03-海洋主要生态过程

颗粒态无机P
无机P 海水总P
溶解态无机P
有机P
存在于：海洋水体、海洋生物体、 海洋悬浮物、海底沉积物中。
溶解态有机P
颗粒态有机P
海水中的Si及其化学形态
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海水中的Si元素主要是溶解态硅酸盐系列和 颗粒态SiO2 海水中的硅藻是Si的主要吸收者
3.1.2 海水中的溶解气体
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影响气体交换速率的因素 风速、温度、气体种类 海-气界面气体的通量 依照气体在气-液相中的分压，对气体 交换量进行估算。P156
海水中的有机物质
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海水中的有机物质主要是海洋生物的代谢产物 河流和大气颗粒沉降亦向海水输入有机物质 海水中有机物质种类繁杂，最主要的是海洋腐 殖质
3.1.4.1海水的pH值
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海水的pH值
������ 海水是多组分的电解质溶液，其中的主要阳离子为碱 土金属离子，而阴离子除了强酸型阴离子外，还有部分弱 酸性阴离子（HCO3-、CO32-、HBO3等），后者的水解作用 导致海水呈弱碱性。
������ 海水pH值变化不大，一般在7.5-8.2左右，但仍有小的 变化，影响海水pH值的主要因素是海水无机碳体系与生物 活动。
3.1.4 海水中的二氧化碳体系
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一、海洋碳酸盐体系的重要性 海洋中的碳主要包含于二氧化碳—碳酸盐系 统中，该系统包括如下几个反应平衡： CO2(g)←→CO2(aq)
CO2 (aq) + H2O←→ H++HCO3− HCO3−←→ H++CO32−
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Ca2+ +CO32− ←→CaCO3(s)
3.1.4.1海水的pH值
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无机碳体系对海水pH值的影响
海水pH值变化与海水中碳酸的两级离解平衡密切相关
3.1.4.1海水的pH值
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无机碳体系对pH值的影响因素：
（1）温度的影响：当温度升高时，由于电离常数变大，导致海水pH 值降低。 （2）盐度的影响：海水盐度增加，离子强度增大，海水中碳酸的表 观电离常数变小，海水pH值增加。 （3）压力的影响：海水静压增加，碳酸的表观电离常数变大，pH值 降低。 （4）CaCO3、MgCO3沉淀的形成与溶解：海水中的Ca、Mg等阳离 子可与CO32-形成CaCO3、MgCO3沉淀，这些沉淀在一定深度下，受 压力、生物等作用可溶解。
3.1 海洋环境的主要化学过程
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3.1.1海水的化学组成 化学组成的概念 (包括元素组成和元素的存在形态) ―海水”是非常复杂的多组分水溶液 一共发现80多种，含量差别很大。 P149表3-1 常量元素 A、B 微量元素 C 痕量元素 D
溶解气体 有机物质
3.1.3海-气界面的气体交换
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一、气体交换模型 气体成分在海－空界面间的交换方向取决于气体在海水和 空气中的分压差。 pG＞ PG ：大气→海水 pG＝ PG ：无净交换（从大气进入海水的量＝从海水进 入大气的量） pG＜ PG ：海水→大气 气体在海－空界面间的交换速率除与分压差外，还与气体 性质、海面环境条件（气体交换系数）有关。
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3.1.1.2 海水中的营养元素
广义上讲，凡是参与了生命代谢活动的元 素，都可被称为营养元素
化学海洋学中，营养元素主要是指N、P和 Si
海水中的N及其化学形态
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海水中的氮 游离态的N2 氮的化合物 无机化合态N（NH3、NH4+、NO2-、NO3-） 有机化合态N（氨基酸、蛋白质等）
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大其中的主要气体成分在海水都存在 (O2、N2、 H2、CO2、CH4、惰性气体等） 海水中溶解气体还来源于海洋生物活动。受生物、 化学过程影响。一般海水中氧气的含量低于淡水 中的含量。P155表--溶解氧的含量。
海底热泉和火山喷发也是想海水中输入气体的重 要途径
