1.10. Соленость морской воды
Масса солей, растворенных в 1 кг морской воды, выраженная в граммах, называется соленостью морской воды.
Стандартное определение солености гласит: соленость есть масса растворенного твердого вещества в граммах, содержащегося в одном килограмме морской воды при условии, что весь бром и йод заменены эквивалентным количеством хлора, все карбонаты превращены в окислы и все органическое вещество сожжено при температуре 480°C. Измеряется соленость в г/кг или промилле ‰ (1‰ = 1 г/кг).
Принятое определение солености связано с методом ее измерения — титрованием на хлор Cl способом объемного химического анализа. При этом связь между соленостью и содержанием хлора в морской воде дается эмпирическим соотношением, предложенным Кнудсеном, Форхом и Серенсом в виде:
здесь Cl — масса хлора в 1 кг морской воды, выраженная в граммах.
По рекомендациям, принятым в 1963 году объединенной группой экспертов по океанологическим стандартам и таблицам при ЮНЕСКО, более предпочтительно соотношение, не содержащее свободного члена, а именно:
Стандартное определение солености не совпадает с полной суммой масс всех растворенных солей, которая характеризовала бы абсолютную соленость морской воды. Однако различие это составляет всего около 0,14‰, что находится в пределах точности измерения солености.
Для внутренних морей, слабо связанных с океаном, коэффициенты в соотношениях (1.10.1) и (1.10.2) связи солености с хлором, могут иметь другие значения.
Для отбора проб воды с разных глубин используются батометры, снабженные опрокидывающимися термометрами.
Содержание хлора в морской воде в экспедиционных условиях определяется титрованием. Метод был предложен Мором и разработан Кнудсеном. К некоторому, точно отмеренному, количеству морской воды прибавляется раствор азотнокислого серебра определенной концентрации. При этом образуется белый хлопьевидный осадок хлористого серебра. Уравнение реакции имеет вид:
NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3.
Раствор азотнокислого серебра приливается в пробу малыми дозами из специальной бюретки Кнудсена до тех пор, пока весь хлор, соединившись с серебром, не выпадет в осадок. После этого, зная объем и концентрацию использованного раствора азотнокислого серебра, рассчитывают (по таблицам) содержание хлора. Момент прекращения титрования определяется введением в пробу нескольких капель индикатора, каковым является 10%-ный раствор хромовокислого калия. Соединяясь с серебром титра, этот реагент дает воде красновато-оранжевую окраску. Однако реакция
K2CrO4 + 2AgNO3 = 2KNO3 + AgCrO4.
начинается лишь тогда, когда весь хлор будет связан с серебром, и в воде окажется избыток AgNO3.
В последние годы разработан метод определения солености по электропроводности морской воды, что весьма повысило оперативность определения S. Кроме того, с помощью погружаемых зондов, снабженных датчиками электропроводности, можно быстро и с высоким разрешением получать вертикальные профили солености.
Линии одинаковой солености называются изогалинами. Средняя соленость океанических вод близка к 35‰. Приведем некоторые цифры, характеризующие соленость поверхностных вод некоторых морей.
Как видно из приведенных данных, величина солености вод Мирового океана в различных областях его не одинакова. Это связано с различными в разных областях: испарением, выпадением осадков, образованием и таянием морского льда, таянием континентальных оледенений. Вследствие этих причин в открытом океане соленость минимальна в арктических областях и максимальна в тропиках.