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海洋的“调味剂”

发布时间:2015-05-10

我们日常所食用的大多数食物,如果缺少了 “酸甜苦辣咸” 就会“淡”然无味。海洋中含有大量的盐类,它们使海水有苦有 咸,故把海水中的盐度形象地称为海洋的“调味剂”。

  1、咸涩的海水

  当你洗海澡时一不小心会呛入几口海水,那时你会真正品尝 到海水的滋味——咸而苦涩。海水是一种复杂而均匀的揮合溶 液,含有多种有机盐类,蕴藏着地球上的一切元素。已经测量和鉴定出的化学元素有90多种,其中,最主要的有11种。这些主 要元素约占海水含盐量的99%以上。溶解于海水的有机盐类约 85%是氯化钠,此外,还有大量的氯化镁、硫酸镁、硫酸钙、亚 硫酸钾、碳酸钙和溴化镤。氯化钠使海水发咸,而氯化镁使海水 发苦,这就是海水苦咸的原因。

  海水中溶解的固体物质总量叫做海水的盐度,它是海水浓度的一种度量,是描述海水特侏的基本物理量 之一。由于海水含有大量的可溶性盐,是一种能导电的强电解质 溶液,在一定的温度、压力条件下,海水的导电能力与海水的盐 度有密切关系,因此只要猁出海水导电率,就可确定出海水的盐 度。1978年,国际海洋组织利用海水导电率随盐度而改变的性 质,对海水盐度进行了定义/称为实用盐度。

  海水的盐度值用符号J‰表示,如35‰,则表示1000克海水中 能晒出35克盐。

  海水中为什么含有大量的盐分?一般认为海洋中盐分的来源 主要有三个方面:一是海洋中的基岩受到海水侵蚀和溶解,产生 出大量的盐分;二是海底火山的喷发活动比较强烈,也为海水提供了一些特定的盐分;三是来自陆地,陆上大量的岩石经过外力 风化、剥蚀,由河流将盐分逐渐输送到海洋之中。

  2.海中“甜水”

  大家都知道海水是咸的,然而有些地方海水并不咸,这是很 多人想像不到的。

  海中“甜水”自何处而来?实际上是来自陆地。原来陆地的 地下水流入海底,某些海底以下区域储存了一定量的淡水,当在 海底遇到裂缝时便向上喷浦而出,形成梅中的清泉。淡水面积一般不大,但在又咸又苦的大面积海水中出现少量淡水,可真是宝 中之宝,因此,人们常称之为“海中甜水"。

  相传15世纪,世界著名探险家哥伦布在第三次横渡大西洋 时,途中船上所带淡水所剩无几,为节约用水,船上每人每天仅 分配一小碗。天气炎热,船员们口渴难忍,又在茫茫无艰的大海 上看不到任何陆地,于是大家彻底绝望了,为保全性命,船员们 扭作一团,争喝剩下仅有的一点淡水。突然,一名船员不慎跌落 水中,灌了几口海水,一点也不苦涩,像陆地上的淡水一样,他 髙呼道:“上帝给我们送淡水来了”。大家以为他疯了,在他的再 三呼叫下,哥伦布让船员从海中打上一桶水,让大家品尝,果然 是淡水。真是天有成人之美,全体船员得救了,他们贮存了足够 的淡水,继续航行,终于到达自的地。

  海中淡水是宝贵的资源,世界各临海国都十分注意寻找海中 淡水资源。现在利用红外线航空摄影測量技术和卫星遥感技术已 经探測到海洋中有诈多的淡水一海中“甘泉,’。

  3.盐度的分布

  大洋海水的盐度一般介于33‰〜37‰之间,变化较小,平 均为35‰。在水平方向上,表层盐度在赤道附近盐度较低,约 为35‰;在北纬20°和南纬20°附近最高,可达36‰〜37‰;而后随纬度升高而降低,在高纬地区海水表层盐度约为34‰。是 什么原因产生了上述变化呢?这是由于赤道附近降雨多,降雨量 大于蒸发量,而在南北纬20°附近处于信风带;气候干燥,海水 蒸发量大于降水量;在高纬度海域降水量也是大于蒸发量。

  各大洋的盐度平均值和最大值为:北、南大西洋表面盐度分 别为35.5‰、35.2‰,最大处为37.25‰;南、北太平洋的表面 盐度分别为35.2‰、34.2‰,最大处超过36‰。

