化学海洋学_陈敏_第4章、海水中的营养盐
海洋化学 第4章 海洋中的微量元素
光照强度：光照增强，光合作用随之加 强。但光照增强到一定程度后．光合作 用不再加强。夏季中午，由于气孔关闭， 影响二氧化碳的进入，光合作用强度反 而下降，因而中午光照最强的时候，并 不是光合作削最强的时候。 光照强度和CO2浓度是影响光合作用的 两个主要外界因素
大气尘埃输送
藻类爆 发期
浮 游 植 物
但在测定弱平衡体系时，如海水是极为复杂的弱
氧化还原体系，由于铂电极并非绝对惰性，其表面 可形成氧化膜或吸附其他物质，影响氧化还原电对 在铂电极上的电子交换速率，因此建立平衡电位极 为缓慢，测量误差较大且测量重现性较差。然而在 海洋现场调查、 监测及氧化还原电位传感器的计量、 校准过程中，测定氧化还原电位需快速、准确。
短暂的风 暴
四
氧化态
还原态
电解质中由离子传递电荷， 从而形成电流回路。
这两个相对独立的电极(包括 金属部分及其紧邻的电解质部 分)可看成电池的一半，故称半 电池。
氧化还原电位（OxidationReductionPotential，ORP） 作为介质（土壤、天然水体、培养基等）环境条件 的一个综合性指标，已经沿用很久。长期以来，氧 化还原电位常采用两电极法测定，即用铂电极为测 量电极，饱和甘汞电极（或银—氯化银电极）作为 参比电极，与介质组成原电池，用pH计测定铂电极 相对于甘汞电极的氧化还原电位。
海水中有多个氧化还原电对，不一定达到平衡 最常见的是氧和水
海水（Eh0.74，E12.5）还Leabharlann 作用依 次 降 低Eh
pE 氧 脱氮
增高
锰+4—to+2 硝酸根
铁
有机物 硫酸根 此时接近
于缺氧水
甲烷
氢气生成
海水
海洋科学导论 第四章：海水的化学组成和特性
范围 ② ②
24-30 <1-630
② ② ② <10-1200 <0.02-5 <0.1-110 ② ② ② ②
5-200 5-140 0.10-0.70 0.03-0.40 <0.01-0.60
1.1-1.9 ② ② ②
0.1-120 25-65
②
4-20 0.4-2 1-35③
②
单位（/Kg）
①弱酸在海水中的解离； ②变价元素在海水中的氧化还原平衡； ③微量元素在海水中的有机和无机络合物； ④生物合成有机物； ⑤海水中的有机物及无机颗粒物。
海洋科学导论
第四章：海水的化学组成和特性
§ 4.1 海水的化学组成
4.1 .2 海水中的微量元素
Stumm 按微量金属元素粒子大小分为以下7种形式：
§ 4.1 海水的化学组成
4.1 .3 海水中的放射性同位素 ③海洋中长寿命放射性核素
176Lu—镥、147Sm—钐、138La—铼、87Rb—铷、68Ga、40K等， 浓度为10–4~10–12 g / L，半衰期109~1016a。
2、人工放射性核素 ①核爆炸：产生的裂变产物、活化产物、残余物。
UO2(CO3)34–
海洋科学导论
第四章：海水的化学组成和特性
§ 4.1 海水的化学组成
4.1.1 海水的主要成分 3、元素在海水中的逗留时间
T=
海水中某元素的总量 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 来所需的平均时间。
Q
海洋
M
R dM/dt = Q – R 稳定状态：Q=R
海洋科学导论
第四章：海水的化学组成和特性
化学海洋学名词解释
化学海洋学名词解释
化学海洋学是研究海洋中的化学成分、反应和过程的学科。
以下是一些与化学海洋学相关的名词解释：
1. 盐度：表示海水中的溶解性盐类含量，通常以盐度（ppt）
或盐度（‰）表示。
2. pH值：表示海水的酸碱性。
pH值越低，表示海水越酸性；pH值越高，表示海水越碱性。
3. 溶解氧：海水中溶解的氧气含量，对维持海洋生物的生存进行重要。
4. 营养盐：海水中的主要营养元素，包括氮、磷、硅和铁等，对海洋生物生长和生命活动至关重要。
5. 水体分层：海洋中不同深度的水体具有不同的化学特征，形成了垂直分层结构，称为水体分层。
6. 海洋酸化：由于大气中二氧化碳的增加，海洋中的酸性增加，导致海水酸化的过程。
