海水為什麼是鹹的？
― 把鹽運來的，竟是本來不該是鹹的河川
在海邊游泳時，不小心喝到海水而被那股鹹味嚇到的經驗，相信很多人都有過。但如果舀一口流入海裡的河水嚐嚐看，卻一點也不鹹。不管有多少不鹹的水流進去，海水依然是鹹的。這個看似矛盾的現象，正是解開謎題的關鍵。
夏日的海邊。你在浪花邊跌了一跤，不小心喝了一大口海水。嘴裡鹹了好一陣子，連沙子都磨牙。
當天回家的路上，你在山間的溪流邊停下，把手浸進水裡。水冰涼、清澈，理所當然地，一點也不鹹。
那條溪流，正一路朝海流去。不鹹的水每天不斷注入海中，海水卻不會因此變淡。這是為什麼呢？
原因大致只有兩個
河水中其實也含有從岩石溶出的極少量成分。雖然稀薄到舌頭感覺不出來，但這樣的水已經注入了數億年之久。
從海面蒸發的是水，溶解在其中的成分則被留了下來。水能回到天空，鹽卻回不去。因此鹽分會不斷留在海裡。
換句話說，海就像是一個「稀薄鹽水不斷流入、只有純水離開」的容器。這樣的進出若持續得夠久，裡面的濃度就會一點一點提高。接下來依序說明。
1．河川運送的是肉眼看不見的鹽分
雨水在降落的過程中，會稍微溶入空氣中的二氧化碳。因此雨水帶有極弱的酸性，具有溶解岩石的能力。滲入地面的雨水，經過漫長的時間，會一點一點地把岩石中的成分溶解出來，這個現象稱為風化。
溶出的成分會成為地下水，最後匯聚成河川流向大海。河水中所含溶解成分的量因地而異，但一般認為大約是每公升0.1克左右，僅約海水的百分之一以下，舌頭幾乎感覺不出來。
不過，河川不會停止流動。光是日本，每次下雨就有龐大的水量流入海中。全世界的河川，數億年來持續運送著這種「稀薄到讓人察覺不到的鹽分」。請看圖1。從陸地流向海洋的單向流動，正是這個故事的核心。
2．從海裡離開的只有水
海面持續不斷地有水蒸發。這時飛向天空的只有水分子，溶解在其中的鹽分成分則被留在海裡。鹽無法通過蒸發這個出口。
廚房裡也會發生一樣的事。把稀薄的鹽水放在鍋裡熬煮，蒸氣是純水，所以鍋裡的鹽水會越來越濃，最後留下白色結晶。海裡發生的正是完全相同的事，只是規模和所花的時間差了好幾個數量級。
另一個重點是，海洋是一個「終點站」。河川一定會往低處流，而最低的地方就是海洋。沒有河川會從海洋再往別處流出。水只能流進來，卻只能以水的形式離開。因此溶解在其中的成分失去了去處，只能一直留在那裡。
出乎意料的是，一般認為並非如此。至少以數億年為單位來看，海洋的鹽分被認為幾乎維持一定。這是因為溶解的成分，會透過被海底泥沙或生物殼吸收、淺海乾涸形成岩鹽層、或滲入海底縫隙與岩石反應等方式，一點一點地從海中被移除。長遠來看，進來的量與出去的量是互相平衡的——這是目前的看法。
海水中溶解的成分裡，與食鹽相同的氯化鈉約佔將近八成，其餘則是鎂、鈣、硫酸根等成分。從海水中提取食鹽後剩下的「苦鹵」（滷水）之所以帶苦味，一般認為主要就是這種鎂成分造成的。海水不只是單純地鹹，還帶點苦味，原因就在這裡。
總結
海水之所以是鹹的，是因為不鹹的河川持續運來的極稀薄成分，經過長年累積而成。水能藉由蒸發回到天空，但溶解的成分卻回不去。海洋，正是大地一點一點溶解出來的成分不斷匯聚而成的、水循環的終點。
河川運來稀薄的鹽，太陽只帶走水。
留下來的，就是如今海水的味道。
同樣是海水，顏色的成因卻是完全不同的機制。不妨也讀讀海水為什麼是藍色的？。關於鹽對水的作用，可以參考在冰上灑鹽，為什麼會比0℃更冷？；關於雨水溶解岩石的故事，則接近鐘乳洞的鐘乳石，為什麼要花上千年才能慢慢變長？的內容。雪讓地面保持溫暖的機制，則介紹於外面明明零下20度，為什麼雪底下卻維持在0度？。
- 在200毫升的杯水中，溶入約一小匙半（約7克）的食鹽，這樣就會接近海水的濃度。
- 把這杯鹽水倒一小匙在深色的盤子上鋪開，另外用一小匙自來水鋪在另一個盤子上，放在陽光下靜置半天。
- 比較乾掉後的結果。鹽水的盤子上會清楚留下白色結晶，而自來水的盤子上只會留下極淡的痕跡。這樣就能親眼確認，離開的只有水而已。
做出來的結晶請不要嚐味道就丟棄，因為裡面混有盤子上的髒污。為了避免攝取過多鹽分，也請不要飲用自製的鹽水。
想知道更多 ― 用語、公式與教科書的對應從國中理化到大學專業科目，明確標示這是哪個程度的內容
- 國中國中理化課程範圍
- 高中高中「化學基礎・地科基礎」課程範圍
- 高中＋高中進階內容，或教科書專欄程度的內容
- 大學高中不會教、屬於大學專業科目（地球化學・海洋學）的內容
- 研究中連大學都還不會當作「定論」來教、是研究者目前仍在探究的內容
國中用語：這個現象是有名稱的
- 鹽度：指溶解在1公斤海水中的物質量。外洋的平均值約為35克，換算成比例約為3.5%。
- 風化：岩石因水、空氣或溫度變化而逐漸崩解、成分溶出的現象。
- 滯留時間：表示某種成分從進入海洋到離開海洋，平均會停留多久的時間指標。
國中高中用公式驗證：滿滿一浴缸的海水裡，含有幾公斤的鹽？
