海冰的“拒盐”特性：海水结冰时为何能将盐分排出形成淡水冰？

海冰的“拒盐”特性是一个有趣的自然现象，其核心原因在于水的晶体结构（冰）无法容纳盐离子。以下是详细的解释：

冰的晶体结构排斥杂质：

当液态水结冰时，水分子会排列成一个规则的、开放式的六方晶体结构（冰晶）。
这个晶格结构非常“挑剔”，它只能容纳大小和形状合适的水分子本身。
溶解在海水中的盐（主要是氯化钠 NaCl）在溶液中会分解成钠离子 (Na⁺) 和氯离子 (Cl⁻)。这些离子要么太大，要么带有电荷，无法适应水分子形成的规则晶格结构。它们被视为“杂质”而被排除在正在生长的冰晶之外。

盐分被推向未冻结的水中：

高盐度海水更难冻结：

盐分的去向：

包裹在冰中： 在快速冻结的情况下，高盐度的海水可能来不及扩散，会被新形成的冰层捕获，形成微小的卤水囊或卤水通道。这就是为什么刚形成的海冰（特别是底部）尝起来还是咸的，并且内部含有一定盐分。
排出冰体： 在缓慢冻结或后续过程中：
- 重力作用： 高盐度的卤水密度很大，会通过冰晶之间的缝隙向下沉降，最终从冰层底部排出，回到下方的海水中。
- 卤水通道： 冰层内部会形成复杂的通道网络，高盐卤水通过这些通道逐渐排出。
表层冲刷： 冰层顶部的卤水可能被融雪或雨水冲刷掉一部分。

结果是相对淡的冰：

经过上述“拒盐”和排盐过程，最终形成的海冰主体部分的盐度远低于原始海水。新形成的海冰盐度可能高达 10-15‰，但经过一个冬天（或更长时间）的“老化”（卤水持续排出），多年冰的盐度可以降到非常低，甚至接近淡水（低于 1‰）。
因此，融化海冰（尤其是较老的冰）可以得到几乎可以饮用的淡水。历史上极地探险家就曾依靠融化海冰来获取淡水。

总结来说：

海水结冰时，水分子形成规则的冰晶格，而盐离子无法融入这个晶格，被排斥到周围的液态海水中，形成高盐度卤水。这些卤水部分被包裹在冰中，但大部分会通过重力沉降和卤水通道逐渐排出冰体。最终形成的海冰主体部分的盐度远低于原始海水，这就是所谓的“拒盐”特性，使得海冰成为相对淡的水源。