三、海水为什么是咸的

为什么江河里的水是淡的，而海水和一部分高山湖泊里的水却变成了咸水呢?前面我们已经说过，地球表层的水在不停地运动着，称谓自然界的水的循环。水的循环是从地球表面的水体在太阳的照射下蒸发和植物蒸腾变成水蒸气开始的。水蒸气上升到天空凝成云，在大气环流一–风的推动下，在空中随气流运行，其中的-部分在适当的条件下变成雨或雪，以降水形式降落到地面或水面上。这些降落下来的水分,一部分渗人地下，成为土壤水或地下水(其中-部分丈直接从地面蒸发回到大气中) ;另一部分经植物吸收后，再经枝叶蒸腾进入大气层，其余部分顺着地表径流汇入江河、湖拍,最后千里迢迢流入大海。千百年来地球王这种水的转化、输送和交换过程都循环往复，永不止息， 如图1 – 1所示，

据估计,大气中的总含水量为140000亿立方米,而地球的年降水总量为5 20000亿立方米，大气中的水蒸气每年可以跟降水交换37次,这等于说大气中的水蒸气每10天左右可以轮换一次。全球的河流总储水量约13000亿立方米，而河流的年径流量为374000亿立方米，也就是说全球的河水每年可以被大气降水更换30次左右，或者说河水平均12天可以轮换一次。

根据全球的平均估算，每年从海洋蒸发到空气中的水蒸气总量为4479000亿立方米，总降水量4 105000亿立方米,总降水量比蒸发量少了374000亿立方米。这个缺额和全球的地表径流正好相等。所以从全球来看，水的总量没有多大变化。海洋的总水量是132亿亿立方米，假使没有地表径流的补充,3.5万年后海水将会千涸。

表1-2详细估算了全球地表水的年循环情况

下面让我们看-看在循环过程中,水质的变化情况。在降水过程中，水首先和大气接触，这时大气中的尘埃等物质，就会进入雨水中。因各地区的环境条件不同，大气中的化学成分也有变化,使降水的质量受到一定程度的影响。例如在海洋上空的降水质量要比城市上空的降水好得多，若大气受到污染，含有较多二氧化硫和氮氧化物的气体会使降水变成偏酸性。大量尘埃进入大气降水后，水里的钙、镁、铁、铝等无机化合物将会增多。但就比较而言，在各种自然，水体中，大气降水还是洁净的。

当雨、雪降落到地面以后，除一小部分蒸发外,其余部分通过地面或地下汇集到河流，这种汇水过程叫径流。在形成径流过程中，地球表层的土壤和岩石中的各种成分被溶解进来，使水体中的各种化合物成倍甚至成十倍地增加。土壤和岩石的化学组成直接影响到天然水体中所含杂质的成分，所以，河流、湖泊水中所包含的杂质往往都具有明显的地区性特点和地带性规律。例如，自北极向赤道苔原地带的河水中含有有机质、重碳酸盐和二氧化硅。苔原带向南为森林带，这一带的河水以重碳酸盐占优势。在北半球干旱的荒漠地区,河水中含有氯化钠和硫酸钠3在北半球南部和临近赤道的热带和亚热带地区,河水的成分含有有机质,以二氧化硅和重碳酸盐占优势。虽然河水中杂质的成分有较大差别，其主要成分都是:钙、镁、钠、铁、锰、硅、铝、磷等的盐类，还有氧和二氧化碳等气体。在天然水的流动过程中，原来溶解在水中的一部分化合物同水里的二氧化碳和氧发生了化学反应，生成了沉淀物被保留下来。经过了很多很多年以后，日积月累就形成了沉积矿藏。如我们今天开采的石灰岩矿，就是水中的碳酸钙沉积而成的。而水中的绝大部分无机盐和有机质，则随着滔滔江河日夜不停地流进了海洋。