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3.1.4.2 海水的缓冲容量 P157
3.1.4.3 海水中二氧化碳体系与温室效应
3.1.5 海洋富营养化
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来源：主要有生活污水（如，食品残渣、 排泄物、洗涤剂）、农田化肥、农村家畜 饲养、工业污水（如，食品、酿造工业、 造纸工业、化肥工业等）以及海水养殖。
三、海洋环境的主要生态过程
3.1 海洋环境的主要化学过程 海水的组成、海水中的溶解气体、海-气界面的气体交换、 海水中的二氧化碳体系、海洋富营养化、污染物质在海洋中 的主要生态过程 3.2 海洋环境中的物质生产、能量流动与物质循环 3.3 海洋生态环境破坏现状 生物多样性与生态平衡、海洋生物资源严重衰退、海洋 生态系统的破坏、海洋生物多样性锐减、其它生态破坏 3.4 海洋环境污染的生态效应 海洋污染生态效应的概念、海洋污染生态效应的发生机 制、海洋污染生态效应的基本类型、几种典型污染物质的海 洋污染生态效应 3.5 海洋环境自净能力 物理净化、化学净化、生物净化
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偷吃蠕虫的螃蟹
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珊瑚
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珊瑚：珊瑚大多分布于大陆架或海山,在高纬度 50~ 1 200m的浅水和低纬度 4 000m下的深水中 都有分布,保守估计全球冷水珊瑚礁的覆盖面积达 284~ 30平方千米。珊瑚礁以造礁石珊瑚为主,是 约 1 000种海洋生物聚集和生活的场所,该生态系 统中包括各种海绵动物、 腔肠动物、 软体动物、 甲壳动物等。冷水珊瑚物种遗传多样性很高。珊 瑚礁为海洋生物提供了栖息地, 在其生长和繁殖阶 段起到掩护物的作用。珊瑚礁的生长对水质、 盐 度和水温都有一定要求，因此极易受到毁坏。
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溶解的 N2 95.2%
非生命有机物 99.9%
有机N化合物 47.9%
无机N化合物 52.1%
化合态 N4.8%
生命有机物 0.1%
植物 44%
动物 56%
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氮的生物化学过程P151
海水中氮的循环转化 1-6
海水中的P及其化学形态
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生物多样性的意义
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具有重要的环境功能：植物通过光合
作用固定太阳能，为所有物种提供维 系生命的能源；生物是生态系统能量 流动、物质循环的传递者；调节气候、 稳定水文、维持进化过程、吸收分解 污染物；丰富的自然环境娱乐价值。
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是人类赖以生存的物质基础：为人类提供 必需的食物（如，农作物、家禽家畜、鱼、 海产品、蔬菜、水果等）；为农业和养殖 业提供品种改良的来源；为人类提供药物； 为人类提供多种多样的工业原料和能源 （如，木材、纤维、橡胶、淀粉、油脂等， 以及煤、石油、天然气）。
八、 海洋环境保护的任务 九、 海洋环境保护技术
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海洋已建立起和谐协调的生态系统。其 在调节全球气候、提供可再生资源和维持 全球生态平衡方面起着举足轻重的作用， 海洋这些功能的实现依赖于海洋环境中一 系列的生态学过程的正常进行。
海洋防污染与环境保护
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生态学过程主要包括： 混合 扩散 溶解与沉淀 吸附 络合 转化 降解 生物吸收
3.2 海洋环境中的物质生产、能量流动和物质循环
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海洋初级生产力：海洋初级生产者通过光合 作用和化学合成作用生产有机物的能力。
海洋初级生产力的影响因素：光照、温度、二氧化碳和营 养物质、浮游动物对浮游植物的摄食作用 利用放射性同位素测定海洋生产力 海洋初级生产力的大小和分布
扬州大学
海洋防污染与环境保护
海洋防污染与环境保护
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一、绪论-海洋环境科学的形成和发展
二、海洋环境要素-海洋环境生态系统中的各种因子
