Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Часть серии по
Соленость воды
Диаграмма солености воды.png
Уровни солености
Пресная вода (<0,05%)
Солоноватоводная вода (0,05–3%)
Соленая вода (3–5%)
Рассол (> 5% до 26% -28% макс.)
Водоемы
Среднегодовая поверхность моря соленость для Мирового океана . Данные из Атласа Мирового океана 2009 г. [1]
Стандартная морская вода Международной ассоциации физических наук об океане (IAPSO).

Соленость ( / с ə л ɪ п ɪ т я / ) является соленость или количество соли , растворенной в теле воды , называется соленая вода (смотри также засоленности почвы ). Обычно это измеряется в (обратите внимание, что технически это безразмерно). Соленость является важным фактором, определяющим многие аспекты химического состава природных вод и биологических процессов в них, и является термодинамической переменной состояния, которая наряду с температурой и давлением, определяет физические характеристики, такие как плотность и теплоемкость воды.

Линия контура постоянной солености называется изохалинной , или иногда isohale .

Определения [ править ]

Соленость в реках, озерах и океане концептуально проста, но технически сложно определить и точно измерить. Концептуально соленость - это количество растворенной соли в воде. Соли - это такие соединения, как хлорид натрия , сульфат магния , нитрат калия и бикарбонат натрия, которые растворяются в ионах. Концентрацию растворенных хлорид-ионов иногда называют хлорностью. С практической точки зрения, растворенное вещество определяется как вещество, которое может проходить через очень тонкий фильтр (исторически это фильтр с размером пор 0,45 мкм, а в настоящее время обычно 0,2 мкм). [2] Соленость может быть выражена в виде массовой доли., т.е. масса растворенного вещества в единице массы раствора.

Морская вода обычно имеет массовую соленость около 35 г / кг, хотя более низкие значения характерны для побережья, где реки впадают в океан. Реки и озера могут иметь широкий диапазон солености, от менее 0,01 г / кг [3] до нескольких г / кг, хотя есть много мест, где встречается более высокая соленость. Мертвое море имеет соленость более 200 г / кг. [4] Дождевая вода, прежде чем она коснется земли, обычно имеет TDS 20 мг / л или меньше. [5]

Какой бы размер пор не использовался в определении, результирующее значение солености данного образца природной воды не будет изменяться более чем на несколько процентов (%). Однако океанографы-физики, работающие в глубинах океана , часто озабочены точностью и взаимосопоставимостью измерений, выполненных разными исследователями в разное время, почти до пяти значащих цифр. [6] Морская вода в бутылках, известная как стандартная морская вода IAPSO, используется океанографами для стандартизации своих измерений с достаточной точностью, чтобы удовлетворить это требование.

Состав [ править ]

Трудности измерения и определения возникают из-за того, что природные воды содержат сложную смесь многих различных элементов из разных источников (не все из растворенных солей) в различных молекулярных формах. Химические свойства некоторых из этих форм зависят от температуры и давления. Многие из этих форм трудно измерить с высокой точностью, и в любом случае полный химический анализ нецелесообразен при анализе нескольких проб. Различные практические определения солености являются результатом разных попыток учесть эти проблемы с разными уровнями точности, при этом оставаясь при этом достаточно простыми в использовании.

По практическим причинам соленость, как правило , связана с суммой масс подмножества этих растворенных химических компонентов (так называемой солености раствора ), а не к неизвестной массе солей , которые привели к этой композиции (исключение, когда искусственная морская вода является созданный). Для многих целей эта сумма может быть ограничена набором из восьми основных ионов в природных водах [7] [8], хотя для морской воды с максимальной точностью также включаются дополнительные семь второстепенных ионов. [6] Основные ионы преобладают в неорганическом составе большинства (но не всех) природных вод. Исключение составляют некоторые карьерные озера и воды некоторых гидротермальных источников .

Концентрации растворенных газов, таких как кислород и азот , обычно не включаются в описание солености. [2] Однако часто включается газообразный диоксид углерода , который при растворении частично превращается в карбонаты и бикарбонаты . Кремний в форме кремниевой кислоты , который обычно проявляется в виде нейтральной молекулы в диапазоне pH большинства природных вод, также может быть включен для некоторых целей (например, когда исследуется соотношение соленость / плотность).

