鹽度測(cè)量
幾十億年來(lái),來(lái)自陸地的大量化學(xué)物質(zhì)溶解并貯存于海洋中。如果全部海洋都蒸發(fā)干,剩余的鹽將會(huì)覆蓋整個(gè)地球達(dá)70m厚。根據(jù)測(cè)定海水中含量最多的化學(xué)物質(zhì)有11種：即鈉、鎂、鈣、鉀、鍶等五種陽(yáng)離子；氯、硫酸根、碳酸氫根（包括碳酸根）、溴和氟等五種陰離子和硼酸分子。其中排在前三位的是鈉、氯和鎂。為了表示海水中化學(xué)物質(zhì)的多寡通常用海水鹽度來(lái)表示。海水的鹽度是海水含鹽量的定量量度是海水最重要的理化特性之一它與沿岸逕流量、降水及海面蒸發(fā)密切相關(guān)。鹽度的分布變化也是影響和制約其它水文要素分布和變化的重要因素所以海水鹽度的測(cè)量是海洋水文觀測(cè)的重要內(nèi)容。
鹽度的定義和演變
絕對(duì)鹽度是指海水中溶解物質(zhì)質(zhì)量與海水質(zhì)量的比值。因絕對(duì)鹽度不能直接測(cè)量所以隨著鹽度的測(cè)定方法的變化和改進(jìn)在實(shí)際應(yīng)用中引入了相應(yīng)的鹽度定義。
克紐森鹽度公式
在本世紀(jì)初克紐森(Knudsen)等人建立了鹽度定義當(dāng)時(shí)的鹽度定義是指在 1000g海水中當(dāng)碳酸鹽全部變?yōu)檠趸铩搴偷庖月却嫠械挠袡C(jī)物質(zhì)全部氧化之后所含固體物質(zhì)的總數(shù)。其測(cè)量方法是取一定量的海水加鹽酸和氯水蒸發(fā)至干然后在380℃和480℃的恒溫下干燥48h最后稱所剩余固體物質(zhì)的重量。
用上述的稱量方法測(cè)量海水鹽度操作十分復(fù)雜測(cè)一個(gè)樣品要花費(fèi)幾天的時(shí)間不適用于海洋調(diào)查因此在實(shí)踐中都是測(cè)定海水的氯度根據(jù)海水的組成恒定性規(guī)律來(lái)間接計(jì)算鹽度氯度與鹽度的關(guān)系式(克紐森鹽度公式)如下：
S‰=0.030+1.8050Cl‰
克紐森的鹽度公式使用時(shí)用統(tǒng)一的硝酸銀滴定法和海洋常用表在實(shí)際工作中顯示了極大的優(yōu)越性一直使用了70年之久。但是在長(zhǎng)期使用中也發(fā)現(xiàn)克紐森的鹽度公式只是一種近似的關(guān)系而且代表性較差；滴定法在船上操作也不方便。于是人們尋求更精確更快速的方法。
我們知道當(dāng)導(dǎo)體的兩端有電勢(shì)差時(shí),導(dǎo)體中就有電流通過(guò),而一段導(dǎo)體中的電流I與其兩端的電勢(shì)差()成正比這就是著名的歐姆定律即 I= G()式中G為比例系數(shù), 又叫電導(dǎo)。令G=則常數(shù)R稱為這段導(dǎo)體的電阻它與導(dǎo)體的性質(zhì)和幾何形狀有關(guān)。電阻的單位名稱是歐姆(W )。實(shí)驗(yàn)表明對(duì)于粗細(xì)均勻的導(dǎo)體當(dāng)導(dǎo)體的材料與溫度一致時(shí)導(dǎo)體的電阻與它的長(zhǎng)度L成正比與它的橫截面積S成反比即式中比例系數(shù)r 叫做電阻率單位是W ·m它與材料的性質(zhì)有關(guān)不同的材料的電阻率也不同。電阻率的倒數(shù)叫做電導(dǎo)率單位為S／m。根據(jù)海水的電導(dǎo)率取決于其溫度和鹽度的性質(zhì)通過(guò)測(cè)定其電導(dǎo)率和溫度就可以求得海水的鹽度。
1969年電導(dǎo)鹽度定義
