[政史地]2海水的组成及特性-复习.ppt

第二章海水的组成及特性 2 1海水的组成 一 海水的成分二 海水中的溶解氧三 海水中的二氧化碳系统 2 1海水的组成 一 海水的成分1 主要化学成分 占99 9 以上 5种阳离子 1mg 1kg 钠 镁 钙 钾和锶等5种阴离子 1mg 1kg 氯 硫酸根 碳酸氢根 包括碳酸根 溴和氟等硼酸分子微量元素 至今已分析出80多种微量元素 2 恒比关系 Marcet原理或Dittwar定律 无论海水所溶解的盐类的浓度大小如何 其中常量离子间 Mg2 Ca2 Na Cl So42 等 比值总是恒定的 这说明很久以前海水便已混合的很均匀 二 海水中的溶解氧和二氧化碳1 生物活动对海水中氧和二氧化碳的影响海洋植物在光合作用中产生氧气 而在呼吸作用中消耗氧气6CO2 6H2O C6H12O6 6O2海水表层氧含量最大 光合层主要在0 80m深度 二氧化碳含量不饱和在浮游植物密集的地区 表层海水氧气含量 最大值出现在下午2 3点 最小值在夜间2 3点 补偿深度 在某一个深度下 溶解氧的生产量恰好等于消耗量生化需氧量 BOD 在有氧条件下水中有机物由于微生物的作用所消耗氧气的量 化学耗氧量 COD 向水体中加入一定量的氧化剂 如KIO3 KMnO4 K2Cr2O7 把氧化后消耗氧化剂的量换算为氧的毫克数 海水的二氧化碳系统维持海水有恒定碱度 存在下列平衡 CO2 g H2O H2CO3 H HCO3 2H CO32 Ca2 CO32 CaCO3 s 海水的pH值约为8 1 其值变化很小 因此有利于海洋生物的生长 组成介壳 1 哪些因素影响海水的温度 2 海水温度的分布规律 随纬度分布规律 同一纬度地区大洋东西两岸 同一海区不同季节 随深度分布规律 热量收支 纬度因素 洋流因素 从低纬向高纬递减 暖流流经海区高于寒流流经海区 夏季高于冬季 1km以上 受太阳辐射随深度的变化 水温随深度增加而递减 1km以下 水温随深度增加变化不大 2 2海水的温度和盐度 3 实用盐标 PSS78 为使海水的盐度值与氯度值脱钩 选用一种精确浓度的氯化钾溶液作为可再制的电导标准 用海水相对于KCI溶液的电导比来确定海水的盐度值 配制一种浓度为32 4356 的高纯度KCI溶液 它在 一个标准大气压力 下 温度为15 时 与氯度为19 374 盐度为35 00 的国际标准海水在同压同温条件下的电导率恰好相同 他们的电导比 当K15 1 S 35 非标准状态下海水盐度 式中 的计算 可利用CTD测量的电导率C S t p 换算得出 所以 其中 R为现场测得电导率与标准海水电导率的比值 Rp为现场测定电导率与相同样品在相同温度下和p 0时的电导率的比值 t为盐度为35的标准海水在温度t下与温度为15 时的电导率的比值 总结盐度的影响因素 高 低 高 低 高 低 低 高 气候 径流 洋流 声速与温 盐 压关系 1 与温度关系 随温度升高而增大温度升高1摄氏度声速的变化是原来的0 35 设C 1450m s 则声速将增大5m s 2 与盐度关系 随盐度增加而增大盐度增加1 声速值增加1 14m s 3 与压力关系 静压力增加 声速值增加海水深度变化100m 声速增量为1 75m s 温度影响最显著 其次是压力 通常盐度的变化多忽略 除非极特殊海区 下抛传播负速度梯度 上抛传播正速度梯度 声道轴 声速最小层所在水层深水声道 水下声道 深度各大洋不同大西洋中纬1260m 