1、海水的理化性質(zhì)（一）海水的化學(xué)性質(zhì)海洋是地球水圈的主體，是全球水循環(huán)的主要起點(diǎn)和歸宿，也是各大陸外流區(qū)的巖石風(fēng)化產(chǎn)物最終的聚集場所。海水的歷史可追溯到地殼形成的初期，在漫長的歲月里，由于地殼的變動(dòng)和廣泛的生物活動(dòng)，改變著海水的某些化學(xué)成分。1海水的化學(xué)組成海水是一種成分復(fù)雜的混合溶液。它所包含的物質(zhì)可分為三類：溶解物質(zhì)，包括各種鹽類、有機(jī)化合物和溶解氣體；氣泡；固體物質(zhì)，包括有機(jī)固體、無機(jī)固體和膠體顆粒。海洋總體積中，有9697是水，34是溶解于水中的各種化學(xué)元素和其他物質(zhì)。目前海水中已發(fā)現(xiàn)80多種化學(xué)元素，但其含量差別很大。主要化學(xué)元素是氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、硅、氟等12種

2、（表55），含量約占全部海水化學(xué)元素總量的99.899.9，因此，被稱為海水的大量元素。其他元素在海洋中含量極少，都在1mgL以下，稱為海水的微量元素。海水化學(xué)元素最大特點(diǎn)之一，是上述12種主要離子濃度之間的比例幾乎不變，因此稱為海水組成的恒定性。它對計(jì)算海水鹽度具有重要意義。溶解在海水中的元素絕大部分是以離子形式存在的。海水中主要的鹽類含量差別很大（表56）。由表5.6可知，氯化物含量最高，占88.6，其次是硫酸鹽，占10.8。海水中鹽分的來源，主要來自兩個(gè)方面：一是河流從大陸帶來。河流不斷地將其所溶解的鹽類輸送到海洋里，其成分雖與海水不同（表57）（海水中以氯化物為最多，河水則以碳酸鹽類占

3、優(yōu)勢），但是，因?yàn)樘妓猁}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鹽構(gòu)成骨胳、甲殼等，當(dāng)這些生物死后，它們的外殼、骨胳等就沉積在海底，這么一來，使海水中的碳酸鹽大為減少。硫酸鹽的收支近于平衡，而氯化物消耗最少。由于長年累月生物作用的結(jié)果，就使海水中的鹽分與河水大不相同。二是海水中的氯和鈉由巖漿活動(dòng)中分離得來。這從海洋古地理研究和從古代巖鹽的沉積、以及最古老的海洋生物遺體都可證實(shí)古海水也是咸的。總之，這兩種來源是相輔相成的。2海水的鹽度海水鹽度是1000g海水中所含溶解的鹽類物質(zhì)的總量，叫鹽度（絕對鹽度）。單位為或10-3。在實(shí)際工作中，此量不易直接量測，而常用“實(shí)用

4、鹽度”。實(shí)用鹽度略小于絕對鹽度。近百年來，由于測定鹽度的原理和方法不斷變革，實(shí)用鹽度的定義已屢見變更。20世紀(jì)50年代以來，海洋化學(xué)家致力于電導(dǎo)率測鹽度研究。因?yàn)楹Ｋ嵌喾N成分的電解質(zhì)溶液，故海水的電導(dǎo)率取決于鹽度、溫度和壓力。在溫度、壓力不變情況下，電導(dǎo)率的差異反映著鹽度的變化。根據(jù)這個(gè)原理，可以由測定海水的電導(dǎo)率來推算鹽度。即在溫度為15、壓強(qiáng)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的海水樣品的電導(dǎo)率，與質(zhì)量比為32.435610-3的標(biāo)準(zhǔn)氯化鉀（KCl）溶液的電導(dǎo)率的比值（K15）來定義。實(shí)用鹽度用下式確定：式中：a00.0080；a1-0.1692；a225.3851；a3=14.0941；a4-7.026

