1詞義

【詞目】群立
【拼音】hǎi shuǐ
【注音】ㄏㄞˇㄕㄨㄟˇ
【釋義】
(1) [seawater]∶海中或來自海中的水。明趙振元《為袁氏祭袁石寓憲副》:「嗚呼!海水群立,舊鬼煩冤,石寓(袁可立子)之目其瞑焉,否耶!」
海水浴
(2) [brine]∶海洋中的水
(3) [the sea]∶海
【成語】海水不可斗量

2簡介

海水是流動的,對於人類來說,可用水量是不受限制的。海水是名符其實的液體礦藏,平均每立方公里的海

海水風光集萃

海水風光集萃
水中有3570萬噸的礦物質,世界上已知的100多種元素中,80%可以在海水中找到。海水還是陸地上淡水的來源和氣候的調節器,世界海洋每年蒸發的淡水有450萬立方公里,其中90%通過降雨返回海洋,10%變為雨雪落在大地上,然後順河流又返回海洋。海水淡化技術正在發展成為產業。有人預料,隨著生態環境的惡化,人類解決水荒的最後途徑很可能是對海水的淡化。

3成分

海水是一種非常複雜的多組分水溶液。海水中各種元素都以一定的物理化學形態存在。在海水中銅的存在形式較為複雜,大部分是有機絡合物形式存在的。在自由離子中僅有一小部分以二價正離子形式存在大部分都是以負離子絡合物出現。所以自由銅離子僅佔全部溶解銅的一小部分。海水中有含量極為豐富的鈉,但其化學行為非常簡單

海水風光欣賞

海水風光欣賞
,它幾乎全部以Na+離子形式存在。
海水中的溶解有機物十分複雜,主要是一種叫做「海洋腐殖質」的物質,它的性質與土壤中植被分解生成的腐殖酸和富敏酸類似。海洋腐殖質的分子結構還沒有完全確定,但是它與金屬能形成強絡合物。
海水的主要成份
海水中溶解有各種鹽分,海水鹽分的成因是一個複雜的問題,與地球的起源、海洋的形成及演變過程有關。一般認為鹽分主要來源於地殼岩石風華產物及火山噴出物。另外,全球的河流每年向海洋輸送5.5×1015g溶解鹽,這也是海水鹽分來源之一。從其來源看,海水中似乎應該含有地球上的所有元素,但是,由於分析水平所限,已經測定的僅有80多種。現將其中重要的一些元素列於下表。
海水中最重要的溶解元素的化學形態和濃度
元素
平均濃度
單位(kg/海水)
元素
平均濃度
單位(kg/海水)
Li
174
μg
As
1.7
μg
Fe
55
ng
Na
10.77
g
B
4.5
mg
Br
67
mg
Ni
0.50
μg
Mg
1.29
g
C
27.6
mg
Rb
120
μg
Cu
0.25
μg
Al
540
ng
N
420
μg
Sr
7.9
mg
Zn
0.40
μg
Si
2.8
mg
F
1.3
mg
Cd
80
ng
P
70
μg
I
50
ng
S
0.904
g
Cs
0.29
μg
Cl
19.354
g
Ba
14
μg
K
0.399
g
Hg
1
ng
Ca
0.412
g
Pb
2
ng
Mn
14
ng
U
3.3
μg
表中較高濃度的組分基本上代表了其在海水中的平均濃度,一些低含量成分由於測定困難,測定過的樣本不多,難以代表其平均濃度。許多感興趣的金屬在海水中含量極低,只有用靈敏的測試儀器和技術並避免樣品採集和分析過程中的污染才能夠測定。

4污染

污水、廢渣、廢油和化學物質源源不斷地流入大海。在許多海域,傾倒混有石油的污水是非法的,但這種事仍時有發生,而真正的石油災難是在巨型油輪泄漏或沉沒時發生的。如今我們設法用化學品使水中石油沉澱以達到清除石油的目的。
向海洋傾倒化學和放射性廢物的作法已持續多年。容器總有一天會腐蝕掉,有害物質便將進入海水中。我們對深層水與表層水的循環情況還了解不多,其過程或許比我們以前所想的要快。
因此有害物質就會擴散到生物活動的水層中去。