Морская вода [ править ]

Смотрите также: Океан § Соленость
Воспроизвести медиа
Полное 3-х минутное видео НАСА 27 февраля 2013 г. Прибор НАСА «Водолей» на борту спутника SAC-D в Аргентине предназначен для измерения солености поверхности моря. В этом фильме показаны модели солености, измеренные Водолеем с декабря 2011 года по декабрь 2012 года. Красные цвета представляют области с высокой соленостью, а синие оттенки - с низкой соленостью.

Термин «соленость» для океанографов обычно ассоциируется с одним из набора конкретных методов измерения. По мере развития доминирующих методов меняются и различные описания солености. До 1980-х годов соленость в основном измерялась с использованием методов титрования . Титрование нитратом серебра можно использовать для определения концентрации галогенид- ионов (в основном хлора и брома ), чтобы определить хлориность . Затем хлоринность умножалась на коэффициент, чтобы учесть все остальные составляющие. Полученная в результате «» Knudsen соленость выражена в единицах частей на тысячу (п.п. или ‰ ).

Использование измерений электропроводности для оценки содержания ионов в морской воде привело к разработке шкалы, получившей название практической шкалы солености 1978 года (PSS-78). [9] [10] Соленость, измеренная с помощью PSS-78, не имеет единиц измерения.Суффикс psu или PSU (обозначающий практическую единицу солености ) иногда добавляют к значениям измерения PSS-78. [11] Добавление блока питания в качестве единицы после значения «формально неверно и настоятельно не рекомендуется». [12]

В 2010 году был введен новый стандарт свойств морской воды, названный термодинамическим уравнением морской воды 2010 (TEOS-10), в котором абсолютная соленость выступает в качестве замены практической солености, а консервативная температура - в качестве замены потенциальной температуры . [6] Этот стандарт включает новую шкалу, называемую эталонной шкалой солености состава . Абсолютная соленость на этой шкале выражается как массовая доля в граммах на килограмм раствора. Соленость по этой шкале определяется путем объединения измерений электропроводности с другой информацией, которая может объяснить региональные изменения в составе морской воды. Их также можно определить путем прямых измерений плотности.

Образец морской воды из большинства мест с хлористостью 19,37 ppt будет иметь соленость по Кнудсену 35,00 ppt, практическую соленость PSS-78 около 35,0 и абсолютную соленость TEOS-10 около 35,2 г / кг. Электропроводность этой воды при температуре 15 ° C составляет 42,9 мСм / см. [6] [13]

Озера и реки [ править ]

Лимнологи и химики часто определяют соленость как массу соли на единицу объема, выраженную в миллиграммах на литр или граммах на литр. [7] Подразумевается, хотя часто не указывается, что это значение точно применимо только при некоторой эталонной температуре. Представленные таким образом значения обычно имеют точность порядка 1%. Лимнологи также используют электрическую проводимость , или «эталонную проводимость», в качестве показателя солености. Это измерение может быть скорректировано с учетом температурных воздействий и обычно выражается в единицах мкСм / см.

Речная или озерная вода с соленостью около 70 мг / л обычно имеет удельную проводимость при 25 ° C от 80 до 130 мкСм / см. Фактическое соотношение зависит от присутствующих ионов. [14] Фактическая проводимость обычно изменяется примерно на 2% на градус Цельсия, поэтому измеренная проводимость при 5 ° C может быть только в диапазоне 50–80 мкСм / см.

Прямые измерения плотности также используются для оценки солености, особенно в сильно засоленных озерах . [4] Иногда плотность при определенной температуре используется как показатель солености. В других случаях эмпирическое соотношение соленость / плотность, разработанное для конкретного водоема, используется для оценки солености образцов по измеренной плотности.


Соленость воды
Пресная водаСолоноватая водаСоленая водаРассол
<0,05%0,05 - 3%3-5%> 5%
<0,5 ‰0,5 - 30 ‰30–50 ‰> 50 ‰

Классификация водоемов по солености [ править ]

Талассическая серия
> 300 п.
гипергалин
60–80 чел.
метахалин
40 п.п.
миксевхалин
30 п.п.
полигалинный
18 п.п.
мезохалин
5 п.п.
олигогалин
0,5 п.п.