5、1；a52.7081；ai=35.000；210-3S4210-3?？梢姡?dāng)K151時(shí)，海水的實(shí)用鹽度恰好等于3510-3，這是世界大洋的平均鹽度值。這種方法仍離不開海水組成的恒定性這一特點(diǎn)。若測定溫度不在15，則應(yīng)進(jìn)行訂正。現(xiàn)已有實(shí)用鹽度與電導(dǎo)比查算表及溫度訂正表供實(shí)際應(yīng)用。世界大洋鹽度的空間分布和時(shí)間變化，主要取決于影響海水鹽度的各自然環(huán)境因素和各種過程（降水、蒸發(fā)等）。這些因素在不同自然地理區(qū)所起的作用是不同的。在低緯區(qū)，降水、蒸發(fā)、洋流和海水的渦動(dòng)、對流混合起主要作用。降水大于蒸發(fā)，使海水沖淡、鹽度降低；蒸發(fā)大于降水，則鹽度升高。鹽度較高的洋流流經(jīng)一海區(qū)時(shí)，可使鹽度增加；反之，可使鹽度

6、降低。在高緯區(qū)，除受上述因素影響外，結(jié)冰和融冰也能影響鹽度。在大陸沿岸海區(qū)，因河流的淡水注入可使鹽度降低。例如，我國長江口附近，在夏季因流量增加，使海水沖淡，鹽度值可降低到11.510-3左右。世界大洋絕大部分海域表面鹽度變化在3310-33710-3之間。海洋表面鹽度分布的規(guī)律為：從亞熱帶海區(qū)向高低緯遞減，形成馬鞍形；鹽度等值線大體與緯線平行，但寒暖流交匯處等值線密集，鹽度水平梯度增大；大洋中的鹽度比近岸海區(qū)的鹽度高；世界最高鹽度（4010-3）在紅海，最低鹽度在波羅的海（310-31010-3）。大洋表層鹽度隨時(shí)間變化的幅度很小，一般日變幅不超過0.0510-3，年變幅不超過210-3。只

7、有大河河口附近，或有大量海冰融化的海域，鹽度的年變幅才比較大。3海水中的氣體溶解于海水的氣體，以氧和二氧化碳較為重要。海水中的氧主要來自大氣與海生植物的光合作用。海水中的二氧化碳主要也來自大氣與海洋生物的呼吸作用及生物殘?bào)w的分解。因此，海水中的氧和二氧化碳的含量與大氣中的含量和海水生物的多少密切相關(guān)。當(dāng)海生植物茂盛，光合作用強(qiáng)烈時(shí)，水中的溶解氧含量多，二氧化碳少；當(dāng)生物殘?bào)w多、植物光合作用弱時(shí)，水中二氧化碳多，而氧含量少。當(dāng)水溫增高時(shí)，海水中的氧含量減少；當(dāng)水溫降低時(shí)，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當(dāng)多的二氧化碳，而且在微堿性環(huán)境中，海水中二氧化碳還可與

8、鈣離子結(jié)合生成碳酸鈣沉淀。這樣，大氣中的二氧化碳就可以不斷地溶于海水中，故在海洋上或海岸邊，空氣總是十分清新的，海洋是自然界二氧化碳的巨大調(diào)節(jié)器。（二）海水的物理性質(zhì)海水的物理性質(zhì)主要包括溫度、密度、水色、透明度、海冰等?，F(xiàn)簡述于下：1海水溫度海水主要是靠吸收太陽光能的輻射熱來增高溫度的。因此，海水溫度因時(shí)、因地而異。但因水的熱容量大，可以透光，又有波浪及流動(dòng)調(diào)節(jié)溫度，故海陸之間溫度的變化和分布有明顯的差異。海面水溫的變化比陸地溫度的變化要小得多，不論日較差或年較差都很小。據(jù)觀察，海洋表面平均日較差一般不超過1，年較差則為117。陸地上氣溫的平均較差卻大得多，日較差最大可達(dá)50，年較差最大可達(dá)

9、7080。海水溫度由低緯向高緯減低的趨勢要較陸地緩慢得多。據(jù)觀察，海洋表面最低溫度是-2，最高溫度是36，溫度的絕對較差只有38。而在陸地上，溫度絕對較差可達(dá)100以上。世界大洋表面的年均溫為17.4，其中太平洋最高達(dá)19.1，印度洋為17.0，大西洋為16.9。世界大洋表面水溫分布具有如下規(guī)律：（1）水溫從低緯向高緯遞減，等溫線大體呈帶狀分布。（2）北半球水溫（平均為19.2）較南半球水溫（平均為16）高。（3）水溫等溫線從低緯向高緯疏密相間，低、高緯等溫線較疏，緯度4050地帶等溫線較密。（4）大洋東西兩側(cè)，水溫分布有明顯差異，在低緯區(qū)，水溫西高東低；在高緯區(qū)，水溫則東高西低；在緯度405

