pH、盐度和叶绿素

第四章第四章pH、盐度和叶绿素、盐度和叶绿素 一、一、pH 海水是多组分电解质溶液体系海水是多组分电解质溶液体系 由阳离子（碱性金属）、阴离子由阳离子（碱性金属）、阴离子 （强酸型、弱酸型）组成（强酸型、弱酸型）组成 由于阳离子的水解作用，海水呈由于阳离子的水解作用，海水呈弱碱性，弱碱性，pH值变化幅度不大。值变化幅度不大。大洋海水：大洋海水：8.0-8.5 表层水：表层水：8.10.2 深层水：深层水：7.8-7.5 近岸海区和河口：近岸海区和河口：7.0-8.0 pH的作用：的作用：研究研究CO2体系最重要的物理量，计体系最重要的物理量，计算算CO2分量。分量。认识各种海洋动植物的生认识各种海洋动植物的生活环境，掌握海洋动植物的生长繁殖规律活环境，掌握海洋动植物的生长繁殖规律。pH直接影响海洋中各种元素存在形态直接影响海洋中各种元素存在形态及反应过程，是海洋化学研究的重要参数及反应过程，是海洋化学研究的重要参数之一。之一。影响影响pH的因素：的因素：温度：温度：T上升，上升，pH下降。下降。因海水中弱酸电离常数随因海水中弱酸电离常数随T升高而升高。实验升高而升高。实验室测定水样室测定水样pH值的温度与现场温度不同，因此值的温度与现场温度不同，因此需要进行校正。需要进行校正。下标下标t2现场水温，现场水温，t1水样测定时水温水样测定时水温 温度效应系数（可查表）温度效应系数（可查表）)t1t2(pHpHt1t2压力：压力：海水静压增加，海水静压增加，pH下降。因为碳酸的离下降。因为碳酸的离解度随深度增加而增加。通常也须校正：解度随深度增加而增加。通常也须校正：式中，式中，pHP海水静水压力下的海水静水压力下的pH值值 pH1压力为压力为1atm下的下的pH值值 P 海水静水压力海水静水压力 P104.0pHpH41p 盐度盐度：盐度升高，离子强度也盐度升高，离子强度也升高，碳酸的电离度下降，氢离子升高，碳酸的电离度下降，氢离子活度下降，所以活度下降，所以pH升高。升高。因为因为CO2平衡如下：平衡如下：23332222COHHCOHCOHOHCO 生物活动生物活动：因为光合作用消耗：因为光合作用消耗CO2，使平，使平衡左移，衡左移，H+浓度下降，浓度下降，pH升高；而生物呼吸升高；而生物呼吸作用或有机物的分解则产生作用或有机物的分解则产生CO2，使平衡右移，使平衡右移，H+浓度上升，pH下降。下降。在夏季，白天表层海水光照升高，浮游植在夏季，白天表层海水光照升高，浮游植物的光合作用呼吸作用或有机物分解作用，物的光合作用呼吸作用或有机物分解作用，pH升高；升高；到了晚上，没有光照，光合作用为到了晚上，没有光照，光合作用为0，呼吸，呼吸或分解作用照样进行，故或分解作用照样进行，故pH下降。下降。