Как рассчитать соленость воды
Методы определения солености
ГЛАВА 7. СОСТАВ МОРСКОЙ ВОДЫ И ЕЕ СОЛЕНОСТЬ
Методы определения солености
Используются следующие физико-химические методы определения солености: а) оптический, основанный на измерении показателя преломления или картины интерференции; б) метод ареометрирования, позволяющий определять удельный вес морской воды при заданной температуре, а затем при помощи специальных таблиц переводить удельный вес в соответствующую ему соленость; в) измерение солености по электропроводности; г) определение содержания хлора как преобладающего элемента путем осаждения его (титрования) и вычисления по хлору общей солености; д) проведение полного химического анализа морской воды.
В 1901 г. в Копенгагенской лаборатории по изучению свойств морской воды Кнудсеном, Форхом и Сёренсеном был выполнен полный химический анализ морской воды и установлены количественные соотношения между основными компонентами. Эмпирически была установлена зависимость между содержанием хлора и соленостью, под которой подразумевалось количество твердых веществ (в граммах), растворенных в килограмме морской воды, после замены всех бромидов эквивалентным количеством хлоридов, перевода всех карбонатов в окислы и погашения органического вещества. Рабочая формула для определения солености была получена в виде 1
S‰=0,030 + 1,8050Сl. (12)
1 Коэффициент 1,8050 носит название хлорного коэффициента.
Измерения солености путем определения: содержания хлора представляет собой один из видов объемного количественного химического анализа
Для морей, солевой состав вод которых отличается от океанической, соотношение солености и хлорности выражается иными формулами.
S‰=0.1856+1.7950Cl, (13)
для Балтийского моря
S‰=0.115+1.805Cl (13′)
для Азовского моря
S‰=0,21 + 1,794Сl, (13″)
для Каспийского моря
S‰=0,140+2,360Cl, (13″‘)
В 1959 г. Лаймен и Флеминг предложили более точную формулу для определения солености по хлору, где соленость получается в виде суммы ионов:
Σ‰=0,073+1,811Сl‰. (14)
В настоящее время предложено несколько вариантов рабочих формул, уточняющих формулу (12), однако для того чтобы накопленный материал был сравнимым, при определении солености по хлору ею продолжают пользоваться.
С развитием прецизионных — методов измерения электропроводности морской воды в последние годы практикуется определение солености по электропроводности.
В 1966 г. ЮНЕСКО совместно с Национальным институтом океанографии Великобритании опубликованы международные океанологические таблицы, в которых приводится таблица для определения солености в пределах 29,196—42,168‰ по электропроводности в интервале 0,85000—1,17999 (с точностью до 0,00001).
Источник: Общая гидрология, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1973
Методики измерения солености воды
В жидкости, которую мы ежедневно употребляем, содержится множество веществ, отметим, что далеко не все они полезны для человеческого организма. На вкус они не влияют, однако важно понимать, что на состав влияние оказывают существенное. Наличие определенных компонентов может снижать/повышать наличие полезных свойств. Особое внимание заслуживает наличие солей в составе жидкости. Сегодня ее измерение выполняется повсеместно, для этого предлагаются различные устройства бытового, профессионального вида.
Чаще всего соленость воды измеряется в лабораторных условиях с использованием профессионального оборудования. Здесь предоставляют максимально точный и развернутый результат. Конечно, при желании солемер можно приобрести и для использования в быту. Однако, прежде чем сделать это, нужно разобраться с некоторыми особенностями устройств, которые могут влиять на выбор приспособления для измерения солености жидкости.
TDS-метр – особенности устройства
На устройствах, которые предназначены для измерения процентного содержания солей ставится маркировка TDS (общее содержание частиц). Многие тестеры, которые применяются с целью определения концентрации твердых включений в жидкой среде, называют солемерами. Устройства отличаются простотой конструкции, использования, однако прежде чем приступить к работе, важно внимательно изучить требования эксплуатации, от этого во многом будет зависеть точность выполненной работы.