10、0地帶，等溫線西密東疏。（5）夏季大洋表面水溫普遍高于冬季，可是水溫水平梯度冬季大于夏季。世界大洋水溫的垂直分布規(guī)律是：從海面向海底呈不均勻遞減的趨勢；在南北緯40之間，海水可分為表層暖水對流層和深層冷水平流層（圖5.31）。2海水密度海水密度是指單位體積內(nèi)所含海水的質(zhì)量。其單位為g/cm3。但是習(xí)慣上使用的密度是指海水的比重，即指在一個(gè)大氣壓力條件下，海水的密度與水溫3.98時(shí)蒸餾水密度之比。因此在數(shù)值上密度和比重是相等的。海水的密度狀況，是決定海流運(yùn)動(dòng)的最重要因子之一。海水的密度，是鹽度、水溫和壓力的函數(shù)。因此，海水密度可用s,t,p來表示。在現(xiàn)場溫度、鹽度和壓力條件下所測定的海水密度，稱

11、為現(xiàn)場密度或當(dāng)場密度。當(dāng)大氣壓等于零時(shí)的密度，稱為條件密度，用s,t,0表示。因?yàn)楹Ｋ拿芏纫话愣即笥?，例如，1.01600，1.02814等，并精確到小數(shù)5位，為書寫的方便，可將密度數(shù)值減去1再乘以1000，并用s,t,p表示。即：例如：s,t,p為1.02545時(shí)，s,t,p為25.45海水的密度與溫度、鹽度和壓力的關(guān)系比較復(fù)雜。凡是影響海水溫度和鹽度變化的地理因素，都影響密度變化。雖然各大洋不同季節(jié)的密度在數(shù)值上有所變化，但其分布規(guī)律大體是相同的，即大洋表面密度隨緯度的增高而增大，等密度線大致與緯線平行。赤道地區(qū)由于溫度很高，降水多，鹽度較低，因而表面海水的密度很小，約1.02300。

12、亞熱帶海區(qū)鹽度雖然很高，但那里的溫度也很高，所以密度仍然不大，一般在1.02400左右。極地海區(qū)由于溫度很低，降水少，所以密度最大。在三大洋的南極海區(qū)，密度均很大，可達(dá)1.02700以上。在垂直方向上，海水的結(jié)構(gòu)總是穩(wěn)定的，密度向下遞增。在南北緯20之間100m左右水層內(nèi)，密度最小，并且在50m以內(nèi)垂直梯度極小，幾乎沒有變化；50100m深度上，密度垂直梯度最大，出現(xiàn)密度的突變層（躍層）。它對聲波有折射作用，潛艇在其下面航行或停留，不易被上部偵測發(fā)現(xiàn)，故有液體海底之稱。約從1500m開始，密度垂直梯度很??；在深層大于3000m，密度幾乎不隨深度而變化。3水色所謂水色，是指自海面及海水中發(fā)出于海

13、面外的光的顏色。它并不是太陽光線透入海水中的光的顏色，也不是日常所說的海水的顏色。它取決于海水的光學(xué)性質(zhì)和光線的強(qiáng)弱，以及海水中懸浮質(zhì)和浮游生物的顏色，也與天空狀況和海底的底質(zhì)有關(guān)。由于水體對光有選擇吸收和散射的作用，即太陽光線中的紅、橙、黃等長光波易被水吸收而增溫，而藍(lán)、綠、青等短光波散射得最強(qiáng)，故海水多呈藍(lán)、綠色。水色常用水色計(jì)測定。水色計(jì)由21種顏色組成，由深藍(lán)到黃綠直到褐色，并以號碼121代表水色。號碼越小，水色越高；號碼越大，水色越低。4海水的透明度海水的透明度，是指海水的能見度。也是指海水清澈的程度。它表示水體透光的能力，但不是光線所能達(dá)到的絕對深度。它決定于光線強(qiáng)度和水中的懸浮物

