[計(jì)算機(jī)軟件及應(yīng)用]第3章海水中常量元素和海水綜合利用初論

1、計(jì)算機(jī)軟件及應(yīng)用第3章海水中常量元素和海水綜合利用初論計(jì)算機(jī)軟件及應(yīng)用第3章-海水中常量元素和海水綜合利用初論1.海水中常量元素和海水中常量元素和M-D恒比定律恒比定律2.鹽度和鹽度的測(cè)定方法鹽度和鹽度的測(cè)定方法3.氯度和氯度的測(cè)定方法氯度和氯度的測(cè)定方法4.海洋的鹽度結(jié)構(gòu)海洋的鹽度結(jié)構(gòu)5.海水堿度和碳酸鹽體系海水堿度和碳酸鹽體系6.海水的綜合利用海水的綜合利用 海水中常量元素和海水中常量元素和M-D恒比定律恒比定律 海洋中的元素以離子、離子隊(duì)、絡(luò)合物或分子狀態(tài)、懸浮顆粒、海洋中的元素以離子、離子隊(duì)、絡(luò)合物或分子狀態(tài)、懸浮顆粒、膠體、氣泡等形式存在。膠體、氣泡等形式存在。 根據(jù)含量不同，可分為

2、三類：常量元素講義根據(jù)含量不同，可分為三類：常量元素講義；微量元素；微量元素（mol/kg）；痕量元素。）；痕量元素。 從元素而言，從元素而言，Na、Mg、Cl 、B、C、O、F、S、K、Ca、Br、Sr共共12個(gè)元素，這些元素在海水中的含量較大，性質(zhì)個(gè)元素，這些元素在海水中的含量較大，性質(zhì)比較穩(wěn)定，基本上不受生物活動(dòng)的影響，各成分濃度間的比較穩(wěn)定，基本上不受生物活動(dòng)的影響，各成分濃度間的比值基本恒定，又稱為保守元素。比值基本恒定，又稱為保守元素。 按海水中溶解成分（常量離子）而言，如表所示。按海水中溶解成分（常量離子）而言，如表所示。 MarcetDittmar恒比規(guī)律是恒比規(guī)律是1819年

3、年Marcet報(bào)告了經(jīng)北冰洋、報(bào)告了經(jīng)北冰洋、大西洋、地中海、黑海，波羅的海和中國(guó)近海等大西洋、地中海、黑海，波羅的海和中國(guó)近海等14個(gè)水樣的個(gè)水樣的觀測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)觀測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)“全世界一切海水水樣，都含有相同種類的全世界一切海水水樣，都含有相同種類的成分，這些成分之間具有非常接近恒定的比例關(guān)系。而這些成分，這些成分之間具有非常接近恒定的比例關(guān)系。而這些水樣之間只有鹽含量總值不同的區(qū)別。水樣之間只有鹽含量總值不同的區(qū)別?！?884年年Dittmar分析分析了英國(guó)了英國(guó)H.M.S Challenger(挑戰(zhàn)者挑戰(zhàn)者)號(hào)調(diào)查船從世界主要大洋和號(hào)調(diào)查船從世界主要大洋和海區(qū)海區(qū)77個(gè)海水樣品結(jié)果證實(shí)，

4、海水中主要溶解成分的恒比關(guān)個(gè)海水樣品結(jié)果證實(shí)，海水中主要溶解成分的恒比關(guān)系，即系，即“盡管各大洋各海區(qū)海水的含鹽量可能不同，但海水盡管各大洋各海區(qū)海水的含鹽量可能不同，但海水主要溶解成分的含量間有恒定的比值主要溶解成分的含量間有恒定的比值”，這就是海洋化學(xué)上，這就是海洋化學(xué)上著名的著名的MarcetDittmar恒比定律。恒比定律。 海水主要溶解成分之間，所以具有恒比關(guān)系這一特點(diǎn)海水主要溶解成分之間，所以具有恒比關(guān)系這一特點(diǎn),是因?yàn)楹Ｋ惺且驗(yàn)楹Ｋ械暮}量相當(dāng)穩(wěn)定的含鹽量相當(dāng)穩(wěn)定,加上海水的不停運(yùn)動(dòng)加上海水的不停運(yùn)動(dòng),使各成分充分混合的緣故。使各成分充分混合的緣故。但由于生物的作用但由于生物

5、的作用,海底熱泉海底熱泉和大陸徑流等的影響，局部海區(qū)的某和大陸徑流等的影響，局部海區(qū)的某些主要溶解成分的含量并不嚴(yán)格遵守恒比關(guān)系。例如深層海水中些主要溶解成分的含量并不嚴(yán)格遵守恒比關(guān)系。例如深層海水中Ca2+的相對(duì)含量大約比表層水高千分之五。因此，不同的主要溶解的相對(duì)含量大約比表層水高千分之五。因此，不同的主要溶解成分的保守性成分的保守性(相對(duì)含量的守恒性相對(duì)含量的守恒性)略有差異。略有差異。 海洋中主要溶解成分的氯度比值，基本上保持恒量。但由于上述原因，海洋中主要溶解成分的氯度比值，基本上保持恒量。但由于上述原因，氯度比值會(huì)產(chǎn)生變化，主要表現(xiàn)為：氯度比值會(huì)產(chǎn)生變化，主要表現(xiàn)為： 生物的影響。

6、上層海生物的影響。上層海水中的生物在生長(zhǎng)繁殖過程中，吸收水中的生物在生長(zhǎng)繁殖過程中，吸收Ca 2+和和Sr 2+等溶解成分，其殘等溶解成分，其殘?bào)w在下沉和在分解過程中逐漸將體在下沉和在分解過程中逐漸將Ca 2+和和Sr 2+釋放于水中，其循環(huán)與釋放于水中，其循環(huán)與海水海水營(yíng)養(yǎng)鹽營(yíng)養(yǎng)鹽類似。因此在深層和中層的水中，類似。因此在深層和中層的水中， Ca 2+和和Sr 2+的氯度比值大于的氯度比值大于表層水。表層水。徑流的影響。河水的溶解成分及其含量和海水不同。例如：海水中徑流的影響。河水的溶解成分及其含量和海水不同。例如：海水中溶解成分的含量：溶解成分的含量：Na+Mg 2+ Ca 2+ Cl-S

7、O42-HCO3-（包括（包括CO32-）全世界河水中溶解成分的平均含量：）全世界河水中溶解成分的平均含量： Ca2+Na+Mg2+ HCO3- （包括（包括CO32- ） SO42- Cl- 因此，河口區(qū)的海水受河水的影響，溶解成分的氯度比值發(fā)生變化，特別是因此，河口區(qū)的海水受河水的影響，溶解成分的氯度比值發(fā)生變化，特別是低鹽海水更加明顯。這些區(qū)域的海水中，低鹽海水更加明顯。這些區(qū)域的海水中，Ca2+、 SO42-、HCO3-的氯度比的氯度比值常常比較高。值常常比較高。 結(jié)冰和融冰的影響。海水在高緯度海區(qū)結(jié)冰時(shí)，Na+、SO4 2+會(huì)進(jìn)入冰晶之中，故結(jié)冰后的海水的氯度比值降低；融冰時(shí)適相反。

8、 溶解氧的影響。在缺氧或無氧海域，由于硫酸鹽還原菌滋生，可將一些 SO4 2+還原成 H2S，使 SO4 2+的氯度比值變小。例如黑海表層水中， SO4 2+的氯度比值為，但在其深202X米的水層中，降低為。 海底熱泉的影響。在海底斷裂帶的裂縫處，常有海底熱泉，其含鹽量很高。例如紅海海盆中心區(qū)202X米深處的熱泉，水溫為4548C，鹽度為255326，使附近海水中溶解成分的氯度比值和一般的海水差別很大。 中國(guó)沿海的海水中，主要溶解成分的氯度比值和大洋海水基本上一致。 常見的陽離子和陰離子常見的陽離子和陰離子1.鈉鈉 化學(xué)活性低，在海洋中逗留時(shí)間最長(zhǎng)。差減法計(jì)算?；瘜W(xué)活性低，在海洋中逗留時(shí)間最長(zhǎng)

