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1、关于海水中的常量元素和盐度第一页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分一、海水中元素的分类一、海水中元素的分类二、海水主要成分及海水组成恒定性二、海水主要成分及海水组成恒定性三、海水主要成分中的阳离子三、海水主要成分中的阳离子四、海水主要成分中的阴离子和硼四、海水主要成分中的阴离子和硼五、影响海水组成恒定性的因素五、影响海水组成恒定性的因素第二页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分一、海水中元素的分类一、海水中元素的分类按元素含量和存在状态等特征综合分类按元素含量和存在状态等特征综合分类(化化学海洋学通常采用学海洋学通常采用)海水主要成分海水主要成分海水微量元素海水微
2、量元素海水中溶解气体海水中溶解气体海水中的有机物海水中的有机物海水营养盐海水营养盐海水中的放射性核素海水中的放射性核素第三页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分一、海水中元素的分类一、海水中元素的分类张正斌等人张正斌等人(1989)把海洋中元素分成把海洋中元素分成A、B、C、D、E五类，即：五类，即：A为常量元素为常量元素(50m mol/kg)；B为常量元素为常量元素(0.0550m mol/kg)；C为微量元素为微量元素(0.0550 mol/kg)；D为痕量元素为痕量元素(0.0550n mol/kg)；E为痕量元素为痕量元素(50p mol/kg)。第四页，本课件共有44
3、页HCO3-Cl-Na+Br-、F-、B、Sr2+SO42-Ca2+Mg2+K+3-1 海水主要成分海水主要成分二、海水主要成分及组成恒定性二、海水主要成分及组成恒定性1.海水主要成分海水主要成分海水中含量海水中含量大于大于1 mg/kg的元素。主要来源于河流的元素。主要来源于河流搬运入海的岩石风化产物和火山喷发物。包括：搬运入海的岩石风化产物和火山喷发物。包括：Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+等五种阳离子；等五种阳离子；C1-、SO42-、HCO3-(CO32-)、Br-和和F-等阴离子；等阴离子；以分子形式存在的以分子形式存在的H3BO3。第五页，本课件共有44页3-1 海水主要
4、成分海水主要成分二、海水主要成分及组成恒定性二、海水主要成分及组成恒定性2.海水主要成分的特点海水主要成分的特点含量大：含量大：这些成分的总量占海水中所有溶解成分的这些成分的总量占海水中所有溶解成分的99.9以上，所以称为以上，所以称为主要元素主要元素。S=35的海水中主要成分含量如的海水中主要成分含量如表表3.1性质稳定：性质稳定：-在海水中停留时间较长在海水中停留时间较长-生物活动影响较小，为生物活动影响较小，为“保守元素保守元素”海水中的海水中的Si含量有时也大于含量有时也大于1 mg/kg，但其浓度受生物活动影，但其浓度受生物活动影响大，性质不稳定，属于响大，性质不稳定，属于非保守元素
5、非保守元素。-海水各主要成分含量之间具有海水各主要成分含量之间具有恒定比恒定比关系关系第六页，本课件共有44页离子离子含量含量 g/kg(S=35)与与氯氯度比度比值值 g/kg/ClCl-19.3540.9989SO42-2.7120.1400Br-0.06730.00347F-0.00130.000067B0.00450.000232Na+10.770.5560Mg2+1.2900.0665HCO3-0.142-Ca2+0.41210.02127K+0.3990.0206Sr2+0.00790.00041表表3.1 大洋水常量元素的含量及其与氯度比值大洋水常量元素的含量及其与氯度比值第七页