14、和浮游生物的多少。光線強(qiáng)，透明度大，反之則小。水色越高，透明度越大；水色越低，透明度越小。透明度的測定：用一個(gè)直徑30cm的白色圓盤，垂直放到海水中，直到肉眼隱約可見圓盤為止，這時(shí)的深度，則為透明度。世界以大西洋中部的馬尾藻海透明度最大，達(dá)66.5m。我國南海為2030m，黃海為12m。5海冰淡水的冰點(diǎn)為0，最大密度的溫度是4；而海水的冰點(diǎn)和最大密度的溫度都隨鹽度的增大而降低，但冰點(diǎn)降低較和緩。當(dāng)海水的鹽度大于24.69510-3時(shí)，最大密度的溫度低于冰點(diǎn)溫度；而鹽度小于24.69510-3時(shí)，最大密度的溫度高于冰點(diǎn)溫度；只有鹽度在24.69510-3時(shí)，海水的最大密度的溫度才與冰點(diǎn)溫度相同，

15、為-1.332（圖532）。海水結(jié)冰較淡水困難。因大洋表面鹽度一般均大于24.69510-3，故冰點(diǎn)更低；當(dāng)海面水溫達(dá)到冰點(diǎn)時(shí)，因密度增大形成對流，使下層溫度較高的海水上升，故較難結(jié)冰；當(dāng)整層海水達(dá)到冰點(diǎn)，海水結(jié)冰時(shí)，又要不斷的析出鹽分，使未結(jié)冰的海水鹽度增大，密度也增大，從而加強(qiáng)了對流和降低了冰點(diǎn)，阻礙海冰的進(jìn)一步增長。（選自劉南威主編自然地理學(xué)）海水化學(xué)元素的故鄉(xiāng)作者：佚名 文章來源：轉(zhuǎn)貼 點(diǎn)擊數(shù)：1675 更新時(shí)間：2005-5-7 熱 海水占地球總水量的94%，大海中不僅有取之不盡、用之不竭的水，還溶解了大量的氣體物質(zhì)和各種鹽類，人類在陸地上發(fā)現(xiàn)的100多種化學(xué)元素，在海水中可以找到8

16、0多種。人們生活必不可少的食鹽及鉀、鎂、溴、碘、鋰、鈾、重水等多種重要化學(xué)元素，都大量蘊(yùn)藏于海洋之中。所以海水又被稱作化學(xué)元素的故鄉(xiāng)。作為地球上最大的連續(xù)礦體的海洋水體，由于海洋水體巨大(約為13.7億立方千米)，有的元素雖然其含量甚微，但總量是非常豐富的。例如鈾，1噸海水只含0.00033克，但海洋中總鈾量卻有45億噸，金的總量也達(dá)500萬噸。海洋化學(xué)資源的持續(xù)利用是人類生存發(fā)展的重要前提。目前，全世界每年從海洋中提取淡水20多億噸、食鹽5000萬噸、鎂及氧化鎂260多萬噸、溴20萬噸，總產(chǎn)值達(dá)6億多美元。其中，中國的食鹽產(chǎn)量居世界首位，產(chǎn)量約為3000萬噸。目前，人們已能直接從海水中提取稀

17、有元素、化合物和核能物質(zhì)(如從海水中提鎂、溴、碘、鉀、鈾和重水等)，其中有的資源已進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)。無窮的鹽資源人類生存營養(yǎng)中鹽是不可缺少的。中國人“煮海為鹽”的歷史可以追溯到4000余年前的夏代。進(jìn)入封建社會(huì)，鹽、鐵成為國家兩項(xiàng)最大的官營商品。鹽、鐵官賣，一方面可以保證供應(yīng)，另一方面，可以作為國家財(cái)政的重要來源和調(diào)節(jié)閥門。進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì)，鹽又是重要化工原料，化工行業(yè)廣泛應(yīng)用的兩堿一酸(純堿、燒堿、鹽酸)主要是由氯化鈉加工而成。從海水中制取鹽的方法主要有：鹽田法、電滲析法和冷凍法。其中鹽田法歷史最悠久，也是最簡便和經(jīng)濟(jì)有效的方法。將鹽田建在海灘邊，借用海灘逐漸升高的坡度，開出一片片像扶梯一樣的池子