控制控制pH值的因素：值的因素：海洋大气的海洋大气的CO2交换交换 天然海水中各种离子对缔合平衡天然海水中各种离子对缔合平衡 多相体系平衡多相体系平衡pH值测定值测定：1、电极与电极与pH计插孔相连计插孔相连 接电源接电源 开机开机 预热预热20分钟分钟 2、pH值校正值校正 选择开关选择开关pH 温度补偿温度补偿标准缓冲液的温度标准缓冲液的温度 斜率斜率100%即达最大即达最大 电极插入电极插入pH7的标准缓冲溶液的标准缓冲溶液 摇动瓶子摇动瓶子平衡后从表中查缓冲液平衡后从表中查缓冲液 测定温度下测定温度下pH值值调调“定位定位”至仪至仪 器显示该器显示该pH值值 取出电极、清洗、擦干取出电极、清洗、擦干插入插入pH4或或9的标准缓冲溶液的标准缓冲溶液平衡后从表平衡后从表中查缓冲液测定温度下中查缓冲液测定温度下pH值值调调“斜斜率率”至仪器显示该至仪器显示该pH值值 如果需要保证精度，可重复数次如果需要保证精度，可重复数次上述步骤，校正完毕后，上述步骤，校正完毕后，“定位定位”和和“斜率斜率”旋钮就不能更动。旋钮就不能更动。3、水样测量水样测量 校正后，取出电极洗静、擦干校正后，取出电极洗静、擦干 调调“温度补偿温度补偿”至待测水样的温度至待测水样的温度 电极插入待测水样，摇动，平衡后，仪电极插入待测水样，摇动，平衡后，仪器显示的器显示的pH值即为水样值即为水样pH值测量完毕，值测量完毕，取出电极清洗，再用。取出电极清洗，再用。4、结果计算结果计算 pHwpHm（tmtw）tw水样现场温度水样现场温度 tm水样测量温度水样测量温度 校正系数校正系数 二、二、盐度盐度 海水盐度海水盐度 是海水重要的基本特征之一是海水重要的基本特征之一 是海洋水文、海洋生物和海洋地是海洋水文、海洋生物和海洋地质研究的重要指标质研究的重要指标 是海水物理化学性质的参数。是海水物理化学性质的参数。水生生物对水环境含盐量的忍耐性、水盐代水生生物对水环境含盐量的忍耐性、水盐代谢和渗透压的调节性有很大区别。大致可分谢和渗透压的调节性有很大区别。大致可分为二类：为二类：狭盐性生物狭盐性生物：对盐度变化敏感，只能生活在盐：对盐度变化敏感，只能生活在盐度稳定的环境中。深海和大洋生物是典型的度稳定的环境中。深海和大洋生物是典型的狭盐性生物。狭盐性生物。广盐性生物广盐性生物：对盐度变化有很大的适应性，能：对盐度变化有很大的适应性，能忍受盐度的剧烈变化。沿海和河口海区的生忍受盐度的剧烈变化。沿海和河口海区的生物以及洄游动物属广盐性生物。物以及洄游动物属广盐性生物。不同海区动物种类的丰歉程度与盐度高低相关不同海区动物种类的丰歉程度与盐度高低相关。盐度的变动，通常伴随着物种数量的减少。如：盐度的变动，通常伴随着物种数量的减少。如：地中海地中海 S=38 S=38 鱼类鱼类 549549种种 黑黑 海海 S=17 S=17 鱼类鱼类 121121种种 亚速海亚速海 S=11 S=11 鱼类鱼类 84 84 种种盐度变化影响动物的形态、生长和发育盐度变化影响动物的形态、生长和发育。如：。如：紫贻贝在紫贻贝在S=15 S=15 海水中生长，体长海水中生长，体长110mm110mm 在在S=12 S=12 海水中生长，体长海水中生长，体长 27mm 27mm 比目鱼比目鱼 在北海在北海 生长生长3 3年，体长可达年，体长可达21cm21cm 在波罗的海生长在波罗的海生长6 6年年,体长才达体长才达21cm21cm盐度定义盐度定义：1千克海水中所有的溴化物和碘千克海水中所有的溴化物和碘化物被等摩尔的氯化物取代，所有的化物被等摩尔的氯化物取代，所有的碳酸盐全部转化为氧化物后所含的固碳酸盐全部转化为氧化物后所含的固体物质的总克数。体物质的总克数。