什么是海水组成的恒定性?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-12
海水化学组成有什么特点?海水的组成为什么有恒定性

海水是一种非常复杂的多组分水溶液。海水中各种元素都以一定的物理化学形态存在。在海水中铜的存在形式较为复杂,大部分是有机络合物形式存在的。在自由离子中仅有一小部分以二价正离子形式存在大部分都是以负离子络合物出现。所以自由铜离子仅占全部溶解铜的一小部分。海水中有含量极为丰富的钠,但其化学行为非常简单,它几乎全部以Na+离子形式存在。海水中的溶解有机物十分复杂,主要是一种叫做“海洋腐殖质”的物质,它的性质与土壤中植被分解生成的腐殖酸和富敏酸类似。海洋腐殖质的分子结构还没有完全确定,但是它与金属能形成强络合物。海水中的成分可以划分为五类
1.主要成分(大量、常量元素):指海水中浓度大于1×106mg/kg的成分。属于此类的有阳离子Mg2+、Ca2+、Na+、K+、Sr2+五种,阴离子SO42-、HCO3-、Cl-、CO32-、F-六种,还有以分子形式存在的H3BO3,其总和占海水盐分的99.9%。所以称为主要成分。
由于这些成分在海水中的含量较大,各成分的浓度比例近似恒定,生物活动和总盐度变化对其影响都不大,所以称为保守元素。
海水中的Si含量有时也大于1mg/kg,但是由于其浓度受生物活动影响较大,性质不稳定,属于非保守元素,因此讨论主要成分时不包括Si。
2.溶于海水的气体成分,如氧、氮及惰性气体等。
3.营养元素(营养盐、生源要素):主要是与海洋植物生长有关的要素,通常是指N、P及Si等。这些要素在海水中的含量经常受到植物活动的影响,其含量很低时,会限制植物的正常生长,所以这些要素对生物有重要意义。
4.微量元素:在海水中含量很低,但又不属于营养元素者。
5.海水中的有机物质:如氨基酸、腐殖质、叶绿素等

海水中的元素主要集中在元素周期表的两侧,结构非常稳定,故15亿年以来,海水组成是稳定的。 并且,通过计算滞留时间(Residence Time=present amount/removal rate)会发现,大量海水主要成分如Ca、Na、SO4、Cl、Mg等的滞留时间均在1000,000年以上,这也是近似认为海水组成恒定性的一个原因。 不成熟观点,只供参考。

海水常量成分恒定性原理
定义——海水的总含盐量或盐度是可变的,但常量成分浓度之间的比值几乎保持恒定。“海水常量成分恒定性原理”又称为“主要成分恒比关系原理”、“海水组成的恒定性原理”、“Marcet原理”和“Dittmar定律”。

总含盐量=34.81g/L,C l =19.00(×10-3),S=34.324

常量成分恒定性原理的发现——1819年Marcet在分析了北冰洋、大西洋、地中海、黑海、波罗的海、中国海和白海等多处海水水样后,提出了“全世界一切海水水样,都含有同样种类的成分,这些成分之间只有盐含量总值不同的区别”。Dittmar 从“H.M.S.Challenger”号调查船在环球航行所采集的77个水样分析中也证实了Marcet结论的正确性。

Marcet 原理提出的海水常量成分浓度之间的比值只是几乎保持恒定并非绝对恒定。
若干常量元素在垂直方向上因为压力效应,氯度比值会有所变化。例如Cox发现Ca/Cl比值随海水深度的增加而有所增大;
河口滨海区常量成分浓度之间的相关性有别于大洋水;
海水主要离子中的HCO3-及碱度的恒定性比较关,这是历为该成份本身含量较小(与Ca2+及硬度比),受生物作用影响较大:表层海水因光合作用吸收CO2,使HCO3-及碱度降低,深层海水利用有机物的分解产生CO2使CaCO3溶解,HCO3-及碱度含量较高。对海水中的微量成分,包括氮、磷营养元素的含量,“恒定性原理”不适用,对于海水的溶氧也不适用。

