平均可降低到11.5×10-3左右。

　　世界大洋的平均盐度是34.69×10-3。绝大部分海域表面盐度变化在33—37×10-3之间。海洋表面盐度分布的总趋势是从亚热带海区向高、低纬递减，并形成鞍形。赤道附近平均年降水量大于蒸发量350毫米，表层海水被稀释，普遍为低盐度海区。南北纬20°—30°的信风带海域，蒸发量超过降水量达700—1100毫米，故三大洋上都出现高盐度中心。尤以南、北大西洋的亚热带表面盐度最大，达37.25×10-3以上。西风带上降水量超过蒸发量，盐度逐渐降低到34×10-3以下。极地海域蒸发量最小，尤其是北冰洋，由于大量河水注入及大陆冰的融化，盐度减小到33×10-3以下。

　　大洋上盐度等值线大体与纬线平行，但寒流与暖流经过的海域，盐度等值线有明显的弯曲。在寒暖流交汇的地方盐度等值线密集，盐度水平梯度增大。大洋表层盐度随时间变化的幅度很小，一般日变幅不超过0.05×10-3，年变幅不超过2×10-3。只有大河河口附近，或有大量海冰融化的海域，盐度的年变幅才比较大。