7. 海洋污染物：指进入海洋环境的人类活动产生的化学物质，如石油、重金属、农药等，对海洋生态系统造成影响。
8. 海洋生物地球化学循环：描述海洋中生物和地球化学过程相互作用的过程，包括有机碳循环、氮循环、硫循环等。
9. 海洋沉积物：由于河流输入、海洋生物残骸和物理/化学沉
淀物等因素形成的海底沉积物。
10. 海洋生物地球化学传感器：用于测量海水中各个化学成分
的仪器和传感器，如溶解氧、盐度、温度传感器等。
《海水中的化学》课件
海水化学反应机制的研究
海水中化学反应的机理研 究
海水中化学反应的速率和 条件研究
海水中化学反应的产物和 影响因素研究
海水中化学反应的应用和 前景研究
海水化学物质的环境行为研究
研究目的：了解海水中化学物质的环境行为，为环境保护提供科学依据 研究内容：包括海水中化学物质的迁移、转化、富集和释放等过程 研究方法：采用实验、模拟和数值模拟等方法进行研究 研究意义：为海水环境保护、资源开发和利用提供科学依据
海水中的沉淀反应是指在海水中发生的化学反应，导致固体物质从溶液中沉淀出 来。 常见的海水中的沉淀反应包括碳酸钙沉淀、硫酸钡沉淀、氢氧化铁沉淀等。
碳酸钙沉淀是指海水中的碳酸氢钙与碳酸根离子反应生成碳酸钙沉淀。
硫酸钡沉淀是指海水中的硫酸根离子与钡离子反应生成硫酸钡沉淀。
氢氧化铁沉淀是指海水中的铁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铁沉淀。
海水中的有机污染物对海洋生态的影响
破坏海洋生态系统：有机污染物进入海洋，影响海洋生物的生存和繁殖 影响海洋生物多样性：有机污染物可能导致某些物种的灭绝，影响海洋生物多样性 影响人类健康：有机污染物通过食物链进入人体，影响人类健康 影响海洋经济：有机污染物可能导致渔业资源减少，影响海洋经济
05 海水化学资源的应用
海水中的有机物主要包括氨基酸、蛋白质、糖类、脂类等 氨基酸是构成蛋白质的基本单位，在海水中含量丰富 蛋白质是构成生物体的主要成分，在海水中也存在一定数量 糖类是生物体的主要能源物质，在海水中也存在一定数量 脂类是生物体的重要组成成分，在海水中也存在一定数量
03 海水中的化学反应
海水中的氧化还原反应
海水中的化学
,
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化学海洋学题库
一填空题(每空1分，共20分)1.在海水中，浓度大于0.05 mmol/kg的元素为常量元素，海水中的11中常量元素是：阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Sr2+阴离子：Cl-、SO42-、Br-、HCO3-(CO32-)、F-分子：HBO32.海水中，与海洋生物生长密切相关的元素称为营养盐：主要营养盐：N、P、Si微量营养盐：Mn、Fe、Cu、Zn3.实用碱度（PA）是碳酸碱度，硼酸碱度，水碱度之和．4. 盐度的原始定义: 一千克海水中，所有碳酸盐转化为氧化物，溴、碘以氯置换，所有的有机物被氧化之后所含全部固体物质的总克数。
单位为克/千克，符号为S‰5. 浮游植物光合作用中被吸收，与碳、氧等为构成生物体基本元素。
有较为恒定的吸收比（C:N:P:O=106:16:1:－276）。
6. 总氮（TN）,颗粒氮（PN）,溶解氮（DTN）,溶解无机氮（DIN）,溶解有机氮（DON）7. 总磷（TP）,颗粒磷（PP）,溶解磷（DTP）,溶解无机磷（DIP）,溶解有机磷（DOP）8.海水中无机配位体重要有：9.海水中有机配位体大部分含有羧基，氨基，羟基官能团．10.影响海洋初级生产力的主要因素是光照（温度），营养盐，微量元素等二简答题(每题8分，共40分)1.盐度答：在1 kg海水中，将所有的碳酸盐转变为氧化物，所有的溴和碘为等摩尔的氯所取代，且所有有机物被氧化以后，所含全部固体物质的总克数。
单位：g/kg，以符号S‰表示。
2. 氯度答：在1 kg海水中，当溴和碘为等摩尔的氯所取代，所含氯的克数。
单位：g/kg，以符号Cl‰表示。
