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全强度海水的典型化学特征

克劳德·博伊德,博士

博伊德教授提供了制备人工海水的指南

全强度海水
海水的典型化学特性可以用作制备人造海水的指南。 Darryl Jory摄影。

在火奴鲁鲁的2020年美国水产养殖上,发表了几篇有关人工海水混合的论文,表明对该主题普遍感兴趣。这篇简短的文章提供了有关海水典型化学特性的信息,可以为制备人造海水的人们提供指导。制作人造海水的公式很多,但不会考虑。这里的目的是简单描述正常的海水。

特点

海水的盐度有所不同,从海洋某些区域的低至31 ppt到红海的41 ppt不等。最常报告的平均值为35 ppt,但一些作者使用34.5 ppt。

海水的密度(比重)为1.020至1.030千克每升(或克/立方厘米)。在25摄氏度时,通常报道的平均值为1.027千克/升。

海水的电导率范围为44,000至58,000 µmhos / cm(或µS / cm),平均约为50,000 µmhos / cm。当然,电导率和盐度是高度正相关的。出于实用目的,可以使用0.69的乘数将电导率转换为盐度。

海水的pH值范围为7.6至8.4。据说海洋的平均pH值为8.1,但随着大气中二氧化碳浓度的增加,海水的平均pH值缓慢但稳步下降,导致海洋中溶解的二氧化碳浓度更高。二氧化碳是酸性的,会降低pH值。

海水的总碱度为100-130 mg / L3,平均每升116毫克。碳酸氢盐(HCO3)海水浓度乘以0.82即可得出合理的总碱度估算值,以每升CaCO毫克计3.

海水的总硬度为每公升碳酸钙约5,800至7,500毫克3,平均盐度为34.5 ppt时,每升CaCa含量为6,570 mg3。总硬度可以由钙(Ca2+),镁(Mg2+)和锶(Sr2+)浓度按以下公式计算:

以CaCO计的总硬度(mg / L)3 =

(Ca2 +单位为mg / L×2.5)+(Mg2 +单位为mg / L×4.12)+(Sr2 +单位为mg / L×0.68)

主要离子

即使盐度没有差异,海水中的主要离子浓度也可能随位置而略有不同。但是,当盐度增加时,主要离子浓度都趋向于与盐度成正比或多或少地增加。

许多作者报告了海水的主要离子组成。主要离子是浓度为每升1 mg或更高的离子。表1中对海水进行了四种不同的分析,结果表明,在不同的分析中,主要离子的浓度有所不同。钠(Na+)和氯化物(Cl)具有最高的浓度,通常约占盐度的85.7%。镁(Mg2+)和硫酸盐(SO42-)是第二高的离子,约占盐度的11.2%。钙(钙2+)和钾(K+)的浓度相似,约占盐度的2.3%。其他主要离子的浓度要低得多,约占盐度的0.8%。

博伊德,海水,表1

 科特鲁沃(2005)图雷金(1968)大不列颠在线百科全书戈德堡(1963)
18,98019,40019,16219,000
钠+10,55610,80010,67910,500
SO4 2-2,6492,7122,6802,700
Mg2+1,2621,2901,2781,350
Ca2+400411410400
K + 380392395380
HCO3-140142140142
65676665
Sr2+138.17.98
硼酸(以B计)4.784.454.44.6
F-11.31.31.3
二氧化硅(硅)12.93
盐度34.535.234.734.5
表1.海水中主要溶解物质的浓度(mg / L)。

 

当一个人或有一个独立的实验室对海水进行分析时,可以使用阳离子-阴离子平衡原理来检查分析的可靠性。戈德堡(Goldberg)海水分析对此进行了说明(表1):

 

阳离子

10,500 mg / L Na+  ÷23毫克钠+/ meq = 456.52 meq / L

1,350 mg / L镁2+    ÷12.15毫克镁2+/ meq = 111.11 meq / L

400毫克/升钙2+ ÷20.04 mg钙2+/ meq = 19.96毫克当量/升

380毫克/升K+  ÷39.1 mg钾+/ meq等于9.72 meq / L

8 mg / L Sr2+  ÷43.81毫克锶2+/ meq = 0.18 meq / L

总和= 597.49 meq / L

负离子

19,000 mg / L氯  ÷35.45毫克氯/ meq = 535.97 meq / L

2,700毫克/升42-    ÷48.0 mg SO42-/ meq = 56.25 meq / L

142毫克/升HCO3  ÷61.0毫克HCO3/ meq = 2.33 meq / L

65 mg / L溴  ÷79.97毫克溴/ meq = 0.81 meq / L

总和= 595.36 mg / L

 

阳离子和阴离子几乎达到平衡(比率为1.000是完全一致的),因此分析非常准确。

微量元素

如果有人对海水中的微量元素组成感兴趣,则提供了三种常见微量元素的报告(表2)。注意,该变化远大于主要离子的变化。但是,当然,对痕量元素进行准确分析要比对主要离子难得多。海水中所含的微量元素比表2中所报告的要多。周期表中几乎所有天然元素都可能存在于海水中,但大多数浓度都非常低。

博伊德,海水,表2

元件戈德堡(1963)图雷金(1968)施罗德(1974)
铁(铁)103.43.4
锰(锰)20.41
锌(锌)10515
铜(铜) 30.910
镉(Cd) 0.110.110.03
钴(钴)0.500.390.1
钼(钼)101014
铬(铬)0.050.202
V(钒) 2 1.95
镍(镍)206.63
我(碘) 606.450
硒(硒)4 0.94
32.63
表2.溶解在海水中的选定微量元素的正常浓度(µg / L)。

 

读者可能感兴趣的另一点是,海水通常处于或非常接近碳酸钙饱和度。因此,应用于海水养殖水域的石灰材料通常不会溶解。


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