第四章 盐度测量
盐度测量
第五章 透明度、水色、海发光观测
透明度：海水透明的程度（即光在
海水中衰减程度）
水色：海水的颜色 海发光：夜晚海面生物发光的现象
透明度观测
透明度定义 一平行光束在水中传播一定距离后，其光能流 I与原来光能流I0之比，即：
T = I/I0
光在海中衰减规律为：
I = I0 e-rz
式中：z为水深，r为衰减系数
发光强度（等级）
表 5-1 海发光强度等级表
发光征象 等级 0 火花型(H) 弥漫型(M) 闪光型(S)
无发光现象
无发光现象
无发光现象
1
在机械作用下发光，勉 强可见
发光勉强可见
在视野内有几个 发光体
2
在水面或风浪的波峰处 发光，明晰可见 在风浪、涌浪的波面上 发光显著，漆黑夜晚可 借此看到水面物体的轮 廓
盐度测量方法
电导法
感应式盐度计：
优点：可在现场和实验室测量，应用广；实验室精度 可达±0.003 。适宜现场测量，特别是近海（有机污 染含量较多、不需高精度测量）。
缺点：样品量很大，灵敏度不如电极式盐度计高，并 需要进行温度补偿，操作麻烦
电极式盐度计：
测量电极直接接触海水，容易出现极化和受海水的腐 蚀、污染，使性能减退，不宜现场应用，主要用在实 验室内做高精度测量。目前已解决，STD、CTD均属此
观测只在白天进行，观测时间为：连续观测站，每2h 一次，大面观测站，船到站观测，须避免船上排出的 污水影响
透明度观测
注意事项
出海前应检查透明度盘的绳索标记，新绳索使 用前须经缩水处理（将绳索放在水中浸泡后拉 紧晾干），使用过程中需增加校正次数；
盐度测量详解(20200617155813)
盐度测量详解几十亿年来,来自陆地的大量化学物质溶解并贮存于海洋中。
如果全部海洋都蒸发干,剩余的盐将会覆盖整个地球达70m厚。
根据测定，海水中含量最多的化学物质有11种：即钠、镁、钙、钾、锶等五种阳离子；氯、硫酸根、碳酸氢根（包括碳酸根）、溴和氟等五种阴离子和硼酸分子。
其中排在前三位的是钠、氯和镁。
为了表示海水中化学物质的多寡，通常用海水盐度来表示。
海水的盐度是海水含盐量的定量量度，是海水最重要的理化特性之一，它与沿岸迳流量、降水及海面蒸发密切相关。
盐度的分布变化也是影响和制约其它水文要素分布和变化的重要因素，所以海水盐度的测量是海洋水文观测的重要内容。
1.盐度的定义和演变绝对盐度是指海水中溶解物质质量与海水质量的比值。
因绝对盐度不能直接测量，所以，随着盐度的测定方法的变化和改进，在实际应用中引入了相应的盐度定义。
1.克纽森盐度公式在本世纪初，克纽森(Knudsen)等人建立了盐度定义，当时的盐度定义是指在 1000g海水中，当碳酸盐全部变为氧化物、溴和碘以氯代替，所有的有机物质全部氧化之后所含固体物质的总数。
其测量方法是取一定量的海水，加盐酸和氯水，蒸发至干，然后在380℃和480℃的恒温下干燥48h，最后称所剩余固体物质的重量。
用上述的称量方法测量海水盐度，操作十分复杂，测一个样品要花费几天的时间，不适用于海洋调查，因此，在实践中都是测定海水的氯度，根据海水的组成恒定性规律，来间接计算盐度，氯度与盐度的关系式(克纽森盐度公式)如下：S‰=0.030+1.8050Cl‰克纽森的盐度公式使用时，用统一的硝酸银滴定法和海洋常用表，在实际工作中显示了极大的优越性，一直使用了70年之久。
但是，在长期使用中也发现，克纽森的盐度公式只是一种近似的关系，而且代表性较差；滴定法在船上操作也不方便。
于是人们寻求更精确更快速的方法。
我们知道当导体的两端有电势差时,导体中就有电流通过,而一段导体中的电流I与其两端的电势差()成正比，这就是著名的欧姆定律，即Ｉ= G()，式中G为比例系数, 又叫电导。
盐度的测量方法
迄今为止，海水盐度的发展大体经历了三个阶段，原始定义（1902年），以化学方法为基础的氯度盐度定义；盐度新定义（1969年），以电导法测定海水盐度为基础；盐度实用定义(1978)，建立了盐度为35的固定盐度参考点，重新确立了实用盐度和电导比的关系。
盐度新定义（1969年），以电导法测定海水盐度为基础；这是基于电导法测定盐度而建立起来的，→也称电导盐度定义。