3. CaCO3和MgCO3沉淀的形成与溶解对海水pH值的影响?答：4.海水pH值空间变化的原因？答：答：A浅层水观察到由生物光合作用导致的pH极大值，生物的光合作用会迁出水体中的CO2，导致pH值增加；B随深度的增加，pH值逐渐降低，至1000m左右出现极小值，该区间的降低是由于生源碎屑的氧化分解所导致。
第四章 海水的化学组成和特性
Ca
A B .02127 .02123 .02128 .02126 .02121 .02121 .02130 .02126 .02124 .02122 .02131 .02123 .02115 --.02123 --.02127 --.02118 --.02122 --.02126 .02128
106Sr
Particulate Debris
Soft Tissue Hard Parts Composite Deep Warm Surface
P: N: 1: 15: 0: 0: 1: 15:
C: Ca: 105: 0: 26: 26: 131: 26:
Si 0 50 50
Sea Water
1: 15: 1000: 5000: 50 0: 0: 869: 4974: 0
生物对重金属的富集作用重金属污染一类海水二类海水一类海水二类海水重金属对海洋污染的来源途径和污染危害趋势元素世界产量大气输入河流输入残留时间污染途径污污危害趋ag1000710123河流la39073785倾废l元素世界产量103ty大气输入103ty河流输入103ty残留时间a103y污染途径污污危害趋势bas39073785倾废lcd17101162河流大气lco22071537il河流cr28002024022河流ilcu600025025022倾废河流大气l气hg10323526河流大气rni660300170246河流ilpb300030015004大气河流wse105784大气lv121231256大气iwzn53006700600185倾废河流大气倾废河流大气l水俣病
1958 Redfield Ratio 阐述营养元素C, N, P, O值
(原子比) 浮游生物体内的含量 (Phytoplankton) 海水里的变化 (Seawater) 海水里可提供量 (Available) P 1 1 1 N 16 15 15 C 106 105 1000 O --276 --235 200--300
中国海洋大学 化学海洋学(海洋化学) 课程大纲
附件2：中国海洋大学化学海洋学（海洋化学）课程大纲（Chemical Oceanography）【开课单位】化学化工学院【课程模块】专业知识【课程编号】【课程类别】必修【学时数】64 （理论64 实践）【学分数】 4一、课程描述本课程大纲根据2011年本科人才培养方案进行修订或制定。
（一）教学对象面向化学（海洋化学）国家理科基地3年级本科生开设。
也可作为化学（应用化学方向）、海洋科学、海洋技术等专业本科生选修课程。
（二）教学目标及修读要求1．教学目标通过课堂讲授和讨论，结合《化学海洋学实验》、《海洋学和海洋化学专业实习》等教学环节，使学生掌握海洋化学的基础知识、基本概念和基本理论，包括海洋中各种化学成分的含量、性质、特点、存在形式、分布、迁移变化规律以及相关研究方法等内容。
在此基础上，使学生了解海洋化学研究需综合考虑的因素以及与物理海洋学、生物海洋学和海洋地质学等其它海洋分支学科的联系，了解当前海洋化学研究的热点和发展方向，了解与资源、环境与可持续发展相关的问题，为学习其它海洋化学专业课程和将来从事海洋科学研究打下基础。
2．修读要求化学海洋学是化学与海洋学交叉的一门边缘学科，是研究海洋各部分的化学组成、物质分布、化学性质和化学过程的科学，是化学（海洋化学）方向的专业基础课程。
学生应掌握无机化学、分析化学、有机化学、物理化学（上）和海水分析化学、海洋学II的理论知识，掌握无机化学实验、分析化学实验、物理化学实验（上）和海水分析化学实验的基本技能。
（三）先修课程海洋学II。
二、教学内容第一章绪论1．主要内容1.1 化学海洋学的内容和特点1.2 化学海洋学的历史与发展1.3 化学海洋学的研究意义和作用2．教学要求理解化学海洋学的主要内容和特点，了解海洋化学的历史与发展，及其研究意义和作用。
