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    海洋在鉛直方向上可大致劃分為混合充分的表層和因密度成層而在鉛直方向混合很少的深層。從某一個(gè)水分子進(jìn)入某層到該水分子再?gòu)倪@層移出所需要的平均時(shí)間叫做海水在該層里的平均停留時(shí)間。此外把某個(gè)水分子從表層移到深層中所經(jīng)過(guò)的時(shí)間叫做海水的年齡。
    海水的年齡如何確定？測(cè)定海水中放射性碳是其方法之一。放射性¹⁴C是半衰期為5730年的β放射體，在高層大氣中，由氮原子和宇宙線中次級(jí)中子的核反應(yīng)（¹⁴N（n·p）·¹⁴C）產(chǎn)生的。在大氣中立刻就生成¹⁴CO₂。¹⁴C／¹²C之比是1．24×10^-12。它的放射性相當(dāng)于15dpm*／克碳。在海水中存在H₂CO₃，HCO^-₃，CO^2-₂等所謂無(wú)機(jī)碳酸物質(zhì)。在海的表層，這些碳酸物質(zhì)和大氣中的CO₂保持溶解平衡，該CO₂要是以后沉到深層的話，則可由測(cè)定¹⁴C的量來(lái)求出該海水的年齡。但是，實(shí)際上深層水并不是封閉體系，既有和表層水的交換，又有碳酸鈣的溶解。碳酸物質(zhì)以及¹⁴C的濃度在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定狀態(tài)。因此由¹⁴C測(cè)定的海水年齡不過(guò)是表觀年齡。至于表層水，因大氣和海洋間CO₂交換緩慢，又因和深層水交換緩慢，所以¹⁴C／¹²C比值常常比其在大氣中的比值低很多。
    在表2．22里把表層水中¹⁴C的濃度和標(biāo)準(zhǔn)物物質(zhì)（十九世紀(jì)末時(shí)的木材）中¹⁴C的放射性的差異用△¹⁴C‰表示。由表2．22可知，表面海水的表觀年齡竟達(dá)500年之多，尤其在南極海竟達(dá)1200年之巨。

表2．22  表層水中¹⁴C測(cè)定結(jié)果（據(jù)Broecker，1963）

    在表2．23中，把深層水中¹⁴C的濃度用△¹⁴C‰來(lái)表示。在該表中海水的表觀年齡，是把該海域深層的△¹⁴C減去表層的△¹⁴C來(lái)計(jì)算的。但是，即使在同一觀測(cè)站，因表層和深層水之間沒(méi)有直接關(guān)系，所以這樣的計(jì)算方法并不正確，而應(yīng)該從了解深層水的流動(dòng)著手，從深層水的△¹⁴C真正源泉水的△¹⁴C，來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

表2．23  深層水中¹⁴C測(cè)定結(jié)果（據(jù)Broecker，1963）

    布勒克爾 （Broecker）等把海洋劃分為表層和深層，并在水平方向上也都劃分為若干區(qū)，求得它們之間¹⁴C交換的速度，得出結(jié)論是太平洋深層水的平均停留時(shí)間為800年以上，而大西洋深層水為500年以上。
    此外，三宅、猿橋等從人工放射射性物質(zhì)的鉛直分布或營(yíng)養(yǎng)鹽的循環(huán)，提出這樣的看法：海水的循環(huán)和混合較上述時(shí)間要快得多。依據(jù)三宅等見(jiàn)解。太平洋深層水的平均停停留時(shí)間為250年左右，而在大西洋為120年。為什么用¹⁴C測(cè)得的深層水平均停留時(shí)間和用其它方法求得的平均停留時(shí)間相差如此懸殊？關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，三宅、猿橋等解釋如下：
    ¹⁴C的衰變常數(shù)是1．26×10^-4／年，據(jù)此，海洋中每年衰變的¹⁴C的量為1．46×10^-11克／米²·年。另一方面，因生物的初級(jí)生產(chǎn)而遷移的¹⁴C的量平均每年是1×10^-10克／米²·年，大氣-海洋間¹⁴C的交換是2×10^-10克／米²·年?？梢?jiàn)有機(jī)物的生產(chǎn)和分解以及大氣一海洋間交換速度都比¹⁴C放射性衰變速度大一個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)此，三宅和猿橋認(rèn)為，造成上述計(jì)算海水平均停留時(shí)間相差懸殊的原因，可能是海水中¹⁴C對(duì)¹²C的放射性比，并不僅僅取決于放射性衰變，因此，這基于放射性衰變而求得的年齡，就會(huì)較由其它方法所求數(shù)據(jù)有較大差異。關(guān)于這一點(diǎn)想在后文再稍作詳細(xì)的說(shuō)明但海水的年齡可能也在影響著海水的密度。 

*  dpm為 disintegration per minute之略（每分鐘的蛻變數(shù)）。