第四章 盐度测量
主要内容
盐度的定义和演变 盐度的测量 SYC2-2型实验室海 水盐度计测盐度
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概述
海洋中储存了来自陆地的大量化学溶解物质
•海水中含量最多的11种化学物质
五种阳离子：钠、镁、钙、钾、锶 五种阴离子：氯、硫酸根、碳酸氢根、溴、氟 硼酸分子
用盐度表示海水中化学物质的多寡
海水的盐度是海水含盐量的定量量度 海水最重要的理化特性之一 与沿岸径流量、降水、及海面蒸发密切相关 影响和制约其它水文、化学、生物要素分布变化
b
i 0
5
i
0.0000, K 0.0162
2 C T 35 C
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4.2 盐度的测量
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一、观测时间、标准层次及准确度要求 观测时间：与水温同时观测 •大面或断面站：船到站即观测一次 •连续站：每2小时观测一次 标准层次：与温度相同 (???)
准确度要求
准确度等级 1 2 3 准确度 ±0.02 ±0.05 ±0.2 分辨率 0.005 0.01 0.05
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SYA2-2型实验室盐度计
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思考题
运用所学知识，设计观测方案，研究长江冲淡水的范围
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二、克纽森盐度公式(1902年) 实践中，测定海水的氯度(Cl ‰)，基于海水组成 恒定性规律，间接计算盐度(克纽森盐度公式)：
S 0 00 0.030 1.8050Cl 0 00
氯度： 1kg海水中以氯置换溴和碘后，氯离子的 总克数 克纽森盐度公式用统 一的硝酸银滴定法和海 洋常用表，在实际工作 中显示了极大的优越性 此公式只是一种近似关系 滴定法在船上操作不方便 氯度为0时，盐度值大于0 海水组成恒定性规律不够 严格
3 15 4 15
2 15
5 15
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1969年电导盐度定义优缺点 优点： •准确度高，速度快，操作简便，适于海上现场观测 缺点： •以海水组成恒定性为基础 •定义中所用水样均为表层，不能反映大洋深处由于 海水的成分变化而引起电导值变化的情况 •国际海洋用表中的温度范围为10˚C~31˚C，温度低于 10˚C时，电导值要用其他方法校正，从而带来误差
2
C1 2.070 10
5 10
d1 3.426 10
2
C2 6.37 10 C3 3.989 10
d 2 4.464 104 d3 4.215 10
1
15
d 4 3.107 103
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温度对电导比的影响 rT：标准海水的温度系数
S ai K
i 0
o
5
i /2 15
C (S ,15, 0) ai 35 K15 C (32.4356 ,15, 0) i 0
5
K15：15 C和一个标准大气压下海水样品与标准KCl 溶液的电导率比值 K15=1：S=35(无量纲量)
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任意温度下海水样品电导比RT的盐度表达式
① 应用标准海水(盐度35.000‰，温度15˚C，天然大洋海水)， 准确测定水样的氯度值 ② 测定具有不同盐度的水样与标准海水在一个标准大气压下 的电导比(R15) ③ 得到盐度-氯度的新关系式和盐度-相对电导率关系式
S 0 00 1.80655Cl 0 00 S
0 00
0.08996 28.29720 R15 12.80832 R 10.67869 R 5.98624 R 1.32311R
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二、盐度的测量方法 化学方法和物理方法两大类
化学方法(硝酸银滴定法)
克纽森盐度定义 物理方法 比重法 折射率法
电导法
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三、利用现场温盐深仪CTD测量盐度原理 从现场调查的CTD获取的相对电导率 R、温度、压力数据，须经过处理后才 能得到盐度资料 现场测定的相对电导率可分为三部分：
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三、1969年电导盐度定义 原理 对于粗细均匀的导体，材料和温度一致时， 其电阻与长度L成正比、横截面积S成反比： R=ρL/S ρ：电阻率，倒数称为电导率 海水的电导率取决于其温度、盐度和压力 测定海水的电导率和温度、压力，即可求 得海水的盐度