Наличие твердых включений в составе жидкости часто можно определить визуально, все, что требуется это обратить свое внимание на прозрачность исследуемой жидкости. Если заметна мутность, то это однозначно указывает на содержание в составе определенного процента химических элементов. А что касается солей, то их содержание в жидкости визуально определить не получится, для этого потребуется использование специального приспособления, который в ассортименте по выгодной цене предлагаются на сайте нашей компании.
Отметим, что предлагается несколько эффективных способов, которые позволяют определить наличие солей в воде в домашних условиях. Для этого нужно воду выпарить взять сухой остаток и взвесить его. Число, которое в итоге получено, будет указывать на общее содержание, растворенных в жидкости элементов. Конечно, важно учесть, что проделать такую работу сложно, более того, полученный результат будет далеким от истины.
Поэтому если вы желаете точно выяснить какой процент солей и иных растворенных веществ, имеется в воде, потребуется купить солемер. С помощью приспособления быстро и главное точно можно получить результат. Однако прежде, чем начинать исследование рекомендуется внимательно прочитать руководство по эксплуатации, уделив особое внимание принципу функционирования прибора.
Как работает солемер – принцип работы
Функционируют солемеры по относительно простой схеме – осуществляется замер, данных электрического сопротивления жидкой среды. Показатель может меняться в зависимости от концентрации растворенный в жидкости компонентов. В основу устройства закладывается зависимость электропроводимости от степени концентрации соли.
В использовании устройство также отличается простотой и удобством, что обеспечивается его относительно небольшими размерами и весом. Благодаря этому особых сложностей проверить состояние воды не составляет, и сделать это можно в любой момент, не тратя на выполнение задач много собственного времени и сил. Сегодня многие модели предлагаются со встроенным термометром, его наличие позволяет одновременно измерять температурные показатели исследуемой среды.
Показатель содержания растворенных в воде элементов оценивается в PPM, выражается количеством общего числа миллиграмм, которые растворены в одной литре жидкости. Показатель PPM указывает на качество и чистоту жидкости, чем он ниже, тем лучше.
Особенности и преимущества солемеров
Предлагаемые сегодня модели отличаются большим количеством преимуществ, наличие которых обеспечивает им популярность среди потребителей. Современные устройства для измерения растворимых веществ в воде отличаются:
Поэтому если вы желаете недорого приобрести в личное пользование солемер, обращайтесь в специализированные магазины, где предлагается продукция известных мировых брендов. Наличие такого прибора позволит регулярно отслеживать качество питьевой воды, которая поступает в дом по централизованной системе или берется из скважины или колодца.
Соленость
Существует специальная величина для измерения солености морских вод. Для ее определения используется специальный прибор. Соленость воды в море связана с рядом факторов.
При этом соли на морской поверхности распределяются неравномерно. У различных морей на планете отмечаются разные показатели солености. Они бывают как сильносолеными, так и слабосолеными.
Что это такое?
Под соленостью морской воды понимается конкретный уровень солей в ней. Это означает то, сколько их содержится в 1 литре воды. Поскольку главными компонентами соли выступают натрий и хлор, то под соленостью воды понимается концентрация этих веществ в ее 1 литре.
Как измеряется и в каких единицах?
Для измерения уровня солей используется специальная единица.
Она называется промилле. Это 1/1000 доля. Если брать во внимание процентное соотношение, то промилле составляет 1/10 часть от процента.
Соленость воды, измеряемая в промилле, означает то количество минеральных веществ, которые содержатся в одном ее литре. Обозначается данная единица значком «‰».
Для измерения применяется специальный прибор. Он называется рефрактометром. Этот прибор фиксирует значение преломления солнечного света в водной среде.
