海水的理化性质.docx

海水的理化性质（一）海水的化学性质海洋是地球水圈的主体，是全球水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．海水的化学组成海水是一种成分复杂的混合溶液它所包含的物质可分为三类：①溶解物质，包括各种 盐类、有机化合物和溶解气体；②气泡；③固体物质，包括有机固体、无机固体和胶体颗粒 海洋总体积中，有96%〜97%是水，3%〜4%是溶解于水中的各种化学元素和其他物质目前海水中已发现80 多种化学元素，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（表5．5），含量约占全部海水化学元素总 量的 99.8%〜99.9%，因此，被称为海水的大量元素其他元素在海洋中含量极少，都在 1mg／L 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的盐类含量差别很大（表 5．6）。

由表5.6可知，氯化物含量最高，占88.6%，其次是硫酸盐，占10.8%海水中盐分的来源，主要来自两个方面：一是河流从大陆带来河流不断地将其所溶解 的盐类输送到海洋里，其成分虽与海水不同（表5．7）（海水中以氯化物为最多，河水则以 碳酸盐类占优势），但是，因为碳酸盐的溶解度小，流到海洋里以后很容易沉淀另一方面， 海洋生物大量地吸收碳酸盐构成骨胳、甲壳等，当这些生物死后，它们的外壳、骨胳等就沉 积在海底，这么一来，使海水中的碳酸盐大为减少硫酸盐的收支近于平衡，而氯化物消耗 最少由于长年累月生物作用的结果，就使海水中的盐分与河水大不相同二是海水中的氯 和钠由岩浆活动中分离得来这从海洋古地理研究和从古代岩盐的沉积、以及最古老的海洋 生物遗体都可证实古海水也是咸的总之，这两种来源是相辅相成的2．海水的盐度海水盐度是lOOOg海水中所含溶解的盐类物质的总量，叫盐度（绝对盐度）单位为％0 或 10-3在实际工作中，此量不易直接量测，而常用“实用盐度” 实用盐度略小于绝对盐 度近百年来，由于测定盐度的原理和方法不断变革，实用盐度的定义已屡见变更20世纪50年代以来，海洋化学家致力于电导率测盐度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即在温度为 15°C、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32.4356X10-3的标准氯 化钾（KC1）溶液的电导率的比值（K15）来定义实用盐度用下式确定：式中：a0 = 0.0080； a1 = -0.1692； a2= 25.3851； a3=14.0941； a4=-7.0261； a5 = 2.7081；工ai=35.000； 2X10-3WSW42X10-3 可见，当K15= 1时，海水的实用盐度恰好等于35X10-3，这是世界大洋的平均盐度值这 种方法仍离不开海水组成的恒定性这一特点若测定温度不在15C，则应进行订正现已有实用盐度与电导比查算表及温度订正表 供实际应用世界大洋盐度的空间分布和时间变化，主要取决于影响海水盐度的各自然环境因素和各 种过程（降水、蒸发等）这些因素在不同自然地理区所起的作用是不同的在低纬区，降 水、蒸发、洋流和海水的涡动、对流混合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岸海区， 因河流的淡水注入可使盐度降低例如，我国长江口附近，在夏季因流量增加，使海水冲淡， 盐度值可降低到11.5X10-3左右世界大洋绝大部分海域表面盐度变化在33X10-3〜37X10-3之间海洋表面盐度分布 的规律为：①从亚热带海区向高低纬递减，形成马鞍形；②盐度等值线大体与纬线平行，但 寒暖流交汇处等值线密集，盐度水平梯度增大；③大洋中的盐度比近岸海区的盐度高；④世 界最高盐度（＞40X10-3）在红海，最低盐度在波罗的海（3X10-3〜10X10-3）大洋表层盐度随时间变化的幅度很小，一般日变幅不超过0.05X10-3,年变幅不超过2X10-3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3．海水中的气体溶解于海水的气体，以氧和二氧化碳较为重要海水中的氧主要来自大气与海生植物的 光合作用海水中的二氧化碳主要也来自大气与海洋生物的呼吸作用及生物残体的分解因 此，海水中的氧和二氧化碳的含量与大气中的含量和海水生物的多少密切相关当海生植物茂盛，光合作用强烈时，水中的溶解氧含量多，二氧化碳少；当生物残体多、 植物光合作用弱时，水中二氧化碳多，而氧含量少。

当水温增高时，海水中的氧含量减少； 当水温降低时，海水中的氧含量增多海水中二氧化碳的溶解度是有限的，但海生植物能消耗相当多的二氧化碳，而且在微碱 性环境中，海水中二氧化碳还可与钙离子结合生成碳酸钙沉淀这样，大气中的二氧化碳就 可以不断地溶于海水中，故在海洋上或海岸边，空气总是十分清新的，海洋是自然界二氧化 碳的巨大调节器二）海水的物理性质海水的物理性质主要包括温度、密度、水色、透明度、海冰等现简述于下：1．海水温度海水主要是靠吸收太阳光能的辐射热来增高温度的因此，海水温度因时、因地而异 但因水的热容量大，可以透光，又有波浪及流动调节温度，故海陆之间温度的变化和分布有 明显的差异海面水温的变化比陆地温度的变化要小得多，不论日较差或年较差都很小据 观察，海洋表面平均日较差一般不超过1°C,年较差则为1〜17°C陆地上气温的平均较差 却大得多，日较差最大可达50C，年较差最大可达70〜80°C海水温度由低纬向高纬减低的趋势要较陆地缓慢得多据观察，海洋表面最低温度是-2°C,最高温度是36°C,温度的绝对较差只有38°C而在陆地上，温度绝对较差可达100°C 以上世界大洋表面的年均温为17.4 C ,其中太平洋最高达19.1 C ,印度洋为17.0 C ,大西 洋为 16.9C。