由于Knudsen公式存在不少问题，加上精密地测定氯度对操作人员要求的条件很苛刻，而且不适于在船上分析大量样品，因此满足不了现代海洋调查的要求。
随着海洋学的发展，物理测定法（电导法）受到重视，五十年代已开始采用电导法测定海水盐度。
随着电子技术的发展，电导盐度计的准确度有了很大的提高，操作简便快速，适于现场测试，易于数字化，→其优越性已超过了常规氯度滴定法。
1966年海洋学表和标准专家小组(JPOTS)根据海洋调查的精度测定与研究结果，利用海水电导率随盐度改变的性质，重新定义了海水盐度（自1969年正式使用）。
提出了盐度和氯度的新关系式及盐度和相对电导率的关系式：S‰=1.80655Cl‰。
为了建立盐度和相对电导率的新关系式，在各大洋、波罗的海、黑海、地中海和红海共采集135个水样，测定这些样品的氯度和电导值，然后按上式即S‰=1.80655Cl‰关系式计算盐度。
同时测定水样与S‰=35.00标准海水在15℃时的相对电导率（R15）（--二者电导率之比，好叫电导比）。
根据盐度和相对电导率用最小二乘法得出如下公式：S‰=-0.08996+28.2972R15+12.8083R215-10.67869R315+ 5.98624R415-1.32311R515 R15为15℃时海水电导率与盐度为35.00‰标准海水电导率之比。
称为相对电导率或电导比。
实用盐度标准1978年重新建立实用盐度和15℃时相对电导比新关系式（3），即为实用盐度标准的函数定义：S=0.008-0.1692K0.515+25.3851K15+14.0941K1.515-7.0261K215+ 2.07081K2.515（15℃）-----实用盐度标度的函数定义◆-----经验式，按下述方法建立的：将盐度为35的国际标准海水用蒸馏水稀释或经蒸发浓缩，在15℃时测得的相对电导比。
盐度测量详解
1. 测盐度原理 SYC2-2 型实验室海水盐度计是利用电极电导池在实验 室测试海水相对电导率的一种仪器。其测量海水电导率 为0.1～1.19999，即相当于盐度3～34，使用环境温度 条件在0℃以上，室温与通常温度条件下均可，被测水 样温度范围在0℃以上，40℃以下，精确度为± 0.003，耗水样数量(包括洗涤)共计60ml。水样采集后 可立即测定，用可换海水作温度补偿，因此无需定期校 正温度补偿电路。而且适合在陆上或船上的实验室使 用。 2.
这里,
由此求得
,
通过
就可算出海水的盐度。 利用温盐深仪测盐度时，每天至少应选择一个比较均匀的水 层，与利用实验室盐度计对海水样品的测量结果对比一次， 如发现温盐深仪的测量结果达不到所要求的准确度，应调整 仪器零点或更换仪器探头。对比结果应记入观测日志。 温盐深的电导率传感器必须保持清洁，每次观测完毕都须用 蒸馏水(或去离子水)冲洗干净，不能残留盐粒或污物。
)，从而得到了盐度椔榷鹊男碌墓叵凳胶脱味葪相对电 导率的关系式，又称为1969年电导盐度定义： S‰=1.80655Cl‰
电导测盐的方法精度高，速度快，操作简便，适于海上 现场观测。但在实际运用中，仍存在着一些问题：首 先，电导盐度定义的上两盐度公式仍然是建立在海水组 成恒定性的基础上的，它是近似的。在电导测盐中校正 盐度计使用的标准海水标有的氯度值，当标准海水发生 某些变化时，氯度值可能保持不变，但电导值将会发生 变化。其次，电导盐度定义中所用的水样均为表层 (200m以浅)，不能反映大洋深处由于海水的成份变化而 引起电导值变化的情况。最后，国际海洋用表中的温度 范围为10～31℃，而当温度低于10℃时，电导值要用其 它的方法校正，从而造成了资料的误差和混乱。 为了克服盐度标准受海水成分影响的问题，进而建立了 1978年的实用盐标（PSS78）。 3. 1978年实用盐标 实用盐标依然是用电导的方法测定海水的盐度，与1969年电 导盐度定义不同之处是，它克服了海水盐度标准受海水成分 变化的影响问题。在实用盐标中采用了高纯度的KCl，用标 准的称量法制备成一定浓度(32.4357‰)的溶液，作为盐度 的准确参考标准，而与海水样品的氯度无关，并且定义盐 度：在一个标准大气压下，15℃的环境温度中，海水样品与 标准KCl溶液的电导比:
盐度测量详解.