海水常量成分恒定性成因
混合作用——大洋海水通过环流、潮流、垂直流等运动,连续不断地进行混合。
体积巨大——海水体积极大,它所拥有的多种成分的总量也十分巨大,外界的影响(如大陆径流等)很难使其相对组成发生明显的变化。即使海水的蒸发以及大气降水,也只能使海水的浓度在局部区域增加或减少,但对于主要成分相对比例的影响是极微小的。
海水常量成分恒定性的意义
对于研究海水的物理化学性质有着十分重要的意义:
(1)在一定的温度及压力条件下,海水的一系列物理化学性质主要决定于海水的总含盐量。由于海水常量成分具有恒定性的特点,海水的总含盐量就可由测定某一主要成分而间接求出;
(2)海水的物理化学性质于海水某一主要成分之间也存在着定量关系,例如海水化学中涉及的许多经验公式,都是通过海水的氯度来确定的,从而为海洋科学工作提供了方便。
对于指导养殖生产具有十分重要的意义:
(1)海水养殖(包括育苗)中主要成分的测定;
(2)海水配方的研制。
人工海水配方
由于天然海水的复杂性与不稳定性,在实验室进行某些物理化学测定或生物培养试验的过程中,常常采用由人工配制的海水代替天然海水。人工海水不含有悬浮物、有机物和生物物质,它是模拟常量组分(有时也包括营养盐或特殊需要的其他物质)的浓度,用无机盐类准确配制的。国外一些水族馆常采用Backhaus人工海水配方制备人工海水饲养海产生物。经试验,这种人工海水已成功饲养了许多鱼类(但对于水母、珊瑚以及真蛸等无脊椎动物饲养未经试验)。目前也有些国家采用“人工快速海盐”配制人工海水,这种人工海水保留了天然海水中的有机物质,其成分与天然海水很相似,可以成功地用于饲养海洋生物。

  • 海水的组成
    答:(1)海水中常量元素占总量的99%以上。即使以Na、Mg、Cl、SO42-根计,亦占总量的97%,因此最简单的人工海水就是由“NaCl+MgSO4”配置而成。(2)海水是电中性的。海水中正、负离子的浓度相等。(3)海水中主要元素组成之比值大体上恒定不变。(4)海水化学组成主要由:1)元素全球循环原理;2)...
  • 1万米深处的海水人可以喝吗?
    答:由于阳光无法到达,水温自然也比表层部分低。就成分来说,深海与表层海大量成分基本一样,11中主要的无机盐占了99.99%。微量成分如氮磷等海洋深处的海水比表层海水含量少,一些重金属元素如锰钴镍等和一些由岩浆为主要来源的如硫等海洋深处的海水比表层海水含量多。根据海水组成恒定原理(Marcet原理),...
  • 海水是由什么构成的
    答:3、溶解于海水中的化学元素大多数是以盐类离子的形式存在,其中氯化钠最多,占百分之88、6,硫酸盐占百分之810、8,海水的常量元素之间的浓度比例不变,具有恒定性;4、海水中的气体主要由氮、氧和二氧化碳组成,氮占百分之64,氧化碳约占百分之2,氧易溶于水,并随水温增高而减少,温度为零度时约占...
  • 为什么海水是咸的?
    答:是海水主要溶解成分的主要来源。自从地球表面出现海洋之后,在漫长的地质年代中,不但经历了海陆变迁,而且海水中的溶解成分,曾有过组成的演变。尽管各大洋海水的含盐量随海域和深度而异,但海水主要溶解成分的含量间有恒定的比例,就称海水的组成是恒定的,并称这些成分是保守成分。
  • 海水的组成是会改变的
    答:由于这些成分在海水中的含量较大,各成分的浓度比例近似恒定,生物活动和总盐度变化对其影响都不大,所以称为保守元素。海水中的Si含量有时也大于1mg/kg,但是由于其浓度受生物活动影响较大,性质不稳定,属于非保守元素,因此讨论主要成分时不包括Si。2.溶于海水的气体成分,如氧、氮及惰性气体等。3....
  • 我从北戴河抓的小螃蟹,没有海水能养活吗?
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  • 盐度是表示海水中盐类物质的 分数。
    答:用上述的称量方法测量海水盐度,操作十分复杂,测一个样品要花费几天的时间,不适用于海洋调查,因此,在实践中都是测定海水的氯度,根据海水的组成恒定性规律,来间接计算盐度,氯度与盐度的关系式(克纽森盐度公式)如下:S‰=0.030+1.8050Cl‰ 克纽森的盐度公式使用时,用统一的硝酸银滴定法和海洋...