第二章海水的化学组成 海洋化学PPT

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。
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。
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。
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)
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
பைடு நூலகம்
1.引 言 地球的吸引？？？？？
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。
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。
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。
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
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
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。