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水中盐度的定义

 来源:东方嘉仪 www.3017.cn  点击:

盐度测量 
几十亿年来,来自陆地的大量化学物质溶解并贮存于海洋中。如果全部海洋都蒸发干,剩余的盐将会覆盖整个地球达70m厚。根据测定海水中含量最多的化学物质有11种:即钠、镁、钙、钾、锶等五种阳离子;氯、硫酸根、碳酸氢根(包括碳酸根)、溴和氟等五种阴离子和硼酸分子。其中排在前三位的是钠、氯和镁。为了表示海水中化学物质的多寡通常用海水盐度来表示。海水的盐度是海水含盐量的定量量度是海水最重要的理化特性之一它与沿岸迳流量、降水及海面蒸发密切相关。盐度的分布变化也是影响和制约其它水文要素分布和变化的重要因素所以海水盐度的测量是海洋水文观测的重要内容。 
盐度的定义和演变 
绝对盐度是指海水中溶解物质质量与海水质量的比值。因绝对盐度不能直接测量所以随着盐度的测定方法的变化和改进在实际应用中引入了相应的盐度定义。 
克纽森盐度公式 
在本世纪初克纽森(Knudsen)等人建立了盐度定义当时的盐度定义是指在 1000g海水中当碳酸盐全部变为氧化物、溴和碘以氯代替所有的有机物质全部氧化之后所含固体物质的总数。其测量方法是取一定量的海水加盐酸和氯水蒸发至干然后在380℃和480℃的恒温下干燥48h最后称所剩余固体物质的重量。 
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常用表在实际工作中显示了极大的优越性一直使用了70年之久。但是在长期使用中也发现克纽森的盐度公式只是一种近似的关系而且代表性较差;滴定法在船上操作也不方便。于是人们寻求更精确更快速的方法。 
我们知道当导体的两端有电势差时,导体中就有电流通过,而一段导体中的电流I与其两端的电势差()成正比这就是著名的欧姆定律即 I= G()式中G为比例系数, 又叫电导。令G=则常数R称为这段导体的电阻它与导体的性质和几何形状有关。电阻的单位名称是欧姆(W )。实验表明对于粗细均匀的导体当导体的材料与温度一致时导体的电阻与它的长度L成正比与它的横截面积S成反比即式中比例系数r 叫做电阻率单位是W ·m它与材料的性质有关不同的材料的电阻率也不同。电阻率的倒数叫做电导率单位为S/m。根据海水的电导率取决于其温度和盐度的性质通过测定其电导率和温度就可以求得海水的盐度。 
1969年电导盐度定义 
在60年代初期英国国立海洋研究所考克思(Cox)等人从各大洋及波罗的海、黑海、地中海和红海采集了200m层以浅的135个海水样品首先应用标准海水准确地测定了水样的氯度值然后测定具有不同盐度的水样与盐度为35.000‰、温度为15℃的标准海水、在一个标准大气压下的电导比(),从而得到了盐度椔榷鹊男碌墓叵凳胶脱味葪相对电导率的关系式又称为1969年电导盐度定义: 
S‰=1.80655Cl‰ 
电导测盐的方法精度高速度快操作简便适于海上现场观测。但在实际运用中仍存在着一些问题:首先,炉温曲线测试仪电导盐度定义的上两盐度公式仍然是建立在海水组成恒定性的基础上的它是近似的。在电导测盐中校正盐度计使用的标准海水标有的氯度值当标准海水发生某些变化时氯度值可能保持不变但电导值将会发生变化。其次电导盐度定义中所用的水样均为表层(200m以浅)不能反映大洋深处由于海水的成份变化而引起电导值变化的情况。最后国际海洋用表中的温度范围为10~31℃而当温度低于10℃时电导值要用其它的方法校正从而造成了资料的误差和混乱。 
为了克服盐度标准受海水成分影响的问题进而建立了1978年的实用盐标(PSS78)。 
1978年实用盐标 
实用盐标依然是用电导的方法测定海水的盐度与1969年电导盐度定义不同之处是它克服了海水盐度标准受海水成分变化的影响问题。在实用盐标中采用了高纯度的KCl用标准的称量法制备成一定浓度(32.4357‰)的溶液作为盐度的准确参考标准而与海水样品的氯度无关并且定义盐度:在一个标准大气压下15℃的环境温度中海水样品与标准KCl溶液的电导比: 
(C,表示电导值),则该样品的实用盐度值精确地等于35若则实用盐度的表达式为 
(1-1) 
S为实用盐度符号,是无量纲的量如海水的盐度值为35‰实用盐度记为35式(1-1)中可用代替是在大气压力下温度为15℃时海水样品与盐度为35‰的标准海水的电导比。 
式中 当有效。 
对于任意温度下海水样品的电导比的盐度表达式为: 
   (1-2) 
式中第二项为温度修正项系数a与公式(1-1)中的相同,系数分别为: 
K=0.0162   (-2℃ £ T £ 35℃)
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