6、，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分二、海水主要成分及组成恒定性二、海水主要成分及组成恒定性3.海水组成恒定性海水组成恒定性1819年，年，A.Marcet根据全世界各大洋不同海域的分根据全世界各大洋不同海域的分析结果，提出析结果，提出“全世界所有的海水水样都含有同全世界所有的海水水样都含有同样种类的成分，这些成分之间具有非常接近恒定样种类的成分，这些成分之间具有非常接近恒定的比例关系，而这些水样之间只有含盐量总值不的比例关系，而这些水样之间只有含盐量总值不同的区别同的区别”。W.Dittmar仔细地分析和研究了英国仔细地分析和研究了英国“挑战者挑战者”号在环号在环球海洋调查航行
7、期间从世界各大洋中不同深度所采集的球海洋调查航行期间从世界各大洋中不同深度所采集的77个海水样品，结果证实了个海水样品，结果证实了Marcet观测的普遍真实性，观测的普遍真实性，这就是著名的这就是著名的MarcetDittmar恒比规律恒比规律第八页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分三、三、主要成分中的阳离子主要成分中的阳离子元素元素主主 要要存在形式存在形式平均浓度平均浓度(g/kg)*氯度比值氯度比值*停留时间停留时间Goldberg(1971)Broecker(1982)NaNa+10.78380.5566146.81078.3107MgMg2+1.28370.06626
8、01.21071.3107CaCa2+0.41210.02127011061.1106KK+0.39910.02060071061.2107SrSr2+0.00790.00041041065.1106*S=35.00的海水，根据Millero(1996)第九页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分三、三、主要成分中的阳离子主要成分中的阳离子钠钠钠离子是海水中钠离子是海水中含量最高含量最高的阳离子，的阳离子，1000g海水中平海水中平均含有均含有10.76g钠离子。钠离子。由于化学活性较低，在水体中较稳定，是海洋中由于化学活性较低，在水体中较稳定，是海洋中停留时间最长的一种阳离子。停
9、留时间最长的一种阳离子。卡尔金和考克斯(1966)对海洋中钠的测定结果显示，钠含量/氯度的比值平均为0.5555，标准偏差为0.0007。钠是确定了钙、镁、钾和总的阳离子含量后用差减法计算出来的。赖利和德田(1967)采用重量法，即将所有碱金属以硫酸盐形式测定，钾用四苯基硼重量法测定，而后扣除钾，就得到钠的含量。陈国珍曾测过中国标准海水的Na/Cl值，南黄海的平均值为0.5616。对黄渤海和北黄海的水样测定，渤黄海的Na/Cl值为0.5610。第十页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分三、三、主要成分中的阳离子主要成分中的阳离子镁镁海水中镁的含量约海水中镁的含量约1.3 10-3
10、，因此海水是，因此海水是提取镁提取镁的一的一个重要资源。个重要资源。是海水阳离子中仅低于钠含量的离子。是海水阳离子中仅低于钠含量的离子。海水中镁浓度的测定存在一定误差。卡尔金和考克斯海水中镁浓度的测定存在一定误差。卡尔金和考克斯测得的镁测得的镁氯度比值为氯度比值为(0.06692 0.00004)与赖利和与赖利和德田德田(0.06676 0.0007)测得的比值并不完全一致。测得的比值并不完全一致。河水中河水中Mg/Cl的比值较海水高的比值较海水高，在一些受淡水影响，在一些受淡水影响的海水中，其的海水中，其Mg/Cl值略有升高。值略有升高。第十一页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要
11、成分三、三、主要成分中的阳离子主要成分中的阳离子钙钙海水中钙的平均含量为海水中钙的平均含量为0.41 10-3。海洋中钙由于与。海洋中钙由于与海洋中生物圈以及与碳酸盐体系有密切关系，它海洋中生物圈以及与碳酸盐体系有密切关系，它的含量变化相当大。的含量变化相当大。钙是海水主要阳离子中钙是海水主要阳离子中停留时间最短停留时间最短的元素。的元素。生物需摄取钙组成其硬组织，造成海洋表层水中钙的相生物需摄取钙组成其硬组织，造成海洋表层水中钙的相对含量较低。对含量较低。在深层水中，由于上层海水中含钙物质下沉后再溶在深层水中，由于上层海水中含钙物质下沉后再溶解，以及由于压力的影响使碳酸钙溶解度增加，钙解，以
