1、海海 洋洋 学学 基基 础础主讲：林卫兵主讲：林卫兵海海 洋洋 学学 基基 础础主要内容及学时安排主要内容及学时安排第一章第一章 ： 绪绪 论论 2学时学时第二章第二章 ： 地球科学与海底系统地球科学与海底系统 4学时学时第三章第三章 ： 海水的物理性质和大洋的层化结构海水的物理性质和大洋的层化结构 2学时学时第四章第四章 ： 海水的化学组成和特性海水的化学组成和特性 2学时学时第五章第五章 ： 海洋环流海洋环流 2学时学时第六章第六章 ： 海洋中的波动现象海洋中的波动现象 2学时学时第七章第七章 ： 潮潮 汐汐 2学时学时第八章第八章 ： 大气与海洋大气与海洋 2学时学时第九章第九章 ： 海
2、洋生物海洋生物 2学时学时第十章第十章 ： 大洋调查方法简介大洋调查方法简介 2学时学时复习作业复习作业 ： 2学时学时海海 洋洋 学学 基基 础础第四章：海水的化学组成和特性第四章：海水的化学组成和特性主要内容：主要内容： 2学时第四章：海水的化学组成和特性第四章：海水的化学组成和特性海水的海水的 化学组成化学组成海水中的海水中的 二氧化碳系统二氧化碳系统海气界面的海气界面的 气体交换气体交换海水中的海水中的 营养元素营养元素海洋的海洋的 化学资源海海 洋洋 学学 基基 础础第四章：海水的化学组成和特性第四章：海水的化学组成和特性 4.1 海水的化学组成海水的化学组成 化学海洋学：化学海洋学
3、： 用化学的原理和方法解决海洋中有关问题的科学。用化学的原理和方法解决海洋中有关问题的科学。基本内容：基本内容：研究海水的化学组成和特性。研究海水的化学组成和特性。即研究：海水中各种均相化学过程、海水与大气界面的气即研究：海水中各种均相化学过程、海水与大气界面的气 液化学过程、海水与沉积物及悬浮颗粒的固液化学过程、海水与沉积物及悬浮颗粒的固 液界面的化学过程液界面的化学过程。化学海洋学为海洋科学的其它方向的发展奠定了基础：化学海洋学为海洋科学的其它方向的发展奠定了基础：海洋环流、水团等需要利用示踪方法跟踪海水的运动，海水海洋环流、水团等需要利用示踪方法跟踪海水的运动，海水化学成分分析有助于确定
4、其运动和来源；生物海洋学的研究；海化学成分分析有助于确定其运动和来源；生物海洋学的研究；海洋地质学研究等方面。洋地质学研究等方面。海海 洋洋 学学 基基 础础第四章：海水的化学组成和特性第四章：海水的化学组成和特性 4.1 海水的化学组成海水的化学组成 海水的化学组成：海水的化学组成：复杂的多组分水溶液。复杂的多组分水溶液。海水中铜的存在比较复杂海水中铜的存在比较复杂；海水中的钠的存在形式比较；海水中的钠的存在形式比较简单；海水中溶解的有机物也简单；海水中溶解的有机物也十分复杂。十分复杂。海海 洋洋 学学 基基 础础第四章：海水的化学组成和特性第四章：海水的化学组成和特性 4.1 海水的化学组
5、成海水的化学组成 1、海水中的成分划分：、海水中的成分划分： 主要成分：主要成分： 浓度大于浓度大于 110-6mg/kg的成分（又称保守元素）。的成分（又称保守元素）。阳离子：阳离子： Na+、 K+、 Ca2+、 Mg2+、 Sr2+（ 锶）；锶）；阴离子：阴离子： Cl、 SO42、 Br、 HCO3（ CO32）、）、 F、分分 子：子： H3BO3。占海水的占海水的 99.9%。氯度比值氯度比值 = 主要成分含量（主要成分含量（ g/kg）Cl4.1.1 海水的主要成分海水的主要成分 海水主要成分含量（海水主要成分含量（ g/kg） = 氯度比值氯度比值 Cl近似估计近似估计：SA
6、= （氯度比值）（氯度比值） ClSA = 1.81544 Cl根据海水组成的恒定性，可测定海水的成分根据海水组成的恒定性，可测定海水的成分：（ Si属于非保守元素属于非保守元素）海海 洋洋 学学 基基 础础第四章：海水的化学组成和特性第四章：海水的化学组成和特性 4.1 海水的化学组成海水的化学组成 成成 分分 含量（含量（ g/kg） 氯度比值氯度比值 氯度比值变化范围氯度比值变化范围Cl 19.3535 0.99894 Na+ 10.7634 0.55556 0.5535-0.5572SO42 2.7124 0.14000 0.1394-0.1406Mg2+ 1.294 0.06680
7、0.06641-0.06713Ca2+ 0.4121 0.02127 0.0211-0.02134K+ 0.3991 0.02060 0.0203-0.0209HCO3 0.1356 0.007002 Br 0.0672 0.00347 0.00344-0.00351Sr2+ 0.0077 0.00040 0.00038-0.00044B(OH)3 0.0257 0.00133 0.00130-0.00140F 0.00129 0.000067 0.000064-0.000090共共 计计 35.1705 1.815437 海水主要成分的含量（海水主要成分的含量（ S=35）及氯度比值）及氯度