Морские воды - это воды океана, другой термин - эвгалинные моря . Соленость эвхалинных морей от 30 до 35%. Солоноватоводные моря или воды имеют соленость в диапазоне от 0,5 до 29 ppt, а метахалинные моря - от 36 до 40 ppt. Все эти воды считаются талассовыми, потому что их соленость определяется океаном и определяется как гомогалинная, если соленость не сильно меняется во времени (по существу, постоянная). Таблица справа, измененная из Por (1972), [15] [16], следует «Венецианской системе» (1959). [17]

В отличие от гомойогалинных сред существуют определенные пойкилогалинные среды (которые также могут быть талассовыми ), в которых изменение солености является биологически значимым. [18] Соленость пойкилогалинной воды может варьироваться от 0,5 до более 300 ppt. Важной характеристикой является то, что эти воды имеют тенденцию различаться по солености в некотором биологически значимом диапазоне в зависимости от сезона или в каком-либо другом примерно сопоставимом временном масштабе. Проще говоря, это водоемы с довольно переменной соленостью.

Сильно засоленная вода, из которой кристаллизуются (или собираются кристаллизоваться) соли, называется рассолом .

Соображения по охране окружающей среды [ править ]

Соленость является важным экологическим фактором, влияющим на типы организмов, обитающих в водоеме. Кроме того, соленость влияет на виды растений, которые будут расти либо в водоеме, либо на земле, питаемой водой (или грунтовыми водами ). [19] Растение, адаптированное к засоленным условиям, называется галофитом . Галофит , который устойчив к остаточной карбоната натрия солености, называются солерос или солянок или Barilla растения. Организмы (в основном бактерии), которые могут жить в очень соленых условиях, классифицируются как экстремофилы или галофилы.конкретно. Организм, который может выдерживать широкий диапазон солености, называется эвригалинным .

Удаление соли из воды дорого, и ее содержание является важным фактором при использовании воды (например, ее пригодность для питья ). В озерах и реках США наблюдалось повышение солености из -за попадания в сточные воды обычной дорожной соли и других солевых антиобледенителей . [20]

Степень солености океанов является движущей силой мировой океанической циркуляции , где изменения плотности, вызванные как изменениями солености, так и изменениями температуры на поверхности океана, вызывают изменения плавучести, которые вызывают опускание и подъем водных масс. Считается, что изменения солености океанов способствуют глобальным изменениям в двуокиси углерода, поскольку более соленые воды менее растворяются в двуокиси углерода. Кроме того, во время ледниковых периодов гидрография такова, что возможной причиной уменьшения циркуляции является образование стратифицированных океанов. В таких случаях труднее провести воду через термохалинную циркуляцию.

См. Также [ править ]

  • Опреснение в хозяйственных целях
    • Опреснение воды
    • Опреснение почвы: контроль засоления почвы
    • Коэффициент адсорбции натрия
  • Измерение солености
    • Салинометр
  • Соленость по биологическому контексту
    • В организмах в целом, с особым упором на здоровье человека
      • Электролиты
      • Баланс жидкости
      • Гипернатриемия
      • Гипонатриемия
      • Отравление солью
    • В растениях
      • Реакция Arabidopsis thaliana на засоление
    • В рыбе
      • Стенохалинная рыба
      • Эвригалинная рыба
  • Соленость по геологическому контексту
    • Пресная вода
    • Морская вода
    • Засоленность почвы
    • Термохалинное кровообращение
    • Палеозоленость
    • Набор данных CORA о солености Мирового океана
  • Общие случаи концентрации растворенного вещества
    • Осмотическая концентрация
    • Тоничность

Ссылки [ править ]

