第二章海水的化学组成 海洋化学PPT

恒比定律
不管盐度从一个地方到另一个地方如何变化，开阔大洋水中的 常量元素的比值几乎是恒定的。
第二章
海水的化学组成
内 容
引言 海洋的形成 海水的化学组成 盐度和氯度 海洋化学组分的物理输送
1.引 言 地球的吸引？？？？？
ห้องสมุดไป่ตู้
2.海洋的形成
宇宙的形成:140亿年前 太阳的形成：50亿年前 大爆炸 地球的形成：46亿年前 星云瓦解 距离太阳较远的粒子和气体凝 月球的形成：10亿年前 聚在一起就形成了地球 海洋的形成：40亿年前
海洋中常量元素和Marcet—Dittmar恒比规律
“尽管各大洋各海区海水的含盐量可能不同，但海水主 要溶解成分的含量间有恒定的比值”，这就是MarcetDittmar恒比规律。 海洋中元素分成A、B、C、D、E五类，即：A为常量 元素(>50mmol/kg)；B为常量元素(0.05～50mmol/kg)；C 为微量元素(0.05～50μ mol/kg)；D为痕量元素(0.05～50n mol/kg)；E为痕量元素(<50pmol/kg)
水分子具有异常高的熔点和沸点
水的性质和意义
水具有异常的密度变化
对于中纬度地区水中生物的生存 具有重要意义。当冬季接近的时 候，表层水变冷，密度的增加导 致这些水往深层下沉。此过程不 断连续进行直至水温降低至4°C 以下，在更低温度的时候，进一 步的冷却使水的密度降低，此时 下沉停止了。如果气温达到 0°C，冰首先在表层形成，并成 为下覆水体与大气冷却的屏障， 延缓深层水的结冰。因此，结冰 是从表层往下进行的。这也就保 护了水中鱼类等生物免于被冻死。
原始海水的化学组成
水对其接触的岩石进行侵蚀、淋滤和 风化，岩石变成了碎屑，元素溶于水中， 形成了海水。
海水中的大多数阳离子组分由此而来。通过海洋中发生的各 种过程，海水生成沉淀物和成岩作用等。������ 原始海水组成可视为由0.3 mol/L HCl溶液与岩石接触，溶解 Ca、Mg、K、Na、Fe、Al等元素，中和后，Fe、Al等以氢氧化 物沉淀，把无机物和有机物沉积到海底。
海水的元素组成 常量元素，微量元素， 营养盐等 海水常量元素组成的恒定性 恒比定律 ������ 1779年，Bergman最早对海水进行化学分析；
������ 1819年，Marcet首次指出：海盐的化学组成基本恒定； ������ 1965年，Forchhammer测定世界海洋表层水Cl-、SO42-、Mg2+、Ca2+ 、K+、Na+的浓度，发现元素之间的比值仅存在很小变化； ������ 1884年，Dittmar分析了“挑战者”号采集的样品，结果与 Forchhammer的相当吻合，但深水中的Ca2+浓度比表层水高约0.3%； ������ 1965年，Culkin综合此前的数据，进一步证明海水常量元素组成相对 恒定的观点。
30亿年前海水化学组成与现代海水的比较
元素 30亿年前海水 Mg2+ 13-24 Ca2+ % 23-29 30-47 17 Na2+ K+
现代海水
10.7
3.2
83.1
3.0
30亿年前的海水，其K浓度比现代海水来得高，而Na浓度比现代海水来得低。 原因在于：玄武岩与HCl作用生成黏土矿物，它们与海水发生Na+和K+、H+的交 换反应，结果是不仅使海水的pH接近于8，而且K+被黏土矿物吸附，而水中Na+ 浓度升高。 30亿年前的海水，其Mg、Ca浓度比现代海水来得高。原因在于：海水变成中 性后，大气CO2进入海水并开始有CaCO3沉淀形成，Mg同时也发生共沉淀，结 果海水中的Mg、Ca浓度逐渐降低。 海水中的许多阴离子，如F、Cl、Br、I、S、As等，它们在海水中的含量远比 从岩石溶出的要多，可能是火山、海底热液等输入的缘故。
海水化学组成的变迁
海水化学组成至少在几亿年内基本恒定， 证据包括： ������ 贝壳的Sr/Ca比看，2-6亿年前海水的主要元 素和Sr/Ca比与现代海水相近； ������ 寒武纪的沉积物看，可能20 亿年前海水中主要 化学组分浓度与现代相近。
现代海水的化学组成
元素存在形态
（1）颗粒物质：由海洋生物碎屑等形成的颗粒有机物和各 种矿物所构成的颗粒无机物； （2）胶体物质：多糖、蛋白质等构成的胶体有机物和Fe、 Al等无机胶体； （3）气体：保守性气体（N2、Ar、Xe）和非保守气体（O2 、CO2）； （4）真正溶解物质：溶解于海水中的无机离子和分子以及
地球的一部分，围绕地球转动 脱气作用与向地表供水
3.海水的化学组成
水的性质和意义 原始海水的化学组成 海水化学组成的变迁 现代海水的化学组成
水的性质和意义
水具有异常高的冰点和沸点，导致其具有 高的热容量
水所具有的高热容量对于维持地球的气候与生命具有 重要意义。夏天的时候，热被储存在海洋中，而到冬天的 时候再将其辐射回大气，由此使地球的气候较为舒适。这 也是为何沿海地区夏天没有内陆地区来得热，而冬天没有 内陆地区来得冷的原因。
水密度随温度的变化
水的性质和意义
水是极好的溶剂
NaCl在水中的溶解
水的性质和意义
水中盐分的增加导致冰点的降低以及达到最大密 度的温度降低
冰点与最大密度温度与盐度的关系
水的性质和意义
水中盐分的增加导致渗透压增加
水中的高离子浓度使海水较纯水具有高的渗透压。渗透压的 差异会导致水分子跨越半透膜从低盐区域向高盐区域扩散， 当两边盐浓度相同时，水的净扩散就停止了。最典型的天然 半透膜就是细胞膜，许多海洋生物细胞内体液的盐含量与海 水是接近的，这就是他们几乎不用耗费多的能量来维持体 内与海水之间的盐浓度平衡。哺乳动物血液中的盐浓度与海 水也是接近的（3.5% wt/v），这并不奇怪，因为生物看来 是在海洋中演化起来的。
小分子量的有机分子。
海洋物质的粒径区分标准
类别 颗粒物质 胶体 真正溶解物质 颗粒粒径（μ m） ≥0.1 0.001-0.1 ≤0.001
实际工作中，一般以孔径为0.4 μm的滤膜过滤海水，被滤膜截留的称为颗粒物， 通过滤膜的称为溶解物质，其中包含了胶体物质（操作性定义）。 各种物质粒径大小及对应的分离方法