8、比值海海 洋洋 学学 基基 础础第四章：海水的化学组成和特性第四章：海水的化学组成和特性 4.1 海水的化学组成海水的化学组成 气体成分：气体成分： O2、 N2和惰性气体。和惰性气体。 营养元素：营养元素： N、 P、 Si（ 营养盐、生源要素），与海洋植物生长有关。营养盐、生源要素），与海洋植物生长有关。 微量元素：微量元素： 含量低，不属于营养元素。含量低，不属于营养元素。 有机物质：有机物质： 氨基酸、腐殖质、叶绿素等。氨基酸、腐殖质、叶绿素等。4.1.1 海水的主要成分海水的主要成分 主要成分的氯度比值，在不同海区大洋水中基本恒定，但并非绝对不变。主要成分的氯度比值，在不同海区大洋水
9、中基本恒定，但并非绝对不变。如钙的氯度比值在太平洋表层水为如钙的氯度比值在太平洋表层水为 0.02104，深层水中为，深层水中为 0.02119-0.02132。近海区（河口区）海水主要成分的氯度比值与大洋水有较大差别：近海区（河口区）海水主要成分的氯度比值与大洋水有较大差别：海水：海水： Na+Mg2+Ca2+； ClSO42HCO3（ CO32）河水：河水： Ca2+ Mg2+ Na+ ； HCO3（ CO32） SO42 Cl河口区海水的河口区海水的 Ca / Cl 比大洋水高。比大洋水高。海海 洋洋 学学 基基 础础第四章：海水的化学组成和特性第四章：海水的化学组成和特性4.1.1 海
10、水的主要成分海水的主要成分 2、性质与溶存形式、性质与溶存形式元素元素 平均浓度平均浓度 范围范围 单位（单位（ /Kg） 主要存在形态主要存在形态 Li 174 g Li+B 4.5 mg H3BO3C 27.6 24-30 mg HCO3,CO32N 420 1-630 g NO3F 1.3 mg F,MgF+Na 10.77 g Na+Mg 1.29 g Mg2+Al 540 10-1200 ng Al(OH)4, Al(OH)30Si 2.8 0.02-5 mg H4SiO40P 70 0.1-110 g HPO42,NaHPO4,Mg HPO4S 0.904 g SO42,NaSO4
11、,Mg SO40Cl 19.345 g ClK 0.399 g K+Ca 0.412 g Ca2+Mn 14 5-200 ng Mn2+,MnCl+Fe 55 5-140 ng Fe(OH)30Ni 0.50 0.10-0.70 g Ni2+,NiCO30,NiCl+Cu 0.25 0.03-0.40 g CuCO30,CuOH+,Cu2+Zn 0.40 0.01-0.60 g Zn2+,ZnOH+,ZnCO30,ZnCl+As 1.7 1.1-1.9 g HAsO42Br 67 mg BrRb 120 g Rb+Sr 7.9 mg Sr2+Cd 80 0.1-120 ng CdCl20I 5
12、0 25-65 ng IO3Cs 0.29 g Cs+Ba 14 4-20 g Ba2+Hg 1 0.4-2 ng HgCl42Pb 2 1-35 ng Pb CO30,Pb(CO3)32,PbCl+U 3.3 g UO2(CO3)34 指氧化水体中的无机形态。指氧化水体中的无机形态。 浓度对于化合的氮，元素也以氮气形式存在。浓度对于化合的氮，元素也以氮气形式存在。 浓度受到大气中含铅汽油燃烧的影响。浓度受到大气中含铅汽油燃烧的影响。海水中最重要的溶解元素海水中最重要的溶解元素的化学形态和浓度（的化学形态和浓度（ P112-113） 周期表两端的元素含量较周期表两端的元素含量较高（高（ 1、
13、2、 6、 7族）；族）； 同族元素从第三周期开始同族元素从第三周期开始随原子序数增加而减少；随原子序数增加而减少； 第第 1、 2、 7族元素的族元素的 logC与与原子序数成线性关系。原子序数成线性关系。海海 洋洋 学学 基基 础础第四章：海水的化学组成和特性第四章：海水的化学组成和特性 4.1 海水的化学组成海水的化学组成 4.1.1 海水的主要成分海水的主要成分 3、元素在海水中的逗留时间、元素在海水中的逗留时间T =海水中某元素的总量海水中某元素的总量该元素每年进入海洋的量该元素每年进入海洋的量即：元素以固定的速率向海洋输送，把海水中该元素全部置换出即：元素以固定的速率向海洋输送，把海水中该元素全部置换出来所需的平均时间。来所需的平均时间。Q R海海 洋洋M dM/dt = Q R 稳定状态：稳定状态： Q=R海水中的元素输出与元素的含量成正比：海水中的元素输出与元素的含量成正比： R=kM（ k为输出速率常数为输出速率常数）1/k = M/Q = 即：元素的逗留时间等于元素输出速率常数的倒数即：元素的逗留时间等于元素输出速率常数的倒数。海海 洋洋 学学 基基 础础
