海水中含有的元素及其相对比例定律

盛夏酷暑，海滨是人们休夏避暑的最好去处。是啊，当你站在柔软的沙滩上，面对波光粼粼的浩瀚大海，迎面吹来阵阵凉爽的海风，真是舒服极了。然而，最令人快乐的莫过于在大海中游泳了：清凉的海水，湛蓝的天空，起伏的波浪，使你置身于蓝天碧海之间，顿时忘记了暑热的烦恼、放松了紧张的神经。可是，如果你是第一次在大海里游泳时千万要注意掌握好海浪起伏的规律，否则一个浪花袭来，你会呛水的。这时你的第一个感觉肯定是：“哇！海水怎么这么苦咸呀？”

海水之所以苦，是由于海水中溶解着大量的物质。这些溶解着的物质除了我们所熟悉的食盐——氯化钠之外，还有氯化镁、硫酸镁、氯化钾、碳酸镁等等很多很多种物质呢！科学家们发现，在目前人类已发现的92种天然元素中，在海水中就可以找到80多种。

海水含丰富的元素

为了更好地研究和开发海洋，科学家们早在约200年前就开始了对海水中存在着的物质进行研究。

他们发现，除了构成水的元素——氢和氧之外，海水中溶解着的物质中有99.9%以上是由11种元素组成的。如果以这些元素的含量与海水的重量相比，恰恰它们均大于1毫克／10克。也就是说，在1吨重的海水中，它们的含量都大于1克。因而这11种元素被称为海水的主要溶解成分。

如果按元素在海水中含量由大到小的顺序排列，它们依次是：氯（Cl）、钠（Na）、镁（Mg）、硫（S）、钙（Ca）、钾（K）、溴（Br）、碳（C）、锶（Sr）、硼（B）和氟（F）。

但是，这些元素在海水中并不都是以物质分子的形式存在的。它们大多是呈离子的形式存在。其中金属元素以阳离子的形式存在——钠、镁、钙、钾、锶；非金属离子以阴离子形式存在——氯根、硫酸根、碳酸氢根（包括碳酸根）、溴根和氟根；只有硼酸是以分子的形式存在的。(www.xing528.com)

海水的主要溶解成分之间，它们与海水之间有些什么关系呢？

1819年，英国科学家马赛特首先对取自大西洋、北冰洋、波罗的海、黑海和黄海的14个水样进行分析后，得出了镁、钙、钠、氯和硫酸根5种离子之间存在着近似的恒比关系。1884年，英国科学家迪特马尔分析了英国“挑战者”号调查船从世界主要大洋和海区的不同深度采集的77个海水样品，将海水主要溶解元素的恒比关系扩大到7种。20世纪60年代中期，为了深入研究海水中主要溶解元素的含量及其保守性，英国国立海洋研究所和利物浦大学通过对世界各大洋及有关海区不同深度的海水样品进行测定，分别得到了表层水、中层水和深层水中主要溶解成分含量。1975年，威尔逊教授对海水中主要溶解成分进行了全面总结。

实践证明，在世界大洋的各个海域，尽管海水的含盐量会随着海域的不同和海水的深浅而产生差异，但海水的这些主要元素之间在含量方面却存在着一个近乎恒定的比例关系。因此，人们在分析海水主要化学成分时，只要测定出其中任何一种主要成分的含量，不但可以求出海水的盐度，而且还可以依此数据将其余主要元素的含量计算出来，大大简化了海水分析工作的程序。海水主要元素之间的这一特定关系，被海洋学家称之为海水的相对比例定律。

有人要问，海水主要元素之间的这一恒定比例关系为什么会出现，有没有可能发生变化呢？

我们说，之所以会出现海水主要元素间的恒定比例关系，一是由于这些元素在海水中发生变化很小，其性质相当稳定；同时由于海水总是在不停地运动着，海水已经过了上万次的“搅拌”，混和得已相当充分。但是，这一特性并不适用于一切海域。例如在近海及河口区，由于大陆径流的影响，河水将陆地大量的物质携带输入海洋，而使局部海水中的钙离子、硫酸根和碳酸氢根离子要大于正常海水中该元素的含量。在某些生物生长繁茂的水域，其生物在繁殖过程中吸收钙和锶，因而这些水域中的上层钙和锶含量要少于下层。