L ỜI GIỚI THIỆ Ụ
2.1.3Quy luật cơ bản của Hoá học biển
Nghiên cứu cân bằng động lực của đại dương, so sánh trữ lượng muối của đại dương với các nguồn cung cấp nó, thấy rằng tỷ lệ nồng độ
giữa các ion của hợp phần hoá học cơ bản có sự bất biến theo cả không gian và thời gian. Sự đồng nhất theo không gian của các tỷ lệ này được tạo ra do nước đại dương có sự trao đổi rộng rãi, thường xuyên giữa các vùng, sự ổn định theo thời gian có nguyên nhân do khối lượng nước đại dương (1,37.109 km3) và do đó khối lượng muối của nó (49.101 5 tấn) cực lớn so với các đặc trưng tương ứng của dòng từ lục địa đổ ra biển (khối lượng nước 35,5.103 km3/năm, khối lượng muối 2,526.109 tấn/năm).
Đặc điểm nêu trên được Marxét phát hiện vào năm 1819 bằng việc phân tích nhiều mẫu nước biển lấy ở các vùng biển khác nhau trên thế giớị Gần 50 năm sau, Maori cũng xác nhận phát hiện của Marxét và ông còn cho rằng hiện tượng trên đúng với cả hợp phần chính của khí quyển là các khí N2, O2, CO2. Kết quả nghiên cứu nổi tiếng của Đitmar từ 1873 đến 1876 bằng việc phân tích 77 mẫu nước lấy ở các độ sâu khác nhau của các đại dương đã thừa nhận Marxét. Phát hiện của Marxét được Đitmar tổng kết và diễn đạt như sau: "Trong nước đại dương xa bờ, tỷ lệ giữa nồng độ của các ion chính luôn không đổi, không phụ thuộc vào nồng độ tuyệt đối của chúng". Kết luận này là quy luật cơ bản của Hoá học biển.
Cho đến nay, quy luật Đitmar vẫn được áp dụng để tính tổng nồng độ các ion chính hoặc nồng độ của một ion chính bất kỳ khi biết nồng độ của chỉ 1 ion chính nào đó. Tiện lợi nhất là dùng độ Clo (tổng lượng các halogen) làm cơ sở vì ion Cl- có trong nước biển với nồng độ lớn nhất nên xác định nó bằng các phương pháp hoá học thông thường dễ đạt được độ chính xác caọ Tỷ lệ nồng độ của các ion chính với độ Clo đã được cho sẵn trong bảng 2.1, chỉ cần xác định chính xác độ Clo của mẫu nước, ta sẽ tính được tổng nồng độ các ion chính hoặc nồng độ của bất kỳ ion chính nàọ
Quy luật Đitmar có những hạn chế sau đây:
Trong số 11 ion chính, tỷ lệ nồng độ của các ion thuộc nhóm cácbonat so với độ Clo (Cl%o) có độ ổn định không caọ Nguyên nhân do hợp phần cácbonat có tham gia vào cả ba mối tương tác: thuỷ quyển-khí quyển, thuỷ quyển-thạch quyển và thuỷ quyển-sinh quyển. Cụ thể, nếu nồng độ các ion chính được tính bằng đương lượng gam trong 1 lít nước
biển thì tỷ lệ của [HCO3-+CO3- 2] so với độ Clo ở Thái Bình Dương có giá trị bằng 0,122, khác chút ít so với ở Đại Tây Dương (0,120) và Ấn Độ Dương (0,121). Nếu nồng độ tính bằng g/kg thì tỷ lệ trung bình của [HCO3-+CO3- 2] so với độ Clo trong nước đại dương thế giới là 0,00736 (bảng 2.1).
Ở các khu vực biển gần bờ nơi chịu ảnh hưởng của nước lục địa và ở các biển kín hoặc nửa kín, các vũng, vịnh kém trao đổi nước với biển khơi, quy luật trên không còn chính xác. Nguyên nhân do tương quan giữa nồng độ các ion chính của nước trong lục địa và nước biển khác nhaụ
Mặc dù tỷ lệ nồng độ các ion chính của nước biển được coi là ổn định, song tính “ổn định” này còn phụ thuộc khá nhiều vào độ chính xác của các phương pháp phân tích hoá học xác định nồng độ chất tan trong nước biển. Thực tế, sai số của các phương pháp phân tích hiện nay còn lớn hơn sai lệch có thể có của các tỷ lệ nàỵ Ví dụ, giá trị sai số cho phép khi phân tích độ muối là ±0,02%o còn lớn hơn cả sai khác của tỷ lệ nồng độ các ion cácbonat so với độ Clo (0,002) ở các đại dương như đã nêu trên.