9、。差減法計(jì)算。2.鉀鉀 低于鈉，鉀離子比鈉離子易于吸附在膠體及懸浮顆粒上，所以大低于鈉，鉀離子比鈉離子易于吸附在膠體及懸浮顆粒上，所以大部分隨沉積物轉(zhuǎn)移至海底，海洋生物有富鉀能力。部分隨沉積物轉(zhuǎn)移至海底，海洋生物有富鉀能力。3.鎂鎂海水中陽離子僅低于鈉的含量。測(cè)定誤差較大。海水中陽離子僅低于鈉的含量。測(cè)定誤差較大。4.鈣鈣與生物圈及碳酸鹽體系密切，含量變化大。逗留時(shí)間最短。與生物圈及碳酸鹽體系密切，含量變化大。逗留時(shí)間最短。5.鍶鍶 陽離子中含量最低。與鈣性質(zhì)相似，分離困難。生物影響較大，是保守陽離子中含量最低。與鈣性質(zhì)相似，分離困難。生物影響較大，是保守性較差的元素。性較差的元素。7.氯化物

10、氯化物8.硫酸鹽：重量法硫酸鹽：重量法9.溴化物：富集在海洋中溴化物：富集在海洋中10.氟化物：分光光度法氟化物：分光光度法11.硼：受大氣降水、蒸發(fā)、生物影響硼：受大氣降水、蒸發(fā)、生物影響 鹽度與氯度鹽度與氯度 海水的含鹽量是海水重要的基本特征之一，海水的含鹽量是海水重要的基本特征之一，也是影響海水物理化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)的重也是影響海水物理化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)的重要參數(shù)，同時(shí)也是研究海洋一些水文、生物要參數(shù)，同時(shí)也是研究海洋一些水文、生物與地質(zhì)過程的重要指標(biāo)，因此海水含鹽量的與地質(zhì)過程的重要指標(biāo)，因此海水含鹽量的調(diào)查和研究在海洋學(xué)上具有重要的意義和作調(diào)查和研究在海洋學(xué)上具有重要的意義和作用。用

11、。 1鹽度的定義鹽度的提出，目的是為了衡量海水中溶解物質(zhì)的總量，但由于海水鹽度的提出，目的是為了衡量海水中溶解物質(zhì)的總量，但由于海水中溶解物質(zhì)種類繁多，不宜于一一作出定量分析，而是采用加熱蒸中溶解物質(zhì)種類繁多，不宜于一一作出定量分析，而是采用加熱蒸干稱量法測(cè)定一定量海水蒸干后所殘留固體的總重量。但是，由于干稱量法測(cè)定一定量海水蒸干后所殘留固體的總重量。但是，由于海水中有些成分在加熱、蒸發(fā)過程中會(huì)分解或被氧化為其他化合物，海水中有些成分在加熱、蒸發(fā)過程中會(huì)分解或被氧化為其他化合物，所稱量的殘留固體的重量不等于原溶解物質(zhì)的總量。加熱的溫度和所稱量的殘留固體的重量不等于原溶解物質(zhì)的總量。加熱的溫度和

12、時(shí)間不同，分解和氧化的程度也會(huì)不同。時(shí)間不同，分解和氧化的程度也會(huì)不同。 為了能夠得到穩(wěn)定、準(zhǔn)確的結(jié)果，為了能夠得到穩(wěn)定、準(zhǔn)確的結(jié)果，1902年國(guó)際海洋學(xué)委年國(guó)際海洋學(xué)委員會(huì)規(guī)定下列的方法為統(tǒng)一的操作方法：?jiǎn)T會(huì)規(guī)定下列的方法為統(tǒng)一的操作方法： “取一定量的取一定量的海水，用海水，用HCl酸化以后，再加氯水，在水浴上蒸干。而后酸化以后，再加氯水，在水浴上蒸干。而后放在放在150烘干烘干24小時(shí)，最后先后在小時(shí)，最后先后在380及及480分別分別烘燒烘燒48小時(shí)至恒重，稱出每千克海水殘留固體物的重小時(shí)至恒重，稱出每千克海水殘留固體物的重量量”。 2氯度的定義氯度的定義 根據(jù)大洋海水主要成分的恒比關(guān)

13、系，可以看根據(jù)大洋海水主要成分的恒比關(guān)系，可以看出，對(duì)于大洋海水，只要測(cè)定其中某一主要出，對(duì)于大洋海水，只要測(cè)定其中某一主要成分的含量，就可以相對(duì)地反映出溶解物質(zhì)成分的含量，就可以相對(duì)地反映出溶解物質(zhì)總量的大小，只要找出海水中氯度和鹽度的總量的大小，只要找出海水中氯度和鹽度的關(guān)系式，便可由氯定計(jì)算海水的鹽度。氯是關(guān)系式，便可由氯定計(jì)算海水的鹽度。氯是海水中含量最高的元素，而氯含量海水中含量最高的元素，而氯含量(包括溴、包括溴、碘碘)的測(cè)定，可用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，既的測(cè)定，可用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，既方便又容易、準(zhǔn)確。因此，在方便又容易、準(zhǔn)確。因此，在1899年成立年成立了一個(gè)國(guó)際委員會(huì)，專門研

14、究鹽度的替代方了一個(gè)國(guó)際委員會(huì)，專門研究鹽度的替代方法。法。他們用許多海水水樣研究海水的密度、鹽度和鹵化物他們用許多海水水樣研究海水的密度、鹽度和鹵化物(包括溴包括溴和碘和碘)之間的關(guān)系。他們發(fā)現(xiàn)鹽度和鹵化物濃度之間成線性關(guān)之間的關(guān)系。他們發(fā)現(xiàn)鹽度和鹵化物濃度之間成線性關(guān)系。于是在系。于是在1902年，國(guó)際海洋學(xué)委員會(huì)提出年，國(guó)際海洋學(xué)委員會(huì)提出“氯度氯度”的概念的概念來表示海水中鹵化物的濃度，并把氯度定義為：來表示海水中鹵化物的濃度，并把氯度定義為：“在在1千克千克的海水中，當(dāng)溴和碘被等摩爾的氯取代后，所含氯的克數(shù)。的海水中，當(dāng)溴和碘被等摩爾的氯取代后，所含氯的克數(shù)。以克千克為單位，用符號(hào)以

15、克千克為單位，用符號(hào)Cl / 表示。表示?！?根據(jù)氯度定義，用一般的化學(xué)分析方法進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算氯度根據(jù)氯度定義，用一般的化學(xué)分析方法進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算氯度時(shí)需用原子量，如原子量有變動(dòng)，測(cè)定的結(jié)果也必然會(huì)不同，時(shí)需用原子量，如原子量有變動(dòng)，測(cè)定的結(jié)果也必然會(huì)不同，為了使歷史資料能夠統(tǒng)一，規(guī)定氯度測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)海水，為了使歷史資料能夠統(tǒng)一，規(guī)定氯度測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)海水，另外也規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法，一段稱為另外也規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法，一段稱為Knudsen方法，即使方法，即使用摩爾用摩爾(Mohr)的銀量法。這樣，標(biāo)準(zhǔn)海水實(shí)際上就成為海水的銀量法。這樣，標(biāo)準(zhǔn)海水實(shí)際上就成為海水氯度和鹽度的標(biāo)準(zhǔn)。由于考慮到

16、標(biāo)準(zhǔn)海水封裝在玻璃安培瓶氯度和鹽度的標(biāo)準(zhǔn)。由于考慮到標(biāo)準(zhǔn)海水封裝在玻璃安培瓶中長(zhǎng)期儲(chǔ)存是不恰當(dāng)?shù)?，需要有一永久?biāo)準(zhǔn)，為此，使用了中長(zhǎng)期儲(chǔ)存是不恰當(dāng)?shù)模枰幸挥谰脴?biāo)準(zhǔn)，為此，使用了測(cè)定原子量的純銀與氯度值進(jìn)行對(duì)比，以便用這種測(cè)定原子量的純銀與氯度值進(jìn)行對(duì)比，以便用這種“原子量原子量銀銀”作為氯度的永久標(biāo)準(zhǔn)。作為氯度的永久標(biāo)準(zhǔn)。 3、鹽度與氯度的關(guān)系式、鹽度與氯度的關(guān)系式 1902年，國(guó)際委員會(huì)根據(jù)測(cè)定北海、波年，國(guó)際委員會(huì)根據(jù)測(cè)定北海、波羅的海等海區(qū)羅的海等海區(qū)9個(gè)表層水樣的氯度和鹽度，個(gè)表層水樣的氯度和鹽度，得出如下的鹽度氯度關(guān)系式：得出如下的鹽度氯度關(guān)系式： S 十十1.8050 Cl 此