18、。利用漲潮或用風(fēng)車和泵抽取海水到池內(nèi)。海水流過幾個(gè)池子，隨著風(fēng)吹日曬，水分不斷蒸發(fā)，海水中的鹽濃度愈來愈高，最后讓濃鹽水進(jìn)入結(jié)晶池，繼續(xù)蒸發(fā)，直到析出食鹽晶體。我國是海水曬鹽產(chǎn)量最多的國家，也是鹽田面積最大的國家。2000年，全國原鹽總產(chǎn)量3369萬噸，其中海鹽區(qū)產(chǎn)量2451萬噸。我國有鹽田37.6萬公頃。每年生產(chǎn)的海鹽，供應(yīng)著全國一半人口的食用鹽和80%的工業(yè)用鹽。還有100萬噸原鹽出口。海水曬鹽，節(jié)約燃料。但是，海水曬鹽受天氣限制，占用大量平坦土地，勞動(dòng)條件十分艱苦，生產(chǎn)效率低。目前世界上只有中國、印度和少數(shù)氣候條件特別適宜的國家大規(guī)模海水曬鹽。在澳大利亞和墨西哥一些非常干旱的海岸地區(qū)，使

19、用自動(dòng)化機(jī)械進(jìn)行海水曬鹽，生產(chǎn)效率極高，一個(gè)鹽場工人年產(chǎn)原鹽7000噸。而在土地資源相對緊張的日本等國，則采用電滲析法制鹽技術(shù)。海洋元素溴溴是一種貴重的藥品原料，可以生產(chǎn)許多消毒藥品。例如紅藥水就是溴與汞的有機(jī)化合物，溴還可以制成熏蒸劑、殺蟲劑、抗爆劑等。而茫茫大海就是化學(xué)元素“溴”的主產(chǎn)地，地球上99%以上的溴都在海水中，總量約為100萬億噸。1925年，法國化學(xué)家貝拉發(fā)明了提取溴的方法，即以中度鹵水和苦鹵為原料的空氣吹出法制溴以來，現(xiàn)已成為工業(yè)規(guī)模海水提溴的成熟方法。此外，樹脂法、溶劑萃取法和空心纖維法提溴新工藝也正在研究中。隨著新方法的不斷出現(xiàn)，人們不僅能從海水中提取溴，還能從天然鹵水及

20、制鉀母液中獲取溴，使溴的產(chǎn)量大大增加。我國1967年開始用“空氣吹出法”進(jìn)行海水直接提溴，1968年獲得成功?，F(xiàn)在青島、連云港、北海等地相繼建立了提溴工廠，進(jìn)行試驗(yàn)生產(chǎn)?！笆濉逼陂g，國家不斷加大科技投入力量，組織技術(shù)攻關(guān)，研制氣態(tài)膜法海水提溴新工藝，以期在海水提溴工藝技術(shù)方面位居世界前列。海水提鉀、鎂難以提取的鉀是植物生長發(fā)育所必需的一種重要元素，它也是海洋寶庫饋贈(zèng)給人類的又一寶物。但是由于鉀的溶解性低，在1升海水中僅能提取380毫克鉀，而且，鉀與鈉離子、鎂離子和鈣離子共存，分離較困難，致使鉀的工業(yè)開采步履維艱。目前先后探索了二苦胺沉淀法、有機(jī)溶劑法、膜法、離子交換法從海水中提取鉀鹽技術(shù)。因

21、為鉀肥是重要的農(nóng)用化肥，所以中國、印度兩個(gè)農(nóng)業(yè)大國，也利用海水曬鹽后的鹵水，生產(chǎn)一定數(shù)量的鉀鹽，用以制造鉀肥。在海水直接提取鉀鹽技術(shù)研究方面，我國位居世界前列。20世紀(jì)70年代發(fā)明的無機(jī)離子交換法海水提鉀技術(shù)，采用天然的斜發(fā)沸石作為無機(jī)離子交換劑，對海水中鉀離子進(jìn)行吸附富集，再經(jīng)過洗脫、蒸發(fā)分離等工序，可以得到鉀鹽產(chǎn)品。此工藝技術(shù)成功解決了海水中鉀離子富集問題，以及鉀鹽與鈉鹽、鎂鹽的分離難題，而且采用的天然沸石不會(huì)對海洋環(huán)境造成任何污染，被認(rèn)為是最具工業(yè)化前途的海水提鉀方法。目前正在進(jìn)行工藝改進(jìn)以及海水制取硫酸鉀、磷酸二氫鉀等鉀系列產(chǎn)品研制工作。鎂不僅大量用于火箭、導(dǎo)彈和飛機(jī)制造業(yè)，它還可以用于鋼鐵工業(yè)。信號彈、照明彈、燃燒彈、煙火禮花彈、閃光燈都要用金屬鎂。近年來鎂還作為新型無機(jī)阻