5相關問題

為什麼不能喝
海水中含有大量鹽類和多種元素,其中許多元素是人體所需要的。但海水中各種物質濃度太高,遠遠超過飲用水衛生標準,如果大量飲用,會導致某些元素過量進入人體,影響人體正常的生理功能,嚴重的還會引起中毒。
如果喝了海水,可以採取大量飲用淡水的辦法補救。大量淡水可以稀釋人體攝入過多的礦物質和元素,將其通過汗液排出體外。
主要溶解成分
海水中含量大於1毫克/千克的11種化學成分。它們包括:①鈉、鎂、鈣、鉀和鍶等5種陽離子;②氯根、硫酸根、碳酸氫根(包括碳酸根)、溴根和氟根等5種陰離子;③硼酸分子。這些成分的總量占海水中所有溶解成分的99.9%以上。被河川搬運入海的岩石風化產物和火山等的噴發物,是海水主要溶解成分的主要來源。
自從地球表面出現海洋之後,在漫長的地質年代中,不但經歷了海陸變遷,而且海水中的溶解成分,曾有過組成的演變。儘管各大洋海水的含鹽量隨海域和深度而異,但海水主要溶解成分的含量間有恆定的比例,就稱海水的組成是恆定的,並稱這些成分是保守成分。
18世紀以來,人們對海水主要溶解成分進行了許多研究工作。1819年,A.M.馬賽特分析了取自大西洋、北冰洋、 波羅的海、黑海和黃海的14個水樣,發現雖然Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO娺-等5種成分在不同水樣中的含量都各不相同,但它們之間在每一份水樣中的比值是近似守恆的,即這些溶解成分的組成有近似的恆比關係。1884年,W.迪特馬爾分析了英國「挑戰者」號調查船從主要大洋和海區的不同深度採樣的77個海水樣品,根據(Cl-+Br-)、SO娺-、CO2、Ca2+、Mg2+、K+和Na+等7 種成分的含量,證實了海水主要溶解成分的恆比關係。20世紀60年代中期,為了深入研究海水中主要溶解成分的含量及其保守性,英國國立海洋研究所和利物浦大學通過海洋調查,收集了世界各大洋及某些海區不同深度的海水樣品,分別測定過表層水、中層水和深層水中主要溶解成分的含量,討論了某些成分變化的情況。1975年,T.R.S.威爾孫對海水主要溶解成分進行了全面的總結。
海水主要溶解成分之間,所以具有恆比關係這一特點,是因為海水中的含鹽量相當穩定,加上海水的不停運動,使各成分充分混合的緣故。但由於生物的作用,海底熱泉和大陸徑流等的影響,局部海區的某些主要溶解成分的含量並不嚴格遵守恆比關係。例如深層海水中Ca2+的相對含量大約比表層水高千分之五。因此,不同的主要溶解成分的保守性(相對含量的守恆性)略有差異。要研究溶解成分的保守性,考慮的不是它的濃度大小,而應考慮其相對含量,即濃度與含鹽量之比。由於通常以氯度或鹽度表示含鹽量的大小,故引用濃度(克/千克)與氯度或鹽度之比為參量,稱為氯度比值或鹽度比值。直接用氯度比值或鹽度比值的恆定性和變化範圍說明海水中溶解成分的保守性。
海洋中主要溶解成分的氯度比值,基本上保持恆量。但由於上述原因,氯度比值會產生變化,主要表現為:
① 生物的影響。上層海水中的生物在生長繁殖過程中,吸收Ca2+和Sr2+等溶解成分,其殘體在下沉和在分解過程中逐漸將Ca2+和Sr2+釋放於水中,其循環與海水營養鹽類似。因此在深層和中層的水中,Ca2+和Sr2+的氯度比值大於表層水。
② 徑流的影響。河水的溶解成分及其含量和海水不同。例如:
海水中溶解成分的含量:
Na+>Mg2+>Ca2+
Cl->SO娺->HCO婣(包括CO-)
全世界河水中溶解成分的平均含量:
Ca2+>Na+>Mg2+
HCO婣(包括CO卲-)>SO娺->Cl-因此,河口區的海水受河水的影響,溶解成分的氯度比值發生變化,特別是低鹽海水更加明顯。這些區域的海水中,Ca2+、SO娺-和HCO婣的氯度比值常常比較高。
③ 結冰和融冰的影響。海水在高緯度海區結冰時,Na+SO7會進入冰晶之中,故結冰后的海水的氯度比值降低;融冰時適相反。
④ 溶解氧的影響。在缺氧或無氧海域,由於硫酸鹽還原菌滋生,可將一些 SO娺-還原成H2S,使 SO娺-的氯度比值變小。例如黑海表層水中,SO娺-的氯度比值為0.1400,但在其深2000米的水層中,降低為0.1361。
⑤ 海底熱泉的影響。在海底斷裂帶的裂縫處,常有海底熱泉,其含鹽量很高。例如紅海海盆中心區2000米深處的熱泉,水溫為45~48°C,鹽度為255~326,使附近海水中溶解成分的氯度比值和一般的海水差別很大。
中國沿海的海水中,主要溶解成分的氯度比值和大洋海水基本上一致。  海水的主要溶解成分,不僅以自由離子形式存在,還會由於締合作用而形成各種離子對,從而影響著海水的化學性質和物理性質。例如CaCO3在海水中溶解度較大,MgSO4對聲波有較強的吸收作用。這方面的研究工作,主要是測定各種離子對的締合常數,計算出主要溶解成分存在形式的分配比例模型(見海洋物理化學)。