17、式亦稱為此式亦稱為Knudsen方程式。方程式。 4鹽度新定義：新的鹽度、氯度關(guān)系式鹽度新定義：新的鹽度、氯度關(guān)系式 多年來多年來 S 十十1.8050 Cl 鹽度氯度關(guān)鹽度氯度關(guān)系式已為海洋工作者廣泛采用，以前的海洋系式已為海洋工作者廣泛采用，以前的海洋學(xué)常用表中即采用這個(gè)關(guān)系式編制學(xué)常用表中即采用這個(gè)關(guān)系式編制Cl 一一S 的查算表。的查算表。但必須指出，這關(guān)系式只適用于大洋水，對(duì)于鹽度特別高的但必須指出，這關(guān)系式只適用于大洋水，對(duì)于鹽度特別高的個(gè)別海區(qū)和沿岸河口海區(qū)的海水就不準(zhǔn)確，而且，推導(dǎo)該關(guān)個(gè)別海區(qū)和沿岸河口海區(qū)的海水就不準(zhǔn)確，而且，推導(dǎo)該關(guān)系式所采用的水樣中，在低鹽度部分是從北海和

18、波羅的海附系式所采用的水樣中，在低鹽度部分是從北海和波羅的海附近一些受河水影響較大的近岸海區(qū)取樣的，河水比例成分與近一些受河水影響較大的近岸海區(qū)取樣的，河水比例成分與海水迥然不同，且不同河流也有海水迥然不同，且不同河流也有定差異，因而在上述關(guān)系定差異，因而在上述關(guān)系式中出現(xiàn)一個(gè)常數(shù)項(xiàng)。這不但違反大洋水主要成分恒比關(guān)系式中出現(xiàn)一個(gè)常數(shù)項(xiàng)。這不但違反大洋水主要成分恒比關(guān)系的規(guī)律，不足以代表一般海水，而且也不能夠代表不同河流的規(guī)律，不足以代表一般海水，而且也不能夠代表不同河流對(duì)海水的影響，至于受雨水沖稀的海水更不可能出現(xiàn)這個(gè)。對(duì)海水的影響，至于受雨水沖稀的海水更不可能出現(xiàn)這個(gè)。1966年，聯(lián)合國(guó)教育

19、、科學(xué)與文化組織年，聯(lián)合國(guó)教育、科學(xué)與文化組織(UNESCO)提出新的鹽度提出新的鹽度與氯度關(guān)系式：與氯度關(guān)系式： S 1.80655 Cl 這個(gè)關(guān)系式在這個(gè)關(guān)系式在S 35 時(shí)，與時(shí)，與Knudsen方程式完全相方程式完全相等，在等，在S 為為32和和38之間，兩者僅相差之間，兩者僅相差0.0026。該關(guān)系式較好地反映了海水鹽度與氯度的關(guān)系該關(guān)系式較好地反映了海水鹽度與氯度的關(guān)系 5關(guān)于鹽度、氯度測(cè)定的準(zhǔn)確度與精密度關(guān)于鹽度、氯度測(cè)定的準(zhǔn)確度與精密度要求要求測(cè)定鹽度、氯度除要求救據(jù)準(zhǔn)確，能正確反映它們同各種測(cè)定鹽度、氯度除要求救據(jù)準(zhǔn)確，能正確反映它們同各種物理與化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系外，在許多場(chǎng)合還

20、要求有較高的精物理與化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系外，在許多場(chǎng)合還要求有較高的精密度。從上述幾個(gè)表中的數(shù)值可以看出，上述測(cè)定方法，密度。從上述幾個(gè)表中的數(shù)值可以看出，上述測(cè)定方法，對(duì)一般海水，均可達(dá)到對(duì)一般海水，均可達(dá)到 0.001 的精密度，而在海洋調(diào)的精密度，而在海洋調(diào)查實(shí)際工作中，查實(shí)際工作中，般至少要求精密度般至少要求精密度0.02 ，相當(dāng)于四，相當(dāng)于四位有效數(shù)字。這是因?yàn)辂}度氯度的測(cè)定，主要應(yīng)用來計(jì)算位有效數(shù)字。這是因?yàn)辂}度氯度的測(cè)定，主要應(yīng)用來計(jì)算海水密度，供分析研究海流、水團(tuán)混合等水文性質(zhì)之用。海水密度，供分析研究海流、水團(tuán)混合等水文性質(zhì)之用。往往密度計(jì)算有差錯(cuò)，就會(huì)導(dǎo)致完全顛倒的結(jié)果。往往密度

21、計(jì)算有差錯(cuò)，就會(huì)導(dǎo)致完全顛倒的結(jié)果。 至于河口海區(qū)，有時(shí)在狹窄的幾公里或十幾公里范圍內(nèi)，鹽至于河口海區(qū)，有時(shí)在狹窄的幾公里或十幾公里范圍內(nèi)，鹽度即可從度即可從0 增至增至25 以上，且潮汐變化頻繁，因而所要以上，且潮汐變化頻繁，因而所要求鹽度精密度就不必很高，求鹽度精密度就不必很高， 一般在一般在 0.1 即可說明問題。即可說明問題。因而可用較簡(jiǎn)易儀器因而可用較簡(jiǎn)易儀器(如小型電導(dǎo)儀、小型折光計(jì)等如小型電導(dǎo)儀、小型折光計(jì)等)測(cè)定。測(cè)定。用大洋鹽度、氯度關(guān)系式計(jì)算，也可達(dá)到用大洋鹽度、氯度關(guān)系式計(jì)算，也可達(dá)到0.1 的要求，對(duì)的要求，對(duì)其精確度幾無妨礙。其精確度幾無妨礙。 6.電導(dǎo)、鹽度關(guān)系式電

22、導(dǎo)、鹽度關(guān)系式由于電導(dǎo)鹽度計(jì)的研制成功，用電導(dǎo)法測(cè)定海水的鹽度已普遍由于電導(dǎo)鹽度計(jì)的研制成功，用電導(dǎo)法測(cè)定海水的鹽度已普遍采用，它對(duì)于鹽度的現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)連續(xù)測(cè)定起了很重要的作用。采用，它對(duì)于鹽度的現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)連續(xù)測(cè)定起了很重要的作用。1964年聯(lián)合專家小組精確測(cè)定了來自世界各大洋的年聯(lián)合專家小組精確測(cè)定了來自世界各大洋的135份海水份海水水樣的氯度和電導(dǎo)率，并根據(jù)新的鹽度與氯度的關(guān)系式推算出水樣的氯度和電導(dǎo)率，并根據(jù)新的鹽度與氯度的關(guān)系式推算出鹽度與電導(dǎo)率的關(guān)系式：鹽度與電導(dǎo)率的關(guān)系式： 聯(lián)合專家小組根據(jù)上述公式，編制國(guó)際海洋學(xué)常用表，他們聯(lián)合專家小組根據(jù)上述公式，編制國(guó)際海洋學(xué)常用表，他們認(rèn)為電導(dǎo)率

23、是測(cè)定海水鹽度最精確的方法。認(rèn)為電導(dǎo)率是測(cè)定海水鹽度最精確的方法。1966年，英國(guó)國(guó)年，英國(guó)國(guó)立海洋研究所和聯(lián)合國(guó)教科文組織聯(lián)合提出上述的鹽度電導(dǎo)立海洋研究所和聯(lián)合國(guó)教科文組織聯(lián)合提出上述的鹽度電導(dǎo)率關(guān)系式作為鹽度定義的基本公式，并已被普遍接受。并于率關(guān)系式作為鹽度定義的基本公式，并已被普遍接受。并于1966年正式出版年正式出版“國(guó)際海洋學(xué)常用表國(guó)際海洋學(xué)常用表”。 第六節(jié)第六節(jié) 海水主要組成的濃度表示法和計(jì)算法海水主要組成的濃度表示法和計(jì)算法 根據(jù)海水主要離子相對(duì)組成的恒定性，測(cè)量根據(jù)海水主要離子相對(duì)組成的恒定性，測(cè)量海水中某一種主要成分就可計(jì)算出另一種成海水中某一種主要成分就可計(jì)算出另一種