12、及由于压力的影响使碳酸钙溶解度增加，钙的相对含量加大。的相对含量加大。在表层水中碳酸钙是处于在表层水中碳酸钙是处于过饱和状态过饱和状态，而在深层水中，而在深层水中处于处于不饱和状态不饱和状态。第十二页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分三、三、主要成分中的阳离子主要成分中的阳离子钾钾海水中钾离子的平均含量约为海水中钾离子的平均含量约为0.4 10-3，与，与钙离子的含量大致相等。钙离子的含量大致相等。陆地上岩石的风化产物是海水中钠和钾的陆地上岩石的风化产物是海水中钠和钾的主要来源。主要来源。岩石中钠的平均含量大于钾岩石中钠的平均含量大于钾(约约6)。岩石。岩石风化产物进入河流，河
13、水中钾含量为钠的风化产物进入河流，河水中钾含量为钠的36，进入海洋后，海水中钾仅为钠的，进入海洋后，海水中钾仅为钠的3.6。造成这种差别的主要原因造成这种差别的主要原因？第十三页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分三、三、主要成分中的阳离子主要成分中的阳离子锶锶锶是海水常量阳离子中锶是海水常量阳离子中含量最低含量最低的一种，平均含量的一种，平均含量约为约为0.008 10-3。由于钙与锶的性质相近，分离有一定。由于钙与锶的性质相近，分离有一定的困难，早期测定结果都偏高，的困难，早期测定结果都偏高，1950年前的年前的Sr/Cl值都值都在在0.7 10-3左右，比近期的左右，比近期
14、的0.4约高约高80。火焰光度。火焰光度法的使用得到了较为可靠的结果，近年来使用原法的使用得到了较为可靠的结果，近年来使用原子吸收、中子活化及同位素稀释法，测定准确度子吸收、中子活化及同位素稀释法，测定准确度有所提高，特别是后者。有所提高，特别是后者。由于由于核反应产物核反应产物90Sr进入海洋，需从污染的角度及作进入海洋，需从污染的角度及作为示踪剂来了解海洋混合过程，故海水中锶的研究引为示踪剂来了解海洋混合过程，故海水中锶的研究引起重视。大部分起重视。大部分Sr/Cl比值在比值在0.400.42间，但对间，但对Sr/Cl值是否恒定曾有争论。从几个不同区域值是否恒定曾有争论。从几个不同区域Sr
15、/Cl的垂的垂直分布来看，其共同规律是直分布来看，其共同规律是表层有低值表层有低值，这是由生，这是由生物活动从表层吸收物活动从表层吸收Sr所造成的。所造成的。第十四页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分四、四、主要成分中的阴离子和硼主要成分中的阴离子和硼元素元素主要存在形式主要存在形式平均浓度平均浓度*(g/kg)氯度比值氯度比值*停留时间停留时间ClCl-19.35290.9989101108SSO42-,NaSO4-,MgSO42.71240.1400007.9106CHCO3-,CO32-,CO20.12360.006387.9104BrBr-0.06720.0037401
16、108FF-,MgF+0.0013170.0000675.2105BB(OH)3,B(OH)4-0.02710.0014031.3107*S=35.00的海水，根据Millero(1996)HCO3-,CO32-将在碳酸盐系统中介绍。将在碳酸盐系统中介绍。第十五页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分四、四、主要成分中的阴离子和硼主要成分中的阴离子和硼氯化物氯化物多年来，海水中的盐含量是通过测定氯度多年来，海水中的盐含量是通过测定氯度确定的，氯度的定义我们将在后面详细解确定的，氯度的定义我们将在后面详细解释。释。对于大洋水，氯化物与氯度的比值为对于大洋水，氯化物与氯度的比值为0.9
17、9896，总卤化物，总卤化物(表示为氯化物表示为氯化物)与氯度的与氯度的比值为比值为1.0006。第十六页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分四、四、主要成分中的阴离子和硼主要成分中的阴离子和硼硫酸盐硫酸盐海水中硫酸盐的海水中硫酸盐的平均含量平均含量为为2.71 10-3。大洋中大洋中SO42-(g/kg)与氯度的比值都接近与氯度的比值都接近0.1400。SO42-的测定：先生成硫酸钡沉淀，然后用重量法测的测定：先生成硫酸钡沉淀，然后用重量法测定。我国渤海和北黄海的定。我国渤海和北黄海的SO42-/Cl的比值范围为的比值范围为0.13980.1405，平均，平均0.1403，与大