Именно по преломлению света в морской воде можно довольно точно узнать концентрацию содержащихся в ней солей. Достаточно налить несколько капель во внутреннее отверстие рефрактометра, закрыть крышкой и зафиксировать показатель, который появится на обратной стороне прибора.
Почему вода в море соленая?
Соленость водоемов объясняется круговоротом воды. Этот процесс имеет место на планете многие миллиарды лет. С морской и океанической поверхности активно испаряется влага.
Она попадает в атмосферу, после чего выпадает в виде осадков. Ее значительная часть попадает на сушу, после чего проникает в грунтовые воды под землей.
Выпавшая в виде осадков вода впитывает в себя минеральные соли, которые содержатся в земле и горных породах. После этого уже соленой она попадает в реки. Те впадают в моря, обеспечивая пополнение их солями.
Реки не являются главным источником наполнения морей солями. В речных водоемах их концентрация значительно ниже. Они пресные.
Моря становятся солеными преимущественно за счет интенсивного испарения влаги с их поверхности.
В ходе этого процесса пресная вода испаряется, а соли остаются.
Как соль распределяется по морской поверхности?
Процент солей на поверхности водоемов разный. Минералы распределены по их поверхности неравномерно. В центральных частях водоемов обычно уровень солей выше. По берегам показатель значительно падает. Это связано с впадением рек. У береговых линий они опресняют морские воды, делая их менее солеными.
В некоторых морях солевой состав разный в зависимости от стороны света, в которой расположены их берега. Это заметно на примере Балтики. В ее восточной прибрежной зоне соленость выше, чем в западной части. То же касается южных и северных берегов. У первых солей больше, чем у вторых.
От чего зависит уровень?
На солоноватость оказывают влияние следующие факторы:
Показатели в разных морях России
Самые известные моря России имеют следующую концентрацию солей:
В Каспии концентрация солей сильно отличается в области устья Волги и на юго-востоке водоема.
В первом месте она низкая (0,05‰). В юго-восточной части Каспия ее показатель почти достигает 13‰.
Чему равны наибольшие и наименьшие показатели?
На планете можно выделить следующие моря с наибольшими показателями солевого состава:
В число морей с наименьшим уровнем солей входят:
Подробнее читайте в нашей статье.
Существует ли абсолютно не соленый водоем?
Полностью пресноводных морей на планете не существует. Это обусловлено круговоротом воды, который длится миллиарды лет.
Неизменно соли и минералы попадают в крупные водоемы через реки. С их поверхности всегда происходит испарение влаги. При этом соли остаются в водоемах.
Это связано с тем, что с его поверхности продолжает активно испаряться влага. За счет испарения концентрация солей поддерживается на определенном уровне.
Морские водоемы не становятся пресными также из-за рельефа своего дна и особенностей их береговой линии. Вода стачивает горные породы на дне водоемов.
Из-за эрозии они разрушаются. В итоге в водную среду попадают минералы и соли. То же касается и береговых линий. В некоторых местах берега выстланы из скал. Вода стачивает их. Из горных пород в воду попадают соли, делая даже пресноводные водоемы солоноватыми.
Заключение
Соленость воды в морях означает концентрацию солей в ее одном литре. Показатель солей в таких водоемах измеряется при помощи рефрактометра. Уровень солей измеряется в промилле, что является 1/10 от процента. Поверхностная соленость морей неравномерна и зависит от ряда факторов.
Имеет значение географическое положение, количество впадающих рек, интенсивность испарения, наличие течений и близость к океану. Есть как сильносоленые, так и слабосоленые моря. Но абсолютно пресных не существует.
Солёность
Солёность — содержание солей в воде.
Содержание
Описание
Измеряется в «‰» («промилле») или единицах PSU (Practical Salinity Units) практической шкалы солености (Practical Salinity Scale).
Солёность в промилле это количество твёрдых веществ в граммах, растворённое в 1 кг морской воды, при условии, что все галогены заменены эквивалентным количеством хлора, все карбонаты переведены в окислы, органическое вещество сожжено.