  1. ^ Атлас Мирового океана 2009 . nodc.noaa.gov
  2. ^ a b Pawlowicz, R. (2013). «Ключевые физические переменные в океане: температура, соленость и плотность» . Знания о естественном просвещении . 4 (4): 13.
  3. ^ Эйлерс, JM; Салливан, Т.Дж.; Херли, KC (1990). «Самое разбавленное озеро в мире?». Hydrobiologia . 199 : 1–6. DOI : 10.1007 / BF00007827 . S2CID 30279782 . 
  4. ^ a b Анати, Д.А. (1999). «Соленость гиперсоленых рассолов: концепции и заблуждения». Int. J. Солт-Лейк. Res . 8 : 55–70. DOI : 10.1007 / bf02442137 .
  5. ^ «Узнайте о солености и качестве воды» . Проверено 21 июля 2018 года .
  6. ^ а б в г МОК, СКОР и IAPSO (2010). Международное уравнение термодинамики морской воды - 2010: Расчет и использование термодинамических свойств . Межправительственная океанографическая комиссия ЮНЕСКО (на английском языке). стр. 196с.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  7. ^ a b Ветцель, RG (2001). Лимнология: озерные и речные экосистемы, 3-е изд . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-744760-5.
  8. ^ Pawlowicz, R .; Фейстель, Р. (2012). «Лимнологические приложения термодинамического уравнения морской воды 2010 (ТЭОС-10)». Лимнология и океанография: Метод . 10 (11): 853–867. DOI : 10,4319 / lom.2012.10.853 .
  9. ^ Юнеско (1981). Практическая шкала солености 1978 г. и международное уравнение состояния морской воды 1980 г. Tech. Пап. Mar. Sci. , 36
  10. ^ Юнеско (1981). Справочные документы и подтверждающие данные о практической Солености шкале 1978 . Tech. Пап. Mar. Sci. , 37
  11. ^ Millero, FJ (1993). «Что такое БП?». Океанография . 6 (3): 67.
  12. ^ https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/key-physical-variables-in-the-ocean-temperature-102805293/
  13. ^ Калкин, Ф .; Смит, Н.Д. (1980). «Определение концентрации раствора хлорида калия, имеющего такую ​​же электропроводность, при 15 ° C и бесконечной частоте, что и в стандартной морской воде с соленостью 35,0000 (хлористость 19,37394)». IEEE J. Oceanic Eng . OE-5 (1): 22–23. Bibcode : 1980IJOE .... 5 ... 22C . DOI : 10.1109 / JOE.1980.1145443 .
  14. ^ ван Никерк, Гарольд; Зильбербауэр, Майкл; Малулеке, Ммафефо (2014). «Географические различия во взаимосвязи между общим количеством растворенных твердых веществ и электропроводностью в реках Южной Африки» . Вода SA . 40 (1): 133. DOI : 10,4314 / wsa.v40i1.16 .
  15. ^ Пор, FD (1972). «Гидробиологические заметки о соленых водах Синайского полуострова». Морская биология . 14 (2): 111–119. DOI : 10.1007 / BF00373210 . S2CID 86601297 . 
  16. ^ «Соленость | Приток пресной воды» . www.freshwaterinflow.org . Проверено 25 октября 2020 .
  17. ^ Венецианская система (1959). Окончательное решение симпозиума по классификации солоноватоводных вод. Archo Oceanogr. Лимнол. , 11 (доп.): 243–248.
  18. ^ Даль, Э. (1956). «Границы экологической солености пойкилогалинных вод». Ойкос . 7 (1): 1-21. DOI : 10.2307 / 3564981 . JSTOR 3564981 . 
  19. ^ Kalcic, Мария, Turowski, Марк; Холл, Калли (22 декабря 2010 г.). "Проект Salinity Drifter в космическом центре Стенниса. Совместный проект со средней школой Хэнкока, Килн, штат Массачусетс" . Проект Salinity Drifter Космического центра Стеннис . НТРС . Проверено 16 июня 2011 .
  20. ^ «Надеется удержать соль, а вместо этого вырвать свекольный сок и пиво, чтобы дороги оставались чистыми» . www.wbur.org .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Mantyla, AW (1987). «Стандартные сравнения морской воды обновлены» . J. Phys. Oceanogr. 17 (4): 543–548. Bibcode : 1987JPO .... 17..543M . DOI : 10.1175 / 1520-0485 (1987) 017 <0543: SSCU> 2.0.co; 2 .
  • Страница свойств морской воды MIT с подпрограммами библиотеки Matlab, EES и Excel VBA
  • Уравнения и алгоритмы для расчета фундаментальных свойств морской воды.
  • История определения солености
  • Практическая шкала солености 1978 г.
  • Калькулятор солености
  • Льюис, Э.Л., 1982. Практическая шкала солености 1978 г. и предшествующие ей. Морская геодезия. 5 (4): 350–357.
  • Уравнения и алгоритмы для расчета солености внутренних водоемов