盐度测量详解几十亿年来,来自陆地的大量化学物质溶解并贮存于海洋中。
如果全部海洋都蒸发干,剩余的盐将会覆盖整个地球达70m厚。
根据测定，海水中含量最多的化学物质有11种：即钠、镁、钙、钾、锶等五种阳离子；氯、硫酸根、碳酸氢根（包括碳酸根）、溴和氟等五种阴离子和硼酸分子。
其中排在前三位的是钠、氯和镁。
为了表示海水中化学物质的多寡，通常用海水盐度来表示。
海水的盐度是海水含盐量的定量量度，是海水最重要的理化特性之一，它与沿岸迳流量、降水及海面蒸发密切相关。
盐度的分布变化也是影响和制约其它水文要素分布和变化的重要因素，所以海水盐度的测量是海洋水文观测的重要内容。
1.盐度的定义和演变绝对盐度是指海水中溶解物质质量与海水质量的比值。
因绝对盐度不能直接测量，所以，随着盐度的测定方法的变化和改进，在实际应用中引入了相应的盐度定义。
1.克纽森盐度公式在本世纪初，克纽森(Knudsen)等人建立了盐度定义，当时的盐度定义是指在 1000g海水中，当碳酸盐全部变为氧化物、溴和碘以氯代替，所有的有机物质全部氧化之后所含固体物质的总数。
其测量方法是取一定量的海水，加盐酸和氯水，蒸发至干，然后在380℃和480℃的恒温下干燥48h，最后称所剩余固体物质的重量。
用上述的称量方法测量海水盐度，操作十分复杂，测一个样品要花费几天的时间，不适用于海洋调查，因此，在实践中都是测定海水的氯度，根据海水的组成恒定性规律，来间接计算盐度，氯度与盐度的关系式(克纽森盐度公式)如下：S‰=0.030+1.8050Cl‰克纽森的盐度公式使用时，用统一的硝酸银滴定法和海洋常用表，在实际工作中显示了极大的优越性，一直使用了70年之久。
但是，在长期使用中也发现，克纽森的盐度公式只是一种近似的关系，而且代表性较差；滴定法在船上操作也不方便。
于是人们寻求更精确更快速的方法。
我们知道当导体的两端有电势差时,导体中就有电流通过,而一段导体中的电流I与其两端的电势差()成正比，这就是著名的欧姆定律，即Ｉ= G()，式中G为比例系数, 又叫电导。
海洋调查方法 第四章 盐度测量
水团划分 锋面结构研究 海流性质判别
海水的盐度影响
海水密度 海水运动 生物的分布
§4.2 盐度的定义和演变
绝对盐度
绝对盐度是指海水中溶解物质质量与海水质量的比值。 因绝对盐度不能直接测量，所以，随着盐度的测定方法的 变化和改进，在实际应用中引入了相应的盐度定义。
克纽森（Knudsen）盐度公式
i0
K=0.0162 -2℃≤T≤35℃
➢用高纯KCl溶液作为唯一参考点，而不用标准海水。
为了避免国际标准海水盐度值的差异，另外考虑到盐度实 用定义应尽量和历史资料保持连贯性，定义氯度为19.3740 的第79批国际标准海水为实用盐度35.000，再将高纯度KCl 以重量法配制成溶液，当KCl溶液的浓度为32.4356g/Kg时。 在15℃时与氯度为19.3740的国际标准海水有相等的电导比 （K15=1），即与S=35.000的标准海水的盐度是相等的。
S‰=0.030+1.8050Cl‰
Knudsen盐度公式使用时，用统一的硝酸银滴定法 和海洋常用表,在实际工作中显示了极大的优越性， 使用了70年之久。
但是，Knudsen公式只是一种近似的关系，代表性 比较差；滴定法在船上操作不方便。
R L
S
1
海水的电导率取决于其温度和盐度性质，通过测定 其电导率和温度就可以求得海水的盐度。
§4.3 盐度的测量
观测时间、标准层次及准确度要求
盐度与水温同时观测。大面或断面测站，船到站观测一次； 连续站一般要求2小时观测一次。根据需要，有时每小时观 测一次。
K15
C(35,15,0) C(32.4357 ,15,0)
1
该样品的实用盐度值精确地等于35。
若K15≠1，则实用盐度的表达式为：
盐度测量步骤
以SYA2-2盐度计为例介绍盐度测量方法
1.准备工作
将被测样品放置至与标准海水温差在±1℃内，以备测量。