В 1978 году введена и утверждена всем международными океанографическими организациями шкала практической солености (Practical Salinity Scale 1978, PSS-78) [1] в которой измерение солёности основано на электропроводности (кондуктометрия), а не на выпаривании воды. В 1970-х годах широкое применение в морских исследованиях получили океанографические CTD зонды, и с тех пор солёность воды измеряется в основном электрическим методом. Для поверки работы ячеек электропроводности, которые погружаются в воду используют лабораторные солемеры, такие как Guildline Autosal 8400. В свою очередь, для проверки солемеров используют стандартную морскую воду. Стандартная морская вода, рекомендованная международной организацией IAPSO для поверки солемеров, производится в Великобритании лабораторией Ocean Scientific International Limited (OSIL) из стандартной морской воды. При соблюдении всех стандартов измерения можно получить точность измерения солёности до 0,001 единицы PSU.
Шкала PSS-78 даёт числовые результаты близкие к измерениям массовых долей, и различия заметны либо когда необходимы измерения с точностью выше 0,01 PSU, либо когда солевой состав не соответствует стандартному составу океанской воды.
Средняя солёность мирового океана — 35 ‰ или PSU. Для калибровки приборов в Бискайском заливе добывается так называемая нормальная вода с солёностью близкой к 35 ‰ или PSU.
Показатель преломления воды зависит от солености, на этом основан рефрактометрический метод её измерения. Преимущества этого метода в оперативности и возможности проводить измерения в небольших (несколько капель) пробах воды.
Содержание некоторых элементов в морской воде
| Элементы | Содержание, мг/л | Элементы | Содержание, мг/л |
|---|---|---|---|
| Хлор | 19 500 | Углерод | 20 |
| Сера | 910 | Стронций | 13 |
| Натрий | 10 833 | Бор | 4.5 |
| Калий | 390 | Кремний | 0.5 |
| Магний | 1 311 | Фтор | 1.0 |
| Кальций | 412 | Рубидий | 0.2 |
| Бром | 65 | Азот | 0.1 |
Солёность по географическим объектам
Солёность океанов
Cредняя солёность Мирового океана — 35‰
Калькулятор плотности пресной и соленой воды
Плотность воды — величина, которая определяется как отношение массы жидкости к ее объему. В зависимости от состава воды ее плотность может значительно различаться.
Морская вода
Морская вода содержит в своем составе разные минералы, в том числе магний, марганец, золото, медь и даже уран. Но не только сама вода отличается таким минерализованным составом. Морские жители — это основной источник минералов для воды. Ламинарии накапливают йод, моллюски — медь, радиолярии — стронций, асцидии — ванадий, а медузы — олово, цинк и свинец. В результате разложения подводных жителей морская вода получает минералы, которые затем накапливают новые поколения ламинарий или радиолярий. Такой дикий минеральный состав делает морскую воду непригодной для питья, ведь для выведения химических элементов из организма потребуется больше воды, чем ее выпитое количество.
Соленость
Если попробовать морскую воду на вкус, то она кажется горько-соленой. На 1 литр морской воды приходится в среднем 25 грамм хлорида натрия, а горечь ей придают 3,8 г хлористого магния и 1,7 г сернокислого магния. В целом в морской воде содержится около 35 г различных солей, благодаря чему ее плотность всегда выше, чем у пресной. Соленость воды выражается в промилле. Фраза «соленость 16 ‰» эквивалентна записи «соленость 16 PSU» или «соленость 1,6%». Это означает, что в одном литре жидкости содержится 16 грамм солей.
Средняя соленость морских вод колеблется от 7 PSU для Балтийского моря до 40 PSU для Красного моря. Мертвое море стоит особняком, так как его соленость зашкаливает и составляет в среднем 265 PSU. Благодаря высокому содержанию солей воды Мертвого моря характеризуются плотностью на уровне 1,3 кг/м³.
