Солёность

Солёность — содержание солей в воде. Выражается в «‰» (промилле) или в ПЕС (практические единицы солёности)^[1], PSU (англ. Practical Salinity Units) практической шкалы солёности (англ. 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 оксиды, органическое вещество сожжено.

В 1978 году введена и утверждена всеми международными океанографическими организациями шкала практической солёности (Practical Salinity Scale 1978, PSS-78)^[2], 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. В свою очередь, для поверки 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 натуральной морской воды. При соблюдении всех стандартов измерения можно получить точность измерения солёности до 0,001 ПЕС.

Шкала практической солёности PSS-78 основана на сравнении электропроводности исследуемой пробы воды с электропроводностью раствора хлорида калия, содержащего 32,4356 грамма KCl в 1 кг раствора. Измерения проводят при температуре растворов 15 °C и давлении 1 атм (стандартные условия по ISO 13443). Солёность рассчитывается из отношения электропроводности пробы и стандартного раствора по эмпирической формуле:

${\displaystyle S=a_{0}+a_{1}K_{15}^{1/2}+a_{2}K_{15}+a_{3}K_{15}^{3/2}+a_{4}K_{15}^{2}+a_{5}K_{15}^{5/2},}$ (ПЕС)

где ${\displaystyle a_{0}=0{,}008;\;a_{1}=-0{,}1692;\;a_{2}=25{,}3851;\;a_{3}=14{,}0941;\;a_{4}=-7{,}0261;\;a_{5}=2{,}7081;\;\sum a_{i}=35;}$

${\displaystyle K_{15}}$ — относительная электропроводность (отношение электропроводности измеряемой морской воды к электропроводности 32,4356 ‰ раствора хлорида калия) при стандартных условиях.

Шкала PSS-78 даёт числовые результаты, близкие к измерениям массовых долей, и различия заметны либо когда необходимы измерения с точностью выше 0,01 ПЕС, либо когда солевой состав не соответствует стандартному составу океанской воды.

Средняя солёность Мирового океана — 35 ‰ или 35 ПЕС.^[2] Для калибровки приборов в Бискайском заливе добывается так называемая нормальная вода с солёностью, близкой к 35 ‰ или 35 ПЕС.

В 2010 году был введен новый стандарт свойств морской воды, названный термодинамическим уравнением морской воды 2010 (TEOS-10), в котором абсолютная солёность выступает заменой практической солености, а консервативная температура — заменой потенциальной температуры.^[3] Стандарт TEOS-10 включает новую шкалу, называемую эталонной шкалой солёности состава. Абсолютная солёность по этой шкале выражается в виде массовой доли в граммах на килограмм раствора, а практическая солёность безразмерна. Солёность по этой шкале определяется путем объединения измерений электропроводности с другой информацией, которая может объяснить региональные изменения в составе морской воды. Их также можно определить путем прямого измерения плотности.

Показатель преломления воды зависит от солёности, на этом основан рефрактометрический метод её измерения. Преимущества этого метода в оперативности и возможности проводить измерения в небольших (несколько капель) пробах воды.