海洋监测技术 第2章2 海水的化学组成.pptVIP

海水化学组成随时间并非一成不变，原始海水K、Mg、Ca浓度比现代海水来得高，Na浓度比现代海水来得低，但距今几亿年里，海水化学组成基本恒定。 海水主要由11种常量离子或分子组成，它们占元素总量的99%以上，为人工海水的配制提供了可行性。 海水常量元素组成一般符合Marcet-Dittmar恒比规 律，但某些情况下该规律可能不成立。 最早提出盐度的目的在于表征海水中溶解盐分的 总量，但现在所用的实用盐度是基于海水样品与KCl标准溶液的电导比确定，为无量刚的量。 沿岸海域海水的盐度主要受河流径流与地下水输入的影响，而开阔大洋表层水盐度主要受控于蒸发与降雨之间的相对平衡。 海水化学组分的物理输送主要通过水体的平流与 湍流作用来实现，可用平流—扩散方程表述。 Run补充部分 /2011-12/04/content_3099577.htm 地球早期大气环境或许并不是还原的？ 相对于海水混合速率，常量组分由河流输入海洋 的速率是慢的，这也称为保守行为。 常量组分对生物过程、地球化学过程不敏感，仅受控于物理过程。 恒比规律不适用于微量或痕量组分。 恒比规律没有历史继承性，并非指海水之过去和未来都有相似的规律。 恒比规律并不表明组分未经任何化学等反应，仅是因为其浓度大到足以掩盖这些过程的效应。 恒比规律的引论 4、海水常量组分组成非恒定性的影响因素 （1）河口区： 河水组成的变化及其输入的影响 （2）缺氧海盆： 细菌的还原作用，SO42-被还原为H2S，进而通过形成FeS2、ZnS、CuS等沉淀将硫迁出水体，可导致海水中SO42-/Cl-非常低。 4、海水常量组分组成非恒定性的影响因素 （3）海冰的形成： 海冰形成时，仅少量离子结合进入海冰，导致盐卤水常量组分比值偏离恒比规律。 4、海水常量组分组成非恒定性的影响因素 （4）矿物的沉淀与溶解：文石或方解石的沉淀与溶解会导致海水中Ca2+浓度的变化。 太平洋水体中Ca2+浓度的垂直变化 4、海水常量组分组成非恒定性的影响因素 （5）海底热液的输入： 某些元素（如Si、Ca、F）增加，某些元素（如Mg、K、B和SO42-）降低。 4、海水常量组分组成非恒定性的影响因素 （6）与盐卤水的混合： 不同矿物在蒸发不同阶段形成，导致盐卤水组成变化 4、海水常量组分组成非恒定性的影响因素 （7）海-气界面物质的交换： 气泡会将部分溶解组分和颗粒物选择性地富集在其表面并离开海洋，导致元素组成发生分馏。 由风引起的海水飞沫的搬运：Cl、Br、F 海面的蒸发：I、Br、S、H3BO3 气体溶入海水中：CO2、SO2 4、海水常量组分组成非恒定性的影响因素 （8）沉积物间隙水的影响： 沉积物间隙水的一些常量组分与海水明显不同 4、海水常量组分组成非恒定性的影响因素 盐度：衡量海水中溶解物质的总量。干燥称重法？ 第4节 盐度与氯度 盐分 加热干燥后的变化 NaCl 无变化 KCl 无变化 K2SO4 无变化 Na2SO4?xH2O 无变化（水分在较低温度下损失） MgCl2?xH2O 损失一些HCl CaCl2?xH2O 损失一些HCl MgCO3 ? MgO + CO2 Ca(HCO3)2 ? CaCO3 + CO2 ? CaO + 2CO2 有机物 ? H2O + CO2 完全的化学分析：唯一可靠的、测定海水实际含盐量的方法，但实在是太复杂，难以实现常规的监测。 寻找与海水盐度具有相关关系，而又能方便、准确测量的其它要素。 表征含盐量 一、克纽森盐度公式 盐度：1 kg海水中，将所有碳酸盐转变为氧化物，所 有溴和碘为等摩尔氯所取代，且所有有机物被 氧化以后，所含全部固体物质的总克数。 单位：g/kg， 以符号S‰表示 反应式： MgCO3 + 2HCl → MgCl2 + CO2↑+H2O↑（Ca同） Mg（HCO3）2 + 2HCl → MgCl2 + CO2↑+H2O↑（Ca同） MgCl2 → MgO + 2HCl （Ca同） 2Br- + Cl2 → 2Cl- + Br2↑ 2I- + Cl2 → 2Cl- + I2↑ 有机物 → CO2↑+H2O↑ 并非完全等同于原始海水中溶解固体物质的总含量 1 kg 35‰海水，二者差异如下： 物质 计算值 变化（mg/kg） 溴转化为氯 -37.5 CaCO3转化为CaO -90.6 硼酸 26 mg/kg