18、洋值相近。，与大洋值相近。海冰中海冰中SO42-的含量比形成冰的水高。北太平洋中由于的含量比形成冰的水高。北太平洋中由于结冰效应使结冰效应使SO42-明显地在冰中富集。明显地在冰中富集。SO42-的的特性特性：缺氧环境中作为微生物：缺氧环境中作为微生物(SRB)的氧源，的氧源，这对这对SO42-的地球化学行为产生极大的影响。的地球化学行为产生极大的影响。第十七页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分四、四、主要成分中的阴离子和硼主要成分中的阴离子和硼硫酸盐硫酸盐海海洋洋沉沉积积物物一一般般在在表表层层中中含含氧氧，往往下下有有机机质质的的微微生物氧化作用，伴随着硫酸盐的还原生成硫化
19、物。生物氧化作用，伴随着硫酸盐的还原生成硫化物。沉沉积积物物内内部部由由此此产产生生SO42-的的浓浓度度梯梯度度，结结果果导导致致 SO42-由由海海水水向向沉沉积积物物迁迁移移，海海水水中中SO42-浓浓度度出出现现亏损亏损。SO42-亏亏损损由由高高含含量量(相相对对于于氯氯化化物物)的的河河流流输输入入得得到到补补充充。这这些些过过程程不不是是区区域域性性的的，而而在在全全球球范范围围内内出出现现，又又因因SO42-的的停停留留时时间间比比混混合合时时间间大大得得多多，所所以以SO42-对对氯氯度比值的区域性变化影响非常小度比值的区域性变化影响非常小(范围小于范围小于 0.4)。第十八
20、页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分四、四、主要成分中的阴离子和硼主要成分中的阴离子和硼溴化物溴化物海水中溴的平均含量为海水中溴的平均含量为67 10-6。溴在地壳中的含量仅为溴在地壳中的含量仅为3 10-6，比海水低，比海水低22倍。倍。自然界的溴主要富集在自然界的溴主要富集在盐湖及海洋盐湖及海洋中，因此海水是提中，因此海水是提取溴的重要资源。取溴的重要资源。溴的测定方法主要采用溴的测定方法主要采用Kothoff等等(1937)的次氯酸盐氧的次氯酸盐氧化容量法。此法比较方便、准确。自化容量法。此法比较方便、准确。自1942年起采用此年起采用此法进行海水中溴的测定后，其氯度比值
21、无太大变化。法进行海水中溴的测定后，其氯度比值无太大变化。大洋水溴氯值在大洋水溴氯值在0.0034640.003483之间，明显地不之间，明显地不随深度和位置而变化。随深度和位置而变化。低盐度的波罗的海中溴含量比较低，可能是由于低盐度的波罗的海中溴含量比较低，可能是由于这地区的河流中溴含量低的缘故。这地区的河流中溴含量低的缘故。第十九页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分四、四、主要成分中的阴离子和硼主要成分中的阴离子和硼氟化物氟化物海水中氟化物的平均含量为海水中氟化物的平均含量为1.3 10-6，比氯和溴小很，比氯和溴小很多，但比碘含量高出近多，但比碘含量高出近20倍。倍。海水
22、中氟化物的调查资料自海水中氟化物的调查资料自20世纪世纪60年代起逐渐增多，年代起逐渐增多，特别是镧特别是镧茜素络合剂茜素络合剂(氟试剂氟试剂)的分光光度法用于海的分光光度法用于海水分析以来，进行了广泛调查；另外氟离子选择电水分析以来，进行了广泛调查；另外氟离子选择电极被应用于海水分析，对电位测量法及电位滴定法极被应用于海水分析，对电位测量法及电位滴定法也做了一些研究。也做了一些研究。正常海水的正常海水的F/Cl比值在比值在(6.76.9)10-5之间。之间。第二十页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分四、四、主要成分中的阴离子和硼主要成分中的阴离子和硼H3BO3海水中的海水中的