并做好测温测盐检查：将温盐转换开关转到测温档。
准备好30、35的标准海水。
打开仪器，显示P即为正常，可以开始检测。
2.定标
以35的标准海水定标。
2.1将标样进水管和样品进水管用蒸馏水淋洗过后放入35的标准海水中，旋开标样进水开关，启动电泵，用手指堵住水池的气孔，开始进标样。
2.2进完标样之后松开手指，关闭标样进水开关、电泵。
旋开样品进水开关，启动电泵，用手指堵住水池的气孔，开始进标样。
2.3进完标样之后松开手指，关闭样品进水开关、电泵。
输入R15,35的标准海水R15=0.99995，按V观察电压，基本稳定后按Tmst测定温度。
2.4将温盐转换开关转到测盐档按Cal校准。
3.回测
用30的标准海水回测
3.1将样品进水管用蒸馏水淋洗擦干后放入30的标准海水中，旋开样品进水开关，启动电泵，用手指堵住水池的气孔，开始进30的标准海水。
3.2进完样之后松开手指，关闭样品进水开关、电泵。
按V观察电压，基本稳定后按Smst测定盐度。
4.样品测量
4.1将样品进水管用蒸馏水淋洗擦干后放入样品水样中，旋开样品进水开关，启动电泵，用手指堵住水池的气孔，开始进样品水样。
4.2进完样之后松开手指，关闭样品进水开关、电泵。
按V观察电压，基本稳定后按Smst测定盐度。
盐度测定实验
盐度测定实验一、实验目的（1）学会使用电导率仪测量水的电导率；（2）掌握盐度对电导率的影响规律；（3）测定海水盐度。
二、实验原理电导率是物体传导电流的能力。
电导率测定仪的测量原理是将两块平行的极板，放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势（通常为正弦波电压），然后测量极板间流过的电流。
根据欧姆定律，电导（G）--电阻(R)的倒数，是有电压和电流决定的。
G=1/R=I/E=amps/V olts水的电阻随温度和溶解离子浓度的增加而减少，电导是电阻的倒数。
当电导电极（通常为铂电极或铂黑电极）插入溶液中，可测出两电极间的电阻R，温度压力一定时，电阻与电极的间距L（cm）成正比，与电极截面积A（cm2）成反比。
即：由于电极的L和A是固定不变的，即是一常数，称电极常数，以Q表示。
其比例常数P叫电阻率，P的倒数为电导率，以K表示。
K=Q/R式中：Q----电导池常数，cm-1；R----电阻，MΩ，K----电导率，μs/cm。
当已知电极常数Q，并测出样品的电阻值R后，即可算出电阻率。
因为溶液中离子的电荷会加速电流的导通，所以水的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定关系。
溶液的电导率随温度的增大而增加，因此，该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。
三、实验仪器与药品电导率仪、纯水、NaCl、电子天平、烧杯四、实验步骤（1）选择合适的电极；（2）连接电极与电导率仪表；（3）打开电导率仪表开关，按照电极上的标识值，为测量仪表设置电极常数和温度常数；（4）用烧杯量取适量纯水，用天平称取氯化钠适量，溶入纯水搅拌完全溶解后，测量电导率与温度并记录；重复以上步骤20次；（5）量取适量海水，测量电导率与温度并记录。
五、数据处理表1-氯化钠含量、电导率值记录与处理表图1-电导率-盐度关系曲线表2-实验测得的标准KCL溶液的电导率和海水的电导率所测海水的盐度：将实验所测得的海水电导率代入由电导率——盐度关系所得曲线公式C=0.285S+0.6341S=(9.909-0.6341)÷0.285=32.544（2）利用标准KCl溶液计算海水的盐度:K=10.58÷9.909=1.068S=37.678误差分析:(1)读数在盐完全溶化的前提下，电导率仪的读数有漂移现象，即读数并不是恒定不变的，读取出现次数最多的数据，对结果有一定影响。