24、成分。由于海水氯度的測(cè)定既精確又方便，因分。由于海水氯度的測(cè)定既精確又方便，因此，通常都選擇氯度來表示某一給定海水的此，通常都選擇氯度來表示某一給定海水的組成。表列出在不同氯度下，組成。表列出在不同氯度下，1千克天然海千克天然海水的組成。水的組成。2. 鹽度的測(cè)量方法鹽度的測(cè)量方法 鹽度測(cè)定，有化學(xué)方法和物理方法兩大類。（一）化學(xué)方法 化學(xué)方法又簡(jiǎn)稱硝酸銀滴定法。其原理是，在離子比例恒定的前提下，采用硝酸銀溶液滴定，通過麥克伽萊表查出氯度，然后根據(jù)氯度和鹽度的線性關(guān)系，來確定水樣鹽度。此法是克紐森等人在1901年提出的，在當(dāng)時(shí)，不論從操作上，還是就其滴定結(jié)果的精確度來說，都是令人滿意的。（二）

25、物理方法 物理方法可分為比重法、折射法、電導(dǎo)法三種。比重法測(cè)量是一個(gè)大氣壓下，單位體積海水的重量與同溫度同體積蒸餾水的重量之比。由于海水比重和海水密度密切相關(guān)，而海水密度又取決于溫度和鹽度，所以比重計(jì)的實(shí)質(zhì)是，從比重求密度，再根據(jù)密度、溫度推求鹽度。折射率法是通過測(cè)量水質(zhì)的折射率來確定鹽度。 以上幾種測(cè)量鹽度的方法存在誤差較大、精度不高、操作復(fù)雜、不利于儀器配套等問題，盡管還在某種場(chǎng)合下使用，但逐漸被電導(dǎo)測(cè)量所代替。電導(dǎo)法是利用不同鹽度具有不同導(dǎo)電特性來確定海水鹽度。 1978年的實(shí)用鹽標(biāo)解除了氯度和鹽度的關(guān)系，直接建立了鹽度和電導(dǎo)率比的關(guān)系。由于海水電導(dǎo)率是鹽度、溫度和壓力的函數(shù)，因此，通過

26、電導(dǎo)法測(cè)量鹽度必須給予溫度和壓力對(duì)電導(dǎo)率的影響進(jìn)行補(bǔ)償，采用電路自動(dòng)補(bǔ)償?shù)倪@種鹽度計(jì)為感應(yīng)式鹽度計(jì)。 采用恒溫控制設(shè)備，免除電路自動(dòng)補(bǔ)償?shù)柠}度計(jì)為電極式鹽度計(jì) 感應(yīng)式鹽度計(jì)以電磁感應(yīng)為原理，它可在現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，而得到廣泛的應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量中精度可達(dá)。該儀器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量來說是比較好的，特別對(duì)于有機(jī)污染含量較多、不需要高精度測(cè)量的近海來說，更是如此。然而，由于感應(yīng)式鹽度計(jì)需要的樣品量很大，靈敏度不如電極式鹽度計(jì)高，并需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償，操作麻煩，這就導(dǎo)致感應(yīng)式鹽度計(jì)又轉(zhuǎn)向電極式鹽度計(jì)的發(fā)展。最先利用電導(dǎo)測(cè)鹽的儀器是電極式鹽度計(jì)，由于電極式鹽度計(jì)測(cè)量電極直接接觸海水，容易出現(xiàn)極化和受海水的腐蝕、污

27、染，使性能減退，這就嚴(yán)重限制了在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，所以主要用在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)做高精度測(cè)量。加拿大蓋德萊因(Guildline)儀器公司采用四極結(jié)構(gòu)的電極式鹽度計(jì)(8400型)，解決了電極易受污染等問題，于是電極式鹽度計(jì)得以再次風(fēng)行。目前廣泛使用的STD、CTD等剖面儀均是電極式結(jié)構(gòu)的。海洋的鹽度結(jié)構(gòu)海洋的鹽度結(jié)構(gòu) 海水鹽度是指每海水鹽度是指每1000克海水中的含鹽量。鹽度的大小取決于蒸發(fā)與降水克海水中的含鹽量。鹽度的大小取決于蒸發(fā)與降水的多少，同時(shí)與結(jié)冰、融冰、大陸徑流及洋流等因素也有很大關(guān)系。的多少，同時(shí)與結(jié)冰、融冰、大陸徑流及洋流等因素也有很大關(guān)系。 世界平均海水鹽度為千分之三十五。但是海水鹽度在各個(gè)

28、海中分布并不均世界平均海水鹽度為千分之三十五。但是海水鹽度在各個(gè)海中分布并不均勻。大洋表面的海水鹽度分布有以下規(guī)律：勻。大洋表面的海水鹽度分布有以下規(guī)律： 大洋表面鹽度在南北水平方向上呈馬鞍形分布規(guī)律：赤道附近低，南北回大洋表面鹽度在南北水平方向上呈馬鞍形分布規(guī)律：赤道附近低，南北回歸線附近最高；在中緯度海區(qū)，鹽度隨緯度升高而降低，到高緯度海區(qū)最歸線附近最高；在中緯度海區(qū)，鹽度隨緯度升高而降低，到高緯度海區(qū)最低。形成這種分布狀況的原因是：赤道地區(qū)降水量大于蒸發(fā)量，而在南北低。形成這種分布狀況的原因是：赤道地區(qū)降水量大于蒸發(fā)量，而在南北緯緯20 附近，處于信風(fēng)帶，天氣穩(wěn)定而干燥，蒸發(fā)量大大超過降

29、水量；在附近，處于信風(fēng)帶，天氣穩(wěn)定而干燥，蒸發(fā)量大大超過降水量；在高緯度海區(qū)，蒸發(fā)量有所減少，而降水量又有所增加，再加上融冰的影響，高緯度海區(qū)，蒸發(fā)量有所減少，而降水量又有所增加，再加上融冰的影響，鹽度降得更低。鹽度降得更低。 暖流、寒流和大陸徑流破壞了鹽度隨緯度的帶狀分布規(guī)律。暖流和寒暖流、寒流和大陸徑流破壞了鹽度隨緯度的帶狀分布規(guī)律。暖流和寒流交匯的海區(qū)，鹽度的水平分布差別很大，這在大西洋和太平洋的西流交匯的海區(qū)，鹽度的水平分布差別很大，這在大西洋和太平洋的西北部表現(xiàn)得尤為突出。在大西洋，溫暖而高鹽的灣流與寒冷而低鹽的北部表現(xiàn)得尤為突出。在大西洋，溫暖而高鹽的灣流與寒冷而低鹽的拉布拉多寒流

30、之間，在太平洋的黑潮和親潮之間，均有很大的水平方拉布拉多寒流之間，在太平洋的黑潮和親潮之間，均有很大的水平方向的差異，有的地方水平梯度可以大到。在各大洋的邊緣，由于大向的差異，有的地方水平梯度可以大到。在各大洋的邊緣，由于大陸淡水的流入，海水被沖淡，因而這些海區(qū)的鹽度一般都較低。陸淡水的流入，海水被沖淡，因而這些海區(qū)的鹽度一般都較低。 海水堿度和碳酸鹽體系海水堿度和碳酸鹽體系 堿度是海水中弱酸陰離子總含量的一個(gè)量度，堿度是海水中弱酸陰離子總含量的一個(gè)量度，它的嚴(yán)格定義為：在溫度為它的嚴(yán)格定義為：在溫度為20度時(shí)，度時(shí)，1升海升海水中弱酸陰離子全部被釋放時(shí)所需要?dú)潆x子水中弱酸陰離子全部被釋放時(shí)所