第二章海洋的形成和海水的组成1．主要内容2.1 海洋的形成与海水化学组成的演化2.2 海洋中元素的平衡和元素逗留时间2.3 海洋中元素的分布2．教学要求了解地球起源、海洋形成与海水化学组成的演化，理解海洋中元素的地球化学平衡，掌握元素逗留时间的概念，掌握海洋中元素保守性与非保守性以及混合过程中元素的行为，掌握海洋中元素分布类型和描述方法。
海洋中的营养盐概要
• • • • • §6-1 营养元素与营养盐 §6-2 海洋中的磷 §6-3 海洋中的氮 §6-4 海洋中的硅 §6-5 富营养化与赤潮
1
§6-1 营养元素与营养盐 一、营养元素
• 营养元素是与生物过程密切相关的一类元素。 (1)海洋中许多元素是生物生长所必需的，如H、 O、 C、N、P、Si、Mg、Cl、K、S、Ca、Fe、 Co、Cu、Zn、Mo、Mn、B、Ba、Se等。 (2)有些元素含量很高，生物活动对其影响相对较 小，通常不将它们称为营养元素。如： H、 O、 C、S、B、Mg、Cl、K、Ca等； (3)有些元素对海洋植物的生长起着促进作用，但 在海水中的含量很低，被称为痕量营养元素，如 Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Co、Ba、Se等；
4
§6-1 营养元素与营养盐 二、营养盐
• 营养盐是指海水中营养元素N、P、Si的各种无机盐类， 因为它们在海水中主要以酸根形式存在，并与各种金属元 素结合而生成盐。 • 营养盐的存在形式：NO3-、NO2-、NH4+、PO43-、HPO42-、 H2PO4-、Si(OH)4。 • 营养盐再生：在海洋真光层内，营养盐经生物光合作用被 吸收，成为生物有机体的组成部分，从而导致海洋表层营 养盐的贫化；生物体在代谢过程中的排泄物和生物残骸下 沉到真光层以下，有机体分解、矿化，营养元素最终以无 机化学形式返回到海水中的过程。 • 氮和磷的再生：沉降到深层水中的生物颗粒，由于自溶作 用和细菌作用，使细胞中的N、P再回到海水中的现象， 其结果使底层水中N、P浓度增加。
5
§6-1 营养元素与营养盐 二、营养盐
• 从真光层沉降的颗粒组分，在中、深层水体中将 被分解，造成中、深层水体中无机营养盐含量的 增高； • 通过垂直对流、扩散作用，使深部水体中的营养 盐重新回到真光层，而横向平流运动把累积的营 养盐分散开，如此不断循环。 • 营养盐参与生物生命活动的整个过程，它们的存 在形态与分布受到生物活动的制约，同时也受到 化学、地质和水文因素的影响，它们在海洋中的 含量与分布并不均匀，也不恒定，往往存在明显 的季节与区域变化。
5海洋中的营养盐
TDN vs. nitrates at stations in the central basins of the Pacific (34oN to 76oS) (Jackson and Williams, 1985)
§ 5-2
海洋中的无机氮化物
一、海水中氮的形态和转化
3. 氮的循环与形态转化 海洋浮游植物对氮的吸收 NO3－、NO2－、NH4 ＋，分子量不大的DON（如尿素、氨基酸等）。 生物吸收转化而成的有机氮经排泄或生物体死亡后，被微生物生化 分解转变为无机氮，构成氮的循环。 硝化作用 通常将有机氮→NH4+→NO2－→NO3－ 的过程称作“硝化作用”。
区域变化例：太平洋年平均硝酸盐浓度 (μmol l−1; Conkright et al., 1998)
北太平洋硝酸盐与新生产的分布
(Goes et al., 2002)
海洋中营养盐的垂直分布
第五章
海洋中的营养盐
§5-1 海洋中的磷
生物功能 －能量传送反应（ATP and ADP）, －细胞壁组分。
在不同介质中各种磷酸盐形式随pH变化不同，为什么？
§ 5-1
海洋中的磷
一、海水中磷的形态
2. 海水中无机磷酸盐的存在形式 磷酸的解离平衡常数（与温度和盐度的关系；Millero, 1996）
