化学海洋学答案

课程名称：《化学海洋学》

（考试方式：闭卷，考试时间：，考试要求：）

一，填空( 每空1分，共计20分)

1)海洋有机质按生物化学类别分类可分为_类脂物、碳水化合物、氨基酸

和多肽、腐殖质，烃和氯代烃、维生素类和色素。

2)开阔大洋表层水盐度通常在___亚热带海域____（赤道海域、亚热带海

域、亚极地海域）出现极大值。

3)在现场大气压为101.325 kPa时，一定温度和盐度的海水中，某一气体

的饱和含量称为该温度、盐度下该气体的___溶解度_____。

4)在海-气界面气体交换的薄膜模型中，一般而言，风速约大，薄膜层厚

度越_____薄___，海-气界面气体交换通量越_____大___ 。

5)在海-气界面气体交换的薄膜模型中，气体分子的海-气净扩散通量与该

气体分子的分子扩散系数有关，一般而言，水体温度的增加，分子扩散

系数越__大______；气体分子量越大，分子扩散系数越___小____ 。

6)在全球海水碳储库中，___ DIC _____的储量最多，其下依次是__ DOC

_____和_ POC _。（从DIC、DOC、POC、PIC中选择）。

7)假设某海水的pH值完全由其无机碳体系所控制，则温度升高时，pH

值降低；盐度增加时，pH值增加；压力增加时，pH值降

低；Ca(Mg)CO3沉淀形成时，pH值降低。

二，名词解释（每小题5分，共计20分）

1）新生产力

由光合作用区域以外所提供营养盐支持的净初级生产力份额，称为新生产力2）富营养化

海水中营养物质过度增加，并导致生态系统有机质增多、低氧区形成、藻华暴发等一些异常

改变的过程。

3）成岩作用

沉积物在沉积和埋藏时所发生的所有过程的通用术语。它包括沉积物与上覆水接触时所发生

的变化以及沉积物和上覆水脱离接触时所发生的变化。成岩过程改变了沉积物的构造、结构

和矿物学性质，并导致最后形成坚硬的岩石。

4）表观溶解氧

假设海表面水体与大气处于平衡，水体的含氧量达到饱和，水体下沉后，由于有机物等的

分解，氧的含量发生了变化，两者之差称为AOU。

AOU=DO溶解度-DO实测

三，简答（30分）

1）全球而言，高纬度表层海水中的18O贫乏，而低纬度海水中18O富集，主要原因是什么？（6分）

答：1）低纬度的海域蒸发量大于降水量；而高纬度相反。

2）18O与16O比较易凝结不易蒸发

3）借助大气环流，水汽在由低纬度的向高纬度输送的过程中，由于不断凝结，降水中的18O 逐渐变少。

2）为什么溶解态Zn在北太平洋深层水中的浓度高于北大西洋深层水，而溶解态Al则相反。（6分）

答案：溶解态Zn为营养盐型痕量金属元素，它在上层水中被浮游生物所吸收，当生物死亡后，部分生源物质在上层水体再循环，另有部分通过颗粒沉降输送至中深层。当进入中深层水体的颗粒物发生再矿化作用时，它会重新回到水体中，由于深海热盐环流的流动路径为从北大西洋流向北太平洋，北太平洋深层水的年龄要老于北大西洋，故随着年龄的增长，积累的溶解态Zn越多，故北太平洋深层水中溶解态Zn浓度高于北大西洋。Al为清除型元素，它在大西洋表层具有较高的输入通量，且在深海水流动过程中不断地通过颗粒物吸附从水体中清除、迁出，导致其在北太平洋深层水中的浓度低于北大西洋。

3）试分析海水中CaCO3的溶解、颗粒有机物的再矿化这两个过程对海水中的

TCO2和Alk将分别产生什么样的影响。（6分）

答案：CaCO3溶解导致Alk增加，TCO2增加。

颗粒物再矿化时，Alk不变，TCO2增加。

4）说明为什么AOU较溶解氧（DO）更易于区分海洋物理过程与生物过程的贡献？已知降解1摩尔的有机物（相当于106mol C)需要消耗138mol的

O2，如果某海域水体的AOU平均值为120 μmol/kg，请计算该水体中AOU 所能氧化的有机碳数量，亦即此过程将导致海水中无机碳含量增加多少？

（12分）

答案：

（1）简单说明一下海洋中水团在运动过程存在有机物分解的过程，该过程将消耗一定的O2，通过AOU的变化能反映出有机物分解无机碳增加的情况。

（2）120 μmolO2/kg´106mol C/138mol O2 =92.17 μmol C /kg

四，分析题（30分）

1）下图为北大西洋与北太平洋总碱度的垂直变化，请描述其分布特征，并简述其成因。（10分）

答案：太平洋表层水的Alk低于大西洋，而深层水的Alk高于大西洋。表层水的差异主要是因为大西洋由蒸发导致的高盐度，深层水的差异原因在于太平洋水年龄更老，其累积了更多由CaCO3溶解所释放的CO32-。

2）下图为北太平洋与北大西洋溶解氧的典型垂直分布图，请描述其分

布特点，并解释成因。（10分）

答案：（1）500~1000m存在溶解氧极小值；（2）深水中相对较高的溶解氧；（3）北太平洋深层水溶解氧明显低于北大西洋。中层溶解氧极小值是有机物氧化分解与富含O2冷水的平流输送之间平衡的结果。在大西洋、太平洋和印度洋，表层至~900m深度区间，南极中层水（AAIW）的入侵可明显看出。北大西洋深层水（NADW）是高溶解氧海域，从60 N的表层~2000m向南至南大西洋3000m均存在溶解氧极大值。这些NADW在向太平洋、印度

洋的北向输送过程中逐渐损失O2。南极底层水的形成也导致了南大洋高的溶解氧。

3）下图为南大洋表层水中硅酸盐与硝酸盐随纬度的变化情况，请比较二者的分布有何共同点与不同点，为什么？（10分）

答案：硅藻吸收上层水体的的硅酸盐是非常有效的，在40︒~50︒S的海域，硝酸盐浓度较高，但硅酸盐浓度仍接近于0，说明这些海域硅酸盐浓度限制着浮游植物的生长。在55︒S以南，硝酸盐浓度和硅酸盐浓度均比较高，这是因为存在亚极地上升流和生物吸收速率低所共同形成的，这些海域浮游植物的生长被认为受光、低温度及痕量营养盐如Fe等所限制。