世界大洋表面水温分布具有如下规律：(1) 水温从低纬向高纬递减,等温线大体呈带状分布2) 北半球水温(平均为19.2C)较南半球水温(平均为16C)高3) 水温等温线从低纬向高纬疏密相间，低、高纬等温线较疏，纬度40°〜50地带 等温线较密4) 大洋东西两侧，水温分布有明显差异，在低纬区，水温西高东低；在高纬区，水 温则东高西低；在纬度 40°〜50°地带，等温线西密东疏5) 夏季大洋表面水温普遍高于冬季，可是水温水平梯度冬季大于夏季世界大洋水温的垂直分布规律是：从海面向海底呈不均匀递减的趋势；在南北纬 40° 之间，海水可分为表层暖水对流层和深层冷水平流层(图5.31)2．海水密度海水密度是指单位体积内所含海水的质量其单位为g/cm3但是习惯上使用的密度是 指海水的比重，即指在一个大气压力条件下，海水的密度与水温3.98°C时蒸馏水密度之比 因此在数值上密度和比重是相等的海水的密度状况，是决定海流运动的最重要因子之一海水的密度，是盐度、水温和压力的函数因此，海水密度可用Ps, t,p来表示在现场温度、盐度和压力条件下所测定的海水密度，称为现场密度或当场密度当大气 压等于零时的密度，称为条件密度，用Ps,t,0表示。

因为海水的密度一般都大于 1，例如，1.01600，1.02814等，并精确到小数5 位，为书 写的方便，可将密度数值减去1再乘以1000，并用s, t,p表示即:例如：Ps, t,p 为 1.02545 时，os,t,p 为 25.45海水的密度与温度、盐度和压力的关系比较复杂凡是影响海水温度和盐度变化的地理 因素，都影响密度变化虽然各大洋不同季节的密度在数值上有所变化，但其分布规律大体 是相同的，即大洋表面密度随纬度的增高而增大，等密度线大致与纬线平行赤道地区由于 温度很高，降水多，盐度较低，因而表面海水的密度很小，约1.02300亚热带海区盐度虽 然很高，但那里的温度也很高，所以密度仍然不大，一般在1.02400左右极地海区由于温 度很低，降水少，所以密度最大在三大洋的南极海区，密度均很大，可达1.02700以上在垂直方向上，海水的结构总是稳定的，密度向下递增在南北纬20°之间 100m 左右 水层内，密度最小，并且在50m以内垂直梯度极小，几乎没有变化；50〜100m深度上，密 度垂直梯度最大，出现密度的突变层（跃层）它对声波有折射作用，潜艇在其下面航行或 停留，不易被上部侦测发现，故有液体海底之称。

约从1500m开始，密度垂直梯度很小；在 深层大于3000m，密度几乎不随深度而变化3．水色所谓水色，是指自海面及海水中发出于海面外的光的颜色它并不是太阳光线透入海水 中的光的颜色，也不是日常所说的海水的颜色它取决于海水的光学性质和光线的强弱，以 及海水中悬浮质和浮游生物的颜色，也与天空状况和海底的底质有关由于水体对光有选择 吸收和散射的作用，即太阳光线中的红、橙、黄等长光波易被水吸收而增温，而蓝、绿、青 等短光波散射得最强，故海水多呈蓝、绿色水色常用水色计测定水色计由21 种颜色组成，由深蓝到黄绿直到褐色，并以号码 121 代表水色号码越小，水色越高；号码越大，水色越低4．海水的透明度海水的透明度，是指海水的能见度也是指海水清澈的程度它表示水体透光的能力 但不是光线所能达到的绝对深度它决定于光线强度和水中的悬浮物和浮游生物的多少光 线强，透明度大，反之则小水色越高，透明度越大；水色越低，透明度越小透明度的测定：用一个直径30cm的白色圆盘，垂直放到海水中，直到肉眼隐约可见圆 盘为止，这时的深度，则为透明度世界以大西洋中部的马尾藻海透明度最大，达66.5m 我国南海为20〜30m，黄海为1〜2m。

5．海冰淡水的冰点为0°C,最大密度的温度是4°C；而海水的冰点和最大密度的温度都随盐度 的增大而降低，但冰点降低较和缓当海水的盐度大于24.695X10-3时，最大密度的温度 低于冰点温度；而盐度小于24.695X10-3时，最大密度的温度高于冰点温度；只有盐度在 24.695X10-3时，海水的最大密度的温度才与冰点温度相同，为-1.332°C（图5. 32）海水结冰较淡水困难因大洋表面盐度一般均大于24.695X10-3，故冰点更低；当海 面水温达到冰点时，因密度增大形成对流，使下层温度较高的海水上升，故较难结冰；当整 层海水达到冰点，海水结冰时，又要不断的析出盐分，使未结冰的海水盐度增大，密度也增 大，从而加强了对流和降低了冰点，阻碍海冰的进一步增长选自刘南威主编《自然地理学》）海水－化学元素的故乡作者：佚名 文章来源：转贴 点击数：1675 更新时间：2005-5-7 热海水占地球总水量的 94%，大海中不仅有取之不尽、用之不竭的水，还溶解了大量的气体物质和各 种盐类，人类在陆地上发现的 100 多种化学元素，在海水中可以找到80 多种人们生活必不可少的食盐及 钾、镁、溴、碘、锂、铀、重水等多种重要化学元素，都大量蕴藏于海洋之中。

所以海水又被称作化学元 素的故乡作为地球上最大的连续矿体的海洋水体，由于海洋水体巨大（约为 13.7 亿立方千米），有的元素虽然其 含量甚微，但总量是非常丰富的例如铀，1 吨海。