23、H3BO3的含量约为的含量约为0.026 10-6，如以，如以B来表示来表示为为4.5 10-6。硼在表层水中的含量受到大气降水及蒸发、生物影硼在表层水中的含量受到大气降水及蒸发、生物影响而有变化。响而有变化。海水中海水中B主要以主要以H3BO3形式存在于海水中，形式存在于海水中，海水中硼的氯度比值海水中硼的氯度比值B/Cl，过去测定的变动范围为，过去测定的变动范围为(0.2220.255)10-3，新测定值为，新测定值为(0.2320.236)10-3。每年由河流输入的溶解硼为每年由河流输入的溶解硼为4 1011g，大部分被吸附，大部分被吸附在黏土上而除去。小部分在黏土上而除去。小部分(约为
24、总量的约为总量的1/10)可能在硅可能在硅酸盐形成过程中或含硅软泥的沉积作用从海水中酸盐形成过程中或含硅软泥的沉积作用从海水中迁出。迁出。第二十一页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分五、影响海水组成恒定性的因素五、影响海水组成恒定性的因素河流：河流：由于由于河水成分与海水不一致河水成分与海水不一致，而使氯度值低的河，而使氯度值低的河口及近海水域主要成分的氯度比值产生较大的变化。口及近海水域主要成分的氯度比值产生较大的变化。如：如：SO42-、HCO3-、Mg2+、Ca2+、K+等等结冰和融冰：结冰和融冰：高纬度区结冰和融冰过程，会对高纬度区结冰和融冰过程，会对Na+及及SO42
25、-的的氯度比值产生影响。氯度比值产生影响。海底火山：海底火山：海底火山的喷出物可能对局部海水的一些离海底火山的喷出物可能对局部海水的一些离子的氯度比值产生影响，如局部底层水中的子的氯度比值产生影响，如局部底层水中的F-增高，可增高，可能就是这种影响的结果。能就是这种影响的结果。生物过程：生物过程：例如生物对例如生物对Ca及及Sr的吸收使表层水中的吸收使表层水中Ca及及Sr含量相对于深层海水为低。含量相对于深层海水为低。溶解度的影响：溶解度的影响：深层海水由于温度降低及压力增加使深层海水由于温度降低及压力增加使CaCO3的溶解度加大，而使深水层的的溶解度加大，而使深水层的Ca2+含量增加。含量增
26、加。第二十二页，本课件共有44页3-1 海水主要成分海水主要成分五、影响海水组成恒定性的因素五、影响海水组成恒定性的因素海海-气交换：气交换：有些挥发性及大气降水含量高的化合有些挥发性及大气降水含量高的化合物可能对表层海水中某些元素产生影响。物可能对表层海水中某些元素产生影响。如硼：雨水中含有较高浓度的硼可能来自表层海如硼：雨水中含有较高浓度的硼可能来自表层海水水B(OH)3的蒸发。的蒸发。盐卤水的流入：盐卤水的流入：在海洋底部的某些区域，断裂层处会在海洋底部的某些区域，断裂层处会有高盐水流入海洋。例如红海有高盐水流入海洋。例如红海2000米深的海盆处发现米深的海盆处发现有高温高盐卤水有高温高
27、盐卤水(45-58,S=225-326)流入，其主要成流入，其主要成分的氯度比值与大洋水完全不同。分的氯度比值与大洋水完全不同。缺氧环境：缺氧环境：电位降低，部分电位降低，部分SO42-被还原为被还原为H2S，导致，导致SO42-/Cl降低。降低。孔隙水：孔隙水：如如CaCO3溶解、溶解、SO42-还原、还原、K+等与黏土矿等与黏土矿物离子交换、物离子交换、Mg2+与与CaCO3反应等均可引起这些成反应等均可引起这些成分氯度比值的改变。分氯度比值的改变。第二十三页，本课件共有44页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度一、盐度的重要性一、盐度的重要性二、盐度和氯度二、盐度和氯度三、绝对盐度和实用
28、盐度三、绝对盐度和实用盐度四、海洋中盐度分布四、海洋中盐度分布第二十四页，本课件共有44页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度一、盐度的重要性一、盐度的重要性海水盐度海水盐度是海水中含盐量的一个标度。是海水中含盐量的一个标度。盐度、温度、压力是研究海水的物理过程和化学过程盐度、温度、压力是研究海水的物理过程和化学过程的基本参数。的基本参数。海洋学上需要盐度的数据有海洋学上需要盐度的数据有两个主要原因两个主要原因：可以利用盐度的变化，来确定水团和追踪水团在海洋中的可以利用盐度的变化，来确定水团和追踪水团在海洋中的运动与混合问题；运动与混合问题；只有通过盐度和温度的测定之后，才能对密度进行计算。只
