海水の組成と塩分濃度

海水は、ほぼすべての天然元素の希薄な溶液ですが、その主要な6つのイオンはどこでもほぼ一定の比率で存在するため、単一の数値である塩分濃度がその全体的な塩辛さを表します。

Definition

塩分濃度は海水の総溶存塩量を示す尺度であり、海水の組成とは、海水に含まれる溶存イオンおよび元素の種類と比率を指します。

Scope

このトピックでは、海水の溶存質量の大部分を占める主要イオン、はるかに低い濃度で存在する微量元素、定比の原則、塩分濃度の定義と測定、および地質学的時間スケールで海洋の化学収支のバランスをとる投入と除去について扱います。

Core questions

• 海水の質量を支配する溶存イオンは何であり、なぜそれらの比率はほぼ一定に保たれるのでしょうか？
• 化学滴定から電気伝導度まで、塩分濃度はどのように定義され、測定されるのでしょうか？
• 海洋に溶存物質を供給する源は何であり、それを除去するプロセスは何でしょうか？
• なぜ微量元素の分布は主要イオンよりもはるかに多様なのでしょうか？

Key theories

定比の原則

外洋全体において、主要イオン間の比率は本質的に均一であるため、1つのイオン（または全体の塩分濃度）を測定することで残りのイオンが決定されます。これはチャレンジャー号時代の分析から確立された結果です。

滞留時間と化学平衡

各元素の濃度は、河川、大気、熱水からの投入と堆積物への除去との間の平衡を反映しており、反応性の高い元素は急速に循環する一方、保守的なイオンは何百万年も存続します。

Mechanisms

大陸岩石の風化と中央海嶺での熱水交換が溶存イオンを海に供給します。保守的な主要イオンは蓄積され均一に混合されますが、反応性の微量元素は粒子に吸着されたり、生物に取り込まれて堆積物として排出されたりするため、各元素は特徴的な滞留時間と分布を持ちます。

Clinical relevance

塩分濃度は海洋循環、水循環、気候変動の基本的なトレーサーであり、海で行われるすべての塩分濃度および密度測定の校正には、海水の組成に関する正確な知識が不可欠です。

History

マルセは1819年に海水の組成の恒常性を提唱し、ディットマーは1884年にチャレンジャー号の77のサンプルを注意深く分析することでそれを確認しました。クヌーセンの塩分表と滴定法は、20世紀後半に電気伝導度に基づくスケールに取って代わられるまで、塩分測定を標準化しました。

Key figures

• Alexander Marcet
• William Dittmar
• Martin Knudsen

Seminal works

• pilson2013
• millero2013

Frequently asked questions

海水中の主なイオンは何ですか？

質量で見て、主要な溶存イオンは塩化物とナトリウムであり、次いで硫酸塩、マグネシウム、カルシウム、カリウムが続き、これらが海水中の塩分の大部分を占めています。

なぜ塩分濃度はどこでもほぼ同じ組成なのですか？

主要イオンは、追加または除去されるよりも速く混合されるため、総塩分濃度は地域によって異なりますが、主要イオンの相対的な比率は外洋全体でほぼ一定に保たれます。