31、需要?dú)潆x子的毫摩爾數(shù)。的毫摩爾數(shù)。 海水二氧化碳系統(tǒng)海水二氧化碳系統(tǒng) carbon dioxide system in sea water 包括溶解在海水中的二氧化碳、碳酸、碳酸氫根離子和碳酸根離包括溶解在海水中的二氧化碳、碳酸、碳酸氫根離子和碳酸根離子的平衡物系。這些成分之間的化學(xué)反應(yīng)和平衡關(guān)系子的平衡物系。這些成分之間的化學(xué)反應(yīng)和平衡關(guān)系,二氧化碳二氧化碳在大氣和海洋之間的交換在大氣和海洋之間的交換,懸浮顆粒中的碳酸鹽與海水二氧化碳懸浮顆粒中的碳酸鹽與海水二氧化碳系統(tǒng)之間的化學(xué)平衡，海洋生物的生長(zhǎng)繁殖與二氧化碳的循環(huán)，系統(tǒng)之間的化學(xué)平衡，海洋生物的生長(zhǎng)繁殖與二氧化碳的循環(huán)，海水中二氧化碳含

32、量的分布及其變化，都是這方面的主要研究?jī)?nèi)海水中二氧化碳含量的分布及其變化，都是這方面的主要研究?jī)?nèi)容。容。 海水二氧化碳系統(tǒng)的研究工作，雖然在海水二氧化碳系統(tǒng)的研究工作，雖然在18世紀(jì)就已經(jīng)開始世紀(jì)就已經(jīng)開始,但直到但直到1915年年,K.布赫才首次研究海水二氧化碳系統(tǒng)中各種成分之間的平衡理論。布赫才首次研究海水二氧化碳系統(tǒng)中各種成分之間的平衡理論。20世紀(jì)世紀(jì)30年代初，根據(jù)國(guó)際海洋考察理事會(huì)年代初，根據(jù)國(guó)際海洋考察理事會(huì)(ICES)的建議，由的建議，由K.布赫、布赫、H.W.哈維、哈維、H.瓦滕貝格和瓦滕貝格和S.格里彭貝格組成的專業(yè)小組，測(cè)定了不同格里彭貝格組成的專業(yè)小組，測(cè)定了不同溫度和

33、不同鹽度下碳酸的第一級(jí)和第二級(jí)表觀解離常數(shù)。溫度和不同鹽度下碳酸的第一級(jí)和第二級(jí)表觀解離常數(shù)。50年代以后，年代以后，各國(guó)學(xué)者分別測(cè)定此解離常數(shù)。由于測(cè)定的方法和所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)不同，各國(guó)學(xué)者分別測(cè)定此解離常數(shù)。由于測(cè)定的方法和所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)不同，所得的結(jié)果就不一致。為此，所得的結(jié)果就不一致。為此，J.M.吉斯克于吉斯克于1978年在年在“海洋表和標(biāo)準(zhǔn)海洋表和標(biāo)準(zhǔn)”聯(lián)合專家小組聯(lián)合專家小組(JPOTS)的會(huì)議上的會(huì)議上,建議對(duì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)常數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一。建議對(duì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)常數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一。 CO2(溶解態(tài))+H2O=H2CO3 H2CO3=H+HCO3- HCO3-=H+CO32-海水中二氧化碳的含量

34、，與海洋生物的分布、大陸徑流、海水中二氧化碳的含量，與海洋生物的分布、大陸徑流、 海海-氣交換、固體懸浮物質(zhì)和海洋沉積物等有密切的關(guān)系，氣交換、固體懸浮物質(zhì)和海洋沉積物等有密切的關(guān)系，因而有明顯的區(qū)域分布和垂直分布。因而有明顯的區(qū)域分布和垂直分布。 二氧化碳的海氣交換二氧化碳的海氣交換 海洋表層水和大氣之間的二氧化碳交換，處于動(dòng)態(tài)平海洋表層水和大氣之間的二氧化碳交換，處于動(dòng)態(tài)平衡。衡。 CO2(大氣大氣)=CO2 由于工業(yè)和交通的發(fā)展，燃料燃燒后排放到大氣中的二氧化碳由于工業(yè)和交通的發(fā)展，燃料燃燒后排放到大氣中的二氧化碳不斷增加。例如夏威夷的冒納羅亞觀測(cè)站的觀測(cè)結(jié)果說明：不斷增加。例如夏威夷的

35、冒納羅亞觀測(cè)站的觀測(cè)結(jié)果說明：空氣中二氧化碳平均含量，每年大約以的速度增長(zhǎng)?？諝庵卸趸计骄?，每年大約以的速度增長(zhǎng)。當(dāng)表層海水中二氧化碳的分壓大于大氣中二氧化碳的分壓時(shí)，海當(dāng)表層海水中二氧化碳的分壓大于大氣中二氧化碳的分壓時(shí)，海水向大氣放出二氧化碳，反之亦然。水向大氣放出二氧化碳，反之亦然。 通常高緯度海域的海水吸收大氣的二氧化碳，低緯度海域相反。通常高緯度海域的海水吸收大氣的二氧化碳，低緯度海域相反。總的結(jié)果是海洋吸收大氣的二氧化碳。總的結(jié)果是海洋吸收大氣的二氧化碳。二氧化碳的海二氧化碳的海-氣交換主要在海洋表層進(jìn)行氣交換主要在海洋表層進(jìn)行,其速率除與風(fēng)力、海其速率除與風(fēng)力、海洋環(huán)流和

36、垂直對(duì)流等物理過程有關(guān)外，與溫度、二氧化碳的分壓洋環(huán)流和垂直對(duì)流等物理過程有關(guān)外，與溫度、二氧化碳的分壓等化學(xué)過程和生物過程，都有密切的關(guān)系。等化學(xué)過程和生物過程，都有密切的關(guān)系。 碳酸鈣的沉淀和溶解與二氧化碳系統(tǒng)的關(guān)系碳酸鈣的沉淀和溶解與二氧化碳系統(tǒng)的關(guān)系 海水中的鈣離子和碳酸根離子，可以形成碳酸鈣沉淀；反之，固體海水中的鈣離子和碳酸根離子，可以形成碳酸鈣沉淀；反之，固體碳酸鈣也可以溶解并解離成鈣離子和碳酸根離子：碳酸鈣也可以溶解并解離成鈣離子和碳酸根離子： 碳酸鈣的表觀溶度積碳酸鈣的表觀溶度積Kp為海水呈飽和狀態(tài)時(shí)其中為海水呈飽和狀態(tài)時(shí)其中Ca 2+和和CO32-的的濃度的乘積：濃度的乘積

37、： Kp=Ca 2+CO32- Kp 隨溫度的升高而降低，隨鹽度和壓力的增加而變大。若海水中的隨溫度的升高而降低，隨鹽度和壓力的增加而變大。若海水中的鈣離子濃度與碳酸根離子濃度的乘積小于碳酸鈣的溶度積，則稱此鈣離子濃度與碳酸根離子濃度的乘積小于碳酸鈣的溶度積，則稱此海水呈不飽和狀態(tài)。海水呈不飽和狀態(tài)。 在不飽和狀態(tài)下，固體中的碳酸鈣將逐漸溶入海水中，使海水的二在不飽和狀態(tài)下，固體中的碳酸鈣將逐漸溶入海水中，使海水的二氧化碳總量增加。當(dāng)飽和度超過氧化碳總量增加。當(dāng)飽和度超過1時(shí)，說明此海水處于過飽和狀態(tài)，時(shí)，說明此海水處于過飽和狀態(tài)，通常有碳酸鈣逐漸從海水中析出，使海水二氧化碳的總量減少。通常有

38、碳酸鈣逐漸從海水中析出，使海水二氧化碳的總量減少。對(duì)碳酸鈣而言，所有大洋的表層水都處于飽和或過飽和狀態(tài)，對(duì)碳酸鈣而言，所有大洋的表層水都處于飽和或過飽和狀態(tài)，其原因是碳酸鈣的沉淀速度除與飽和度有關(guān)外，還與海水中其原因是碳酸鈣的沉淀速度除與飽和度有關(guān)外，還與海水中的有機(jī)物，磷化合物和鎂離子等的存在有關(guān)的有機(jī)物，磷化合物和鎂離子等的存在有關(guān),而深層水則處于而深層水則處于不飽和狀態(tài)，因此在表層之下不飽和狀態(tài)，因此在表層之下,存在著飽和度等于存在著飽和度等于 1的深度，的深度，稱為飽和深度。稱為飽和深度。 海洋生物對(duì)海水二氧化碳含量的影響海洋生物對(duì)海水二氧化碳含量的影響 在真光層內(nèi)，海洋植物進(jìn)行光合作