光聽「3.5%」很難有具體感受。如果換算成身邊的容器，就能得出清楚的數字。用到的只有乘法和除法。
| 用符號表示 | m ＝ V × ρ × S |
| 用文字表示 | 溶解的鹽重量 ＝ 海水的體積 × 海水的密度 × 鹽度（每1公斤海水中的鹽重量） |
| 公式從何而來 | 鹽度的定義是「溶解的鹽重量 ÷ 海水總重量」的濃度。用體積乘以密度可得出海水的重量，再乘以鹽度就能還原出鹽的重量。 |
| 符號的意義 | m 為鹽的重量（克），V 為體積（公升），ρ 為密度（公斤／公升），S 為鹽度（克／公斤） |
| 關於符號與單位 | 重量以公斤表示，鹽的量以克表示，體積以公升表示 |
| 每1公斤海水中溶解的鹽度 | 約為35克 |
| 每1公升海水的重量 | 約為1.03公斤 |
| 一般家庭浴缸的水量 | 約200公升為基準 |
| 浴缸裝滿海水時的重量（公斤） | 200 × 1.03 ＝ 206 |
| 其中溶解的鹽度（克） | 206 × 35 ＝ 7210 |
| 換算成公斤 | 7210 ÷ 1000 ＝ 7.21 |
如果把一整缸浴缸的水換成海水，溶解在其中的鹽分大約是7公斤。
假設超市賣的食鹽一包是1公斤，那麼一浴缸的海水裡就相當於溶了7包的量。拿起來會是相當沉重的份量。海水看起來雖然透明，裡面卻裝著這麼多的鹽。而且河川要花上數億年的時間，才把鹽運到這個濃度。
高中高中＋溶解在裡面的不是「鹽的顆粒」，而是分散開來的離子
高中食鹽溶於水時，會分解成鈉離子與氯離子，各自被水分子包圍。海水裡並不是漂浮著「鹽的顆粒」。當海水蒸發、水量減少時，離子之間會再次相遇並達到足夠的濃度，於是形成結晶。這正是鹽田或乾涸鹽湖裡發生的現象。
高中＋蒸發時只有水離開的原因，在於離子與水分子結合得非常緊密，無法像單一水分子那樣輕易飛入氣體狀態。要讓離子變成氣體，需要遠遠超出想像的能量。正因如此，海面這個巨大的出口，只對水敞開。
大學決定海洋鹽度的不是「流入量」，而是「收支平衡」
在地球化學中，會把海洋看成一個容器，針對每種成分分別計算流入量與流出量，這種思考方式稱為物質收支。像鈉這種不易離開的成分，滯留時間非常長，一般估計約在數千萬年到一億年左右。相對地，像鋁這種很快就會沉澱的成分，滯留時間則極短。海水的成分之所以幾乎不因地點而異，一般認為是因為這些成分的滯留時間，遠遠長於海洋整體被攪拌均勻所需的時間。滯留時間的定義為「海中含量 ÷ 每年進出量」。
📖 延伸閱讀：海水（日文維基百科）
研究中目前尚未完全明朗的部分
- 遠古時代的海水有多鹹？ 有一種看法認為，海洋剛誕生時的鹽度比現在濃得多，但這個數值在研究者之間仍有相當大的分歧。由於當時的海水本身並未留存下來，只能從封閉在岩石中的液體等間接證據來推估。
- 海底縫隙中交換了多少鹽分？ 海水在海底岩石縫隙中循環的過程，很難從外部直接測量，一般認為收支估算上仍存在相當大的不確定性。
- 鹽度的變化會如何反饋到氣候？ 鹽度會左右海水的重量，是深層海洋洋流的動力來源之一。當冰融化使鹽度變淡時，這股洋流會如何改變，是目前正被積極研究的課題。
也就是說，這篇文章的內容也只是「目前已知範圍內的說明」。在海水味道這個身邊的話題背後，其實隱藏著尚未完全測量清楚的地球規模進出關係。
與教科書的對應（依程度分類）
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文哪個部分 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化・水溶液／自然界的平衡 | 前半段說明蒸發時只有水離開的部分 |
| 高中 | 化學基礎・地科基礎（溶解與離子、水循環） | 以離子形式溶解的段落 |
| 高中＋ | 化學（蒸氣與溶液的性質） | 說明離子無法變成氣體的原因 |
| 大學 | 地球化學・海洋學（物質收支與滯留時間） | 海洋鹽度維持一定的機制 |
| 研究中 | 古海洋學・海洋環流研究 | 遠古的鹽度與氣候的關聯 |
| ― | 與生活的關聯 | 滷水與豆腐、鹽田製鹽、海邊金屬容易生鏽 |
- 日本氣象廳「海洋觀測・診斷資訊」（気象庁「海洋の観測・診断情報」，海面水溫、鹽度等解說頁面）
- 日本化學會編《化學便覽 基礎篇》（日本化学会編『化学便覧 基礎編』），丸善出版（關於海水主要成分組成）
- W. S. Broecker and T.-H. Peng, "Tracers in the Sea", Lamont-Doherty Geological Observatory, 1982.
- J. I. Drever, "The Geochemistry of Natural Waters", Prentice Hall.
※本文為面向大眾的科學解說。文中所列數值僅為理解機制用的參考估算值。海水的鹽度會因地點與季節而有所不同。在海邊活動時，請遵從當地公告及消防、地方政府等單位的指示。