6統計數據

據統計,在海上遇難的人員中,飲海水的人比不飲海水的死亡率高12倍。這是為什麼呢?原來,人體為了要排出100克海水中含有的鹽類,就要排出150克左右的水分。所以,飲用了海水的人不僅補充不到人體需要的水分,反而脫水加快,最後造成死亡。
海水經過淡化處理后是可以飲用的。海水淡化的方法有幾十種,最主要的有蒸餾法、電滲法、冷凍法、膜分離法等。蒸餾法是日前應用最多的方法,這種方法是先把水加熱、煮沸,使海水產生蒸氣,再把蒸氣冷凝下來變成蒸餾水。
在用蒸餾法製得的淡水中最好摻入少量(2%)潔凈海水或適量礦化劑,這樣水味可口,還補充了蒸餾水中缺少而人體必需的無機鹽。
在海上遇險、救生等特殊情況下,為了節約淡水,可用部分海水與淡水混合飲用。有人做過試驗,人在短期內飲用海水與淡水各半的混合水,一般對人體是無害的,所以海水也是可以喝的。

7淡化技術

海水淡化技術:非加壓吸附滲透海水淡化法
上個世紀90年代鄧宇的發明,《美國化學文摘》收錄
蒸餾法
蒸餾法雖然是一種古老的方法,但由於技術不斷地改進與發展,該法至今仍占統治地位。蒸餾淡化過程的實質就是水蒸氣的形成過程,其原旦如同海水受熱蒸發形成雲,雲在一定條件下遇冷形成雨,而雨是不帶的鹹味的。根據設備蒸餾法、蒸汽壓縮蒸餾法、多級閃急蒸餾法等。此外,以上方法的組合也日益受到重視。
反滲透法
是1953年才開始採用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜,將海水與淡水分隔開的。在通常情況下,淡水通過半透膜擴散到海水一側,從而使海水一側的液面逐升高,直至一定的高度才停止,這個過程為滲透。此時,海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對海水一側施加一大於海水滲透壓的外壓,那麼海水中的純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優點是節能。它的能耗僅為電滲析法的1/2,蒸餾法的1/40。因此,從1974年起,美日等發達國家先後把發展重轉向反滲透法。超過濾法,
碳納米管薄膜
一種用碳納米管來做薄膜的小孔,另一種
反滲透機理
統一的「干閉濕開」反滲透機理模型
有幾個經典模型
1.優先吸附毛細孔模型:弱點干態電鏡下,沒發現孔。濕態膜標本不是電鏡的樣品。
2.溶解擴散模型:不認為有孔。
3.干閉濕開模型:上個世紀80,90年代,國人鄧宇等提出的,能夠解釋1和2模型的統一的現代最貼切的逆滲透機理模型。既「干閉濕開」反滲透模型,統一了兩個最經典的反滲透機制模型,細孔模型,溶解擴散模型。
膜干時,膜收縮緻密,孔隙閉合,電鏡下看不到
膜濕時,膜材料溶脹,膜的孔隙被溶劑溶脹,孔打開。合併就是「干閉濕開」脫鹽模型。

8海水來源

起初,科學家們堅信,海水是地球固有的。它們開始以結構水、結晶水等形式貯存在礦物和岩石之中。以後,隨著地球的不斷演化,它們便從礦物、岩石中釋放出來,成為海水的來源。然而,一些科學家卻有不同看法。他們認為,這些「初生水」就是從地面滲入的。近代興起的天體地質研究表明,在地球的近鄰中,無論是距太陽最近的金星、水星,還是距太陽更遠一些的火星,都是貧水的,惟有地球得天獨厚,擁有如此大量的水。所有這些,都讓科學家倍感奇怪,紛紛探討地球水的真正來源。其實,所有這些觀點還都是猜測,離真正揭開地球水源之謎的日子還很遙遠。
隨著海洋化學的發展,人們逐漸認識了海水,已經確定海水含有80多種元素。這些元素在海水中的含量差別很大。
根據其含量的多少,大體上分為三類:每升海水中含有100毫克以上的常量元素;含有1毫克-100毫克的微量元素;含有1毫克以下的痕量元素。

