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海水裏面的鹽分為什麽沒有隨著河流滲透到內陸?

2018-06-24科學

謝邀!

題主的問題非常好,這是問題涉及到目前需要研究解決的科學問題,並且具有一定的套用價值。下面我盡量用比較容易理解的方式來回答該問題。

一般來說河口地區分為三個部份:海洋(Ocean或Sea),河口灣(河口,Estuary),河流(River)。其中如果以鹽度(Salinity)來區分是:海水(Salt),沖淡水(鹹水,鹽水,Brackish),淡水(Fresh)。

河口灣鹽度混合狀態分為三種:a)高度分層型,b)部份混合類別,c)充分混合型,分別對應下圖a) b) c)。這三種類別主要是由於山潮比(即徑流/潮汐的比值)不同導致的,當徑流相對於潮汐比較強,河口地區表現的特征是高度分層的,即a);當徑流相對於潮汐比較弱,河口地區表現的特征是充分混合的,即c)。

a)高度分層型,b)部份混合類別,c)充分混合型

在枯季,如降雨較少、蒸發較大的時節,上遊來水量較少,往往就會發生鹹潮上溯(鹽水入侵),影響居民的生活用水、工業用水等。根據【生活飲用水源水質標準】(CJ3020-93),氯化物含量應小於250mg/L,如果超過這個值就不能滿足供水的水質標準。也就是說,題主提問的情況是有發生的,在中國以珠江口,長江口地區比較典型。而這個現象的原因是否是題主提問的「滲透」呢?我們再來進一步分析一下。

首先考證一下什麽叫做滲透,滲透一般是化學術語,是水分子經半透膜擴散的現象,它由高水分子區域(即低濃度溶液)滲入低水分子區域(即高濃度溶液),直到半透膜兩邊水分子達到動態平衡。半透膜如植物細胞的原生質膜、液泡膜等。顯然,在河口灣地區海水和淡水之間其實是不存在這個化學意義上的半透膜的,也不能稱之為滲透。那是什麽原因導致了鹹潮上溯(鹽水入侵)呢?

從能量角度看,在河口灣地區最重要的兩個影響鹽度混合過程的能量來源分別是:1由於海水和淡水密度(鹽度)差異引起的勢能差;2海洋潮汐的動能和勢能。這兩種能量導致混合的機制也有多種。因為世界上的河口形態各不相同,同一河口不同季節流量的變化,潮汐的周期性變化,氣象等要素以及人類活動的影響等等,導致了各個河口灣地區鹽度的混合和分層特性也不一樣,影響鹽度混合作用機理也不盡相同。如何減少鹹潮上溯(鹽水入侵)引發的災害也是一個值得持續研究的問題。

關於海洋潮汐的相關內容可以看我的另一個回答,這裏就不詳細介紹了。