29、有通过盐度和温度的测定之后，才能对密度进行计算。因为有关海水密度的数据可用于下面几个问题，如因为有关海水密度的数据可用于下面几个问题，如确定海水垂直方向上的稳定性和计算地转流的流量等。确定海水垂直方向上的稳定性和计算地转流的流量等。第二十五页，本课件共有44页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度二、盐度和氯度二、盐度和氯度1.早期盐度定义早期盐度定义19世纪，在克努森的倡导下，国际委员会总结出了盐度和氯世纪，在克努森的倡导下，国际委员会总结出了盐度和氯度的定义，并给出了氯度计算盐度的经验公式。度的定义，并给出了氯度计算盐度的经验公式。最早的盐度定义最早的盐度定义：当所有的溴化物和碘化物被当量的
30、氯化物当所有的溴化物和碘化物被当量的氯化物所取代，并且全部碳酸盐转变成等当量的氧化物时，所取代，并且全部碳酸盐转变成等当量的氧化物时，1千克海千克海水中所含的无机盐的总克数。以水中所含的无机盐的总克数。以S表示，单位表示，单位g/Kg。局限性局限性：测定盐度的方法看似简单，将溶液蒸干，然后称：测定盐度的方法看似简单，将溶液蒸干，然后称重残存的盐，但由于一些无机成分的挥发性，重残存的盐，但由于一些无机成分的挥发性，(特别是特别是HCl)以及结晶水很难除去而造成很大的困难，所以实际上没有得以及结晶水很难除去而造成很大的困难，所以实际上没有得到应用。到应用。由于测定氯度较方便，盐度的直接测定便被抛弃
31、。由于测定氯度较方便，盐度的直接测定便被抛弃。第二十六页，本课件共有44页盐度测定方法盐度测定方法第二十七页，本课件共有44页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度二、盐度和氯度二、盐度和氯度2.氯度氯度根根据据大大洋洋海海水水主主要要成成分分的的恒恒比比关关系系，对对于于大大洋洋海海水水只只要要测测定定其其中中某某一一主主要要成成分分的的含含量量，就就可可以以相相对对的的反反映映出出溶溶解解物物质质总总量量的的大大小小，只只要要找找出出海海水水中中氯氯度度和和盐盐度度的的关关系系式，便可由氯度计算海水的盐度。式，便可由氯度计算海水的盐度。氯氯是是海海水水中中含含量量最最高高的的元元素素，而而氯
32、氯含含量量(包包括括溴溴、碘碘)的的测测定定，可可用用硝硝酸酸银银标标准准溶溶液液滴滴定，既方便又容易准确。定，既方便又容易准确。第二十八页，本课件共有44页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度二、盐度和氯度二、盐度和氯度早期氯度的定义早期氯度的定义：在在1千克海水中，若将溴千克海水中，若将溴和碘被等当量的氯置换后，所含氯的总克和碘被等当量的氯置换后，所含氯的总克数。以数。以g/Kg为单位，符号为单位，符号C1。可以通过测定海水样品中的氯度，按下式可以通过测定海水样品中的氯度，按下式计算盐度计算盐度(Knudsen公式公式):S=0.030+1.8050 Cl此公式由测定取自红海、挪威海、芬兰
33、湾、此公式由测定取自红海、挪威海、芬兰湾、波罗的海等波罗的海等9个水样的氯度和盐度拟合而成。个水样的氯度和盐度拟合而成。第二十九页，本课件共有44页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度二、盐度和氯度二、盐度和氯度氯度重新定义氯度重新定义重新定义的背景：重新定义的背景：1900年人们发现年人们发现Knudsen公式的缺点，即：所使用的原子量公式的缺点，即：所使用的原子量(Cl,Br,I等等)不够准确，因此每一次原子量的修订，不够准确，因此每一次原子量的修订，都会出现氯度定义上的微小改动。都会出现氯度定义上的微小改动。基于此原因，基于此原因，Jacobsen and Knudsen(1940)重新
34、定义氯度重新定义氯度：海水的氯度在数值上：海水的氯度在数值上(以以表示表示)等于刚好沉淀等于刚好沉淀0.3285234千克千克海水水样海水水样所需的原子量银的克数。所需的原子量银的克数。第三十页，本课件共有44页其他的卤化物也同样沉淀下来，铬酸钾作为指示剂，其他的卤化物也同样沉淀下来，铬酸钾作为指示剂，加入后沉淀物变到加入后沉淀物变到砖红色砖红色。或荧光素或荧光素。氯氯度滴定方法的化学反度滴定方法的化学反应应式式3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度二、盐度和氯度二、盐度和氯度第三十一页，本课件共有44页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度二、盐度和氯度二、盐度和氯度S=0.030+1.8050
