海水pH值

天然海水的PH值經常穩定在 7．9—8．4之間

未受污染的海水pH值在8.0~8.3之間，也就是說，天然的海洋有點偏鹼

太平洋海域平均PH值是7.889—8.268

海水的pH值

海水的pH值約為8.1，其值變化很小，因此有利於海洋生物的生長；海水的弱鹼性有利於海洋生物利用 CaCO3組成介殼；海水的 CO2含量足以滿足海洋生物光合作用的需要，因此海洋成為生命的搖籃。

一般氣體在海水中的溶解量與其在大氣中的分壓成正比，但CO2是個例外。CO2與水有反應，因此提高了它在海水中的濃度。CO2在生物過程中起重要作用，藻類光合作用消耗CO2，產生有機物和氧氣。因此，大部分地區的海水表層是不飽和的，深層水由於下沉有機物的分解含有較多的CO2。赤道海域環流和美洲大陸西岸上升流把CO2帶入表層水。

海水從大氣中吸收CO2的能力很大，而且最初它所能吸收的CO2是現今的幾倍。要準確估計海水吸收CO2的能力是較為困難的，因為整個體系處於動態之中。CO2與水生成碳酸，碳酸離解得到碳酸氫根和碳酸根，這是海水中溶解碳的主要化學形式。CO2濃度隨深度增加，因為藻類光合作用消耗CO2而在呼吸中放出CO2，另一個原因是CO2的溶解度隨壓力增加而增加。

天然的碳有三種同位素：12C，13C和14C。其中C是放射性同位素。大氣中的C有兩種來源，一是宇宙射線與大氣中的N2發生核反應產生的；另一種是由於核爆炸產生的。C進入海洋后，隨著海水的運動減低濃度，因此可以用來研究CO2的氣體交換速率和水團的年齡等。

海水中的二氧化碳含量約為2.2mmol/kg。CO2的各種形式隨pH的變化而變化。海水的pH值等於8.1，以HCO3形式為主；其次是CO3；而CO2+H2 CO3含量很低。在CO2+H2 CO3中則是以溶解CO2為主，H2 CO3更少。常常把CO2+H2 CO3稱為“遊離CO2”，寫為CCO2（T）。

海水pH值是測量海水酸鹼度的一種標誌。海水由於弱酸性陰離子的水解作用而呈弱鹼性。海水pH變化不大，一般在在8.0～8.5之間，表層海水通常穩定在8.l±0.2左右，中、深層海水一般在7.8～7.5之間變動。

1909年Sorensen首次提出了pH標度，定義為

pHs=-log CH+

這裡是使用H+的濃度標度的，在1924年離子活度概念提出后，他又提出一個用活度標度的定義：

pHa=-loga H+

這兩種標度之間差一個常數，25°C時，pHa=pHs+0.027。

但是，實際上單獨離子的活度無法測定，為了得到一個確定的值，需要確定一個實用標準，即根據現有的pH標準液（pHs）對比未知溶液的pH

pH= pHs +（E-Es）F/2.303RT

這裡的pHs標準一般採用0.05mol/dm苯二甲酸氫鉀的水溶液在25°C時pH值，即4.00。

大洋水的pH變化主要是由CO2的增加或減少引起的。

海水的pH一般在7.5～8.2的範圍變化，主要取決於二氧化碳的平衡。在溫度、壓力、鹽度一定的情況下，海水的pH主要取決於H2CO3各種離解形式的比值。海水緩衝能力最大的時候pH應當等於碳酸第一、第二級離解常數。反過來，當海水pH值測定后也可以推算出碳酸的濃度。當鹽度和總CO2一定時，由於碳酸第一、第二級離解常數隨溫度、壓力變化，所以海水的pH值也隨之變化。計算出不同溫度、壓力下的碳酸第一、第二級離解常數值，就可以計算出pH。在實驗室測定海水的pH時，如果溫度、壓力與現場海水不同，則需要進行校正。

溫度校正可用下式

pHt1(現場)=pHt1(測定)+0.0113(t2－t1)

由於深度改變引起的壓力校正可以通過查表得到。

測海水pH值的意義

海水pH值是研究二氧化碳體系時易於直接測定的最重要的物理量之一。

1、根據所測的pH值，結合其他一些可測的物量參量，即可計算海水二氧化碳體系中各分量的含量；從而得到不同海區不同水層中二氧化碳平衡體系比較明確的圖象，以避免一一直接測定這些分量；

2、藉助於pH值的分佈，有助於認識各種海洋動植物的生活環境，進而掌握海洋動植物的生長繁殖規律；

3、海水的pH值也直接影響到海洋中各種元素的存在形態及其反應過程。

總之，海水pH是海洋化學研究的重要參數之—，測定海水pH值對研究開發利用海洋資源具有十分重要的意義。

測定步驟

一、pH值的校準

1、打開儀器連通電源，電極插頭與儀器電極插座連接，預熱30分鐘。

2、將儀器選擇開關撥至pH檔

3、將溫度調至當前溫度（25℃）

4、用蒸餾水沖洗電極，並使用潔凈濾紙吸干水分

5、將電極浸入pH=6.864的標準緩衝溶液瓶，將斜率旋鈕置100%處(順時針旋到底)，搖動瓶子，待平衡后調定位旋鈕至顯示6.86

6、取出電極，用蒸餾水沖洗電極，並使用潔凈濾紙吸干水分

7、將電極浸入pH=4.003的標準緩衝溶液瓶，搖動瓶子，待平衡后調斜率旋鈕，至顯示4.00，保持斜率、定位旋鈕不動

8、核准，再次浸入pH=6.864的標準緩衝溶液瓶，看讀數是否一致，若不一致，重複定位和調斜率步驟

9、取出電極並用蒸餾水洗乾淨，並用潔凈濾紙吸干水分，放入保護液中或直接測定樣品

二、水樣pH的測量：

1、調準后，取出電極用蒸餾水洗凈，並用潔凈濾紙吸干水分

2、將電極侵入待測溶液，搖動瓶子，待平衡后，可從顯示器讀出樣品的pH值

3、測量完畢后，取出電極並用蒸餾水洗乾淨，並用潔凈濾紙吸干水分，放入保護液中

計算： ，r：溫度校正係數；t'w：測定時的溫度℃；tw：現場溫度℃；β：壓力校正係數；d：深度m。

海水pH值與溫度的關係

海水pH值隨溫度升高而略有降低，這是海水中弱酸的電離常數隨溫度升高而增大的結果，因此，如果實際測定海水pH值時的水溫與現場溫度不同，就需進行校正。

海水pH值與壓力的關係

海水靜壓增大，海水的pH值降低，這是由於碳酸的離解度隨深度而增大，壓力對pH值的影響可按Culberson等(1968)提出的校正式進行校正。

海水pH值與鹽度的關係

海水鹽度的增加，離子強度增大，海水中碳酸的電離度就降低。從而氫離子的活度係數及活度均減少，即海水的pH值增加。

夏季：白天表層海水光照時間長，浮游植物光合作用強度大於生物呼吸及有機質氧化分解強度，結果海水中出現CO2的凈消耗，pH值逐漸上升；午後3—4小時內，pH值幾乎達到最大值；晚間，光合作用停止，但呼吸作用和有機質降解作用照常進行，產生的CO2逐漸積累，海水pH值逐漸下降。

冬季：由於水溫低，生物的光合作用與有機質的分解速率均下降，pH值的晝夜變化幅度比夏季小。