第四章 鹽度測量

第四章鹽度測量主要內(nèi)容鹽度的定義和演變鹽度的測量SYC2-2型實(shí)驗(yàn)室海水鹽度計(jì)測鹽度1概述海洋中儲(chǔ)存了來自陸地的大量化學(xué)溶解物質(zhì)海水中含量最多的11種化學(xué)物質(zhì)五種陽離子：鈉、鎂、鈣、鉀、鍶五種陰離子：氯、硫酸根、碳酸氫根、溴、氟硼酸分子用鹽度表示海水中化學(xué)物質(zhì)的多寡海水的鹽度是海水含鹽量的定量量度海水最重要的理化特性之一與沿岸徑流量、降水、及海面蒸發(fā)密切相關(guān)影響和制約其它水文、化學(xué)、生物等要素分布變化24.1鹽度的定義和演變絕對鹽度：海水中溶解物質(zhì)質(zhì)量與海水質(zhì)量比值不能直接測量各種實(shí)用鹽度定義誕生34.1鹽度的定義和演變一、克紐森鹽度公式(1902年)原始定義：1kg海水中，碳酸鹽全部轉(zhuǎn)換成氧化物，溴和碘全部以當(dāng)量的氯置換，有機(jī)物全部氧化后，所含無機(jī)鹽的克數(shù)，單位是g/kg，符號(hào)為‰測量方法：取一定量的海水樣品，加鹽酸酸化后，再加氯水，蒸干后繼續(xù)增溫，在480?C的條件下干燥48小時(shí)，稱量剩余固體物質(zhì)的質(zhì)量上述方法操作十分復(fù)雜，測一個(gè)樣品要花費(fèi)幾天時(shí)間，不適合于海洋調(diào)查4實(shí)踐中，測定海水的氯度(Cl‰)，基于海水組成恒定性規(guī)律，間接計(jì)算鹽度(克紐森鹽度公式)：氯度：1kg海水中以氯置換溴和碘后，氯離子的總克數(shù)克紐森鹽度公式用統(tǒng)一的硝酸銀滴定法和海洋常用表，在實(shí)際工作中顯示了極大的優(yōu)越性此公式只是一種近似關(guān)系滴定法在船上操作不方便氯度為0時(shí)，鹽度值大于0海水組成恒定性規(guī)律不夠嚴(yán)格5海水組成恒定性原理定義：海水的總含鹽量或鹽度是可變的，但常量成分濃度之間的比值幾乎保持恒定發(fā)現(xiàn)：1819年Marcet在分析了北冰洋、大西洋、地中海、黑海、波羅的海、中國海和白海等多處海水水樣后，提出了“全世界一切海水水樣，都含有同樣種類的成分，這些成分之間只有鹽含量總值不同的區(qū)別”Dittmar從“H.M.S.Challenger”號(hào)調(diào)查船在環(huán)球航行所采集的77個(gè)水樣分析中也證實(shí)了Marcet結(jié)論的正確性

Marcet原理提出的海水常量成分濃度之間的比值只是幾乎保持恒定并非絕對恒定6二、1969年電導(dǎo)鹽度定義原理對于粗細(xì)均勻的導(dǎo)體，材料和溫度一致時(shí)，其電阻與長度L成正比、橫截面積S成反比：

R=ρL/Sρ：電阻率，倒數(shù)稱為電導(dǎo)率海水的電導(dǎo)率取決于其溫度、鹽度和壓力測定海水的電導(dǎo)率和溫度、壓力，即可求得海水的鹽度7820世紀(jì)60年代初，英國國立海洋研究所Cox等人從各大洋及波羅的海、黑海、地中海和紅海采集了200m層以淺的135個(gè)海水樣品應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)海水(鹽度35.000‰，溫度15?C，天然大洋海水)，準(zhǔn)確測定水樣的氯度值測定具有不同鹽度的水樣與標(biāo)準(zhǔn)海水在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的電導(dǎo)比(R15)得到鹽度-氯度的新關(guān)系式和鹽度-相對電導(dǎo)率關(guān)系式91969年電導(dǎo)鹽度定義優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，速度快，操作簡便，適于海上現(xiàn)場觀測缺點(diǎn)：以海水組成恒定性為基礎(chǔ)定義中所用水樣均為表層，不能反映大洋深處由于海水的成分變化而引起電導(dǎo)值變化的情況國際海洋用表中的溫度范圍為10?C~31?C，溫度低于10?C時(shí)，電導(dǎo)值要用其他方法校正，從而帶來誤差