9海水作用

海水變肥料
鉀元素在海水中占第六位,共有600萬億噸。氯化鉀,是我們從海水中提取的肥料。鉀肥肥效快,易被植物吸收,不易流失。鉀肥能使農作物莖稈長得強壯,防止倒伏,促進開花結實,增強抗寒、抗病蟲害能力。海水中提鉀主要用來製造鉀肥。此外,鉀在工業上可用於製造含鉀玻璃,這種玻璃不易受化學藥品腐蝕,常用於製造化學儀器和裝飾品。鉀還可以製造軟皂,可用作洗滌劑。鉀鋁礬(明礬)可用作凈水劑。
淡化的能源
慮到地球海洋中蘊含的廣袤水資源,通過淡化海水也只能滿足人類飲用水總需求的不到0.5%。人類每年需要新鮮淡水總量960立方英里(4000立方公里),總體上地表的淡水足夠滿足需要。但是卻存在區域性的飲水匱乏問題。因此,為什麼我們不通過淡化更多的海水來緩解用水短缺和因用水發生的衝突?
問題在於,淡化海水需要大量的能源。鹽分在水裡融化非常容易,形成的化學鍵很難將之斷開。能源和海水淡化技術都是非常昂貴的,這意味著淡化海水將是費用昂貴的技術途徑。
實際上,要對海水淡化產生的費用進行估算卻也不太容易--這個數字與所在地區、勞動力價格、能源費用、土地成本、金融融資成本密切相關,甚至與海水中含鹽分也相關。淡化1立方米(264加侖)海水的成本從1美元以下到2美元以上都有可能。
而如果從江河或者地下采水,所需費用會直線下滑到10-20%,農夫通常在用水上所費甚少。
這意味著用當地的淡水總是比海水淡化要便宜的多。雖然從趨勢上看,價格之間的差距在不斷減小。比如,通過尋找新水源或者築壩來滿足類似加州這種地方的飲用水需求,每立方米的成本相當於海水淡化成本的60%。
遺憾的是有時候這種傳統的獲取飲用水的辦法不再有效。而且,獲取水源的費用也在不斷上升,以至於加州這種地方開始嚴肅考慮是否通過淡化海水來獲取飲用水,而類似佛羅里達州Tampa這種地方已經決定建造全美最大的海水淡化廠了。
國際海水淡化協會提供的數據表明,2007年全球有大約13000座海水淡化廠在工作。這些工廠每天的產出大約147億加侖(556億升)可飲用的淡水。大部分工廠都分佈在沙特這種水比油貴的地方。
能源在淡化海水技術中的作用
有兩種辦法來斷裂海水中的鹽水化學鍵:熱提溜方法和薄膜滲透方法。熱提溜方法需要熱量:把海水煮沸,水分蒸發留下鹽分,然後將水蒸氣冷卻獲得液態淡水。
使用最普遍的薄膜滲透方法稱為反滲透法。用半透膜將海水裡面的水分和鹽分分開。因為這種技術比提溜法便宜,因此大多數的淡化廠都採用這種方法,比如Tampa的淡化廠就是採用反滲透法淡化海水。
需要注意的是,淡化海水也會產生環境成本。海洋生物隨著海水進入淡化廠后將被消滅殆盡,一些海洋生物比如小魚和浮游生物被消滅後會擾亂海洋里的食物鏈。另外,海水淡化產生的高純度鹽分如何處理也是個頭疼的問題。如果把這些高含鹽的廢水排入大海,那麼本地的水生作物會受到嚴重傷害。處理這些環保問題難度不大,但是會增加淡化成本。
即便存在著經濟和環保上的種種問題,但如今人類耗盡其他水源的形勢下,海水淡化開始展現出吸引人的優勢。人類已經過度開採地表水,大地上遍布各種超出經濟和環境所能承受的大小水壩,只要是可資利用的江河,人類都將之堵塞。
雖然在有效合理利用現有水源上還有許多工作需要做,但是隨著世界人口的增長和水供應的縮減,海水淡化會越來越受到人們的青睞。
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