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主要内容
盐度的定义和演变 盐度的测量 SYC2-2型实验室海 水盐度计测盐度
1
概述
海洋中储存了来自陆地的大量化学溶解物质
•海水中含量最多的11种化学物质
五种阳离子：钠、镁、钙、钾、锶 五种阴离子：氯、硫酸根、碳酸氢根、溴、氟 硼酸分子
用盐度表示海水中化学物质的多寡
海水的盐度是海水含盐量的定量量度 海水最重要的理化特性之一 与沿岸径流量、降水、及海面蒸发密切相关 影响和制约其它水文、化学、生物要素分布变化
b
i 0
5
i
0.0000, K 0.0162
2 C T 35 C
12
4.2 盐度的测量
13
一、观测时间、标准层次及准确度要求 观测时间：与水温同时观测 •大面或断面站：船到站即观测一次 •连续站：每2小时观测一次 标准层次：与温度相同 (???)
准确度要求
准确度等级 1 2 3 准确度 ±0.02 ±0.05 ±0.2 分辨率 0.005 0.01 0.05
21
SYA2-2型实验室盐度计
22
思考题
运用所学知识，设计观测方案，研究长江冲淡水的范围
23
5
二、克纽森盐度公式(1902年) 实践中，测定海水的氯度(Cl ‰)，基于海水组成 恒定性规律，间接计算盐度(克纽森盐度公式)：
S 0 00 0.030 1.8050Cl 0 00
氯度： 1kg海水中以氯置换溴和碘后，氯离子的 总克数 克纽森盐度公式用统 一的硝酸银滴定法和海 洋常用表，在实际工作 中显示了极大的优越性 此公式只是一种近似关系 滴定法在船上操作不方便 氯度为0时，盐度值大于0 海水组成恒定性规律不够 严格
3 15 4 15
2 15
5 15
9
1969年电导盐度定义优缺点 优点： •准确度高，速度快，操作简便，适于海上现场观测 缺点： •以海水组成恒定性为基础 •定义中所用水样均为表层，不能反映大洋深处由于 海水的成分变化而引起电导值变化的情况 •国际海洋用表中的温度范围为10˚C~31˚C，温度低于 10˚C时，电导值要用其他方法校正，从而带来误差
2
C1 2.070 10
5 10
d1 3.426 10
2
C2 6.37 10 C3 3.989 10
d 2 4.464 104 d3 4.215 10
1
15
d 4 3.107 103
17
温度对电导比的影响 rT：标准海水的温度系数
S ai K
i 0
o
5
i /2 15
C (S ,15, 0) ai 35 K15 C (32.4356 ,15, 0) i 0
5
K15：15 C和一个标准大气压下海水样品与标准KCl 溶液的电导率比值 K15=1：S=35(无量纲量)
11
任意温度下海水样品电导比RT的盐度表达式
① 应用标准海水(盐度35.000‰，温度15˚C，天然大洋海水)， 准确测定水样的氯度值 ② 测定具有不同盐度的水样与标准海水在一个标准大气压下 的电导比(R15) ③ 得到盐度-氯度的新关系式和盐度-相对电导率关系式
S 0 00 1.80655Cl 0 00 S
0 00
0.08996 28.29720 R15 12.80832 R 10.67869 R 5.98624 R 1.32311R
14
二、盐度的测量方法 化学方法和物理方法两大类
化学方法(硝酸银滴定法)
克纽森盐度定义 物理方法 比重法 折射率法
电导法
15
三、利用现场温盐深仪CTD测量盐度原理 从现场调查的CTD获取的相对电导率 R、温度、压力数据，须经过处理后才 能得到盐度资料 现场测定的相对电导率可分为三部分：
7
三、1969年电导盐度定义 原理 对于粗细均匀的导体，材料和温度一致时， 其电阻与长度L成正比、横截面积S成反比： R=ρL/S ρ：电阻率，倒数称为电导率 海水的电导率取决于其温度、盐度和压力 测定海水的电导率和温度、压力，即可求 得海水的盐度
8