為克服鹽度標(biāo)準(zhǔn)受海水成分影響的問題，建立了實(shí)用鹽標(biāo)三、1978年實(shí)用鹽標(biāo)(psu:practicalsalinityunit)依然采用電導(dǎo)的方法測定海水的鹽度與1969年電導(dǎo)鹽度定義不同之處：克服了海水鹽度標(biāo)準(zhǔn)受海水成分變化的影響問題采用高純度的KCl制成一定濃度的溶液，作為鹽度的準(zhǔn)確參考標(biāo)準(zhǔn)，而與海水樣品的氯度值無關(guān)10K15：15oC和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下海水樣品與標(biāo)準(zhǔn)KCl溶液的電導(dǎo)率比值K15=1：S=35(無量綱量)任意溫度下海水樣品電導(dǎo)比RT的鹽度表達(dá)式114.2鹽度的測量一、觀測時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)層次及準(zhǔn)確度要求觀測時(shí)間：與水溫同時(shí)觀測大面或斷面站：船到站即觀測一次連續(xù)站：每2小時(shí)觀測一次標(biāo)準(zhǔn)層次：與溫度相同準(zhǔn)確度要求12準(zhǔn)確度等級(jí)準(zhǔn)確度分辨率1±0.020.0052±0.050.013±0.20.05二、鹽度的測量方法化學(xué)方法和物理方法兩大類化學(xué)方法(硝酸銀滴定法)克紐森鹽度定義物理方法比重法折射率法電導(dǎo)法13三、利用現(xiàn)場溫鹽深儀CTD測量鹽度原理從現(xiàn)場調(diào)查的CTD獲取的相對電導(dǎo)率R、溫度、壓力數(shù)據(jù)，須經(jīng)過處理后才能得到鹽度資料現(xiàn)場測定的相對電導(dǎo)率可分為三部分：14壓力對電導(dǎo)比的影響15溫度對電導(dǎo)比的影響rT：標(biāo)準(zhǔn)海水的溫度系數(shù)16鹽度對電導(dǎo)比的影響RT17注意事項(xiàng):①觀測期間CTD應(yīng)每天與實(shí)驗(yàn)室鹽度計(jì)進(jìn)行比測，以確保其準(zhǔn)確度，如達(dá)不到要求，應(yīng)重新標(biāo)定②CTD電導(dǎo)率傳感器必須保持清潔，每次觀測完畢應(yīng)用蒸餾水沖洗，不能殘留鹽粒和污物4.3SYC2-2型實(shí)驗(yàn)室海水鹽度計(jì)測鹽度一、儀器參數(shù)利用電極電導(dǎo)池測試海水相對電導(dǎo)率的儀器18參數(shù)數(shù)值測量鹽度范圍3~43使用環(huán)境溫度>0?C被測水樣溫度0?C~40?C儀器準(zhǔn)確度±0.003消耗水樣體積60mL儀器采用雙電導(dǎo)池結(jié)構(gòu)，一個(gè)充灌標(biāo)準(zhǔn)海水，用于溫度補(bǔ)償；另一個(gè)用于樣品海水的測量兩電導(dǎo)池同置于一小型的非恒溫水浴中，水浴中有一微型電動(dòng)攪拌器，使兩電導(dǎo)池溫度一致19SYA2-2型