39、用時(shí)吸收二氧化碳、合成有機(jī)在真光層內(nèi)，海洋植物進(jìn)行光合作用時(shí)吸收二氧化碳、合成有機(jī)物；有的動(dòng)物和植物，還利用海水中的二氧化碳和鈣，生成軀體物；有的動(dòng)物和植物，還利用海水中的二氧化碳和鈣，生成軀體的碳酸鈣質(zhì)的組織。因此，在真光層海水中，二氧化碳的含量較的碳酸鈣質(zhì)的組織。因此，在真光層海水中，二氧化碳的含量較低。另一方面，這些含有機(jī)碳和碳酸鈣的生物殘骸下沉至中層和低。另一方面，這些含有機(jī)碳和碳酸鈣的生物殘骸下沉至中層和深層之后，一部分有機(jī)碳被氧化，分解出的二氧化碳溶入海水中，深層之后，一部分有機(jī)碳被氧化，分解出的二氧化碳溶入海水中，使使pH降低，有利于碳酸鈣的溶解；由于深層海水的溫度低，壓降低，有

40、利于碳酸鈣的溶解；由于深層海水的溫度低，壓力大，使碳酸鈣的溶解度增大。因此碳酸鈣的飽和度小于力大，使碳酸鈣的溶解度增大。因此碳酸鈣的飽和度小于 1，即，即處于不飽和狀態(tài)，生物殘骸中的一部分碳酸鈣就逐漸溶解于海水處于不飽和狀態(tài)，生物殘骸中的一部分碳酸鈣就逐漸溶解于海水之中。然而上升流又把這部分二氧化碳帶到上層，形成了二氧化之中。然而上升流又把這部分二氧化碳帶到上層，形成了二氧化碳在海洋中的循環(huán)。碳在海洋中的循環(huán)。 總二氧化碳的分布總二氧化碳的分布 海水總二氧化碳的含量，除了上述原因形成的垂直分布之外，海水總二氧化碳的含量，除了上述原因形成的垂直分布之外，還因海流的搬運(yùn)作用和大陸徑流的影響，而有區(qū)

41、域性的分還因海流的搬運(yùn)作用和大陸徑流的影響，而有區(qū)域性的分布。大陸徑流不斷向海洋輸送含有機(jī)碳和碳酸鈣等物質(zhì)，布。大陸徑流不斷向海洋輸送含有機(jī)碳和碳酸鈣等物質(zhì)，使河口和近海海水的總二氧化碳的氯度比值常常比大洋高。使河口和近海海水的總二氧化碳的氯度比值常常比大洋高。 第二節(jié)第二節(jié) 海水制鹽海水制鹽 一、概述：一、概述： 一個(gè)健康的人每天要從各種飲食中攝取一個(gè)健康的人每天要從各種飲食中攝取520g的鹽分，可以維持人體正常的血液滲透壓，的鹽分，可以維持人體正常的血液滲透壓，促進(jìn)血液循環(huán)和新陳代謝。同時(shí)鹽也是工業(yè)促進(jìn)血液循環(huán)和新陳代謝。同時(shí)鹽也是工業(yè)上不可缺少的原料，被稱為化學(xué)工業(yè)之母。上不可缺少的原料

42、，被稱為化學(xué)工業(yè)之母。 食鹽是人類最先從海水中提取的化學(xué)物質(zhì)。食鹽是人類最先從海水中提取的化學(xué)物質(zhì)。海水中的含鹽量為海水中的含鹽量為5億億噸，包括億億噸，包括NaCL、FeCL3、CaSO4等。我國(guó)是世界上最大的產(chǎn)等。我國(guó)是世界上最大的產(chǎn)鹽國(guó)，年產(chǎn)鹽量近鹽國(guó)，年產(chǎn)鹽量近202X萬噸，占世界食鹽產(chǎn)萬噸，占世界食鹽產(chǎn)量的量的80%。 海水化學(xué)資源是指海水中所含有具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的化學(xué)物質(zhì)。作為地球上最大的連續(xù)礦體的海 洋水體，其中已發(fā)現(xiàn)80余種化學(xué)元素。在這些元素中，有的其含量雖然甚微，但由于海洋水 體巨大(約為億立方千米)，所以它們?cè)诤Ｋ械目偭糠浅ＸS富。例如鈾，1噸海水只含. 00033克，而海洋

43、中總鈾量卻有45億噸。在海水化學(xué)資源的開發(fā)中，以鹽類的提取量最大， 世界年產(chǎn)量超過億噸；其中，中國(guó)的食鹽產(chǎn)量居世界首位，202X年產(chǎn)量為1194萬噸。鹽 類在海水中的總重量為5億億噸，如果把這些鹽平鋪在陸地上，其厚度可達(dá)150米。目前，人 們已能直接從海水中提取稀有元素、化合物和核能物質(zhì)(如從海水中提鎂、溴、磺、鉀、鈾 和重水等)，其中有的資源已進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，有的正在研究之中。 無機(jī)功能材料硼酸鎂晶須技術(shù) 氯化鈉的星型樹枝狀結(jié)晶 海水中提取化學(xué)品，主要是海水制鹽，從海水中提取鉀、溴、鎂、鋰、碘、鈾重水等。我國(guó)的海鹽產(chǎn)量為 1800 萬噸。居世界首位，約占全國(guó)鹽總產(chǎn)量的 75 。我國(guó)的溴產(chǎn)量

44、5 萬噸年，廣泛用于醫(yī)藥，染料、農(nóng)藥、阻燃、滅火和無機(jī)溴化物方面，年增長(zhǎng)率為 3 5 ，我國(guó)鉀鹽資源貧乏，海水提鉀經(jīng)濟(jì)上可行，意義重大。在 70 年代我國(guó)的千噸級(jí)海水提取氯化鉀和百噸級(jí)海水提取氯素技術(shù)均獲成功，但由于部分工藝存在成本高和未能形成海水綜合利用流程，而使得這兩項(xiàng)技術(shù)未產(chǎn)業(yè)化。數(shù)十年來，海水的利用受到各國(guó)的關(guān)注，若得以經(jīng)濟(jì)過關(guān)，其綜合開發(fā)效益十分顯著。 全球海洋中固體礦物質(zhì)含量多達(dá)5億億噸，如將它們平鋪在陸地上，會(huì)使陸地加高150米。人類對(duì)海水化學(xué)資源的利用已有悠久的歷史。其中利用最早、數(shù)量最大的當(dāng)是海水制鹽（氯化鈉）了。海洋中氯化鈉的總儲(chǔ)量可達(dá)4億億噸。海鹽是制造燒堿、純堿、鹽酸、

45、肥皂、染料、塑料等不可缺少的原料。鎂是機(jī)械制造工業(yè)的重要金屬材料。在飛機(jī)、船舶、汽車、武器、核設(shè)施的制造上都離不開鎂。它在海水中的總含量約為1800萬億噸。溴在工農(nóng)業(yè)、國(guó)防和醫(yī)學(xué)等方面廣泛應(yīng)用。在工業(yè)上可制造燃料抗爆劑，在農(nóng)業(yè)上是殺蟲劑的重要原料。目前全世界80%的溴是從海水中提取的。 鋰，在冶金工業(yè)中可用作脫氧劑和脫氣劑，也可用作鈹、鎂、鋁等輕質(zhì)合金的成分，還是有機(jī)合成中的重要試劑。鈾，鈾-235是高能燃料，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中可用于建核電站；軍事上可制造原子彈，用作核潛艇、核動(dòng)力航空母艦的燃料。鈾的用量越來越大，有人估計(jì)，陸地上的鈾儲(chǔ)量只有100萬噸左右了。在1噸海水中的含量雖只有33微克，但海洋

46、中的總儲(chǔ)量多達(dá)40多億噸，是陸地儲(chǔ)量的202X3000倍。因此世界上許多國(guó)家都在研究海水提鈾的方法。 我國(guó)海水利用雖然起步較早，且是世界上少數(shù)幾個(gè)掌握海水淡化先進(jìn)技術(shù)的國(guó)家之一，但存在規(guī)模小、發(fā)展慢、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)等問題，主要表現(xiàn)在： 一是海水利用發(fā)展慢，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，差距較大。我國(guó)海水淡化水日產(chǎn)量?jī)H占世界的1左右；海水作冷卻水用量?jī)H占世界的6%左右；海洋化學(xué)資源綜合利用的附加值、品種和規(guī)模等方面與國(guó)外都有較大的差距。 二是海水淡化成本仍相對(duì)較高。海水淡化噸水成本雖已降到目前的5元左右，但相對(duì)于大部分沿海城市偏低的自來水價(jià)格而言，仍然偏高，這是制約海水淡化發(fā)展的最直接和最主要因素。總體上講，

