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海水中含有的碱土金属(镁、钙和锶)


实验室k / 2018-06-26

    乔(T.J.Chow,1955)直接用火焰光度分析法,测定了太平洋海水样品的钙含量,确定Ca/Cl比是0.02189。并且还阐明了,该比值并不因采集样品的深度和位置不同而发生显著的変化。但该值与菅原等(1958)对西北太平洋、印度洋和南大洋的研究结果是不一致的。即在上述海区,Ca/Cl比值在0.02058-0.02120范围内变动。其后,把ED-TA直接滴定法用于海水中钙的定量测定,并与过去的方法进行充分地对比研究,结果没有发现分析方法所引起的差异。但是分析精度越好,不同海区Ca/C1比值变化的差别就越小。此外,按卡尔金(F. elkin,196)资料,表面水与深层水的Ca/Cl比值差是0.3%。角皆等(1968)的研究很有意义,他以Ca/Cl比值的变化追踪水体(参看图3.60)。深层水比表层水的Ca/C1比值高,并且氯度为18.50‰以下的寒流区(亲潮区)的表层水与氯度为19.00%以上的暖流区(黑潮海区)的样品比较,前者的Ca/Cl比值稍高。表层水与深层水这种Ca/Cl比值的差异,可由下面情况来说明。钙可由生物学方面的作用或物理化学反应而由表层水移出,随着有机物的分解,在深层水钙可能又重新进入水相。Ca/Cl最大的差异是1.5%。该值比分析误差和水团的标准偏差高1位数量级以上。
    能看出初期由重量法得到的镁值有相当的变化。因此,Mg/Cl比在0.06627-0.06801的范围内变动。曾经认为,这种无秩序分布主要是由分析误差引起的。这样一来,迪特马发现的比分析误差高的Mg/Cl比的变化就不成立了,而其后沃依皮奥(A.Vipio,1965)注意到Mg/Cl比值为一定值的事实。后来用EDTA滴定的方法定量分析了海水中的镁,与过去的方法作了对比研究,与钙的分析情况一样,没有发现由分析方法不同而产生的差异。根据迄今为止所得到的资料,指明海水中的镁是否为保守性元素大概还为时尚早,并且确定Mg/Cl比是否随海区变化,也是留待将来解决的问题之ー。
    关于海水中锶的含量,1951年以前一直采用14毫克/升的值。其后确认约为8毫克/升,从而知道以前采用值是太高了。
    乔等(1955)报告说,海水中Sr/Cl比与采样的深度和位置无关,大概是一定值,而菅原等(1958)则指出,Sr/Cl比值特别是在西北太平洋有相当变化,其变化范围为0.35-0.52。其变化原因,推测是由于陆地水流入海洋,锶由海水向大气选择性地移出,随着石灰质贝壳和海底沉积物等的生成,而使海水中的锶作循环移动所造成的。关于北大西洋和墨西哥湾流中锶的分布,安吉诺(1966)等进行了探讨。由其结果来看,没过滤的海水中,锶含量的5-20%来自以锶为其组成成分的胶体粒子,这些胶体粒子可能是非常细的文石薄片,此外还有由有壳动物产生出来的。另外在马尾藻海
中,Sr/Cl比值变化与深度有关;西北大西洋锶含量比亚热带海区低约13%。这是由于栖生着微量海洋性动物的寒冷的北极系海流向南部移动的结果,这些海洋性动物具有Sr含量相当高的文石壳,并能溶于海水中。另外已进一步搞清,海水中更正确的锶含量比迄今所考虑的8.0-8.2毫克/升,约低10-15%。
    关于海洋生物体内锶的问题,一直联系海水中锶的移动循环机制来研究,过去鲁宾逊等(R.J.Robinson)指出过,碳酸钙的溶解度随温度降低而增加,而碳酸锶的溶解度则随温度的上升而增加。作为海洋性贝壳成分的钙和锶可以置换。可是奥德姆(R.T.Odum,1951)提出,对碳酸钙和碳酸锶的溶解度来说,温度并不是重要的因素。锶在放射虫中,以天青石(SrSO4)的形式存在。其后,乔也报告说,其他各种海洋生物中,Sr/Cl比值是同的,它与生物栖息的海水温度无关。而斯旺(E.F.Swan,1956)则推断,海洋生物的生长速度,与Sr/Ca比之间存在着反向关系。这样,试汇总一下至今所得到的资料,就可以得出结论:由于海洋性贝壳物质组成成分的溶解而引起海水中锶含量的变动非常小,并且这是局部的现象,Sr/Cl比值在0.42-0.43范围内变动,因此锶是海洋中的保守成分。
    其次就有关碱金属和碱土金属在海水中的存在状态作一叙述。碱金属元素在海水中大部分以离子形式存在着。但是,已知任何一种碱金属离子都与几个水分子结合着。加勒尔斯等(1962)计算了海水中的主要阳离子与SO-24,HCO-3和CO-23构成离子对的比例。由表3.32中可以看出,Ca+2和Mg+2当中,分别有8%和11%与SO-24形成离子对。另外,Na和K仅有1%与SO-24形成离子对,99%以水合离子的形式单独地存在于海水之中(参看表3.32)。


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