35、 C1 的缺点的缺点1.海水组分不符合恒比关系导致上述关系式计海水组分不符合恒比关系导致上述关系式计算出来的盐度误差可达算出来的盐度误差可达0.04；2.氯度滴定技术还产生氯度滴定技术还产生20.03Cl以上的误差；以上的误差；3.当时所取的水样多数为波罗的海的表层水，当时所取的水样多数为波罗的海的表层水，难以代表整个大洋水的规律；难以代表整个大洋水的规律；4.关系式中的常数项关系式中的常数项0.030，不符合大洋海水，不符合大洋海水盐度变化的实际情况。盐度变化的实际情况。第三十二页，本课件共有44页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度二、盐度和氯度二、盐度和氯度3.盐度盐度-氯度新关系式氯度
36、新关系式1966年联合国教科文组织年联合国教科文组织(UNESCO)与英国国立海洋与英国国立海洋研究所合作出版的研究所合作出版的国际海洋学用表国际海洋学用表，提出了盐，提出了盐度与氯度的度与氯度的新关系式新关系式：S=1.80655 Cl 新关系式和新关系式和Knudsen公式相比的公式相比的优势优势：在标准大洋：在标准大洋水的盐度水的盐度(35)下，两者是一致的；盐度在下，两者是一致的；盐度在32和和38时，偏差为时，偏差为0.0026；在低盐度下偏差相对较；在低盐度下偏差相对较大，如在大，如在6时，偏差为时，偏差为0.025，因此相差不是很，因此相差不是很大。大。第三十三页，本课件共有44
37、页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度二、盐度和氯度二、盐度和氯度4.电导、盐度关系式：电导、盐度关系式：S=-0.08996+28.29729K15+12.80832K152-10.67869 K153+5.98624 K154-1.32311 K155 式中：式中：K15是在是在15 C和和0.1MPa条件下，某一水样的电条件下，某一水样的电导率与导率与35.00标准海水电导率的比值。标准海水电导率的比值。第三十四页，本课件共有44页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度二、盐度和氯度二、盐度和氯度但是电导公式表达的盐度但是电导公式表达的盐度存在着如下问题存在着如下问题：缺乏严格一致的缺乏严
38、格一致的35盐度基准；盐度基准；这一定义受海水离子组成的影响，不能精这一定义受海水离子组成的影响，不能精确确定海水盐度的相对变化，因而对深层确确定海水盐度的相对变化，因而对深层海水、近岸海水及其他离子组成有明显差海水、近岸海水及其他离子组成有明显差异的海水难以得到可靠的结果：异的海水难以得到可靠的结果：与此电导盐度相应的国际海洋学常用表，与此电导盐度相应的国际海洋学常用表，适用温度范围是适用温度范围是1031，因此在，因此在10以下以下就不能满足使用要求。就不能满足使用要求。第三十五页，本课件共有44页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度三、绝对盐度和实用盐度三、绝对盐度和实用盐度(1)绝对盐
39、度绝对盐度：海水中溶质质量与海水质量：海水中溶质质量与海水质量之比，以符号之比，以符号 SA表示；表示；(2)实用盐度实用盐度：符号为：符号为S。以温度为以温度为15，一，一个标准大气压下的海水样品的电导率与相个标准大气压下的海水样品的电导率与相同温度和压力下，质量比为同温度和压力下，质量比为32.435610-3的的氯化钾溶液电导率的氯化钾溶液电导率的比值比值K15来确定的。当来确定的。当K15值精确地等于值精确地等于1时，则实用盐度正好等于时，则实用盐度正好等于35。通过如下方程来确定实用盐度。通过如下方程来确定实用盐度。第三十六页，本课件共有44页实用盐度的计算方法实用盐度的计算方法 S