ln K1′ = 115.54 − 4576.752 / T − 18.453ln T + (0.069171 − 106.736 / T ) S 0.5 + (−0.01844 − 0.65643 / T ) S ′ ln K 2 = 172.1033 − 8814.71/ T − 27.927 ln T + (1.3566 − 160.340 / T ) S 0.5 + (−0.05778 − 0.37335 / T ) S ′ ln K 3 = −18.126 − 3070.75 / T + (2.81197 + 17.27039 / T ) S 0.5 + (−0.09984 − 44.99486 / T ) S
海水中营养盐元素
海水中营养盐元素海水中的营养盐元素主要包括无机盐和有机盐两大类。
无机盐元素包括钠、钾、钙、镁、氯、硫等，而有机盐元素主要包括碳、氢、氧等。
首先，无机盐元素是构成海水中的主要成分之一、海水中钠的含量相当丰富，其浓度约为2.65g/L左右，是海水中最主要的阳离子。
钠离子在人体内起着维持酸碱平衡、细胞电位的建立、神经传导等重要作用。
另外，钾也是海水中重要的一种元素，其浓度约为0.39g/L，同样在维持细胞内外的酸碱平衡和电位平衡上起到重要的作用。
钙离子是维持人体正常生理功能的必需元素，其浓度约为0.41g/L，钙对维持骨骼的发育和稳定性、肌肉收缩、神经传导等功能非常重要。
此外，镁、氯和硫等无机盐元素也在海水中存在着，对人体的生理功能也具有重要影响。
海水中的营养盐元素对生物体的生长和发育具有至关重要的作用。
例如，海水中的钠离子和钾离子可以通过细胞膜的钠钾泵机制维持细胞内外的离子浓度平衡，保证细胞内外的正常代谢活动。
钙离子对骨骼的发育和强度有着重要的影响，维生素D通过促进钙的吸收和利用，促进骨骼的形成与骨骼的修复。
此外，镁离子是人体内多种酶系统的组成部分和辅酶，对机体正常的生化反应有重要影响。
硫离子则是维持人体内部多种物质的含量和组成平衡的重要元素之一然而，海水中的营养盐元素也存在着过量或缺乏的问题。
当海水中无机盐元素的浓度过高或过低时，都会对生物体的生长和发育产生不利影响。
例如，海水中钠含量过高会对海洋生物的体液盐度造成负担，从而影响其正常生长。
而缺乏钠元素则会导致多种生理功能障碍，如血压下降、肌肉无力等。
类似地，钾、钙、镁等元素的过量或缺乏也会对生物体的正常生理功能造成一定影响。
而有机盐元素的过量或缺乏也会对海洋生态系统的平衡产生不利影响，如有机污染物对海洋生物的毒性作用等。
因此，海水中的营养盐元素对维持海洋生态系统的平衡和人类健康都起着重要的作用。
合理地利用和保护海洋资源，维护好海洋的生态平衡对于人类的长远发展具有重要意义。
海水中的营养盐
海水营养盐-正文海水中一些含量较微的磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐和硅酸盐。
严格地说，海水中许多主要成分和微量金属也是营养成分，但传统上在化学海洋学中只指氮、磷、硅元素的这些盐类为海水营养盐。
因为它们是海洋浮游植物生长繁殖所必需的成分，也是海洋初级生产力和食物链的基础。
反过来说，营养盐在海水中的含量分布，明显地受海洋生物活动的影响，而且这种分布，通常和海水的盐度关系不大。
20世纪初期，德国人布兰特发现海洋中磷和氮的循环和营养盐的季节变化，都与细菌和浮游植物的活动有关。
1923年,英国人H.W.哈维和W.R.G.阿特金斯,系统地研究了英吉利海峡的营养盐在海水中的分布和季节变化与水文状况的关系，并研究了它的存在对海水肥度的影响。
德国的“流星”号和英国的“发现”号考察船，在20年代也分别测定了南大西洋和南大洋的一些海域中某些营养盐的含量。
中国学者如伍献文和唐世凤等，曾于30年代对海水营养盐的含量进行过观测，后来朱树屏长期研究了海水中营养盐与海洋生物生产力的关系。
从20世纪初以来，海水营养盐一直是化学海洋学的一项重要的研究内容。
海水营养盐的来源，主要为大陆径流带来的岩石风化物质、有机物腐解的产物及排入河川中的废弃物。
此外，海洋生物的腐解、海中风化、极区冰川作用、火山及海底热泉，甚至于大气中的灰尘，也都为海水提供营养元素。
大洋之中，海水营养盐的含量分布，包括垂直分布和区域分布两方面。