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20世纪60年代初，英国国立海洋研究所Cox 等人从各 大洋及波罗的海、黑海、地中海和红海采集了200 m 层以浅的135个海水样品
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4.3 SYC2-2型实验室海水盐度计测盐度
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一、仪器参数 利用电极电导池测试海水相对电导率的仪器 参数 测量盐度范围 使用环境温度 被测水样温度 仪器准确度 消耗水样体积 数值 3~43 >0˚C 0˚C~40˚C ±0.003 60 mL
仪器采用双电导池结构，一个充灌标准海水， 用于温度补偿；另一个用于样品海水的测量 两电导池同置于一小型的非恒温水浴中，水浴 中有一微型电动搅拌器，使两电导池温度一致
C ( S , T , P) C ( S , T , P) C ( S , T , 0) C (35, T , 0) R C (35,15, 0) C (S , T , 0) C (35,T , 0) C (35,15, 0) RP RT rT
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压力对电导比的影响
P(C1 C2 P C3 P ) C ( S , T , P) RP 1 C (S , T ,0) 1 d1T d 2T 2 (d3 d 4T ) R
5 T 15 i /2 i /2 S ai RT b R i T 1 K (T 15) i 0 i 0 5
a0 0.0080, b0 0.0005 a1 0.1692, b1 0.0056 a2 25.3851, b2 0.0066 a3 14.0941, b3 0.0375 a4 7.0261, b4 0.0636 a5 2.7081, b5 0.0144
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4.1 盐度的定义和演变
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绝对盐度：海水中溶解物质质量与海水 质量比值 不能直接测量 各种实用盐度定义诞生 原始盐度定义 克纽森盐度公式(1902) 1969电导盐度定义 1978实用碳酸盐全部转换成氧化物，溴和碘全 部以当量的氯置换，有机物全部氧化后，所含无机 盐的克数，单位是g/kg，符号为‰ 测量方法：取一定量的海水样品，加盐酸酸化后， 再加氯水，蒸干后继续增温，在480˚C的条件下干 燥48小时，称量剩余固体物质的质量 缺点：操作十分复杂，测一个样品要花费几天时间， 不适合于海洋调查
为克服盐度标准受海水成分影响的问题， 建立了实用盐标
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四、1978年实用盐标(psu: practical salinity unit) 依然采用电导的方法测定海水的盐度 与1969年电导盐度定义不同之处：
克服了海水盐度标准受海水成分变化的影响问题
采用高纯度的KCl制成一定浓度的溶液，作为盐 度的准确参考标准，而与海水样品的氯度值无关
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海水组成恒定性原理
定义：海水的总含盐量或盐度是可变的，但常量成 分浓度之间的比值几乎保持恒定
发现： 1819年Marcet在分析了北冰洋、大西洋、地中海、 黑海、波罗的海、中国海和白海等多处海水水样后， 提出了“全世界一切海水水样，都含有同样种类的 成分，这些成分之间只有盐含量总值不同的区别” Dittmar 从“H. M. S. Challenger”号调查船在环 球航行所采集的77个水样分析中也证实了Marcet结 论的正确性 Marcet 原理提出的海水常量成分浓度之间的比值 只是几乎保持恒定并非绝对恒定
C (35, T , 0) 2 3 4 rT C0 C1T C2T C3T C4T C (35,15, 0)
C0 0.676612 C1 2.00557 102 C2 3.989 10
4 7
C3 7.04373 10 C4 1.11940 10
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盐度对电导比的影响RT
R RT RP rT
5 T 15 i /2 i /2 S ai RT bi RT 1 K (T 15) i 0 i 0 5
注意事项:
①观测期间CTD应每天与实验室盐度计进行比测， 以确保其准确度，如达不到要求，应重新标定
②CTD电导率传感器必须保持清洁，每次观测完毕 应用蒸馏水冲洗，不能残留盐粒和污物