40、=0+1K150.5+2K15+3K151.5+4K152+5K152.5式式 中中 0=0.0080；1=0.1692；2=25.3851；3=14.0941；4=-7.0261；5=2.7081 0+1+2+3+4+5=35.000，2 S 42。K15C(S,15,0)/CKCl(32.4357,15,0)3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度三、绝对盐度和实用盐度三、绝对盐度和实用盐度第三十七页，本课件共有44页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度四、海洋中盐度分布四、海洋中盐度分布在开阔大洋中，海水的盐度一般在在开阔大洋中，海水的盐度一般在3237.5范围内变范围内变化，而世界海洋的平
41、均盐度则为化，而世界海洋的平均盐度则为35。哪些海域的盐度最高？哪些海域的盐度最高？北大西洋的平均盐度为北大西洋的平均盐度为37.9。红海的盐度为。红海的盐度为4041，其中在其中在2000米深阿特兰蒂斯米深阿特兰蒂斯()海渊最深处盐水层，海渊最深处盐水层，曾测得过盐度为曾测得过盐度为325的高值，这已经接近饱和了。的高值，这已经接近饱和了。哪些海域的盐度最低？哪些海域的盐度最低？盐度最低的海域不是在大洋，而是在那些与大洋海水交盐度最低的海域不是在大洋，而是在那些与大洋海水交换极缓慢的封闭性海域中，由于受降水和大陆径流的影换极缓慢的封闭性海域中，由于受降水和大陆径流的影响，盐度就大大降低了。据
42、测定，黑海的盐度为响，盐度就大大降低了。据测定，黑海的盐度为1523；波罗的海的盐度大多在；波罗的海的盐度大多在215之间。之间。第三十八页，本课件共有44页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度四、海洋中盐度分布四、海洋中盐度分布表层海水盐度随纬度的变化表层海水盐度随纬度的变化第三十九页，本课件共有44页世界大洋表层海水盐度第四十页，本课件共有44页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度四、海洋中盐度分布四、海洋中盐度分布世界各大洋的表层海水盐度随纬度的变化世界各大洋的表层海水盐度随纬度的变化最显著的特征是最显著的特征是赤道附近盐度最低，在纬赤道附近盐度最低，在纬度度200N和附近盐度最高和附近
43、盐度最高。原因：在这两个海域带，高温和强风造成原因：在这两个海域带，高温和强风造成高蒸发率。赤道附近最低是因为大量降雨高蒸发率。赤道附近最低是因为大量降雨和风速减弱造成的。在高纬度则因降水量和风速减弱造成的。在高纬度则因降水量超过蒸发量，而使盐度下降。超过蒸发量，而使盐度下降。第四十一页，本课件共有44页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度四、海洋中盐度分布四、海洋中盐度分布赤道表层海域为什么不是含盐量最多的区赤道表层海域为什么不是含盐量最多的区域？域？一般来说，海水的盐度高是与蒸发量有密一般来说，海水的盐度高是与蒸发量有密切的关系。但是，赤道海域尽管气温较高，切的关系。但是，赤道海域尽管气温
44、较高，有着蒸发量大的条件，然而这里暴雨频繁，有着蒸发量大的条件，然而这里暴雨频繁，降水量大大超过了蒸发量，所以赤道海域降水量大大超过了蒸发量，所以赤道海域的盐度不仅不大，反而低于大洋水的平均的盐度不仅不大，反而低于大洋水的平均盐度值以下。含盐量最高的海域是在南、盐度值以下。含盐量最高的海域是在南、北回归线附近。北回归线附近。第四十二页，本课件共有44页3-2 海水盐度和氯度海水盐度和氯度四、海洋中盐度分布四、海洋中盐度分布世界各大洋的表层和深层海水盐度的影响因素：世界各大洋的表层和深层海水盐度的影响因素：影响表层海水盐度分布不均匀的因素主要有：影响表层海水盐度分布不均匀的因素主要有：蒸蒸发、降水、结冰、融冰和陆地径流的影响。发、降水、结冰、融冰和陆地径流的影响。深层海水的盐度变化较小，深层海水的盐度变化较小，主要受环流和湍流等物主要受环流和湍流等物理过程的控制。理过程的控制。根据大洋中盐度分布的特征，可以鉴别水团和了解根据大洋中盐度分布的特征，可以鉴别水团和了解其运动的情况。其运动的情况。第四十三页，本课件共有44页感感谢谢大大家家观观看看第四十四页，本课件共有44页