在海洋的真光层内，有浮游植物生长和繁殖，它们不断吸收营养盐；另外，它们在代谢过程中的排泄物和生物残骸，经过细菌的分解，又把一些营养盐再生而溶入海水中；那些沉降到真光层之下的尸体和排泄物，在中层或深层水中被分解后再生的营养盐，也可被上升流或对流带回到真光层之中，如此循环不已。
总的说来，依营养盐的垂直分布特点，可把大洋水体分成 4层：①表层，营养盐含量低，分布比较均匀；②次层，营养盐含量随深度而迅速增加；③次深层，深 500～1500米，营养盐含量出现最大值；④深层，厚度虽然很大，但是磷酸盐和硝酸盐的含量变化很小，硅酸盐含量随深度而略为增加(图1)。
海水中营养盐作用的原理
海水中营养盐作用的原理海水中的营养盐对海洋生物的生长和生存起着至关重要的作用。
海水中的营养盐主要包括硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐、铁、锌等。
这些营养盐的存在和浓度变化，直接影响海洋生态系统中的生物群落结构和生物活动。
以下将详细介绍海水中营养盐的作用原理。
首先，海水中的硝酸盐和硝酸盐是海洋中的重要氮源。
氮是生物体合成蛋白质、核酸和其他重要物质的基础原料。
硝酸盐和硝酸盐可以被浮游植物利用后转化为有机氮。
浮游植物通过光合作用吸收太阳能，将无机碳和无机氮转化为有机碳和有机氮，从而满足自身生长需求。
其他海洋生物如浮游动物、底栖有壳动物等通过捕食浮游植物，摄入有机氮，满足自身生长和繁殖的需要。
因此，海水中的硝酸盐和硝酸盐的浓度变化直接影响着海洋生物的营养状态和生长速率。
其次，海水中的磷酸盐也是海洋生物生长所需的关键营养物质。
磷是核酸、磷脂、骨骼等生物分子的主要组成成分。
磷酸盐可以通过浮游植物吸收和转化为有机磷。
无机磷进入浮游植物细胞后，可以被固定为有机磷，从而提供给其他海洋生物。
磷的限量往往会限制浮游植物的生长速率和数量，进而影响整个食物链的形成和生态系统的稳定性。
此外，海水中的微量元素对海洋生物的生长和代谢也具有重要影响。
铁是海洋中最为关键的微量元素之一，是浮游植物催化光合作用的关键金属酶系统中的组成元素。
铁的限量往往导致海洋中的浮游植物无法充分利用其他养分，从而限制海洋生物的生长速率和数量。
锌是海洋中的另一种重要微量元素，参与到多种酶的活性中，如DNA合成、碳水化合物代谢等。
锌的不足会影响海洋生物的代谢过程，进而影响生物的生长和繁殖。
最后，海水中营养盐的浓度及其变化是通过海洋环境中的物理、化学和生物过程相互作用的结果。
以氮为例，海洋中硝酸盐来源于大气沉降和陆源输入，而硝酸盐主要来源于生物自身的代谢和硝化作用。
硝盐主要通过生物的吸收和还原作用转化为氮气，从而被释放到大气中。
这些过程的平衡决定了海洋中硝酸盐和硝酸盐的浓度分布。
第4章-3-海水中二氧化碳-碳酸盐体系
• CaCO3是一种特殊的盐，其溶解度在较低的温度下
更高，但温度的影响是很小的。
• 更为重要的是，其溶解度随压力增加而增加，这对
于阐明海水中CaCO3的垂直分布以及海洋沉积物中CaCO3
的空间分布特别有意义。
二、海水中CaCO3的饱和度
• CaCO3的饱和度可用下式表示：
• 由于海水中的Ca为常量元素，其
含量与盐度呈正相关关系：
• 对于开阔大洋水，[Ca2+]的变化很
小，一般小于1%，故
• 当Ω=1时，CaCO3在海水中恰好
饱和；
• 当Ω>1时，为过饱和；当Ω<1时
为不饱和。
[Ca 2+ ][CO32 ]
K*sp
[Ca2+] = 2.934×10−4 • S
[CO32 ]
[CO32-]将降低，与此同时，海水的
TCO2（即DIC）也将增加，但其增
加的变化梯度与[CO2]的变化梯度
会有所不同。为表征海水中[CO2]
变化所导致的TCO2变化，引入了缓
冲因子RF：
缓冲因子RF反映了大气二氧化
碳分压相对变化对海水总二氧
化碳相对变化的影响。
• 海水总碱度恒定的
情况下，RF因子
更多的CaCO3，因而在海水中CaCO3是饱和的。
通常采用表观溶度积来表示CaCO3的沉淀与溶解平衡：
2
3 sat
K [Ca ]sat • [CO ]
*
sp
2+
• 海水中CaCO3的溶度积与其存在
