海水中の塩分

海洋を 地球物理のたちばであつかうときは、海水をつぎの2成分の混合物として近似してしまうことが多い。 (地球化学のたちばであつかうときは、もっとたくさんの成分を区別してあつかう。)

• 水
• 塩物質 [しお-ぶっしつ] (塩化物イオン [Cl^-]、ナトリウムイオン [Na⁺]その他の一定比率の混合物)

(「塩物質」は、単に「塩」と言われることが多いのだが、 「塩」(しお)は塩化ナトリウムだけをさすこともあり、 「塩」(えん)はここでさすものとちがうので、この表現を採用しておく。)

海水の水以外の主要成分は、いずれもイオンの形で水にとけている。 イオンの相互比率は場所による違いが少ない。 そこで、海水を、水と塩物質との2成分からなるとみなす。 「塩分」という量は、海水の質量のうちの塩物質の質量の割合を、 g/kg、あるいは(同じことだが)千分率(パーミル、‰)で表わしたものである。

【海洋学では、1978年から、厳密にはこれと同じでない「実用塩分」という量を 標準としてきたが、2010年からふたたび質量千分率を基本とした定義を使っている (河野 2010 参照)。ただし「塩分濃度」ではなく「塩分」と言う。】

• (用語補足) 海洋の塩分は塩分濃度か

塩物質を構成する各イオンは、それぞれ違った速度で、 川からの流入で供給され、海底への堆積で失われていくが、 出入りはほぼつりあっており、 海全体の量の変化は百万年の時間スケールのゆっくりしたものだと考えられている。

1年くらいの時間スケールでの塩分の変化は、 塩物質の出入りではなく、水の質量の出入りによって起こると考えてよい。 海面に降水が達すれば水の質量がふえる。 海面から大気に水が蒸発して出て行けば水の質量が減る。 (それとともに液体から気体への相変化も起こる。) 川から海に水が流入すれば水の質量がふえる。

このほか、海洋中の液体・固体間の相変化に伴って、塩分の不均一ができる。 海氷は海水が凍ったものであり塩物質を含んでいるが、 その塩分は海水の塩分より小さめになる(塩物質は氷にはいりにくい)。 そこで、海氷ができる際には、まわりの海水の塩分が高くなる。 逆に、海氷がとける際には、そのまわりの海水の塩分が低くなる。

表: 塩分の値を35.165 g/kgとした場合の海水中の主要成分の濃度。単位はg/kg。

IOCほか(2010)のreference composition。 河野 (2010)の表1-1の「KCl-normalized」の列の数値を、便宜上、小数点下3桁で四捨五入した。

文献

• IOC, SCOR and IAPSO, 2010: The international thermodynamic equation of seawater 2010: Calculation and use of thermodynamic properties. Intergovernmental Oceanographic Commission, Manuals and Guides No. 56, UNESCO, 196 pp. (PDF文書 http://unesdoc.unesco.org/images/0018/001881/188170e.pdf )
• 河野 健 (かわの たけし), 2010: 新しい海水の状態方程式と新しい塩分(Reference Composition Salinity)の定義について。 海の研究 (日本海洋学会), 19(2), 127 - 137. http://kaiyo-gakkai.jp/jos/uminokenkyu/vol19/19-2/19-2-kawano.pdf