47、海水淡化產(chǎn)業(yè)化規(guī)模不夠、與相對(duì)較高的海水淡化成本形成互為因果的惡性循環(huán)。 三是無法可依、無規(guī)可循。有條件利用海水但不利用的情況仍較嚴(yán)重，沒有法規(guī)約束力。北北宋宋柳柳永永的的煮煮鹽鹽歌歌： 煮海之民何所營(yíng)？婦無蠶織夫無耕。煮海之民何所營(yíng)？婦無蠶織夫無耕。衣食之源何寥落？牢盆煮就汝輸征。衣食之源何寥落？牢盆煮就汝輸征。年年春夏潮盈浦？潮退刮泥成島嶼；年年春夏潮盈浦？潮退刮泥成島嶼；風(fēng)干日曝鹽味加，始灌潮波流成鹵。風(fēng)干日曝鹽味加，始灌潮波流成鹵。鹵農(nóng)鹽淡未得閑，采樵深入無窮山；鹵農(nóng)鹽淡未得閑，采樵深入無窮山；豹蹤虎跡不敢避，朝陽出去夕陽還；豹蹤虎跡不敢避，朝陽出去夕陽還；船載肩擎未遑歇，投入巨灶炎炎

48、熱；船載肩擎未遑歇，投入巨灶炎炎熱；晨燒暮爍堆積高，才得波濤變?yōu)檠?。晨燒暮爍堆積高，才得波濤變?yōu)檠?在高山族人的傳說中，鹽的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)很偶然的機(jī)會(huì)。在高山族人的傳說中，鹽的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)很偶然的機(jī)會(huì)。 一次，有個(gè)人來到海邊，因?yàn)樽叩糜掷塾挚?，就走過沙灘，捧了一次，有個(gè)人來到海邊，因?yàn)樽叩糜掷塾挚?，就走過沙灘，捧了一口海水放在嘴里。水剛?cè)肟?，卻一口海水放在嘴里。水剛?cè)肟?，卻“哇哇”的一聲又吐了出來，原來海的一聲又吐了出來，原來海水的味又苦又咸。他心想：明明是水，卻不能喝，這海水里大概有什水的味又苦又咸。他心想：明明是水，卻不能喝，這海水里大概有什么壞東西在作怪，不把水里的妖怪燒死，就喝不上清淡干凈

49、的水。于么壞東西在作怪，不把水里的妖怪燒死，就喝不上清淡干凈的水。于是，他用一個(gè)破陶器盛了一些海水，放在火上燒著。不一會(huì)兒，海水是，他用一個(gè)破陶器盛了一些海水，放在火上燒著。不一會(huì)兒，海水不見了，在陶器的壁上留下了一層薄薄的白色顆粒，他沾了一點(diǎn)放在不見了，在陶器的壁上留下了一層薄薄的白色顆粒，他沾了一點(diǎn)放在舌頭上，起先感到又咸又苦，后來卻感到有甘甜的味道。于是他把這舌頭上，起先感到又咸又苦，后來卻感到有甘甜的味道。于是他把這些白色顆粒拿回了家，擱在正煮著的萊里，菜的味道突然變得異常鮮些白色顆粒拿回了家，擱在正煮著的萊里，菜的味道突然變得異常鮮美。他又驚又喜，便把這事告訴了大家。大家跑來品嘗他擱

50、過鹽的菜，美。他又驚又喜，便把這事告訴了大家。大家跑來品嘗他擱過鹽的菜，都覺得比自己家平淡的菜好吃。于是，人們開始在海邊煮鹽，烹任技都覺得比自己家平淡的菜好吃。于是，人們開始在海邊煮鹽，烹任技術(shù)和制鹽技術(shù)都有了發(fā)展和提高。術(shù)和制鹽技術(shù)都有了發(fā)展和提高。 制鹽的方法主要有制鹽的方法主要有3種，即太陽能蒸發(fā)法（鹽田法）、電滲析法種，即太陽能蒸發(fā)法（鹽田法）、電滲析法和冷凍法。其中鹽田法歷史最悠久，而且也是最簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)有和冷凍法。其中鹽田法歷史最悠久，而且也是最簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)有效的方法，現(xiàn)在還在廣泛采用。鹽田法又叫灘曬法，鹽田建在效的方法，現(xiàn)在還在廣泛采用。鹽田法又叫灘曬法，鹽田建在海灘邊，借用海灘逐漸

51、升高的坡度，開出一片片象扶梯一樣的海灘邊，借用海灘逐漸升高的坡度，開出一片片象扶梯一樣的池子。利用漲潮或用風(fēng)車和泵抽取海水到池內(nèi)。海水流過幾個(gè)池子。利用漲潮或用風(fēng)車和泵抽取海水到池內(nèi)。海水流過幾個(gè)池子，隨著風(fēng)吹日曬，水份不斷蒸發(fā)，海水中的鹽濃度愈來愈池子，隨著風(fēng)吹日曬，水份不斷蒸發(fā)，海水中的鹽濃度愈來愈高，最后讓濃鹽水進(jìn)入結(jié)晶池，繼續(xù)蒸發(fā)，直到析出食鹽晶體。高，最后讓濃鹽水進(jìn)入結(jié)晶池，繼續(xù)蒸發(fā)，直到析出食鹽晶體。電滲析法是電滲析法是20世紀(jì)世紀(jì)50年代開始的一項(xiàng)技術(shù)。冷凍法是在高緯度年代開始的一項(xiàng)技術(shù)。冷凍法是在高緯度國(guó)家采用，海水結(jié)冰使鹽鹵分開，供制鹽用。國(guó)家采用，海水結(jié)冰使鹽鹵分開，供制鹽

52、用。主要介紹太陽能蒸發(fā)法（鹽田法）主要介紹太陽能蒸發(fā)法（鹽田法） 二、太陽能蒸發(fā)法（鹽田法）的過程二、太陽能蒸發(fā)法（鹽田法）的過程 1、納潮：把鹽度高的海水存于水池中。以高鹽度海水為好。、納潮：把鹽度高的海水存于水池中。以高鹽度海水為好。 2、制鹵：海水經(jīng)過蒸發(fā)濃縮后為鹵水。、制鹵：海水經(jīng)過蒸發(fā)濃縮后為鹵水。 所謂制鹵就是讓海水經(jīng)過一系列的蒸發(fā)池，蒸發(fā)到所謂制鹵就是讓海水經(jīng)過一系列的蒸發(fā)池，蒸發(fā)到“食鹽點(diǎn)食鹽點(diǎn)”。 海鹽需要經(jīng)過低度蒸發(fā)池、中級(jí)蒸發(fā)池、高級(jí)蒸發(fā)池三道程序的自海鹽需要經(jīng)過低度蒸發(fā)池、中級(jí)蒸發(fā)池、高級(jí)蒸發(fā)池三道程序的自然風(fēng)干，海水在依次流經(jīng)每幅曬水池時(shí)每次能將鹽度提高半度，經(jīng)然風(fēng)干

53、，海水在依次流經(jīng)每幅曬水池時(shí)每次能將鹽度提高半度，經(jīng)過中級(jí)蒸發(fā)池和高級(jí)蒸發(fā)池后，海水鹽度會(huì)達(dá)到過中級(jí)蒸發(fā)池和高級(jí)蒸發(fā)池后，海水鹽度會(huì)達(dá)到25度，這時(shí)就稱做度，這時(shí)就稱做制鹽的鹵水。制鹽的鹵水。 3、結(jié)晶：到了結(jié)晶池，鹽度達(dá)到、結(jié)晶：到了結(jié)晶池，鹽度達(dá)到27度時(shí)開始結(jié)晶產(chǎn)鹽。結(jié)晶時(shí)不斷從高級(jí)度時(shí)開始結(jié)晶產(chǎn)鹽。結(jié)晶時(shí)不斷從高級(jí)蒸發(fā)池里放水進(jìn)來，鹽便蒸發(fā)池里放水進(jìn)來，鹽便 一層層積累。一層層積累。 制鹽時(shí)，鹵水鹽度達(dá)制鹽時(shí)，鹵水鹽度達(dá)25度后，放進(jìn)生鹽池中結(jié)晶產(chǎn)鹽，但這時(shí)鹵水鹽度度后，放進(jìn)生鹽池中結(jié)晶產(chǎn)鹽，但這時(shí)鹵水鹽度不能超過不能超過29度，否則將成為廢水，因?yàn)槎?，否則將成為廢水，因?yàn)?9度以后的

