Thành phần và độ mặn của nước biển

Nước biển là một dung dịch loãng của gần như mọi nguyên tố tự nhiên, tuy nhiên sáu ion chính của nó xuất hiện với tỷ lệ gần như cố định ở khắp mọi nơi, do đó một con số duy nhất — độ mặn — thể hiện được tổng thể độ mặn của nó.

Definition

Độ mặn là thước đo tổng hàm lượng muối hòa tan trong nước biển, trong khi thành phần nước biển đề cập đến danh tính và tỷ lệ của các ion và nguyên tố hòa tan mà nó chứa.

Scope

Chủ đề này bao gồm các ion chính tạo nên phần lớn khối lượng hòa tan của nước biển, các nguyên tố vi lượng và siêu vi lượng có nồng độ thấp hơn nhiều, nguyên tắc thành phần không đổi, định nghĩa và cách đo độ mặn, cũng như các yếu tố đầu vào và loại bỏ giúp cân bằng ngân sách hóa học của đại dương theo thời gian địa chất.

Core questions

• Những ion hòa tan nào chiếm ưu thế về khối lượng trong nước biển, và tại sao tỷ lệ của chúng lại gần như không đổi?
• Độ mặn được định nghĩa và đo lường như thế nào, từ chuẩn độ hóa học đến độ dẫn điện?
• Những nguồn nào bổ sung vật chất hòa tan vào đại dương, và những quá trình nào loại bỏ nó?
• Tại sao sự phân bố của các nguyên tố vi lượng lại thay đổi nhiều hơn so với các ion chính?

Key theories

Nguyên tắc tỷ lệ không đổi

Tỷ lệ của các ion chính với nhau về cơ bản là đồng nhất trên khắp đại dương mở, vì vậy việc đo một ion (hoặc tổng độ mặn) sẽ xác định phần còn lại, một kết quả được thiết lập từ các phân tích thời Challenger.

Thời gian lưu trú và cân bằng hóa học

Nồng độ của mỗi nguyên tố phản ánh sự cân bằng giữa các yếu tố đầu vào từ sông, khí quyển và thủy nhiệt và sự loại bỏ vào trầm tích, với các nguyên tố phản ứng được luân chuyển nhanh chóng và các ion bảo toàn tồn tại trong hàng triệu năm.

Mechanisms

Sự phong hóa của đá lục địa và trao đổi thủy nhiệt tại các sống núi giữa đại dương cung cấp các ion hòa tan cho biển; các ion chính bảo toàn tích lũy và trộn đều, trong khi các nguyên tố vi lượng phản ứng bị loại bỏ vào các hạt hoặc được sinh vật hấp thụ và chuyển đến trầm tích, tạo cho mỗi nguyên tố một thời gian lưu trú và phân bố đặc trưng.

Clinical relevance

Độ mặn là một chỉ dấu cơ bản của tuần hoàn đại dương, chu trình nước và biến đổi khí hậu, và kiến thức chính xác về thành phần nước biển là nền tảng cho việc hiệu chuẩn mọi phép đo độ mặn và mật độ được thực hiện trên biển.

History

Marcet đã đề xuất tính bất biến của thành phần nước biển vào năm 1819; Dittmar đã xác nhận điều đó thông qua phân tích cẩn thận bảy mươi bảy mẫu Challenger vào năm 1884, và các bảng độ mặn của Knudsen cùng phương pháp chuẩn độ đã chuẩn hóa phép đo độ mặn cho đến khi các thang đo dựa trên độ dẫn điện thay thế nó vào cuối thế kỷ XX.

Key figures

• Alexander Marcet
• William Dittmar
• Martin Knudsen

Seminal works

• pilson2013
• millero2013

Frequently asked questions

Các ion chính trong nước biển là gì?

Theo khối lượng, các ion hòa tan chiếm ưu thế là chloride và natri, tiếp theo là sulfat, magie, canxi và kali, chúng cùng nhau chiếm phần lớn lượng muối trong nước biển.

Tại sao thành phần độ mặn gần như giống nhau ở khắp mọi nơi?

Các ion chính được trộn nhanh hơn so với tốc độ chúng được thêm vào hoặc loại bỏ, vì vậy mặc dù tổng độ mặn thay đổi giữa các vùng, tỷ lệ tương đối của các ion chính vẫn gần như không đổi trên khắp đại dương mở.