俗话说，条条江河归大海。地球上97%的水都储藏在海祥里，水循环使降水不断冲刷地面，然后又汇集到一起，使江河产生不断更新的径流。径流又夹带着地面的化学成分流向海洋，这样的循环永无终止。水循环的结果是河川水体得到不断更新。所以在未受环境污染情况下，河水的化学成分比较稳定，其含量相对而言也较低。湖泊水体的径流更新比河流迟缓，所以在同一地区的湖泊水体中的化学成分其含量一般而言总是比河水高。海洋是水循环的归宿，尽管它硕大无比，但因为海水得不到像河川径流那样的更新，经过了漫长的地质年代以后，大量的可溶盐就在海水中慢慢地富集起来。在海水的可溶盐中，含量最多的是氯化钠(食盐)和氯化镁，所以未经淡化过的海水，其味既咸又苦就不足为奇了。

除河川径流外，海水中的可溶盐的另-个来源是海底火山喷发。海底火山唢发能把地球内部的成分不断溶解到海水中来，特别是使海水中的氯离子(C1~) 、硫酸盐(SOs”).和重碳酸盐(HCOg~)大量增加。海水中究竞含有些什么东西呢?海洋学家告诉我们,海水中几乎含有地球上的全部元素。其中含量大的元素有8种，微量元素45种。1 立方公里海水中含有6.1吨黄金,这是一个给人印象很深的数字。如果海洋里的黄金都提取出来,可供全世界每个人制造- -辆黄金马车。但是1立方公里的海水有1.1X10*吨重，也就是说在100立方米的海水中,仅能提出6克黄金,如此微小的含量，至今还没有什么有利可图的方法来提取它。

尽管提取黄金是得不偿失的，但化学家们仍然对海水中包含的大量可溶性矿物资源抱有很大兴趣。表1-8是每立方公里海水中包含的可溶盐类的近似值。从表中，我们可以看出，海洋是个聚宝盆，随着科学技术的不断进步，它可以为人类世界提供一定的宝藏。

从海水中可得到的最丰富的盐类是氯化钠，也就是食盐。我们的祖先早在公元前1000年就开始用蒸发海水来制取食盐了。在1立方公里海水中所制取的食盐，就足够全世界人口用几年。化学家们估计，假如把海里的食盐全部蒸出来，可得干盐4亿亿吨，把它平铺在地球表面上,足可以使地球表面糊上一层30米厚的盐层。另外，今天我们还可以从盐水井或盐矿里提取出井盐来。其实这种盐的来源还是海洋一-那是好几百万年以前，海水蒸发后所留下来的。

有不少高原湖泊(绝大部分属于内流湖)，由于大高原及边缘山脉的不断抬升，高原内部的气候越来越干燥，内流湖的湖水由于没有径流交换，湖面日趋缩小，湖水中含盐量亦随之增加，最后使得这些湖泊大都成了咸水湖或结晶的盐湖。由于与海水的形成同样的原理，这些湖水中也含有丰富的食盐，以及硼、钾、镁、锂等可溶盐成分。

有人担心，海水中的盐分含量会不会也象日益干涸的盐湖那样越来越浓呢?海洋学家告诉我们，这是不会的。科学家们的大量研究证实，这在20亿年前，海洋就形成了像今天那样的水体，而且至今一直基本保持不变。这是因为海洋的水循环(包括海上内循环和海陆间循环)是稳定的，就是说每年从海洋蒸发的水分基本上相当于降水量加上河川径流的入海里。但是当我们仔细算一-算溉会发现，每年从河川径流和海底火山喷发带人海洋的可溶盐总量与海水的支出量(指化学沉积作用沉人海底的沉淀物量和向大气中挥发的氧、氢，二氧化碳及少量挥发性盐类)是不平衡的。那么为什么海水成分始终还能保持基本不变呢?环境科学家们认为这要归功于海洋生物的调节作用。海洋生物从海水中摄取了大量无机盐和有机物质,通过生态循环，使海水中盐类从收支不平衡变成基本平衡。也就是说,是由于海洋生态保持长时期的良性循环,保证了海水水质的长时期稳定。从这个观点出发,环境生态学家们认为，假如今后由于环境污染而造成大量海洋生物死亡的话，海祥生态的良性循环就会失去平衡,这样,后果就很难设想了。