54、結(jié)晶的不僅僅是鹽的度以后的結(jié)晶的不僅僅是鹽的主要成份主要成份NaC1，還有對(duì)人體有害的其它化合物，這時(shí)的鹽將不是咸味，還有對(duì)人體有害的其它化合物，這時(shí)的鹽將不是咸味，而成了苦味。遇到這種情況，鹽農(nóng)只能放棄多日的辛苦，將鹵水重新排而成了苦味。遇到這種情況，鹽農(nóng)只能放棄多日的辛苦，將鹵水重新排入大海，當(dāng)然也可以把鹽度過高的鹵水送往附近的化肥廠，那里會(huì)用高入大海，當(dāng)然也可以把鹽度過高的鹵水送往附近的化肥廠，那里會(huì)用高溫，將鹽度提高到溫，將鹽度提高到30至至31度后結(jié)晶，用作制化肥的原料，或者生產(chǎn)制造度后結(jié)晶，用作制化肥的原料，或者生產(chǎn)制造玻璃纖維的原料，有些即可以用來生產(chǎn)瓦片。不過此時(shí)的結(jié)晶體像釘子

55、玻璃纖維的原料，有些即可以用來生產(chǎn)瓦片。不過此時(shí)的結(jié)晶體像釘子般整齊地排成數(shù)排，與普通鹽粒完全不同，這時(shí)的結(jié)晶體對(duì)人體會(huì)有損般整齊地排成數(shù)排，與普通鹽粒完全不同，這時(shí)的結(jié)晶體對(duì)人體會(huì)有損傷，人只能敬而遠(yuǎn)之，而偶有進(jìn)入鹽度超過傷，人只能敬而遠(yuǎn)之，而偶有進(jìn)入鹽度超過30度水中的工人，腳會(huì)開始度水中的工人，腳會(huì)開始潰爛。潰爛。 我國(guó)最大的海鹽場(chǎng)：河北渤海灣長(zhǎng)蘆鹽場(chǎng) 潔白的結(jié)晶池猶如平滑的冰面第三節(jié)第三節(jié) 海水制溴海水制溴 “ “溴溴”是一種赤褐色的液體，具有刺激性的臭味。海水中的溴平均濃度是一種赤褐色的液體，具有刺激性的臭味。海水中的溴平均濃度約約67ppm67ppm，總含量有，總含量有100100

56、萬萬- -億噸之多，占整個(gè)地球溴的儲(chǔ)量的億噸之多，占整個(gè)地球溴的儲(chǔ)量的99%99%以上，所以上，所以稱為以稱為“海洋元素海洋元素”。 1 1、用途：、用途： 1 1）醫(yī)藥：生產(chǎn)鎮(zhèn)靜藥、紅藥水、青霉素、鏈霉素等各種抗）醫(yī)藥：生產(chǎn)鎮(zhèn)靜藥、紅藥水、青霉素、鏈霉素等各種抗 菌素；菌素；2 2）農(nóng)業(yè)：制作熏蒸劑和殺蟲劑；）農(nóng)業(yè)：制作熏蒸劑和殺蟲劑； 3 3）工業(yè)：抗爆劑）工業(yè)：抗爆劑( (汽車用汽油里放入二溴乙烯，降低油耗約汽車用汽油里放入二溴乙烯，降低油耗約30%30%左右左右) )、感光材料、橡膠工業(yè)、精練石油。感光材料、橡膠工業(yè)、精練石油。2 2、發(fā)展?fàn)顩r：使用、發(fā)展?fàn)顩r：使用“溴溴”會(huì)導(dǎo)致污染環(huán)

57、境，現(xiàn)在已被限制，不少制溴工廠會(huì)導(dǎo)致污染環(huán)境，現(xiàn)在已被限制，不少制溴工廠轉(zhuǎn)向?qū)Ｋ衅渌煞值木C合利用。轉(zhuǎn)向?qū)Ｋ衅渌煞值木C合利用。 在世界制溴工業(yè)中，主要原料曾是制鉀母液和天然鹵水，抗爆劑二溴在世界制溴工業(yè)中，主要原料曾是制鉀母液和天然鹵水，抗爆劑二溴乙烯的發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)了制溴乙烯的發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)了制溴- -業(yè)的發(fā)展，開始海水制取業(yè)的發(fā)展，開始海水制取“溴溴”。2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代年代后期，世界各國(guó)開始使用無鉛汽油，二溴乙烯的需求量減少，但在阻燃劑及后期，世界各國(guó)開始使用無鉛汽油，二溴乙烯的需求量減少，但在阻燃劑及高效滅火劑方面又增添了新的用途。高效滅火劑方面又增添了新的用途。 2020

58、世紀(jì)世紀(jì)7070年代，制溴工業(yè)原料有的又從海水轉(zhuǎn)向天然鹵水。年代，制溴工業(yè)原料有的又從海水轉(zhuǎn)向天然鹵水。目前，海水提取目前，海水提取“溴溴”的總產(chǎn)量每年為的總產(chǎn)量每年為2020多萬噸，其中大部分是美多萬噸，其中大部分是美國(guó)生產(chǎn)的，以天然的濃鹽水為主要原料，而英、法、日等國(guó)以海水國(guó)生產(chǎn)的，以天然的濃鹽水為主要原料，而英、法、日等國(guó)以海水為主，以色列以死海海水為主。為主，以色列以死海海水為主。 我國(guó)從我國(guó)從19731973年起，先后在青島、羊口、連云港等地建成了初具規(guī)模的年起，先后在青島、羊口、連云港等地建成了初具規(guī)模的海水直接提溴工廠。海水直接提溴工廠。在海水中，在海水中，“溴溴”是以溴化鎂和溴

59、化鈉的形式存在，海水提溴可采用兩是以溴化鎂和溴化鈉的形式存在，海水提溴可采用兩種方法分別是吹出法和吸附法種方法分別是吹出法和吸附法 。一、吹出法一、吹出法用硫酸將海水酸化，通入氯氣氧化，使用硫酸將海水酸化，通入氯氣氧化，使“溴溴”呈氣體狀態(tài)，然后通呈氣體狀態(tài)，然后通入空氣或水蒸氣，將溴吹出來。其基本工藝流程是酸化、氧化、吹出、入空氣或水蒸氣，將溴吹出來。其基本工藝流程是酸化、氧化、吹出、吸收和蒸餾。吸收和蒸餾。海水首先進(jìn)入一個(gè)水池，然后經(jīng)過一根大管子，再抽到吹出塔的頂海水首先進(jìn)入一個(gè)水池，然后經(jīng)過一根大管子，再抽到吹出塔的頂部。這根管子也起著混合室的作用，向其中加入酸和氯氣，這種酸是部。這根管

60、子也起著混合室的作用，向其中加入酸和氯氣，這種酸是“再循環(huán)酸再循環(huán)酸”，并補(bǔ)充以新的稀硫酸（在氯氣之前加入），使，并補(bǔ)充以新的稀硫酸（在氯氣之前加入），使pHpH降至，降至，以控制發(fā)生的水解反應(yīng)。最后用了強(qiáng)大的風(fēng)扇。使空氣流經(jīng)吹出塔，以控制發(fā)生的水解反應(yīng)。最后用了強(qiáng)大的風(fēng)扇。使空氣流經(jīng)吹出塔，從海水中吹出溴來，用過的廢海水放回海中。從海水中吹出溴來，用過的廢海水放回海中。為了讓帶為了讓帶溴溴空氣與二氧化硫混合，就把它通進(jìn)吸收塔，在這空氣與二氧化硫混合，就把它通進(jìn)吸收塔，在這里里溴溴被還原，并被吸收在溶液中，吸收溶液中就含有很高濃度被還原，并被吸收在溶液中，吸收溶液中就含有很高濃度的的氫溴酸氫溴