三、海洋环境的主要生态过程 四、主要海洋环境类型 五、海洋资源及其与环境的关系 六、各种海洋环境灾害及海洋环境生态破坏现状
七、海洋环境保护理论及法规
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3.3.1.2 海洋生态系统：
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海洋生物群落与非生物环境之间相互联系、相互作用、彼 此间存在着物质不断循环和能量连续流动的统一整体。 类型：在近岸分为滩涂湿地、红树林、珊瑚礁、河口泻湖、 基岩海湾等；在远岸分为岛屿海域、上升流、深海、外洋 等生态系统等。 组成： 非生物环境（无机物、有机物、温度、盐度、光照等） 生产者（植物、细菌） 消费者（一级（食草）、二级、三级，…） 分解者（异养细菌、腐食生物）。
3.1.5 海洋富营养化
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海洋水质中有机物质和营养盐的环境评价因子：
①生化需氧量 BOD5 ； ②化学耗氧量 COD ； ③氮、磷。 海水水质标准(GB 3097-1997)
评价方法：单因子法、多因子法（物理、化学、 生物因素）
3.1.6 污染物质在海洋环境中的主要生态过程
海洋次级生产和能量流动P172
3.2.3 海洋环境中的物质循环
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生命元素与物质循环
生物地球化学循环： 水循环—水 气体型循环—氧气、二氧化碳、氮气等 沉积型循环—磷、硫、硅、钙、铁、、
3.3.海洋环境生态破坏现状
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3.3.1概 述 –海洋生态及生物资源多样性 3.3.2海洋生物资源严重衰退 3.3.3典型海洋生态系统的破坏 3.3.4海洋生物物种多样性的丧失 3.3.5其它生态破坏
3.3.1海洋生物多样性
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海洋生物多样性：海洋中动植物、微生物的纷
繁多样及其遗传和变异，以及丰富多样的动植物、微 生物与环境的生态复合体、各种生态过程。包括基因 多样性（产生新物种的基础）、物种多样性（遗传变 异、长期进化的结果）、生态系统多样性 （能量流 动、水循环、养分循环、生物间关系的复杂性）。
常量元素及其化学形态
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K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Cl-、SO42-、Br-、 HCO3-、F-、H3BO3，浓度大于1ppm 占海水盐分的99.9% 涉及到13种元素，另外还有Si 主要成分遵守“恒比例定律”? 海水是重要的海洋化学原料 相对来说对海水主要组分的研究较为成熟 海水中含量在1ppm（10-6）以下的元素统称为微量元 素，有时把浓度在10-7以下的元素又称为“痕量元素”
生物多样性--热泉生物群落—“深海绿洲”
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热泉喷出的海水含有丰富的硫化氢和硫酸盐， 这一环境内硫化细菌非常丰富，它们进行 有机物初级生产。 这一环境内生物组成主要有细菌、双壳类、 铠甲虾、与细菌共生的巨型管栖动物、管 水母、腹足类和一些红色的鱼类。这一群 落随着“热泉”的长消而出没，当“热泉” 停止喷发而消失时，这一群落也随之消失。 当新的“热泉”产生时，又能形成新的群 落。
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多种污染物质及其危害现象P162
石油对海洋的污染 重金属对海洋的污染 耗氧有机物质和营养盐对海洋的污染 有毒有机污染物对海洋的污染 放射性核素对海洋的污染 热废水对海洋的污染及其危害 固体废弃物对海洋的污染及其危害
3.1.6 污染物质在海洋环境中的主要生态过程
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3.1.5 海洋富营养化
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海洋环境中有机物质和营养盐污染会引起 水域的富营养化。 海洋富营养化的主要原因：人口迅速增加， 城市不断扩大、生活污水越来越多，处理 水平低；过度的海水养殖、农业面源增加。
3.1.5 海洋富营养化
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富营养化的机理是：水体中含有的过量 氮、磷等植物营养元素，逐渐氧化分解， 成为水中微生物和藻类的营养，使得藻 类迅速生长。越来越多的藻类繁殖、死 亡、腐败，引起水中氧气大量减少，使 水质恶化，导致鱼虾等水生生物死亡。 水域的富营养化发生在湖泊中称为“水 华” ，发生在海域称为 “赤潮”。