  在各大洋的边缘地带,由于受局部气候和陆上径流影响,盐 度差异较大。如位于以色列与约旦两国之间的死海,含盐量髙达 230‰〜250‰,是世界上盐度最高的海;另外,位于欧亚大陆之 间的里海含盐量为113‰,位于非洲东北部与亚洲阿拉伯半岛之 间的红海含盐量37‰〜42‰,含盐量都很高。主要是由于这些 地区海面蒸发量过大,而降水和径流少,与周围海域进行水交换 不畅等造成。而波的尼亚湾因为常年多冰,盐度只有5‰,是世界上含盐量最低的海区。

  海水盐度的垂直分布比较复杂。由于受海流、海水蒸发、降 水及河川径流等影响,一般在浅水处最为复杂,往往产生盐度剧 烈变化的现象,叫做盐度跃层。但在1 000米以下海水中,海水 盐度变化很小,一般保持在34.7‰〜34.9‰之间。

  中国近海盐度的分布受季节影响较大。冬季,渤海表层盐度 最低,在30‰以下;黄海北部盐度为31‰〜32‰,黄海南部盐 度为32‰--32.5‰;东海盐度一般为33‰~ 34‰;南海盐度一 般为33‰~34‰,最大可达35‰。一般来说,秋末到初春为增 盐期,春末到初秋为降盐期,高盐期持续时间较低盐期持续时间 长,近岸及河口地区盐度年差不大,外海盐度年差小。在垂直方 向上,从海面到海底盐度呈均匀分布,但在结冰的海域,一般表 层盐度大于底层盐度。夏季,雨水增多,大陆径流量增大’表层 海水受到淡水稀释,因此盐度普遍降低。在垂直方向上,从海面 到海底往往分成3层,上层是高温低盐度层,中层为盐度飞跃 层,下面是低温高盐度层。

  海水盐度对在海上宰事活动影响较大,当海水盐度大时,海 水导电率增大,电磁扫雷俱能发挥出最大功效。但盐度大,对舰 艇水下部分和鱼雷、水雷等水中兵器的腐蚀作用强。另外,盐度 髙有利于生物在船底寄生繁殖,从而影响舰船速度。

  4、海水的淡化

  世界人口数量的增加,天气因素的影晌,沙滇荒化,致使陆 地淡水资源日趋贫乏。我们周围拥有那么多的海水,能否从苦涩 的海水中提取淡水,来解决世界水荒?答案是肯定的,这项技术 叫做海水淡化。目前,世界上海水淡化技术主要有蒸馏法、反渗 透法和电渗析法三种。

  蒸馏法,首先把海水加热汽化,再使蒸汽冷凝,得到淡水, 剩余的浓盐水作其他处理。在具体制作工艺上,可以采用多级蒸 发与冷凝和多效蒸发的方法,以提高淡化工作效率。这种方法原 理简单,适合于直接淡化海水,是目前应用最多的一种海水淡化 方法。

  反渗透法,采用水、盐分子体积大小不同的特点,用压力驱 使海水穿越反渗透膜,膜的孔径很小,可以让水分子通过,而较 大的盐分子则不能通过,留在膜后面。为提高水的纯度,可以采 用二级脱盐、三级脱盐,只要改变反渗透膜孔肓径即可。这种技 术成本较低,价格相对便宜,近来发展很快。

  电渗析法,也是运用把水和盐分开的技术,但这种膜要在电 场的作用下才能淡化海水。在电解槽内插入阴阳离子交换膜和隔 板,充进海水,加上直流电场,海水中的盐电解质被电解后溶于 水中,阴阳离子分别通过交换膜溜走,留在水中的就不含盐分了。如果一级淡化水的纯度不理想,可采用二级淡化,但成本会增高。

  据统计,到20进纪90年代初期,世界海水淡化能力已经达 到每夭1 300万吨。我国于1981年在西沙群岛永兴岛上修建了一 座日产200吨淡水的电析淡化站。由于海水淡化的成本过高,影 响了海水淡化技术的大规模推广。最初时海水淡化成本是烧1吨 油换1吨水,比不上用船运淡水。现在一些淡水新技术和新材料 的运用,降低了海水淡化成本,但还没有找到一个既切实可行又 经济实惠的办法。据推算,一座中等城市如果用海水淡化水,其 费用要比从陆地河流引人贵1倍以上。这就是为什么我国一些缺 水的海滨城市,舍“近”求“远”,放着现成的海水不用,反而 千里迢迢引水库、河流水入市的原因。