Meerwasserzusammensetzung und Salinität

Meerwasser ist eine verdünnte Lösung nahezu jedes natürlichen Elements, doch seine sechs Hauptionen kommen überall in nahezu festen Proportionen vor, sodass eine einzige Zahl – die Salinität – seinen Gesamt-Salzgehalt erfasst.

Definition

Salinität ist ein Maß für den gesamten gelösten Salzgehalt des Meerwassers, während die Meerwasserzusammensetzung die Identität und die Proportionen der darin enthaltenen gelösten Ionen und Elemente beschreibt.

Scope

Dieses Thema behandelt die Hauptionen, die den Großteil der gelösten Masse des Meerwassers ausmachen, die Neben- und Spurenelemente, die in weitaus geringeren Konzentrationen vorhanden sind, das Prinzip der konstanten Zusammensetzung, die Definition und Messung der Salinität sowie die Einträge und Entnahmen, die den chemischen Haushalt des Ozeans über geologische Zeiträume ausgleichen.

Core questions

• Welche gelösten Ionen dominieren die Masse des Meerwassers, und warum bleiben ihre Proportionen nahezu konstant?
• Wie wird Salinität definiert und gemessen, von der chemischen Titration bis zur Leitfähigkeit?
• Welche Quellen führen dem Ozean gelöstes Material zu, und welche Prozesse entfernen es?
• Warum variieren Spurenelemente in ihrer Verteilung weitaus stärker als die Hauptionen?

Key theories

Prinzip der konstanten Proportionen

Die Verhältnisse der Hauptionen zueinander sind im gesamten offenen Ozean im Wesentlichen einheitlich, sodass die Messung eines Ions (oder der gesamten Salinität) die anderen bestimmt, ein Ergebnis, das durch Analysen aus der Challenger-Ära belegt wurde.

Verweildauer und chemisches Gleichgewicht

Die Konzentration jedes Elements spiegelt ein Gleichgewicht zwischen Flüssen, atmosphärischen und hydrothermalen Einträgen und der Entfernung in Sedimente wider, wobei reaktive Elemente schnell umgesetzt werden und konservative Ionen Millionen von Jahren bestehen bleiben.

Mechanisms

Die Verwitterung kontinentaler Gesteine und der hydrothermale Austausch an mittelozeanischen Rücken liefern gelöste Ionen ins Meer; konservative Hauptionen akkumulieren und mischen sich gleichmäßig, während reaktive Spurenelemente an Partikel gebunden oder von Organismen aufgenommen und in Sedimente exportiert werden, wodurch jedes Element eine charakteristische Verweildauer und Verteilung erhält.

Clinical relevance

Die Salinität ist ein grundlegender Tracer für die Ozeanzirkulation, den Wasserkreislauf und den Klimawandel, und präzises Wissen über die Meerwasserzusammensetzung untermauert die Kalibrierung jeder auf See vorgenommenen Salinitäts- und Dichtemessung.

History

Marcet schlug 1819 die Konstanz der Meerwasserzusammensetzung vor; Dittmar bestätigte dies 1884 durch sorgfältige Analyse von 77 Challenger-Proben, und Knudsens Salinitätstabellen und Titrationsmethode standardisierten die Salinitätsmessung, bis sie im späten 20. Jahrhundert durch konduktivitätsbasierte Skalen abgelöst wurde.

Key figures

• Alexander Marcet
• William Dittmar
• Martin Knudsen

Seminal works

• pilson2013
• millero2013

Frequently asked questions

Was sind die Hauptionen im Meerwasser?

Nach Masse sind die dominanten gelösten Ionen Chlorid und Natrium, gefolgt von Sulfat, Magnesium, Kalzium und Kalium, die zusammen den Großteil des Salzes im Meerwasser ausmachen.

Warum ist die Salinität überall nahezu gleich zusammengesetzt?

Die Hauptionen werden schneller gemischt, als sie hinzugefügt oder entfernt werden, sodass, obwohl die Gesamtsalinität zwischen den Regionen variiert, die relativen Proportionen der Hauptionen im gesamten offenen Ozean nahezu konstant bleiben.