的晶型结构有关。
• 天然CaCO3主要存在3种晶型，即方解
石（calcite）、文石（aragonite）和球
化学海洋学_陈敏_第4章、海水中的营养盐
氮在海水中的相互转化和循环
水平分布
一般大洋水中硝酸盐的含量随着纬度的增加而增加。
右图是大西洋一个南北断面的分布图。
可以看出三大洋硝酸盐的含量为：印度洋>太平洋>大西洋，表层硝酸盐被浮游植物所消耗，含量较低，甚至达到分析零值，在500-800 m处含量随深度急剧增加，在500～l 000 m有最大值，最大值以下的
含量随深度的变化很小。
三大洋的NO
3
--N的垂直分布
NH
4
-N，NO
2
-N和NO
3
-N的季节变化，
三大洋的N/P比值见图5.6，从调查结果来看，这个
值是近似恒定的，即N/P＝16(原于数)，N/P=7(质量)。
根据这些常数，可计算在不同pH值时，3种磷酸盐阴
离子H
2PO
4
-，HPO
4
2-和PO
4
3-所占总磷量的百分比(如
图)。
磷在海水中的相互转化和循环
垂直分布
图5.11表示了三大洋水
中磷酸盐的垂直分布情
况。
它大体反映出三大
洋水中磷酸盐含量分布
变化的一般规律；。
（完整word版）《化学海洋学》题库
（完整word版）《化学海洋学》题库⼀填空题(每空1分，共20分)1.在海⽔中，浓度⼤于0.05 mmol/kg的元素为常量元素，海⽔中的11中常量元素是：阳离⼦：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Sr2+阴离⼦：Cl-、SO42-、Br-、HCO3-(CO32-)、F-分⼦：HBO32.海⽔中，与海洋⽣物⽣长密切相关的元素称为营养盐：主要营养盐：N、P、Si微量营养盐：Mn、Fe、Cu、Zn3.实⽤碱度（PA）是碳酸碱度，硼酸碱度，⽔碱度之和．4. 盐度的原始定义: ⼀千克海⽔中，所有碳酸盐转化为氧化物，溴、碘以氯置换，所有的有机物被氧化之后所含全部固体物质的总克数。
单位为克/千克，符号为S‰5. 浮游植物光合作⽤中被吸收，与碳、氧等为构成⽣物体基本元素。
有较为恒定的吸收⽐（C:N:P:O=106:16:1:－276）。
6. 总氮（TN）,颗粒氮（PN）,溶解氮（DTN）,溶解⽆机氮（DIN）,溶解有机氮（DON）7. 总磷（TP）,颗粒磷（PP）,溶解磷（DTP）,溶解⽆机磷（DIP）,溶解有机磷（DOP）8.海⽔中⽆机配位体重要有：9.海⽔中有机配位体⼤部分含有羧基，氨基，羟基官能团．10.影响海洋初级⽣产⼒的主要因素是光照（温度），营养盐，微量元素等⼆简答题(每题8分，共40分)1.盐度答：在1 kg海⽔中，将所有的碳酸盐转变为氧化物，所有的溴和碘为等摩尔的氯所取代，且所有有机物被氧化以后，所含全部固体物质的总克数。
单位：g/kg，以符号S‰表⽰。
2. 氯度答：在1 kg海⽔中，当溴和碘为等摩尔的氯所取代，所含氯的克数。
单位：g/kg，以符号Cl‰表⽰。
3. CaCO3和MgCO3沉淀的形成与溶解对海⽔pH值的影响?答：4.海⽔pH值空间变化的原因？答：答：A浅层⽔观察到由⽣物光合作⽤导致的pH极⼤值，⽣物的光合作⽤会迁出⽔体中的CO2，导致pH值增加；B随深度的增加，pH值逐渐降低，⾄1000m左右出现极⼩值，该区间的降低是由于⽣源碎屑的氧化分解所导致。
4 海水中的常量元素和盐度
§3-1 海水主要成分 三、主要成分中的阳离子
• 钾 • 海水中钾离子的平均含量约为0.410-3，与 钙离子的含量大致相等。 • 陆地上岩石的风化产物是海水中钠和钾的 主要来源。 • 岩石中钠的平均含量大于钾(约6％)。岩石 风化产物进入河流，河水中钾含量为钠的 36％，进入海洋后，海水中钾仅为钠的3.6 ％。造成这种差别的主要原因？
§3-1 海水主要成分 四、主要成分中的阴离子和硼
• 硫酸盐
• 海水中硫酸盐的平均含量为2.7110-3。 • 大洋中SO42-(g/kg)与氯度的比值都接近0.1400。 • SO42-的测定：先生成硫酸钡沉淀，然后用重量法 测定。我国渤海和北黄海的SO42- /Cl的比值范围 为0.1398~0.1405，平均0.1403，与大洋值相近。 • 海冰中SO42-的含量比形成冰的水高。北太平洋中 由于结冰效应使SO42-明显地在冰中富集。 • SO42-的特性：缺氧环境中作为微生物(SRB)的氧 源，这对SO42-的地球化学行为产生极大的影响。