太平洋中纬则900m浅水声道 表面声道 常不稳定 因为表面波浪和大量气泡引起的散射使声能损失了一部分能量 声波在海水中的传播特征 1 声波折射 反射声波在不同水层处发生折射 声波遇到海面时发生反射 2 声线分裂在声速由大变小的水层声线发生分裂 产生声影区 在声影区听不到声源发出的信息 声影区某层存在声速最大层 声能部分向上部分向下折射 使到达某区的声能减小 存在声阴影区 3 声波在深水中传播的会聚区在距声源的不同距离处 声线有许多会聚区 在大洋中大约每隔30 40km出现一个会聚区 其强度会逐渐减弱 但波能传播较远 4 声波在海流中传播声波在海流中传播时 顺流使声速增大 逆流使声速减小 利用这一现象 在两个定点之间相对发出信号 测量声波到达的时间差 就可以求得海水的流速 5 声波在海底沉积物中传播传播速度与沉积物的平均粒径和它们的孔隙率的大小有关一般说海底物质的密度愈大 声速愈高 反射损失愈小 反之则损失愈大利用各层的声学特性不同 用声学方法测定海底沉积物的分层情況和各层中的声速 二 光的吸收光能量在水中损失的过程就是吸收 蓝光被吸收最少红光被吸收最多离岸越近光能被吸收越多吸收公式dI Idz 三 光的散射1 分子散射 散射微粒的半径小于光的波长 散射系数与波长的四次方成反比 瑞利定律 波长较短的蓝色光比黄色和红色光散射强烈 当白光通过干净的大洋水时 散射光呈蓝色 所以 大洋的颜色呈蓝色 2 粒子散射 散射微粒的半径大于波长散射系数与波长的平方成反比 此时蓝光的散射仍然较其它波长的光来得强烈 3 散射公式dI SIdz式中S称为散射系数 散射系数随深度增加指数衰减 四 光的衰减 衰减规律 为衰减系数 S 吸收系数和散射系数之和 五 透明度定义 表示海水能见程度的一个量度 1 直接测量法 1 测量方法用直径为30cm的白色圆板 透明度板 垂直沉入水中 直至刚刚看不见的深度 测出的是相对透明度 2 优点 简便 直观 2 仪器测量法 1 测量原理一准平行光束在水中传播一定距离后 其光能流与原来光能流之比 即比较式与得 2 数据处理由T可算出 衰减长度 L 1 L与圆板透明度的数值大体相当 大洋海水颜色多为蔚蓝悬浮物较少 颗粒也很微小 其水色主要取决于海水的光学性质 悬浮物较多 颗粒较粗 海水的颜色主要取决于悬浮物的颜色 海藻赤潮 浮游生物大量繁殖聚集 沿岸海水多为绿色由于悬浮物质增多 颗粒变大 根据大微粒对光线的选择吸收和选择散射的性质 可知其水色多呈浅蓝和绿色 七 水色与透明度的分布二者分布一致 水色高透明度大 水色低透明度小 在浅海 泥沙多 混合强烈 水质肥沃 生物繁殖较大洋发达 因此 浅海的水色较大洋为低 透明度较大洋为小 一 海冰的形成 类型和分布 1 结冰过程淡水结冰 表层开始结冰海水结冰 结冰前一直对流混合 然后混合层都达冰点时一起结冰 海冰形成的主要条件 有一定过冷度海水温度降至冰点并且继续失热 相对冰点有过冷却现象 有结晶晶核 2一5海冰 二 海冰的盐度和密度海冰的盐度是指海冰融化后所得海水的盐度 1 影响海冰盐度的因素 1 冻结前的海水盐度 2 结冰速度 3 冰龄 三 海冰与海洋水文状况1 结冰使海水垂直对流上下温度 盐度差别不大聚集在表层的溶解氧转入深层肥沃海泥被带至海洋上层2 海冰形成内波不结冰的暖季 海冰融解 温暖的低盐水 盐度跃层 密度跃层 易出现内波 死水 3 海冰形成大洋底层水海冰使下层海水具有增盐 低温 高密度的特征大洋底层水