海水
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水的鹽度 |
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鹽度 |
淡水(<0.05%) 半鹹水(0.05–3%) 鹽水(3–5%) 鹵水(>5%,最高26%–28%) |
水體 |
![Photo of surf](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b0/Sea_water_Virgo.jpg/220px-Sea_water_Virgo.jpg)
海水即是海洋內的鹹水,佔據地球水體的97%,一公升海水有約35公克的鹽溶於其中,還有少量的微量元素。海水是複雜的溶液,並且會隨著時間變動,例如地球早期的海水是酸性的,而非現在因為融入大量鹽類物質而呈現的鹼性,但近代以來人類活動使海水水質出現過度變動,例如海洋酸化等問題,威脅著海洋生態系統的未來。
成分
[編輯]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2c/Sea_salt-e-dp_hg.svg/langzh-220px-Sea_salt-e-dp_hg.svg.png)
55%,Na+
30.6%,SO2−
47.7%,Mg2+
3.7%,Ca2+
1.2%,K+
1.1%,其它0.7%。注意這個圖表是依照各成分的重量比而不是體積比做出的。
地球海水的元素構成 (表中數據是質量百分比,而非濃度百分比)
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已被發現海水化學物質及元素有92種,其中12種(氯、鈉、鎂、碘、硫、鈣、鉀、溴、鍶、硼、碳、氟)占海水溶解物質總量的99.8%,其它含量甚微;目前可以從海水中提取60多種化學物質。
世界海水的鹽度大約為35psu(35‰),這意味著平均每一升海水中就含有35克的鹽(大部分是氯化鈉)溶解其中。高於人體溶質度級別(現代生物的體液類似遠古海洋的濃度,大約為0.9%),非直接飲用水來源。
有機物
[編輯]海水有機物由海洋生物代謝、死亡過程產生,或者是陸地上生物活動生成並由大氣和河流帶進海洋。這些有機物最終大部分變成二氧化碳,被浮游植物吸收,經過光合作用變成有機碳,形成循環;小部分沉入海底,進入海洋沉積。
微量元素
[編輯]- 海洋生物所需的元素取自海水。碳、鉀、硫等元素,含量很大;氮、磷、矽等元素,僅能滿足生物的需要,又是生物必需的(營養元素)。浮游生物通過光合作用,吸收營養元素,放出氧;殘骸的分解消耗氧,釋放營養元素。一些元素,銅、鎘在海水中的分布,與氮、磷相似,鋇、鋅、鉻的分布與矽相似等。
- 懸浮在海水中的粘土礦物、鐵、錳的氧化物、腐殖質等顆粒在下沉中,大量吸附海水中各種微量元素,將它們帶到海底,進入沉積物中。
- 有幾種微量元素在表層海水中濃度高,在深層濃度低。如表層海水中鉛主要來自大氣,濃度最大,在1000米以下的海水中,濃度迅速降低;還有氚、氡蛻變的鉛-210等。
- 海底地殼內部的熱液,常通過地殼裂縫注入深層海中,形成海底熱泉,含大量微量元素,使附近深海區的海水組成變化。如1965年,紅海裂縫區200米深的海水中,出現熱鹽水,最深處溫度達59.2℃,微量元素的組成有很大變化;東太平洋的加拉帕戈斯裂縫,有海底熱泉噴射,向海水輸送了大量元素,海水中溶解態錳的總量,明顯隨深度增加。