在60年代初期英國(guó)國(guó)立海洋研究所考克思(Cox)等人從各大洋及波羅的海、黑海、地中海和紅海采集了200m層以淺的135個(gè)海水樣品首先應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)海水準(zhǔn)確地測(cè)定了水樣的氯度值然后測(cè)定具有不同鹽度的水樣與鹽度為35.000‰、溫度為15℃的標(biāo)準(zhǔn)海水、在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的電導(dǎo)比()，從而得到了鹽度椔榷鵲男碌墓叵凳膠脫味葪相對(duì)電導(dǎo)率的關(guān)系式又稱為1969年電導(dǎo)鹽度定義：
S‰=1.80655Cl‰
電導(dǎo)測(cè)鹽的方法精度高速度快操作簡(jiǎn)便適于海上現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)。但在實(shí)際運(yùn)用中仍存在著一些問(wèn)題：首先，
爐溫曲線測(cè)試儀電導(dǎo)鹽度定義的上兩鹽度公式仍然是建立在海水組成恒定性的基礎(chǔ)上的它是近似的。在電導(dǎo)測(cè)鹽中校正
鹽度計(jì)使用的標(biāo)準(zhǔn)海水標(biāo)有的氯度值當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)海水發(fā)生某些變化時(shí)氯度值可能保持不變但電導(dǎo)值將會(huì)發(fā)生變化。其次電導(dǎo)鹽度定義中所用的水樣均為表層(200m以淺)不能反映大洋深處由于海水的成份變化而引起電導(dǎo)值變化的情況。最后國(guó)際海洋用表中的溫度范圍為10～31℃而當(dāng)溫度低于10℃時(shí)電導(dǎo)值要用其它的方法校正從而造成了資料的誤差和混亂。
為了克服鹽度標(biāo)準(zhǔn)受海水成分影響的問(wèn)題進(jìn)而建立了1978年的實(shí)用鹽標(biāo)（PSS78）。
1978年實(shí)用鹽標(biāo)
實(shí)用鹽標(biāo)依然是用電導(dǎo)的方法測(cè)定海水的鹽度與1969年電導(dǎo)鹽度定義不同之處是它克服了海水鹽度標(biāo)準(zhǔn)受海水成分變化的影響問(wèn)題。在實(shí)用鹽標(biāo)中采用了高純度的KCl用標(biāo)準(zhǔn)的稱量法制備成一定濃度(32.4357‰)的溶液作為鹽度的準(zhǔn)確參考標(biāo)準(zhǔn)而與海水樣品的氯度無(wú)關(guān)并且定義鹽度：在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下15℃的環(huán)境溫度中海水樣品與標(biāo)準(zhǔn)KCl溶液的電導(dǎo)比:
(C,表示電導(dǎo)值),則該樣品的實(shí)用鹽度值精確地等于35若則實(shí)用鹽度的表達(dá)式為
(1-1)
S為實(shí)用鹽度符號(hào)，是無(wú)量綱的量如海水的鹽度值為35‰實(shí)用鹽度記為35式(1-1)中可用代替是在大氣壓力下溫度為15℃時(shí)海水樣品與鹽度為35‰的標(biāo)準(zhǔn)海水的電導(dǎo)比。
式中 當(dāng)有效。
對(duì)于任意溫度下海水樣品的電導(dǎo)比的鹽度表達(dá)式為：
(1-2)
式中第二項(xiàng)為溫度修正項(xiàng)系數(shù)a與公式(1-1)中的相同,系數(shù)分別為：
K=0.0162 (-2℃ ￡ T ￡ 35℃)