20世纪60年代初，英国国立海洋研究所Cox 等人从各 大洋及波罗的海、黑海、地中海和红海采集了200 m 层以浅的135个海水样品
19
4.3 SYC2-2型实验室海水盐度计测盐度
20
一、仪器参数 利用电极电导池测试海水相对电导率的仪器 参数 测量盐度范围 使用环境温度 被测水样温度 仪器准确度 消耗水样体积 数值 3~43 >0˚C 0˚C~40˚C ±0.003 60 mL
仪器采用双电导池结构，一个充灌标准海水， 用于温度补偿；另一个用于样品海水的测量 两电导池同置于一小型的非恒温水浴中，水浴 中有一微型电动搅拌器，使两电导池温度一致
C ( S , T , P) C ( S , T , P) C ( S , T , 0) C (35, T , 0) R C (35,15, 0) C (S , T , 0) C (35,T , 0) C (35,15, 0) RP RT rT
16
压力对电导比的影响
P(C1 C2 P C3 P ) C ( S , T , P) RP 1 C (S , T ,0) 1 d1T d 2T 2 (d3 d 4T ) R
5 T 15 i /2 i /2 S ai RT b R i T 1 K (T 15) i 0 i 0 5
a0 0.0080, b0 0.0005 a1 0.1692, b1 0.0056 a2 25.3851, b2 0.0066 a3 14.0941, b3 0.0375 a4 7.0261, b4 0.0636 a5 2.7081, b5 0.0144
2
4.1 盐度的定义和演变
3
绝对盐度：海水中溶解物质质量与海水 质量比值 不能直接测量 各种实用盐度定义诞生 原始盐度定义 克纽森盐度公式(1902) 1969电导盐度定义 1978实用碳酸盐全部转换成氧化物，溴和碘全 部以当量的氯置换，有机物全部氧化后，所含无机 盐的克数，单位是g/kg，符号为‰ 测量方法：取一定量的海水样品，加盐酸酸化后， 再加氯水，蒸干后继续增温，在480˚C的条件下干 燥48小时，称量剩余固体物质的质量 缺点：操作十分复杂，测一个样品要花费几天时间， 不适合于海洋调查
为克服盐度标准受海水成分影响的问题， 建立了实用盐标
10
四、1978年实用盐标(psu: practical salinity unit) 依然采用电导的方法测定海水的盐度 与1969年电导盐度定义不同之处：
克服了海水盐度标准受海水成分变化的影响问题
采用高纯度的KCl制成一定浓度的溶液，作为盐 度的准确参考标准，而与海水样品的氯度值无关
6
海水组成恒定性原理
定义：海水的总含盐量或盐度是可变的，但常量成 分浓度之间的比值几乎保持恒定
发现： 1819年Marcet在分析了北冰洋、大西洋、地中海、 黑海、波罗的海、中国海和白海等多处海水水样后， 提出了“全世界一切海水水样，都含有同样种类的 成分，这些成分之间只有盐含量总值不同的区别” Dittmar 从“H. M. S. Challenger”号调查船在环 球航行所采集的77个水样分析中也证实了Marcet结 论的正确性 Marcet 原理提出的海水常量成分浓度之间的比值 只是几乎保持恒定并非绝对恒定
C (35, T , 0) 2 3 4 rT C0 C1T C2T C3T C4T C (35,15, 0)
C0 0.676612 C1 2.00557 102 C2 3.989 10
4 7
C3 7.04373 10 C4 1.11940 10
9
18
盐度对电导比的影响RT
R RT RP rT
5 T 15 i /2 i /2 S ai RT bi RT 1 K (T 15) i 0 i 0 5
注意事项:
①观测期间CTD应每天与实验室盐度计进行比测， 以确保其准确度，如达不到要求，应重新标定
②CTD电导率传感器必须保持清洁，每次观测完毕 应用蒸馏水冲洗，不能残留盐粒和污物