单位：单位：g/Kg，用，用表示表示 符号：符号：S 海水的总含盐量盐度海水的总含盐量盐度0.45%S盐度测定方法：盐度测定方法：盐度计盐度计 比重计比重计 光学折射仪光学折射仪 氯度滴定氯度滴定 按定义测定海水盐度，较准确，但操按定义测定海水盐度，较准确，但操作复杂，需时长。根据大洋海水主要成分作复杂，需时长。根据大洋海水主要成分恒比关系，只要测定其中一个主要成分含恒比关系，只要测定其中一个主要成分含量就可反映溶解物总量的大小，所以采用量就可反映溶解物总量的大小，所以采用氯度。氯度。氯度定义：氯度定义：1千克海水中，当溴和碘被等摩千克海水中，当溴和碘被等摩尔的氯取代后所含的氯的克数。尔的氯取代后所含的氯的克数。用用Cl表示。表示。盐度与氯度之间关系式：盐度与氯度之间关系式：S0.030+1.8050Cl （适用于大洋）（适用于大洋）1966年联合国统一规定：年联合国统一规定：S1.8050Cl 一般海水，精密度要求一般海水，精密度要求0.02，物，物理海洋学作为计算海水密度、研究水理海洋学作为计算海水密度、研究水团运移等用途；团运移等用途；河口海区，精密度只要河口海区，精密度只要0.1。氯度的测定氯度的测定：银量法银量法1 AgNO3标定标定 标准海水标准海水15mL 双份双份 烧杯烧杯玻璃玻璃转子转子2ml荧光黄钠盐指示剂荧光黄钠盐指示剂开动搅开动搅拌开关拌开关AgNO3粉红色（终点）粉红色（终点）2 水样测定水样测定：与标定方法同。与标定方法同。注意事项：注意事项：1注意安全，爱护公物，小心使用电、注意安全，爱护公物，小心使用电、试剂和实验器材；试剂和实验器材；2吸耳球、洗瓶和移液管架在桌吸耳球、洗瓶和移液管架在桌上的箱子内，实验结束后将实验上的箱子内，实验结束后将实验器材放在原来位置上；器材放在原来位置上；3不浪费试剂和蒸馏水；不浪费试剂和蒸馏水；4使用硝酸银时要小心，不能将硝酸银溶液使用硝酸银时要小心，不能将硝酸银溶液滴在地上或衣服上，粘在手或衣服上会变黑；滴在地上或衣服上，粘在手或衣服上会变黑；5移取、滴定样品和试剂时要小心，保证在移取、滴定样品和试剂时要小心，保证在操作过程中没有损失；操作过程中没有损失；6读数力求准确；读数力求准确；7滴定时尽量使前后两个样品颜色相近；滴定时尽量使前后两个样品颜色相近；8查表时不能用笔在表上划；查表时不能用笔在表上划；9记录表上要写上样品号，即水样瓶上的编记录表上要写上样品号，即水样瓶上的编号；号；器皿应干净，其内壁应能被水均匀的润湿而无器皿应干净，其内壁应能被水均匀的润湿而无水的条纹，且不能挂水珠水的条纹，且不能挂水珠实验中常用的烧杯、锥型瓶、量杯等一般的玻实验中常用的烧杯、锥型瓶、量杯等一般的玻璃器皿，可用毛刷蘸去污粉或合成洗济粉刷洗，璃器皿，可用毛刷蘸去污粉或合成洗济粉刷洗，再用自来水冲洗干净，然后用蒸馏水或去离子再用自来水冲洗干净，然后用蒸馏水或去离子水润洗水润洗2-32-3次。次。滴定管、移液管、容量瓶等具有精确刻度的仪滴定管、移液管、容量瓶等具有精确刻度的仪器，用以下洗剂液，铬酸有毒，少用。合成洗器，用以下洗剂液，铬酸有毒，少用。合成洗济剂或洗衣粉。济剂或洗衣粉。比色皿：比色皿：HClHCl-乙醇、合成洗济剂、铬酸洗液。乙醇、合成洗济剂、铬酸洗液。