Плотность
В целом литр морской воды содержит 2 столовые ложки солей. Благодаря этому плотность такой жидкости всегда больше пресной и в среднем составляет 1,025 грамм на кубический сантиметр. На плотность воды влияет не только состав, но и температура. При охлаждении морская вода сжимается, и ее плотность увеличивается.
Изменчивая плотность воды оказывает большое влияние не только на подводную жизнь, но и на морские перевозки. При переходе кораблей из океанических вод в пресные реки или переходе из тропических вод в холодные воды Атлантики, осадка судна может изменяться до 30 см, что является большой проблемой для судов, заходящих в порт. На современных грузовых судах на корпусе выполняются отметки осадки судна, которая зависит от температуры и солености воды. При прочих равных такие отметки позволяют легко определить, насколько изменилась плотность морской воды.
Пресная вода
В отличие от морской воды, пресная в своем составе практически не имеет примесей, и содержание солей в такой жидкости не превышает 0,1%. Пресная вода занимает всего 3% от общего объема воды на планете и содержится в ледниках, айсбергах, реках, подземных водах, пресных озерах и даже облаках. В целом подавляющая часть пресной воды существует на Земле в виде льда.
Интересно, что пресные айсберги курсируют по соленому океану, и возникает вопрос, как они туда попадают? Все дело в том, что морская вода испаряется, при этом теряя все соли и преснея, и скапливается в виде облаков. После этого пресная вода выпадает в виде осадков, а снег уплотняется под собственным весом и образует ледник. Айсберги — не что иное, как отколовшиеся куски ледника. Более интересно то, что когда морская вода замерзает, а это происходит при температуре минус 2 градуса, то в ней образуются тонкие ледяные кристаллы, не содержащие соль. Если выбрать эти кристаллы из океанской воды и растопить, то можно получить чистую пресную воду.
Плотность пресной воды
Плотность пресной воды зависит только от температуры. При нуле градусов по Цельсию плотность пресного льда составляет 999,8000 кг/м3, а при 100 градусов плотность пара снижается до 958,4000 кг/м3. Это табличные значения, полученные в идеальных условиях. Для определения плотности речных или озерных вод, ученые используют стандарты IPTS-68 и ITS-90. Шкала температур ITS-90 пришла на смену IPTS-68 в 1990 году в связи с пересчетом ключевых точек замерзания пресных вод. Плотность пресной воды по разным стандартам легко выражается одна через другую по формуле:
IPTS-68 = 1,00024 × ITS-90
Разница небольшая, но именно ITS-90 используется в современных гидрологических расчетах.
Калькулятор плотности воды
Наша программа позволяет определить плотность пресной воды в зависимости от ее температуры тремя способами:
Температуру в калькуляторе вы можете задать в Кельвинах, Цельсиях или градусах Фаренгейта.
Плотность соленой воды зависит и от температуры, и от ее солености, которая в нашем калькуляторе указывается в PSU (Practical Salinity Units), что идентично понятию промилле. Рассмотрим пример.
Вычисление плотности при помощи калькулятора
Давайте вычислим плотность питьевой дистиллированной воды при комнатной температуре 20 градусов по шкале Цельсия. Для определения плотности требуется выбрать шкалу температуры и метод вычисления. Используем все три метода и получим:
Как видите, различия минимальны, но при точных расчетах неверный выбор значения может привести к ошибкам.
Теперь подсчитаем плотность воды Красного моря, соленость которого составляет 40 PSU при температуре 30 градусов Цельсия. Введите эти данные в соответствующие ячейки и вычислите результат: 1 028,5825 кг/м3.
Заключение
Плотность воды — важный параметр, который используется в химии, физике, гидрологии и мореплавании. Используйте наш калькулятор для быстрого вычисления плотности воды в зависимости от ее температуры и солености.