- 海洋沉積物間隙水中,鋇、錳、銅等的濃度高於上覆海水。這些微量元素從間隙水向上覆水中擴散。即便在遠離海底熱泉的深層海域,這些元素的濃度隨深度增加。
性質
[編輯]溫度
[編輯]海水吸收來自太陽短波輻射和大氣長波輻射,或以暖流帶來的熱量;海水以海面輻射和蒸發放出熱量,在寒流經過的海域,帶走的能量也相當可觀。海水的溫度還隨著深度而變動,一般熱帶地區表面溫度約在28度,五到十米以上的深度溫度降至約20度,深海終年僅保持在5度的低溫。
冰點
[編輯]海水結冰的溫度,隨著海水的鹽度增加而降低;海水密度隨著溫度增高而降低、鹽度增加而增加,所以密度最大的海水溫度最低,鹽度最大;在海水鹽度為24.695時,海水冰點與海水密度最大時的溫度一致,均為-1.33℃。
密度
[編輯]海水的密度與純水不同。然而,海洋的鹽份把冰點降低了約2°C並把水最大密度的溫度降至冰點。那就是為何當海水向著冰點冷卻時,裏面的下向冷水流不被膨脹所擋掉的原因。海洋中水溫在冰點附近的冷水繼續下沉。故此,任何試圖在像北冰洋這樣的冷水底下生存的生物,冬季普遍居住水溫比表面結冰的淡水河、湖要再低4℃。
隨著鹽水表面開始結冰(當處於平均海水的3.5‰鹽度時,冰點為-1.9 oC),所形成的冰實際上不含鹽分,且密度與淡水冰相若。這種冰會浮在水上,且被「凍出來」的鹽分會增加水的鹽度而使得此時海水的密度比正常海水稍高,這個作用被稱為「鹽水棄置」。這密度較高的鹽水會因對流而沉下,而補上的鹹水亦受此作用影響。這作用為表面提供了-1.9℃淡水冰。成形中的冰下鹹水增加的密度,是它向底下沉的原因。
透明度
[編輯]海水的透明度主要取決於海水中懸浮物大小、數量和地理位置。大洋中懸浮物少,透明度為50~60米;近岸海水懸浮物比較多,透明度為10~30米;河口水中含有大量泥沙,透明度為1~2米。
顏色
[編輯]大洋、近海的海色差別明顯。清潔的大洋水,懸浮顆粒少,粒徑小,分子散射起主要作用。水分子、溶解物質的粒子、粒徑遠小於光波波長的懸浮物粒子,散射係數與波長的4次方成反比,波長愈短,散射愈強,大洋顏色為深藍色,峰值波長約為470納米。近海水中含較多的懸浮物質,粒徑遠大於光波波長,散射係數與波長無關。近岸水中不同的溶解物質,光譜吸收、散射特徵不同。水中懸浮物、溶解物質、海水本身的光譜散射吸收作用,使海面向上的光譜峰值達500納米以上;近海顏色為藍綠色至黃褐色。
此外,海洋中的多種顏色的浮游生物,在某海區大量繁殖,影響了顏色。在近岸、河口區有大量懸浮泥沙,使海色變黃。當某種海藻急劇繁殖,可發生赤潮。
蒸發
[編輯]海水蒸發從海洋吸收了熱量,大氣獲得了海洋所損失的熱量。海面蒸發是決定海-氣界面的水分、熱量、鹽度平衡的主要因素。
在鄰接水面的空氣中,水汽未達飽和狀態,海水不斷蒸發。飽和水汽壓隨溫度升高迅速增大,氣溫愈高,空氣能容納更多的水汽。已被水汽飽和了的空氣,當流經較暖的海面時,因接觸海水升溫,就處於不飽和狀態,有利於海水蒸發;相反,當暖空氣流經冷水面時,遇冷呈過飽和狀態,一部分水汽凝結成霧,不利於海水蒸發。
赤道海區的空氣濕度高,海風較弱,蒸發量最小;副熱帶的暖海面上,有較乾燥的空氣平流,蒸發量最大;高緯度地區溫度低,飽和水汽壓小,空氣容納水汽能力低,蒸發量小。世界大洋的年均蒸發量為1米。大洋西側蒸發量高於東側,在極向暖流輸運區更加突出,例如灣流區的年蒸發量最高達3米,黑潮區為2.3米。渤海、黃海、東海的年均蒸發量大於1.25米,從東南向西北降低。
參見
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