§3-1 海水主要成分 四、主要成分中的阴离子和硼
• 溴化物
• 海水中溴的平均含量为6710-6。 • 溴在地壳中的含量仅为310-6，比海水低22倍。 • 自然界的溴主要富集在盐湖及海洋中，因此海水 是提取溴的重要资源。 • 溴的测定方法主要采用Kothoff等(1937)的次氯酸 盐氧化容量法。此法比较方便、准确。自1942年 起采用此法进行海水中溴的测定后，其氯度比值 无太大变化。 • 大洋水溴氯值在0.003464~0.003483之间，明显地 不随深度和位置而变化。 • 低盐度的波罗的海中溴含量比较低，可能是由于 这地区的河流中溴含量低的缘故。
*S=35.00的海水，根据Millero(1996)
营养盐
因此，此法测氨氮还要测亚硝氮。 因此，此法测氨氮还要测亚硝氮。 检出限12.2µg/L，下限 检出限 ，下限18.1µg/L。相对标 。 准偏差1%，相对误差0.4%。 准偏差 ，相对误差 。
注意事项： 注意事项：
防止空气中NH3对水样、试剂和器皿的沾污 对水样、 ① 防止空气中 水温＞ ℃ 氧化时间30分即可 分即可， ② 水温＞10℃时，氧化时间 分即可，＜10℃ ℃ 可适当延长氧化时间 此法氧化率较高、快速、简便、灵敏， ③此法氧化率较高、快速、简便、灵敏，但部 分氨基酸也同时被测定 浓度在0-7µmol/L范围内符合比尔定律 ④ 浓度在 范围内符合比尔定律 水样加盐酸萘乙二胺后须在2h内测定完毕 内测定完毕。 ⑤水样加盐酸萘乙二胺后须在 内测定完毕。 试剂的配制要准确， ⑥ 40%的NaOH试剂的配制要准确，否则会不 的 试剂的配制要准确 显色。 显色。
二、磷
磷酸盐是海洋生物必需的营 养盐之一，对脊椎动物， 养盐之一，对脊椎动物，磷是构成 骨骼的主要成分。 骨骼的主要成分。 海水中P是海洋初级生产力的 海水中 是海洋初级生产力的 控制因素之一。 控制因素之一。
1．磷在海水中的存在形态 ． 磷以不同的形态存在于海洋水体、 磷以不同的形态存在于海洋水体 、 生 物体、沉积物和悬浮物中。 物体、沉积物和悬浮物中。磷的化合物有 多种形态： 多种形态： ◆可溶性无机磷酸盐 → 通常以溶解的无 机磷酸盐为主要的形态 ◆可溶性有机磷化合物 ◆颗粒状有机磷物质 ◆吸附在悬浮物上的磷化合物
+ NH 4 -N 2． ．
测定方法： 测定方法： ◇靛酚蓝分光光度法 ◇次溴酸盐氧化法－本实验 次溴酸盐氧化法－ 本法适用于大洋、 本法适用于大洋 、 近岸海水和河 口水， 不适用于污染较重、 口水 ， 不适用于污染较重 、 含有机物 较多的养殖水体。 较多的养殖水体。 − NO2 -N相 水样采集、 水样采集、贮存和处理与 相 同。水用无氨蒸馏水或等效纯水。 水用无氨蒸馏水或等效纯水。
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氮在海水中的相互转化和循环
水平分布
一般大洋水中硝酸盐的含量随着纬度的增加而增加。
右图是大西洋一个南北断面的分布图。
可以看出三大洋硝酸盐的含量为：印度洋>太平洋>大西洋，表层硝酸盐被浮游植物所消耗，含量较低，甚至达到分析零值，在500-800 m处含量随深度急剧增加，在500～l 000 m有最大值，最大值以下的
含量随深度的变化很小。
三大洋的NO
3
--N的垂直分布
NH
4
-N，NO
2
-N和NO
3
-N的季节变化，
三大洋的N/P比值见图5.6，从调查结果来看，这个
值是近似恒定的，即N/P＝16(原于数)，N/P=7(质量)。
根据这些常数，可计算在不同pH值时，3种磷酸盐阴
离子H
2PO
4
-，HPO
4
2-和PO
4
3-所占总磷量的百分比(如
图)。
磷在海水中的相互转化和循环
垂直分布
图5.11表示了三大洋水
中磷酸盐的垂直分布情
况。
它大体反映出三大
洋水中磷酸盐含量分布
变化的一般规律；。